關(guān)于高壓渦輪流量計的正確安裝與標準接地說(shuō)明
點(diǎn)擊次數：1739 發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 17:35:27
高壓渦輪流量計的正確安裝和接地對于準確，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(huì )產(chǎn)生噪聲信號，這些噪聲信號又可能會(huì )干擾當今現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)，襯里保護器）和高壓渦輪流量計標準接地說(shuō)明。
存在某些過(guò)程條件，用戶(hù)無(wú)法或不應該使用與相鄰管道和地面的傳統接地連接。這些流量測量應用在電解過(guò)程和陰*保護應用中經(jīng)常遇到。
在這種情況下，流過(guò)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(huì )損害磁力計的性能甚至可靠性。
這些應用通常會(huì )通過(guò)使用不導電或帶襯里的管道而變得更加復雜，并且可能會(huì )出現酸或腐蝕性流，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信息，請參閱標題為“特殊應用”的部分。
磁力儀工作原理
高壓渦輪流量計的工作原理基于法拉*電磁感應定律，該定律指出在通過(guò)磁場(chǎng)的導體中會(huì )感應出電壓。
法拉*定律：E = kBDV
感應電壓E的大小與導體V的速度，導體寬度D和磁場(chǎng)B的強度成正比。
次級（或發(fā)射器）將受控電流提供給線(xiàn)圈以產(chǎn)生磁場(chǎng)，并對信號進(jìn)行放大，濾波并將其轉換為用戶(hù)輸出，例如4-20 mA，頻率或數字通信信息（HART，FOUNDATION現場(chǎng)總線(xiàn)，Profibus）。
在現代的脈沖直流磁力計中，生??成的信號實(shí)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，因此高壓渦輪流量計的設計者和用戶(hù)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。
接地/安全接地
為避免對操作人員造成危害，必須始終按照當地的電氣法規安裝電氣設備并進(jìn)行布線(xiàn)。對于交流供電設備，通常采取將設備外殼連接到地面的形式。
通常是通過(guò)將接地的綠線(xiàn)連接到高壓渦輪流量計變送器接線(xiàn)區域中的接地片上來(lái)完成的。如果變送器一體安裝在傳感器上，則傳感器也會(huì )自動(dòng)連接到地面。
通常，磁力計的相鄰管道會(huì )提供與地面的連接。通常也通過(guò)電源連接在變送器上接地。
重要的是，如果兩個(gè)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，則可能導致通過(guò)線(xiàn)圈屏蔽線(xiàn)的電流較大。
基本過(guò)程接地
建立過(guò)程區域是*重要的安裝細節之一。正確的過(guò)程接地可確保傳感器和流體的電位相同，從而僅測量感應的流量信號。為什么這是必要的？為了回答這個(gè)問(wèn)題，讓我們看一下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(guò)程為該差分放大器提供了穩定的參考。
在大多數應用中，*佳和*穩定的參考是接地本身。通過(guò)將磁力計傳感器，流體和放大器的基準連接到穩定的無(wú)噪聲基準點(diǎn)，可以確保用戶(hù)從其高壓渦輪流量計中獲得*佳性能。
圖1.傳感器和變送器之間的基本電氣連接裝置主要由在其上安裝了高壓渦輪流量計管的類(lèi)型來(lái)確定。
導電無(wú)襯管，導電襯管和非導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，當靠近高壓渦輪流量計的管道不能提供良好的流體電連接時(shí)，需要接地環(huán)或接地電*。也就是說(shuō)，管道內襯或由非導電材料制成。
接地環(huán)或接地電*可提供與過(guò)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(lái)”材料時(shí)。
接地環(huán)提供了更大的表面積與過(guò)程流體的連接，并限制了相鄰管道的電導率的影響，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)：
流體電導率小于100uS / cm
晶圓型傳感器安裝在非導電管道或襯里管道中
可能導致管道底部出現涂層或堆積的應用
電解過(guò)程或陰*保護應用
特殊應用
電解工藝應用
在典型的電解過(guò)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）饋入電解槽以驅動(dòng)電解過(guò)程。產(chǎn)生的液體和氣體也可以通過(guò)其他流量計進(jìn)行監控。
電解過(guò)程可能發(fā)生在一個(gè)反應??器或非常多的電池中。在后一種情況下，每個(gè)單元都可以具有自己的高壓渦輪流量計，用于進(jìn)料流量測量。
