Voor de volgende drie hoofdcategorieën instrumenten moet signaalaarding (functionele aarding) op-site worden uitgevoerd, in overeenstemming met het principe van 'single- point grounding of signal loops', om de vorming van aardlussen te voorkomen die interferentie zouden kunnen veroorzaken.
Instrumenten waarvoor signaalaarding op de installatielocatie vereist is
|
Type |
Redenen waarom veldsignalen geaard moeten zijn |
Belangrijkste basis |
|
Aardings-thermokoppel |
Het meetuiteinde (hot end) is rechtstreeks verbonden met de procesapparatuur (die doorgaans geaard is) via een metalen beschermhuls, en de signaalbron zelf dient als aardingspunt. Als er aan de kant van de controlekamer een extra aardverbinding wordt gemaakt, wordt er een twee- aardingslus gevormd. |
HG/T 20513-2014, clausule 5.1.3 (Verklarende opmerkingen): "Instrumenten zoals geaarde thermokoppels, pH-meters en elektromagnetische debietmeters mogen uitsluitend ter plaatse worden geaard." |
|
pH-meter (zuurgraadmeter) |
De referentie-elektrode is via de te testen elektrolytoplossing met aarde verbonden, en de signaalbron (elektrode) zelf is al geaard. |
HG/T 20513-2014, clausule 5.1.3 (Verklarende opmerkingen): "Instrumenten zoals geaarde thermokoppels, pH-meters en elektromagnetische debietmeters mogen uitsluitend ter plaatse worden geaard." |
|
Elektromagnetische debietmeter |
Het meetprincipe vereist dat de sensor, het geleidende medium dat wordt gemeten en de procesleidingen op hetzelfde potentiaal blijven, waardoor een stabiel, schoon referentienulpunt voor de zwak geïnduceerde elektromotorische kracht (in het millivoltbereik) wordt bereikt. Deze potentiaalvereffening moet op de plaats van installatie van de sensor (in het veld) worden uitgevoerd. |
HG/T 20513-2014, clausule 5.1.3 (Verklarende opmerkingen): "Instrumenten zoals geaarde thermokoppels, pH-meters en elektromagnetische debietmeters mogen uitsluitend ter plaatse worden geaard." |
Uitleg
Eén-puntsaardingsprincipe. Voor de drie hierboven genoemde typen instrumenten is het aardingspunt van de signaallus vast op de veldlocatie. Als zowel de signaalbron (veldinstrument) als de ontvangende kant (controlekamersysteem) geaard zijn, kan er een potentiaalverschil bestaan tussen de twee locaties, waardoor een "aardlus" in de afschermingslaag of signaallijn ontstaat. Deze stroom zal over het bruikbare meetsignaal heen worden gesuperponeerd, waardoor ernstige interferentie ontstaat en dit resulteert in onstabiele, fluctuerende of onnauwkeurige meetwaarden. Voor de zwakke signalen van elektromagnetische debietmeters, variërend van enkele microvolts tot enkele millivolts, is dergelijke interferentie catastrofaal. Speciale opmerking: De afschermingslaag van de signaalkabels voor dit soort instrumenten moet aan de controlekamerzijde (werkaarde) worden geaard; Omdat het signaalcircuit zelf (zoals de negatieve pool van een thermokoppel of de signaallijn van een flowmeter) echter al ter plaatse geaard is, moet de kant van de controlekamer geïsoleerd blijven en is extra aarding ten strengste verboden.
Het principe van "slechts één aardingspunt per signaallus": 1) HG/T 20513-2014, clausule 5.1.2, verklarende opmerkingen: elke instrumentsignaallus mag slechts één aardingspunt hebben. 2) GB 50093-2013, clausule 10.2.8: elk instrumentatiecircuit mag slechts één aardingspunt voor het signaalcircuit hebben. Toelichting: Deze clausule is bedoeld om interferentiesignalen te voorkomen die worden veroorzaakt door potentiaalverschillen.. 3) SH/T 3551-2024, clausule 10.4.2: Voor de aarding van signaalcircuits moet gebruik worden gemaakt van een eenpuntsaardingsmethode.
GB 50093-2013 Code voor constructie en kwaliteitsacceptatie van automatiseringsinstrumentatietechniek, clausule 10.2.9: Bij gebruik van geaarde thermokoppels en instrumenten met reeds geaarde sensorelementen mag er geen extra aarding worden voorzien aan de zijde van het displayinstrument.
Elektromagnetische debietmeters moeten worden geaard om ervoor te zorgen dat de meetbuis, de vloeistof en de elektroden hetzelfde potentiaal hebben, waardoor een stabiele signaalreferentie wordt geboden en common{0}}mode-interferentie wordt verminderd. Omdat elektromagnetische debietmeters snelheidsinstrumenten zijn- die zijn gebaseerd op elektromagnetische inductie, detecteren hun elektroden de geïnduceerde elektromotorische kracht die wordt gegenereerd wanneer de vloeistof door magnetische veldlijnen snijdt. Als het vloeistofpotentieel fluctueert, zal het detectiesignaal instabiel zijn. Daarom moet dit equipotentiaalpunt met geweld ter plaatse-worden ingesteld met behulp van een aardlus, aardelektrode of verbindingsleiding. Een goede aarding van de elektromagnetische flowmeter is een noodzakelijke voorwaarde voor nauwkeurige metingen.
Als het systeemontwerp vereist dat het signaal op de veldlocatie wordt geaard terwijl het ontvangende instrument in de controlekamer moet worden geaard (bijvoorbeeld vanwege bepaalde systeemarchitectuurvereisten), is het simpelweg aarden van beide uiteinden niet voldoende. Er moet een "elektrische isolator" (zoals een isolerende veiligheidsbarrière of signaalisolator) worden gebruikt.
