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電磁流量計(jì)的襯里選用
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2012-12-14 9:59:09
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電磁流量計(jì)的襯里選用
電磁流量計(jì)工作的基本條件之…，是測(cè)量管內(nèi)壁除電極外，其余地方的法向電流為零。為滿足這一條件，最簡(jiǎn)單的方法是將導(dǎo)電的金屬測(cè)量管內(nèi)壁和法蘭端面襯以絕緣襯里。通俗地講，用絕緣襯里的目的是防止感應(yīng)信號(hào)電壓被金屬管短路，可見(jiàn)絕緣襯里在電磁流量計(jì)應(yīng)用中的作用十分重要。因此，在電磁流量計(jì)的發(fā)展歷史中，也伴隨著村里材料的應(yīng)用和襯里制造技術(shù)的不斷改進(jìn)。
被測(cè)導(dǎo)電介質(zhì)的流體種類非常之多，它們的物理化學(xué)特性也不盡相同，不可能用～種絕緣材料的襯里來(lái)滿足所有應(yīng)用電磁流量計(jì)的測(cè)量流體介質(zhì)的物理化學(xué)特性要求。這些要求表現(xiàn)在：介質(zhì)對(duì)襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負(fù)壓、磨損、腐蝕、粘結(jié)、附著等方面的要求．反過(guò)來(lái)說(shuō)，也正是因?yàn)闇y(cè)量管有能適應(yīng)流體介質(zhì)這些物化特性的各種襯里材料，使得電磁流量計(jì)的應(yīng)用范圍更加廣闊。
測(cè)量管村以絕緣材料的村里，當(dāng)然帶來(lái)了制造工藝的復(fù)雜化和各種加工的困難，因?yàn)楦鞣N襯里材料自身的物化性能不一樣，它們的加工方法也不一樣。所以，襯里加工成了傳感器制造中難度最大的技術(shù)關(guān)鍵之一。
參考文獻(xiàn)曾經(jīng)依據(jù)管壁法向電流為零這一基本要求的原則，設(shè)想將金屬測(cè)量管管壁與被測(cè)流體介質(zhì)聞保持等電位狀態(tài)，這樣就可以不要絕緣襯里。這個(gè)設(shè)想曾經(jīng)成功地做出了樣機(jī)。然而，電磁流量計(jì)毫伏級(jí)（甚至是微伏級(jí)）的流量信號(hào)電壓是以流體介質(zhì)為零電位基準(zhǔn)的，其上有遠(yuǎn)大于流量信號(hào)幅值的共橫干擾，所以在金屬管上很難找到一個(gè)穩(wěn)定的零電位的參考電位。同時(shí)這種金屬管內(nèi)壁與流體等電位的做法，要把流量信號(hào)經(jīng)功率放大后，用較大的電流加到金屬測(cè)量管上，使流體電位跟隨電極上的流量信號(hào)電位的變化，始終保持金屬測(cè)量管與流體介質(zhì)為等電位狀態(tài)，這在技術(shù)上困難很大。因此，到目前為止，不用襯里的金屬測(cè)量管電磁流量計(jì)尚不能商品化。
目前，國(guó)內(nèi)外用于測(cè)量管的襯里材料有聚四氟乙烯、橡膠、聚氯乙烯、聚氮酯橡膠、工業(yè)陶瓷等材料，過(guò)去也有用玻璃鋼、搪瓷襯里、PVDF等，現(xiàn)在已很少用。下面對(duì)這些襯里材料的主要性能特點(diǎn)和加工方法作簡(jiǎn)單介紹。
1．氟塑料
用作電磁流量計(jì)的氟塑料品種中，通常有P1下E、FEP、E-TEE和PFA等幾種，其分子組成、性能、加工等參見(jiàn)表5-5。
在這幾種氟塑料中，以聚四氟乙烯(PrFE)化學(xué)穩(wěn)定性最好，但PTFE與不銹鋼測(cè)量管很難粘結(jié)在～起。盡管現(xiàn)在ptfe與耐酸鋼測(cè)量管的粘結(jié)工藝已經(jīng)突破，但有一部分產(chǎn)品的ptfe襯里與耐酸鋼測(cè)量管仍是緊貼狀態(tài)。因此，在使用時(shí)需要注意流體的溫度與壓力變化，發(fā)生負(fù)壓以及熱沖擊造成的溫度劇烈變化容易使襯里與測(cè)量管脫離、剝落、拉破，從而使電極密封泄漏，引起儀表輸出不穩(wěn)定，甚至損壞。
