摘要:電磁流(liú)量計 區别于(yú)其他流量(liàng)計,在設計選型(xíng)、安裝投用(yòng)、使(shǐ)用(yòng)維護(hù)過程中均(jun1)有具體的(de)要求。尤其接地(dì)問題(tí)對電磁(cí)流量計(jì)至關重要(yào)，從電磁流(liú)量計的原理出發,提(tí)出可(kě)靠的(de)接地是電(diàn)磁(cí)流量計正常(cháng)工作(zuò)的(de)前置必要條(tiáo)件,同時結合電(diàn)磁(cí)流量計(jì)不同(tóng)的安裝場(chǎng)合,給(gěi)出相對應(yīng)的接(jiē)地方案。
　　在工業(yè)領域(yù),電磁(cí)流量(liàng)計應(yīng)用廣(guǎng)泛，例如煉(liàn)油廠(chǎng)工藝(yì)裝(zhuāng)置中的(de)循環水(shuǐ)管線(xiàn)、新(xīn)鮮水(shuǐ)管(guǎn)線(xiàn)、含鹽(yán)污水(shuǐ)管線流量(liàng)測量;烷(wán)基(jī)化裝置(zhì)中(zhōng)濃硫酸、稀(xī)硫酸(suān)、中間(jiān)酸等介質管線(xiàn)流量(liàng)測量(liàng);硫磺裝置(zhì)中堿液、急冷水(shuǐ)等管線(xiàn)流量測(cè)量。由于電磁流(liú)量計測量原理(lǐ)的特殊性(xìng),其接(jiē)地問(wèn)題直(zhí)接影(yǐng)響到儀表正常(cháng)投用和測:量精(jīng)度,所(suǒ)以，正确理(lǐ)解電磁(cí)流量計(jì)的接地(dì)原因,熟(shú)悉電磁流(liú)量計(jì)在不(bú)同使用場(chǎng)合下的接地方(fāng)案,有(yǒu)助(zhù)于電磁流量計的(de)合理(lǐ)選型、安裝投用(yòng)、故障排查。
1電磁流量(liàng)計的工作(zuò)原理
　　電(diàn)磁流量計是(shì)基(jī)于(yú)電磁(cí)感應定律(lǜ)工作(zuò)原理的流量檢(jiǎn)測儀表。根(gēn)據法(fǎ)拉第電磁感應(yīng)定律(lǜ),導體(tǐ)在磁場中(zhōng)運動時,通(tōng)過切割(gē)磁(cí)力(lì)線(xiàn)産生(shēng)感(gǎn)應(yīng)電勢(shì)。電磁流量計的(de)傳感器通過位(wèi)于導體(tǐ)兩端的正負(fù)電極來獲(huò)取電勢信(xìn)号,再(zài)通過信号線傳(chuán)遞給轉換器，經過信号放大、轉(zhuǎn)換後(hòu)傳輸(shū)到控(kòng)制室(shì)。典型的電(diàn)磁流量計工作原理如(rú)圖1所示,其中,ex表(biǎo)示(shì)感應(yīng)電動勢,k爲系數(shù),b表示磁感(gǎn)應強度,d表示兩電極(jí)間距離(測(cè)量管内徑),ʋ表示介質(zhì)流速。
 
2電磁流量計的接地(dì)問題(tí)
2.1接(jiē)地問題(tí)産生(shēng)的根(gēn)源
　　從(cóng)圖(tú)1可(kě)以看出,感(gǎn)應電(diàn)動勢ex是(shì)由流經(jīng)電磁流(liú)量計前(qián)後法蘭間(a端至(zhì)b端)的導體(被測介質)切割磁力(lì)線産生,所(suǒ)以ex的(de)負端參考電位(wèi)必須和流(liú)量計(jì)兩法蘭間的(de)被(bèi)測介(jiè)質電位一(yī)緻,爲了(le)嚴格保(bǎo)證兩者(zhě)的(de)一緻(zhì)性,除保(bǎo)證流量(liàng)計電極與介(jiè)質接觸(chù)外,還應通(tōng)過可靠的接地(dì)來保持零電位(wèi);同時,由于(yú)ex數值(zhí)較小,滿量程時(shí)僅2.5~8.0mv,當流量(liàng)很小(xiǎo)時,隻有幾微伏(fú),所以爲了避免外(wài)界幹擾(主要(yào)是靜電幹擾)帶(dài)來的ex數(shù)值漂移(yí),需通過接地将(jiāng)傳感(gǎn)器電極測(cè)量到的微弱電(diàn)動勢(shì)ex完(wán)整、無損地傳遞給(gěi)轉換器。以上是電磁(cí)流量計正常工作的兩個關鍵(jiàn)點，也(yě)是電磁流量計在接(jiē)地要求方面區别于(yú)其他(tā)流量計的(de)根本原因。
