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        提高電磁流量計制造水平的關鍵工藝措施

        新聞作者:神特倉儲    發布時間:2022-03-24    點擊次數:160

        提高電磁流量計制造水平的關鍵工藝措施。

        周邊沒有接縫的長條鋼材.是用無縫管通過模具的4面擠壓形成的方管,方管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道.主要應用于液體輸送,液壓支架,機械結構,中低壓.高壓鍋爐管,熱交換管,氣體.石油等行業.他比焊接的更堅固,不會出現裂縫。冷鍍鋅方管而冷鍍鋅方管是在所用的方管上利用冷鍍鋅的原理來使方管具有防腐蝕的性能。與熱鍍鋅不同冷鍍鋅涂料主要通過電化學原理來進行防腐,因此必須鋅粉與鋼材的充分接觸。方管無縫方管是一種具有中空截面產生電極電位差,所以鋼材表面處理很重要。

        電磁流量計工藝處理方法及電極四氟襯里對流體噪聲的影響。

        摘要

        提高電磁流量計襯里和電極的加工粗糙度,不僅提高了產品的外觀性能,而且從本質上降低了流體噪聲的概率和范圍,從而提高了流量計測量的靈敏度和穩定性。本文從傳感器襯里和電極粗糙度引起的電磁流量計動態零流體噪聲分類中引出了降低流體噪聲、提高信噪比的重要措施。然后介紹了電磁流量計傳感器制造中的一些關鍵工藝措施,希望能幫助提高我國電磁流量計的制造水平和產品競爭力。

        關鍵詞流體噪聲極化電壓電極鈍化膜。

        序言

        在電磁流量計測量中,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。這種與流量無關的電壓被稱為流體噪聲。從1832年法拉第應用地磁場和電磁感應方法測量泰晤士河流速的失敗到電磁流量計測量導電液體流量的廣泛應用,流體噪聲一直是電磁流量計需要解決的重要技術問題之一。特別是進入低頻矩形波勵磁時代以來,流體噪聲的影響更加突出。一些新裝配的流量計往往受到電極極化的影響,輸出擺動需要長時間浸泡在水中才能消除。流體噪聲的大小直接影響到流量計測量的靈敏度、線性和穩定性。因此,研究流體噪聲,探討其原因,找出降低流體噪聲的方法,提高傳感器的信噪比,特別是對于弱勵磁電流(電磁水表、兩線電磁流量計)的發展和低流速(0.1m/s以下)和高流速(15m/s以上)具有重要意義。

        1.流體噪聲。

        電磁流量計除了受周圍環境條件、電磁場、靜電場等因素的噪聲影響外,被測介質的流體噪聲也是一個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法中尤為突出,常見:漿液噪聲、流動噪聲和流速噪聲。

        流體噪聲的原因如下:

        (1)不銹鋼電極的耐腐蝕性是其表面具有極薄的鈍化層,使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,破壞電極表面的鈍化層,失去電化學平衡。金屬材料與流體介質的接觸具有恢復生成表面鈍化層以保持電化學平衡的能力。在達到點化學平衡的過程中,金屬和流體中的游離子在信號電場的作用下不斷發生電化學反應。固體顆粒撞擊電極,不斷破壞保護鈍化層;電化學反應反復生成鈍化層,導致電極間電位發生顯著變化,導致流量信號中的流體噪聲。這種情況通常被稱為電磁流量計中的漿液噪聲。理論和實踐表明,影響電化學反應信號電場變化的頻率增加可以迅速降低流體噪聲范圍,這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決漿液測量的原因。

        (2)當流體摩擦襯里和電極時,負離子從電解質流體中分離出來。襯里和電極表面越粗糙,游離離子濃度越高。見圖2。在電極信號電場的作用下,部分離子會向電極移動,形成噪聲電壓,稱為流動噪聲。流動噪聲在低電導率測量中更為突出。流動噪聲與外電場強度有關。流速越高,感應信號越大,噪聲范圍越大,輸出越不穩定。

        (3)流體電導率和pH值的急劇變化也會形成流動噪聲。流量計上游加藥性能的測量不穩定就是一個典型的例子。原因是當不同介質混合不均勻時,正負離子容易在流體中分離。在電極信號電場的作用下,部分離子會向電極移動,形成流動噪聲電壓,導致輸出不穩定。

        (4)由于高流速流動流體靠近襯里和電極的層流邊界層厚度變薄,如圖3所示,襯里和電極的粗糙度高度突破了流速層流邊界層的厚度,流體撞擊了這部分的粗糙度高度,導致流速發散和突變。部分流速分量與測量管中心軸方向相同(或相反),受信號權重函數的影響,對電極信號影響較大,形成較大的正誤差,即流速噪聲。

