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热式流量计(FCI)在热电行业的应用

供稿:中国工控网 2014/6/28 11:19:00

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本文主要介绍热式气体质量流量计的工作原理,安装技术规范、调试方法以及应用注意事项和ST98A流量计在滨化热力公司锅炉中的应用及常见故障处理方法。


一、 概述:
  山东滨化集团股份有限责任公司老热电厂烟气、风流量采用机翼式流量计,由节流件和差压变送器组成,机翼式取压装置有维护量大、压损大、安装不方便等缺点,同时由于测量管道灰尘煤粉颗粒物较多,存在易堵、易冻、易漏等现象,使流量指示不准,同时还会使流量系数发生变化,测量精度降低,造成测量误差大。因此我们在新上的锅炉系统中先后安装投运ST98-A FCI流量计16台作为一次风、锅炉出口烟气、返料凤、流化风量的测量,安装投入运行后效果良好。二、测量原理
  ST98型流量计是一种用于空气和气体测量应用的热扩散式质量流量计,ST98型流量计由一个流量元件、一个流量变送器和一个封装组成。ST98的流量元件使用热扩散的操作原理,一个低功率加热器通过加热一个电阻式温度探测器(RTD),在两个RTD之间造成一个温差。流体的流动将被加热的RTD上的热量带走,造成两个RTD间的温度差成比例变化,流量计的流量变送器将RTD间的温差转换成一个刻度信号和一个可选择的显示值。三、技术规格及参数:
操作温度:控制电路的环境温度(-18-60℃)
传感器标准温度(-40-177℃)
操作压力:0-250PSIG(0-17BAR(G))
流量范围:0.75-600SFPS(0.21—172NMPS)
精度:标准精度为�1%读数    0.5%的满量程
重复性:�0.5%读数
量程比:10:1 到100:1
信号输出:4-20mA,700Ω最大负载;0-5,1-5&0-10VDC 100KΩ最小负载
流量精度:�1% 0.5%满量程
输入电源:AC输入:100-240VAC,50/60Hz    DC输入:22-33VDC
输出信号:电流:4~20 mA,700 O 最大负载。电压:0~10 VDC,0~5 VDC,1~5 VDC,100KO 最小负载四、安装
传感器安装焊接(以管道尺寸为2600*1600mm为例)
1、在测量管道上焊接带3/4"NPT(阴螺纹)的安装短管3个,其中2个为观测孔,一个为测量孔。
2、在管道2600mm侧距外壁650/1300/1950mm处分别开A、B、C三个孔,见图一。



3、质量流量计插入深度等于管内径的1/2+12.7+管厚。
4、过程连接头如图二所示



5、接线
1、出于安全因素的考虑,ST98特别要求220V AC电源采用三线制,其中一根接地线必须连接到流量变送器接线端子排的接地终端。
2、因传统4~20mA的I/O产品对变频驱动设备等产生的高频噪声干扰较为敏感,且现场的电气高频噪声污染较为严重。避免仪表信号传输回路遭受干扰,对输出信号电缆采用屏蔽电缆,且屏蔽层在靠近变送器一端接地,DCS机柜一端包裹保护起来。
6、现场传感器部分按照图三、四联接




7、二次仪表接线按照图五连接


五、调试
  使用ST98流量变送器提供的RJ-12通讯串口与FCI的FC88通讯器进行链接通讯。
  第一、将风机负荷调节至40%,在过程连接头A处插入传感器总长度1/3,记录FC88 T状态下流量值,继续推进传感器至2/3处,记录流量值,最后全部推进,记录流量值。然后将传感器分别移至B和C点记录数据。
  第二、将风机负荷调节至60%,在过程连接头A处插入传感器总长度1/3,记录FC88 T状态下流量值,继续推进传感器至2/3处,记录流量值,最后全部推进,记录流量值,然后将传感器分别移至B和C点记录数据。
  第三、将风机负荷调节至80%,在过程连接头A处插入传感器总长度1/3,记录FC88 T状态下流量值,继续推进传感器至2/3处,记录流量值,最后全部推进,记录流量值。然后将传感器分别移至B和C点记录数据。把3个不同负荷下的9个数据相加除9,既为不同负荷下瞬时流量值。示例:负荷40%点
  A位置三个数据分别为:365NCMH、500 NCMH、700 NCMH。B位置三个数据分别为:200 NCMH、600 NCMH、900 NCMH, C位置三个数据分别为:800 NCMH、900 NCMH、1000 NCMH,9个数据相加,计算平均值是663 NCMH,这就是此管道的瞬时流量值,最佳安装点是A3或B2 。若安装在A3点,K系数 为663除以700所得值0.947。若安装在B2点, K系数为663除以600所得值为1.105。三种不同负荷状态下数据计算,可寻出最佳的安装位置以及流场分布点,便于减小误差。六、菜单控制和结构
1、大部分条目需要敲至少两个键:一个字母加[ENTER]键,或一个或多个数字加[ENTER]键。
2、 所以有的用户条目由输入模式(input Mode)?<提示开始,只是当设备处于主功能模式下(这时需按[enter]选择条目)时除外。
3、 Y/N表示是(Y),保存或者改变参数,或否(N),不要保存或改变参数。
4、 使用backspace(后退一格)[BKSP]键可以退后。常用菜单选项表




