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淺談如何使用虛擬參考接地電磁流量計

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2018-12-04 08:43:55【小中大】

流量計

允許電磁流量計安裝在任何類型的管道中，無需接地環或電極電磁流量計是記錄電氣體積流量的主要選擇導電液體廣泛的行業，包括化學，制藥，水/廢水和食物。與所有電氣設備一樣，出于安全原因，電磁流量計必須接地。通常是接地使用導電無襯里管法蘭，接地環或偶爾接地

電極。

然而，在某些應用中，這些標準接地方法可能會帶來問題。例如，在在陰極腐蝕保護線或鍍鋅設備中，產生電壓電極和地球。或者，在應用中使用腐蝕性介質時，請使用接地環常規程序通常必須使用非常昂貴的特殊材料制造，在處理大的標稱寬度時，這會顯著增加成本。使用稱為虛擬參考的新方法，也稱為虛擬接地，可以安裝電磁流量計任何類型的管道，沒有接地環或電極。該方法有助于減少使用昂貴的塑料非導電管道，否則需要接地環或磁盤非常昂貴，減少塑料管道固有的成本節省。它也適用于氯氣堿性電解裝置，其中非常低的電壓和非常強的電流會在液體上產生雜散電流流經管道，可能會干擾測量。

最后，它可以用于以下情況像乳液這樣的脂肪物質可能會覆蓋管道內的表面，從而減少導電連接正確接地所需。需要電磁流量計接地以確保電氣隔離電磁流量計的基本測量原理依賴于法拉第的歸納法則，該法則要求內部法則測量管的壁是電隔離的。這就是大多數用于化學的電磁流量計測量管的原因應用內襯聚四氟乙烯（PTFE），全氟烷氧基（PFA）或聚丙烯（PP），或完全由陶瓷制成。

電磁流量計必須按照安全規定接地，以確保防止接觸和接觸防止觸電。這可以保證在發生錯誤時不會產生危險電壓設備的導電部分。此外，接地為電磁流量計提供固定的參考電位信號電壓。該電磁流量計信號電壓通常約為毫伏或更小。轉換器只能處理這么小的沒有干擾和最大分辨率的信號沒有很大的區別在介質的電位（電壓）和信號處理的參考電位之間轉換器。

接地方法

有幾種接地方法可供選擇。三種標準接地方法是導電無襯管法蘭，接地環或接地電極。另外，還有虛擬參考方法，在沒有介質單獨接地的情況下完成。在導電管道中接地 - 非襯里管法蘭這是最簡單的接地方法，用于內部導電的管道（用于例如空白鋼或不銹鋼）。管道中的液體具有與接地相同的電位

管。

因此，電極上的信號電壓具有固定的參考電位。在非導電管道中接地 - 接地環或圓盤對于陶瓷，塑料或混凝土管道以及內部隔離的管道，產品被帶到已知固定電位，通常通過使用金屬接地環（接地盤）。戒指在與產品導電接觸，通常與傳感器共同接地。

在組裝管道和電磁流量計法蘭時，通常需要兩個額外的墊圈。接地環和墊圈不得干擾測量點的流動剖面。精心挑選并且接地環和墊圈的組裝將防止泄漏。該方法技術上可靠，并且已經證明了數十年。缺點包括更高當腐蝕性介質需要特殊材料時或者管道尺寸較大時會產生成本。那里在某些情況下，接地環的成本超過了電磁流量計本身的成本。此外，當存在電位差時，產品之間會產生雜散電流通過接地環和接地電纜接地。接地環可以被破壞與產品發生電化學反應的結果。由于它們可能很昂貴，因此該解決方案具有重大成本影響。

用接地電極接地

采用這種方法，接地電極位于管道的倒置處并與之直接接觸連接到電磁流量計傳感器的功能接地（FE）的外殼。通常這個附加費用接地電極小于接地環。如果發生電勢差異植物，這些接地電極可以通過電解作用破壞，導致泄漏或破壞整個電磁流量計。

水平管道中的磨料固體也可以快速破壞這些接地電極。在一些例如，接地電極上的沉積物會妨礙產品接地的正常功能也抑制了正確的測量結果。在具有接地電極的大型電磁流量計的情況下，當經常發生時，也會發生顯著的偏差案例 - 電磁流量計在導電管道中校準，然后用于隔離管道。

虛擬參考

經典接地方法的替代方案通過虛擬參考（虛擬接地），電磁流量計傳感器可以安裝在任何類型的管道中而無需接地環或電極。轉換器的輸入放大器記錄測量的電位電極和專利方法用于產生與未接地液體相對應的電壓潛在。該電壓用作信號處理的參考電位。因此，沒有參考電位和測量電壓之間的干擾電位差電極。

這種方法有幾個優點：一方面，不需要任何接地方法與產品接觸。消除接地環和更簡單的電磁流量計安裝導致降低成本。不應低估這一優勢，因為故障接地是最常見的調試電磁流量計時出錯。當存在時，沒有電解破壞的風險系統中的潛在差異，例如使用接地電極時。沒有雜散電流流過產品或接地線。在施加電壓和電流的情況下也可以不接地使用管道，如電解和電鍍處理。可以使用虛擬參考方法在直徑（標稱寬度）DN10（3/8英寸）和電導率≥200微西門子的管道上每厘米（μS/ cm）。

圖2 - 將標準接地方法與虛擬參考進行比較的圖表

實踐中的虛擬參考

總部位于奧地利的上海自動化儀表有限公司股份公司將電磁流量計用于酸洗鋼，這是一種用于清理的酸處理表面和去除生產過程中產生的涂層，給出原始金屬部件a更好的表面光潔度由氫氟酸，硝酸和水組成的混合酸流是測量。在90℃和3巴（194°F，43psi）的壓力下，酸以約20℃的速度流動。 1.5米（每秒5英尺）。腐蝕性極強的液體通常需要耐腐蝕性戒指由鉭制成。這些環非常昂貴，成本約為1.5倍超過電磁流量計儀器本身的價格，所以該公司有興趣使用另一個，少昂貴的接地方法。

上海自動化儀表有限公司選擇使用尺寸為DN10至300（3/8英寸至12英寸）的OPTIFLUX 4300 電磁

流量計，制造

總部位于中國上海的測量儀器制造商。電磁流量計使用虛擬參考。根據自動化工程師的說法，使用虛擬參考有許多優點。“如果沒有這個虛擬參比電極，就必須使用接地環。必須制作戒指用于不同介質的不同材料，這將使它們在安裝過程中容易混淆。“他表示擔心這會導致問題，因為耐化學性不確定。他補充道，“此外，這些接地環可能非常昂貴，因此不使用它們會帶來很大的影響降低成本。“從內置參考電極切換到虛擬電極在技術上很容易。另一個因素對虛擬參考的青睞是上海自動化儀表有限公司正在使用小型管道，其中有一個外部參考電極無法安裝。

“虛擬參考在我們安裝它的每個儀器中都表現良好。甚至在困難的應用中也沒有問題，例如兩種酸的混合物在電磁流量計之前的不同溫度，電磁流量計s與虛擬的使用參考使設備安裝更快，并在許多方面降低了成本。

圖3 - 帶虛擬參考的電磁流量計顯示上海自動化儀表有限公司正在運行的系統

即使在最惡劣的條件下，虛擬參考也能可靠地運行。如果管道直徑和產品在滿足導電條件的情況下，電磁流量計可以安裝在經典接地的所有系統中是一個挑戰。

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