摘要(yao):電磁流量(liàng)計 區别于(yú)其他流量(liàng)計,在設計(ji)選型、安裝(zhuāng)投用、使用(yòng)維護過程(chéng)中均🔞有具(jù)體的要求(qiú)。尤其接地(dì)問題對電(dian)磁流量計(jì)至關重要(yao)，從電磁流(liu)量計的原(yuan)理出發,提(ti)出可靠的(de)接地是🙇🏻電(dian)磁流量計(jì)正常工作(zuo)的前置必(bi)要條件,同(tóng)時結合電(dian)磁流量計(ji)不同的安(ān)裝場合,給(gei)出相對應(ying)的接地方(fang)案。
　　在工業(yè)領域,電磁(ci)流量計應(ying)用廣泛，例(li)如煉油廠(chang)工藝裝置(zhi)中的循環(huán)水管線、新(xīn)鮮水管線(xiàn)、含鹽污水(shui)管線流量(liang)測🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量;烷基(ji)化裝置中(zhōng)濃硫酸、稀(xi)硫酸、中間(jian)酸等介質(zhì)管線流量(liàng)測量;硫磺(huáng)裝🥰置中堿(jian)液、急冷水(shui)等管線流(liu)量測量。由(yóu)于電磁流(liu)量計測量(liàng)原理的特(tè)殊㊙️性,其接(jie)地問題直(zhi)接影響到(dào)儀表正常(chang)投用和測(ce):量💜精度,所(suo)以，正确理(lǐ)解電磁流(liu)量計的接(jiē)地原因,熟(shu)悉✌️電磁流(liú)量計在不(bú)同使用場(chang)合下的接(jiē)地方案,有(you)助于電磁(ci)流量計的(de)合理選型(xíng)、安裝投用(yòng)、故障排查(cha)。
1電磁流量(liang)計的工作(zuò)原理
　　電磁(cí)流量計是(shì)基于電磁(cí)感應定律(lǜ)工作原理(lǐ)的流量檢(jian)☎️測儀表。根(gen)據法拉第(di)電磁感應(ying)定律,導體(tǐ)在磁場中(zhong)運動時,通(tong)過切割磁(ci)🌍力線産生(sheng)感應電勢(shì)。電磁流量(liang)計的傳感(gǎn)器通過🥵位(wèi)于導體兩(liǎng)端的正負(fù)電極🈚來獲(huò)取電勢信(xin)号,再👉通過(guò)信号線傳(chuan)遞給轉換(huàn)器，經過信(xin)号放大✏️、轉(zhuan)換後傳輸(shu)到控制室(shì)。典型的電(diàn)磁流量計(ji)工作原❌理(lǐ)如圖1所示(shi),其中,Ex表示(shi)感應電動(dong)勢,k爲系數(shù),B表示磁感(gan)應強度,d表(biao)🔴示兩電極(jí)間距離(測(ce)量管内徑(jìng)),ʋ表示介質(zhì)流速。
 
2電磁(cí)流量計的(de)接地問題(tí)
2.1接地問題(ti)産生的根(gen)源
　　從圖1可(ke)以看出,感(gǎn)應電動勢(shì)Ex是由流經(jing)電磁流量(liàng)計前後法(fǎ)蘭間(a端至(zhi)b端)的導體(tǐ)(被測介質(zhì))切割磁力(li)線㊙️産生,所(suǒ)以Ex的負端(duān)參考電位(wèi)必須和流(liú)量計兩法(fǎ)蘭間的被(bei)♉測介質電(diàn)位一緻,爲(wèi)了嚴格保(bao)證兩者的(de)一緻性,除(chú)保證流量(liàng)計電極與(yǔ)介質接觸(chù)外,還應通(tong)過♊可靠的(de)接地來保(bao)持零電位(wèi);同時,由于(yu)Ex數值較小(xiao),滿量程時(shi)僅2.5~8.0mV,當流量(liàng)很小時,隻(zhi)有📐幾微伏(fú),所以爲了(le)避免外界(jie)幹擾(主要(yao)是靜電幹(gan)擾)帶來☁️的(de)Ex數值漂移(yí),需通過接(jie)地将傳感(gǎn)器🚶電極測(ce)量到的微(wēi)🛀弱💃電動勢(shi)Ex完整、無損(sun)地傳遞給(gei)轉換器。