اهمیت زمین سنج های مغناطیسی

اهمیت زمین سنج های مغناطیسی در چیست؟

نصب و اتصال مناسب جریان سنج های مغناطیسی برای عملکرد اندازه گیری دقیق و قابل اعتماد مهم هستند. جریان‌های AC یا DC سرگردان از طریق سیال یا ابزار می‌توانند سیگنال‌های نویز تولید کنند که ممکن است به نوبه خود با سیگنال‌های جریان نسبتاً کم تولید شود در ماگمتر پالسی DC مدرن امروزی تداخل ایجاد کند.

سازندگان انواع مختلفی از عناصر (تسمه های زمین، الکترود زمین، حلقه های زمین، محافظ های آستر) و دستورالعمل ها را برای اتصال به زمین استاندارد ماگمتر ارائه می دهند.

برخی شرایط فرآیند وجود دارد که در آن کاربر نمی تواند یا نباید از اتصال زمین سنتی به لوله کشی مجاور و زمین زمین استفاده کند. این برنامه‌های اندازه‌گیری جریان اغلب در فرآیندهای الکترولیتی و برنامه‌های حفاظت کاتدی مشاهده می‌شوند.

در این مورد، سیال عبوری از حسگر ماگمتر ممکن است در پتانسیل به طور قابل توجهی بالاتر یا پایین تر از زمین باشد و به زمین متصل شود. ممکن است برای عملکرد و حتی قابلیت اطمینان مغناطیسی مضر باشد.

این کاربردها معمولاً با استفاده از لوله‌های غیر رسانا یا خط‌دار ترکیب می‌شوند و ممکن است دارای جریان‌های اسیدی یا سوزاننده باشند که ممکن است استفاده از الکترودهای خیس شده گران قیمت و مواد زمین مانند تیتانیوم را ضروری کند. ، پلاتین یا تانتالیم. لطفاً برای جزئیات کامل در مورد این الزامات نصب ویژه به بخش با عنوان “برنامه های ویژه” مراجعه کنید

اصل عملیاتی مگمتر

اصل عملکرد جریان سنج مغناطیسی بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی است که بیان می کند که ولتاژی در رسانایی که در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند القا می شود.

قانون فارادی: E = kBDV

میزان ولتاژ القایی E با سرعت هادی V، عرض هادی D و شدت میدان مغناطیسی B نسبت مستقیم دارد.

ثانویه (یا فرستنده) جریان کنترل شده را برای تولید میدان مغناطیسی به سیم پیچ ها می رساند و سیگنال حاصل را تقویت می کند، فیلتر می کند و سیگنال حاصل را به خروجی های کاربر مانند ۴ تا ۲۰ mA، فرکانس یا اطلاعات ارتباط دیجیتال (HART، FOUNDATION fieldbus، Profibus).

در ماگمتر پالسی DC مدرن، سیگنال تولید شده در واقع بسیار کوچک است: به طور معمول سرعت جریان ۱۰۰ uV بر فوت بر ثانیه (۳۰۰ uV بر متر بر ثانیه) . از آنجایی که این سیگنال بسیار کوچک است، طراحان و کاربران مغناطیس باید اقداماتی را برای به حداقل رساندن نویز و به حداکثر رساندن دفع نویز انجام دهند. یکی از این مراحل اتصال زمین مناسب سیستم است.

زمین / زمین ایمنی

برای جلوگیری از خطرات برای پرسنل عملیاتی، تجهیزات الکتریکی باید همیشه بر اساس کد برق محلی نصب و سیم کشی شوند. برای تجهیزات برق متناوب، این معمولاً به شکل اتصال کیس تجهیزات به زمین زمین.

این کار معمولاً از طریق اتصال سیم سبز ارت شده به گیره زمین ارائه شده در ناحیه سیم کشی فرستنده ماگمتر انجام می شود. اگر فرستنده به طور یکپارچه به سنسور نصب شده باشد، این سنسور به طور خودکار به زمین زمین نیز متصل می شود.

