熱式流量計在熱電行業(yè)的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2008-12-17 11:14:06 來源：西部工控網(wǎng)

一、概述：
　　山東濱化集團(tuán)股份有限責(zé)任公司老熱電廠煙氣、風(fēng)流量采用機(jī)翼式流量計，由節(jié)流件和差壓變送器組成，機(jī)翼式取壓裝置有維護(hù)量大、壓損大、安裝不方便等缺點(diǎn)，同時由于測量管道灰塵煤粉顆粒物較多，存在易堵、易凍、易漏等現(xiàn)象，使流量指示不準(zhǔn)，同時還會使流量系數(shù)發(fā)生變化，測量精度降低，造成測量誤差大。因此我們在新上的鍋爐系統(tǒng)中先后安裝投運(yùn)ST98-A FCI流量計16臺作為一次風(fēng)、鍋爐出口煙氣、返料鳳、流化風(fēng)量的測量，安裝投入運(yùn)行后效果良好。
　　
　　二、測量原理
　　ST98型流量計是一種用于空氣和氣體測量應(yīng)用的熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計，ST98型流量計由一個流量元件、一個流量變送器和一個封裝組成。ST98的流量元件使用熱擴(kuò)散的操作原理，一個低功率加熱器通過加熱一個電阻式溫度探測器（RTD），在兩個RTD之間造成一個溫差。流體的流動將被加熱的RTD上的熱量帶走，造成兩個RTD間的溫度差成比例變化，流量計的流量變送器將RTD間的溫差轉(zhuǎn)換成一個刻度信號和一個可選擇的顯示值。
　　
　　三、技術(shù)規(guī)格及參數(shù):
　　操作溫度：控制電路的環(huán)境溫度(-18-60℃)
　　傳感器標(biāo)準(zhǔn)溫度(-40-177℃)
　　操作壓力：0-250PSIG(0-17BAR(G))
　　流量范圍：0.75-600SFPS(0.21—172NMPS)
　　精度：標(biāo)準(zhǔn)精度為±1%讀數(shù) +0.5%的滿量程
　　重復(fù)性：±0.5%讀數(shù)
　　量程比：10：1 到100：1
　　信號輸出：4-20mA,700Ω最大負(fù)載；0-5,1-5&0-10VDC 100KΩ最小負(fù)載
　　流量精度：±1%+0.5%滿量程
　　輸入電源：AC輸入：100-240VAC,50/60Hz DC輸入：22-33VDC
　　輸出信號：電流：4~20 mA，700 O 最大負(fù)載。電壓：0~10 VDC，0~5 VDC，1~5 VDC，100KO 最小負(fù)載
　　
　　四、安裝
　　傳感器安裝焊接（以管道尺寸為2600*1600mm為例）
　　1、在測量管道上焊接帶3/4NPT(陰螺紋)的安裝短管3個,其中2個為觀測孔，一個為測量孔。
　　2、在管道2600mm側(cè)距外壁650/1300/1950mm處分別開A、B、C三個孔，見圖一。

3、質(zhì)量流量計插入深度等于管內(nèi)徑的1/2＋12.7＋管厚。
　　4、過程連接頭如圖二所示

5、接線
　　1、出于安全因素的考慮，ST98特別要求220V AC電源采用三線制，其中一根接地線必須連接到流量變送器接線端子排的接地終端。
　　2、因傳統(tǒng)4～20mA的I/O產(chǎn)品對變頻驅(qū)動設(shè)備等產(chǎn)生的高頻噪聲干擾較為敏感，且現(xiàn)場的電氣高頻噪聲污染較為嚴(yán)重。避免儀表信號傳輸回路遭受干擾，對輸出信號電纜采用屏蔽電纜，且屏蔽層在靠近變送器一端接地，DCS機(jī)柜一端包裹保護(hù)起來。
　　6、現(xiàn)場傳感器部分按照圖三、四聯(lián)接

