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本文從電磁流量計(jì)導(dǎo)管襯里在流量測量中的作用分析著手，概括地介紹了導(dǎo)管襯里的發(fā)展和各種襯里材料性能的特點(diǎn)，本文希望對(duì)電磁流童計(jì)的用戶在選型時(shí)能夠起到參考作用。

　　由測量原理和構(gòu)造特征所決定，電磁流量計(jì)與其它流量計(jì)相比，具有傳感器無活動(dòng)部件，無壓力損失，受管道的流速分布影響小，要求安裝直管段小，能夠較容易地解決諸如酸堿鹽之類腐蝕性和漿液等液體的測量;測量的體積流量不受溫度、壓力、密度、粘度以及電導(dǎo)率變化的影響;測量范圍廣，直線性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，在眾多流量計(jì)中，電磁流量計(jì)成為發(fā)展zui快的流量計(jì)之一。其應(yīng)用已遍及工農(nóng)業(yè)、國防、科研各部門。可以預(yù)料，在今后工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化、高度信息化的發(fā)展中，在迫切需要節(jié)能和保護(hù)環(huán)境的今后，電磁流量計(jì)將會(huì)有更大、更快地發(fā)展。

　　在電磁流量計(jì)中，和被測流體相接觸的除了電極就是測量導(dǎo)管的襯里。電磁流量計(jì)能否滿足被測流體介質(zhì)的物理化學(xué)特性，正確的完成測量任務(wù)，襯里有至關(guān)重要的作用。為適應(yīng)電磁流量計(jì)的發(fā)展，對(duì)于襯里材料及其制造工藝的研究是電磁流量計(jì)制造廠家和使用者都十分關(guān)心、非常重視的問題。本文擬向讀者介紹襯里的發(fā)展概況以期引起同行和用戶的重視。作者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)，提出發(fā)展國產(chǎn)電磁流量計(jì)，解決襯里材料和制造工藝的看法。

　　二、襯里在電磁流量計(jì)流量測雖中的作用

　　電磁流量計(jì)是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律的原理而制作的。導(dǎo)電液體作為導(dǎo)體在磁場內(nèi)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，垂直于流動(dòng)方向和磁場方向并固定在流體測量導(dǎo)管上的一對(duì)電極上，產(chǎn)生正比于流速的電動(dòng)勢。由的測量儀表(轉(zhuǎn)換器)測量感應(yīng)電動(dòng)勢進(jìn)而測得流量。

　　然而，實(shí)際的電磁流量計(jì)測量導(dǎo)管必須是與被測流體呈電絕緣狀態(tài)的。除電極接觸被測流體外，剛性的金屬導(dǎo)管內(nèi)壁必須襯有絕緣襯里。也就是說，管壁處的法向電流為零，這是電磁流量計(jì)的基本條件之一。通俗地講，絕緣襯里是避免電極感應(yīng)的流量信號(hào)被金屬導(dǎo)管所短路。可見絕緣襯里在電磁流量計(jì)的應(yīng)用中有十分重要的作用。因此在電磁流量計(jì)的發(fā)展歷史中，也伴隨著襯里材料研究和襯里制造技術(shù)研究的成果。

　　被測導(dǎo)電流體的種類非常之多，它們的物理化學(xué)特性也不盡相同。不可能用一種材料的絕緣襯里來解決所有應(yīng)用電磁流量計(jì)測量流體介質(zhì)物理化學(xué)特性的要求。盡管日本東京大學(xué)山崎弘郎教授等在本世紀(jì)80年代曾依據(jù)管壁處的法向電流為零，電磁流量計(jì)的這一基本要求原則，設(shè)想將金屬導(dǎo)管與被測流體間保持等電位狀態(tài)，這樣就可以不要襯里J而且能夠方便地解決測量流體諸如溫度、壓力、磨損、腐蝕等物理化學(xué)特性問題。然而，電磁流量計(jì)毫伏級(jí)(甚至微伏級(jí))的流量信號(hào)是以流體為零位基準(zhǔn)的，其上有遠(yuǎn)大于流量信號(hào)幅度的共模干擾。所以在金屬導(dǎo)管上很難找出一個(gè)穩(wěn)定的流體等電位參考電極。同時(shí)，要把流量信號(hào)電流放大后加到金屬導(dǎo)管上來跟隨流量信號(hào)電位，保持導(dǎo)管與流體間等電位狀態(tài)，電磁流量計(jì)的耗能大，技術(shù)上很困難。這可能是到目前為止金屬導(dǎo)管電磁流量計(jì)尚未商品化的原因吧。

　　三、常見襯里材料及其特性

　　自電磁流量計(jì)出現(xiàn)以來，人們?cè)?jīng)利用許多有機(jī)的、天然的材料來作測量導(dǎo)管襯里。從滿足被測流體的溫度、壓力(包括負(fù)壓)、腐蝕性和耐磨性考慮，目前，常見的電磁流量計(jì)導(dǎo)管襯里材料是橡膠、聚氨脂橡膠、氟塑料和工業(yè)陶瓷.

