排水口流量計（jì）的基本原理與接地的重（chóng）要性
點擊次數：2023 發（fā）布時間：2021-09-06 07:35:11
排水口流量計的對（duì）於準確，可靠的測量性能至關重要。流經流體或儀器的雜散交流或直流電流會產生噪聲信號，這（zhè）些噪聲信號又可能會幹擾當今現代脈衝直流磁力計產生的相對較低的流量信號（hào）。製造（zào）商提供了各種元素（接地帶，接地電*，接地環，襯裏保護器）和（hé）排（pái）水口流（liú）量（liàng）計標準接地說明。
存在某些過程條件，用戶無法或不應該使用與（yǔ）相鄰管道和地麵的（de）傳統（tǒng）接地連接。這些流量測量應用在電（diàn）解過程和陰*保（bǎo）護應用中經常（cháng）遇到。
在這種（zhǒng）情況（kuàng）下，流過磁力計傳感器的流體可能處於比地麵大得多（duō）或（huò）更低的電勢，並且與地（dì）麵的連接可能會損害磁力（lì）計的性能甚至可靠性。
這些應用（yòng）通常會通過使用不導電或帶襯裏的管道而變得更加複雜，並且可能會出現酸或腐蝕性流，這可（kě）能需要使用昂貴的濕式電*和（hé）接地（dì）材料（例如（rú）鈦，鉑或鉭）。有關這些特殊安裝要求的完整詳細信息，請參閱標題為“特殊（shū）應用”的部分。
磁力儀工（gōng）作原（yuán）理（lǐ）
排水口流量計（jì）的工作原（yuán）理基於法拉*電磁感應定律，該定律指出在通過磁場的導體中（zhōng）會感（gǎn）應出電壓。
法（fǎ）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B的強度成正比。
次（cì）級（或發射器）將受控電流提供給線（xiàn）圈以產生磁場，並對信號進行放大，濾波並（bìng）將其轉換（huàn）為用戶輸出，例如4 - 20 mA，頻率（lǜ）或數字（zì）通信信息（HART，FOUNDATION現場總線，Profibus）。
在現代的脈衝（chōng）直流磁力計中，生??成的信號實際（jì）上很小：通（tōng）常為每秒每英尺100 uV的（de）流速（每秒每米300 uV的流速）。由於該信號非常小，因（yīn）此排水口流量計的設計者和用戶必須采取措（cuò）施將噪聲降至*低並*大化噪聲抑製（zhì）。這些步驟之一是正確接地係統。
接地/安全（quán）接地（dì）
為避免對（duì）操（cāo）作（zuò）人員造（zào）成危害（hài），必須始終按照當地的電氣法規安裝電氣設備並（bìng）進行布線。對（duì）於交流供電設備，通常采取將設備外殼連接到（dào）地麵的形式
通常是通（tōng）過（guò）將接地的綠線連（lián）接到排水口（kǒu）流量計變（biàn）送器接線區域中的接地片上來（lái）完成的。如果變送器（qì）一體安裝在傳感器上，則傳感器也（yě）會自動連接（jiē）到地麵。
通常，磁力計的相鄰管道會提供與地麵的連接。通常（cháng）也通（tōng）過電源連接在變送器上接地。
重要的是，如果兩個（gè）接（jiē）地都建立了，那麽它們（men）之間的阻抗（kàng）必須非常（cháng）低。如果這些接地連接之間的（de）阻抗很高，則可能導（dǎo）致通過線圈屏蔽線的電流較大。
基本（běn）過程接地
建立過程區域是*重要的安裝細節之一。正確的過程接地可確（què）保傳感器和（hé）流體的（de）電位相同，從而僅測量感應的流量信號。為什（shí）麽這是必（bì）要（yào）的？為了回答這（zhè）個問題，讓我們看一下排水口流量（liàng）計傳感器和（hé）變送器（qì）如何（hé）電氣連接。
