鹽水流量表在測量不同類型腐蝕介質(zhì)時產(chǎn)生信號波動的原因分析
點擊次數(shù)：2131 發(fā)布時間：2021-01-16 12:49:25
鹽水流量表的電極是儀表的關(guān)鍵部件，也是儀表能夠進行精確測量的基本保證。在實際測量工況條件下，鹽水流量表被大量地用于有腐蝕性液體介質(zhì)的測量，流量計管壁與電極都會與介質(zhì)直接接觸。因此電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，選擇流量計電極的時候不僅僅考慮的是耐腐蝕性能，因為有時候電極材料對被測介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象，以及電極的觸媒作用三個方面。
(1)化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)
例如電極表面與被測介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學(xué)和極化現(xiàn)象
電化學(xué)電勢變化和極化現(xiàn)象會產(chǎn)牛現(xiàn)。極化電勢是電極感生電動勢在兩電極極性不同，導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面產(chǎn)生極化。低頻矩形波激磁結(jié)合了直流激磁和交流激磁的 優(yōu)點，雖然交變激磁將極化電勢減弱了幾個數(shù)量級，但不能完全消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質(zhì)性質(zhì)以及電極材料性質(zhì)有關(guān)。漿液噪聲是在測量礦漿 纖維漿等液固雙相導(dǎo)電液體流量時，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢突然變化，輸出流量信號出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲。流動噪聲是在測量較低電導(dǎo)率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時，電極的電化學(xué)電勢定期變化，產(chǎn)生隨流速增加而頻率增加的隨機噪聲，引起儀表輸出出現(xiàn)波動現(xiàn)象。 對于電極表面噪聲可選配與被測液體電化學(xué)和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測介質(zhì)在電極的觸媒作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測量。例如鉑電極鹽水流量表在測量雙氧水時會在電極表面生成氣霧，流量為零時輸出也會波動。對于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)一電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗，尚待在實踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內(nèi)列出液體一電極材料匹配標(biāo)有符號“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因為有電極表面效應(yīng)。下文列舉若干實例說明之。
鉭對水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極鹽水流量表測量水流量，鉭電極表面會形成絕緣層，使儀表失靈或運行短時期后出現(xiàn)很大噪聲。
qing氧化鈉等堿液亦不能選用鉭電極，在工藝流程中即使是極短時間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極鹽水流量表多處用于測量鹽酸獲得滿意的結(jié)果。然而測量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。
鉑電極用于測量低壓過氧化qing(壓力低于0．3MPa)時，由于觸媒作用而在電極表面產(chǎn)生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B(yǎng)對溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應(yīng)用良好的實例，然而濃度超過某值時會產(chǎn)生噪聲。在現(xiàn)場改變鹽酸濃度試驗表明，濃度逐漸增加超過15％～20％時儀表輸出隨之晃動起來，濃度到25％輸出晃動高達(dá)20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實踐經(jīng)驗。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用鹽水流量表測量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結(jié)果實踐中曾遇到測量15％硫酸鋁的哈氏合金B(yǎng)電極鹽水流量表，使用過程中也出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測量效果，但其中鉑電極對濃度大于10％的鹽酸會產(chǎn)生噪聲，鉭電極對濃度大于10％的qing氟酸則不耐腐蝕。
鉑銥合金和鉭雖有較好的耐腐蝕性，但價格昂貴，一對鉭電極高達(dá)數(shù)百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環(huán)一般裝在連接塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，它們的耐腐蝕要求比電極低，允許有一定腐蝕，定期更換，通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大，從經(jīng)濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如果金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
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例如電極表面與被測介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學(xué)和極化現(xiàn)象
電化學(xué)電勢變化和極化現(xiàn)象會產(chǎn)牛現(xiàn)。極化電勢是電極感生電動勢在兩電極極性不同，導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面產(chǎn)生極化。低頻矩形波激磁結(jié)合了直流激磁和交流激磁的 優(yōu)點，雖然交變激磁將極化電勢減弱了幾個數(shù)量級，但不能完全消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質(zhì)性質(zhì)以及電極材料性質(zhì)有關(guān)。漿液噪聲是在測量礦漿 纖維漿等液固雙相導(dǎo)電液體流量時，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢突然變化，輸出流量信號出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲。流動噪聲是在測量較低電導(dǎo)率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時，電極的電化學(xué)電勢定期變化，產(chǎn)生隨流速增加而頻率增加的隨機噪聲，引起儀表輸出出現(xiàn)波動現(xiàn)象。 對于電極表面噪聲可選配與被測液體電化學(xué)和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測介質(zhì)在電極的觸媒作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測量。例如鉑電極鹽水流量表在測量雙氧水時會在電極表面生成氣霧，流量為零時輸出也會波動。對于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)一電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗，尚待在實踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內(nèi)列出液體一電極材料匹配標(biāo)有符號“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因為有電極表面效應(yīng)。下文列舉若干實例說明之。
鉭對水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極鹽水流量表測量水流量，鉭電極表面會形成絕緣層，使儀表失靈或運行短時期后出現(xiàn)很大噪聲。
qing氧化鈉等堿液亦不能選用鉭電極，在工藝流程中即使是極短時間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極鹽水流量表多處用于測量鹽酸獲得滿意的結(jié)果。然而測量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。
鉑電極用于測量低壓過氧化qing(壓力低于0．3MPa)時，由于觸媒作用而在電極表面產(chǎn)生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B(yǎng)對溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應(yīng)用良好的實例，然而濃度超過某值時會產(chǎn)生噪聲。在現(xiàn)場改變鹽酸濃度試驗表明，濃度逐漸增加超過15％～20％時儀表輸出隨之晃動起來，濃度到25％輸出晃動高達(dá)20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實踐經(jīng)驗。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用鹽水流量表測量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結(jié)果實踐中曾遇到測量15％硫酸鋁的哈氏合金B(yǎng)電極鹽水流量表，使用過程中也出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測量效果，但其中鉑電極對濃度大于10％的鹽酸會產(chǎn)生噪聲，鉭電極對濃度大于10％的qing氟酸則不耐腐蝕。
鉑銥合金和鉭雖有較好的耐腐蝕性，但價格昂貴，一對鉭電極高達(dá)數(shù)百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環(huán)一般裝在連接塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，它們的耐腐蝕要求比電極低，允許有一定腐蝕，定期更換，通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大，從經(jīng)濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如果金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
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