隨著(zhù)電子技術(shù)的快速發(fā)展，電磁流量計測量技術(shù)已廣泛應用于各種液體測量工作，特別是在醫藥與化

工領(lǐng)域中的應用范圍更加廣泛。但目前的電磁流量計在測量時(shí)仍存在許多不足，流速慢、顆粒含量大、導電率低和粘稠性強的液體，測量結果往往存在較大誤差。針對以上問(wèn)題，目前國內大部分電磁流量計廠(chǎng)家選擇在常規電磁流量計外部增設陶瓷導管，或者購進(jìn)國外陶瓷襯里電磁流量計。但這兩種方法都會(huì )增加流量計生產(chǎn)與運輸成本，如果增設陶瓷導管，由于技術(shù)不成熟，陶瓷導管安裝質(zhì)量和接口加工難以控制，容易造成泄露現象。購進(jìn)國外電磁流量計不僅成本高昂，而且無(wú)法進(jìn)行維修保養[1]。

 

為此，本文研究了一種實(shí)用新型小口徑PFA襯里耐負壓電磁流量計結構，能夠改善以上流量計測量的弊端，更好地滿(mǎn)足醫藥化工行業(yè)的生產(chǎn)需求。

1 小口徑PFA襯里耐負壓電磁流量計結構

1.1 小口徑PFA襯里電磁流量計結構

在醫藥化工領(lǐng)域液體流量測量著(zhù)重強調測量的精準度，因此加入小口徑 PFA 襯里，設計耐負壓內流式電磁流量計。新型電磁流量計的主要組件包括PFA 襯里、磁硅鋼片組件、法蘭導管、線(xiàn)圈組件、外壓電極、彈簧壓緊組件、錐形孔環(huán)套、包板和焊接連接座等，其組成結構具體圖像如圖1所示。

shou先，在小口徑PFA襯里填充入錐形孔環(huán)套的錐形孔，將錐形孔環(huán)套擠壓安裝進(jìn)法蘭導管組件內部，利用線(xiàn)圈和螺絲將其組件固定在法蘭導管上。在兩個(gè)線(xiàn)圈組件外側利用磁硅鋼片固定覆蓋，連接相鄰組件，使用彈簧壓緊組件和PFA襯里將外壓電極密封固定在內部，用扎帶將電極線(xiàn)、線(xiàn)圈引線(xiàn)捆綁固定，用套管保護引線(xiàn)，利用焊接連接將包板固定在法蘭導管組件外壁的側板上。選用這種小口徑設計結構，可以將錐形孔環(huán)套相連接，形成組合環(huán)套嵌入法蘭導管，形成緊貼內壁的小口徑襯里，施工工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)要求難度不高。襯里材質(zhì)選用PFA耐高溫材料，可適用于高溫液體的流量測量，而且該材料性質(zhì)穩定，質(zhì)量?jì)?yōu)良，可以很好的加工成型，且對環(huán)境具有較高的適應性，耐熱耐磨損，降低加工與運輸過(guò)程中的損耗，有利于節約成本。將外壓電極通過(guò)彈簧壓緊組件由外向內逐步壓緊固定，選用延展性?xún)?yōu)良的PFA材料固定密封線(xiàn)圈，具有很好的密封性能，可以有效防止液體泄漏[2]。電磁流量計需要在法蘭導管外部裝置線(xiàn)圈磁場(chǎng)，并利用磁硅鋼片連接控制，使電磁回路保持穩定狀態(tài)，減少外部干擾噪聲信息對電磁測量精度的影響，并在導管外壁安裝包板與測量底座焊接固定，進(jìn)一步增強電磁流量計的穩定性與安全性，減少物理環(huán)境變化對測量效果的影響，多方面增強流量測量保障，能夠有效提高電磁流量計耐負壓性能，增強測量精準度與可靠性。

 