7、二次儀表接線按照圖五連接

五、調(diào)試
　　使用ST98流量變送器提供的RJ－12通訊串口與FCI的FC88通訊器進(jìn)行鏈接通訊。
　　第一、將風(fēng)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)至40％，在過程連接頭A處插入傳感器總長度1／3，記錄FC88 T狀態(tài)下流量值，繼續(xù)推進(jìn)傳感器至2／3處，記錄流量值，最后全部推進(jìn)，記錄流量值。然后將傳感器分別移至B和C點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)。
　　第二、將風(fēng)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)至60％，在過程連接頭A處插入傳感器總長度1／3，記錄FC88 T狀態(tài)下流量值，繼續(xù)推進(jìn)傳感器至2／3處，記錄流量值，最后全部推進(jìn)，記錄流量值，然后將傳感器分別移至B和C點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)。
　　第三、將風(fēng)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)至80％，在過程連接頭A處插入傳感器總長度1／3，記錄FC88 T狀態(tài)下流量值，繼續(xù)推進(jìn)傳感器至2／3處，記錄流量值，最后全部推進(jìn)，記錄流量值。然后將傳感器分別移至B和C點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)。把3個不同負(fù)荷下的9個數(shù)據(jù)相加除9，既為不同負(fù)荷下瞬時流量值。
　　
　　示例：負(fù)荷40％點(diǎn)
　　A位置三個數(shù)據(jù)分別為：365NCMH、500 NCMH、700 NCMH。B位置三個數(shù)據(jù)分別為：200 NCMH、600 NCMH、900 NCMH， C位置三個數(shù)據(jù)分別為：800 NCMH、900 NCMH、1000 NCMH，9個數(shù)據(jù)相加，計算平均值是663 NCMH，這就是此管道的瞬時流量值，最佳安裝點(diǎn)是A3或B2 。若安裝在A3點(diǎn)，K系數(shù) 為663除以700所得值0.947。若安裝在B2點(diǎn), K系數(shù)為663除以600所得值為1.105。三種不同負(fù)荷狀態(tài)下數(shù)據(jù)計算，可尋出最佳的安裝位置以及流場分布點(diǎn)，便于減小誤差。
　　
　　六、菜單控制和結(jié)構(gòu)
　　1、大部分條目需要敲至少兩個鍵：一個字母加[ENTER]鍵，或一個或多個數(shù)字加[ENTER]鍵。
　　2、所以有的用戶條目由輸入模式（input Mode）?<提示開始，只是當(dāng)設(shè)備處于主功能模式下（這時需按[ENTER]選擇條目）時除外。
　　3、 Y/N表示是（Y），保存或者改變參數(shù)，或否（N），不要保存或改變參數(shù)。
　　4、使用backspace（后退一格）[BKSP]鍵可以退后。
　　
　　常用菜單選項(xiàng)表

