GF100流量传感器使用说明书.docx
《GF100流量传感器使用说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GF100流量传感器使用说明书.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
GF100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/CMAS7-2003
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
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：
0℃～40℃；
相对湿度：
≤98%；
大气压力：
86kPa～106kPa；
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:
≤1.0Mpa
介质温度:
-40℃～+350℃
流速范围:
4.0～60.0m/s
测量范围:
0.00m3/min～200m3/min
基本测量误差:
≤2.5%
信号输出:
200Hz～1000Hz线性对应0.00m3/min～100m3/min（当设置量程≤100时）
200Hz～1000Hz线性对应0.00m3/min～200m3/min（当设置量程>100时）
信号带负载能力：
0Ω～500Ω
检测速度:
≤30S
雷诺数:
正常2×104～7×106（扩展1×104～7×106））
阻力系数:
Cd≤2.6
允许振动加速度:
≤1.0g
寿命:
三年以上
整机工作电压:
8V.DC～24V.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）:
Φ80/Φ100/Φ150/Φ200/Φ250/Φ300
4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/s～60m/s，单位m3/min）
流量传感器
主机
GF100－XX
涡街探头
XX=02
1寸（25mm）
0.15～1.77
XX=05
2寸（50mm）
0.48～7.05
XX=10
4寸（100mm）
1.91～28.3
XX=15
6寸（150mm）
4.33～63.6
XX=20
8寸（200mm）
7.67～113
XX=25
10寸（250mm）
12.0～177
XX=30
12寸（300mm）
17.5～254
4.2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G
Q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（℃）
ρ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）
υ：
介质运动粘度（m2/s）
满足：
2×104≤Re≤7×106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）
ΔP：
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=K20[1-5.1×10-5（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
S1
S2
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
≥15D
≥20D
≥25D
≥40D
≥5D
5.3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3×0.5mm2或2×0.5mm2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4.00±0.01mA。
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200Hz－1000Hz对应0.00m3/min～100m3/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3.00
0.05mA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/MAS7-2003
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
1
2
集成基准电压
LM385-1.2
只
1
3
单片机
MAS-CPU
块
1
4
遥控接收电路
BL9149
只
1
5
整流二级管
1N4007
只
1
6
发光二极管
Φ3
只
2
7
数码管
HS-5462DS
只
1
8
三极管
8550
只
3
9
三极管
9013
只
7
10
多圈电位器
100Ω
只
1
11
独石电容
0.1
只
6
12
运放
LM358
块
3
13
绿色接线端子
DG126-2P
只
2
14
绿色接线端子
DG126-4P
只
2
15
双排跳针
2.54/18P
只
1
16
双排跳针
2.54/22P
只
1
17
隔离柱
AS-10
根
1
18
蜂鸣器
只
1
19
通用遥控器
YHT1型
只
1
20
遥控器电池3V
只
1
21
PCB
G-DMAINV1.4
块
1
22
23
24
25
26
27
附录2涡街探头外形尺寸
单位：
mm
DN
D1
D2
H1
H2
A
25
25
60
338
438
65
40
40
88
350
450
65
50
50
98
360
460
65
80
80
124
386
486
65
100
100
148
410
510
65
150
150
196
458
558
80
200
200
260
522
622
80
250
250
320
582
682
100
300
300
370
632
732
100
注：
HI-短屏蔽罩H2长屏蔽罩
附录3等流变径喷嘴外形尺寸
单位：
mm
DN
D1
D2
H1
H2
40
40
25
31
20
50
50
25
45
20
50
50
40
26.5
20
80
80
50
52.5
21
100
100
80
42.5
25
100
100
50
79.5
25
125
125
100
48
25
150
150
100
81.5
27
200
200
150
74.5
29
250
250
200
74.5
64
300
300
250
74.5
115
300
300
200
134.5
32
喷嘴上游侧部件喷嘴下游侧部件
附录4涡街探头安装图
附录5流量传感器电路原理图
*电路图仅供参考，如有更改恕不通知
生产单位：
重庆梅安森科技发展有限责任公司
地址：
重庆市高新区科园四路146号
邮编：
400039
联系电话：
（023）68181079-801,68635705
传真:
（023）68181079-802
网址：
升级会员 