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不同種電磁流量計電極材料的表面效應分析

來源:作者:發表時間:2017-11-06 09:26:29

 1、電極表面效應

        通常在選擇電磁流量計的電極材料時,首先考慮對被測介質的耐腐蝕性,但有時雖有很好的耐腐蝕性,卻不一定就是適用的材料,還要避免產生電極表面效應。電極表面效應分為化學反應、電化學和極化現象、電極的觸媒作用三個方面。
        a)化學反應效應。例如電極表面與被測介質接觸后,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,但也有可能增加表而接觸電阻。如鈕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后出現很大噪聲。
        氫氧化鈉等堿液亦不能選用擔電極.在工藝流程中即使是極短時間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如竹系清洗液)均會影響儀表正常使用。鈕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)電化學和極化現象。電化學電勢變化和極化現象會產生于擾電勢而形成噪聲。漿液噪聲和流動噪聲即電極表面噪聲的表現。電極所感應電動勢在兩電極的極性不同,導致電解質在電極表面產生極化電勢。雖然交流勵磁將極化電勢減弱了幾個數量級,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性質以及電極材料性質有關。
        漿液噪聲是在測量礦漿纖維漿等液固雙相導電流體流量時,固體顆粒擦過電極表面,電極表面接觸電化學電勢突然變化,使輸出流量信號出現尖峰脈沖狀噪聲。
        流動噪聲是通用型電磁流量計(即非電容電極電磁流量計)在測量較低電導率((1 X 10-3 S/cm附近及以下)液體流量時.電極的電化學電勢定期變化,產生隨流速增加而增加的隨機噪聲現象,引起儀表輸出產生波動現象。
        降低電極表而噪聲影響可選配與被測液體電化學和極化電勢作用較小材料的電極或低噪聲電極。
        例如鍋爐進水經常添加質量分數小于0.1%的磷酸鹽,以防鍋爐銹蝕,若用哈氏合金電極儀表測量進水量,就產生極化現象和接觸電阻差異而形成故障。改用欽(Ti)材質電極儀表,故障就迎刃而解。
        c)觸媒作用。被測介質在觸媒作用下產生化學反應而影響測量。例如:鉑電極電磁流量計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。
2、電極材料匹配
        對于避免或減輕電極表面效應的被測介質—電極材料匹配,還沒有像電極材料對介質耐腐蝕性那樣有充足資料可查,只有一些有限經驗,尚待在實踐中積累。在文獻「1]“附錄F電極和襯里腐蝕材料選擇表”中,有230余項不同濃度、溫度介質與5種電極材料(不銹鋼、哈氏合金C、欽、鉭、鉑)的1 270余項組配中,有120余項雖然耐腐蝕性能良好但不推薦選用的組配,其中大部分是因為有電極表而效應的緣故。
 
3、案例
        上海自來水公司某水廠在原水加凝聚懸浮體藥劑管道混合配比的控制系統中,用原水進水流量來控制明礬液(質量分數為15%),安裝10余臺電磁流量計運行良好。2015年定期維護檢定,部分換上同規格庫存備用儀表,卻出現輸出不穩故障現象,晃動量達15%-45%。
        經查找故障原因。檢查未發現影響儀表使用的環境條件變化,排除了3種可能引起輸出晃動的原因:液中混人氣泡流過電極表面,瞬時切斷流量信號引起的;注入明礬液混合未均勻就流過儀表,產生混合液電導率短時變化引起的;控制閥獵振(hunting)產生流量脈動引起的。
        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為含鑰耐酸鋼lCr7Nil4Mo2Ti,而所換儀表卻是哈氏合金(耐蝕鎳基合金)HB電極,因當時只認為哈氏合金H,,用于明礬液在耐腐蝕性上可以替代使用。試再換「含鑰耐酸鋼電極儀表,儀表運行立即正常。這一故障即是電極與液體產生不熟悉的電極表面效應中電化學現象所致。
 
編輯:智能電磁流量計
版權:中國儀器儀表行業協會——流量儀表專業委員會,蔡武昌
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