B.傳感器平衡
　　這一功能只有當(dāng)安轉(zhuǎn)了新的流量元件或必須進(jìn)行標(biāo)定時才能用。要使設(shè)備正常工作，流量元件和電子部件必須平衡。平衡意味著處于同一溫度，流量元件中的RTD必須電阻相同。由于RTD在物理特性上的差異，其中一個RTD的電流需要作調(diào)整，使兩個RTD上的電壓相同。其間的差值要盡量接近零。設(shè)備平衡既可以自動完成，也可以手動完成。
　　按[B][ENTER]將顯示“輸入密碼（Enter Code）”
　　輸入密碼加[ENTER]鍵，出現(xiàn)“輸入溫度值(Enter temp.#)”
　　在輸入溫度值后，將顯示“自動或手動(Auto or Manual)”以及“按A或M<”
　　按[A][ENTER]將顯示“xxx xxxx平衡（Balancing）”。然后第1行將出現(xiàn)“已平衡（Balanced）”，第2行將出現(xiàn)“保存(Saved)!xxx”如果按了[M][ENTER],而不是[A][ENTER]，則將顯示“輸入平衡值（Enter Balance#）”的提示。一旦輸入了平衡值[xxx]，則平衡值在第1行出現(xiàn)，第2行則出現(xiàn)“保存！（Saved）”。稍后幾秒之后，第1行將出現(xiàn)“保存（Saved）！xxx”，第2行出現(xiàn)“輸入模式？（Input Mode）<”。（一般情況下，平衡值在234～237之間）
　　N．軟件重啟初始化。
　　按[N][ENTER]將顯示：“重新啟動，請稍后！（Restar-Wait!）”，然后出現(xiàn)初始化顯示：“FCIST98”，“正在初始化（initizlization）!”，“加熱器啟動（Heater On）！”，“版本（Version x.xx）”，“量程＝1.000001”。最后“輸入模式（Input Mode）<”。
　　S.在用戶存儲區(qū)或工廠存儲區(qū)進(jìn)行儲存和/或恢復(fù)
　　按[S][ENTER]將顯示“用戶恢復(fù)（Restore User）”以及“從用戶存儲區(qū)（from USER SAVE）?”。如果按“Y”，則顯示“恢復(fù)頁（Restore Page x）”，以及“請稍等（Please wait）”和“結(jié)束（Completed）！”，以及“重啟！（Restart）”。如果按了“N”，則顯示“用戶恢復(fù)（Restore User）”以及“從工廠存儲區(qū)（from FACTORY）？”。然后的顯示與從用戶存儲區(qū)恢復(fù)相同。
　　T.正常操作模式
　　按T[ENTER]第1行將顯示“53.0SFPS”，第2行將顯示“70.8°F”（示例為默認(rèn)單位）。
　　按[Z][ENTER]將顯示“E代表英制或（E for English）”“M代表英制或（E for Metric）”。按[M][ENTER]則下一個提示為“M SMPS.N NCMH”，后跟“或K KG/HR”。按[N][ENTER] 則下一個提示為“R圓管或（R round duct or）”，后跟“S方管（S retangular）<”。按[R][ENTER]則下一個提示為“直徑：Mn”“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并輸入一個新值，否則按[N][ENTER]或[ENTER]。如果按了[S][ENTER]，下一個提示為“Mn寬度（Wide）”“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并輸入一個新值，否則按[N][ENTER]或[ENTER]。下一個提示為“Mn高度（High）”，“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并輸入一個新值或按[N][ENTER]或[ENTER]。下一個提示為“最大＝x.xxxxxx”，后跟“修改滿量程（Change F.S）?<”。按[Y][ENTER]并輸入一個新值，否則按[N][ENTER]或[ENTER]。下一個提示為“零＝x.xxxxxx”，后跟“修改(Chande it)？<”。按[Y][ENTER]保存新值，否則按[N][ENTER]或[ENTER]。下一個提示為“保存（Save）？<”。按[Y][ENTER]保存新值。最后一個提示為“輸入模式(Input Code)？<”
　　
　　七、安裝調(diào)試過程中的注意事項(xiàng)
　　1、直管段要求
　　安裝時在流量計的上游直管段要求大于20D，下游直管段為10D。
　　2、確認(rèn)流向
　　ST98流量元件未端靠近封裝的地方有一個小平面，在這個小平面上有一個指示流體流向的箭頭（見圖一），安裝時應(yīng)注意標(biāo)有流向箭頭的小平面與過程介質(zhì)流動的方向平行，并是流向箭頭指向過程介質(zhì)流動的方向。
　　3、確認(rèn)流量元件和電子線路部分的系列號一致
　　流量元件和電子部分是配套的，如果系列號不符，將導(dǎo)致讀數(shù)不精確，初次安裝應(yīng)特別注意。
　　4、避免將傳感器安裝在振動的管道上。
　　5、流量計輸出數(shù)據(jù)和DCS操作站顯示的數(shù)據(jù)計量單位要統(tǒng)一，如SCFM或NCMH、LB/HR或KG/HR。
　　6、流量計輸出數(shù)據(jù)標(biāo)定和DCS控制系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)標(biāo)定要一致，如4～20mA、0～20mA、1～5V DC、0～5V DC或0～10C DC。
　　7、靜電釋放裝置（ESD）
　　本機(jī)電路板在出廠時，安裝了靜電釋放裝置，在安裝時應(yīng)引起高度重視，必須合理使用帶有接地的兆歐電阻的護(hù)碗等裝置。因?yàn)榱髁孔兯推靼o電釋放（ESD）敏感裝置，在打開封裝或處理電子線路板裝置時，必須嚴(yán)格遵守ESD警告。
　　
　　八、常見故障處理排除
　　1、因傳感器內(nèi)部為2只電阻構(gòu)成，所以故障可大致分為開路和短路兩種現(xiàn)象，故障原因一般為傳感器受到外傷害或振動導(dǎo)致。下圖為傳感器各腳之間的電阻電壓值。
　　
　　TS2或就地接線終端的流量元件電阻

2、根據(jù)內(nèi)部電路原理推薦電阻速測法
　　1對2電阻為0歐，2對3為1.1 KΩ，2對4電阻為1.1 KΩ，2對5電阻為1.1 KΩ，2對6電阻為1.1 KΩ，7對8電阻為110 Ω。
　　
　　3、FC88顯示的常見故障列表
　　1、SENSOR ERROR （傳感器故障）
　　原因?yàn)椋?、接線錯誤 2、導(dǎo)線松脫 3、加熱RED或參照RTD斷路或短路。
　　2、OVERTEMP HEAD （傳感頭溫度過高）
　　原因?yàn)椋?、過程溫度超限 2、傳感器損壞
　　3、UNDERTEMP HEAD （傳感頭溫度過低）
　　原因?yàn)椋?、過程溫度超限 2、傳感器損壞
　　4、OPEN HEATER （加熱器斷路）
　　原因?yàn)椋?、加熱器電阻過大約170歐姆 2、傳感器斷路
　　5、SHORTED HEATER （加熱器短路）
　　原因?yàn)椋?、加熱器電阻過小約90歐姆 2、傳感器短路
　　6、4―20MA無輸出
　　可進(jìn)入設(shè)備輸出檢查程序查看。