1.2 新型電磁流量計結構有益效果

這種新型電磁流量計在制藥與化工行業(yè)具有明顯的應用優(yōu)勢，從結構上體現的有益效果有以下幾點(diǎn)。

地衣，選用PFA材料為襯里，設計小口徑耐負壓的電磁流量計，采用內流式結構，減少外部環(huán)境與干擾噪聲對液體測量的影響，使流量計監測結果更加精準；

第二，選用 PFA 材質(zhì)更加耐高溫，耐腐蝕，材料質(zhì)量更加優(yōu)良，適用于測量性質(zhì)不穩定的醫藥化工液體材料，能夠更好的保障材料與流量計的材質(zhì)穩定性，進(jìn)而保證測量結果的準確可靠；

第三，采用組合錐孔環(huán)套在導管襯里形成倒三角結構，在外部作用力影響下會(huì )向內壁施加一個(gè)反作用力，使環(huán)套更加貼緊導管，增強抗負壓性能，有效提升電磁流量計整體的安全防護性能。第四，磁硅鋼片連接線(xiàn)圈組件能夠進(jìn)一步穩定電磁流量計的磁場(chǎng)設計，并在線(xiàn)圈外部包板的保護下，弱化環(huán)境對磁場(chǎng)的影響，同時(shí)還能減少物理碰撞對電磁流量計內部零件的干擾和破壞，有效保障流量計液體測量的安全可靠，從而提高特殊液體材料監測精準度[3]。

 

2、工作流程

電磁流量計的工作機理是，在進(jìn)行液體測量時(shí)，電磁流量計采用雙發(fā)射磁極與雙測量電極結構形式，發(fā)射電磁信號與流動(dòng)液體直接接觸反射到導管周?chē)�外壁上，導管管道分布大量感應磁�?chǎng)，磁場(chǎng)線(xiàn)圈包裹電磁感應芯片，可以產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，所以當液體從流量計管道內部經(jīng)過(guò)時(shí)交變磁場(chǎng)會(huì )發(fā)射切割磁力線(xiàn)，磁場(chǎng)接收磁力線(xiàn)形成的感應電動(dòng)勢，并對液體流量信息進(jìn)行測量與傳輸[4]。

 

因此，可以通過(guò)導入電磁流量計各部件參數，在計算機數字模擬程序中構建流量計的仿真模型，根據制藥化工行業(yè)液體測量設備要求標準，獲取并測量部分流量樣本的標準差、平均值、變異系數等關(guān)鍵概念參數，計算研究電磁流量計內部磁場(chǎng)分布結構設計，建立電磁流量計仿真模型。流量計導管口徑選擇需根據應用目標領(lǐng)域電磁流量計測量范圍進(jìn)行擇優(yōu)，因為醫藥化工領(lǐng)域液體測量往往屬于小規模高精準液體測量，根據不同口徑流量計滿(mǎn)量流速范圍，選擇適用于制藥行業(yè)的#佳流量計導管口徑，設置流量測量范圍上限為 100m³/d，分別對8mm、10mm、15mm 口徑的流量計液體流速進(jìn)行測量，得到口徑大小與流速的關(guān)系如表1所示。

