專利名稱：緩蝕劑快速評定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種評價緩蝕劑的測試設備，具體地說是緩蝕劑快速評定儀。
背景技術：
在石油化工、電力的工業生產中使用大量的循環冷卻水，換熱設備會遭到腐蝕破壞；油田開采時，因采出原油含有大量的水、H2S和HCL等雜質，對生產管線造成嚴重的腐蝕破壞，因此生產中需要對這些腐蝕環境添加大量的緩沖劑以減緩對設備的腐蝕。此前對緩沖劑的研究、篩選、評價都采用掛片失重方法，對腐蝕前后的試片進行稱重來獲得腐蝕速率和緩沖效率等，存在的問題是測量周期長，一般需要三至一周的時間，另外存在人為因素的影響使測量不準確和重復性差，數據處理繁瑣。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種測量周期短且測量數據準確的緩蝕劑快速評定儀。
為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是還包括由所述三種電極與第一～三運算放大器、電子開關、電子開關組及單片機組成的測量電路，具體結構為單片機的經數/模轉換器接至第二運算放大器的負相端，第二運算放大器的輸出端與輔助電極相連，浸置于腐蝕介質中的參考電極接至第一運算放大器的正相端，該第一運算放大器的輸出端通過模/數轉換器接至單片機，第二運算放大器的負相端經電子開關接至第一運算放大器的輸出端及負相端，浸置于腐蝕介質中的被測電極與第三運算放大器的負相端相連，該第三運算放大器的輸出端通過模/數轉換器與單片機相連，在第三運算放大器的負相端及輸出端之間設有電子開關組，電子開關及電子開關組的控制端與單片機相連。
所述第二運算放大器及第三運算放大器的正相端接地；在所述數/模轉換器與第二運算放大器的負相端之間設有第一電阻，第二運算放大器的負相端通過第二電阻及一電壓源接地；所述電子開關的回路中串聯有第三電阻，電子開關組回路中的每個開關串聯一個取樣電阻；所述單片機還與計算機進行通訊連接。
本實用新型具有以下優點1.工作快速高效，測試準確可靠。本實用新型采用腐蝕化學極化阻力原理，通過計算機控制測試過程，消除了人為因素的影響，可更加快速、準確地獲得測量結果，對緩沖劑的測試評定能夠在幾小時或幾十分鐘內完成，比現有技術提高了幾十倍。
2.智能化高，數據處理方便。本實用新型一切測量工作由儀器和計算機完成，消除了人為因素的影響，數據處理也由計算機軟件完成。
3.儀器可在實驗室應用，也可以直接在現場進行在線測量。
圖1為本實用新型電氣原理圖；圖2為利用本實用新型測得的兩組緩蝕劑配方的腐蝕速率趨勢曲線圖。
具體實施方式
本實用新型利用極化曲線的線性段測量腐蝕體系的極化阻力Rp，其大小表征了金屬在某一介質下腐蝕的難易程度，由極化阻力Rp計算出腐蝕速率，再通過腐蝕速率評價緩蝕劑的緩蝕效果。腐蝕速率可用下面兩種方法表示，一種是深度單位，是表示單位時間的腐蝕深度，單位毫米/年；另一種是電流單位，是表示單位面積金屬的自腐蝕電流，單位是mA/cm2。
如圖1所示，本實用新型具有測試用的電極，即被測電極WE、參考電極RE及輔助電極CE，三者均被浸于腐蝕介質中，還包括由所述三種電極與第一～三運算放大器A1～A3、電子開關S1、電子開關組S2及單片機CPU組成的測量電路，具體結構為單片機CPU經數/模轉換器D/A接至第二運算放大器A2的負相端，第二運算放大器A2的輸出端與輔助電極CE相連，浸置于腐蝕介質中的參考電極RE接至第一運算放大器A1的正相端，該第一運算放大器A1的輸出端通過模/數轉換器A/D接至單片機CPU，第二運算放大器A2的負相端經電子開關S1接至第一運算放大器A1的輸出端及負相端，浸置于腐蝕介質中的被測電極WE與第三運算放大器A3的負相端相連，該第三運算放大器A3的輸出端通過模/數轉換器A/D與單片機CPU相連，在第三運算放大器A3的負相端及輸出端之間設有電子開關組S2，電子開關S1及電子開關組S2的控制端與單片機CPU相連，第二運算放大器A2及第三運算放大器A3的正相端接地；在所述數/模轉換器D/A與第二運算放大器A2的負相端之間設有第一電阻R1，第二運算放大器A2的負相端通過第二電阻R2及一電壓源接地；所述電子開關S1的回路中串聯有第三電阻R3，電子開關組S2回路中的每個開關串聯一個取樣電阻Rf；所述單片機CPU還與計算機進行通訊連接。
根據圖1中所示的設計各點電位分別為U1＝U2＝(參考電極的電位-被測電極的電位)、U3＝U4＝0、U5＝U6＝0、I1+I2＝I3，ΔE為是極化電壓。
首先電子開關S1斷開，由第一運算放大器A1測出參考電極RE和被子測電極WE的電位差，也是自腐蝕電位的負數-Ecorr，將-Ecorr輸出到模/數轉換器A/D，將模擬信號量轉成數字信號量，經單片機CPU處理后再將這一數字信號經過數/模轉換器D/A轉換成模擬信號量施加到第二運算放大器A2的輸入端，這時由單片機CPU控制電子開關S1閉合，第二運算放大器A2是一個加法電路，是將Ecorr和ΔE相加，第一運算放大器A1是電位跟隨電路，其輸出端和輸入端的電位相等，根據上述分析得出