2.2與熱(rè)電偶信(xìn)号的不(bú)同
　　電(diàn)磁流量計工作時，電(diàn)極間産生(shēng)的(de)信(xìn)号爲亳伏(fú)級(jí),如2.1節所(suǒ)述,這是其(qí)現場(chǎng)儀表需可靠接(jiē)地的(de)原(yuán)因(yīn)之一,但并(bìng)非所(suǒ)有的(de)毫伏級(jí)信号儀(yí)表在工作時都(dōu)需要接地(dì)。爲了更好地(dì)理解電(diàn)磁流(liú)量計接地(dì)的必(bì)要性,避免(miǎn)陷入認知(zhī)的誤區，該處可類比(bǐ)同爲亳(bó)伏級信(xìn)号的(de)熱電(diàn)偶,其(qí)現場(chǎng)儀(yí)表(biǎo)工作(zuò)時不需(xū)要采(cǎi)取(qǔ)單獨的接(jiē)地措施。究其原因,是(shì)因爲(wèi)熱電(diàn)偶的亳伏(fú)級信号産(chǎn)生于熱(rè)端和冷(lěng)端,兩(liǎng)種(zhǒng)不(bú)同材(cái)質的電極(jí)由于(yú)熱電(diàn)效(xiào)應(yīng),在熱(rè)端(duān)構成了(le)正負極,并(bìng)通過 補(bǔ)償(cháng)導線 延伸到冷(lěng)端，負(fù)極不需要(yào)與被測介質電位相(xiàng)同。而電磁(cí)流量計工作電(diàn)極與介質接觸(chù)并保持(chí)同(tóng)一負(fù)電位,是其(qí)工作(zuò)的(de)前置必要條(tiáo)件。
3電磁流量計(jì)的接地方(fāng)案
　　如圖1所(suǒ)示,當流體(tǐ)切割磁力(lì)線産生流量信(xìn)号時(shí)，一個電極上産(chǎn)生正(zhèng)電勢(shì),另一(yī)個電(diàn)極(jí)上産生(shēng)負電(diàn)勢(shì),爲了避(bì)免極化反應,兩(liǎng)者交替變化。由(yóu)于電勢差(chà)以流(liú)體本身作(zuò)爲零電位,所以電磁流量(liàng)計傳感器(qì)輸出信号的接(jiē)地點(diǎn)應(yīng)與被測(cè)介質電(diàn)氣連接(jiē)，這是(shì)電磁流量(liàng)計工作的(de)必要(yào)條件，如不滿足(zú)該條件(jiàn)，電(diàn)磁流量計就(jiù)不能正常工作。因此,電(diàn)磁(cí)流量計轉換(huàn)器輸入端(duān)中點(diǎn)必須(xū)與流(liú)體共(gòng)處于零電位且(qiě)導通(tōng),這樣才能(néng)構成(chéng)對稱(chēng)的輸入回(huí)路。但在工程實施過(guò)程中(zhōng),針對不(bú)同的工況場合,仍(réng)需采(cǎi)用(yòng)不(bú)同的(de)接地(dì)方案。
3.1安裝(zhuāng)于金(jīn)屬管道的(de)接地(dì)方案(àn)
