圖1：質量流量計實物

設備結構及測量原理

ST98型質量流量計是一種用於各類氣體測量的熱擴散式質量流量計。它由一個流量元件
、一個流量變送器和一個封裝組成。對於小口徑過程管線
，一般使用在線式流量元件；對於大於40mm的大口徑過程管線，一般使用插入式流量元件。流量元件的過程連接方式、流量變送器的輸入電源、輸出信號標定以及封裝和安裝方式均有多種方案供用戶選擇。根據現場環境（I區防爆）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型質量流量計。

 
圖2：流量計原理圖

測量原理為：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間造成一個溫度差。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。流量變送器將RTD間的溫度差轉換成一個刻度輸出信號至DCS和一個可選的顯示值至現場數顯。

安裝

確認流量元件的安裝位置

出廠煤氣管道架設在管廊架頂層，標高＋7500mm
，管外徑1220mm，管材質為Q235炭鋼。ST98要求流量元件上遊至少留出20倍管徑（過程管線）的直管段；下遊留出10倍管徑的直管段。流量元件插入過程管線
，過中心線0.5inch（12.7mm），且與管線橫截麵在同一平麵上。FCI建議流量元件豎直或水平安裝在過程管線中。

考慮到過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，從而影響到測量精度。我們采取將流量元件安裝在過程管線與水平線夾角45°斜向上的位置。當有液體滯留在RTD上時，會迅速沿著RTD向下散開，不至於聚集成珠狀物滴下而帶走熱量。

過程連接頭安裝

過程連接頭為304不鏽鋼，成環柱狀。必須保證過程連接頭上底麵S與工藝管線軸線和L1所在平麵平行
，才能確保流量元件自過程連接頭插入過程管線後，過橫截麵圓心
，且與橫截麵平行。

首先，根據安裝位置的要求，在工藝過程管線上標出一點O，在O點兩側，用線錘確定豎直方向與過程管線的切點A及A‘，連結AA’
，過A及A‘作AA’垂線
，自A及A‘沿其垂線向下標出1/4過程管線周長位置B和B’，過O點作OO‘⊥BB’於點O‘，則O’點就是流量元件的準確安裝位置。

將OO‘線延長，自O’點在OO‘及其延長線上標出距離相等的兩個點C和C’。在O‘點開孔，將過程連接頭點焊於O’點。借助角尺，調整過程連接頭使其上底麵S在BB‘方向上與過程管線軸線平行。在S麵上作L2⊥BB’與環麵外邊沿交於D
、D‘兩點。調整過程連接頭，使CD連線和C’D‘連線長度相等，再將過程連接頭焊接好。這樣，就確保了流量元件插入過程連接頭後於過程管線橫截麵平行，且過橫截麵所在圓圓心。

流量元件的安裝

Ⅰ、計算出管道外徑的1/2，加上0.5inch，在流量元件探杆上標出這一長度（自RTD端部）。

Ⅱ、將流量元件緊固件插入過程接頭，按ANSIB16.5力矩規格擰緊，並使用適當密劑。測量過程接頭和擰緊的緊固件整體高出管道的尺寸
，在第一個標記上標出這個長度。

Ⅲ、插入流量元件，調整其位置，使第二個標記位於緊固件上平麵，這樣就使流量元件超過管道中心線0.5inch；同時使流量箭頭的小平麵於過程介質流動方向平行（±1°），並使箭頭指向過程介質的流動方向。

Ⅳ、確認以上3步驟無誤（因金屬套環在擰緊後以鋸齒狀卡入流量元件探杆中
，流量元件便不能作任何調整），用扳手卡住緊固件，件緊固件螺栓擰緊後再擰1.25圈，這樣，流量元件就密封固定安裝到位了。

 
圖3：加工流程圖

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接線

Ⅰ、ST98型質量流量計用戶手冊

設備說明以及接線圖均注明電源可用24VDC或220VAC，分別提供一種接線端子。可拆開變送器封裝後發現：接線端子旁注明ACONLY，故輸入電源隻能使用220VAC.

