浅谈如何使用虚拟参考接地电磁流量计

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-12-04 08:43:55【小中大】

流量计

允许电磁流量计安装在任何类型的管道中，无需接地环或电极电磁流量计是记录电气体积流量的主要选择导电液体广泛的行业，包括化学，制药，水/废水和食物。与所有电气设备一样，出于安全原因，电磁流量计必须接地。通常是接地使用导电无衬里管法兰，接地环或偶尔接地

电极。

然而，在某些应用中，这些标准接地方法可能会带来问题。例如，在在阴极腐蚀保护线或镀锌设备中，产生电压电极和地球。或者，在应用中使用腐蚀性介质时，请使用接地环常规程序通常必须使用非常昂贵的特殊材料制造，在处理大的标称宽度时，这会显着增加成本。使用称为虚拟参考的新方法，也称为虚拟接地，可以安装电磁流量计任何类型的管道，没有接地环或电极。该方法有助于减少使用昂贵的塑料非导电管道，否则需要接地环或磁盘非常昂贵，减少塑料管道固有的成本节省。它也适用于氯气碱性电解装置，其中非常低的电压和非常强的电流会在液体上产生杂散电流流经管道，可能会干扰测量。

最后，它可以用于以下情况像乳液这样的脂肪物质可能会覆盖管道内的表面，从而减少导电连接正确接地所需。需要电磁流量计接地以确保电气隔离电磁流量计的基本测量原理依赖于法拉第的归纳法则，该法则要求内部法则测量管的壁是电隔离的。这就是大多数用于化学的电磁流量计测量管的原因应用内衬聚四氟乙烯（PTFE），全氟烷氧基（PFA）或聚丙烯（PP），或完全由陶瓷制成。

电磁流量计必须按照安全规定接地，以确保防止接触和接触防止触电。这可以保证在发生错误时不会产生危险电压设备的导电部分。此外，接地为电磁流量计提供固定的参考电位信号电压。该电磁流量计信号电压通常约为毫伏或更小。转换器只能处理这么小的没有干扰和最大分辨率的信号没有很大的区别在介质的电位（电压）和信号处理的参考电位之间转换器。

接地方法

有几种接地方法可供选择。三种标准接地方法是导电无衬管法兰，接地环或接地电极。另外，还有虚拟参考方法，在没有介质单独接地的情况下完成。在导电管道中接地 - 非衬里管法兰这是最简单的接地方法，用于内部导电的管道（用于例如空白钢或不锈钢）。管道中的液体具有与接地相同的电位

管。

因此，电极上的信号电压具有固定的参考电位。在非导电管道中接地 - 接地环或圆盘对于陶瓷，塑料或混凝土管道以及内部隔离的管道，产品被带到已知固定电位，通常通过使用金属接地环（接地盘）。戒指在与产品导电接触，通常与传感器共同接地。

在组装管道和电磁流量计法兰时，通常需要两个额外的垫圈。接地环和垫圈不得干扰测量点的流动剖面。精心挑选并且接地环和垫圈的组装将防止泄漏。该方法技术上可靠，并且已经证明了数十年。缺点包括更高当腐蚀性介质需要特殊材料时或者管道尺寸较大时会产生成本。那里在某些情况下，接地环的成本超过了电磁流量计本身的成本。此外，当存在电位差时，产品之间会产生杂散电流通过接地环和接地电缆接地。接地环可以被破坏与产品发生电化学反应的结果。由于它们可能很昂贵，因此该解决方案具有重大成本影响。

用接地电极接地

采用这种方法，接地电极位于管道的倒置处并与之直接接触连接到电磁流量计传感器的功能接地（FE）的外壳。通常这个附加费用接地电极小于接地环。如果发生电势差异植物，这些接地电极可以通过电解作用破坏，导致泄漏或破坏整个电磁流量计。

水平管道中的磨料固体也可以快速破坏这些接地电极。在一些例如，接地电极上的沉积物会妨碍产品接地的正常功能也抑制了正确的测量结果。在具有接地电极的大型电磁流量计的情况下，当经常发生时，也会发生显着的偏差案例 - 电磁流量计在导电管道中校准，然后用于隔离管道。

虚拟参考

经典接地方法的替代方案通过虚拟参考（虚拟接地），电磁流量计传感器可以安装在任何类型的管道中而无需接地环或电极。转换器的输入放大器记录测量的电位电极和专利方法用于产生与未接地液体相对应的电压潜在。该电压用作信号处理的参考电位。因此，没有参考电位和测量电压之间的干扰电位差电极。

这种方法有几个优点：一方面，不需要任何接地方法与产品接触。消除接地环和更简单的电磁流量计安装导致降低成本。不应低估这一优势，因为故障接地是最常见的调试电磁流量计时出错。当存在时，没有电解破坏的风险系统中的潜在差异，例如使用接地电极时。没有杂散电流流过产品或接地线。在施加电压和电流的情况下也可以不接地使用管道，如电解和电镀处理。可以使用虚拟参考方法在直径（标称宽度）DN10（3/8英寸）和电导率≥200微西门子的管道上每厘米（μS/ cm）。

图2 - 将标准接地方法与虚拟参考进行比较的图表

实践中的虚拟参考

总部位于奥地利的上海自动化仪表有限公司股份公司将电磁流量计用于酸洗钢，这是一种用于清理的酸处理表面和去除生产过程中产生的涂层，给出原始金属部件a更好的表面光洁度由氢氟酸，硝酸和水组成的混合酸流是测量。在90℃和3巴（194°F，43psi）的压力下，酸以约20℃的速度流动。 1.5米（每秒5英尺）。腐蚀性极强的液体通常需要耐腐蚀性戒指由钽制成。这些环非常昂贵，成本约为1.5倍超过电磁流量计仪器本身的价格，所以该公司有兴趣使用另一个，少昂贵的接地方法。

上海自动化仪表有限公司选择使用尺寸为DN10至300（3/8英寸至12英寸）的OPTIFLUX 4300 电磁

流量计，制造

总部位于中国上海的测量仪器制造商。电磁流量计使用虚拟参考。根据自动化工程师的说法，使用虚拟参考有许多优点。“如果没有这个虚拟参比电极，就必须使用接地环。必须制作戒指用于不同介质的不同材料，这将使它们在安装过程中容易混淆。“他表示担心这会导致问题，因为耐化学性不确定。他补充道，“此外，这些接地环可能非常昂贵，因此不使用它们会带来很大的影响降低成本。“从内置参考电极切换到虚拟电极在技术上很容易。另一个因素对虚拟参考的青睐是上海自动化仪表有限公司正在使用小型管道，其中有一个外部参考电极无法安装。

“虚拟参考在我们安装它的每个仪器中都表现良好。甚至在困难的应用中也没有问题，例如两种酸的混合物在电磁流量计之前的不同温度，电磁流量计s与虚拟的使用参考使设备安装更快，并在许多方面降低了成本。

图3 - 带虚拟参考的电磁流量计显示上海自动化仪表有限公司正在运行的系统

即使在最恶劣的条件下，虚拟参考也能可靠地运行。如果管道直径和产品在满足导电条件的情况下，电磁流量计可以安装在经典接地的所有系统中是一个挑战。

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