摘要:電磁(ci)流量計 區(qu)别于其他(ta)流量計,在(zai)設計選型(xing)、安裝投用(yong)、使用維🐇護(hu)過程🏃🏻‍♂️中均(jun)有具體的(de)要求。尤其(qi)接地問題(ti)對電磁流(liu)量計至關(guan)重要，從電(dian)磁流量計(ji)的原理出(chu)發,提出可(ke)靠的🈲接地(di)是電磁流(liu)量計正⭐常(chang)工作💃🏻的前(qian)置必要條(tiao)件,同時🛀🏻結(jie)合電磁🔅流(liu)量計不同(tong)的安裝場(chang)合,給出相(xiang)對應的接(jie)地方案。
　　在(zai)工業領域(yu),電磁流量(liang)計應用廣(guang)泛，例如煉(lian)油廠工💜藝(yi)裝置中🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)循環水管(guan)線、新鮮水(shui)管線、含鹽(yan)污水管線(xian)流量測量(liang);烷基化裝(zhuang)置中濃硫(liu)酸、稀硫酸(suan)、中間酸等(deng)介質管線(xian)流量測量(liang)🏃‍♀️;硫磺裝🚶‍♀️置(zhi)中堿🐕液、急(ji)冷水等管(guan)線流量測(ce)量。由于電(dian)磁流量💃計(ji)測量原理(li)的特殊性(xing),其接地問(wen)題直接影(ying)響👣到儀表(biao)正常投用(yong)和測:量精(jing)度,所以，正(zheng)㊙️确理解電(dian)磁流量計(ji)的接地原(yuan)因🛀🏻,熟悉電(dian)磁流量計(ji)在不同使(shi)用場合下(xia)的🤟接地方(fang)案,有助于(yu)電磁流量(liang)計的合理(li)選型、安裝(zhuang)投用、故障(zhang)排查。
1電磁(ci)流量計的(de)工作原理(li)
　　電磁流量(liang)計是基于(yu)電磁感應(ying)定律工作(zuo)原理的流(liu)✏️量檢測儀(yi)表。根據法(fa)拉第電磁(ci)感應定律(lü),導體在磁(ci)場中運動(dong)時,通✂️過切(qie)割磁力線(xian)産生感應(ying)電勢。電磁(ci)✔️流量計的(de)傳感器通(tong)過位于導(dao)🤞體兩端㊙️的(de)正負電極(ji)來獲取電(dian)勢信号,再(zai)通過信号(hao)線傳遞給(gei)轉換器，經(jing)💯過信号放(fang)大🌂、轉換後(hou)傳輸到控(kong)制室。典型(xing)的電磁流(liu)量計工作(zuo)原理如圖(tu)1所示,其中(zhong),Ex表示感應(ying)電動勢,k爲(wei)系數,B表示(shi)磁感應強(qiang)度,d表示兩(liang)電極間距(ju)離(測量管(guan)内徑),ʋ表示(shi)介質流速(su)。
 
2電磁流量(liang)計的接地(di)問題
2.1接地(di)問題産生(sheng)的根源
　　從(cong)圖1可以看(kan)出,感應電(dian)動勢Ex是由(you)流經電磁(ci)流量計前(qian)後法蘭間(jian)(a端至b端)的(de)導體(被測(ce)介質)切割(ge)磁力線産(chan)生🔞,所以Ex的(de)負☁️端參考(kao)電位必須(xu)和流量計(ji)兩法蘭🚩間(jian)的被測介(jie)質電位一(yi)緻,爲了嚴(yan)格保證兩(liang)者的一緻(zhi)性,除保⭐證(zheng)流量計電(dian)極與介質(zhi)接觸外,還(hai)應通過㊙️可(ke)靠的接地(di)來保持零(ling)電位;同時(shi),由于Ex數值(zhi)較小,滿量(liang)程時僅2.5~8.0mV,當(dang)流量很小(xiao)時,隻有幾(ji)微伏,所以(yi)爲了避免(mian)外界幹擾(rao)(主要㊙️是靜(jing)電幹擾)帶(dai)來的Ex數值(zhi)漂移,需通(tong)過接地将(jiang)傳感器電(dian)極測量到(dao)的微🐉弱電(dian)動勢Ex完整(zheng)、無損地傳(chuan)遞給轉換(huan)器。