常用操作命令B.传感器平衡
  这一功能只有当安转了新的流量元件或必须进行标定时才能用。要使设备正常工作,流量元件和电子部件必须平衡。平衡意味着处于同一温度,流量元件中的RTD必须电阻相同。由于RTD在物理特性上的差异,其中一个RTD的电流需要作调整,使两个RTD上的电压相同。其间的差值要尽量接近零。设备平衡既可以自动完成,也可以手动完成。
  按[B][ENTER]将显示“输入密码(Enter Code)”
  输入密码加[ENTER]键,出现“输入温度值(Enter temp.#)”
  在输入温度值后,将显示“自动或手动(Auto or Manual)”以及“按A或M<”
  按[A][ENTER]将显示“xxx xxxx平衡(Balancing)”。然后第1行将出现“已平衡(Balanced)”,第2行将出现“保存(Saved)!xxx”如果按了[M][ENTER],而不是[A][ENTER],则将显示“输入平衡值(Enter Balance#)”的提示。一旦输入了平衡值[xxx],则平衡值在第1行出现,第2行则出现“保存!(Saved)”。稍后几秒之后,第1行将出现“保存(Saved)!xxx”,第2行出现“输入模式?(Input Mode)<”。(一般情况下,平衡值在234~237之间)
N.软件重启初始化。
按[N][ENTER]将显示:“重新启动,请稍后!(Restar-Wait!)”,然后出现初始化显示:“FCIST98”,“正在初始化(initizlization)!”,“加热器启动(Heater On)!”,“版本(Version x.xx)”,“量程=1.000001”。最后“输入模式(Input Mode)<”。
S.在用户存储区或工厂存储区进行储存和/或恢复
按[S][ENTER]将显示“用户恢复(Restore User)”以及“从用户存储区(from USER SAVE)?”。如果按“Y”,则显示“恢复页(Restore Page x)”,以及“请稍等(Please wait)”和“结束(Completed)!”,以及“重启!(Restart)”。如果按了“N”,则显示“用户恢复(Restore User)”以及“从工厂存储区(from FACTORY)?”。然后的显示与从用户存储区恢复相同。
T.正常操作模式
按T[ENTER]第1行将显示“53.0SFPS”,第2行将显示“70.8�F”(示例为默认单位)。
Z.量程修改(公制)
按[Z][ENTER]将显示“E代表英制或(E for English)”“M代表英制或(E for Metric)”。按[M][ENTER]则下一个提示为“M SMPS.N NCMH”,后跟“或K KG/HR”。按[N][ENTER] 则下一个提示为“R圆管或(R round duct or)”,后跟“S方管(S retangular)<”。按[R][ENTER]则下一个提示为“直径:Mn”“x.xxxxxx”,后跟“修改(change it)?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值,否则按[N][ENTER]或[ENTER]。如果按了[S][ENTER],下一个提示为“Mn宽度(Wide)”“x.xxxxxx”,后跟“修改(change it)?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值,否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“Mn高度(High)”,“x.xxxxxx”,后跟“修改(change it)?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值或按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“最大=x.xxxxxx”,后跟“修改满量程(Change F.S)?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值,否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“零=x.xxxxxx”,后跟“修改(Chande it)?<”。按[Y][ENTER]保存新值,否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“保存(Save)?<”。按[Y][ENTER]保存新值。 最后一个提示为“输入模式(Input Code)?<”七、安装调试过程中的注意事项
1、直管段要求
安装时在流量计的上游直管段要求大于20D,下游直管段为10D。
2、确认流向
ST98流量元件未端靠近封装的地方有一个小平面,在这个小平面上有一个指示流体流向的箭头(见图一),安装时应注意标有流向箭头的小平面与过程介质流动的方向平行,并是流向箭头指向过程介质流动的方向。
3、确认流量元件和电子线路部分的系列号一致
流量元件和电子部分是配套的,如果系列号不符,将导致读数不精确,初次安装应特别注意。
4、避免将传感器安装在振动的管道上。
5、流量计输出数据和DCS操作站显示的数据计量单位要统一,如SCFM或NCMH、LB/HR或KG/HR。
6、流量计输出数据标定和DCS控制系统接受数据标定要一致,如4~20mA、0~20mA、1~5V DC、0~5V DC或0~10C DC。
7、静电释放装置(ESD)
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