無(wú)論采用哪種布置，存在的大電壓和電流都可能導致電流以意想不到的方式流動(dòng)。這里感興趣的電流一般分為兩種：
電流流過(guò)磁力計
電流流經(jīng)接地組件
兩種類(lèi)型的電流都可能出現在這些類(lèi)型的典型應用中。在*一種情況下，流過(guò)傳感器的流體中的電流會(huì )產(chǎn)生噪聲，該噪聲可能會(huì )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。
結果通常不是流量測量不準確，而是流量測量不穩定，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，可將高壓渦輪流量計中流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 如果發(fā)生以下情況，則可能會(huì )流過(guò)接地組件：
一個(gè)系統中使用多個(gè)磁力儀；
他們有不同的潛力；
3.多個(gè)高壓渦輪流量計的接地組件綁在一個(gè)公共點(diǎn)上。*常見(jiàn)的公共點(diǎn)可能是通過(guò)接地的綠線(xiàn)。諸如此類(lèi)的情況導致接地部件的高度腐蝕，甚至導致接地電*周?chē)拿芊庑詥适?，甚至包括喪失密封性。此外，流?jīng)接地組件的電流會(huì )產(chǎn)生噪聲，從而導致不穩定的高壓渦輪流量計輸出。
電解工藝應用建議
1.與地面隔離：在這種情況下，高壓渦輪流量計應僅與過(guò)程電氣連接。由于高壓渦輪流量計未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全問(wèn)題。如果沒(méi)有隔離的直流電源，則必須將變送器從傳感器遠程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規。
2.使用接地環(huán)或襯里保護器，而不要使用接地電*：接地環(huán)使過(guò)程暴露更多的表面；如果電流流動(dòng)，將產(chǎn)生較少的噪聲，從而為放大器提供更穩定的參考。使用兩個(gè)接地環(huán)將提供一條路徑，以使高壓渦輪流量計中的流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 3.具體的連接：接地環(huán)或襯里保護器應如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個(gè)接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過(guò)電*附近的過(guò)程流體的電流*小化非常重要。
4.選擇37 Hz線(xiàn)圈驅動(dòng)頻率：這些應用中產(chǎn)生的噪聲通常具有1 / f特性；即，噪聲的幅度隨著(zhù)頻率的增加而減小。由于該特性，在較高的線(xiàn)圈驅動(dòng)頻率下噪聲較小，并且輸出更加穩定。
陰*保護應用
陰*保護是一種通過(guò)使金屬表面成為電化學(xué)電池中的陰*來(lái)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(yáng)*。在長(cháng)管道中，大的直流電流流過(guò)過(guò)程流體以驅動(dòng)陰*保護。
在這些應用中，只有陽(yáng)*與大地接地非常重要。如果存在另一個(gè)接地點(diǎn)，它也可以為陰*保護系統提供陽(yáng)*材料。因此，所有管道和儀器（包括高壓渦輪流量計）必須與地面隔離。
陰*保護應用建議
1.與地面隔離：在這種情況下，高壓渦輪流量計應僅與過(guò)程電氣連接。由于高壓渦輪流量計未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全問(wèn)題。如果沒(méi)有隔離的直流電源，則必須將變送器從傳感器遠程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規。
2.使用接地環(huán)或襯里保護器，而不要使用接地電*：接地環(huán)使過(guò)程暴露更多的表面；如果電流流動(dòng)，將產(chǎn)生較少的噪聲，從而為放大器提供更穩定的參考。使用兩個(gè)接地環(huán)將提供一條路徑，以使高壓渦輪流量計中的流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 3.具體的連接：接地環(huán)或襯里保護器應如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個(gè)接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過(guò)電*附近的過(guò)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動(dòng)為0。這是由于陰*保護系統的DC電壓干擾了變送器電*信號電路中標準差分放大器的工作而引起的。如果發(fā)生這種情況，則應安裝具有特殊選件的新變送器，或將其替換為現有變送器。
結論：
