摘要:電磁流量(liàng)計 區别于其他(ta)流量計,在設計(ji)選型、安裝投用(yong)、使用維🐕護過程(cheng)🔞中均有具體的(de)要求。尤其接地(di)問題對電磁😘流(liú)量☂️計至關重要(yào)，從電磁流量計(jì)的原理出發,提(tí)出可靠的接地(dì)是電磁流💘量計(jì)正常工作的前(qian)置必要條件,同(tóng)時結合電磁流(liú)量計不同的安(ān)裝場合,給出相(xiàng)對應的接地方(fang)案。
　　在工業領域(yù),電磁流量計應(yīng)用廣泛，例如煉(liàn)油廠工♻️藝裝置(zhì)中的循環水管(guan)線、新鮮水管線(xian)、含鹽污水管👈線(xian)流量測量;烷基(ji)化✔️裝置🔱中濃硫(liú)酸、稀硫酸、中間(jiān)酸🐅等介質管線(xiàn)流量測量;硫磺(huáng)裝🌂置中堿液、急(ji)冷水等管線流(liu)量測量。由于電(diàn)磁流量計測量(liang)原理的特殊✉️性(xìng),其接地問題直(zhí)接影響到儀表(biao)正常投用和測(ce):量精度,所以，正(zheng)确♉理解電磁流(liú)量計的接地原(yuán)因,熟悉電磁流(liu)量計在不同使(shi)用場合下的接(jiē)地方案,有助于(yú)🌂電磁流量計的(de)合👈理選型、安裝(zhuāng)投用、故👉障排查(chá)。
1電磁流量計的(de)工作原理
　　電磁(cí)流量計是基于(yu)電磁感應定律(lü)工作原理的流(liú)量檢測🌈儀表。根(gēn)據法拉第電磁(cí)感應定律,導體(ti)在磁💃場中運動(dòng)時,通🈲過切割磁(cí)力線産生感應(ying)電勢。電磁🈲流量(liàng)計🏃‍♀️的傳感器通(tōng)過位于導體兩(liang)端的正負電極(jí)來獲取電勢信(xin)号,再通過信号(hào)線傳遞給轉換(huàn)器，經過信号放(fang)大、轉換後傳輸(shu)到控制室。典型(xíng)的電磁流量計(ji)工作原理如圖(tú)1所示,其中🔞,Ex表示(shì)感應電動勢,k爲(wei)系數,B表示💋磁感(gǎn)應強度,d表示兩(liǎng)電極間距離(測(ce)量管内徑),ʋ表示(shì)介質流速❄️。
 
