电磁流量计的衬里、电极和接地环材料的选择
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   就电磁流量计而言,与流体接触的传感器零部件有衬里(或绝缘材料制成的测量管)、电极、接地环和密封垫片,其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少,形状简单,材料选择灵活等诸多特性,电磁流量传感器对流体的适应性特别强。在电磁流量计的选型中,如何选择合适的衬里和电极材料十分关键,下面就分析一下电磁流量计的衬里、电极和接地环材料的选择。


   一、衬里材料(或直接与介质接触的测量管)


   电磁流量计常用衬里材料有氟塑料、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝99.99%AI2O3)陶瓷制成衬里的,但只限中小口径传感器。氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体,如工业用水、废污水及弱酸碱,价格最为低廉。

 

   氟塑料具有优良的耐化学腐蚀性,但耐磨性差,不能用于测量矿浆液。氟塑料中最早应用的是聚四氟乙烯,多用于防腐电磁流量计的内衬材料。因与测量管间仅靠压贴,无粘结力,不能用于负压管道,后开发各种改性品种,实现注塑成形,与测量管有较强结合力,可用于负压。


   聚氨酯橡胶有极好的耐磨耗性,但耐酸碱的腐蚀性较差,它的耐磨性相当于天然橡胶的10倍,适用于煤浆、矿浆、介质温度低于40~60/70℃的场合。氧化铝陶瓷有极好的耐磨耗性和对强酸碱的耐磨腐蚀性,耐磨性约为聚氨酯橡胶的10倍,适用于具有腐蚀性的矿浆,但质地很脆,安装夹紧时容易碎裂,可用于较高温度(120~140/180℃)但要防止温度剧变,如通蒸汽灭菌,一般温度突变不能大于100℃,升温150℃要最好能保证有10min时间。


   二、电极和接地环材料


   电极对测量介质的耐腐是选择材料首先考虑的因素,其次考虑是否会产生钝化等表面效应和所形成的噪声。


   1、选择耐腐蚀材料


   电磁流量计电极的耐腐蚀性要求很高,常用金属材料有含钼耐酸钢1Cr18Ni12Mo2Ti,哈氏合金(耐蚀镍基合金)B、C、钛、钽、铂铱合金等,几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极,它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极,或包覆这些材料的金属电极。在原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际或以往的经验来确定。有时要做必要的实验,如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验,最好的实验是现场挂片,这是最接近实际应用条件的腐蚀性试验,可以得出比较可靠的结论。


   2、避免电极表面效应


   电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素,但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性,却不一定就是适用的材料,还要避免产生电极表面效应。电极表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。所谓电极表面效应是指电极表面化学反应效应、电化学现象、极化电势以及电极的触媒作用四个方面。


   化学反应效应:是指电极与被测介质接触后,电极表面形成钝化膜或氧化层,此时电极没被腐蚀,但形成的钝化膜或氧化层却增加了电极表面的接触电阻。例如钽与水。钽对水是耐腐蚀,若选择钽电极测量水流则错了,这是因为在测水流量时,钽电极表面会形成绝缘层阻挡感应电压的传递。


   电化学现象:是指电极与被测介质接触,电极表面发生电势变化。如测量含沙土固体颗粒或纤维浆液的流体流量,固体颗粒擦过电极,电极虽没被腐蚀,但电极受撞表面接触电势突然变化,使仪表输出信号出现尖峰脉冲形成干扰。例如测果汁时,采用高频转换器。


   极化电势:是指电极感生电动势在两电极极性不同,导致电解质在电极表面产生极化。早期的电磁流量计采用直流激磁电极的极化现象严重,现在多用低频方波激磁,低频矩形波激磁结合了直流激磁和交流激磁的优点,虽然交变激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。


   触媒作用:是指被测介质在电极的作用下产生化学反应而影响测量。如铂电极的电磁流量计在测量双氧水时,铂电极虽没被腐蚀,但双氧水会在电极表面产生气雾,阻断电气通路,导致输出信号波动。


   目前对于有关避免或减轻电极表面效应的介质的电极材料匹配,还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查,只有一些有限经验,尚待在实践中积累。  接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端,他们的耐腐蚀要求比电极低,通常选用耐酸钢或哈氏合金。因其体积大,从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。



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