高壓渦輪流量計的正確接地是*重要的安裝細節之一。已經(jīng)討論了典型應用的接地布置，包括使用接地電*和接地環(huán)的建議。
在電解過(guò)程和陰*保護應用中安裝高壓渦輪流量計時(shí)，需要使用不同的接地布置，而傳統的接地方法實(shí)際上會(huì )造成問(wèn)題。
盡管本文為這些應用程序提供了一般性建議，但每個(gè)應用程序都是不同的。電解過(guò)程和陰*保護應用可能會(huì )為所有設備（不僅是高壓渦輪流量計）帶來(lái)特殊的安全注意事項
存在某些過(guò)程條件，用戶(hù)無(wú)法或不應該使用與相鄰管道和地面的傳統接地連接。這些流量測量應用在電解過(guò)程和陰*保護應用中經(jīng)常遇到。
在這種情況下，流過(guò)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(huì )損害磁力計的性能甚至可靠性。
這些應用通常會(huì )通過(guò)使用不導電或帶襯里的管道而變得更加復雜，并且可能會(huì )出現酸或腐蝕性流，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信息，請參閱標題為“特殊應用”的部分。
磁力儀工作原理
高壓渦輪流量計的工作原理基于法拉*電磁感應定律，該定律指出在通過(guò)磁場(chǎng)的導體中會(huì )感應出電壓。
法拉*定律：E = kBDV
感應電壓E的大小與導體V的速度，導體寬度D和磁場(chǎng)B的強度成正比。
次級（或發(fā)射器）將受控電流提供給線(xiàn)圈以產(chǎn)生磁場(chǎng)，并對信號進(jìn)行放大，濾波并將其轉換為用戶(hù)輸出，例如4-20 mA，頻率或數字通信信息（HART，FOUNDATION現場(chǎng)總線(xiàn)，Profibus）。
在現代的脈沖直流磁力計中，生??成的信號實(shí)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，因此高壓渦輪流量計的設計者和用戶(hù)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。
接地/安全接地
為避免對操作人員造成危害，必須始終按照當地的電氣法規安裝電氣設備并進(jìn)行布線(xiàn)。對于交流供電設備，通常采取將設備外殼連接到地面的形式。
通常是通過(guò)將接地的綠線(xiàn)連接到高壓渦輪流量計變送器接線(xiàn)區域中的接地片上來(lái)完成的。如果變送器一體安裝在傳感器上，則傳感器也會(huì )自動(dòng)連接到地面。
通常，磁力計的相鄰管道會(huì )提供與地面的連接。通常也通過(guò)電源連接在變送器上接地。
重要的是，如果兩個(gè)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，則可能導致通過(guò)線(xiàn)圈屏蔽線(xiàn)的電流較大。
基本過(guò)程接地
建立過(guò)程區域是*重要的安裝細節之一。正確的過(guò)程接地可確保傳感器和流體的電位相同，從而僅測量感應的流量信號。為什么這是必要的？為了回答這個(gè)問(wèn)題，讓我們看一下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(guò)程為該差分放大器提供了穩定的參考。
在大多數應用中，*佳和*穩定的參考是接地本身。通過(guò)將磁力計傳感器，流體和放大器的基準連接到穩定的無(wú)噪聲基準點(diǎn)，可以確保用戶(hù)從其高壓渦輪流量計中獲得*佳性能。
圖1.傳感器和變送器之間的基本電氣連接裝置主要由在其上安裝了高壓渦輪流量計管的類(lèi)型來(lái)確定。
導電無(wú)襯管，導電襯管和非導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，當靠近高壓渦輪流量計的管道不能提供良好的流體電連接時(shí)，需要接地環(huán)或接地電*。也就是說(shuō)，管道內襯或由非導電材料制成。
接地環(huán)或接地電*可提供與過(guò)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(lái)”材料時(shí)。
接地環(huán)提供了更大的表面積與過(guò)程流體的連接，并限制了相鄰管道的電導率的影響，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)：
流體電導率小于100uS / cm
晶圓型傳感器安裝在非導電管道或襯里管道中
可能導致管道底部出現涂層或堆積的應用
電解過(guò)程或陰*保護應用
特殊應用
電解工藝應用
在典型的電解過(guò)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）饋入電解槽以驅動(dòng)電解過(guò)程。產(chǎn)生的液體和氣體也可以通過(guò)其他流量計進(jìn)行監控。
電解過(guò)程可能發(fā)生在一個(gè)反應??器或非常多的電池中。在后一種情況下，每個(gè)單元都可以具有自己的高壓渦輪流量計，用于進(jìn)料流量測量。
無(wú)論采用哪種布置，存在的大電壓和電流都可能導致電流以意想不到的方式流動(dòng)。這里感興趣的電流一般分為兩種：
