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ST98型質(zhì)量流量計(jì)在煤焦化中的應(yīng)用

時(shí)間:2007-07-24 10:25:00來(lái)源:ronggang

導(dǎo)語(yǔ):?簡(jiǎn)述ST98型質(zhì)量流量計(jì)在煤氣流量測(cè)量中的應(yīng)用、安裝和調(diào)試技術(shù)。
1 概述    煤氣凈化是將焦?fàn)t送來(lái)的荒煤氣經(jīng)過(guò)洗滌、脫酸蒸氨、脫苯等一系列工序變成相對(duì)純凈的精制煤氣,再出廠送至煤氣站或終端用戶(hù)。 凈化后的精制煤氣中含有CO、O2、N2、H2等多種成分,每種成分的含量與工藝過(guò)程的控制有關(guān),各工藝系統(tǒng)不盡相同。流量計(jì)計(jì)量單位通常采用體積流量和質(zhì)量流量?jī)煞N。馬鋼煤焦化公司對(duì)出廠煤氣的計(jì)量選用了美國(guó)FLUID COMPONENTS INTL(FCI)公司的ST98型質(zhì)量流量計(jì),采用公制KG/HR作為計(jì)量單位,采集到的數(shù)據(jù)傳送到DCS系統(tǒng)中央控制室集中管理。本文就ST98型質(zhì)量流量計(jì)在高空大口徑管道上的一些安裝技巧以及調(diào)試過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題進(jìn)行總結(jié),供大家參考。    2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理    ST98型質(zhì)量流量計(jì)是一種用于各類(lèi)氣體測(cè)量的熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)。它由一個(gè)流量元件、一個(gè)流量變送器和一個(gè)封裝組成。對(duì)于小口徑過(guò)程管線(xiàn),一般使用在線(xiàn)式流量元件;對(duì)于大于40mm的大口徑過(guò)程管線(xiàn),一般使用插入式流量元件。流量元件的過(guò)程連接方式、流量變送器的輸入電源、輸出信號(hào)標(biāo)定以及封裝和安裝方式均有多種方案供用戶(hù)選擇。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(I區(qū)防爆)的要求,馬鋼選用了流量變送器與流量元件一體化就地封裝、插入式螺紋連接安裝方式的ST98型質(zhì)量流量計(jì)。    測(cè)量原理為:一個(gè)低功率加熱器通過(guò)加熱一個(gè)電阻式溫度探測(cè)器(RTD),在兩個(gè)RTD間造成一個(gè)溫度差。流體的流動(dòng)將被加熱的RTD上的熱量帶走,造成兩個(gè)RTD間的溫度差成比例變化。流量變送器將RTD間的溫度差轉(zhuǎn)換成一個(gè)刻度輸出信號(hào)至DCS和一個(gè)可選的顯示值至現(xiàn)場(chǎng)數(shù)顯。圖1為ST98流量元件示意圖。
3 安裝    1)確認(rèn)流量元件的安裝位置    出廠煤氣管道架設(shè)在管廊架頂層,標(biāo)高+7500mm,管外徑1220mm,管材質(zhì)為Q235炭鋼。ST98要求流量元件上游至少留出20倍管徑(過(guò)程管線(xiàn))的直管段;下游留出10倍管徑的直管段。流量元件插入過(guò)程管線(xiàn),過(guò)中心線(xiàn)0.5 inch(12.7mm),且與管線(xiàn)橫截面在同一平面上。FCI建議流量元件豎直或水平安裝在過(guò)程管線(xiàn)中。    考慮到過(guò)程氣體中可能含有水分甚至少量焦油等液體聚集到RTD上,再成珠狀物滴下,帶走部分熱量影響兩RTD上的溫度差,從而影響到測(cè)量精度。我們采取將流量元件安裝在過(guò)程管線(xiàn)與水平線(xiàn)夾角45°斜向上的位置(如圖2所示)。當(dāng)有液體滯留在RTD上時(shí),會(huì)迅速沿著RTD向下散開(kāi),不至于聚集成珠狀物滴下而帶走熱量。
