随着电子技术的快速发展，电磁流量计测量技术已广泛应用于各种液体测量工作，特别是在医药与化

工领域中的应用范围更加广泛。但目前的电磁流量计在测量时仍存在许多不足，流速慢、颗粒含量大、导电率低和粘稠性强的液体，测量结果往往存在较大误差。针对以上问题，目前国内大部分电磁流量计厂家选择在常规电磁流量计外部增设陶瓷导管，或者购进国外陶瓷衬里电磁流量计。但这两种方法都会增加流量计生产与运输成本，如果增设陶瓷导管，由于技术不成熟，陶瓷导管安装质量和接口加工难以控制，容易造成泄露现象。购进国外电磁流量计不仅成本高昂，而且无法进行维修保养[1]。

 

为此，本文研究了一种实用新型小口径PFA衬里耐负压电磁流量计结构，能够改善以上流量计测量的弊端，更好地满足医药化工行业的生产需求。

1 小口径PFA衬里耐负压电磁流量计结构

1.1 小口径PFA衬里电磁流量计结构

在医药化工领域液体流量测量着重强调测量的精准度，因此加入小口径 PFA 衬里，设计耐负压内流式电磁流量计。新型电磁流量计的主要组件包括PFA 衬里、磁硅钢片组件、法兰导管、线圈组件、外压电极、弹簧压紧组件、锥形孔环套、包板和焊接连接座等，其组成结构具体图像如图1所示。

shou先，在小口径PFA衬里填充入锥形孔环套的锥形孔，将锥形孔环套挤压安装进法兰导管组件内部，利用线圈和螺丝将其组件固定在法兰导管上。在两个线圈组件外侧利用磁硅钢片固定覆盖，连接相邻组件，使用弹簧压紧组件和PFA衬里将外压电极密封固定在内部，用扎带将电极线、线圈引线捆绑固定，用套管保护引线，利用焊接连接将包板固定在法兰导管组件外壁的侧板上。选用这种小口径设计结构，可以将锥形孔环套相连接，形成组合环套嵌入法兰导管，形成紧贴内壁的小口径衬里，施工工艺简单，技术要求难度不高。衬里材质选用PFA耐高温材料，可适用于高温液体的流量测量，而且该材料性质稳定，质量优良，可以很好的加工成型，且对环境具有较高的适应性，耐热耐磨损，降低加工与运输过程中的损耗，有利于节约成本。将外压电极通过弹簧压紧组件由外向内逐步压紧固定，选用延展性优良的PFA材料固定密封线圈，具有很好的密封性能，可以有效防止液体泄漏[2]。电磁流量计需要在法兰导管外部装置线圈磁场，并利用磁硅钢片连接控制，使电磁回路保持稳定状态，减少外部干扰噪声信息对电磁测量精度的影响，并在导管外壁安装包板与测量底座焊接固定，进一步增强电磁流量计的稳定性与安全性，减少物理环境变化对测量效果的影响，多方面增强流量测量保障，能够有效提高电磁流量计耐负压性能，增强测量精准度与可靠性。

 

1.2 新型电磁流量计结构有益效果

这种新型电磁流量计在制药与化工行业具有明显的应用优势，从结构上体现的有益效果有以下几点。

地衣，选用PFA材料为衬里，设计小口径耐负压的电磁流量计，采用内流式结构，减少外部环境与干扰噪声对液体测量的影响，使流量计监测结果更加精准；

第二，选用 PFA 材质更加耐高温，耐腐蚀，材料质量更加优良，适用于测量性质不稳定的医药化工液体材料，能够更好的保障材料与流量计的材质稳定性，进而保证测量结果的准确可靠；

第三，采用组合锥孔环套在导管衬里形成倒三角结构，在外部作用力影响下会向内壁施加一个反作用力，使环套更加贴紧导管，增强抗负压性能，有效提升电磁流量计整体的安全防护性能。第四，磁硅钢片连接线圈组件能够进一步稳定电磁流量计的磁场设计，并在线圈外部包板的保护下，弱化环境对磁场的影响，同时还能减少物理碰撞对电磁流量计内部零件的干扰和破坏，有效保障流量计液体测量的安全可靠，从而提高特殊液体材料监测精准度[3]。

 

2、工作流程

电磁流量计的工作机理是，在进行液体测量时，电磁流量计采用双发射磁极与双测量电极结构形式，发射电磁信号与流动液体直接接触反射到导管周围外壁上，导管管道分布大量感应磁场，磁场线圈包裹电磁感应芯片，可以产生交变磁场，所以当液体从流量计管道内部经过时交变磁场会发射切割磁力线，磁场接收磁力线形成的感应电动势，并对液体流量信息进行测量与传输[4]。

 