以(yi)上👉是電磁(cí)流量計正(zheng)常工作的(de)兩個關鍵(jian)點，也是電(dian)磁流量計(jì)在接地要(yào)求☂️方面區(qu)别于其他(ta)流量計的(de)根本原因(yin)。
2.2與熱電偶(ou)信号的不(bú)同
　　電磁流(liú)量計工作(zuò)時，電極間(jian)産生的信(xìn)号爲亳伏(fu)級,如2.1節所(suo)述📞,這是其(qí)現場儀表(biao)需可靠接(jie)地的原因(yin)之一,但并(bìng)非所有的(de)毫伏級信(xìn)号儀表在(zai)工作時都(dou)需👅要接地(di)。爲了更好(hao)地理解電(diàn)磁流量計(jì)接地的必(bi)要性,避免(mian)陷‼️入認知(zhī)的誤區，該(gāi)處可類比(bǐ)同爲亳伏(fú)級信号的(de)熱電偶,其(qi)現場儀表(biao)工作時不(bu)需要采取(qu)單🤩獨的接(jiē)地措🆚施🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。究(jiu)其原因,是(shì)因爲熱電(diàn)偶的亳伏(fú)級信号産(chǎn)生于熱端(duan)和冷端,兩(liang)種不同材(cái)質的電極(ji)由于熱電(diàn)效應,在熱(rè)端構成了(le)正負極,并(bìng)通過 補償(chang)導線 延伸(shēn)到冷端，負(fu)極不需要(yào)與被測介(jiè)質電位相(xiàng)同。而電磁(ci)流量✉️計工(gong)作電極與(yǔ)介質接觸(chù)并保持同(tong)一負電位(wei),是其工作(zuò)的前置必(bi)要條件。
3電(dian)磁流量計(jì)的接地方(fāng)案
　　如圖1所(suǒ)示,當流體(ti)切割磁力(lì)線産生流(liú)量信号時(shi)，一個🛀電極(jí)上産生正(zheng)電勢,另一(yī)個電極上(shàng)産生負電(dian)勢,爲了避(bì)免極化反(fǎn)應,兩者交(jiao)替變化。由(yóu)于電勢差(chà)以流體本(běn)身作爲零(líng)電位,所以(yǐ)電磁流量(liàng)🙇🏻計傳感器(qi)輸出信号(hao)的接地點(diǎn)應與被測(ce)介質電氣(qì)連接，這是(shì)電👄磁流量(liang)計工作的(de)必要條件(jiàn)，如不滿足(zu)該條件，電(diàn)磁👅流量計(ji)就不能正(zheng)常工作。因(yīn)此💃,電磁流(liu)量計轉換(huàn)器輸入端(duān)中點必須(xū)與流體🔞共(gong)處于零電(dian)位且導通(tong),這樣⭐才能(neng)構成對稱(cheng)的🤞輸入回(huí)路。但在工(gōng)程🔞實施過(guò)程中,針對(duì)不同的工(gōng)況場合,仍(réng)需采用不(bu)同的接地(dì)方‼️案。
3.1安裝(zhuāng)于金屬管(guan)道的接地(di)方案