متداول است که لوله کشی مجاور به magmeter اتصالی را به زمین زمین فراهم می کند. اتصال به زمین نیز معمولاً در فرستنده از طریق اتصالات برق انجام می شود.

این مهم است که اگر هر دو اتصال زمین زمین برقرار هستند، امپدانس بین آنها باید بسیار کم باشد. اگر امپدانس بین این اتصالات زمین زیاد باشد، می تواند منجر به جریان زیاد از سیم محافظ سیم پیچ شود.

زمینه فرآیند پایه

ایجاد یک زمین فرآیند یکی از مهمترین جزئیات نصب است. زمین مناسب فرآیند تضمین می کند که سنسور و سیال در پتانسیل یکسانی هستند به طوری که فقط سیگنال جریان القایی اندازه گیری می شود. چرا این امر ضروری است؟ برای پاسخ به این سوال، اجازه دهید نگاهی به نحوه اتصال الکتریکی حسگر magmeter و فرستنده داشته باشیم.

در یک ماگمتر DC پالسی معمولی، سیگنال جریان به تقویت کننده دیفرانسیل متصل می شود که به صورت الکتریکی از بدنه فرستنده جدا شده است. فرآیند اتصال به زمین یک مرجع پایدار برای این تقویت کننده دیفرانسیل فراهم می کند.

در اکثر برنامه ها، بهترین و پایدارترین مرجع، خود زمین زمین است. با اتصال سنسور مغناطیسی، سیال و مرجع تقویت کننده به یک نقطه مرجع پایدار و بدون نویز، کاربر از دریافت بهترین عملکرد از جریان سنج مغناطیسی خود اطمینان حاصل می کند.

شکل ۱٫ اتصال الکتریکی پایه بین سنسور و فرستنده

زمین کردن چیدمان در درجه اول بر اساس نوع لوله ای که ماگمتر در آن نصب شده است تعیین می شود.

آرایش زمین توصیه شده برای لوله های رسانا بدون خط، لوله های رسانا و لوله های غیر رسانا در شکل ۲ – شکل ۴ نشان داده شده است.

حلقه های زمین در مقابل الکترود زمین

همانطور که در شکل های قبلی نشان داده شده است، زمانی که لوله کشی مجاور ماگمتر اتصال الکتریکی خوبی به سیال ایجاد نمی کند، حلقه های زمین یا الکترود زمین مورد نیاز است. به عنوان مثال، لوله اندود شده یا از مواد غیر رسانا ساخته شده است.

حلقه های زمین یا الکترود زمین اتصال الکتریکی مورد نیاز را به سیال فرآیند فراهم می کند. الکترودهای زمین جزء جدایی ناپذیر حسگر هستند، بنابراین نصب آسان تر و کم هزینه تر است، به خصوص زمانی که به مواد “عجیب” نیاز است.

حلقه‌های زمین اتصال سطح بزرگ‌تری به سیال فرآیند ایجاد می‌کنند و اثرات رسانایی لوله‌های مجاور را محدود می‌کنند، که برای سنسورهای سبک ویفر مهم است. بنابراین حلقه های زمین در شرایط زیر روی الکترود زمین توصیه می شود:

• رسانایی سیال کمتر از ۱۰۰uS/cm است
• سنسورهای سبک ویفر نصب شده در لوله کشی غیر رسانا یا خط لوله
• کاربردهایی که ممکن است باعث ایجاد پوشش یا تجمع در کف لوله شوند
• برنامه های فرآیند الکترولیتی یا حفاظت کاتدی

برنامه های فرآیند الکترولیتی

در فرآیندهای الکترولیتی معمولی، ماگمترها برای اندازه گیری جریان سیالات ماده اولیه به داخل سلول(ها) استفاده می شوند. جریان‌های DC بزرگ (۱۰۰۰ آمپر یا بالاتر) به سلول‌ها وارد می‌شوند تا فرآیند الکترولیتی را هدایت کنند. مایعات و گازهای حاصل نیز ممکن است توسط فلومترهای اضافی کنترل شوند.