2)過(guò)程連接頭安裝    過(guò)程連接頭為304不銹鋼,成環(huán)柱狀(如圖3)。必須保證過(guò)程連接頭上底面S與工藝管線(xiàn)軸線(xiàn)和L1所在平面平行,才能確保流量元件自過(guò)程連接頭插入過(guò)程管線(xiàn)后,過(guò)橫截面圓心,且與橫截面平行。 首先,根據(jù)安裝位置的要求,在工藝過(guò)程管線(xiàn)上標(biāo)出一點(diǎn)O,在O點(diǎn)兩側(cè),用線(xiàn)錘確定豎直方向與過(guò)程管線(xiàn)的切點(diǎn)A及A’(如平視圖4),連結(jié)AA’,過(guò)A及A’作AA’垂線(xiàn),自A及A’沿其垂線(xiàn)向下標(biāo)出1/4過(guò)程管線(xiàn)周長(zhǎng)位置B和B’,過(guò)O點(diǎn)作OO’⊥BB’于點(diǎn)O’,則O’點(diǎn)就是流量元件的準(zhǔn)確安裝位置。   
將OO’線(xiàn)延長(zhǎng),自O(shè)’點(diǎn)在OO’及其延長(zhǎng)線(xiàn)上標(biāo)出距離相等的兩個(gè)點(diǎn)C和C’(如圖4所示)。在O’點(diǎn)開(kāi)孔,將過(guò)程連接頭點(diǎn)焊于O’點(diǎn)。借助角尺,調(diào)整過(guò)程連接頭使其上底面S在BB’方向上與過(guò)程管線(xiàn)軸線(xiàn)平行。在S面上作L2⊥BB’與環(huán)面外邊沿交于D、D’兩點(diǎn)(如圖3)。調(diào)整過(guò)程連接頭,使CD連線(xiàn)和C’D’連線(xiàn)長(zhǎng)度相等,再將過(guò)程連接頭焊接好。這樣,就確保了流量元件插入過(guò)程連接頭后于過(guò)程管線(xiàn)橫截面平行,且過(guò)橫截面所在圓圓心。
3)流量元件的安裝    Ⅰ、計(jì)算出管道外徑的1/2,加上0.5 inch,在流量元件探桿上標(biāo)出這一長(zhǎng)度(自RTD端部)。    Ⅱ、將流量元件緊固件插入過(guò)程接頭,按ANSI B16.5力矩規(guī)格擰緊,并使用適當(dāng)密劑。測(cè)量過(guò)程接頭和擰緊的緊固件整體高出管道的尺寸,在第一個(gè)標(biāo)記上標(biāo)出這個(gè)長(zhǎng)度。    Ⅲ、插入流量元件,調(diào)整其位置,使第二個(gè)標(biāo)記位于緊固件上平面,這樣就使流量元件超過(guò)管道中心線(xiàn)0.5 inch;同時(shí)使流量箭頭的小平面于過(guò)程介質(zhì)流動(dòng)方向平行(±1°),并使箭頭指向過(guò)程介質(zhì)的流動(dòng)方向。    Ⅳ、確認(rèn)以上3步驟無(wú)誤(因金屬套環(huán)在擰緊后以鋸齒狀卡入流量元件探桿中,流量元件便不能作任何調(diào)整),用扳手卡住緊固件,件緊固件螺栓擰緊后再擰1.25圈,這樣,流量元件就密封固定安裝到位了。    4 接線(xiàn)     Ⅰ、ST98型質(zhì)量流量計(jì)用戶(hù)手冊(cè)設(shè)備說(shuō)明以及接線(xiàn)圖均注明電源可用24V DC或220V AC,分別提供一種接線(xiàn)端子??刹痖_(kāi)變送器封裝后發(fā)現(xiàn):接線(xiàn)端子旁注明 AC ONLY,故輸入電源只能使用220V AC。    Ⅱ、ESD警告    流量變送器包含靜電釋放(ESD)敏感裝置,在打開(kāi)封裝或處理電子線(xiàn)路板裝置時(shí),需要使用標(biāo)準(zhǔn)ESD警告:使用帶有接地的兆歐電阻器,或腕帶,或膝帶,使產(chǎn)生高靜電的物品如非ESD允許的塑料、膠帶和包裝塑料等遠(yuǎn)離設(shè)備。    Ⅲ、接地與屏蔽    出于安全因素的考慮,ST98特別要求220V AC電源采用三線(xiàn)制,其中一根接地線(xiàn)必須連接到流量變送器接線(xiàn)端子排的接地終端。 因傳統(tǒng)4~20mA的I/O產(chǎn)品對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)備等產(chǎn)生的高頻噪聲干擾較為敏感,且現(xiàn)場(chǎng)的電氣高頻噪聲污染較為嚴(yán)重。避免儀表信號(hào)傳輸回路遭受干擾,對(duì)輸出信號(hào)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(lái)(另外,控制系統(tǒng)機(jī)柜組的交流電源接地、直流電源接地、電纜屏蔽層接地和機(jī)柜接地在柜內(nèi)保持彼此分離,并且接地網(wǎng)與工廠防雷接地網(wǎng)等相對(duì)獨(dú)立)。    