Ⅱ、ESD警告

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，需要使用標準ESD警告：使用帶有接地的兆歐電阻器，或腕帶，或膝帶，使產生高靜電的物品如非ESD允許的塑料、膠帶和包裝塑料等遠離設備。

Ⅲ、接地與屏蔽

出於安全因素的考慮

，ST98特別要求220VAC電源采用三線製，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。

因傳統4～20mA的I/O產(chan)品(pin)對(dui)變(bian)頻(pin)驅(qu)動(dong)設(she)備(bei)等(deng)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)較(jiao)為(wei)敏(min)感(gan)，且(qie)現(xian)場(chang)的(de)電(dian)氣(qi)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)汙(wu)染(ran)較(jiao)為(wei)嚴(yan)重(zhong)。避(bi)免(mian)儀(yi)表(biao)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)回(hui)路(lu)遭(zao)受(shou)幹(gan)擾(rao)，對(dui)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)
，且(qie)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)在(zai)靠(kao)近(jin)變(bian)送(song)器(qi)一(yi)端(duan)接(jie)地(di)，DCS機櫃一端包裹保護起來（另外，控製係統機櫃組的交流電源接地
、直流電源接地、電纜屏蔽層接地和機櫃接地在櫃內保持彼此分離，並且接地網與工廠防雷接地網等相對獨立）。

 
圖4：流量計應用

調試

使用ST98流量變送器提供的一個RJ－12通訊串口
，可與FCI的FC88通訊器和PC機DB－9或DB－25接口進行通訊，用於對流量變送器進行參數設定或修改
，調試過程中需要注意如下幾個容易出錯的問題。

Ⅰ、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.

Ⅱ、流量計輸出數據標定和DCS控製係統接受數據標定要一致，如4～20mA、0～20mA
、1～5VDC、0～5VDC或0～10CDC.

Ⅲ、流量計的電子部分使用常數作為擬合曲線參數，用於顯示流量值。此常數由4節組成，根據用戶提供的過程介質中各種成分（如精製煤氣中的CO、O2、N2、H2等）含量百分比等相關參數計算得出。流量計生產商在設備出廠前一般都將此常數固化在EEPROMzhong，yonghubunengxiugai。yonghutigongdezhexiecanshudoulaiziyushejidanweideshejililunzhi

，yinciyuxianchangshijicanshuyouyidingdepiancha。yinci，liuliangjizaishijiyingyongzhonghuichuxianjiaodadewucha，magangmeijiaohuagongsidecileiliuliangjijunyincichuxianleyanzhongpiancha。

結束語

通過五冶自動化分公司、設(she)備(bei)生(sheng)產(chan)商(shang)和(he)業(ye)主(zhu)監(jian)理(li)等(deng)多(duo)方(fang)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)現(xian)場(chang)分(fen)析(xi)和(he)調(tiao)試(shi)，對(dui)我(wo)們(men)在(zai)安(an)裝(zhuang)過(guo)程(cheng)中(zhong)對(dui)細(xi)節(jie)的(de)把(ba)握(wo)和(he)對(dui)技(ji)巧(qiao)的(de)使(shi)用(yong)給(gei)予(yu)了(le)高(gao)度(du)評(ping)價(jia)，尤(you)其(qi)是(shi)對(dui)流(liu)量(liang)元(yuan)件(jian)在(zai)插(cha)入(ru)過(guo)程(cheng)管(guan)線(xian)時(shi)方(fang)位(wei)的(de)選(xuan)擇(ze)得(de)到(dao)FCI充分肯定。事實上
，ST98熱式插入安裝式質量流量計應用於可能含有水分等可凝結成液體雜質的過程氣體時
，流量元件安裝方位都已采用在過程管線中線下方45°向上的方式。FCI的用戶手冊在設備安裝方位選擇方麵沒有考慮介質含雜質問題，故一直沿用原有推薦安裝方式未做修正，FCI技術人員口頭上已經推薦並支持本文所采用的安裝方式。

設備投產使用過程中

，誤差依然嚴重存在，詳細分析後，認為：業主先前提供的過程介質中各種氣體的含量百分比不準確，取樣氣化驗後將這些參數發往SANMARCOSFCI總部重新計算了常數，由生產商技術支持人員從新設定後
，使馬鋼煤焦化公司第二煤氣淨化車間的兩台ST98質量流量計測量精度控製在了±1%以內，從而避免了出廠煤氣計量不準而造成的經濟損失。

本文用較大篇幅闡述了ST98流量元件現場安裝定位的一些小技巧
，尤其提到了ESD警jing告gao與yu屏ping蔽bi接jie地di等deng在zai施shi工gong中zhong容rong易yi忽hu略lve的de小xiao細xi節jie以yi及ji在zai調tiao試shi整zheng定ding過guo程cheng中zhong容rong易yi產chan生sheng問wen題ti的de幾ji個ge方fang麵mian。希xi望wang在zai以yi後hou安an裝zhuang調tiao試shi同tong類lei儀yi表biao時shi，能neng為wei各ge位wei同tong仁ren提ti供gong一yi些xie可ke以yi借jie鑒jian的de經jing驗yan和he教jiao訓xun。