電流流過(guò)磁力計
電流流經(jīng)接地組件
兩種類(lèi)型的電流都可能出現在這些類(lèi)型的典型應用中。在*一種情況下，流過(guò)傳感器的流體中的電流會(huì )產(chǎn)生噪聲，該噪聲可能會(huì )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。
結果通常不是流量測量不準確，而是流量測量不穩定，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，可將高壓渦輪流量計中流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 如果發(fā)生以下情況，則可能會(huì )流過(guò)接地組件：
一個(gè)系統中使用多個(gè)磁力儀；
他們有不同的潛力；
3.多個(gè)高壓渦輪流量計的接地組件綁在一個(gè)公共點(diǎn)上。*常見(jiàn)的公共點(diǎn)可能是通過(guò)接地的綠線(xiàn)。諸如此類(lèi)的情況導致接地部件的高度腐蝕，甚至導致接地電*周?chē)拿芊庑詥适?，甚至包括喪失密封性。此外，流?jīng)接地組件的電流會(huì )產(chǎn)生噪聲，從而導致不穩定的高壓渦輪流量計輸出。
電解工藝應用建議
1.與地面隔離：在這種情況下，高壓渦輪流量計應僅與過(guò)程電氣連接。由于高壓渦輪流量計未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全問(wèn)題。如果沒(méi)有隔離的直流電源，則必須將變送器從傳感器遠程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規。
2.使用接地環(huán)或襯里保護器，而不要使用接地電*：接地環(huán)使過(guò)程暴露更多的表面；如果電流流動(dòng)，將產(chǎn)生較少的噪聲，從而為放大器提供更穩定的參考。使用兩個(gè)接地環(huán)將提供一條路徑，以使高壓渦輪流量計中的流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 3.具體的連接：接地環(huán)或襯里保護器應如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個(gè)接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過(guò)電*附近的過(guò)程流體的電流*小化非常重要。
4.選擇37 Hz線(xiàn)圈驅動(dòng)頻率：這些應用中產(chǎn)生的噪聲通常具有1 / f特性；即，噪聲的幅度隨著(zhù)頻率的增加而減小。由于該特性，在較高的線(xiàn)圈驅動(dòng)頻率下噪聲較小，并且輸出更加穩定。
陰*保護應用
陰*保護是一種通過(guò)使金屬表面成為電化學(xué)電池中的陰*來(lái)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(yáng)*。在長(cháng)管道中，大的直流電流流過(guò)過(guò)程流體以驅動(dòng)陰*保護。
在這些應用中，只有陽(yáng)*與大地接地非常重要。如果存在另一個(gè)接地點(diǎn)，它也可以為陰*保護系統提供陽(yáng)*材料。因此，所有管道和儀器（包括高壓渦輪流量計）必須與地面隔離。
陰*保護應用建議
1.與地面隔離：在這種情況下，高壓渦輪流量計應僅與過(guò)程電氣連接。由于高壓渦輪流量計未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全問(wèn)題。如果沒(méi)有隔離的直流電源，則必須將變送器從傳感器遠程安裝。始終遵守所有適用的**和地方安全法規。
2.使用接地環(huán)或襯里保護器，而不要使用接地電*：接地環(huán)使過(guò)程暴露更多的表面；如果電流流動(dòng)，將產(chǎn)生較少的噪聲，從而為放大器提供更穩定的參考。使用兩個(gè)接地環(huán)將提供一條路徑，以使高壓渦輪流量計中的流體周?chē)碾娏鞣至鳌?br /> 3.具體的連接：接地環(huán)或襯里保護器應如圖5所示進(jìn)行連接。將兩個(gè)接地環(huán)都連接到傳感器外殼上以使流過(guò)電*附近的過(guò)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動(dòng)為0。這是由于陰*保護系統的DC電壓干擾了變送器電*信號電路中標準差分放大器的工作而引起的。如果發(fā)生這種情況，則應安裝具有特殊選件的新變送器，或將其替換為現有變送器。
結論：
高壓渦輪流量計的正確接地是*重要的安裝細節之一。已經(jīng)討論了典型應用的接地布置，包括使用接地電*和接地環(huán)的建議。
在電解過(guò)程和陰*保護應用中安裝高壓渦輪流量計時(shí)，需要使用不同的接地布置，而傳統的接地方法實(shí)際上會(huì )造成問(wèn)題。
盡管本文為這些應用程序提供了一般性建議，但每個(gè)應用程序都是不同的。電解過(guò)程和陰*保護應用可能會(huì )為所有設備（不僅是高壓渦輪流量計）帶來(lái)特殊的安全注意事項