0引言
在石油化工、冶金、食品飲料、制藥、造紙、染料等眾多領(lǐng)域,通常采用電磁流量計對流動的各種混濁、懸浮液體介質(zhì)(水煤漿、泥漿污水、水泥混凝土漿、紙漿、金屬流體等)的流量進(jìn)行測量。電磁流量計用信號電纜主要用于將電磁流量計的實(shí)際測量結(jié)果信號傳輸至顯示系統(tǒng)。隨著電磁流量計測量系統(tǒng)中電路的日趨復(fù)雜和對信號傳輸要求的逐步提高,傳統(tǒng)電磁流量計用信號電纜的性能已無法滿足使用要求,因此本公司開展了一種新型低噪音電磁流量計用信號電纜的研制。
1傳統(tǒng)電纜性能現(xiàn)狀
根據(jù)調(diào)查,傳統(tǒng)電磁流量計用信號電纜的性能主要存在以下缺點(diǎn)和不足:a.電纜易受電磁干擾,造成傳輸信號不穩(wěn)定。現(xiàn)有電磁流量計主要由流量傳感器轉(zhuǎn)換顯示器和勵磁電源三大部分組成,其中勵磁電源與流量傳感器一-般組裝在-一起，這樣傳輸信號的信號電纜必然會受勵磁電纜的電磁場干擾,影響傳輸信號的穩(wěn)定性。針對這種情況，雖然在電磁流量計工程安裝和應(yīng)用時明確規(guī)定，信號電纜和勵磁電纜必須嚴(yán)格分開(即不能同管教設(shè)、不能平行敷設(shè).不能--起絞合),應(yīng)分別單獨(dú)穿管敷設(shè),以進(jìn)行有效的電磁隔離,但造成安裝敷設(shè)成本較高,而且使用不便。b.電纜內(nèi)部產(chǎn)生較大噪音,造成信號的分辨率和精度較低。實(shí)際應(yīng)用中,傳統(tǒng)電磁流量計用信號電纜易因受振動、沖擊.彎曲以及外界溫度變化，造成內(nèi)部摩擦,從而產(chǎn)生噪音。
2新型電纜性能改進(jìn)設(shè)計
針對傳統(tǒng)電磁流量計用信號電纜的易受電磁干擾和內(nèi)部產(chǎn)生較大噪音的性能缺陷，首先根據(jù)電磁流量計用信號電纜的特點(diǎn)及其運(yùn)行環(huán)境要求設(shè)計了多種結(jié)構(gòu)方案,而后綜合考慮電纜抗電磁干擾水平、內(nèi)部噪音水平、工藝的實(shí)現(xiàn)難度和制造成本等因素對相關(guān)設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)篩選，最終確定了新型低噪音電磁流量計用信號電纜的結(jié)構(gòu)。
該新型電纜的結(jié)構(gòu)如圖1所示。導(dǎo)體為單股退火鍍錫軟銅線,以提高導(dǎo)體的導(dǎo)電性和防腐蝕性。在導(dǎo)體外繞包一層薄F4(聚四氟Z烯)半導(dǎo)電帶,有利于降低導(dǎo)體和絕緣之間的摩擦起電噪音。絕緣采用材料較為純凈.介電常數(shù)較小具有一定彈性的聚丙烯絕緣級材料,并采用擠壓式擠出,減小絕緣層與導(dǎo)體的向隙。采用對絞組作為信號傳輸線,由于在兩根傳輸線上感應(yīng)的電壓接近相等,減小了電壓差值，提高了信號傳輸穩(wěn)定性;對絞組由兩種不同顏色絕緣線芯組成,相鄰線對對絞節(jié)距應(yīng)不大于100mrmn。對絞分屏蔽紀(jì)(即對對絞組進(jìn)行分屏蔽,每對對絞組外繞包兩層聚酯帶和--層厚0.04mm鋁塑復(fù)合帶繞包,內(nèi)置-根7X0.26mm鍍錫銅絞線作引流線)有利于對不同對絞組之間信號中音的抑制和隔離。對絞分屏敞組同心式絞合成纜，在對絞分廉蔽組間]填充非吸濕性材料,以保證纜芯圓整。在成纜纜芯外繞包兩層聚酯帶,再采用鋁塑復(fù)合帶繞包,內(nèi)置鍍錫銅線作引流線,以提高電纜電磁屏蔽能力。總屏敞層外擠包隔離層(隔離護(hù)套).隔離層采用絕緣級低密度聚乙烯材料。隔離層外采用鎧裝層，鎧裝材料為高導(dǎo)磁合金鋼帶.其為強(qiáng)磁材料,叮將外來的磁通大部分限制在鎧裝層的外表面上(僅布少部分能進(jìn).人被屏蔽的空間);鎧裝時對高導(dǎo)磁合金鋼帶采用縱包焊接,確保其形成.連續(xù)圓杜管;鎧裝層可提高電纜抗電您T擾水平以及對電纜進(jìn)行加強(qiáng)，減少電纜振動引起的電動勢。外護(hù)奈采用監(jiān)色軟PVC(聚氯乙烯)護(hù)層級電纜材料擠包,實(shí)現(xiàn)電纜防護(hù)。
該新型低噪音電磁流量計用信號電纜通過結(jié)構(gòu)和選用新的材料具有了高抗電磁干擾能力和優(yōu)異的低噪音性能,可實(shí)現(xiàn)信號的高分辨率、精度高穩(wěn)定傳輸:a.通過采用絕緣線芯對絞、對絞鋁箔分屏蔽、引流線設(shè)置、鋁箔總屏蔽、全封閉鋼合金鎧裝屏蔽等綜合設(shè)計,對內(nèi)外部電場和磁場形成有效的屏蔽隔離,抑制了內(nèi)部串音,降低了信號傳輸?shù)牟▌有?大大提高了電纜的抗電磁干擾水平,提高了電纜傳輸信號的正確率和可靠性。在實(shí)際工程安裝中,電纜也不必穿金屬管敷設(shè)，可降低工程成本。b.采用鍍錫導(dǎo)體以及導(dǎo)體外設(shè)置F4半導(dǎo)電帶,有利于降低導(dǎo)體和絕緣之間的摩擦起電噪音,同時電纜整體設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊,尤其是鋼合金鎧裝層的設(shè)計,使得電纜內(nèi)部相對滑動少,一定程度上也減少了電纜內(nèi)部摩擦起電噪音的產(chǎn)生,這樣可以將原始噪音降低2~3個數(shù)量級,極大地提高了傳輸信號的分辨率和精度,減小了電磁流量計的計量誤差,大大提高了電磁流量計的計量正確率、精度和可靠性,完全可滿足微量正確計量場合的使用要求。
3總結(jié)
低噪音電磁流量計用信號電纜從設(shè)計上解決了傳統(tǒng)電磁流量計用信號電纜在抗電磁干擾能力和電纜內(nèi)部噪音較大方面的不足,擴(kuò)大了電磁流量計用信號電纜的選擇性,社會效益顯著。該新型低噪音電磁流量計用信號電纜充分考慮到工藝的可行性、功能的實(shí)現(xiàn)性和成本的有效控制性等因素,滿足了各類流體介質(zhì)計量尤其是微量精確計量時的分辨率、正確率、精度等要求,具有廣闊的發(fā)展前景,市場潛力很大。
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