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防腐型電磁流量計接地的重要性

點擊次數(shù):1994 發(fā)布時間:2021-09-09 14:32:46
防腐型電磁流量計的對于準(zhǔn)確,可靠的測量性能至關(guān)重要。流經(jīng)流體或儀器的雜散交流或直流電流會產(chǎn)生噪聲信號,這些噪聲信號又可能會干擾當(dāng)今現(xiàn)代脈沖直流磁力計產(chǎn)生的相對較低的流量信號。制造商提供了各種元素(接地帶,接地電*,接地環(huán),襯里保護(hù)器)和防腐型電磁流量計標(biāo)準(zhǔn)接地說明。
存在某些過程條件,用戶無法或不應(yīng)該使用與相鄰管道和地面的傳統(tǒng)接地連接。這些流量測量應(yīng)用在電解過程和陰*保護(hù)應(yīng)用中經(jīng)常遇到。
在這種情況下,流過磁力計傳感器的流體可能處于比地面大得多或更低的電勢,并且與地面的連接可能會損害磁力計的性能甚至可靠性。
這些應(yīng)用通常會通過使用不導(dǎo)電或帶襯里的管道而變得更加復(fù)雜,并且可能會出現(xiàn)酸或腐蝕性流,這可能需要使用昂貴的濕式電*和接地材料(例如鈦,鉑或鉭)。有關(guān)這些特殊安裝要求的完整詳細(xì)信息,請參閱標(biāo)題為“特殊應(yīng)用”的部分。
磁力儀工作原理
防腐型電磁流量計的工作原理基于法拉*電磁感應(yīng)定律,該定律指出在通過磁場的導(dǎo)體中會感應(yīng)出電壓。
法拉*定律:E = kBDV
感應(yīng)電壓E的大小與導(dǎo)體V的速度,導(dǎo)體寬度D和磁場B的強(qiáng)度成正比。
次級(或發(fā)射器)將受控電流提供給線圈以產(chǎn)生磁場,并對信號進(jìn)行放大,濾波并將其轉(zhuǎn)換為用戶輸出,例如4 - 20 mA,頻率或數(shù)字通信信息(HART,F(xiàn)OUNDATION現(xiàn)場總線,Profibus)。
在現(xiàn)代的脈沖直流磁力計中,生??成的信號實際上很?。和ǔ槊棵朊坑⒊?00 uV的流速(每秒每米300 uV的流速)。由于該信號非常小,因此防腐型電磁流量計的設(shè)計者和用戶必須采取措施將噪聲降至*低并*大化噪聲抑制。這些步驟之一是正確接地系統(tǒng)。
接地/安全接地
為避免對操作人員造成危害,必須始終按照當(dāng)?shù)氐碾姎夥ㄒ?guī)安裝電氣設(shè)備并進(jìn)行布線。對于交流供電設(shè)備,通常采取將設(shè)備外殼連接到地面的形式
通常是通過將接地的綠線連接到防腐型電磁流量計變送器接線區(qū)域中的接地片上來完成的。如果變送器一體安裝在傳感器上,則傳感器也會自動連接到地面。
通常,磁力計的相鄰管道會提供與地面的連接。通常也通過電源連接在變送器上接地。
重要的是,如果兩個接地都建立了,那么它們之間的阻抗必須非常低。如果這些接地連接之間的阻抗很高,則可能導(dǎo)致通過線圈屏蔽線的電流較大。
基本過程接地
建立過程區(qū)域是*重要的安裝細(xì)節(jié)之一。正確的過程接地可確保傳感器和流體的電位相同,從而僅測量感應(yīng)的流量信號。為什么這是必要的?為了回答這個問題,讓我們看一下防腐型電磁流量計傳感器和變送器如何電氣連接。
在典型的脈沖直流磁力計中,流量信號連接到差分放大器,該差分放大器與變送器外殼電氣隔離。接地過程為該差分放大器提供了穩(wěn)定的參考。
在大多數(shù)應(yīng)用中,*佳和*穩(wěn)定的參考是接地本身。通過將磁力計傳感器,流體和放大器的基準(zhǔn)連接到穩(wěn)定的無噪聲基準(zhǔn)點,可以確保用戶從其防腐型電磁流量計中獲得*佳性能。
圖1.傳感器和變送器之間的基本電氣連接
的接地裝置主要由在其上安裝了防腐型電磁流量計管的類型來確定。
導(dǎo)電無襯管,導(dǎo)電襯管和非導(dǎo)電管的推薦接地布置如圖2 -圖4所示。

