GF100流量传感器使用说明书.doc

GF100型流量传感器 使用说明书在使用产品前请仔细阅读本说明书GF100型流量传感器使用说明书执行标准： Q/CMAS 7-2003 版 本 号： Ver2.1 出版日期： 2005.05.18 MAS重庆梅安森科技发展有限责任公司11GF100型流量传感器 使用说明书1 概述GF100型流量传感器(以下简称传感器)是适用于煤矿井下或地面瓦斯抽放管道标况流量监测的本质安全型仪器。该传感器具有无可动部件，检测元件不接触流体，可靠性高，介质适应性强，工作温度范围宽，准确度高等特点，主要应用于瓦斯抽放管道监控等。传感器电路采用单片机设计，能就地显示管道流量值，同时输出频率信号，供远程采集；能遥控调校零点和灵敏度，并具备故障自检功能，给使用和维护带来很大的方便。传感器的电源电路采用开关电源，使整机功耗更低，有利于延长分站和传感器之间的传输距离。产品的型号定义如下：2 工作原理2.1 涡街流量测量原理在流体中设置一个三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧会交替地产生有规则的旋涡，这种漩涡称为卡门旋涡。如图2.1所示，旋涡列在旋涡发生下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流平均流速为V ，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到关系式： 式中：Sr为斯特罗哈尔数图2.1 涡街生成原理图在旋涡发生体中装入检测探头及相应电路即构成了传感器电路，通过检测漩涡数量,该检测值经换算后即得到流量值。2.2 电路原理传感器的电路工作原理框图2.2： 图2.2 传感器电路原理框图传感器结构设计充分考虑了恶劣的环境条件,在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，同时还特别加大了电源连接器的尺寸，保证传感器能稳定可靠的工作。3 技术特征1）适用条件环境温度：040； 相对湿度：98% ；大气压力：86kPa106kPa；可用于煤矿井下有爆炸性气体危险的环境中。2） 主要技术指标：测量介质: 空气、甲烷介质压力: 1.0 Mpa介质温度: -40 +350流速范围: 4.0 60.0m/s测量范围: 0.00m3/min200m3/min 基本测量误差: 2.5%信号输出: 200Hz1000Hz 线性对应0.00m3/min100m3/min（当设置量程100时） 200Hz1000Hz 线性对应0.00m3/min200m3/min（当设置量程 100时）信号带负载能力：0500检测速度: 30S雷 诺 数: 正常21047106（ 扩展11047106）阻力系数: Cd2.6允许振动加速度: 1.0g寿命: 三年以上 整机工作电压:8V.DC24V.DC 整机工作电流: 30mA 18V.DC防爆等级: ExibI 矿用本质安全型3）显示功能四位红色数码管显示第一位：正常显示时为符号位；调校时显示功能代号：1-量程2-调零3-调灵敏度4-自检后三位：测量值显示，单位m3/min。4) 外型特征：外壳材料：不锈钢外壳颜色：金属光泽管径规格（mm）: 80 /100 /150/ 200 /250 /3004 传感器选型4.1 流量传感器主要规格型号名 称型 号规 格测量范围(参考流速5m/s60m/s，单位m3/min)流量传感器主机GF100XX涡街探头XX=021寸(25mm)0.151.77XX=052寸(50mm)0.487.05XX=104寸(100mm)1.9128.3XX=156寸(150mm)4.3363.6XX=208寸(200mm)7.67113XX=2510寸(250mm)12.0177XX=3012寸(300mm)17.52544.2流速范围的选择已知条件换算成工况体积流量流速计算公式正常流速范围标况下体积流量Q标Q工=4-60m/s质量流量GQ工=其中：Q工：工况条件下体积流量（m3/h）Q标：标准状态下（20、101.325kPa）的体积流量（Nm3/h）Pa：当地大气压（MPa）P工：介质工作压力（表压）（MPa）t工：介质工作温度（）工：工况条件下介质密度（kg/m3）V：管道中流体平均流速（m/s）D：管道直径（m）G：介质质量流量（kg/h）4.3 雷诺数范围要求计算雷诺数Re： Re= 式中 V：管道内流体平均流速（m/s）D：传感器口径（m）：介质运动粘度（m2/s）满足： 2104Re7106即可。