Una de las condiciones básicas para el funcionamiento de un caudalímetro electromagnético es que la corriente normal en la pared interior del tubo de medición sea nula, excepto en el electrodo.
Para cumplir esta condición, el método más sencillo consiste en revestir la pared interior y rebordear la cara extrema del tubo de medición metálico conductor con revestimientos aislantes.
En términos sencillos, el objetivo de utilizar un revestimiento aislante es evitar que la tensión de señal inducida se cortocircuite con la tubería metálica. Se puede observar que el revestimiento aislante desempeña un papel muy importante en la aplicación de los caudalímetros electromagnéticos. Por lo tanto, en la historia del desarrollo de los caudalímetros electromagnéticos, la aplicación de materiales de revestimiento y la mejora continua de la tecnología de fabricación de revestimientos también han ido acompañadas.
Hay muchos tipos de fluidos en el medio conductor medido, y sus propiedades físicas y químicas no son las mismas. Es imposible utilizar un revestimiento de material aislante que cumpla las propiedades físicas y químicas de todas las aplicaciones de los caudalímetros electromagnéticos.
Estos requisitos se manifiestan en las exigencias de resistencia del medio a la temperatura, al choque térmico, a la alta presión, a la presión negativa, a la abrasión, a la corrosión, a la adherencia y a la adherencia del revestimiento.
A la inversa, es preciso porque el tubo de medición tiene varios materiales de revestimiento que pueden adaptarse a las características físicas y químicas del medio fluido, lo que hace que el campo de aplicación del caudalímetro electromagnético sea más amplio.
El tubo de medición está revestido con un revestimiento de material aislante, lo que, por supuesto, conlleva la complejidad del proceso de fabricación y diversas dificultades de procesamiento, ya que las propiedades físicas y químicas de los distintos materiales de revestimiento son diferentes, y sus métodos de procesamiento también lo son. Por lo tanto, el procesamiento del revestimiento se ha convertido en una de las claves técnicas más difíciles en la fabricación de sensores.
Según el principio del requisito básico de que la corriente normal de la pared de la tubería sea cero, se ha previsto que la pared metálica de la tubería de medición y el medio fluido medido se mantengan en un estado equipotencial, de modo que no sea necesario un revestimiento aislante. Esta idea se ha prototipado con éxito.
Sin embargo, el nivel de milivoltios (incluso de microvoltios) de la tensión de la señal de caudal del caudalímetro electromagnético se basa en el potencial cero del medio fluido, y existe una interferencia de modo común mucho mayor que la amplitud de la señal de caudal, por lo que es difícil utilizar la tubería metálica Encontrar un potencial de referencia estable con potencial cero.
Al mismo tiempo, este método de igualdad de potencial entre la pared interior del tubo metálico y el fluido consiste en amplificar la potencia de la señal de flujo y aplicar una corriente mayor al tubo metálico de medición para hacer que el potencial del fluido siga el cambio del potencial de la señal de flujo en el electrodo, y mantener siempre El tubo metálico de medición y el medio fluido se encuentran en un estado equipotencial, lo cual es técnicamente difícil. Por lo tanto, hasta ahora no se han comercializado caudalímetros electromagnéticos con tubos de medición metálicos que no estén revestidos.
En la actualidad, los materiales de revestimiento utilizados para los tubos de medición en el país y en el extranjero incluyen politetrafluoroetileno, cloruro de polivinilo de caucho, caucho de poliuretano, cerámica industrial y otros materiales. En el pasado, también se utilizaban el plástico reforzado con fibra de vidrio, el revestimiento de esmalte, el PVDF, etc., pero ahora se utilizan muy poco. A continuación se presentan brevemente las principales características de rendimiento y métodos de procesamiento de estos materiales de revestimiento.
1. Fluoroplástico
Entre los fluoroplásticos utilizados como caudalímetros electromagnéticos, suelen encontrarse el PTFE, el FEP, el E-TEE y el PFA. Véase la Tabla 5-5 para conocer su composición molecular, rendimiento y procesamiento. Entre estos fluoroplásticos, el politetrafluoroetileno (PTFE) tiene la mejor estabilidad química, pero los tubos de medición de PTFE y acero inoxidable son difíciles de unir.
Aunque se ha roto el proceso de unión entre el PTFE y los tubos de medición de acero resistente a los ácidos, algunas de las aldeas de PTFE de los productos siguen en estrecho contacto con los tubos de medición de acero resistente a los ácidos.
Por lo tanto, es necesario prestar atención a los cambios de temperatura y presión del fluido durante su uso. La presión negativa y los cambios drásticos de temperatura provocados por el choque térmico harán que el revestimiento se separe fácilmente del tubo de medición, se despegue y se rompa, lo que provocará fugas en la junta del electrodo y hará que la salida del instrumento sea inestable o incluso se dañe.
Los otros tres fluoroplásticos son ligeramente inferiores al PTFE en cuanto a resistencia a la corrosión, pero todos pueden moldearse por inyección o por moldeo, y adoptan medidas como añadir malla metálica de acero inoxidable o acero inoxidable a la pared interior del tubo de medición y a la cara del extremo de la brida para hacer ranuras de cola de milano, y los fluoroplásticos moldeados por inyección están más integrados con él. Resistente, puede resolver mejor el problema del choque térmico del fluido y la presión negativa.
