摘(zhai)要:電磁流量(liàng)計 區别于其(qi)他流量計,在(zài)設計選型、安(ān)裝投用、使用(yong)維護過程中(zhong)均有具體的(de)要求。尤其接(jiē)地問題對電(diàn)磁流量🍓計至(zhi)關重🍉要，從電(dian)磁流量計的(de)原理出發,提(ti)出🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可靠的接(jiē)地是電磁流(liú)量計正常工(gong)作的前置必(bi)要條件,同時(shi)🔞結合電磁👈流(liú)量計不同的(de)安裝場合,給(gěi)出相對應的(de)接地方案。
　　在(zài)工業領域,電(dian)磁流量計應(yīng)用廣泛，例如(ru)煉油廠工藝(yì)裝置中的循(xun)環水管線、新(xīn)鮮水管線、含(hán)鹽污水管線(xiàn)流量測量;烷(wan)基化裝置中(zhong)濃硫酸、稀硫(liu)酸、中間酸等(deng)介質管線流(liú)👄量測量;硫磺(huáng)裝置中堿🈲液(ye)、急冷水等管(guan)線流量🐉測量(liang)。由于🛀電磁流(liú)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計測量原(yuan)理的特殊性(xìng),其接地問題(ti)直接影響🔴到(dao)儀表正常投(tóu)用和測:量精(jīng)度,所以，正确(què)理解電磁流(liú)量計的接地(di)原因,熟悉電(diàn)磁流量計在(zài)不同使用場(chang)合下的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻接地(di)方案,有助于(yu)電磁流量計(ji)的合✂️理選型(xíng)、安裝投用、故(gu)障排查。
1電磁(ci)流量計的工(gōng)作原理
　　電磁(ci)流量計是基(ji)于電磁感應(ying)定律工作原(yuán)理的流量檢(jiǎn)✔️測儀表。根據(jù)法拉第電磁(ci)感應定律,導(dǎo)體在磁場中(zhōng)運動時,通過(guò)切割磁力線(xian)産生感應電(diàn)勢。電磁流量(liang)計的傳感器(qi)通過位于導(dǎo)體兩端的正(zhèng)負電極來獲(huo)取電勢信号(hao),再通過信号(hao)線傳遞給轉(zhuan)換器，經過信(xìn)号放大、轉換(huan)後傳輸到控(kòng)制室。典🚶‍♀️型的(de)電磁流☁️量計(ji)工作原理如(ru)圖1所示,其中(zhōng)✌️,Ex表示感應電(dian)動勢,k爲☎️系數(shu),B表示磁感應(yīng)強度,d表示兩(liang)電極間距離(li)(測量管内徑(jìng)),ʋ表示介質流(liú)速✂️。
 