　　電磁(ci)流量計所(suo)測量的介(jiè)質必須是(shi)導電的,所(suǒ)以當電磁(ci)流量👉計🏒安(an)裝于無襯(chèn)裏金屬管(guan)道時,如果(guǒ)确認金屬(shǔ)管道已進(jin)行了可靠(kào)接地，則電(diàn)磁流量計(ji)不再需要(yao)單獨接地(dì)。原因是因(yin)爲電磁流(liu)量計通過(guò)金屬💛墊片(pian)、螺栓✏️和管(guǎn)道己構成(cheng)了一個整(zhěng)體，電🤩位爲(wei)0。此處☎️應注(zhu)意兩個細(xì)節:爲了避(bì)🌈免導磁,電(diàn)磁流量計(jì)本體一般(bān)采用不👌鏽(xiù)鋼材質或(huo)碳鋼加非(fēi)金屬襯裏(li),前面所述(shu)的不需要(yào)單獨接地(di)的電磁流(liu)🏃量計,是針(zhēn)對本體♈爲(wei)不鏽鋼及(ji)其他非導(dao)磁金屬材(cai)質♻️而言;對(duì)于碳鋼加(jia)非金屬襯(chèn)裏的，如果(guo)不帶非金(jīn)屬法蘭翻(fān)邊,當采用(yòng)金屬墊片(piàn)時，不需單(dan)獨接地,但(dàn)對于🌈帶有(you)非金👄屬法(fǎ)蘭翻邊的(de)電磁流量(liang)⭐計,如果連(lián)接螺栓的(de)電阻值大(da)于0.03Ω(注:數據(jù)來自于GB/T20801.4-2006《壓(ya)力管道規(guī)範工業管(guan)道第4部分(fèn):制作與安(ān)裝》12.17.1條,經驗(yàn)數值是數(shu)量少于5個(ge)),應采用和(he)非金屬管(guan)👉道相💋同的(de)接地方案(an)。 金屬管道(dao)電磁流量(liang)計 接地方(fāng)案如圖2所(suǒ)示。
 
3.2安裝于(yu)非金屬管(guǎn)道的接地(dì)方案
　　當電(diàn)磁流量計(ji)安裝在非(fei)金屬管道(dao)，如塑料管(guan)道或♈有絕(jué)緣塗料、絕(jue)緣襯裏的(de)金屬管道(dao)上，則管道(dào)内介🔴質無(wú)法通過金(jīn)屬管道與(yǔ)大地連通(tōng)。該工況下(xià),傳感器的(de)兩端面應(yīng)要求配帶(dài)接地環,使(shǐ)管内流動(dong)的被測介(jiè)質良好接(jiē)地,具有零(líng)電位，否則(zé)電磁流量(liang)計無法正(zhèng)常工作。非(fēi)金屬管道(dao)電磁流量(liang)計接地方(fang)案如圖3所(suǒ)示。
 
　　如3.1節中(zhong)分析,當電(diàn)磁流量計(ji)安裝在帶(dai)非金屬襯(chèn)裏的金⭐屬(shu)🏃管道上時(shi),其接地方(fang)案與安裝(zhuang)于非金屬(shǔ)管道的接(jiē)地方案♋相(xiàng)同,也應采(cai)用圖3所示(shì)接地方案(an)。
　　由于接地(di)環不改變(bian)電磁流量(liang)計的形式(shi),工作時與(yu)介👈質直接(jie)接觸,所以(yǐ)大多數情(qíng)況下是首(shou)選方案,但(dàn)其并不是(shì)♈工程設計(jì)💋中唯一的(de)選擇。特别(bie)是對于材(cái)質特殊的(de)接地環或(huò)者口徑較(jiào)大的接地(dì)環，鑒于其(qi)費用較高(gao),此類工況(kuàng)可考慮改(gǎi)用增加接(jie)地電極即(jí)♍“三電極”的(de)方✍️案來實(shí)現工作接(jie)地。
3.3安裝于(yú)帶陰極保(bao)護管道的(de)接地方案(an)
