摘要(yao):電磁流(liu)量計 區(qu)别于其(qi)他流量(liang)計,在設(she)計選型(xing)、安裝投(tou)用、使用(yong)維護過(guo)程中✊均(jun)有具體(ti)的要求(qiu)。尤其接(jie)地問題(ti)對電磁(ci)流量計(ji)至✨關重(zhong)要，從電(dian)磁流量(liang)計的原(yuan)理出發(fa),提出可(ke)靠的接(jie)地是電(dian)磁流量(liang)計正常(chang)工作的(de)前置必(bi)要條件(jian),同時🧡結(jie)合電磁(ci)流量計(ji)不同的(de)安裝場(chang)合,給出(chu)相對應(ying)的接🐉地(di)方案。
　　在(zai)工業領(ling)域,電磁(ci)流量計(ji)應用廣(guang)泛，例如(ru)煉油廠(chang)工藝裝(zhuang)置中的(de)循環水(shui)管線、新(xin)鮮水管(guan)線、含鹽(yan)污水管(guan)線流量(liang)測⚽量;烷(wan)基化裝(zhuang)置中濃(nong)硫酸、稀(xi)硫酸、中(zhong)間酸等(deng)介質管(guan)線流量(liang)測量;硫(liu)磺裝置(zhi)中堿液(ye)、急冷水(shui)等管線(xian)流量測(ce)量。由于(yu)🐪電磁流(liu)量計測(ce)量原理(li)的特殊(shu)🏃‍♂️性,其接(jie)地問題(ti)直接影(ying)響💔到儀(yi)表正常(chang)投用和(he)測:量精(jing)度,所以(yi)，正确理(li)解電磁(ci)流量計(ji)的接地(di)原因,熟(shu)悉電磁(ci)流量🔱計(ji)在不同(tong)使用場(chang)合下的(de)接地方(fang)案,有助(zhu)于電磁(ci)流量計(ji)的合理(li)選型、安(an)裝投用(yong)、故障排(pai)查。
1電磁(ci)流量計(ji)的工作(zuo)原理
　　電(dian)磁流量(liang)計是基(ji)于電磁(ci)感應定(ding)律工作(zuo)原理的(de)流量檢(jian)測儀表(biao)。根據法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)定律,導(dao)體在磁(ci)場中運(yun)動時,通(tong)過切割(ge)磁☀️力線(xian)産生感(gan)應電勢(shi)。電磁流(liu)量計的(de)傳感器(qi)通過位(wei)于導體(ti)兩端的(de)正負電(dian)極來獲(huo)取電🏃‍♂️勢(shi)信号,再(zai)通過信(xin)号線傳(chuan)遞給轉(zhuan)換器，經(jing)過信号(hao)放大、轉(zhuan)換後傳(chuan)輸🔴到控(kong)制室。典(dian)型的電(dian)磁流量(liang)計工作(zuo)原🔞理如(ru)圖1所示(shi),其中🌏,Ex表(biao)示感應(ying)電動勢(shi),k爲系數(shu),B表示磁(ci)感應強(qiang)度,d表⭕示(shi)兩電極(ji)🈲間距離(li)(測量管(guan)内❓徑),ʋ表(biao)示介質(zhi)流速💃🏻。
 
2電(dian)磁流量(liang)計的接(jie)地問題(ti)
2.1接地問(wen)題産生(sheng)的根源(yuan)
　　從圖1可(ke)以看出(chu),感應電(dian)動勢Ex是(shi)由流經(jing)電磁流(liu)量計前(qian)後法蘭(lan)間(a端至(zhi)b端)的導(dao)體(被測(ce)介質)切(qie)割磁力(li)線産生(sheng),所以⁉️Ex的(de)負端參(can)考電位(wei)必須和(he)流量計(ji)兩法蘭(lan)間的被(bei)測介質(zhi)電位一(yi)緻,爲了(le)嚴格保(bao)證兩者(zhe)的一緻(zhi)性,除保(bao)📐證流量(liang)計電極(ji)與介質(zhi)接觸外(wai),還應通(tong)過可靠(kao)的接地(di)來保持(chi)零電位(wei);同時,由(you)于Ex數值(zhi)較小,滿(man)㊙️量程時(shi)僅2.5~8.0mV,當流(liu)量很小(xiao)時,隻有(you)幾微伏(fu),所以爲(wei)✊了避免(mian)外界幹(gan)擾(主要(yao)是靜電(dian)幹擾)帶(dai)來的Ex數(shu)值漂移(yi),需通👄過(guo)接地将(jiang)傳感器(qi)🏃🏻‍♂️電極測(ce)量到的(de)微弱電(dian)動勢Ex完(wan)整、無損(sun)地傳遞(di)給轉換(huan)器。