因此，可以通过导入电磁流量计各部件参数，在计算机数字模拟程序中构建流量计的仿真模型，根据制药化工行业液体测量设备要求标准，获取并测量部分流量样本的标准差、平均值、变异系数等关键概念参数，计算研究电磁流量计内部磁场分布结构设计，建立电磁流量计仿真模型。流量计导管口径选择需根据应用目标领域电磁流量计测量范围进行择优，因为医药化工领域液体测量往往属于小规模高精准液体测量，根据不同口径流量计满量流速范围，选择适用于制药行业的#佳流量计导管口径，设置流量测量范围上限为 100m³/d，分别对8mm、10mm、15mm 口径的流量计液体流速进行测量，得到口径大小与流速的关系如表1所示。

医药化工领域电磁流量计硬件要求指标要求流量计耐压度为 35MPa，流量可承受范围为 0~120m³/d，计算精度误差不超过 2%。根据以上性能条件，根据组件参数具体安装小口径 PFA 衬里耐负压电磁流量计。地衣，按照小口径参数标准加工法兰导管，精细化端面环形槽。利用液压机将尺寸匹配的锥形孔环套，压入法兰导管内部，相邻环套保持间距相等。注意安装时应避开电极安装位置，防止干涉电磁部件安装组织；第二，将PFA材料高温模压成形，使衬里能够完全嵌入锥形孔环套，并与法兰导管紧密贴合。其中，导管端面上的梯形环形槽需要由PFA材料衬里填充严密，并进行压力检测，确保衬里具有良好的耐负压性能；第三，利用弹簧组件将外压电极压紧密封，通过线圈组件安装磁片，直到形成稳定磁场后，将线圈固定在法兰导管外壁螺柱上；第四，在线圈外部覆盖磁硅钢片并固定在螺柱上，线圈与磁硅钢片之间相连接，用电极线和保护套固定住，并在外侧板焊接安装包板，保护电磁回路，防止受到外部高噪声干扰。第五，对电磁流量计进行负压试验和流量监测试验，不断调整优化各组件结构，检验合格后完成流量计安装制作，可投入相关应用领域进行工作。根据上述步骤和配件型号参数，设计小口径耐负压电磁流量计优化结构，并结合实际应用需求完成安装实施步骤。本研究在设计与安装环节需专业技术人员指导配合，在遵循实际的前提下，不断修改调整设计思路和搭配方案，设计出符合当下医药化工应用需求的高精度耐负压电磁流量计。

3、实验研究

为了检验新型小口径 PFA 衬里耐负压流量计工作性能，选用适当液体样本进行实践测量与评估，将电磁流量计进行保密封装，确保仪器保护完好后放入测量液体中，持续向仪器供电监测，不断控制调整仪器可容流量大小，设置间隔时间为2分钟记录电磁流量计液体流动频率，得到流量计监测数据结果如表 2 所示。根据监测数据可以明显看出，随着监测液体流量的不断增加，电磁流量计输出频率也随之增加，二者之间呈正向的线性相关关系。记录不同监测节点数据变化情况，排除重复性误差监测数据，通过模拟程序取重复数据的平均值，将各监测节点测量所得流量数据，与所释放的标准流量数据进行对比，综合方差与标准差计算流量监测满量程误差，得到#大误差数据为 0.15%，在医药化工行业液体测量误差要求标准范围之内。因此，小口径PFA衬里耐负压电磁流量计在特殊液体测量精准度方面能够良好满足实际应用需求。面对实验前后电磁流量计硬件结构进行检查，查看导管内外部组件是否收到液体侵蚀或挤压损坏。根据实验检查与评估结果可知，PFA衬里耐压电磁流量计硬件结构完好，各部件组织并无损坏。由此可见，采用高延展性的PFA耐高温材料可以有效提高电磁流量计耐负压性能，增强流量计质量稳定性和操作安全性，经过口径优化后的PFA材料电磁流量计设备结构更适用于具有材料特殊性的医药化工领域。

综上所述，针对医药化工领域对高精度耐负压电磁流量计的需求现状，提出并研究了一种小口径 PFA衬里耐负压电磁流量计结构优化设计，得出以下结论。地衣，采用内流式液体测量结构，选用 PFA 耐高温材料制作流量计导管衬里，能够有效减少外部环境与高噪声的干扰影响，有利于提高流量计测量精准度；第二，管内锥孔环套为倒三角结构，在外部作用力影响下会向内壁施加一个反作用力，使环套更加贴紧导管，增强抗负压性能，有效提升电磁流量计整体的安全防护性能；第三，磁硅钢片连接线圈组件能够进一步稳定电磁流量计的磁场设计，并在线圈外部包板的保护下，减少外部干扰对电磁流量计的影响和破坏，有效保障电磁流量计测量的安全性可靠性。