在典型的脈衝直流磁力計中，流量信號連接到差分放大器，該差分放大器與變送器外（wài）殼電氣隔離（lí）。接地過程（chéng）為該差分放大（dà）器提供了穩定的參考。
在大（dà）多數應（yīng）用中，*佳（jiā）和*穩（wěn）定的參考是接地（dì）本（běn）身。通過將磁力計傳感（gǎn）器，流體和放大器的基準連接到穩定的無噪聲（shēng）基準點，可以確保用戶從其排水口流量計中獲得（dé）*佳性能。
圖1.傳感器和變送器之間的基本電氣連（lián）接
的接地裝置主要由在其上安裝了排水（shuǐ）口流量計管的類型來確定。
導電無襯管，導電襯管和非導電管的推薦（jiàn）接地（dì）布置如圖2 -圖4所示。
接地環與接地電*
如前圖所示，當靠近排水口流量計的管道不能提供良好（hǎo）的流體電（diàn）連接時，需（xū）要接地環或接地電*。也就是說（shuō），管道內襯或（huò）由非導電材料製成。
接地環或接地電*可提供與過程流體所（suǒ）需的電連接。接地電*是傳感器（qì）不可或缺的一部分，因此安（ān）裝更容易且成本更低，特別是在需要“外來”材料時。
接（jiē）地環提供（gòng）了（le）更大的表麵積與過程流體的連接（jiē），並限（xiàn）製了相鄰管道的電導率的影響，這對於晶圓式傳感器而言非常重要。因此，在以下情（qíng）況下，建議在接地電（diàn）*上使用接地環：
流體電導率小於100uS / cm
晶（jīng）圓型傳感器（qì）安裝在非導電管道（dào）或襯裏管道中（zhōng）
可能導致管道底部（bù）出現塗層或堆積的應用
電解過程（chéng）或陰*保護應用
特殊應用
電解工藝應用
在典型的電解過程中（zhōng），磁力儀用於測量進料流體進（jìn）入電解槽的（de）流量。將大的直流電流（1000安培或更（gèng）高）饋入電解槽以驅動電（diàn）解（jiě）過（guò）程。產（chǎn）生的（de）液體和氣體（tǐ）也可以通過其他流量計進行監控。
電解過程可能發生在一個（gè）反應??器或非常多的電池中。在後一種情況下，每（měi）個單元都可以具有自己的排水口流量計，用於（yú）進料流量測量。
無（wú）論采用哪種布置，存在的大電壓和電（diàn）流都可（kě）能（néng）導致電流以（yǐ）意想（xiǎng）不到的方式流動。這裏感興（xìng）趣的電流一般分為兩種：
電流流過（guò）磁力計
電流（liú）流經接（jiē）地組件
兩種類型的（de）電流都可能出（chū）現（xiàn）在（zài）這些類型的典型應用中。在*一種情況下，流過傳感器的流體中的電流會產生噪聲，該噪（zào）聲（shēng）可能會幹擾低電平流量信號。測試表明，該噪聲隨電（diàn）流水平變化，並且具有容易幹擾流量信號的成分（fèn）。
結果通常（cháng）不是流量（liàng）測量不準確，而是流量測量不穩定，可能使控製變得困難或不可能。在這種情況下，接地環提供了一條路徑，可將排水口流量計中流體周圍的電流分流。
如果發生以下情（qíng）況，則可能會流過（guò）接地組件：
一個係（xì）統中使用多個磁力儀；
他們有不同的潛力；
3.多個（gè）排水口流量計的接地（dì）組件綁在一個公共點上。*常見的公共點可能是通過接地的綠線。諸如此類的（de）情況導（dǎo）致（zhì）接地部件的高度腐蝕，甚（shèn）至導致接地電*周圍的（de）密封（fēng）性（xìng）喪（sàng）失，甚至包括喪失密封性。此外，流經接地組件的電流會產生噪聲，從而導致不穩定的排水口（kǒu）流量計輸出。
電解工藝應用建議