以上(shang)🤞是電磁(ci)流量計(ji)正常✔️工(gong)作的兩(liang)個關鍵(jian)點，也是(shi)電磁流(liu)量計在(zai)接地要(yao)求方面(mian)區别于(yu)🌈其他流(liu)量計的(de)根本原(yuan)因。
2.2與熱(re)電偶信(xin)号的不(bu)同
　　電磁(ci)流量計(ji)工作時(shi)，電極間(jian)産生的(de)信号爲(wei)亳伏級(ji),如2.1節所(suo)述,這是(shi)其現場(chang)儀表需(xu)可靠接(jie)地的原(yuan)因之一(yi),但并非(fei)🛀所有🔴的(de)毫伏級(ji)信号儀(yi)表在工(gong)作時都(dou)需要接(jie)地。爲了(le)更好地(di)理解電(dian)磁📧流量(liang)計接地(di)的必要(yao)性,避免(mian)陷入認(ren)知的誤(wu)區，該處(chu)可類比(bi)同爲亳(bo)伏級💋信(xin)号的熱(re)電偶,其(qi)現場儀(yi)表工作(zuo)時不需(xu)要采取(qu)單獨的(de)接地措(cuo)施。究其(qi)原因,是(shi)因🐆爲熱(re)電偶的(de)亳伏級(ji)信号産(chan)生于熱(re)端和冷(leng)端🐉,兩種(zhong)不同🏃‍♀️材(cai)質的電(dian)極由于(yu)熱電效(xiao)應,在熱(re)端構成(cheng)了正負(fu)極,并通(tong)過 補償(chang)導線 延(yan)伸到冷(leng)端，負極(ji)不需要(yao)與被測(ce)介質電(dian)位相同(tong)。而電磁(ci)流🈚量計(ji)工作電(dian)極與介(jie)質接觸(chu)并保持(chi)同一負(fu)電位,是(shi)其工作(zuo)的前💰置(zhi)必要條(tiao)件。
3電磁(ci)流量計(ji)的接地(di)方案
　　如(ru)圖1所示(shi),當流體(ti)切割磁(ci)力線産(chan)生流量(liang)信号時(shi)，一☎️個電(dian)極上💃🏻産(chan)生正電(dian)勢,另一(yi)個電極(ji)上産生(sheng)負電勢(shi),爲了避(bi)免極化(hua)反應,兩(liang)者交替(ti)變化。由(you)于電勢(shi)差以流(liu)體本身(shen)作爲零(ling)電位,所(suo)以電磁(ci)流量計(ji)傳感器(qi)輸出信(xin)号的接(jie)地點應(ying)與被測(ce)介質電(dian)氣連接(jie)，這是電(dian)⛷️磁流量(liang)計工作(zuo)的必要(yao)條件，如(ru)不滿足(zu)🏃‍♂️該條件(jian)，電磁流(liu)量計就(jiu)不能正(zheng)常工作(zuo)。因此,電(dian)磁流量(liang)計轉換(huan)器💛輸入(ru)端中點(dian)必須與(yu)流體共(gong)處于零(ling)電位且(qie)導通,這(zhe)樣才能(neng)構成對(dui)稱的輸(shu)入回路(lu)。但在工(gong)程實施(shi)過程🐉中(zhong),針對不(bu)同的工(gong)況場🌐合(he),仍需采(cai)用不同(tong)的接地(di)方案。
3.1安(an)裝于金(jin)屬管道(dao)的接地(di)方案
