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

　　由測量原理和構造特征所決定，電磁流量計與其它流量計相比，具有傳感器無活動部件，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、粘度以及電導率變化的影響;測量范圍廣，直線性好，可靠性高等優(yōu)點。因此，在眾多流量計中，電磁流量計成為發(fā)展zui快的流量計之一。其應用已遍及工農(nóng)業(yè)、國防、科研各部門?？梢灶A料，在今后工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度自動化、高度信息化的發(fā)展中，在迫切需要節(jié)能和保護環(huán)境的今后，電磁流量計將會有更大、更快地發(fā)展。

　　在電磁流量計中，和被測流體相接觸的除了電極就是測量導管的襯里。電磁流量計能否滿足被測流體介質的物理化學特性，正確的完成測量任務，襯里有至關重要的作用。為適應電磁流量計的發(fā)展，對于襯里材料及其制造工藝的研究是電磁流量計制造廠家和使用者都十分關心、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，提出發(fā)展國產(chǎn)電磁流量計，解決襯里材料和制造工藝的看法。

　　二、襯里在電磁流量計流量測雖中的作用

　　電磁流量計是依據(jù)法拉第電磁感應定律的原理而制作的。導電液體作為導體在磁場內(nèi)作切割磁力線運動，垂直于流動方向和磁場方向并固定在流體測量導管上的一對電極上，產(chǎn)生正比于流速的電動勢。由的測量儀表(轉換器)測量感應電動勢進而測得流量。

　　然而，實際的電磁流量計測量導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，這是電磁流量計的基本條件之一。通俗地講，絕緣襯里是避免電極感應的流量信號被金屬導管所短路?？梢娊^緣襯里在電磁流量計的應用中有十分重要的作用。因此在電磁流量計的發(fā)展歷史中，也伴隨著襯里材料研究和襯里制造技術研究的成果。

　　被測導電流體的種類非常之多，它們的物理化學特性也不盡相同。不可能用一種材料的絕緣襯里來解決所有應用電磁流量計測量流體介質物理化學特性的要求。盡管日本東京大學山崎弘郎教授等在本世紀80年代曾依據(jù)管壁處的法向電流為零，電磁流量計的這一基本要求原則，設想將金屬導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、腐蝕等物理化學特性問題。然而，電磁流量計毫伏級(甚至微伏級)的流量信號是以流體為零位基準的，其上有遠大于流量信號幅度的共模干擾。所以在金屬導管上很難找出一個穩(wěn)定的流體等電位參考電極。同時，要把流量信號電流放大后加到金屬導管上來跟隨流量信號電位，保持導管與流體間等電位狀態(tài)，電磁流量計的耗能大，技術上很困難。這可能是到目前為止金屬導管電磁流量計尚未商品化的原因吧。

　　三、常見襯里材料及其特性

　　自電磁流量計出現(xiàn)以來，人們曾經(jīng)利用許多有機的、天然的材料來作測量導管襯里。從滿足被測流體的溫度、壓力(包括負壓)、腐蝕性和耐磨性考慮，目前，常見的電磁流量計導管襯里材料是橡膠、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，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。但不耐氧化性介質的腐蝕.

　　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。它和不銹鋼導管能夠牢固的粘結在一起。因此，一般管道中的負壓不會損壞襯里。電極處密封也較為可靠。其制造成本相對較低。所以，橡膠襯里在電磁流量計中應用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80℃。

　　電磁流量計測量導管聚氨脂橡膠襯里通常是采用澆鑄型的制造工藝.可應用在不銹鋼導管與芯模之間真空澆鑄的工藝，也可使用離心澆鑄的工藝。當然后者其設備復雜，成本較高.

　　3.氟塑料:通常做電磁流量計襯里的氟塑料有三種:

　　(l)聚四氟乙烯(英文縮寫PTFE)，它是塑料中化學性能zui穩(wěn)定的一種材料.能夠工作在一80℃~+260℃介質溫度條件下，耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有機溶劑。但是，聚四氟乙烯的耐磨性差:不容易和不銹鋼相粘結;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，*次壓緊后要在高溫下定型保溫數(shù)小時再壓緊一次。所以，解決聚四氟乙烯用作電磁流量計導管襯里的熱沖擊變換和負壓影響，是一個難度很大的技術問題。

　　(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、電性能和化學穩(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。所以可在不銹鋼導管內(nèi)壁加工槽紋將其熔融嵌人，以解決PTFE不能粘結的技術難點從而解決熱沖擊和負壓影響伺題。

　　(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、電性能和化學穩(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雜形狀，能夠嵌人導管內(nèi)壁的燕尾槽、電極孔和注人導管兩端法蘭面。因此，它能夠從根本上解決四氟乙烯電磁流量計的電極密封和耐負壓、耐熱沖擊問題，增強了電磁流量計的可靠性。因為是金屬模注塑，其表面很光滑，一些易附著物質在其上附著的可能性很小。這在電磁流量計的測量中有很大意義。

　　從70年代末PFA襯里的電磁流量計進人市場以來，國外大的電磁流量計制造公司相繼也推出PFA襯里的電磁流量計產(chǎn)品.但是，PFA材料的價格很高。加工設備是的，其造價也很高。對一個電磁流量計制造廠來說，一次性投資太大.這就使其推廣困難。在日本，盡管橫河電機、山武霍尼韋爾等公司有上萬臺的年產(chǎn)量，PFA襯里的電磁流量計導管仍都委托華爾卡公司制造，從而解決了這一困難。對我國來說，如有某些政府部門的協(xié)調、支持，解決這一困難將會更容易。

　　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%)材料燒結成的非金屬導管。成品的陶瓷襯里管硬度很大，機加工很難.為密封電極，早期研制者是把鉑電極嵌人燒結前的陶瓷坯中，同時進行燒結.燒結溫度達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力容易引起液體泄漏.燒結時，氧化鋁收縮較大，電極向上突出會產(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管一起燒結，解決了上述問題。

　　陶瓷導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。但是，必須注意，氫氟酸磷酸、強堿對其有影響·另外申于鉑不適于王水和餒鹽，所以陶瓷導管也不能用來測量王水和餒鹽.

　　5.電容式電磁流量計:如果電磁流量計的電極不接觸流體介質，將能避免電極的泄漏，大大地提高電磁流量計的使用可靠性。電容電極電磁流量計是用絕緣管將大面積電極與流體介質絕緣起來，使電極和流體之間形成電容。交變的流量信號通過電容藕合傳遞到電磁流量轉換器，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，信號的頻率也很低，其容抗相當大.所以除要求電磁流量轉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，不會由此產(chǎn)生噪聲，信噪比大.作為電容式電磁流量計絕緣管工業(yè)陶瓷更合適。

　　電磁流量計的導管襯里是電磁流量計生產(chǎn)工藝中zui重要、難度也zui大的技術關鍵，能夠找到理想的襯里材料和合適的加工工藝，對于電磁流量計的制造和發(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)陶瓷是當前電磁流量計襯里較理想的材料.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，一個電磁流量計制造廠很難承擔這樣的工藝性研究。作者希望有關部門能夠組織、協(xié)調、支持這方面的研究工作，以提高我國電磁流量計的制造水平，滿足市場的需要。

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