摘要：闡述電磁流量計電極表面效應(yīng)的三個方面，即化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象、電極觸媒作用。列舉電極表面效應(yīng)故障檢查過程一例。

 

1、電極表面效應(yīng)

通常在選擇電磁流量計電極材料時，首先考慮對被測介質(zhì)的耐腐蝕性，但有時雖有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適合用的材料，還要避免產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。電極表面效應(yīng)分為化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象、電極的觸媒作用三個方面。

 

a）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，它們對防腐蝕性能可能起到積極保護(hù)作用，但也有可能增加表面接觸電阻。如鉭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(xiàn)很大噪聲。

        氫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。鉭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(xué)和極化現(xiàn)象。電化學(xué)電勢變化和極化現(xiàn)象會產(chǎn)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(xiàn)。電極所感應(yīng)電動勢在兩電極的極性不同，導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面產(chǎn)生極化電勢。雖然交流勵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)電流體流量時，固體顆粒擦過電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢突然變化，使輸出流量信號出現(xiàn)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(dǎo)率((1*10-4 S/ 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)生隨流速增加而增加的隨機噪聲現(xiàn)象，引起儀表輸出產(chǎn)生波動現(xiàn)象。

        降低電極表面噪聲影響可選配與被測液體電化學(xué)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(jìn)水經(jīng)常添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jìn)水量，就產(chǎn)生極化現(xiàn)象和接觸電阻差異而形成故障。改用鈦(Ti)材質(zhì)電極儀表，故障就迎刃而解。

        C）觸媒作用。被測介質(zhì)在觸媒作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的被測介質(zhì)—電極材料匹配，還沒有像電極材料對介質(zhì)耐腐蝕性那樣有充足資料可查，只有一些有限經(jīng)驗，尚待在實踐中積累。在文獻(xiàn)【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(zhì)與5種電極材料(不銹鋼、哈氏合金C、鈦、鉭、鉑)的1270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面效應(yīng)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(tǒng)中，用原水進(jìn)水流量來控制明礬液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% )，安裝10余臺電磁流量討一運行良好。1997年定期維護(hù)檢定，部分換上同規(guī)格庫存?zhèn)溆脙x表，卻出現(xiàn)輸出不穩(wěn)故障現(xiàn)象，晃動量達(dá)15% ---- 45%

        經(jīng)查找故障原因。檢查未發(fā)現(xiàn)影響儀表使用的環(huán)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;注人明礬液混合未均勻就流過儀表，產(chǎn)生混合液電導(dǎo)率短時變化引起的;控制閥獵振(hunting)產(chǎn)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鉬耐酸鋼1Cr7Nil4Mo2Ti，而所換儀表卻是哈氏合金(耐蝕鎳基合金)HB電極，因當(dāng)時只認(rèn)為哈氏合金HB，用于明礬液在耐腐蝕性上可以替代使用。試再換上含鉬耐酸鋼電極儀表，儀表運行立即正常。這一故障即是電極與液體產(chǎn)生不熟悉的電極表面效應(yīng)中電化學(xué)現(xiàn)象所致。