5 調(diào)試    使用ST98流量變送器提供的一個(gè)RJ-12通訊串口,可與FCI的FC88通訊器和PC機(jī)DB-9或DB-25接口進(jìn)行通訊,用于對(duì)流量變送器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或修改,調(diào)試過(guò)程中需要注意如下幾個(gè)容易出錯(cuò)的問(wèn)題。    Ⅰ、流量計(jì)輸出數(shù)據(jù)和DCS操作站顯示的數(shù)據(jù)計(jì)量單位要統(tǒng)一,如SCFM或NCMH、LB/HR或KG/HR。    Ⅱ、流量計(jì)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。    Ⅲ、流量計(jì)的電子部分使用常數(shù)作為擬合曲線(xiàn)參數(shù),用于顯示流量值。此常數(shù)由4節(jié)組成,根據(jù)用戶(hù)提供的過(guò)程介質(zhì)中各種成分(如精制煤氣中的CO、O2、N2、H2等)含量百分比等相關(guān)參數(shù)計(jì)算得出。流量計(jì)生產(chǎn)商在設(shè)備出廠前一般都將此常數(shù)固化在EEPROM中,用戶(hù)不能修改。用戶(hù)提供的這些參數(shù)都來(lái)自于設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)理論值,因此與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)有一定的偏差。因此,流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)較大的誤差,馬鋼煤焦化公司的此類(lèi)流量計(jì)均因此出現(xiàn)了嚴(yán)重偏差。    6 結(jié)束語(yǔ)    通過(guò)五冶自動(dòng)化分公司、設(shè)備生產(chǎn)商和業(yè)主監(jiān)理等多方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)分析和調(diào)試,對(duì)我們?cè)诎惭b過(guò)程中對(duì)細(xì)節(jié)的把握和對(duì)技巧的使用給予了高度評(píng)價(jià),尤其是對(duì)流量元件在插入過(guò)程管線(xiàn)時(shí)方位的選擇得到FCI充分肯定。事實(shí)上,ST98熱式插入安裝式質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用于可能含有水分等可凝結(jié)成液體雜質(zhì)的過(guò)程氣體時(shí),流量元件安裝方位都已采用在過(guò)程管線(xiàn)中線(xiàn)下方45°向上的方式。FCI的用戶(hù)手冊(cè)在設(shè)備安裝方位選擇方面沒(méi)有考慮介質(zhì)含雜質(zhì)問(wèn)題,故一直沿用原有推薦安裝方式未做修正,F(xiàn)CI技術(shù)人員口頭上已經(jīng)推薦并支持本文所采用的安裝方式。    設(shè)備投產(chǎn)使用過(guò)程中,誤差依然嚴(yán)重存在,詳細(xì)分析后,認(rèn)為:業(yè)主先前提供的過(guò)程介質(zhì)中各種氣體的含量百分比不準(zhǔn)確,取樣氣化驗(yàn)后將這些參數(shù)發(fā)往SAN MARCOS FCI總部重新計(jì)算了常數(shù),由生產(chǎn)商技術(shù)支持人員從新設(shè)定后,使馬鋼煤焦化公司第二煤氣凈化車(chē)間的兩臺(tái)ST98質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量精度控制在了±1%以?xún)?nèi),從而避免了出廠煤氣計(jì)量不準(zhǔn)而造成的經(jīng)濟(jì)損失。    本文用較大篇幅闡述了ST98流量元件現(xiàn)場(chǎng)安裝定位的一些小技巧,尤其提到了ESD警告與屏蔽接地等在施工中容易忽略的小細(xì)節(jié)以及在調(diào)試整定過(guò)程中容易產(chǎn)生問(wèn)題的幾個(gè)方面。希望在以后安裝調(diào)試同類(lèi)儀表時(shí),能為各位同仁提供一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

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