　　對于埋地(dì)敷設且距(jù)離較長的(de)金屬管線(xian),爲了防止(zhi)電化🌈學腐(fǔ)蝕，根據不(bú)同種類的(de)介質,需強(qiang)制或推薦(jian)設置陰極(ji)保護。無論(lùn)是犧牲陽(yáng)極的陰保(bao)方案還是(shi)強制電流(liu)的方👣案,金(jin)屬管道在(zài)🎯實施陰極(jí)保護措施(shi)後對大地(di)均爲負電(dian)位。對于該(gāi)⭐工況下管(guan)道上安裝(zhuāng)的電磁流(liu)量計,需要(yào)将現😍場儀(yí)表作爲一(yi)個獨立的(de)整體進行(háng)接地,不能(néng)與金屬管(guǎn)道有任何(he)的導電性(xìng)電路連接(jiē),防止陰✏️極(jí)保護的電(dian)流通🧑🏽‍🤝‍🧑🏻過儀(yí)表直接流(liú)入大地,嚴(yán)重破壞陰(yin)極保護的(de)效果。同時(shí)爲了維持(chí)💋金屬管道(dào)陰極保護(hu)的整體性(xìng),還需要增(zēng)加導線跨(kuà)🍓接管道.上(shàng)的法蘭。帶(dai)陰極保護(hu)管道電磁(ci)流量計接(jie)😍地方案如(ru)圖4所示。圖(tu)4中,接地環(huán)與陰極保(bǎo)護的金屬(shu)管道🔞絕緣(yuan),螺栓與墊(niàn)片也要與(yǔ)金屬管道(dao)之間采用(yòng)良好的絕(jue)緣措施。
 
4電磁流(liú)量計的抗(kang)幹擾措施(shi).
　　電磁流量(liàng)計現場儀(yí)表正确接(jie)地僅爲其(qi)正常工作(zuo)的必要條(tiáo)件之一。從(cong)幹擾源的(de)角度來看(kan),外界磁場(chang)、電場均會(huì)對電🔞磁流(liú)量計産生(shēng)幹擾，對于(yú)外界磁場(chǎng)幹擾，人們(men)并沒☁️有較(jiao)好的主動(dòng)防護措施(shī)，一般是在(zai)設計過程(chéng)中要求信(xìn)😄号線應采(cǎi)💚用對絞 屏(píng)蔽電纜 ,通(tōng)過感應平(ping)衡來降低(di)磁場幹擾(rǎo)。同時在選(xuan)擇電磁流(liu)量計的安(an)裝地點時(shi),應遠離一(yī)切電磁幹(gan)擾源(比如(ru)大功率電(dian)機、變壓♋器(qi)等🙇‍♀️)。對于分(fèn)體式的電(dian)磁流量🥵計(ji),轉換器與(yu)傳感器間(jian)的信号🔞線(xian)、勵磁線應(ying)使用廠家(jia)專用電纜(lǎn)并分别穿(chuan)管敷設。對(dui)于電場的(de)幹擾，除做(zuò)好現場儀(yí)🔞表的工作(zuo)接地外,還(hái)應按🔱照規(gui)範要求✊完(wan)善轉換器(qì)至控制室(shì)電纜的㊙️屏(ping)蔽接地。電(dian)磁流量計(jì)電信号📱回(hui)路連接與(yǔ)接地如圖(tú)5所🔴示。
 
5結束語
　　電(diàn)磁流量計(jì)的正确接(jiē)地,對電磁(cí)流量計的(de)正常投用(yòng)和長⁉️期運(yun)行來講至(zhi)關重要,但(dan)在工程實(shí)施時,應認(rèn)清♈“正确接(jie)地”并不代(dài)表一定要(yao)單獨設置(zhi)接地,比如(rú)上文中提(ti)到金屬管(guan)道有良好(hǎo)接地措施(shī)時,即可不(bú)需要單獨(dú)儀表接地(dì)。另外,本文(wén)重點讨論(lùn)研究的🚶‍♀️是(shi)管道式電(diàn)磁流量計(ji)，對于 插入(rù)式電磁流(liu)量計 ，可将(jiāng)管道式兩(liang)個法蘭視(shì)爲一個整(zhěng)體，與插入(ru)式電磁流(liú)量計單個(gè)連接法蘭(lan)對應,參考(kǎo)采用上文(wen)中提到的(de)接地方案(an)。

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