接地環(huán)與接地電*
如前圖所示,當(dāng)靠近防腐型電磁流量計的管道不能提供良好的流體電連接時,需要接地環(huán)或接地電*。也就是說,管道內(nèi)襯或由非導(dǎo)電材料制成。
接地環(huán)或接地電*可提供與過程流體所需的電連接。接地電*是傳感器不可或缺的一部分,因此安裝更容易且成本更低,特別是在需要“外來”材料時。
接地環(huán)提供了更大的表面積與過程流體的連接,并限制了相鄰管道的電導(dǎo)率的影響,這對于晶圓式傳感器而言非常重要。因此,在以下情況下,建議在接地電*上使用接地環(huán):
流體電導(dǎo)率小于100uS / cm
晶圓型傳感器安裝在非導(dǎo)電管道或襯里管道中
可能導(dǎo)致管道底部出現(xiàn)涂層或堆積的應(yīng)用
電解過程或陰*保護(hù)應(yīng)用
特殊應(yīng)用
電解工藝應(yīng)用
在典型的電解過程中,磁力儀用于測量進(jìn)料流體進(jìn)入電解槽的流量。將大的直流電流(1000安培或更高)饋入電解槽以驅(qū)動電解過程。產(chǎn)生的液體和氣體也可以通過其他流量計進(jìn)行監(jiān)控。
電解過程可能發(fā)生在一個反應(yīng)??器或非常多的電池中。在后一種情況下,每個單元都可以具有自己的防腐型電磁流量計,用于進(jìn)料流量測量。
無論采用哪種布置,存在的大電壓和電流都可能導(dǎo)致電流以意想不到的方式流動。這里感興趣的電流一般分為兩種:
電流流過磁力計
電流流經(jīng)接地組件
兩種類型的電流都可能出現(xiàn)在這些類型的典型應(yīng)用中。在*一種情況下,流過傳感器的流體中的電流會產(chǎn)生噪聲,該噪聲可能會干擾低電平流量信號。測試表明,該噪聲隨電流水平變化,并且具有容易干擾流量信號的成分。
結(jié)果通常不是流量測量不準(zhǔn)確,而是流量測量不穩(wěn)定,可能使控制變得困難或不可能。在這種情況下,接地環(huán)提供了一條路徑,可將防腐型電磁流量計中流體周圍的電流分流。
如果發(fā)生以下情況,則可能會流過接地組件:
一個系統(tǒng)中使用多個磁力儀;
他們有不同的潛力;
3.多個防腐型電磁流量計的接地組件綁在一個公共點上。*常見的公共點可能是通過接地的綠線。諸如此類的情況導(dǎo)致接地部件的高度腐蝕,甚至導(dǎo)致接地電*周圍的密封性喪失,甚至包括喪失密封性。此外,流經(jīng)接地組件的電流會產(chǎn)生噪聲,從而導(dǎo)致不穩(wěn)定的防腐型電磁流量計輸出。
電解工藝應(yīng)用建議
1.與地面隔離:在這種情況下,防腐型電磁流量計應(yīng)僅與過程電氣連接。由于防腐型電磁流量計未接地,因此應(yīng)使用隔離的直流電源(約24 VDC),以避免安全問題。如果沒有隔離的直流電源,則必須將變送器從傳感器遠(yuǎn)程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規(guī)。
2.使用接地環(huán)或襯里保護(hù)器,而不要使用接地電*:接地環(huán)使過程暴露更多的表面;如果電流流動,將產(chǎn)生較少的噪聲,從而為放大器提供更穩(wěn)定的參考。使用兩個接地環(huán)將提供一條路徑,以使防腐型電磁流量計中的流體周圍的電流分流。
3.具體的連接:接地環(huán)或襯里保護(hù)器應(yīng)如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過電*附近的過程流體的電流*小化非常重要。
4.選擇37 Hz線圈驅(qū)動頻率:這些應(yīng)用中產(chǎn)生的噪聲通常具有1 / f特性;即,噪聲的幅度隨著頻率的增加而減小。由于該特性,在較高的線圈驅(qū)動頻率下噪聲較小,并且輸出更加穩(wěn)定。
陰*保護(hù)應(yīng)用
陰*保護(hù)是一種通過使金屬表面成為電化學(xué)電池中的陰*來限制金屬表面腐蝕的技術(shù)。另一塊更容易腐蝕的金屬成為電化學(xué)電池中的陽*。在長管道中,大的直流電流流過過程流體以驅(qū)動陰*保護(hù)。
在這些應(yīng)用中,只有陽*與大地接地非常重要。如果存在另一個接地點,它也可以為陰*保護(hù)系統(tǒng)提供陽*材料。因此,所有管道和儀器(包括防腐型電磁流量計)必須與地面隔離。
陰*保護(hù)應(yīng)用建議
1.與地面隔離:在這種情況下,防腐型電磁流量計應(yīng)僅與過程電氣連接。由于防腐型電磁流量計未接地,因此應(yīng)使用隔離的直流電源(約24 VDC),以避免安全問題。如果沒有隔離的直流電源,則必須將變送器從傳感器遠(yuǎn)程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規(guī)。
2.使用接地環(huán)或襯里保護(hù)器,而不要使用接地電*:接地環(huán)使過程暴露更多的表面;如果電流流動,將產(chǎn)生較少的噪聲,從而為放大器提供更穩(wěn)定的參考。使用兩個接地環(huán)將提供一條路徑,以使防腐型電磁流量計中的流體周圍的電流分流。
3.具體的連接:接地環(huán)或襯里保護(hù)器應(yīng)如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過電*附近的過程流體的電流*小化非常重要。
4.特殊差分放大器:在某些安裝中,即使管道中有流量,變送器的輸出也可能被驅(qū)動為0。這是由于陰*保護(hù)系統(tǒng)的DC電壓干擾了變送器電*信號電路中標(biāo)準(zhǔn)差分放大器的工作而引起的。如果發(fā)生這種情況,則應(yīng)安裝具有特殊選件的新變送器,或?qū)⑵涮鎿Q為現(xiàn)有變送器。
結(jié)論:
防腐型電磁流量計的正確接地是*重要的安裝細(xì)節(jié)之一。已經(jīng)討論了典型應(yīng)用的接地布置,包括使用接地電*和接地環(huán)的建議。
在電解過程和陰*保護(hù)應(yīng)用中安裝防腐型電磁流量計時,需要使用不同的接地布置,而傳統(tǒng)的接地方法實際上會造成問題。
盡管本文為這些應(yīng)用程序提供了一般性建議,但每個應(yīng)用程序都是不同的。電解過程和陰*保護(hù)應(yīng)用可能會為所有設(shè)備(不僅是防腐型電磁流量計)帶來特殊的安全注意事項

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