1.與地麵隔離：在這種（zhǒng）情況下，排水口流量計應（yīng）僅與過（guò）程（chéng）電氣連接。由於（yú）排水口（kǒu）流量計未接地，因此應使用隔離的直流電（diàn）源（約（yuē）24 VDC），以避免（miǎn）安（ān）全問題（tí）。如果（guǒ）沒有隔離的直流電（diàn）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.使用接地環或襯裏保護器，而不要使（shǐ）用接地電*：接地環使過程（chéng）暴露更多（duō）的表麵；如果電流流動（dòng），將產生較少的（de）噪聲，從而為（wéi）放大器提供更穩定的參考。使用兩個接地環將提供（gòng）一條路徑，以使（shǐ）排水口流量計中的（de）流體周圍的電流分流。
3.具體的連接：接地環或襯裏保護器應如（rú）圖5所示進（jìn）行連（lián）接（jiē）。將兩個接地環（huán）都連接到傳感器外殼上（shàng）以使流過電*附近的過程（chéng）流體的電流*小化（huà）非常（cháng）重要。
4.選擇37 Hz線圈（quān）驅動頻率：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（suí）著頻率的增加而減（jiǎn）小。由於該特性，在較高的線圈驅動頻率下噪聲較小（xiǎo），並且輸出更加穩定。
陰*保護應用
陰（yīn）*保護是一種通過（guò）使金屬表麵成為電化學電池（chí）中的陰*來限製金屬（shǔ）表麵腐蝕的技術。另一塊更容（róng）易腐蝕的金屬成為電化學（xué）電池中（zhōng）的陽*。在長管道中，大的直流電流流過過程流體以驅動陰*保護。
在這些應用中，隻（zhī）有陽*與大地（dì）接地非常重要。如果存在另一個接地點，它也可以（yǐ）為陰（yīn）*保護係統提供陽*材料。因此，所有管道和儀器（包括排水口流量計）必須與地麵隔離。
陰*保護應用建議
1.與地麵隔離：在這（zhè）種情況下，排（pái）水口流量（liàng）計應僅與過程電氣（qì）連接。由於排水口流量計（jì）未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全（quán）問題。如果沒有隔離的直流（liú）電源，則（zé）必須（xū）將變送（sòng）器從傳（chuán）感器遠程安裝。始終（zhōng）遵守所有（yǒu）適用的**和（hé）地方安全法規。
2.使用接地環或襯裏保護器，而不要（yào）使用接地電*：接地環使過程暴露更多的表（biǎo）麵；如果電流流（liú）動，將產生較少的噪聲，從而（ér）為（wéi）放大器提供更穩定的參考。使用兩個接地環將提供一條路徑，以使（shǐ）排水口流量計中的流體周圍的電流分（fèn）流（liú）。
3.具體的（de）連接：接地環或襯裏保護器應如圖5所示進行連（lián）接。將兩（liǎng）個接地環都連接到傳感器外殼上（shàng）以（yǐ）使流過電*附近的過程流體的（de）電流（liú）*小化（huà）非常重要。
4.特（tè）殊差分放大器：在某些安（ān）裝中，即使管（guǎn）道中有流量，變送器的輸出也可能被驅動（dòng）為（wéi）0。這是由於（yú）陰*保護係統的DC電壓幹擾了（le）變送器電*信號電路中標準差分放大器的（de）工作而引起的。如果發生這種情況，則應安裝具有特殊選件的新變送（sòng）器，或將其替（tì）換為現有變送器。
結論：
排水口流量計的正確接地是*重要（yào）的安裝細節之一。已經討（tǎo）論了典型應用的接地布置，包括使用接地電*和接地環的（de）建議（yì）。