以上🚩是(shi)電磁流量(liang)計正常工(gong)作的兩個(ge)關鍵點，也(ye)是電磁流(liu)量計在接(jie)地要求方(fang)面區别于(yu)👅其他流量(liang)計的根本(ben)原因。
2.2與熱(re)電偶信号(hao)的不同
　　電(dian)磁流量計(ji)工作時，電(dian)極間産生(sheng)的信号爲(wei)亳伏級,如(ru)2.1節所述,這(zhe)是其現場(chang)儀表需可(ke)靠接地的(de)原因之一(yi),但并非所(suo)有的毫伏(fu)級信号儀(yi)表在工作(zuo)時都需要(yao)接地。爲了(le)更好地理(li)解電磁流(liu)量計接地(di)的必要性(xing),避免陷入(ru)認知的❤️誤(wu)區，該處可(ke)類比同爲(wei)亳伏級信(xin)号的熱電(dian)❗偶,其現場(chang)儀💔表工作(zuo)時不需要(yao)采取單獨(du)的接地措(cuo)施。究其原(yuan)因,是因爲(wei)熱電偶的(de)亳伏級信(xin)号産生于(yu)熱端和冷(leng)端,兩種不(bu)同⛹🏻‍♀️材質的(de)電極由🥰于(yu)熱電效應(ying),在熱端構(gou)成了正負(fu)極,并通過(guo) 補償導線(xian) 延伸到冷(leng)端，負極不(bu)需要與被(bei)測介質電(dian)位相同。而(er)電磁流量(liang)✉️計工作電(dian)極與介質(zhi)接觸并保(bao)持同一負(fu)❄️電位,是其(qi)工作的前(qian)置必要條(tiao)件。
3電磁流(liu)量計的接(jie)地方案
　　如(ru)圖1所示,當(dang)流體切割(ge)磁力線産(chan)生流量信(xin)号時，一個(ge)電極🧑🏾‍🤝‍🧑🏼上産(chan)✔️生正電勢(shi),另一個電(dian)極上産生(sheng)負電勢,爲(wei)了避免極(ji)化反應,兩(liang)者交替變(bian)化。由于電(dian)勢差以流(liu)體本身作(zuo)爲零電位(wei),所以電磁(ci)流量計傳(chuan)感器輸出(chu)信号的接(jie)地點應與(yu)被測介質(zhi)電氣連接(jie)，這是電磁(ci)流量計工(gong)作的必要(yao)條件，如不(bu)滿足該條(tiao)件，電磁㊙️流(liu)量計就不(bu)🐇能💯正常工(gong)作。因此,電(dian)磁流量計(ji)轉換器輸(shu)入端中點(dian)必須與流(liu)體🔱共處于(yu)零電位且(qie)導通,這樣(yang)才能構成(cheng)對稱的輸(shu)入回路。但(dan)在工程實(shi)施過程中(zhong),針對不同(tong)的工況場(chang)合,仍需采(cai)用不同的(de)接地方案(an)。
3.1安裝于金(jin)屬管道的(de)接地方案(an)