　　下面就常見的幾種襯里材料的特性分別作一介紹。

　　1.橡膠:通常用作襯里的橡膠材料是氯丁橡膠。它具有耐堿及耐弱酸性的*特點(diǎn)，并兼有一定的耐磨性，電絕緣性也很好。使用氯丁橡膠襯里的介質(zhì)溫度一般在80℃以下。這種襯里二般適用于測量水、污水、泥漿、礦漿流體介質(zhì)。但不耐氧化性介質(zhì)的腐蝕.

　　另外一種耐酸橡膠(硬橡膠)可耐室溫下的鹽酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀。但不耐強(qiáng)氧化劑。其使用溫度可在一25一+90℃范圍。

　　橡膠襯里的制造工藝比較簡單。它和不銹鋼導(dǎo)管能夠牢固的粘結(jié)在一起。因此，一般管道中的負(fù)壓不會(huì)損壞襯里。電極處密封也較為可靠。其制造成本相對(duì)較低。所以，橡膠襯里在電磁流量計(jì)中應(yīng)用zui為普遍。

　　2.聚氨脂橡膠:聚氨脂彈性體是一種介于橡膠和塑料之間的高分子聚合物。它既具有高強(qiáng)度，又具有高彈性。它的延伸率、硬度范圍寬廣，并且具有優(yōu)良的耐油性、耐低溫性、耐臭氧性。它的耐磨性更為突出(約為天然橡膠的10倍)。但是，聚氨脂橡膠的耐酸、堿性較差。所以，它主要用來測量有磨損的礦漿、煤漿、泥漿等。其一般zui高使用溫度可達(dá)80℃。

　　電磁流量計(jì)測量導(dǎo)管聚氨脂橡膠襯里通常是采用澆鑄型的制造工藝.可應(yīng)用在不銹鋼導(dǎo)管與芯模之間真空澆鑄的工藝，也可使用離心澆鑄的工藝。當(dāng)然后者其設(shè)備復(fù)雜，成本較高.

　　3.氟塑料:通常做電磁流量計(jì)襯里的氟塑料有三種:

　　(l)聚四氟乙烯(英文縮寫PTFE)，它是塑料中化學(xué)性能zui穩(wěn)定的一種材料.能夠工作在一80℃~+260℃介質(zhì)溫度條件下，耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有機(jī)溶劑。但是，聚四氟乙烯的耐磨性差:不容易和不銹鋼相粘結(jié);在有壓情況下受溫度影響，聚四氟乙烯有一種“冷流現(xiàn)象”，這種現(xiàn)象使得聚四氟乙烯用作襯里和墊圈時(shí)，*次壓緊后要在高溫下定型保溫?cái)?shù)小時(shí)再壓緊一次。所以，解決聚四氟乙烯用作電磁流量計(jì)導(dǎo)管襯里的熱沖擊變換和負(fù)壓影響，是一個(gè)難度很大的技術(shù)問題。

　　(2)聚全氟乙丙烯(英文縮寫FEP，國內(nèi)稱F一46)這種氟塑料在力學(xué)、電性能和化學(xué)穩(wěn)定性上與PTFE基本相同。但耐熱性不如PTFE.不過，F(xiàn)EP能以熔融狀態(tài)成型。所以可在不銹鋼導(dǎo)管內(nèi)壁加工槽紋將其熔融嵌人，以解決PTFE不能粘結(jié)的技術(shù)難點(diǎn)從而解決熱沖擊和負(fù)壓影響伺題。

　　(3)PFA，這種氟塑料是美國杜邦公司在PTFE出現(xiàn)22年后投放市場的一種新聚四氟乙烯材料。它在力學(xué)、電性能和化學(xué)穩(wěn)定性上也與PTFE基本相同。由于它可以采用傳遞模塑制造法加工成復(fù)雜形狀，能夠嵌人導(dǎo)管內(nèi)壁的燕尾槽、電極孔和注人導(dǎo)管兩端法蘭面。因此，它能夠從根本上解決四氟乙烯電磁流量計(jì)的電極密封和耐負(fù)壓、耐熱沖擊問題，增強(qiáng)了電磁流量計(jì)的可靠性。因?yàn)槭墙饘倌Ｗ⑺?，其表面很光滑，一些易附著物質(zhì)在其上附著的可能性很小。這在電磁流量計(jì)的測量中有很大意義。