其余三種氟塑料耐腐蝕性略遜于PIFE，然而均可注塑或塑制，并且采用加不銹鋼鋼絲網(wǎng)或不銹鋼測(cè)量管內(nèi)壁與法蘭端面東。；制燕尾槽等措施，注塑的氟塑料與其結(jié)合更加牢固，更能解決流體的熱沖擊和負(fù)壓?jiǎn)栴}。
2．橡膠
橡膠是電磁流量計(jì)最常用的襯里材料之一，在測(cè)量水、污水和一般弱酸、弱堿的常溫流體中使用，其使用量較大。常用橡膠的種類有天然橡膠、氯丁橡膠、丁晴橡膠等。
3．聚氨酯橡膠
聚氨酯橡膠(Polyurethane)有極好的耐磨性能，相當(dāng)于天然橡膠10倍以上的耐磨性。一般用于測(cè)量含水的泥漿、水煤漿、漿的傳感器襯里，通常使用溫度在700C以下。
聚氨酯橡膠襯里通常有澆注成型、離心澆注成型，并經(jīng)過(guò)硫化的工藝方法加工成型。
4．聚氯乙烯管硬
聚氯乙烯管（PVC管）是一種工程塑料型材，不用再內(nèi)襯絕緣材料，用來(lái)直接作為測(cè)量管用。譬如潛水型電磁流量計(jì)的測(cè)量管、導(dǎo)流噴嘴和仿真?zhèn)鞲衅鞫际怯糜簿勐纫蚁┕苤圃?、有些低溫、低壓流體測(cè)量的一般電磁流量計(jì)測(cè)量管也可用硬聚氯乙烯管制造。
硬聚氯乙烯具有良好的耐化學(xué)性、耐焰自熄、耐磨，及強(qiáng)度較高、電絕緣性較好等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，受熱引起不同程度的降解。使用溫度在- 20~ +70°C
可以用硬聚氯乙烯管和板，采用塑料焊接的加工方法制作傳感器。
5．工業(yè)陶瓷
20世紀(jì)8D年代，以高純度三氧化二鋁材料為代表的工業(yè)陶瓷開(kāi)始應(yīng)用于電磁流量計(jì)的測(cè)量管中。工業(yè)陶瓷是以99.6%到99.9%的Al2o3成坯燒結(jié)而成。工業(yè)陶瓷的耐腐性能見(jiàn)附錄F。
工業(yè)陶瓷襯里較氟塑料、橡膠和聚氨酯橡膠襯里有很高的剛性和機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的耐熱性、耐磨性和耐腐蝕性，其電絕緣性能也非常好。在高溫、高壓下幾乎不發(fā)生變形，因而尺寸穩(wěn)定。通過(guò)熱沖擊破壞性試驗(yàn)證明，先進(jìn)的燒結(jié)工藝能夠保證工業(yè)陶瓷測(cè)量管較寬的耐熱沖擊性范圍。工業(yè)陶瓷的硬度非常高，以致難于用切削加工工藝對(duì)燒結(jié)后的測(cè)量管進(jìn)行再加工。其耐磨性要比聚氯酯橡膠高10倍以上。工業(yè)陶瓷的耐腐蝕性決定于陶瓷的種類和純度。例如同樣是Al2 03，純度為99.7%和99.9%，如表3-3所示，純度不同抗腐蝕性能有較大差別 
應(yīng)用工業(yè)陶瓷的測(cè)量管，能夠采用鉑粉與氧化鋁混合的金屬陶瓷( Pt - Alz03)制成無(wú)密封部位的電極結(jié)構(gòu)，這樣不會(huì)發(fā)生電極泄漏，不存在液體殘存和滲透等現(xiàn)象。電極部位與測(cè)量管的內(nèi)壁具有尺寸相同，同樣光滑的表面，漿液流體流過(guò)時(shí)的唪擦系數(shù)小，出現(xiàn)的低頻極化電壓很低，儀表輸出穩(wěn)定。這一材料和工藝的改進(jìn)對(duì)解決電磁流量計(jì)的可靠性和耐腐蝕性至關(guān)重要，非常有效。高純度氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度很高，大約在1800度左右，已經(jīng)超過(guò)金屬耐酸鋼的熔點(diǎn)。因此，燒結(jié)過(guò)程的升溫、保溫和冷卻降溫的時(shí)間控制和工藝方法直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。總之，工業(yè)陶瓷是比較理想的襯里材料。但是，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)難度商，目前國(guó)內(nèi)工業(yè)陶瓷電磁流量汁尚待發(fā)展，國(guó)外也只能做到DN200以下的通徑測(cè)量管 |
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