　　電(diàn)磁流量(liàng)計所(suǒ)測量的介(jiè)質必須是(shì)導電的,所(suǒ)以(yǐ)當電(diàn)磁(cí)流量計安(ān)裝于無襯(chèn)裏金屬管(guǎn)道時(shí),如果确認(rèn)金屬(shǔ)管道已進(jìn)行了可靠接(jiē)地(dì)，則電(diàn)磁流(liú)量計不再需要(yào)單獨(dú)接地。原因是因(yīn)爲電(diàn)磁流量計(jì)通過金屬墊片(piàn)、螺栓和管(guǎn)道己(jǐ)構成了一(yī)個整(zhěng)體，電位爲0。此處應(yīng)注(zhù)意兩個細(xì)節:爲了避免導(dǎo)磁,電(diàn)磁流量計(jì)本體一(yī)般(bān)采用(yòng)不鏽鋼材質或碳鋼加非金屬(shǔ)襯裏,前(qián)面(miàn)所述的不需要(yào)單獨(dú)接地的電磁流(liú)量計,是針對本體爲不鏽鋼及(jí)其他非導(dǎo)磁金(jīn)屬材質而言;對(duì)于碳鋼(gāng)加非金屬襯(chèn)裏的，如果(guǒ)不帶(dài)非金(jīn)屬法(fǎ)蘭翻邊,當采用金屬墊片(piàn)時，不(bú)需單獨接地,但(dàn)對于(yú)帶(dài)有(yǒu)非金(jīn)屬法蘭翻邊的(de)電磁流量(liàng)計,如果連接(jiē)螺栓的(de)電阻(zǔ)值大于0.03Ω(注:數據(jù)來自于gb/t20801.4-2006《壓(yā)力管道規(guī)範工(gōng)業管道第4部分(fèn):制作與安(ān)裝》10.12.1條(tiáo),經驗數值是數(shù)量少于5個(gè)),應采用和非金屬管(guǎn)道相同(tóng)的(de)接地方案。 金(jīn)屬(shǔ)管道(dào)電磁流量計 接(jiē)地方(fāng)案如圖2所(suǒ)示。
 
3.2安裝于(yú)非金屬管道的接地方案
　　當電(diàn)磁(cí)流量計(jì)安裝在(zài)非金(jīn)屬管道，如塑料管(guǎn)道或有絕(jué)緣塗(tú)料、絕(jué)緣襯裏的(de)金屬管道上，則(zé)管道内介質無(wú)法通過金屬管(guǎn)道與(yǔ)大地連通(tōng)。該工況(kuàng)下,傳感器的兩(liǎng)端面應(yīng)要求配帶接地(dì)環,使(shǐ)管内流動(dòng)的被測介(jiè)質良(liáng)好接(jiē)地(dì),具(jù)有零(líng)電(diàn)位(wèi)，否則電磁流量計無(wú)法正(zhèng)常工作。非(fēi)金屬(shǔ)管道電磁(cí)流量(liàng)計接地方案如(rú)圖3所(suǒ)示(shì)。
 
　　如(rú)3.1節中分析,當電磁(cí)流量計安裝在帶非金(jīn)屬襯裏(lǐ)的金屬(shǔ)管道上時,其接(jiē)地方案(àn)與安裝(zhuāng)于非(fēi)金屬管道的接(jiē)地方案相(xiàng)同,也應采用圖(tú)3所示接地方案(àn)。
　　由于(yú)接地環不改變電磁流量(liàng)計(jì)的形(xíng)式(shì),工作(zuò)時與介質(zhì)直接接觸,所(suǒ)以(yǐ)大多(duō)數情(qíng)況下是首(shǒu)選方案(àn),但其并(bìng)不是(shì)工程設計(jì)中唯一(yī)的選擇(zé)。特别是(shì)對于材質特殊(shū)的接地(dì)環或(huò)者(zhě)口徑較(jiào)大的接地(dì)環，鑒(jiàn)于其費用較高(gāo),此類工況可考慮改(gǎi)用增加接(jiē)地電極即(jí)“三電(diàn)極(jí)”的(de)方案(àn)來實(shí)現工作接地。
3.3安裝于帶陰(yīn)極保(bǎo)護管道的接地(dì)方案