فرآیند الکترولیتی ممکن است در یک راکتور یا سلول های بسیار زیادی رخ دهد. در مورد دوم، هر سلول ممکن است مغناطیس مخصوص خود را برای اندازه گیری جریان مواد اولیه داشته باشد.

هر ترتیبی که باشد، ولتاژها و جریان های زیاد موجود ممکن است باعث شود جریان ها به روش های غیرمنتظره ای جریان پیدا کنند. جریان های فعلی مورد علاقه در اینجا به طور کلی دو نوع هستند:

• جریان جریان در سیال از طریق ماگمتر
• از طریق اجزای زمین

هر دو نوع جریان ممکن است در یک برنامه معمولی از این نوع وجود داشته باشد. در حالت اول، جریان جریان در سیال که از سنسور عبور می کند، نویز ایجاد می کند که ممکن است با سیگنال جریان سطح پایین تداخل ایجاد کند. آزمایش نشان می‌دهد که این نویز با سطح فعلی متفاوت است و دارای اجزایی است که می‌توانند به راحتی با سیگنال جریان تداخل داشته باشند.

نتیجه معمولاً اندازه گیری جریان نادرست نیست، بلکه اندازه گیری جریان ناپایدار است که می تواند کنترل را دشوار یا غیرممکن کند. در این شرایط، حلقه‌های زمین مسیری را برای عبور جریان در اطراف سیال در ماگمتر فراهم می‌کنند.

جریان فعلی از طریق اجزای زمین ممکن است رخ دهد اگر:

1. چندین مغناطیس در یک سیستم استفاده می شود.
2. آنها در پتانسیل های مختلف هستند و;

۳٫ اجزای زمین برای مگمترهای متعدد به یک نقطه مشترک گره خورده اند. رایج ترین نقطه مشترک ممکن است از طریق سیم سبز به زمین باشد. موقعیت‌هایی مانند این منجر به خوردگی زیاد اجزای اتصال به زمین، تا از بین رفتن آب‌بندی اطراف الکترود زمین شده است. علاوه بر این، جریان از طریق اجزای اتصال زمین، نویز ایجاد می کند که می تواند منجر به خروجی مغناطیسی ناپایدار شود.

توصیه هایی برای کاربردهای فرآیند الکترولیتی

۱٫ جداسازی از زمین: در این شرایط، مغناطیس سنج باید فقط به فرآیند متصل شود. از آنجایی که مگمتر به زمین متصل نیست، برای جلوگیری از مسائل ایمنی باید از برق DC ایزوله (~۲۴ VDC) استفاده شود. اگر برق DC ایزوله در دسترس نباشد، فرستنده باید از راه دور از سنسور نصب شود. همیشه همه کدهای ایمنی ملی و محلی قابل اجرا را دنبال کنید.

۲٫ از حلقه های زمین یا محافظ های پوشش استفاده کنید، نه از الکترود زمین: حلقه های زمین سطح بیشتری را در معرض فرآیند قرار می دهند. اگر جریان جریان داشته باشد، نویز کمتری تولید می شود و مرجع پایدارتری برای تقویت کننده فراهم می کند. استفاده از دو حلقه زمین مسیری را برای عبور جریان در اطراف سیال در ماگمتر فراهم می کند.

۳٫ مشخصات اتصال: حلقه های زمین یا محافظ های آستر باید همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است متصل شوند. اتصال هر دو حلقه زمین به محفظه سنسور بسیار مهم است تا جریان جریان از طریق سیال فرآیند نزدیک الکترودها به حداقل برسد.

۴٫ انتخاب فرکانس درایو سیم پیچ ۳۷ هرتز: نویز تولید شده در این برنامه ها معمولاً دارای یک مشخصه ۱/f است. به عنوان مثال، دامنه نویز با افزایش فرکانس کاهش می یابد. به دلیل این ویژگی، نویز کمتری در فرکانس درایو سیم پیچ بالاتر وجود دارد و خروجی پایدارتری به دست می آید.