2. Goma
El caucho es uno de los materiales de revestimiento más utilizados para los caudalímetros electromagnéticos. Se utiliza en la medición de agua, aguas residuales y fluidos a temperatura normal con ácidos débiles y bases débiles, y su uso es relativamente grande. Los tipos de caucho comúnmente utilizados incluyen caucho natural, neopreno, caucho de nitrilo, etc.
3. Goma de poliuretano
El poliuretano tiene una excelente resistencia a la abrasión, equivalente a más de 10 veces la resistencia a la abrasión del caucho natural.
Se utiliza generalmente para medir el revestimiento del sensor de lodo que contiene agua, lodo de agua de carbón y lodo mineral, y la temperatura es generalmente inferior a 70 kilómetros. Forro de goma de poliuretano por lo general tiene el moldeo por colada, moldeo por colada centrífuga, y el procesamiento y moldeo a través del proceso de vulcanización.
4. PVC
Tubo de PVC El tubo de cloruro de polivinilo rígido (tubo de PVC) es un tipo de perfil de plástico de ingeniería, no necesita ser revestido con material aislante, se utiliza directamente como tubo de medición. Por ejemplo, el tubo de medición, la boquilla de desviación y el sensor de simulación del caudalímetro electromagnético sumergible están hechos de tubos de cloruro de polivinilo rígido.
Algunos tubos de medición de caudalímetros electromagnéticos generales para la medición de fluidos a baja temperatura y baja presión también pueden fabricarse con tubos de cloruro de polivinilo rígido. El PVC rígido tiene las ventajas de una buena resistencia química, resistencia a la llama, autoextinguibilidad, resistencia a la abrasión, alta resistencia y buen aislamiento eléctrico. Sus defectos son la escasa estabilidad térmica y los diferentes grados de degradación causados por el calor.
La temperatura de funcionamiento es de -20~+70C. El sensor puede estar hecho de tubos y placas de poliuretano duro, utilizando métodos de procesamiento de soldadura de plástico.
5. Cerámica industrial
En la década de 1980, las cerámicas industriales representadas por materiales de óxido de aluminio de gran pureza empezaron a utilizarse en los tubos de medición de los caudalímetros electromagnéticos.
Las cerámicas industriales se fabrican por sinterización con 99,6% a 99,9% de Al2O3. Véase en el Apéndice F la resistencia a la corrosión de las cerámicas industriales.
Los revestimientos cerámicos industriales tienen mayor rigidez y resistencia mecánica que los revestimientos de fluoroplásticos, caucho y caucho de poliuretano, y tienen buena resistencia al calor, al desgaste y a la corrosión, y sus propiedades de aislamiento eléctrico también son muy buenas.
Prácticamente no hay deformación bajo altas temperaturas y altas presiones, por lo que el tamaño es estable. La prueba destructiva de choque térmico demuestra que el avanzado proceso de sinterización puede garantizar una amplia gama de resistencia al choque térmico del tubo de medición de cerámica industrial. La dureza de la cerámica industrial es tan alta que resulta difícil reprocesar el tubo de medición sinterizado mediante un proceso de corte.
Su resistencia al desgaste es más de 10 veces superior a la del caucho de poliuretano. La resistencia a la corrosión de la cerámica industrial depende del tipo y la pureza de la cerámica.
Por ejemplo, el mismo es Al2O3, la pureza es de 99,7% y 99,9%, como se muestra en la Tabla 3-3, la resistencia a la corrosión de diferente pureza es bastante diferente.
El tubo de medición de cerámica industrial puede estar hecho de cermet (Pt-Al2O3) mezclado con polvo de platino y alúmina para formar una estructura de electrodo sin piezas de sellado, de modo que no se produzcan fugas del electrodo y no se produzcan fenómenos como la retención y penetración de líquidos. La parte del electrodo y la pared interior del tubo de medición tienen el mismo tamaño y la misma superficie lisa.
El coeficiente de fricción cuando el fluido de lodo fluye a través es pequeño, el voltaje de polarización de baja frecuencia que aparece es muy bajo, y la salida del medidor es estable. La mejora de este material y el proceso es muy importante para resolver la fiabilidad y la resistencia a la corrosión del flujo electromagnético, y es muy eficaz.
La temperatura de sinterización de la cerámica de alúmina de gran pureza es muy alta, de unos 1800°C, lo que ha superado el punto de fusión del acero resistente a los ácidos metálicos. Por lo tanto, el control del tiempo y los métodos de proceso de calentamiento, conservación del calor y enfriamiento del proceso de sinterización afectan directamente a la calidad del producto.
En resumen, la cerámica industrial es un material ideal para los pueblos.
Sin embargo, debido al complejo proceso de producción y a la elevada dificultad técnica, el caudalímetro electromagnético cerámico industrial nacional aún debe desarrollarse, y los países extranjeros sólo pueden conseguir tubos de medición de diámetro inferior a DN200.