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电磁流量计

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阴极保护对电磁流量计的EMI影响

来源:www4288com新萄京赌场作者:发表时间:2019-02-25 13:12:16

       电磁流量计用于测量配水系统中的水流速度。金属管道中的腐蚀问题可以通过阴极保护方法解决。本文根据测量原理,研究了阴极保护系统对电磁流量计的腐蚀作用。在土耳其伊兹密尔市水与排水管理局(IZSU)的配水管道上实现了实验测量,并给出了测量结果。实验结果证明,电磁流量计(EMF)测量的值受阴极保护系统电流的影响。对测量结果进行了评论,并提出了应采取的预防措施。

 
供水系统可分为三个基本组成部分:供水水源,水处理过程和分配单元。通过管道和导水管,通过压力或明渠流动将水从源分配到处理厂。处理后,水直接进入配水系统或通过供水管道输送到系统[ 1 ]。必须在供水源的输出处或在某些特定点处知道水的速度,以便收集和分析统计信息并监督配水系统的性能。可以使用电磁流量计测量水的速度。
 
管道是饮用水系统的重要设备。腐蚀是某些应用中管道故障的主要原因。它是由金属管道之间的化学反应引起的金属溶解和磨损,可导致结构破坏,泄漏,容量损失,化学和微生物水质恶化[ 2 ]。
 
阴极保护是腐蚀问题的电气解决方案。该系统广泛用于埋地金属管道和电缆。它保护管线的结构和从腐蚀金属制品,使得在金属表面由在电流的路径的阴极元件进行保护,鼓励腐蚀以形成在一个不太重要或较便宜的材料在电路别处[ 3,4]。通过使用外加电流或牺牲阳极可以提供阴极保护。阴极保护的原理是外部阳极连接到要保护的金属上; 阳极将保护电流从电源传输到金属,结构的电化学电位变得更负,最终达到提供阴极保护的值[ 5]。只有正确安装,电磁流量计才能正常运行并具有较长的使用寿命。环境,电气安装和机械安装都有助于长期的性能。在具有阴极保护的管道中安装电磁流量计期间,必须考虑特定的系统条件。阴极保护行业通常习惯于查看电压,这是有意义的,因为它是保护管道的电压水平。它是电流的流动,创建这些电位[ 6 - 8 ]。
 
电磁流量计用于测量在水网络中输送的水的量或流量。它们具有广泛,准确和可靠的特点,现已被广泛接受作为替代传统方法(如容积式流量计)的首选仪表。虽然该技术变得更加可靠,但电磁流量计并不完美。他们需要指定,正确安装和使用,以达到预期的性能[ 9,10]。电磁流量计操作基于“法拉第电磁感应定律”。通过测量感应电磁力的大小,可以计算流速。可以根据以下表达式计算电压和体积流量方面的电磁力值。
QQ截图20190225132013.jpg
其中U,B,L,v,Q,A项分别代表感应电压,磁场,电极之间的距离,流速,体积流量,管道横截面积。电磁流量计图如图1所示。
电磁流量计图
流量计由带有绝缘内表面衬里的导电管或安装在磁体(1)的间隙中的非导电管,两个电极(4和5)以及诸如永磁体(2和3)的电磁体组成。 。液体必须是导电的。导电电极与液体接触并垂直于流动方向和磁场线定向。当磁体线圈通过的电流通电时,跨过流体(在小的磁场图2)[ 11,12 ]。
电磁流量计模型
电极探针感应所感应的电磁力,并且该信号被调节,因此它可以被外部显示器和诸如微控制器的记录仪器使用。根据具体应用,可以校准输出。由于磁场弱,感应电磁力的大小非常小。小的电磁力可能导致电噪声问题和测量中的显着误差。如果需要安装电磁流量计,必须检查预防措施,以确保仪表安装正确并且可以运行。例如; 必须避免靠近设备产生电辐射的地方,如变压器,无线电发射机,电机,点火系统,阴极保护系统,和其他导致电磁或静电干扰的设备。电磁或静电干扰会影响电磁流量计的运行。未能正确接地检测器将导致读数不稳定和测量不准确。
 
3.腐蚀和阴极保护
阴极保护是一种通过使该表面成为电化学电池的阴极来控制金属表面腐蚀的技术,以保护金属结构免受腐蚀。阴极保护系统最常用于保护钢水和燃料管道和储罐; 船舶和海上石油平台。
(a)对管道的腐蚀影响; (b)腐蚀过程。
腐蚀是一种电化学过程,当电流在阳极侧离开结构,通过电解质(通常是埋在金属管道中的土壤)时,发生电化学过程,并重新进入阴极侧的结构,也称为氧化。由于与环境的反应,它会导致材料内在性质的劣化(图3-a)。由于它们之间的电位差,腐蚀电流在阳极和阴极之间流动(图3-b)。阳极电位比阴极电位更负,并且该差异提供腐蚀电流的驱动力。整个系统被定义为具有阳极,阴极,电解质和金属连接的腐蚀电池。
 
