如圖1所示,當流體切割磁力線產生流量信號時,一個電極上產生正電勢,另一個電極上產生負電勢,為了避免極化反應,兩者交替變化。由于電勢差以流體本身作為零電位,所以電磁流量計傳感器輸出信號的接地點應與被測介質電氣連接,這是電磁流量計工作的必要條件,如不滿足該條件,電磁流量計就不能正常工作。因此,電磁流量計轉換器輸入端中點必須與流體共處于零電位且導通,這樣才能構成對稱的輸入回路。但在工程實施過程中,針對不同的工況場合,仍需采用不同的接地方案。
1.安裝于金屬管道的接地方案
電磁流量計所測量的介質必須是導電的,所以當電磁流量計安裝于無襯里金屬管道時,如果確認金屬管道已進行了可靠接地,則電磁流量計不再需要單獨接地。原因是因為電磁流量計通過金屬墊片、螺栓和管道己構成了一個整體,電位為0。此處應注意兩個細節:為了避免導磁,電磁流量計本體一般采用不銹鋼材質或碳鋼加非金屬襯里,前面所述的不需要單獨接地的電磁流量計,是針對本體為不銹鋼及其他非導磁金屬材質而言;對于碳鋼加非金屬襯里的,如果不帶非金屬法蘭翻邊,當采用金屬墊片時,不需單獨接地,但對于帶有非金屬法蘭翻邊的電磁流量計,如果連接螺栓的電阻值大于0.03Ω(注:數據來自于GB/T20801.4-2006《壓力管道規范工業管道第4部分:制作與安裝》10.12.1條,經驗數值是數量少于5個),應采用和非金屬管道相同的接地方案。金屬管道電磁流量計接地方案如圖2所示。
2.安裝于非金屬管道的接地方案
當電磁流量計安裝在非金屬管道,如塑料管道或有絕緣涂料、絕緣襯里的金屬管道上,則管道內介質無法通過金屬管道與大地連通。該工況下,傳感器的兩端面應要求配帶接地環,使管內流動的被測介質良好接地,具有零電位,否則電磁流量計無法正常工作。非金屬管道電磁流量計接地方案如圖3所示。
如3.1節中分析,當電磁流量計安裝在帶非金屬襯里的金屬管道上時,其接地方案與安裝于非金屬管道的接地方案相同,也應采用圖3所示接地方案。
由于接地環不改變電磁流量計的形式,工作時與介質直接接觸,所以大多數情況下是首選方案,但其并不是工程設計中唯一的選擇。特別是對于材質特殊的接地環或者口徑較大的接地環,鑒于其費用較高,此類工況可考慮改用增加接地電極即“三電極”的方案來實現工作接地。
3.安裝于帶陰極保護管道的接地方案
對于埋地敷設且距離較長的金屬管線,為了防止電化學腐蝕,根據不同種類的介質,需強制或推薦設置陰極保護。無論是犧牲陽極的陰保方案還是強制電流的方案,金屬管道在實施陰極保護措施后對大地均為負電位。對于該工況下管道上安裝的電磁流量計,需要將現場儀表作為一個獨立的整體進行接地,不能與金屬管道有任何的導電性電路連接,防止陰極保護的電流通過儀表直接流入大地,嚴重破壞陰極保護的效果。同時為了維持金屬管道陰極保護的整體性,還需要增加導線跨接管道.上的法蘭。帶陰極保護管道電磁流量計接地方案如圖4所示。圖4中,接地環與陰極保護的金屬管道絕緣,螺栓與墊片也要與金屬管道之間采用良好的絕緣措施。
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