　　電磁流量(liang)計所測量(liang)的介質必(bi)須是導電(dian)的,所以當(dang)電✏️磁流量(liang)計安裝于(yu)無襯裏金(jin)屬管道時(shi),如果确認(ren)金屬管道(dao)❗已進行了(le)可靠接地(di)，則電磁流(liu)量計不再(zai)需要單獨(du)接地✌️。原因(yin)是因爲電(dian)📱磁流量計(ji)通過金屬(shu)墊片、螺栓(shuan)和管道己(ji)構成了一(yi)個整體，電(dian)位爲0。此處(chu)❄️應注意兩(liang)個細節:爲(wei)了避免導(dao)磁,電磁流(liu)量計本體(ti)一般采用(yong)不⁉️鏽鋼材(cai)質或碳鋼(gang)加非金屬(shu)襯裏,前面(mian)所述的不(bu)需要單🌂獨(du)接地的電(dian)磁流量計(ji),是針對本(ben)體爲不鏽(xiu)鋼及其他(ta)🔞非導磁金(jin)屬材質而(er)🥵言;對于碳(tan)鋼加非金(jin)屬襯裏的(de)，如♈果不帶(dai)非金屬法(fa)蘭翻邊,當(dang)采用金屬(shu)墊片時⭐，不(bu)需單獨接(jie)地,但對于(yu)帶有非金(jin)屬法蘭翻(fan)邊✔️的電磁(ci)流量計,如(ru)果連接螺(luo)栓的電阻(zu)值大于0.03Ω(注(zhu):數據來自(zi)于GB/T20801.4-2006《壓力管(guan)⭐道💚規範工(gong)業管道第(di)4部分:制作(zuo)與安裝》11.26.1條(tiao),經驗數值(zhi)是數量少(shao)于5個),應采(cai)用和非金(jin)屬管道相(xiang)同的接地(di)方案。 金屬(shu)管道電磁(ci)流量計 接(jie)地方案如(ru)圖2所示。
 
3.2安(an)裝于非金(jin)屬管道的(de)接地方案(an)
　　當電磁流(liu)量計安裝(zhuang)在非金屬(shu)管道，如塑(su)料管道或(huo)有絕緣塗(tu)料、絕緣襯(chen)裏的金屬(shu)管道上，則(ze)管道内介(jie)❄️質無法通(tong)👨‍❤️‍👨過金屬管(guan)道與大地(di)連通。該工(gong)況下,傳感(gan)器的兩端(duan)面應要求(qiu)配帶接地(di)㊙️環,使管内(nei)流動的被(bei)測介質良(liang)🤩好接地,具(ju)有零電位(wei)，否則電磁(ci)流量計無(wu)法正常工(gong)作。非金屬(shu)管道❤️電磁(ci)流量計☁️接(jie)地方案如(ru)圖3所示。
 
　　如(ru)3.1節中分析(xi),當電磁流(liu)量計安裝(zhuang)在帶非金(jin)屬襯裏的(de)金屬管道(dao)上時,其接(jie)地方案與(yu)安裝于非(fei)金屬管🚶道(dao)的接地方(fang)案相同,也(ye)應采用圖(tu)3所示接地(di)方案。
　　由于(yu)接地環不(bu)改變電磁(ci)流量計的(de)形式,工作(zuo)時與介質(zhi)直🎯接接觸(chu),所以大多(duo)數情況下(xia)是首選方(fang)案,但其并(bing)🌂不是工程(cheng)設計🔴中唯(wei)一的選擇(ze)。特别是對(dui)于材質特(te)殊㊙️的接地(di)環或者口(kou)徑較大的(de)接地環，鑒(jian)于其費用(yong)較高,此類(lei)工況可考(kao)慮改用增(zeng)加接🍓地電(dian)極即“三電(dian)極”的方案(an)來實現工(gong)作接地。
3.3安(an)裝于帶陰(yin)極保護管(guan)道的接地(di)方案