醫藥化工領(lǐng)域電磁流量計硬件要求指標要求流量計耐壓度為 35MPa，流量可承受范圍為 0~120m³/d，計算精度誤差不超過(guò) 2%。根據以上性能條件，根據組件參數具體安裝小口徑 PFA 襯里耐負壓電磁流量計。地衣，按照小口徑參數標準加工法蘭導管，精細化端面環(huán)形槽。利用液壓機將尺寸匹配的錐形孔環(huán)套，壓入法蘭導管內部，相鄰環(huán)套保持間距相等。注意安裝時(shí)應避開(kāi)電極安裝位置，防止干涉電磁部件安裝組織；第二，將PFA材料高溫模壓成形，使襯里能夠完全嵌入錐形孔環(huán)套，并與法蘭導管緊密貼合。其中，導管端面上的梯形環(huán)形槽需要由PFA材料襯里填充嚴密，并進(jìn)行壓力檢測，確保襯里具有良好的耐負壓性能；第三，利用彈簧組件將外壓電極壓緊密封，通過(guò)線(xiàn)圈組件安裝磁片，直到形成穩定磁場(chǎng)后，將線(xiàn)圈固定在法蘭導管外壁螺柱上；第四，在線(xiàn)圈外部覆蓋磁硅鋼片并固定在螺柱上，線(xiàn)圈與磁硅鋼片之間相連接，用電極線(xiàn)和保護套固定住，并在外側板焊接安裝包板，保護電磁回路，防止受到外部高噪聲干擾。第五，對電磁流量計進(jìn)行負壓試驗和流量監測試驗，不斷調整優(yōu)化各組件結構，檢驗合格后完成流量計安裝制作，可投入相關(guān)應用領(lǐng)域進(jìn)行工作。根據上述步驟和配件型號參數，設計小口徑耐負壓電磁流量計優(yōu)化結構，并結合實(shí)際應用需求完成安裝實(shí)施步驟。本研究在設計與安裝環(huán)節需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員指導配合，在遵循實(shí)際的前提下，不斷修改調整設計思路和搭配方案，設計出符合當下醫藥化工應用需求的高精度耐負壓電磁流量計。

3、實(shí)驗研究

為了檢驗新型小口徑 PFA 襯里耐負壓流量計工作性能，選用適當液體樣本進(jìn)行實(shí)踐測量與評估，將電磁流量計進(jìn)行保密封裝，確保儀器保護完好后放入測量液體中，持續向儀器供電監測，不斷控制調整儀器可容流量大小，設置間隔時(shí)間為2分鐘記錄電磁流量計液體流動(dòng)頻率，得到流量計監測數據結果如表 2 所示。根據監測數據可以明顯看出，隨著(zhù)監測液體流量的不斷增加，電磁流量計輸出頻率也隨之增加，二者之間呈正向的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。記錄不同監測節點(diǎn)數據變化情況，排除重復性誤差監測數據，通過(guò)模擬程序取重復數據的平均值，將各監測節點(diǎn)測量所得流量數據，與所釋放的標準流量數據進(jìn)行對比，綜合方差與標準差計算流量監測滿(mǎn)量程誤差，得到#大誤差數據為 0.15%，在醫藥化工行業(yè)液體測量誤差要求標準范圍之內。因此，小口徑PFA襯里耐負壓電磁流量計在特殊液體測量精準度方面能夠良好滿(mǎn)足實(shí)際應用需求。面對實(shí)驗前后電磁流量計硬件結構進(jìn)行檢查，查看導管內外部組件是否收到液體侵蝕或擠壓損壞。根據實(shí)驗檢查與評估結果可知，PFA襯里耐壓電磁流量計硬件結構完好，各部件組織并無(wú)損壞。由此可見(jiàn)，采用高延展性的PFA耐高溫材料可以有效提高電磁流量計耐負壓性能，增強流量計質(zhì)量穩定性和操作安全性，經(jīng)過(guò)口徑優(yōu)化后的PFA材料電磁流量計設備結構更適用于具有材料特殊性的醫藥化工領(lǐng)域。

綜上所述，針對醫藥化工領(lǐng)域對高精度耐負壓電磁流量計的需求現狀，提出并研究了一種小口徑 PFA襯里耐負壓電磁流量計結構優(yōu)化設計，得出以下結論。地衣，采用內流式液體測量結構，選用 PFA 耐高溫材料制作流量計導管襯里，能夠有效減少外部環(huán)境與高噪聲的干擾影響，有利于提高流量計測量精準度；第二，管內錐孔環(huán)套為倒三角結構，在外部作用力影響下會(huì )向內壁施加一個(gè)反作用力，使環(huán)套更加貼緊導管，增強抗負壓性能，有效提升電磁流量計整體的安全防護性能；第三，磁硅鋼片連接線(xiàn)圈組件能夠進(jìn)一步穩定電磁流量計的磁場(chǎng)設計，并在線(xiàn)圈外部包板的保護下，減少外部干擾對電磁流量計的影響和破壞，有效保障電磁流量計測量的安全性可靠性。