2電磁(ci)流量計的接地(di)問題
2.1接地問題(tí)産生的根源
　　從(cóng)圖1可以看出,感(gǎn)應電動勢Ex是由(you)流經電磁流量(liàng)計前後法蘭♈間(jiān)(a端至b端)的導體(tǐ)(被測介質)切割(gē)磁力線産生,所(suǒ)以🏃‍♂️Ex的負端參考(kao)電位必須和流(liú)量計兩法蘭間(jian)的被測介質電(dian)位一緻,爲了嚴(yán)格保證兩者的(de)一緻性,除保證(zhèng)流量計電極與(yu)介質接觸外,還(hái)應通過可靠的(de)接地來保持零(ling)電位;同時,由于(yu)Ex數值較小,滿量(liàng)程時僅2.5~8.0mV,當🚩流🔞量(liàng)很小時,隻有幾(ji)微伏,所以爲了(le)避免外界幹擾(rǎo)(主要是靜電幹(gan)擾)帶來的Ex數值(zhi)漂移,需通過接(jie)地将傳感器💋電(dian)極測量到的微(wēi)弱電動勢Ex完整(zhěng)、無損地📐傳遞給(gei)轉換器。以上是(shi)電磁流量計正(zhèng)常👣工作的兩個(ge)關鍵點，也是🌏電(dian)磁流量計在接(jiē)地要求方面區(qu)别于其他流量(liàng)計的根本原因(yin)。
2.2與熱電偶信号(hao)的不同
　　電磁流(liú)量計工作時，電(dian)極間産生的信(xìn)号爲亳伏級,如(rú)2.1節所🤞述,這是其(qí)現場儀表需可(kě)靠接地的原因(yīn)之一,但并非所(suǒ)有🔱的毫👨‍❤️‍👨伏級信(xìn)号儀表在工作(zuò)時都需要接地(di)🛀🏻。爲了更好地理(lǐ)解電磁流量計(jì)接地的必要性(xing),避免陷入認知(zhi)的誤區，該處可(ke)類比同爲亳伏(fú)級信号的熱電(diàn)偶,其現場儀表(biǎo)工作時不需要(yào)采取單🔴獨的接(jiē)地措施。究其原(yuán)因,是因爲熱電(diàn)偶的亳伏級信(xìn)号産生于熱端(duan)和冷端,兩種不(bu)同材質的電極(jí)由于熱電效應(yīng),在熱端🏃構成了(le)正負極,并📧通過(guò) 補償導線 延伸(shen)到冷端，負極不(bu)需要與被測介(jie)質電位相同。而(er)💞電磁流量計工(gōng)作電極與介質(zhì)接觸并保持同(tong)一負電位,是其(qí)㊙️工作的前❗置必(bì)要條件。
3電磁流(liu)量計的接地方(fang)案
　　如圖1所示,當(dang)流體切割磁力(li)線産生流量信(xin)号時，一個電極(jí)上産生正電勢(shì),另一個電極上(shàng)産生負電勢,爲(wèi)了🚶‍♀️避免極化反(fǎn)應,兩者交替變(biàn)化。由于電勢差(chà)以流體本🤟身作(zuò)爲零電位,所以(yi)電☁️磁流量計傳(chuan)感器輸出信号(hào)的接地點應與(yǔ)被測介質電氣(qì)連🥰接，這是電🔞磁(cí)流量計工🐉作的(de)必要條件，如不(bu)滿足⛷️該條件，電(diàn)磁流量計就不(bu)能正常工作。因(yin)此,電磁流量計(ji)轉換器輸入端(duān)中點必須與流(liu)體共處于零電(diàn)位且導通,這樣(yàng)才能構成對稱(chēng)的😘輸入回路。但(dan)在工程實施過(guò)程中,針對不同(tóng)的工況場合,仍(reng)需采用不同的(de)接地方案。
3.1安裝(zhuang)于金屬管道的(de)接地方案
　　電磁(ci)流量計所測量(liàng)的介質必須是(shi)導電的,所以當(dang)電磁流量♍計安(an)裝于無襯裏金(jīn)屬管道時,如果(guǒ)确認金屬管道(dào)已進🈚行了可靠(kào)接地，則電磁流(liu)量計不再需要(yao)單獨接地。原因(yīn)是因爲電磁流(liu)量計通過金屬(shǔ)墊片、螺栓和管(guan)道己🌈構成了一(yī)個整體，電位爲(wèi)0。此處應注意兩(liang)個細節:爲了避(bi)免導磁,電磁流(liu)量計本體🈲一般(ban)采用不✔️鏽鋼材(cái)質或碳鋼加非(fēi)金屬襯裏,前面(miàn)所述的不需要(yào)單⛹🏻‍♀️獨接地的電(dian)磁流量計,是針(zhēn)對本體㊙️爲不鏽(xiù)鋼及其他非導(dǎo)磁金屬材質而(er)言;對于碳鋼加(jia)非金😍屬襯裏的(de)，如果不帶非金(jīn)屬法蘭翻💯邊,當(dāng)采用金屬墊片(pian)時，不需單🌈獨接(jie)地,但對于帶有(yǒu)非金屬法蘭翻(fan)邊的電磁流量(liang)計,如果連接螺(luo)栓的電阻💜值大(da)于0.03Ω(注:數據來自(zi)于GB/T20801.4-2006《壓力管道規(gui)範工業管道第(di)4部分:制作與安(ān)裝》12.12.1條,經驗數值(zhí)是🚶數量🌈少于5個(ge)),應采用和非金(jin)屬管道相同的(de)接地方案。 金屬(shǔ)管道電磁流量(liang)計 接地方案如(rú)圖2所示。
 
3.2安裝于非金(jin)屬管道的接地(dì)方案
　　當電磁流(liu)量計安裝在非(fēi)金屬管道，如塑(su)料管道或有絕(jué)緣塗料、絕緣襯(chen)裏的金屬管道(dào)上，則管道内介(jie)質無法通🐉過金(jīn)屬管道與大地(dì)連通。該工況下(xià),傳感器的兩端(duan)面應要求配❓帶(dai)接地環,使管内(nei)流動的被🛀🏻測介(jiè)質良好接地,具(ju)有零電位，否則(zé)電磁流量計無(wu)法正常工作。非(fei)金屬管道電磁(ci)流量計接地方(fang)案如圖3所示。
 