　　對于(yu)埋地敷設(she)且距離較(jiao)長的金屬(shu)管線,爲了(le)防止🍓電化(hua)學腐🏒蝕🌈，根(gen)據不同種(zhong)類的介質(zhi),需強制或(huo)推薦設置(zhi)🈚陰極保護(hu)。無論⭕是犧(xi)牲陽極的(de)陰保方案(an)還是強制(zhi)電流的方(fang)案,金屬管(guan)道在實施(shi)陰極保護(hu)措施後對(dui)大地均爲(wei)負電⭕位。對(dui)于該工況(kuang)下管道上(shang)安裝的電(dian)磁流量計(ji),需要将現(xian)場儀表作(zuo)爲一個獨(du)立的💛整體(ti)進行接🎯地(di),不能與金(jin)屬管㊙️道有(you)任何的導(dao)電性電路(lu)連接,防止(zhi)陰極保護(hu)的電流通(tong)過儀表直(zhi)接流入大(da)地,嚴重破(po)壞陰極保(bao)護的效果(guo)。同時爲了(le)維持金屬(shu)管道陰極(ji)保護的整(zheng)體性,還需(xu)要增加導(dao)線跨🔞接管(guan)道.上的法(fa)蘭。帶陰極(ji)保護管道(dao)電磁流量(liang)計接地方(fang)案如圖4所(suo)示。圖4中,接(jie)地環與陰(yin)極保護的(de)金屬管道(dao)絕緣,螺栓(shuan)與墊片也(ye)要與☁️金屬(shu)管道之間(jian)采用良好(hao)的絕緣措(cuo)施。
 
4電(dian)磁流量計(ji)的抗幹擾(rao)措施.
　　電磁(ci)流量計現(xian)場儀表正(zheng)确接地僅(jin)爲其正常(chang)工作👅的👈必(bi)要條🔱件之(zhi)一。從幹擾(rao)源的角度(du)來看,外界(jie)磁場、電場(chang)🚶‍♀️均會對電(dian)😘磁流量計(ji)✉️産生幹擾(rao)，對于外界(jie)磁場幹擾(rao)，人🐉們并沒(mei)有較好的(de)主動防護(hu)措施，一般(ban)是在設計(ji)過程中要(yao)求信号線(xian)應采用對(dui)絞 屏蔽電(dian)纜 ,通過感(gan)應平衡來(lai)降低磁場(chang)幹擾。同時(shi)在選擇電(dian)磁流💯量計(ji)的安裝地(di)點時,應遠(yuan)離一切電(dian)磁幹擾源(yuan)(比📐如大功(gong)率電機、變(bian)壓器等)。對(dui)于分體式(shi)的電磁流(liu)量計,轉換(huan)器與傳感(gan)器間的信(xin)号線、勵磁(ci)線應使用(yong)廠家專用(yong)電纜并分(fen)别穿管敷(fu)設。對于電(dian)場⭐的幹擾(rao)，除🚶‍♀️做好現(xian)場儀表的(de)工作接地(di)外,還應按(an)照規範要(yao)求🔆完善轉(zhuan)換器至控(kong)制室電纜(lan)的👄屏蔽接(jie)地。電磁流(liu)量🈲計電信(xin)号💋回路連(lian)接與接地(di)如圖5所示(shi)。
 
5結束(shu)語
　　電磁流(liu)量計的正(zheng)确接地,對(dui)電磁流量(liang)計的正常(chang)投用和長(zhang)期運行來(lai)講至關重(zhong)要,但在工(gong)程實施時(shi),應認清“正(zheng)确接地”并(bing)不代表一(yi)定要單獨(du)設置接地(di),比如上文(wen)中提到金(jin)屬管道有(you)良🌐好接地(di)措施時,即(ji)可不需要(yao)單獨儀表(biao)接地。另外(wai),本文重點(dian)讨論研究(jiu)的是管道(dao)式電磁流(liu)量計，對于(yu) 插入式電(dian)磁流量計(ji) ，可将管道(dao)式兩個法(fa)蘭視爲一(yi)個整體，與(yu)插入式電(dian)磁流💃量🐇計(ji)單個連接(jie)法蘭對應(ying),參考采用(yong)上文中提(ti)到的接地(di)方案。

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