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熱式流量計在熱電行業的應用
  • 企業:控制網     領域:工廠信息化     行業:機床    
  • 點擊數:1214     發布時間:2008-06-19 09:28:25
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    本文主要介紹熱式氣體質量流量計的工作原理,安裝技術規范、調試方法以及應用注意事項和ST98A流量計在濱化熱力公司鍋爐中的應用及常見故障處理方法。


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  一、 概述:
  山東濱化集團股份有限責任公司老熱電廠煙氣、風流量采用機翼式流量計,由節流件和差壓變送器組成,機翼式取壓裝置有維護量大、壓損大、安裝不方便等缺點,同時由于測量管道灰塵煤粉顆粒物較多,存在易堵、易凍、易漏等現象,使流量指示不準,同時還會使流量系數發生變化,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中先后安裝投運ST98-A FCI流量計16臺作為一次風、鍋爐出口煙氣、返料鳳、流化風量的測量,安裝投入運行后效果良好。
  
  二、測量原理
  ST98型流量計是一種用于空氣和氣體測量應用的熱擴散式質量流量計,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間的溫差轉換成一個刻度信號和一個可選擇的顯示值。
  
  三、技術規格及參數:
  操作溫度:控制電路的環境溫度(-18-60℃)
  傳感器標準溫度(-40-177℃)
  操作壓力:0-250PSIG(0-17BAR(G))
  流量范圍:0.75-600SFPS(0.21—172NMPS)
  精度:標準精度為±1%讀數 +0.5%的滿量程
  重復性:±0.5%讀數
  量程比:10:1 到100:1
  信號輸出:4-20mA,700Ω最大負載;0-5,1-5&0-10VDC 100KΩ最小負載
  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 最大負載。電壓:0~10 VDC,0~5 VDC,1~5 VDC,100KO 最小負載
  
  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側距外壁650/1300/1950mm處分別開A、B、C三個孔,見圖一。

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

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  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4~20mA的I/O產品對變頻驅動設備等產生的高頻噪聲干擾較為敏感,且現場的電氣高頻噪聲污染較為嚴重。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機柜一端包裹保護起來。
  6、現場傳感器部分按照圖三、四聯接

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  7、二次儀表接線按照圖五連接

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  五、調試
  使用ST98流量變送器提供的RJ-12通訊串口與FCI的FC88通訊器進行鏈接通訊。
  第一、將風機負荷調節至40%,在過程連接頭A處插入傳感器總長度1/3,記錄FC88 T狀態下流量值,繼續推進傳感器至2/3處,記錄流量值,最后全部推進,記錄流量值。然后將傳感器分別移至B和C點記錄數據。
  第二、將風機負荷調節至60%,在過程連接頭A處插入傳感器總長度1/3,記錄FC88 T狀態下流量值,繼續推進傳感器至2/3處,記錄流量值,最后全部推進,記錄流量值,然后將傳感器分別移至B和C點記錄數據。
  第三、將風機負荷調節至80%,在過程連接頭A處插入傳感器總長度1/3,記錄FC88 T狀態下流量值,繼續推進傳感器至2/3處,記錄流量值,最后全部推進,記錄流量值。然后將傳感器分別移至B和C點記錄數據。把3個不同負荷下的9個數據相加除9,既為不同負荷下瞬時流量值。
  
  示例:負荷40%點
  A位置三個數據分別為:365NCMH、500 NCMH、700 NCMH。B位置三個數據分別為:200 NCMH、600 NCMH、900 NCMH, C位置三個數據分別為:800 NCMH、900 NCMH、1000 NCMH,9個數據相加,計算平均值是663 NCMH,這就是此管道的瞬時流量值,最佳安裝點是A3或B2 。若安裝在A3點,K系數 為663除以700所得值0.947。若安裝在B2點, K系數為663除以600所得值為1.105。三種不同負荷狀態下數據計算,可尋出最佳的安裝位置以及流場分布點,便于減小誤差。
  
  六、菜單控制和結構
  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,只是當設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,或否(N),不要保存或改變參數。
  4、 使用backspace(后退一格)[BKSP]鍵可以退后。
  
  常用菜單選項表

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  常用操作命令
  
  B.傳感器平衡
  這一功能只有當安轉了新的流量元件或必須進行標定時才能用。要使設備正常工作,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的電流需要作調整,使兩個RTD上的電壓相同。其間的差值要盡量接近零。設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“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“已平衡(Balanced)”,第2行將出現“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,第2行則出現“保存!(Saved)”。稍后幾秒之后,第1行將出現“保存(Saved)!xxx”,第2行出現“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.在用戶存儲區或工廠存儲區進行儲存和/或恢復
  按[S][ENTER]將顯示“用戶恢復(Restore User)”以及“從用戶存儲區(from USER SAVE)?”。如果按“Y”,則顯示“恢復頁(Restore Page x)”,以及“請稍等(Please wait)”和“結束(Completed)!”,以及“重啟!(Restart)”。如果按了“N”,則顯示“用戶恢復(Restore User)”以及“從工廠存儲區(from FACTORY)?”。然后的顯示與從用戶存儲區恢復相同。
  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、安裝調試過程中的注意事項
  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),安裝時應注意標有流向箭頭的小平面與過程介質流動的方向平行,并是流向箭頭指向過程介質流動的方向。
  3、確認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,將導致讀數不精確,初次安裝應特別注意。
  4、避免將傳感器安裝在振動的管道上。
  5、流量計輸出數據和DCS操作站顯示的數據計量單位要統一,如SCFM或NCMH、LB/HR或KG/HR。
  6、流量計輸出數據標定和DCS控制系統接受數據標定要一致,如4~20mA、0~20mA、1~5V DC、0~5V DC或0~10C DC。
  7、靜電釋放裝置(ESD)
  本機電路板在出廠時,安裝了靜電釋放裝置,在安裝時應引起高度重視,必須合理使用帶有接地的兆歐電阻的護碗等裝置。因為流量變送器包含靜電釋放(ESD)敏感裝置,在打開封裝或處理電子線路板裝置時,必須嚴格遵守ESD警告。
  
  八、常見故障處理排除
  1、 因傳感器內部為2只電阻構成,所以故障可大致分為開路和短路兩種現象,故障原因一般為傳感器受到外傷害或振動導致。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

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TS2或就地接線終端的電壓值

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  2、根據內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)
  原因為:1、接線錯誤 2、導線松脫 3、加熱RED或參照RTD斷路或短路。
  2、OVERTEMP HEAD (傳感頭溫度過高)
  原因為:1、過程溫度超限 2、傳感器損壞
  3、UNDERTEMP HEAD (傳感頭溫度過低)
  原因為:1、過程溫度超限 2、傳感器損壞
  4、OPEN HEATER (加熱器斷路)
  原因為:1、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)
  原因為:1、加熱器電阻過小約90歐姆 2、傳感器短路
  6、4―20MA無輸出
  可進入設備輸出檢查程序查看。

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