热式流量计（FCI）在热电行业的应用

　　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）
本机电路板在出厂时，安装了静电释放装置，在安装时应引起高度重视，必须合理使用带有接地的兆欧电阻的护碗等装置。因为流量变送器包含静电释放（ESD）敏感装置，在打开封装或处理电子线路板装置时，必须严格遵守ESD警告。

八、常见故障处理排除
1、因传感器内部为2只电阻构成，所以故障可大致分为开路和短路两种现象，故障原因一般为传感器受到外伤害或振动导致。下图为传感器各脚之间的电阻电压值。

TS2或就地接线终端的流量元件电阻


TS2或就地接线终端的电压值



2、根据内部电路原理推荐电阻速测法
1对2电阻为0欧，2对3为1.1 KΩ，2对4电阻为1.1 KΩ，2对5电阻为1.1 KΩ，2对6电阻为1.1 KΩ，7对8电阻为110 Ω。

3、FC88显示的常见故障列表
1、SENSOR ERROR  （传感器故障）
原因为：1、接线错误 2、导线松脱 3、加热RED或参照RTD断路或短路。
2、OVERTEMP HEAD  （传感头温度过高）
原因为：1、过程温度超限 2、传感器损坏
3、UNDERTEMP HEAD  （传感头温度过低）
原因为：1、过程温度超限 2、传感器损坏
4、OPEN HEATER  （加热器断路）
原因为：1、加热器电阻过大约170欧姆 2、传感器断路
5、SHORTED HEATER  （加热器短路）
原因为：1、加热器电阻过小约90欧姆 2、传感器短路
6、4―20MA无输出
可进入设备输出检查程序查看。