　　如3.1節中(zhong)分析,當電磁流(liú)量計安裝在帶(dai)非金屬襯裏的(de)🔞金屬管道上時(shí),其接地方案與(yu)安裝于非金屬(shǔ)管道的接地方(fāng)案相同,也應采(cai)用圖3所示接地(dì)方案。
　　由于接地(dì)環不改變電磁(ci)流量計的形式(shì),工作時與介質(zhi)直接接觸,所以(yi)大多數情況下(xià)是首選方案,但(dan)其并🐇不是工程(cheng)設計👣中唯一的(de)選擇。特别是對(dui)于材質特殊的(de)接地💰環或者🐪口(kǒu)徑較🌏大的接地(dì)環，鑒于其費用(yong)較高,此類工況(kuàng)可考慮改用增(zeng)加接地電極即(jí)“三電極”的方案(an)來實現工㊙️作接(jie)地。
3.3安裝于帶陰(yin)極保護管道的(de)接地方案
　　對于(yú)埋地敷設且距(ju)離較長的金屬(shǔ)管線,爲了防止(zhi)電💯化學腐蝕，根(gēn)據不同種類的(de)介質,需強制或(huò)推薦設置陰極(ji)保護。無論是犧(xī)牲陽極的陰保(bao)方案還是強制(zhì)電流的方👨‍❤️‍👨案,金(jīn)屬‼️管道在實施(shi)陰極保護措施(shī)🔆後對大地均爲(wèi)負電位。對于該(gāi)工況下管✊道上(shàng)安裝的電磁流(liú)量計,需要将現(xiàn)場儀表作爲🤩一(yī)個獨立的整體(tǐ)進行接地,不能(neng)與金屬管道有(you)任何的導電性(xing)電路連接,防止(zhǐ)陰極保護的電(dian)流通過儀表直(zhi)接流入大地,嚴(yan)重破壞陰極保(bǎo)護的效果。同時(shi)爲了維持金屬(shǔ)管道陰極保護(hù)的整體性,還需(xū)要增加導線跨(kua)🐕接管道.上的法(fa)蘭。帶陰極保護(hu)管道電磁流量(liàng)計接✌️地方案如(rú)圖4所示。圖4中,接(jiē)地環與陰極保(bǎo)護的金屬管道(dao)絕緣,螺栓與墊(nian)片也要與金屬(shǔ)管道之間采用(yòng)良好的絕❄️緣措(cuò)施。
 
4電磁流量計(jì)的抗幹擾措施(shī).
　　電磁流量計現(xiàn)場儀表正确接(jie)地僅爲其正常(cháng)工作的必要條(tiáo)件之一。從幹擾(rao)源的角度來看(kan),外界磁場、電場(chǎng)均會對電磁流(liú)量計👈産生幹擾(rǎo)，對于外界磁場(chang)🏃🏻幹擾，人們并沒(méi)有較好🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的主動(dòng)防護措施，一般(ban)是在設計過程(chéng)中要求信🌈号線(xian)應采用對絞 屏(píng)蔽電纜 ,通過感(gan)應平衡來降低(di)磁場幹擾。同時(shí)在選擇電磁流(liu)🌍量⚽計的安🔞裝地(dì)點時,應遠離一(yī)切電磁幹擾源(yuán)(比♋如大功率電(diàn)機📱、變壓器等)。對(duì)于分體式的電(dian)磁流量計,轉換(huàn)器與傳感器間(jiān)的信号線、勵磁(ci)線應使用廠家(jiā)專用電纜并分(fèn)别穿管敷設🈲。對(duì)于電場的幹擾(rao)，除♻️做好現場儀(yi)🏃🏻表的工作接地(di)外,還應按⭐照規(gui)範要求完善轉(zhuǎn)換器至控制室(shì)電纜的屏蔽接(jie)地。電磁流量計(jì)電信号回路連(lián)接與接地如圖(tú)5所示。
 
5結束語
　　電(diàn)磁流量計的正(zhèng)确接地,對電磁(ci)流量計的正常(cháng)投用和長期運(yùn)❤️行來講至關重(zhong)要,但在工程實(shí)施時,應♉認清“正(zheng)确接地”并不⭐代(dai)表一定要單獨(du)設置接地,比如(rú)上文中提到❓金(jīn)屬管道有良🔱好(hǎo)接地措施時,即(ji)可不需要單獨(du)儀表接地。另外(wài),本🌍文重點讨論(lun)研究的是管道(dào)式電磁流量計(jì)，對于 插入式電(diàn)磁流量計 ，可将(jiang)管道式兩個法(fǎ)蘭視爲一個整(zhěng)體，與插入式電(diàn)磁流量計單個(gè)連接法蘭對應(yīng),參考采用上文(wén)中提到的㊙️接地(di)🏃‍♀️方案📐。

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