برنامه های حفاظت کاتدیک

حفاظت کاتدی تکنیکی است که برای محدود کردن خوردگی سطح فلز با تبدیل آن به کاتد در سلول الکتروشیمیایی استفاده می شود. قطعه دیگری از فلزی که به راحتی خورده می شود آند در سلول الکتروشیمیایی می شود. در خطوط لوله طولانی، جریان DC زیادی از سیال فرآیند عبور می کند تا حفاظت کاتدی را به حرکت درآورد.

این مهم است که فقط آند در این برنامه ها به زمین اتصال داشته باشد. اگر اتصال زمین دیگری وجود داشته باشد، ممکن است مواد آندی را برای سیستم حفاظت کاتدی نیز فراهم کند. بنابراین تمام لوله‌ها و ابزار دقیق، از جمله ماگمترها، باید از زمین جدا شوند.

توصیه هایی برای برنامه های حفاظت کاتدی

۱٫ جداسازی از زمین: در این شرایط، مغناطیس سنج باید فقط به فرآیند متصل شود. از آنجایی که مگمتر به زمین متصل نیست، برای جلوگیری از مسائل ایمنی باید از برق DC ایزوله (~۲۴ VDC) استفاده شود. اگر برق DC ایزوله در دسترس نباشد، فرستنده باید از راه دور از سنسور نصب شود. همیشه همه کدهای ایمنی ملی و محلی قابل اجرا را دنبال کنید.

۲٫ از حلقه های زمین یا محافظ های پوشش استفاده کنید، نه از الکترود زمین: حلقه های زمین سطح بیشتری را در معرض فرآیند قرار می دهند. اگر جریان جریان داشته باشد، نویز کمتری تولید می شود و مرجع پایدارتری برای تقویت کننده فراهم می کند. استفاده از دو حلقه زمین مسیری را برای عبور جریان در اطراف سیال در ماگمتر فراهم می کند.

۳٫ مشخصات اتصال: حلقه های زمین یا محافظ های آستر باید همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است متصل شوند. اتصال هر دو حلقه زمین به محفظه سنسور بسیار مهم است تا جریان جریان از طریق سیال فرآیند نزدیک الکترودها به حداقل برسد.

۴٫ تقویت کننده دیفرانسیل ویژه: در برخی از تاسیسات، خروجی فرستنده ممکن است به ۰ هدایت شود، حتی اگر جریان در لوله وجود داشته باشد. این به دلیل تداخل ولتاژ DC سیستم حفاظت کاتدی با عملکرد تقویت کننده دیفرانسیل استاندارد در مدار سیگنال الکترود فرستنده است. در صورت بروز این وضعیت، یک فرستنده جدید با گزینه ویژه باید نصب شود یا با فرستنده موجود جایگزین شود.

نتیجه گیری:

زمین مناسب یک آهنربای سنج یکی از مهمترین جزئیات نصب است. ترتیبات زمین برای کاربردهای معمولی مورد بحث قرار گرفته است، از جمله توصیه هایی برای استفاده از الکترودهای زمین در مقابل حلقه های زمین.

وقتی مغناطیس‌ها در فرآیند الکترولیتی و برنامه‌های حفاظت کاتدی نصب می‌شوند که اتصال سنتی به زمین واقعاً می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند، ترتیبات مختلف زمین مورد نیاز است.

در حالی که این مقاله توصیه های کلی برای این برنامه ها ارائه می دهد، هر برنامه متفاوت است. فرآیندهای الکترولیتی و کاربردهای حفاظت کاتدی می توانند ملاحظات ایمنی ویژه ای را برای همه تجهیزات ایجاد کنند، نه فقط فلومترهای مغناطیسی

منبع مقاله: Rosemount

مقالاتی که ممکن است دوست داشته باشید:

نظریه جریان سنج اوریفیس

سوالات حسگرهای جریان

ابزارهای جریان تهاجمی

دقت فلومتر

باد سنج سیم داغ

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.