在電解過程和陰*保護應用中安裝排水口流量（liàng）計時，需要使（shǐ）用不同的接（jiē）地布置，而傳統的接地方法實際上會造成問題。
盡（jìn）管本文為這些應（yīng）用程序提供了一般性建議，但每個應用程序都是不同的。電解過程和陰*保護應用可能會為所有設備（不僅是排水口流量計）帶來特殊的安全注意事項
存在某些過程條件，用戶無法或不應該使用與（yǔ）相鄰管道和地麵的（de）傳統（tǒng）接地連接。這些流量測量應用在電（diàn）解過程和陰*保（bǎo）護應用中經常（cháng）遇到。
在這種（zhǒng）情況（kuàng）下，流過磁力計傳感器的流體可能處於比地麵大得多（duō）或（huò）更低的電勢，並且與地（dì）麵的連接可能會損害磁力（lì）計的性能甚至可靠性。
這些應用（yòng）通常會通過使用不導電或帶襯裏的管道而變得更加複雜，並且可能會出現酸或腐蝕性流，這可（kě）能需要使用昂貴的濕式電*和（hé）接地（dì）材料（例如（rú）鈦，鉑或鉭）。有關這些特殊安裝要求的完整詳細信息，請參閱標題為“特殊（shū）應用”的部分。
磁力儀工（gōng）作原（yuán）理（lǐ）
排水口流量計（jì）的工作原（yuán）理基於法拉*電磁感應定律，該定律指出在通過磁場的導體中（zhōng）會感（gǎn）應出電壓。
法（fǎ）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B的強度成正比。
次（cì）級（或發射器）將受控電流提供給線（xiàn）圈以產生磁場，並對信號進行放大，濾波並（bìng）將其轉換（huàn）為用戶輸出，例如4 - 20 mA，頻率（lǜ）或數字（zì）通信信息（HART，FOUNDATION現場總線，Profibus）。
在現代的脈衝（chōng）直流磁力計中，生??成的信號實際（jì）上很小：通（tōng）常為每秒每英尺100 uV的（de）流速（每秒每米300 uV的流速）。由於該信號非常小，因（yīn）此排水口流量計的設計者和用戶必須采取措（cuò）施將噪聲降至*低並*大化噪聲抑製（zhì）。這些步驟之一是正確接地係統。
接地/安全（quán）接地（dì）
為避免對（duì）操（cāo）作（zuò）人員造（zào）成危害（hài），必須始終按照當地的電氣法規安裝電氣設備並（bìng）進行布線。對（duì）於交流供電設備，通常采取將設備外殼連接到（dào）地麵的形式
通常是通（tōng）過（guò）將接地的綠線連（lián）接到排水口（kǒu）流量計變（biàn）送器接線區域中的接地片上來（lái）完成的。如果變送器（qì）一體安裝在傳感器上，則傳感器也（yě）會自動連接（jiē）到地麵。
通常，磁力計的相鄰管道會提供與地麵的連接。通常（cháng）也通（tōng）過電源連接在變送器上接地。
重要的是，如果兩個（gè）接（jiē）地都建立了，那麽它們（men）之間的阻抗（kàng）必須非常（cháng）低。如果這些接地連接之間的（de）阻抗很高，則可能導（dǎo）致通過線圈屏蔽線的電流較大。
基本（běn）過程接地
建立過程區域是*重要的安裝細節之一。正確的過程接地可確（què）保傳感器和（hé）流體的（de）電位相同，從而僅測量感應的流量信號。為什（shí）麽這是必（bì）要（yào）的？為了回答這（zhè）個問題，讓我們看一下排水口流量（liàng）計傳感器和（hé）變送器（qì）如何（hé）電氣連接。
在典型的脈衝直流磁力計中，流量信號連接到差分放大器，該差分放大器與變送器外（wài）殼電氣隔離（lí）。接地過程（chéng）為該差分放大（dà）器提供了穩定的參考。