2電磁(ci)流量計的接(jie)地問題
2.1接地(dì)問題産生的(de)根源
　　從圖1可(kě)以看出,感應(ying)電動勢Ex是由(yóu)流經電磁流(liu)量計🥵前後👄法(fǎ)⛷️蘭🌈間(a端至b端(duan))的導體(被測(cè)介質)切割磁(cí)力線♉産生,所(suo)以Ex的負🈚端參(cān)考電位必須(xū)和流量計兩(liǎng)法蘭間的被(bèi)測介質電位(wèi)一緻,爲了嚴(yán)格保證兩者(zhě)的一緻性,除(chu)保🏒證流量計(ji)電極與介質(zhi)接觸外,還應(yīng)通過📞可靠的(de)接地來保持(chi)零電✊位;同時(shi),由于Ex數值較(jiào)小,滿👄量程時(shi)僅2.5~8.0mV,當🈲流量很(hen)小時,隻有☎️幾(jǐ)微伏,所以爲(wèi)了避⛷️免外界(jiè)幹擾(主要⛱️是(shì)靜電幹擾)帶(dài)來的Ex數值漂(piāo)移,需通過接(jie)地将傳感器(qi)電極測量到(dào)的微弱電動(dòng)勢Ex完整、無損(sǔn)地傳遞給轉(zhuan)換器。以上是(shì)電磁流量計(ji)正常工作的(de)兩個關鍵點(dian)，也是電磁流(liú)量計在接地(dì)要求方面區(qū)别于其他流(liú)量計的根本(ben)原因。
2.2與熱電(dian)偶信号的不(bu)同
　　電磁流量(liàng)計工作時，電(diàn)極間産生的(de)信号爲亳伏(fu)級,如2.1節所述(shù)🔴,這♈是其現場(chǎng)儀表需可靠(kao)接地的原因(yin)之一,但并非(fēi)所有的毫📐伏(fu)級信号儀表(biao)在工作時都(dou)需要接地。爲(wèi)了更好地理(lǐ)🌈解電磁流量(liang)計💔接地的必(bi)要性,避免陷(xiàn)入認知的誤(wu)區，該處✉️可類(lei)比同爲亳伏(fu)級信号的熱(re)電偶,其現場(chǎng)儀表工作時(shi)不需要采取(qu)單💃獨的接地(dì)措👨‍❤️‍👨施。究其原(yuán)因,是因爲熱(re)電偶的亳伏(fú)級♍信号産生(sheng)于熱端和冷(leng)端,兩種不同(tóng)材質的電極(jí)由于熱電效(xiào)應,在熱端㊙️構(gou)成了正負極(jí),并通過 補償(cháng)導線 延伸到(dào)冷端，負極不(bú)需要與被測(cè)介質電位相(xiang)同。而電⁉️磁流(liú)量計工作電(diàn)極與介質接(jiē)觸并保持同(tong)一負電位,是(shì)其工作的前(qian)置必要條件(jiàn)。
3電磁流量計(ji)的接地方案(àn)
　　如圖1所示,當(dāng)流體切割磁(ci)力線産生流(liu)量信号時，一(yī)個電極🥰上産(chan)生正電勢,另(ling)一個電極上(shàng)産生負電勢(shì),爲了🌍避免極(jí)化反應,兩者(zhe)交替變化。由(yóu)于電勢差以(yǐ)🔞流體本身作(zuò)爲☁️零電位,所(suo)以電磁流量(liang)⭐計傳感器輸(shu)出信号的接(jie)地點應與被(bei)測介質電氣(qi)連接，這是電(dian)磁流量計工(gōng)🈲作的必要條(tiáo)件，如不滿足(zú)該條件，電磁(cí)流量計就不(bú)能正常工作(zuò)。因此,電磁流(liu)量計轉換器(qi)輸入端中點(diǎn)必須❄️與流體(tǐ)共處于零♋電(dian)位且導通,這(zhe)樣才能構成(cheng)對稱的輸入(rù)回路。但在工(gong)程實施過程(cheng)中,針對不🛀🏻同(tong)的工況場合(he),仍需㊙️采用不(bú)同的接地方(fāng)案。
3.1安裝于金(jin)屬管道的接(jie)地方案
　　電磁(ci)流量計所測(ce)量的介質必(bi)須是導電的(de),所以當電磁(ci)🏃🏻‍♂️流量計安裝(zhuang)于無襯裏金(jīn)屬管道時,如(ru)果确認金屬(shǔ)🏃🏻‍♂️管道已進🧡行(hang)了🔞可靠接地(dì)，則電磁流量(liang)計不再需要(yao)單獨接地。原(yuan)因是因爲電(dian)磁流量計通(tong)過金屬🧑🏽‍🤝‍🧑🏻墊片(pian)、螺栓和管道(dào)己構成了一(yi)個整體，電位(wèi)爲0。此處🈲應注(zhù)意兩個細節(jie):爲了避🐕免導(dao)磁,電磁🏒流量(liàng)計本體一般(bān)采用不鏽鋼(gang)材質或碳鋼(gang)加非金屬襯(chèn)裏🌈,前面⭕所述(shù)的不需要單(dan)獨接地☎️的電(dian)磁流量計,是(shi)針對本🌈體🌍爲(wèi)不鏽鋼及其(qi)他非導磁金(jīn)屬材質而言(yán);對于碳鋼加(jiā)非金屬襯裏(lǐ)的，如果不帶(dai)❄️非金屬法蘭(lan)翻邊,當采用(yong)金屬墊片時(shi)，不需單獨接(jiē)地,但對于帶(dài)有非金屬法(fa)蘭翻邊的電(dian)磁流量計,如(rú)果連接螺栓(shuan)的電阻㊙️值大(da)于0.03Ω(注:數據來(lái)自于GB/T20801.4-2006《壓力管(guan)🔴道規範工業(ye)管道第4部分(fèn):制作🥵與安裝(zhuāng)》12.16.1條,經驗數值(zhi)是㊙️數量少于(yu)5個),應采用和(he)非金屬管⭐道(dào)相同的接地(dì)方案。 金屬管(guǎn)道電磁流量(liàng)計 接地方案(àn)如圖2所示。
 
3.2安裝于非金(jin)屬管道的接(jiē)地方案
　　當電(dian)磁流量計安(an)裝在非金屬(shu)管道，如塑料(liao)管道或有絕(jué)緣🌍塗料、絕緣(yuan)襯裏的金屬(shu)管道上，則管(guǎn)道内介⭐質無(wú)法通過金屬(shǔ)管道與大地(di)連通。該工況(kuang)下,傳感器的(de)兩端面應要(yào)求配帶接地(dì)環,使管内流(liú)動的被⭕測介(jiè)質良好接地(di),具有零電位(wei)，否則電磁流(liu)量計無💛法正(zhèng)常工作。非金(jin)屬管道電磁(cí)流量計🍉接地(dì)方案如💁圖3所(suo)示。
 