I1+I2＝I3，即(Ecorr-U5)/R1+(ΔE-U5)/R2＝(U5-U7)/R3因U5＝0，則U7＝-(Ecorr+ΔE)因此通過反饋回路和腐蝕體系就使得第一運算放大器A1輸出端的電位等于自腐蝕電位與極化電壓之和，則U1、U2的電位也等于Ecorr+ΔE。在電子開關S1閉合之前，U2的電位就等于自腐蝕電位的負數，這樣就相當于對被測電極在原來自腐蝕電位基礎上施加了一個擾動信號ΔE，我們取ΔE＝5mV，因為只有極化電壓的絕對值小于10mV時流過被測電極的電流響應才與施加的極化電壓成線性比例關系，腐蝕體系的電流響應I4＝-ΔE/Rp，這時求得的電阻Rp即為腐蝕體系的極化阻力。通過第三運算放大器A3將電流/電壓轉換，可以獲得極化電流I4I5＝I4，U8-U3＝-I5×RfI5＝-U8/RfU8可通過A/D轉換器轉換后由CPU處理獲得，取樣電阻Rf是由CPU控制電子開關組S2所選擇的取樣量程，所以是已知的，然后進一步求出Rp＝-ΔE/I4，(另外單位面積的極化阻力＝Rp×被測電極實際面積)。
腐蝕速率即單位面積金屬的自腐蝕電流Icorr＝B/Rp，B是腐蝕體系的塔菲爾系數，可以在資料或書籍中查得，一般在20mV左右，我們可直接取20mV進行運算，可計算出腐蝕速率，則緩蝕效率即可求得。
一般在實際測量過程中需要對測量電極浸泡幾分鐘，待腐蝕體系穩定方可測試。
該儀器面板上有一個通訊接口，儀器與計算機聯機使用，各項參數由計算機設置，如被測電極面積，每次測量的時間間隔等，測試結果也立即輸入計算機顯示、繪制腐蝕速率和腐蝕趨勢曲線，通過曲線直觀比較各不同緩蝕劑配方的緩蝕效果，腐蝕速率越低則緩蝕效果越好。
如圖2所示，是利用本實用新型測得的兩組緩蝕劑配方的腐蝕速率趨勢曲線，由曲線明顯看出緩蝕劑配方一比緩蝕劑配方二的緩蝕效果好。在介質不變的情況下腐蝕趨勢也非常穩定，所以經過5、6個小時就可以獲得緩蝕結果。
權利要求1.一種緩蝕劑快速評定儀，具有浸置于腐蝕介質中的被測電極、參考電極及輔助電極，其特征在于還包括由所述三種電極與第一～三運算放大器(A1～A3)、電子開關(S1)、電子開關組(S2)及單片機(CPU)組成的測量電路，具體結構為單片機(CPU)經數/模轉換器(D/A)接至第二運算放大器(A2)的負相端，第二運算放大器(A2)的輸出端與輔助電極(CE)相連，浸置于腐蝕介質中的參考電極(RE)接至第一運算放大器(A1)的正相端，該第一運算放大器(A1)的輸出端通過模/數轉換器(A/D)接至單片機(CPU)，第二運算放大器(A2)的負相端經電子開關(S1)接至第一運算放大器(A1)的輸出端及負相端，浸置于腐蝕介質中的被測電極(WE)與第三運算放大器(A3)的負相端相連，該第三運算放大器(A3)的輸出端通過模/數轉換器(A/D)與單片機(CPU)相連，在第三運算放大器(A3)的負相端及輸出端之間設有電子開關組(S2)，電子開關(S1)及電子開關組(S2)的控制端與單片機(CPU)相連。
2.按權利要求1所述緩蝕劑快速評定儀，其特征在于所述第二運算放大器(A2)及第三運算放大器(A3)的正相端接地。
3.按權利要求1所述的緩蝕劑快速評定儀，其特征在于在所述數/模轉換器(D/A)與第二運算放大器(A2)的負相端之間設有第一電阻(R1)，第二運算放大器(A2)的負相端通過第二電阻(R2)及一電壓源接地。
4.按權利要求1所述的緩蝕劑快速評定儀，其特征在于所述電子開關(S1)的回路中串聯有第三電阻(R3)，電子開關組(S2)回路中的每個開關串聯一個取樣電阻(Rf)。
5.按權利要求1所述緩蝕劑快速評定儀，其特征在于所述單片機(CPU)還與計算機進行通訊連接。
專利摘要本實用新型提供一種緩蝕劑快速評定儀，具有浸置于腐蝕介質中的被測電極、參考電極及輔助電極，還包括由所述三種電極與第一～三運算放大器、電子開關、電子開關組及單片機組成的測量電路，其中單片機的輸出端經數/模轉換器接至第二運算放大器的負相端，第二運算放大器的輸出端與輔助電極相連；參考電極通過模/數轉換器接至單片機的輸入端，第二運算放大器的負相端經電子開關接至第一運算放大器的輸出端及負相端；被測電極與第三運算放大器的負相端相連，該第三運算放大器的輸出端通過模/數轉換器接至單片機的輸入端，在第三運算放大器的負相端及輸出端之間設有電子開關組。本實用新型具有工作快速高效，測試準確可靠的特點。
文檔編號G01N27/26GK2779388SQ20052008965
公開日2006年5月10日 申請日期2005年3月14日 優先權日2005年3月14日
發明者荀偉, 鄭樹林 申請人:荀偉, 鄭樹林