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关于电磁流量计正确接地的基础内容细节解说

来源:上海自动化仪表有限公司作者:发表时间:2019-08-22 09:08:06


      正确接地电磁流量计对于准确、可靠的测量性能非常重要。通过流体或仪器的杂散AC或DC电流可能产生噪声信号,这些信号又可能干扰当今现代脉冲直流电磁流量计中产生的相对低流量的信号。制造商提供各种元件(接地带,接地电极,接地环,衬里保护器)和电磁流量计标准接地的指示。
      存在一些工艺条件,其中用户不能或不应该使用与相邻管道和接地的传统接地连接。这些流量测量应用经常在电解过程和阴极保护应用中遇到。在这种情况下,通过电磁流量计传感器的流体可能处于显着高于或低于地面的电位,并且与地面的连接可能对电表的性能甚至可靠性有害。这些应用通常通过使用非导电或衬里管而复合,并且可能具有酸或苛性流,这可能需要使用昂贵的湿润电极和接地材料,例如钛,铂或钽。本文中,重点关于电磁流量计正确接地的基础内容细节解说:
电磁流量计工作理念:
      磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律,该定律表明在通过磁场移动的导体中将感应出电压。法拉第定律:E = kBDV
      感应电压E的大小与导体V的速度,导体宽度D和磁场B的强度成正比。次级(或发射器)将受控电流提供给线圈以产生磁场,并将得到的信号放大,滤波并转换为用户输出。在现代脉冲直流电磁流量计中,产生的信号实际上非常小:通常为每英尺每秒流速100 uV(每平方米每秒300 uV速度)。由于此信号非常小,因此电磁流量计设计人员和用户必须采取措施将噪声降至最低并最大限度地降低噪声。其中一个步骤是系统的正确接地。
接地/安全接地:
      为防止对操作人员造成危害,必须始终按照当地电气规范安装和连接电气设备。对于交流供电设备,这通常采用设备外壳与地面连接的形式。这通常通过将接地的绿线连接到电磁流量计变送器的布线区域中提供的接地线耳来完成。如果变送器整体安装在传感器上,则会自动将传感器连接到地面。
      通常,与电磁流量计相邻的管道将提供与地面的连接。通常通过电源连接在发射器处与地面连接。重要的是,如果两个接地连接都建立起来,它们之间的阻抗必须非常低。如果这些接地连接之间的阻抗很高,则可能导致通过线圈屏蔽线的高电流。
基本过程接地:
      建立过程基础是最重要的安装细节之一。适当的过程接地确保传感器和流体处于相同的电位,以便仅测量诱导的流量信号。为什么这有必要?要回答这个问题,让我们看看电磁流量计传感器和变送器是如何电连接的。
      在典型的脉冲直流电磁流量计中,流量信号连接到差分放大器,该放大器与变送器的壳体电隔离。在大多数应用中,最好和最稳定的参考是接地本身。通过将电磁流量计传感器,流体和放大器参考连接到稳定,无噪声的参考点,确保用户从其磁流量计中获得最佳性能。
 

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      接地装置主要由在其上安装了电磁流量计管的类型来确定。导电无衬里管,导电衬里管和非导电管的推荐接地布置如图所示:
 

总厂3-2.jpg


接地环与接地电极:
      如前图所示,当与电磁流量计相邻的管道不能提供与流体的良好电气连接时,需要接地环或接地电极。即,管道衬里或由非导电材料制成。接地环或接地电极为过程流体提供所需的电气连接。接地电极是传感器的组成部分,因此安装更容易,成本更低,特别是在需要“异国情调”的材料时。
      接地环提供与过程流体的较大表面积连接,并限制相邻管道的导电性的影响,这对于晶片式传感器是重要的。因此,在以下情况下,建议在接地电极上使用接地环:
      ①流体传导率小于100uS/cm;
      ②晶圆式传感器安装在非导电管道或衬里管道中;
      ③可能导致管道底部涂层或堆积的应用;
      ④电解过程或阴极保护应用。
电解过程应用:
      在典型的电解过程中,电磁流量计用于测量进入电池的原料流体的流量。大直流电流(1000安培或更高)被送入电池以驱动电解过程。产生的液体和气体也可以通过额外的流量计进行监测。电解过程可以在一个反应器或很多电池中进行。在后一种情况下,每个电池可以有自己的电磁流量计用于原料流量测量。无论何种布置,存在的大电压和电流都可能导致电流以意想不到的方式流动。目前感兴趣的流量通常有两种类型:
      1.电流通过电磁流量计在流体中流动;
      2.电流流过接地组件.
      两种类型的电流可以存在于这些类型的典型应用中。在第一种情况下,流过传感器的流体中的电流产生可能干扰低电平流量信号的噪声。测试表明该噪声随电流水平而变化,并且具有易于干扰流量信号的分量。
      结果通常不是不准确的流量测量,而是不稳定的流量测量,可能使控制变得困难或不可能。在这种情况下,接地环提供了一个分流电磁流量计中流体周围电流的路径。
电解过程应用的建议:
      1.与地面隔离:在这些情况下,电磁流量计应仅与过程电气连接。由于电磁流量计未接地,因此应使用隔离的直流电源以避免安全问题。如果没有隔离的直流电源,则必须从传感器远程安装变送器。始终遵守所有适用的国家和地方安全法规。
      2.使用接地环或衬里保护器,而不是接地电极:接地环在工艺中暴露更多表面。如果电流流动,将产生更少的噪声,为放大器提供更稳定的参考。使用两个接地环将提供一条路径来分流电磁流量计中流体周围的电流。
      3.连接细节:将两个接地环连接到传感器外壳非常重要,以最大限度地减少通过电极附近过程流体的电流。
      4.选择37 Hz线圈驱动频率:这些应用中产生的噪声通常具有1/f特性。即:噪声的幅度随着频率的增加而减小。由于这种特性,在较高的线圈驱动频率下噪声较小,并且获得更稳定的输出。
阴极保护应用:
      阴极保护是一种通过使其成为电化学电池中的阴极来限制金属表面腐蚀的技术。另一块更容易腐蚀的金属成为电化学电池中的阳极。在长管道中,大的DC电流流过过程流体以驱动阴极保护。重要的是,在这些应用中只有阳极与地面连接。如果存在另一个接地连接,它也可以为阴极保护系统提供阳极材料。因此,所有管道和仪表,包括电磁流量计,必须与地面隔离。
结论:
      电磁流量计的正确接地是最重要的安装细节之一。已经讨论了典型应用的接地布置,包括使用接地电极与接地环的建议。当电磁流量计安装在电解过程和阴极保护应用中时,传统的接地连接可能会产生问题,因此需要采用不同的接地方式。虽然本文为这些应用程序提供了一般性建议,但每种应用程 电解过程和阴极保护应用可以为所有设备创建特殊的安全考虑因素,而不仅仅是电磁流量计。