在大（dà）多數應（yīng）用中，*佳（jiā）和*穩（wěn）定的參考是接地（dì）本（běn）身。通過將磁力計傳感（gǎn）器，流體和放大器的基準連接到穩定的無噪聲（shēng）基準點，可以確保用戶從其排水口流量計中獲得（dé）*佳性能。
圖1.傳感器和變送器之間的基本電氣連（lián）接
的接地裝置主要由在其上安裝了排水（shuǐ）口流量計管的類型來確定。
導電無襯管，導電襯管和非導電管的推薦（jiàn）接地（dì）布置如圖2 -圖4所示。
接地環與接地電*
如前圖所示，當靠近排水口流量計的管道不能提供良好（hǎo）的流體電（diàn）連接時，需（xū）要接地環或接地電*。也就是說（shuō），管道內襯或（huò）由非導電材料製成。
接地環或接地電*可提供與過程流體所（suǒ）需的電連接。接地電*是傳感器（qì）不可或缺的一部分，因此安（ān）裝更容易且成本更低，特別是在需要“外來”材料時。
接（jiē）地環提供（gòng）了（le）更大的表麵積與過程流體的連接（jiē），並限（xiàn）製了相鄰管道的電導率的影響，這對於晶圓式傳感器而言非常重要。因此，在以下情（qíng）況下，建議在接地電（diàn）*上使用接地環：
流體電導率小於100uS / cm
晶（jīng）圓型傳感器（qì）安裝在非導電管道（dào）或襯裏管道中（zhōng）
可能導致管道底部（bù）出現塗層或堆積的應用
電解過程（chéng）或陰*保護應用
特殊應用
電解工藝應用
在典型的電解過程中（zhōng），磁力儀用於測量進料流體進（jìn）入電解槽的（de）流量。將大的直流電流（1000安培或更（gèng）高）饋入電解槽以驅動電（diàn）解（jiě）過（guò）程。產（chǎn）生的（de）液體和氣體（tǐ）也可以通過其他流量計進行監控。
電解過程可能發生在一個（gè）反應??器或非常多的電池中。在後一種情況下，每（měi）個單元都可以具有自己的排水口流量計，用於（yú）進料流量測量。
無（wú）論采用哪種布置，存在的大電壓和電（diàn）流都可（kě）能（néng）導致電流以（yǐ）意想（xiǎng）不到的方式流動。這裏感興（xìng）趣的電流一般分為兩種：
電流流過（guò）磁力計
電流（liú）流經接（jiē）地組件
兩種類型的（de）電流都可能出（chū）現（xiàn）在（zài）這些類型的典型應用中。在*一種情況下，流過傳感器的流體中的電流會產生噪聲，該噪（zào）聲（shēng）可能會幹擾低電平流量信號。測試表明，該噪聲隨電（diàn）流水平變化，並且具有容易幹擾流量信號的成分（fèn）。
結果通常（cháng）不是流量（liàng）測量不準確，而是流量測量不穩定，可能使控製變得困難或不可能。在這種情況下，接地環提供了一條路徑，可將排水口流量計中流體周圍的電流分流。
如果發生以下情（qíng）況，則可能會流過（guò）接地組件：
一個係（xì）統中使用多個磁力儀；
他們有不同的潛力；
3.多個（gè）排水口流量計的接地（dì）組件綁在一個公共點上。*常見的公共點可能是通過接地的綠線。諸如此類的（de）情況導（dǎo）致（zhì）接地部件的高度腐蝕，甚（shèn）至導致接地電*周圍的（de）密封（fēng）性（xìng）喪（sàng）失，甚至包括喪失密封性。此外，流經接地組件的電流會產生噪聲，從而導致不穩定的排水口（kǒu）流量計輸出。
電解工藝應用建議