        可以看出,上述流體噪聲中的流動噪聲和流速噪聲與測量管內襯和電極表面粗糙度直接相關,極化電壓產生的漿液噪聲也與電極表面粗糙度密切相關。

        2.形成金屬電極抗流體腐蝕鈍化膜。

        不銹鋼電極的耐腐蝕性主要是由于表面覆蓋了一層非常?。s1nm厚)的致密鈍化膜。這種鈍化膜隔離腐蝕性流體介質,是不銹鋼電極保護的基本屏障。不銹鋼電極鈍化具有動態特性,不應視為完全停止腐蝕,而應形成擴散阻擋層,大大降低陽極反應速度。對于不銹鋼電極,鈍化膜通常在有還原劑(如氯離子)的情況下被破壞,當氧化劑(如空氣和水)存在時可以保持或修復。不銹鋼電極放置在空氣和水中會形成氧化膜,但該膜的保護性不完善,速度也很慢。圖4顯示了XPS(X-rayphotectroscopy)光電能譜設備對不銹鋼電極的表面化學分析和量化圖。左圖是未經工藝處理的電極表面不同深度的主要元素鉻(Cr)、氧(O)和鐵(O)的含量比??梢钥闯?,深度約1nm位置的鉻含量約為20%,即鈍化膜為貧鉻層。右圖為鈍化處理工藝措施,經過機械研磨、拋光或酸洗、化學拋光等工序,使鐵和鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物溶解得更好,去除貧鉻層,導致鉻在不銹鋼表面豐富,深度約1nm位置的鉻含量約為30%。這種富鉻鈍化膜的極化電位(SCE)可達+1.0V,接近貴金屬金和鉑的極化電位。因此,不銹鋼可以提高耐腐蝕性的穩定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成分和結構,從而影響不銹鋼。例如,通過電化學改性處理,鈍化膜可以具有多層結構,在阻擋層中形成Cro3或Cr2O3,或形成玻璃氧化膜,使不銹鋼發揮zui的耐腐蝕性。廣州明柏儀表廠。

        不銹鋼電極的耐腐蝕性主要取決于表面鈍化膜。如果鈍化膜不完整或有缺陷,不銹鋼仍會被腐蝕,當然還會有流體噪聲。在加工、成型、組裝、安裝標記等過程中,電極會帶來表面油污、鐵銹、非金屬污垢、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣、飛濺物等。這些物質影響不銹鋼電極的表面質量,破壞其表面的氧化膜,降低不繡鋼的綜合耐腐蝕性,形成流體噪聲,影響流量計測量的穩定性。因此,改進電極組裝前的工藝處理和儲存,保護鈍化膜是電磁流量計制造的重要技術之一。

        3.襯里和電極表面粗糙度對流體噪聲的影響。

        流體噪聲與襯里和電極表面的粗糙度有關。它與漿液噪聲、流動噪聲和流速噪聲密切相關。

        顯然,粗糙的襯里和電極表面會增加對流體的摩擦,這很容易導致流體中離子分離的加劇,并為流動噪聲創造條件。光滑的襯里和電極表面可以使流體減少流體與襯里和電極之間的摩擦,因此離子分離的機會將大大降低,流動噪聲也將降低??梢韵胂?,當流體流速加快時,襯里和電極對流體的摩擦也會增加,流體中的離子分離也會增加。此外,隨著流體流速的加快,感應電勢的增加,電場對離子運動的作用力增加,因此應增加流動噪聲。因此,在流動噪聲的情況下,流量計的流速不宜過高。

        參考文獻討論了高雷諾數(即高流量)下電磁流量計測量管粗糙度對測量的影響,圖5顯示了不同襯里材料(主要表面粗糙度不同)的誤差差異??梢钥闯?,橫河和不銹鋼網的PFA襯里粗糙度低,剛度好,試驗條件下無流速噪聲誤差;橡膠襯里粗糙度高,流速噪聲誤差組早;雖然聚氨酯襯里流速噪聲較晚,但由于強度低,誤差范圍大。這表明襯里和電極粗糙度是流速噪聲的重要原因。

        對于漿液噪聲,由于電極表面覆蓋的鈍化膜僅厚約1nm,如果電極本身粗糙度高,表面不均勻,鈍化膜難以實現致密均勻厚度,影響膜的穩定性,也影響膜的維護和修復。流體和電極之間的電化學反應將繼續進行,因此很難穩定地測量漿液流體。也就是說,電極表面的粗糙度也直接影響到漿液噪聲的產生和消除。

        圖6摘自電磁流量計制造商E+H公司的流量測量手冊,用于食品工業生產過程中PTFE或PFA氟塑料襯里電磁流量計的剖視圖。由于食品的電導率一般較低,粘度較高,因此在測量過程中發生流動噪聲的可能性很高??梢钥闯?,E+H公司的襯里和電極粗糙度要求為Ra0.3,入口和出口連接金屬管的粗糙度要求為Ra0.8。Ra0.3和Ra0.8分別表示,粗糙度的平均高度為0.3μm和0.8μm。Ra0.3是機械研磨或電解拋光的鏡面粗糙度等級。在這里,金屬管起著連接液環的作用,用于測量流體電連接作為信號的基準參考電位。連接液環(連接液電極或流量計,下游連接金屬管)就像電極到被測流體的電化學作用,產生流體噪聲,因此也需要高度重視,降低粗糙度。

        橫河公司2009年開發的雙頻兩線電磁流量計將降低襯里和電極的粗糙度,提高電極鈍化膜作為提高傳感器信噪比的關鍵技術之一。對襯里和電極的粗糙度提出了Ra在0.05~0.15μm范圍內的鏡面要求。該措施使傳感器感應信號和傳感器的信噪比提高了1倍以上,因此在大大降低勵磁電流的情況下,雙線雙頻勵磁電磁流量計可以獲得與四線相同的優異測量精度。

        拋光和鈍化的電極可以形成一個穩定的鈍化層。但在儲存、運輸和組裝過程中,我們必須注意保持表面鈍化層不被破壞。與傳統的電磁流量計傳感器相比,簡單地浸泡在水中(有時需要時間),自然形成鈍化層生產模式,拋光鈍化工藝處理電極可獲得穩定的耐腐蝕性能,提高生產效率,是一種先進的生產工藝。


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