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鹽水電磁流量計制造工藝的精湛水平對流體噪聲的影響分析

來源:作者:發表時間:2018-08-01 09:01:58

       提高電磁流量計工藝精湛水平也就是提高電磁流量計襯里和電極的加工粗糙度水平,不僅僅是改善了產品的外觀性能,更重要的是從本質上降低了流體噪聲產生的幾率和幅度, 從而提高流量計測量的靈敏度和穩定性。
 
        電磁流量計測量中,電解質流體對金屬電極的電化學反應會產生直流極化電壓。這種與流速無關的電壓被稱為流體噪聲。從法拉第1832年首次應用地磁場和電磁感應方法測量泰晤十河流速的失敗,到泛地應用電磁流量計測量導電液體流量的今天,流體噪聲一直是電磁流量計要解決的重要技術問題之一。尤其在進入低頻矩形波勵磁時代以來,流體噪聲的影響表現得更為突出。往往有些新裝配的流量計受電極極化的影響,輸出擺動需要經過長時間在水中浸泡才能消除。流體噪聲的大小直接影響到流量計測量的靈敏度、線性度和穩定性。
    因此,研究流體噪聲,探討其產生的原因,找出降低流體噪聲的方法,提高傳感器信噪比特別是對微弱勵磁電流(電磁水表、兩線制電磁流量計)的發展和低流速((0. lm/s以F)及高流速(15m/s以上)流量測量范囚的擴展具有重大意義。
流體噪聲
        電磁流量計在應用中除了受周圍環境條件,電磁場、靜電場等因素產生的噪聲影響外,被測介質的流體噪聲也是非常重要的影響因素。流體噪聲是一種直流極化電壓,在低頻矩形波勵磁方式中尤為突出,常有:漿液噪聲、流動噪聲和高端流速噪聲。
    流體噪聲的產生原囚有卜面幾種情況:
        (1)不銹鋼電極的耐腐蝕是在其表面具有一個極薄的飩化層,使得電化學反應達到平衡狀態。如圖1所示,流體中的固體物撞擊電極,使得電極表面鈍化層被破壞,失掉電化學平衡。而金屬材料與流體介質接觸具有重新恢復生成表面鈍化層保持電化學平衡的能力。在達到電化學平衡期間,金屬和流體中的游離離子在信號電場作用下不斷進行著電化學反應。固體顆粒撞擊電極,不斷破壞保護的鈍化層;電化學反應又反復生成鈍化層,于是形成r電極間的電位不斷大幅度地變化,這種變化的電位造成流量信號中的流體噪聲。這種情況也即電磁流量計中通常講的漿液噪聲。理論和實踐表明,影響電化學反應信號電場變化的頻率升高,可使流體噪聲幅度迅速下降,這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決漿液測量的原因。
 
        不銹鋼電極的耐腐蝕主要依靠表而鈍化膜,如果鈍化膜不完整或有缺陷,不銹鋼仍會被腐蝕,當然仍然會出現流體噪聲。電極在加工成形、組裝及安裝標一記等過程中會帶來表而油污、鐵銹、非金屬臟物、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣與飛濺物等,這些物質影響了不銹鋼電極的表而質量,破壞了其表而的氧化膜,降低了不繡鋼的抗全而腐蝕性能,也形成流體噪聲的產生,影響到流量計測量的穩定性。所以改善電極裝配前的工藝處理和存放、裝配的工藝方法,保護好鈍化膜是電磁流量計制造中重要技術之一。
 
鹽酸電磁流量計流體噪聲的產生原因有下面幾種情況,下面我們就來詳細的解釋一下。
      1、管道內部流體摩擦襯里和電極,流體中發生的正、負離子從電解質流體中分離。襯里和電極表面越粗糙,游離的離子濃度就越高。受電極信號電場的作用,一部分離子會向電極移動,形成噪聲電壓,這種噪聲被稱為流動噪聲。流動噪聲在低電導率測量時表現比較突出。流動噪聲與外電場強度有關,高流速時感應信號越大,噪聲幅度也越大,輸出就會很不穩定。
      2、電磁流量計內部不銹鋼電極的耐腐蝕是在其表面具有一個極薄的鈍化層,使得電化學反應達到平衡狀態。流體中的固體物撞擊電極,使得電極表面鈍化層被破壞,失掉電化學平衡。而金屬材料與流體介質接觸具有重新恢復生成表面鈍化層保持電化學平衡的能力。在達到電化學平衡期間,金屬和流體中的游離離子在信號電場作用下不斷進行著電化學反應。固體顆粒撞擊電極,不斷破壞保護的鈍化層;電化學反應又反復生成鈍化層,于是形成了電極間的電位不斷大幅度地變化,這種變化的電位造成流量信號中的流體噪聲。這種情況也即電磁流量計中通常講的漿液噪聲。理論和實踐表明,影響電化學反應信號電場變化的頻率升高,可使流體噪聲幅度迅速下降,這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決漿液測量的原因。
      3、由于高流速流動流體靠近襯里和電極部位的層流邊界層厚度變得很薄,襯里和電極的粗糙度高度突破了流速層流邊界層的厚度,流體撞擊這部分粗糙度高度,發生流速發散和突變。有一部分與測量管中心軸方向相同(或相反)的流速分量,受信號權重函數的作用,對電極信號產生了很大影響,形成了大的正誤差,這就是高端流速噪聲。
      4、流體電導率和pH值的急劇變化也會形成流動噪聲,流量計上游加藥表現的測量不穩定就是典型例子。原因是不同介質在不均勻混合時,流體中容易分離出正、負離子,受電極信號電場的作用,一部分離子會向電極移動,形成了流動噪聲電壓,造成輸出的不穩定。
      可見,上述流體噪聲中的流動噪聲和高端流速噪聲與測量管的襯里和電極表面粗糙度直接有關,極化電壓產生的漿液噪聲與電極表面粗糙度也有很大關系。所以發現問題所在比較關鍵,然后就可以對癥下藥降低流量計產生的噪聲了。