4.4 阻力损失计算阻力损失计算公式： 式中：传感器阻力损失（Pa）（1kPa=102.156mmH2O）：被测介质的密度（kg/m3）Cd：阻力系数（2.6）V：管内流体平均流速（m/s）4.5 最小管道压力的计算在测量时，当管道内压力低、流速大时，往往会出现气穴现象，因而影响正确的流量测量，避免产生气穴现象的最小管道压力由下列公式计算：式中： P：最小管道压力（MPa）P：压力损失（MPa）Po：该液体工作温度对应的饱和蒸汽压力（MPa）4.6 当被测介质温度大于150时，传感器仪表常数必须进行温度修正，温度修正公式为： Kt=K201-5.110-5(t-20) 式中: Kt：传感器工作温度下的仪表常数(1/m3) K20：传感器出厂时的仪表常数(1/m3) t：介质温度（）5 结构和安装传感器主机的机壳采用不锈钢材料制成，其前后盖合缝处设计有橡胶密封圈，既防尘又防水，传感器正面采用了四位红色数码管作为数字显示，流量探头信号由底部的不锈钢航空插头引入。整个设计新颖、体积小、使用调节方便。涡街探头涡街探头接口显示电源及信号插头 手提S1S2下降调节上升调节功能选择图5.1 传感器外形图 5.1 传感器应水平或垂直安装（气体的流向自下而上）在与其公称通径相应的管道上。5.2 传感器上游和下游应配置一定长度的直管，其长度应满足表1的要求。1 涡街流量传感器2 整流喷嘴上游侧部件3 前直管段4 后直管段5 整流喷嘴下游侧部件图5.2流量传感器及流体整流安装示意图表1 传感器上游和下游直管长度要求上游阻流件形式上游直管段长度下游直管线段长度同心收缩全开闸阀一个90弯头同一个平面二个90弯头不同平面二个90弯头15D20D25D40D5D5.3 传感器的上游侧不应设置流量调节阀。5.4 如上游直管段长度不能满足表1要求，建议用户在上游侧管道中安装流体整流器。5.5 涡街流量计与LGZ变径整流器配合使用，可使测量的下限降低（3m/s），量程比扩大到15：1以上，安装变径整流器应先安装下游段整流喷嘴而后安装上游段整流喷嘴。5.6 传感器不要安装在有强烈振动的管道上，以免影响精度。如传感器在有振动的管段上安装时，可采取下面措施来减小振动带来的干扰：1) 在传感器上游2D处加装管道固定支撑点；2) 在满足直管段要求前提下，加装软管过渡。图53 涡街探头安装示意图5.7 涡街流量传感器在安装过程中不允许用硬物撞击，否则将影响计量精度甚至损坏仪表。当预留安装空间小于仪表厚度时，可先用随表附带的二根全螺纹螺栓将安装空间撑大到能把传感器放下，然后再用双头螺栓紧固，6 操作使用6.1传感器的接线传感器的接线使用产品配套的电缆，延长距离时须使用本安接线盒再配接适宜的矿用信号电缆。连接插头时先将插头缺口对插座上的凸棱，插紧后上好锁紧环即可。信号接通后，数码显示的右下角红色指示灯亮。输出接线颜色规则如下： 1）电源电缆按以下定义和颜色接线： 红色线电源正极(电缆插头1脚) 蓝色线电源负极(电缆插头2脚) 白色线频率(电流)信号输出 485A (电缆插头3脚) 绿色线断电信号输出 485B (电缆插头4脚)6.2 涡街探头的接线涡街探头侧传感器主机侧1 电源正极输入1脚 电源正极输出2 电流信号输出2脚 未用3 未用3脚 电流信号输入4 屏蔽线图6.1 涡街探头接线示意图4脚 未用6.2.1 连接电缆线请选用30.5 mm2或20.5 mm2屏蔽电缆；6.2.2 导线与接线端子连接必须可靠；6.2.3 电缆屏蔽网应在安全场所可靠接地，禁止与仪表外壳连接。6.2.4 涡街探头壳体上设有接地螺栓，用户使用时应可靠接地。6.3 仪器的调节6.3.1 涡街探头的调节1)涡街探头输出电流与频率及工况流量的换算关系其中： I 输出电流量（mA）Q 满度流量（m3/h）q 工况实际流量（m3/h）注意: 用户在按满流量选择变送器时，在变送器中已按该口径传感器的仪表常数进行了换算，用户在使用时，无需再考虑仪表常数，但要注意该变送器不能与其它口径变送器互换。2) 零流量检查涡街探头在零流量状态下，内部放大器应无脉冲输出，传感器主机显示瞬时流量应为零。将电流表串入输出回路中，在流量为零时，电流表指示值应为4.000.01mA。如果电流有跳动，应检查管道是否有强烈振动干扰信号产生误触发，此时，要采取措施消除或降低管道振动，如振动消除后，输出仍不为零，应检查TP2是否有脉冲输出，若有脉冲输出，可调整W2，降低触发灵敏度，（逆时针方向转动）或同时调整W1（逆时针方向转动）以减小增益。如用示波器监测TP1、TP2，波形如图6.2。