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電磁流量計电极表面效应分析及电极材质选型分析

來源:www.acapulcoshops.com作者:發表時間:2018-06-29

摘要:闡述電磁流量計電極表面效應的三個方面,即化學反應效應、電化學和極化現象、電極觸媒作用。列舉電極表面效應故障檢查過程一例。
 
1、電極表面效應
通常在选择電磁流量計电极材料时,首先考虑对被测介质的耐腐蚀性,但有时虽有很好的耐腐蚀性,却不一定就是适合用的材料,还要避免产生电极表面效应。电极表面效应分为化学反应、电化学和极化现象、电极的触媒作用三个方面。
 
a)化學反應效應。例如電極表面與被測介質接觸後,形成鈍化膜或氧化層,它們對防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。如钽與水接觸就會被氧化,生成絕緣層,使儀表失靈或運行一段時間後出現很大噪聲。
        氫氧化鈉等堿液亦不能選用钽電極,在工藝流程中即使是極短時間41電極與水或“非酸”液接觸(如管系清洗液)均會影響儀表正常使用。钽電極也不適用測量非酸水溶液、草酸、乙醇,碳酸鈉、硝酸鈉、硫酸錳、氰化鉀等。
 
        b)电化学和极化现象。电化学电势变化和极化现象会产生于扰电势而形成噪声。浆液噪声和流动噪声即电极表面噪声的表现。电极所感应电动势在两电极的极性不同,导致电解质在电极表面产生极化电势。虽然交流励磁将极化电势减弱了几个数量级,但不能完全消除极化电势干扰的影响。极化电势与液体介质性质以及电极材料性质有关。
        浆液噪声是在测量矿浆纤维浆等液固双相导电流体流量时,固体颗粒擦过电极表面,电极表面接触电化学电势突然变化,使输出流量信号出现尖峰脉冲状噪声。
 
        流动噪声是通用型電磁流量計(即非电容电极電磁流量計)在测量较低电导率((1*10-4 S/ cm附近及以下)液体流量时,电极的电化学电势定期变化,产生随流速增加而增加的随机噪声现象,引起仪表输出产生波动现象。
        降低电极表面噪声影响可选配与被测液体电化学和极化电势作用较小材料的电极或低噪声电极。
        例如鍋爐進水經常添加質量分數小于0.1%的磷酸鹽,以防鍋爐鏽蝕,若用哈氏合金電極儀表測量進水量,就産生極化現象和接觸電阻差異而形成故障。改用钛(Ti)材質電極儀表,故障就迎刃而解。
        C)触媒作用。被测介质在触媒作用下产生化学反应而影响测量。例如:铂电极電磁流量計在测量双氧水时会在电极表面生成气雾,流量为零时输出也会波动。
 
2、電極材料匹配
        对于避免或减轻电极表面效应的被测介质—电极材料匹配,还没有像电极材料对介质耐腐蚀性那样有充足资料可查,只有一些有限经验,尚待在实践中积累。在文献【1】“附录F,电极和衬里腐蚀材料选择表”中,有230余项不同浓度、温度介质与5种电极材料(不锈钢、哈氏合金C、钛、钽、铂)的1270余项组配中,有120余项虽然耐腐蚀性能良好但不推荐选用的组配,其中大部分是因为有电极表面效应的缘故。
 
3、案例
        上海自来水公司某水厂在原水加凝聚悬浮体药剂管道混合配比的控制系统中,用原水进水流量来控制明矾液(质量分数为15% ),安装10余台电磁流量讨一运行良好。1997年定期维护检定,部分换上同规格库存备用仪表,却出现输出不稳故障现象,晃动量达15% ---- 45%
        经查找故障原因。检查未发现影响仪表使用的环境条件变化,排除了3种可能引起输出晃动的原因:液中混人气泡流过电极表面,瞬时切断流量信号引起的;注人明矾液混合未均匀就流过仪表,产生混合液电导率短时变化引起的;控制阀猎振(hunting)产生流量脉动引起的。
        排查過程中,核查所換儀表與原裝儀表有無差異時,查出原用儀表電極材料爲含钼耐酸鋼1Cr7Nil4Mo2Ti,而所換儀表卻是哈氏合金(耐蝕鎳基合金)HB電極,因當時只認爲哈氏合金HB,用于明礬液在耐腐蝕性上可以替代使用。試再換上含钼耐酸鋼電極儀表,儀表運行立即正常。這一故障即是電極與液體産生不熟悉的電極表面效應中電化學現象所致。