　　如3.1節中(zhong)分析,當電磁(ci)流量計安裝(zhuang)在帶非金屬(shǔ)襯裏的金屬(shu)管道上時,其(qí)接地方案與(yu)安裝于非金(jīn)屬管道的接(jiē)地方案相同(tong),也應📧采用圖(tú)3所示接地方(fang)案。
　　由于接地(di)環不改變電(diàn)磁流量計的(de)形式,工作時(shi)與介質直⭐接(jie)接觸,所以大(dà)多數情況下(xia)是首選方案(àn),但其并不是(shì)工程設計中(zhong)唯一的選擇(ze)。特别是對于(yú)材🌐質特殊的(de)接地環或者(zhě)口徑較大的(de)接地環，鑒于(yú)其費用較高(gāo),此類工況可(kě)考慮改用增(zēng)加接地電極(ji)即🔴“三電極”的(de)方案來實現(xiàn)工作接地。
3.3安(ān)裝于帶陰極(jí)保護管道的(de)接地方案
　　對(dui)于埋地敷設(she)且距離較長(zhǎng)的金屬管線(xian),爲了防止㊙️電(diàn)化學腐蝕，根(gēn)據不同種類(lèi)的介質,需強(qiang)制或推薦設(she)置陰極㊙️保護(hù)。無論是犧牲(sheng)陽極的陰保(bǎo)方案還是強(qiáng)制電流的方(fāng)案,金屬🏃管道(dao)在實施陰極(jí)保護措施♊後(hou)對大地均爲(wèi)負電位。對于(yu)該工況下管(guǎn)道上安裝💔的(de)電磁流量計(ji),需要将現場(chang)儀表作爲✨一(yi)個獨立的㊙️整(zheng)體進行接地(di),不能與金屬(shǔ)管道有任何(he)的導🧑🏽‍🤝‍🧑🏻電性電(dian)路連接💋,防止(zhǐ)陰極保護的(de)電流通過儀(yi)表直接流入(ru)大地,嚴重破(po)壞陰🚶‍♀️極保護(hù)的效果。同時(shí)爲了維持金(jīn)屬管道陰極(jí)保護的整體(ti)性,還需要增(zeng)加導線跨💜接(jiē)管道.上的法(fǎ)蘭。帶陰極保(bǎo)護管道電磁(ci)流量計接地(di)方案如圖4所(suo)示。圖4中,接地(di)環與陰極保(bǎo)護的金屬♻️管(guan)道絕緣,螺栓(shuan)與墊片也要(yao)與金屬管道(dào)之間采用良(liang)好的絕緣措(cuò)施。
 
4電(diàn)磁流量計的(de)抗幹擾措施(shī).
　　電磁流量計(ji)現場儀表正(zhèng)确接地僅爲(wèi)其正常工作(zuo)的必㊙️要條件(jiàn)之一。從幹擾(rao)源的角度來(lái)看,外界磁場(chǎng)👄、電場均會對(duì)電磁流量計(ji)産生幹擾，對(dui)于外界磁場(chang)幹擾，人們并(bìng)沒有較好的(de)主動防護措(cuo)施，一般是在(zài)✍️設計過程👉中(zhong)要求信号線(xiàn)應采用對絞(jiao) 屏蔽電纜 ,通(tōng)過感應平衡(héng)來降低磁場(chang)幹擾。同時在(zai)選擇電磁流(liú)量計的安裝(zhuāng)地點時,應遠(yuan)離一切電磁(ci)幹擾源(比如(ru)大功率電機(jī)、變壓器等)。對(duì)于分體式的(de)電磁流量計(jì),轉換器與傳(chuan)感器間的信(xìn)号線、勵磁線(xiàn)應使用廠家(jiā)專用電纜并(bing)分别穿管敷(fū)設。對于電場(chǎng)😍的幹擾，除做(zuò)好現場儀表(biao)的工作接地(di)外,還應按照(zhào)規範要求完(wan)善轉換器至(zhì)控制室電纜(lǎn)的屏蔽接地(dì)。電磁📞流量計(ji)電信号回路(lu)連接與接地(di)如圖5所示。
 
5結束語(yǔ)
　　電磁流量計(ji)的正确接地(dì),對電磁流量(liang)計的正常投(tóu)用和長期運(yun)行來講至關(guān)重要,但在工(gōng)程實施時,應(yīng)👄認清“正确接(jiē)地”并不💁代表(biao)一定要單獨(dú)設置接地,比(bi)如上文中提(ti)到金屬管道(dào)有良好接地(di)措施時,即可(ke)🥵不需要單㊙️獨(dú)儀表接地。另(lìng)外,本文重點(dian)讨論研究的(de)是管道式電(dian)磁流量計，對(dui)于 插入式電(diàn)磁流量計 ，可(kě)将管道式兩(liǎng)個法蘭視爲(wei)一個整體，與(yu)插入式電磁(cí)流量計🐇單個(gè)連接法蘭對(dui)應,參考采用(yong)上文中提♻️到(dào)的接地方案(àn)。

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