　　對于埋地(dì)敷設且距離較(jiào)長的金(jīn)屬(shǔ)管線(xiàn),爲了防(fáng)止(zhǐ)電化學腐(fǔ)蝕(shí)，根據不(bú)同種類的(de)介質(zhì),需強制或推薦(jiàn)設置陰極保護(hù)。無論(lùn)是犧(xī)牲陽(yáng)極的陰(yīn)保(bǎo)方案(àn)還是強制電流(liú)的方案,金屬管(guǎn)道在實施陰極(jí)保護措施後對(duì)大地(dì)均爲負電(diàn)位。對(duì)于該(gāi)工況下管(guǎn)道(dào)上安裝(zhuāng)的電(diàn)磁(cí)流量(liàng)計,需要(yào)将現(xiàn)場儀(yí)表作爲一(yī)個獨立的整體進行接(jiē)地,不能(néng)與金(jīn)屬管(guǎn)道有(yǒu)任何(hé)的導電性電路連接(jiē),防止陰極保護的電(diàn)流通過(guò)儀(yí)表直接流(liú)入大地,嚴重破(pò)壞陰極保(bǎo)護的(de)效果。同時爲了(le)維持(chí)金屬(shǔ)管道(dào)陰極保護的整體性,還需要增(zēng)加導線跨(kuà)接管道.上的法蘭。帶(dài)陰極(jí)保護管道電磁流量計接(jiē)地方案(àn)如(rú)圖(tú)4所(suǒ)示。圖(tú)4中,接地環與陰極(jí)保護的金屬管道絕緣(yuán),螺栓與墊(niàn)片也要與金屬管道之間(jiān)采(cǎi)用良好(hǎo)的絕緣措施。
 
4電(diàn)磁流量計的抗(kàng)幹擾措(cuò)施.
　　電磁流量(liàng)計現場儀(yí)表正(zhèng)确(què)接(jiē)地僅(jǐn)爲其正(zhèng)常(cháng)工作(zuò)的必要(yào)條件之(zhī)一。從(cóng)幹擾源的(de)角度來看,外界磁(cí)場(chǎng)、電場(chǎng)均會(huì)對電磁流(liú)量計産生幹擾，對于(yú)外界磁(cí)場(chǎng)幹擾(rǎo)，人們并沒有較(jiào)好的主動防護措施，一(yī)般是在(zài)設計(jì)過程中要(yào)求信号線應采用對(duì)絞 屏蔽電纜 ,通過感應平(píng)衡來降低磁(cí)場幹擾(rǎo)。同時在選(xuǎn)擇電磁(cí)流量計(jì)的安(ān)裝地(dì)點時(shí),應(yīng)遠離一切電(diàn)磁幹擾(rǎo)源(比如(rú)大功率電機、變(biàn)壓器等)。對于分體式的電磁流量計(jì),轉換器與(yǔ)傳感器間的信(xìn)号線、勵(lì)磁線應使用廠家專用(yòng)電纜并分别穿(chuān)管敷設(shè)。對于電(diàn)場的幹擾，除做(zuò)好現場儀(yí)表的(de)工作接地外,還應按照規範要求完善(shàn)轉換器(qì)至控制室(shì)電纜(lǎn)的屏(píng)蔽(bì)接地。電磁流量計電信(xìn)号回路連接與接地如圖(tú)5所示(shì)。
 
5結束(shù)語
　　電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的正确接(jiē)地,對電磁流量(liàng)計的(de)正(zhèng)常投用和長期(qī)運(yùn)行來講至(zhì)關(guān)重要,但(dàn)在(zài)工程(chéng)實施時,應認清“正确(què)接(jiē)地”并不(bú)代表一(yī)定要(yào)單(dān)獨設置接地,比(bǐ)如(rú)上文(wén)中提到金屬管(guǎn)道有良好接地(dì)措施(shī)時,即(jí)可不(bú)需要單獨儀表接地。另外(wài),本文(wén)重點讨論研究(jiū)的是管道(dào)式電(diàn)磁流量計，對于 插入(rù)式(shì)電磁流(liú)量計(jì) ，可将(jiāng)管道(dào)式(shì)兩個(gè)法蘭視(shì)爲一個整體，與(yǔ)插入(rù)式電磁流(liú)量計單個連接(jiē)法蘭對應,參考采(cǎi)用上(shàng)文(wén)中提(tí)到的接地方案(àn)。

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