　　從70年代末PFA襯里的電磁流量計(jì)進(jìn)人市場以來，國外大的電磁流量計(jì)制造公司相繼也推出PFA襯里的電磁流量計(jì)產(chǎn)品.但是，PFA材料的價(jià)格很高。加工設(shè)備是的，其造價(jià)也很高。對(duì)一個(gè)電磁流量計(jì)制造廠來說，一次性投資太大.這就使其推廣困難。在日本，盡管橫河電機(jī)、山武霍尼韋爾等公司有上萬臺(tái)的年產(chǎn)量，PFA襯里的電磁流量計(jì)導(dǎo)管仍都委托華爾卡公司制造，從而解決了這一困難。對(duì)我國來說，如有某些政府部門的協(xié)調(diào)、支持，解決這一困難將會(huì)更容易。

　　4.工業(yè)陶瓷:這是采用高純度的三氧化二鋁(純度在99.6%一99.9%)材料燒結(jié)成的非金屬導(dǎo)管。成品的陶瓷襯里管硬度很大，機(jī)加工很難.為密封電極，早期研制者是把鉑電極嵌人燒結(jié)前的陶瓷坯中，同時(shí)進(jìn)行燒結(jié).燒結(jié)溫度達(dá)1800℃以上.由于鉑電極和氧化鋁的溫度收縮率不同，它們的連接界面存在應(yīng)力容易引起液體泄漏.燒結(jié)時(shí)，氧化鋁收縮較大，電極向上突出會(huì)產(chǎn)生噪聲，降低測量精度。后來的研制者采用鉑粉和氧化鋁粉混合與氧化鋁導(dǎo)管一起燒結(jié)，解決了上述問題。

　　陶瓷導(dǎo)管的耐磨性是聚氨脂橡膠的10倍以上;在高溫高壓下不變形，它幾乎適用于各種腐蝕介質(zhì)。但是，必須注意，氫氟酸磷酸、強(qiáng)堿對(duì)其有影響·另外申于鉑不適于王水和餒鹽，所以陶瓷導(dǎo)管也不能用來測量王水和餒鹽.

　　5.電容式電磁流量計(jì):如果電磁流量計(jì)的電極不接觸流體介質(zhì)，將能避免電極的泄漏，大大地提高電磁流量計(jì)的使用可靠性。電容電極電磁流量計(jì)是用絕緣管將大面積電極與流體介質(zhì)絕緣起來，使電極和流體之間形成電容。交變的流量信號(hào)通過電容藕合傳遞到電磁流量轉(zhuǎn)換器，從而測量流量的.由于電極和流體之間形成的電容容量很小，信號(hào)的頻率也很低，其容抗相當(dāng)大.所以除要求電磁流量轉(zhuǎn)換器的輸人電阻非常大外，也要求絕緣管的絕緣電阻盡量大.在上述襯里材料中PTFE和工業(yè)陶瓷的絕緣電阻zui大.工業(yè)陶瓷是剛性材料，受溫度和壓力變化的影響小，因此其容量穩(wěn)定，不會(huì)由此產(chǎn)生噪聲，信噪比大.作為電容式電磁流量計(jì)絕緣管工業(yè)陶瓷更合適。

　　電磁流量計(jì)的導(dǎo)管襯里是電磁流量計(jì)生產(chǎn)工藝中zui重要、難度也zui大的技術(shù)關(guān)鍵，能夠找到理想的襯里材料和合適的加工工藝，對(duì)于電磁流量計(jì)的制造和發(fā)展十分重要。

  從襯里發(fā)展情況看，橡膠、聚氨脂橡膠、PFA和工業(yè)陶瓷是當(dāng)前電磁流量計(jì)襯里較理想的材料.目前我國的橡膠和聚氨脂橡膠兩種材料襯里的加工尚能解決。但對(duì)PFA和工業(yè)陶瓷的工藝性研究還未能開展。其原因正如前面所述，一個(gè)電磁流量計(jì)制造廠很難承擔(dān)這樣的工藝性研究。作者希望有關(guān)部門能夠組織、協(xié)調(diào)、支持這方面的研究工作，以提高我國電磁流量計(jì)的制造水平，滿足市場的需要。

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