图6.2 涡街探头零流量脉冲波形示意图3) 正常流量的检查电流变换电路在出厂时已按用户要求调整好,在现场不允许进行调整。当管道内有介质流动时，流量显示设备的指示应保持与流量变化规律相同，一般情况下瞬时流量指示平稳。当有流量无指示值或指示值跳动较大时，可适当调整W1、W2，使之正常。用示波器监测TP1、TP2测试点。如有误触发可适当调整W2，降低触发灵敏度（逆时针方向转动）或同时调整W1降低增益（逆时针方向转动），波形如图6.3。图6.3 涡街探头误触发脉冲波形示意图如有漏触发可适当调整W2，提高触发灵敏度（顺时针方向转动）或同时调整W1提高增益（顺时针方向转动），波形如图6.4。图6.4 涡街探头调整后消除误触发脉冲波形示意图6.3.2 传感器主机的调节调节零点前需要将传感器预热10分钟以上（1) 转换量程设置为使输出信号和测量值相一致，应根据涡街探头的量程，设置传感器的转换量程。计算方法为：设置量程涡街探头小时量程（m3）/60min如涡街探头量程为6000m3/h,可将传感器的转换量程设置为100。此时传感器输出信号为200Hz1000Hz对应0.00m3/min100m3/min 。设置时按遥控器的功能键，使第一位数码管显示的功能编号为“1”，再按动上下键，使后三位数码管显示值为设置量程。调好后，再次按动功能键，直到使第一位数码管显示的功能编号消失，调量程工作即告完成。 （2）零点调节预热完成后，观察传感器LED数字显示值是否为零。若有偏差时，将遥控器对准传感器显示窗,按功能键，使第一位数码管显示为2，此时为设置零点功能。同时按遥控器的上升键和下降键，使仪器完成校零工作,也可按上键或下键调节。（3） 灵敏度调节调节显示灵敏度必须在有标准电流源的情况下方可进行。将传感器涡街探头接口按接线表与标准电流信号源连接好，输出电流幅值设为12mA。观察传感器显示值是否为满量程的一半。若有偏差，按遥控器功能键，使第一位数码管显示“3”，此时为设置灵敏度功能。若显示值比标准值小，按遥控器的上升键；使两者一致；反之，若显示值比标准值大，则按遥控器的下降键。（4）自检功能该功能用以检查仪器工作是否正常。进入功能“4”后，仪器显示100，输出对应为3.000.05mA信号。4以后的功能只能在按下CPU板上的K1键后才能进入。按上、下键调节。（按下K1再按遥控板上的的功能键，进入功能1后就可以松开K1了）（5） 时钟“小时”（6） 时钟“分”（7） 时钟“月”（8） 时钟“日”（9） 传感器上的电压（c） 传感器上CPU自身的温度（一般可约等于环境温度）（d） 传感器的地址编号注意：任何调整进行后，都必须按动遥控器上的功能键，使第一位数码管显示功能号循环直至消失后才会生效。零点和灵敏度调节可以一次完成。7 典型故障处理7.1 传感器显示不动或零点输出高检查探头调校是否正确。若须重新调校须由专业人士操作。7.2 显示数字跳动、乱码检查电源是否正常。7.2 遥控不灵若传感器接收不到遥控信号,首先检查遥控器电池是否有电,确认有电后再更换传感器线路板数码管旁的红外接收头(SFH)。若数码管功能位数字乱跳而无法控制,也可更换SFH。8 维护及保养1) 在使用前请先仔细阅读说明书，按照操作步骤进行。在没有标准信号源的情况下不得调节传感器零点和灵敏度。2) 传感器应指定专人维护和保养，维护人员须经过专业培训。3) 传感器的零点和灵敏度要定期调校，一般为每月一次。若未超差时可继续使用。4) 使用中避免猛烈碰撞。9 运输及贮存传感器在运输过程中须包装完好，避免雨雪直接淋袭，可适于公路、铁路、航空、水路运输。传感器应存放在通风良好，无腐蚀性气体的库房内。10 装箱清单： 传感器 1台 传感器遥控器 1个（两台配一个） 涡街探头 1个（规格按配置）等流变径 (根据配置) 主机连接电缆 1根 涡街连接电缆 1根 内六角扳手 1只 说明书 1本 包装盒 1个11 其他产品执行标准：Q/MAS 7-2003防爆合格证号：1034448安全标志准用证号：20033798附录1：主要材料部件一览表序号名称规格型号单位数量1三端稳压器78L05只12集成基准电压LM385-1.2只13单片机MAS-CPU块14遥控接收电路BL9149只15整流二级管1N4007只16发光二极管3只27数码管HS-5462DS只18三极管8550只39三极管9013只710多圈电位器100只111独石电容0.1只612运放LM358块313绿色接线端子DG126-2P只214绿色接线端子DG126-4P只215双排跳针2.54/18P只116双排跳针2.54/22P只117隔离柱A