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電磁流量計的襯里選用
關鍵字：電磁流量計 日期：2012-12-14 9:59:09
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電磁流量計的襯里選用
電磁流量計工作的基本條件之…，是測量管內壁除電極外，其余地方的法向電流為零。為滿足這一條件，最簡單的方法是將導電的金屬測量管內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信號電壓被金屬管短路，可見絕緣襯里在電磁流量計應用中的作用十分重要。因此，在電磁流量計的發(fā)展歷史中，也伴隨著村里材料的應用和襯里制造技術的不斷改進。
被測導電介質的流體種類非常之多，它們的物理化學特性也不盡相同，不可能用～種絕緣材料的襯里來滿足所有應用電磁流量計的測量流體介質的物理化學特性要求。這些要求表現(xiàn)在：介質對襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負壓、磨損、腐蝕、粘結、附著等方面的要求．反過來說，也正是因為測量管有能適應流體介質這些物化特性的各種襯里材料，使得電磁流量計的應用范圍更加廣闊。
測量管村以絕緣材料的村里，當然帶來了制造工藝的復雜化和各種加工的困難，因為各種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關鍵之一。
參考文獻曾經依據(jù)管壁法向電流為零這一基本要求的原則，設想將金屬測量管管壁與被測流體介質聞保持等電位狀態(tài)，這樣就可以不要絕緣襯里。這個設想曾經成功地做出了樣機。然而，電磁流量計毫伏級（甚至是微伏級）的流量信號電壓是以流體介質為零電位基準的，其上有遠大于流量信號幅值的共橫干擾，所以在金屬管上很難找到一個穩(wěn)定的零電位的參考電位。同時這種金屬管內壁與流體等電位的做法，要把流量信號經功率放大后，用較大的電流加到金屬測量管上，使流體電位跟隨電極上的流量信號電位的變化，始終保持金屬測量管與流體介質為等電位狀態(tài)，這在技術上困難很大。因此，到目前為止，不用襯里的金屬測量管電磁流量計尚不能商品化。
目前，國內外用于測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，過去也有用玻璃鋼、搪瓷襯里、PVDF等，現(xiàn)在已很少用。下面對這些襯里材料的主要性能特點和加工方法作簡單介紹。
1．氟塑料
用作電磁流量計的氟塑料品種中，通常有P1下E、FEP、E-TEE和PFA等幾種，其分子組成、性能、加工等參見表5-5。
在這幾種氟塑料中，以聚四氟乙烯(PrFE)化學穩(wěn)定性最好，但PTFE與不銹鋼測量管很難粘結在～起。盡管現(xiàn)在ptfe與耐酸鋼測量管的粘結工藝已經突破，但有一部分產品的ptfe襯里與耐酸鋼測量管仍是緊貼狀態(tài)。因此，在使用時需要注意流體的溫度與壓力變化，發(fā)生負壓以及熱沖擊造成的溫度劇烈變化容易使襯里與測量管脫離、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或不銹鋼測量管內壁與法蘭端面東。；制燕尾槽等措施，注塑的氟塑料與其結合更加牢固，更能解決流體的熱沖擊和負壓問題。
2．橡膠
橡膠是電磁流量計最常用的襯里材料之一，在測量水、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，相當于天然橡膠10倍以上的耐磨性。一般用于測量含水的泥漿、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，并經過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，不用再內襯絕緣材料，用來直接作為測量管用。譬如潛水型電磁流量計的測量管、導流噴嘴和仿真?zhèn)鞲衅鞫际怯糜簿勐纫蚁┕苤圃臁⒂行┑蜏亍⒌蛪毫黧w測量的一般電磁流量計測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性、耐焰自熄、耐磨，及強度較高、電絕緣性較好等優(yōu)點。它的缺點是熱穩(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8D年代，以高純度三氧化二鋁材料為代表的工業(yè)陶瓷開始應用于電磁流量計的測量管中。工業(yè)陶瓷是以99.6%到99.9%的Al2o3成坯燒結而成。工業(yè)陶瓷的耐腐性能見附錄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械強度，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。通過熱沖擊破壞性試驗證明，先進的燒結工藝能夠保證工業(yè)陶瓷測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燒結后的測量管進行再加工。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 
應用工業(yè)陶瓷的測量管，能夠采用鉑粉與氧化鋁混合的金屬陶瓷( Pt - Alz03)制成無密封部位的電極結構，這樣不會發(fā)生電極泄漏，不存在液體殘存和滲透等現(xiàn)象。電極部位與測量管的內壁具有尺寸相同，同樣光滑的表面，漿液流體流過時的唪擦系數(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對解決電磁流量計的可靠性和耐腐蝕性至關重要，非常有效。高純度氧化鋁陶瓷的燒結溫度很高，大約在1800度左右，已經超過金屬耐酸鋼的熔點。因此，燒結過程的升溫、保溫和冷卻降溫的時間控制和工藝方法直接影響到產品的質量。總之，工業(yè)陶瓷是比較理想的襯里材料。但是，由于生產工藝復雜，技術難度商，目前國內工業(yè)陶瓷電磁流量汁尚待發(fā)展，國外也只能做到DN200以下的通徑測量管 |
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