　　電(dian)磁流量(liang)計所測(ce)量的介(jie)質必須(xu)是導電(dian)的,所以(yi)當電磁(ci)流量計(ji)💚安裝于(yu)無襯裏(li)金屬管(guan)道時,如(ru)果确認(ren)金屬㊙️管(guan)道已進(jin)行了👈可(ke)靠接地(di)，則電磁(ci)流量計(ji)不再❄️需(xu)要單獨(du)接地。原(yuan)因是因(yin)爲電磁(ci)流量☎️計(ji)通過金(jin)屬😄墊片(pian)、螺栓🔞和(he)管道己(ji)構成了(le)一個整(zheng)體，電位(wei)爲0。此處(chu)應注意(yi)兩個🏃🏻細(xi)節:爲了(le)避免導(dao)磁,電磁(ci)💁流量計(ji)本體一(yi)般采用(yong)不鏽鋼(gang)材質或(huo)碳鋼加(jia)非金屬(shu)襯裏♻️,前(qian)面所述(shu)的不需(xu)要單獨(du)接地的(de)電磁流(liu)量計,是(shi)針對本(ben)體爲不(bu)鏽鋼及(ji)其他🙇‍♀️非(fei)導磁金(jin)屬材質(zhi)而⁉️言;對(dui)于碳鋼(gang)加非金(jin)屬襯裏(li)的，如果(guo)不帶非(fei)金屬法(fa)蘭翻邊(bian),當采用(yong)金屬墊(nian)片時，不(bu)需單獨(du)接地,但(dan)對于帶(dai)有非金(jin)屬法蘭(lan)翻邊的(de)電磁流(liu)量計🔆,如(ru)果連接(jie)螺栓的(de)電阻值(zhi)大于0.03Ω(注(zhu):數據來(lai)自于GB/T20801.4-2006《壓(ya)力管道(dao)規範工(gong)業管道(dao)第🔞4部分(fen):制作與(yu)安裝》11.27.1條(tiao),經驗數(shu)值是數(shu)量少于(yu)5個),應采(cai)👅用和非(fei)金屬管(guan)道相同(tong)的接地(di)方案。 金(jin)屬管道(dao)電磁流(liu)量計 接(jie)地方案(an)如圖2所(suo)示。
 
3.2安(an)裝于非(fei)金屬管(guan)道的接(jie)地方案(an)
　　當電磁(ci)流量計(ji)安裝在(zai)非金屬(shu)管道，如(ru)塑料管(guan)道或有(you)絕緣塗(tu)料、絕緣(yuan)襯裏的(de)金屬管(guan)道上，則(ze)管道内(nei)介質無(wu)法通過(guo)金屬管(guan)道與大(da)地連通(tong)。該工況(kuang)下,傳感(gan)器的兩(liang)端面應(ying)要求配(pei)帶接地(di)環,使管(guan)内流動(dong)的被測(ce)介質良(liang)⚽好接地(di),具有零(ling)電位，否(fou)則電磁(ci)流量計(ji)無法正(zheng)常工作(zuo)。非金屬(shu)管道電(dian)磁流量(liang)計☀️接地(di)方案如(ru)圖3所示(shi)。
 
　　如3.1節(jie)中分析(xi),當電磁(ci)流量計(ji)安裝在(zai)帶非金(jin)屬襯裏(li)的金屬(shu)管道上(shang)時,其接(jie)地方案(an)與安裝(zhuang)于非金(jin)屬管道(dao)的接地(di)方案相(xiang)同,也應(ying)采用圖(tu)3所示接(jie)地方案(an)。
　　由于接(jie)地環不(bu)改變電(dian)磁流量(liang)計的形(xing)式,工作(zuo)時與介(jie)質直接(jie)接🔞觸,所(suo)以大多(duo)數情況(kuang)下是首(shou)選方案(an),但其并(bing)不是工(gong)程設計(ji)中唯一(yi)的選擇(ze)。特别是(shi)對于材(cai)質特殊(shu)的接地(di)✏️環或者(zhe)口徑較(jiao)大的接(jie)地環，鑒(jian)于其費(fei)用較高(gao),此類工(gong)況可考(kao)慮改用(yong)增加接(jie)地電極(ji)即“三電(dian)極”的方(fang)✊案來實(shi)現工🏒作(zuo)接地。
3.3安(an)裝于帶(dai)陰極保(bao)護管道(dao)的接地(di)方案