阴极保护是众所周知且成功的各种金属结构防腐方法。这是通过向要保护的结构施加电流以防止某些外部源来实现的。当结构变为相同电位时,阳极和阴极电极将不存在。阴极保护的基本特征是管道被诸如土壤的导电电解质包围。该系统可以通过使用外加电流或电流(牺牲)阳极[来提供13,14 ]。
目前印象深刻的方法
电偶阴极保护系统的工作原理是辅助阳极等活性金属直接连接到要保护的金属上。电偶阴极系统称为牺牲阳极阴极保护系统(图4-a)。为了控制腐蚀,阴极保护系统故意牺牲一种材料来保护另一种材料。该技术利用结构与第二系统之间的自然电位差,由电镀(牺牲)阳极,直接焊接到受保护的管道和电偶阳极。阳极和管道直接焊接,以获得最小的阻力。
 
图4-b显示了使用外部电源来提供结构的阴极极化。该系统包括外部直流电源,如变压器/整流电路,外加电流电极和金属结构(待保护的管道)。DC源从外加电流电极驱动正电流通过腐蚀介质并到达金属结构。因此,该结构被阴极极化 - 这意味着其电位降低 - 并且正电流通过电路返回到电源。因此,为了实现阴极保护,外加电流电极和结构必须同时具有电解和电接触。
 
在这两种情况下,必须考虑基本设计,以选择系统类型和该系统最合适的阳极类型。当前要求是要考虑的基本参数。根据管道的总面积预测阴极保护所需的电流,包括底部和侧面区域以及总管道长度,覆盖管道材料,pH值和地面电阻值。此外,要求阳极和管道之间的连接电缆应良好绝缘并具有最小的电阻。
 
电偶阳极系统通常用于需要低电流的系统。对于高电流要求,外加电流阳极系统更合适。
 
4.阴极保护系统的EMI效应
 
4.1。实验结果
阴极保护系统的DC源驱动来自外加电流电极的正电流通过腐蚀介质并到达金属结构上。保护电流引起电磁或静电干扰。传感器性能会受到影响,因为电磁干扰(EMI)会使电磁流量计的磁场失真。如有具体的预防措施; 如在没有采用阴极保护的管道中安装电磁流量计,测量将是错误的。
电磁流量计电绝缘试验。
图5显示了电绝缘测试装置。两个相互的法兰之间发生短路。当两个法兰之间发生短路时,阴极保护电流流过EMF传感器。此事件是一个不希望出现的问题并导致测量错误。
 
本研究中调查的钢管直径为1000毫米,长度约为7千米。这些类型的管道通常由土耳其伊兹密尔市水与排水管理局(IZSU)使用。用于该管道的阴极保护方法是外加电流阳极系统。变压器/整流器(T / R)单元的电流要求在5到7安培之间变化,具体取决于季节。从图中可以看出,测量的流速随着电流的增加而减小。当电流值超过9安培时,流速的降低变得更加重要。
 
4.2。必要的预防措施
在具有阴极保护的管道中安装电磁流量计时,必须考虑一些特定条件。传感器和介质必须具有大致相同的电位,以确保测量准确并且在电极处不发生电腐蚀。通常在传感器或金属管参考电极确保了电势相等[ 15,16]。变送器必须通过隔离变压器供电,以便紧凑安装。EMF应安装接地板,位于流量计上游和下游的法兰之间,与管道绝缘,以便为带有内部绝缘衬里的管道提供阴极腐蚀保护(CCP)电位的分流路径。EMF上游和下游的接地板处于地电位(图7)。
 
接地板应安装在流量计初级的上游和下游。它们必须与法兰绝缘,并与流量计初级连接在一起。法兰螺栓应绝缘并正确安装。必须在绝缘流量计初级绕组周围分流CCP电位[ 7 ]。
 
5.结论
 
本研究介绍了电磁流量计的操作,阴极保护系统和方法,以及阴极保护对电磁流量计传感器的电磁干扰效应。虽然阴极保护系统的计算原理和测量结果看起来非常简单,但它们在实际系统中的应用往往足够复杂。此外,阴极保护电流会产生不希望的干扰。这些损坏信号可能会影响流量计传感器的工作原理。
 
在土耳其伊兹密尔市水与排水管理局(IZSU)的配水管道上实现了测量。用于该管道的阴极保护方法是外加电流阳极系统。从测量结果可以看出,测量的流速随着电流的增加而减小。当电流值超过9安培时,流速的降低变得更加重要。进行测量的管道的当前要求不超过7安培。因此,最大流量计误差小于10%。
 
在使用低电流的电流阳极系统中,流量计操作通常不会受到电磁干扰的影响。但是对于高电流要求,使用外加电流阳极系统,并且在该研究中获得的实验结果表明,当电流大于9安培时,流速降低。结论是IZSU使用的CCP方法是合适的,流量计误差小于10%。4.2中提出的一些预防措施可用于降低具有较高电流要求的应用的流量计误差。
 
 
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