如图1所示,当流体切割磁力线产生流量信号时,一个电极上产生正电势,另一个电极上产生负电势,为了避免极化反应,两者交替变化。由于电势差以流体本身作为零电位,所以电磁流量计传感器输出信号的接地点应与被测介质电气连接,这是电磁流量计工作的必要条件,如不满足该条件,电磁流量计就不能正常工作。因此,电磁流量计转换器输入端中点必须与流体共处于零电位且导通,这样才能构成对称的输入回路。但在工程实施过程中,针对不同的工况场合,仍需采用不同的接地方案。
1.安装于金属管道的接地方案
电磁流量计所测量的介质必须是导电的,所以当电磁流量计安装于无衬里金属管道时,如果确认金属管道已进行了可靠接地,则电磁流量计不再需要单独接地。原因是因为电磁流量计通过金属垫片、螺栓和管道己构成了一个整体,电位为0。此处应注意两个细节:为了避免导磁,电磁流量计本体一般采用不锈钢材质或碳钢加非金属衬里,前面所述的不需要单独接地的电磁流量计,是针对本体为不锈钢及其他非导磁金属材质而言;对于碳钢加非金属衬里的,如果不带非金属法兰翻边,当采用金属垫片时,不需单独接地,但对于带有非金属法兰翻边的电磁流量计,如果连接螺栓的电阻值大于0.03Ω(注:数据来自于GB/T20801.4-2006《压力管道规范工业管道第4部分:制作与安装》10.12.1条,经验数值是数量少于5个),应采用和非金属管道相同的接地方案。金属管道电磁流量计接地方案如图2所示。
2.安装于非金属管道的接地方案
当电磁流量计安装在非金属管道,如塑料管道或有绝缘涂料、绝缘衬里的金属管道上,则管道内介质无法通过金属管道与大地连通。该工况下,传感器的两端面应要求配带接地环,使管内流动的被测介质良好接地,具有零电位,否则电磁流量计无法正常工作。非金属管道电磁流量计接地方案如图3所示。
如3.1节中分析,当电磁流量计安装在带非金属衬里的金属管道上时,其接地方案与安装于非金属管道的接地方案相同,也应采用图3所示接地方案。
由于接地环不改变电磁流量计的形式,工作时与介质直接接触,所以大多数情况下是首选方案,但其并不是工程设计中唯一的选择。特别是对于材质特殊的接地环或者口径较大的接地环,鉴于其费用较高,此类工况可考虑改用增加接地电极即“三电极”的方案来实现工作接地。
3.安装于带阴极保护管道的接地方案
对于埋地敷设且距离较长的金属管线,为了防止电化学腐蚀,根据不同种类的介质,需强制或推荐设置阴极保护。无论是牺牲阳极的阴保方案还是强制电流的方案,金属管道在实施阴极保护措施后对大地均为负电位。对于该工况下管道上安装的电磁流量计,需要将现场仪表作为一个独立的整体进行接地,不能与金属管道有任何的导电性电路连接,防止阴极保护的电流通过仪表直接流入大地,严重破坏阴极保护的效果。同时为了维持金属管道阴极保护的整体性,还需要增加导线跨接管道.上的法兰。带阴极保护管道电磁流量计接地方案如图4所示。图4中,接地环与阴极保护的金属管道绝缘,螺栓与垫片也要与金属管道之间采用良好的绝缘措施。
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