　　對(dui)于埋地(di)敷設且(qie)距離較(jiao)長的金(jin)屬管線(xian),爲了防(fang)止電化(hua)學腐🚩蝕(shi)，根據不(bu)同種類(lei)的介質(zhi),需強制(zhi)或推薦(jian)設置陰(yin)極保護(hu)。無論是(shi)犧牲陽(yang)極的陰(yin)保方案(an)還是強(qiang)制電流(liu)的方案(an),金屬管(guan)道在實(shi)施陰極(ji)保護措(cuo)施後對(dui)大地均(jun)爲負電(dian)位。對于(yu)該工況(kuang)下管道(dao)上安裝(zhuang)的電磁(ci)流量計(ji),需要将(jiang)現場儀(yi)表作爲(wei)一個獨(du)立的👌整(zheng)體進行(hang)接地,不(bu)能與金(jin)屬管道(dao)有任何(he)的導電(dian)性電路(lu)連接❄️,防(fang)止陰㊙️極(ji)保護的(de)電流通(tong)過儀表(biao)直接流(liu)入大地(di),嚴重破(po)壞陰⛹🏻‍♀️極(ji)保護的(de)效果。同(tong)時爲了(le)維持金(jin)屬管道(dao)陰極保(bao)護的整(zheng)體性,還(hai)需要增(zeng)加導線(xian)跨接管(guan)道.上的(de)法蘭。帶(dai)陰極保(bao)護管道(dao)電磁流(liu)量計接(jie)地方案(an)如圖4所(suo)示。圖4中(zhong),接地環(huan)與陰極(ji)保護的(de)金屬管(guan)道絕緣(yuan),螺栓與(yu)墊片也(ye)🌐要與金(jin)屬管道(dao)之間采(cai)用良好(hao)的絕緣(yuan)措施。
 
4電(dian)磁流量(liang)計的抗(kang)幹擾措(cuo)施.
　　電磁(ci)流量計(ji)現場儀(yi)表正确(que)接地僅(jin)爲其正(zheng)常工作(zuo)的👣必要(yao)條件之(zhi)一。從幹(gan)擾源的(de)角度來(lai)看,外界(jie)磁場、電(dian)場均會(hui)對電🈲磁(ci)流量計(ji)産生幹(gan)擾，對于(yu)外界磁(ci)場幹擾(rao)，人們并(bing)沒有較(jiao)好的主(zhu)動防護(hu)措施，一(yi)般是在(zai)設計過(guo)程中要(yao)求信号(hao)線應采(cai)用對絞(jiao) 屏蔽電(dian)纜 ,通過(guo)感應平(ping)衡來降(jiang)低磁場(chang)幹擾。同(tong)時在選(xuan)擇電磁(ci)😍流💰量計(ji)的安裝(zhuang)地點時(shi),應遠離(li)一切電(dian)磁幹擾(rao)源(比如(ru)大功率(lü)電機、變(bian)壓器等(deng))。對于分(fen)體式的(de)電磁流(liu)量計,轉(zhuan)換器與(yu)傳感器(qi)間的信(xin)号線、勵(li)磁線應(ying)使用廠(chang)家專用(yong)電纜并(bing)分别穿(chuan)管敷設(she)。對于電(dian)場✂️的幹(gan)擾，除做(zuo)好現場(chang)儀表的(de)工作接(jie)地外,還(hai)應按照(zhao)規範要(yao)求完善(shan)轉換器(qi)♌至控制(zhi)室電纜(lan)的屏蔽(bi)接地。電(dian)磁流量(liang)計電信(xin)号回路(lu)連接與(yu)接地如(ru)圖5所示(shi)。
 
5結束語(yu)
　　電磁流(liu)量計的(de)正确接(jie)地,對電(dian)磁流量(liang)計的正(zheng)常投用(yong)和長✔️期(qi)運行來(lai)講至關(guan)重要,但(dan)在工程(cheng)實施時(shi),應🏒認清(qing)“正确接(jie)地”并不(bu)代表一(yi)定要單(dan)獨設置(zhi)接地,比(bi)如上文(wen)☔中提到(dao)金屬管(guan)道有良(liang)好接地(di)📐措施時(shi),即可不(bu)需要單(dan)獨儀表(biao)接地。另(ling)外,本文(wen)重點讨(tao)論研究(jiu)的是管(guan)道式電(dian)✊磁流量(liang)計，對于(yu) 插入式(shi)電磁流(liu)量計 ，可(ke)将管道(dao)式兩個(ge)法蘭視(shi)爲一個(ge)整體，與(yu)插入式(shi)電磁⛹🏻‍♀️流(liu)量計單(dan)個連接(jie)法蘭對(dui)應,參考(kao)采用上(shang)文中提(ti)到的接(jie)地方案(an)㊙️。

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