1.與地麵隔離：在這種（zhǒng）情況下，排水口流量計應（yīng）僅與過（guò）程（chéng）電氣連接。由於（yú）排水口（kǒu）流量計未接地，因此應使用隔離的直流電（diàn）源（約（yuē）24 VDC），以避免（miǎn）安（ān）全問題（tí）。如果（guǒ）沒有隔離的直流電（diàn）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.使用接地環或襯裏保護器，而不要使（shǐ）用接地電*：接地環使過程（chéng）暴露更多（duō）的表麵；如果電流流動（dòng），將產生較少的（de）噪聲，從而為（wéi）放大器提供更穩定的參考。使用兩個接地環將提供（gòng）一條路徑，以使（shǐ）排水口流量計中的（de）流體周圍的電流分流。
3.具體的連接：接地環或襯裏保護器應如（rú）圖5所示進（jìn）行連（lián）接（jiē）。將兩個接地環（huán）都連接到傳感器外殼上（shàng）以使流過電*附近的過程（chéng）流體的電流*小化（huà）非常（cháng）重要。
4.選擇37 Hz線圈（quān）驅動頻率：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（suí）著頻率的增加而減（jiǎn）小。由於該特性，在較高的線圈驅動頻率下噪聲較小（xiǎo），並且輸出更加穩定。
陰*保護應用
陰（yīn）*保護是一種通過（guò）使金屬表麵成為電化學電池（chí）中的陰*來限製金屬（shǔ）表麵腐蝕的技術。另一塊更容（róng）易腐蝕的金屬成為電化學（xué）電池中（zhōng）的陽*。在長管道中，大的直流電流流過過程流體以驅動陰*保護。
在這些應用中，隻（zhī）有陽*與大地（dì）接地非常重要。如果存在另一個接地點，它也可以（yǐ）為陰（yīn）*保護係統提供陽*材料。因此，所有管道和儀器（包括排水口流量計）必須與地麵隔離。
陰*保護應用建議
1.與地麵隔離：在這（zhè）種情況下，排（pái）水口流量（liàng）計應僅與過程電氣（qì）連接。由於排水口流量計（jì）未接地，因此應使用隔離的直流電源（約24 VDC），以避免安全（quán）問題。如果沒有隔離的直流（liú）電源，則（zé）必須（xū）將變送（sòng）器從傳（chuán）感器遠程安裝。始終（zhōng）遵守所有（yǒu）適用的**和（hé）地方安全法規。
2.使用接地環或襯裏保護器，而不要（yào）使用接地電*：接地環使過程暴露更多的表（biǎo）麵；如果電流流（liú）動，將產生較少的噪聲，從而（ér）為（wéi）放大器提供更穩定的參考。使用兩個接地環將提供一條路徑，以使（shǐ）排水口流量計中的流體周圍的電流分（fèn）流（liú）。
3.具體的（de）連接：接地環或襯裏保護器應如圖5所示進行連（lián）接。將兩（liǎng）個接地環都連接到傳感器外殼上（shàng）以（yǐ）使流過電*附近的過程流體的（de）電流（liú）*小化（huà）非常重要。
4.特（tè）殊差分放大器：在某些安（ān）裝中，即使管（guǎn）道中有流量，變送器的輸出也可能被驅動（dòng）為（wéi）0。這是由於（yú）陰*保護係統的DC電壓幹擾了（le）變送器電*信號電路中標準差分放大器的（de）工作而引起的。如果發生這種情況，則應安裝具有特殊選件的新變送（sòng）器，或將其替（tì）換為現有變送器。
結論：
排水口流量計的正確接地是*重要（yào）的安裝細節之一。已經討（tǎo）論了典型應用的接地布置，包括使用接地電*和接地環的（de）建議（yì）。
在電解過程和陰*保護應用中安裝排水口流量（liàng）計時，需要使（shǐ）用不同的接（jiē）地布置，而傳統的接地方法實際上會造成問題。
盡（jìn）管本文為這些應（yīng）用程序提供了一般性建議，但每個應用程序都是不同的。電解過程和陰*保護應用可能會為所有設備（不僅是排水口流量計）帶來特殊的安全注意事項