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第五节GLV系列矿用气体流量传感器一、概述GLV系列矿用气体流量传感器(以下简称传感器)是用于监测煤矿井下或地面瓦斯抽放管道标况流量和工况流量的本质安全型仪器。传感器电路采用单片机设计，能就地显示被测参数值，同时输出多种信号，供远程采集；能遥控调校零点和灵敏度，并具备历史数据统计功能，给使用带来很大的方便。二、主要特点1、V锥传感器所需直管段很短，且其本身具有整流功能，不需要在传感器的上游安装流动调节器，而且还具有自清洁功能。2、量程比宽（传感器测量的最大值与最小值之比），精度高，可重复使用。3、耐磨损、无可动部件，长期使用稳定性好。4、对管道中的粉尘、水汽抗干扰能力强。5、具有多种不同型号，适用不同的管径。三、主要技术参数1、环境参数温度0℃～40℃湿度≤98%大气压力80kPa～110kPa2、工作电压：19V.DC3、工作电流：≤100mA.DC4、本安参数：Ui:19.2V；Ii:980mA；Ci：1.592uF；Li：32uH5、测量范围5.1流量GLV系列产品测量范围如下：产品型号管径（mm）量程（m3/min）GLV50/6(A)矿用气体流量传感器500.7-6.0GLV80/18(A)用气体流量传感器801.8-18.0GLV100/28(A)矿用气体流量传感器1002.8-28.0GLV150/60(A)矿用气体流量传感器1506.0-60.0GLV200/110(A)矿用气体流量传感器20011-110.0GLV250/176(A)矿用气体流量传感器25017.6-176.0GLV300/250(A)矿用气体流量传感器30025-250.0注：上面流量范围是通用的，如果需要低流速可以定制，流速可以达到1m/s。5.1.1介质压力：≤1.0MPa；基本测量误差:≤±2.5%；检测速度：≤30s。5.2压力5.2.1测量范围：（-100～0）kPa或（0～+100）kPa；5.2.2测量误差:≤3%FS；5.2.3传感器的测量部分经密封性试验后，压力下降不得超过2%，并不得有损坏现象。5.3温度5.3.1测量范围：（0～100）℃；5.3.2测量误差:≤2.5%FS；5.3.3响应时间：≤10s。6、输出信号制式6.1RS485信号6.1.1主从式、半双工；6.1.2输出端口数：1路；6.1.3传输速率：2400bps；6.1.4信号工作电压峰峰值：≤12V。6.2频率型信号6.2.1输出端口数：3路、输入端口数：1路；6.2.2频率：200Hz～1000Hz（脉冲宽度大于0.3ms）。7、传感器到电源及分站的最大距离：2.0km；(MHYVRP电缆，电缆分布参数：分布电容：≤0.06μF/km；分布电感：≤0.8mH/km；直流电阻：≤12.8Ω/km)。8、电源波动范围：14V.DC～24V.DC四、工作原理本传感器属于V型锥流量计，是一种差压式流量计，它的原理是基于封闭管道中能量相互转换的伯努利定律。利用流体的连续性方程和伯努利方程，即可推导出被测流量与输出差压值的数学关系式。连续性方程是质量守恒定律应用运动流体的一种数学表达式。如果流体流经一个收缩（节流）件时，流体将被加速。这种流体的加速将使它的动能增加，而同时按照能量守恒定律，在流体被加速处它的静压力一定会降低到一个相对应的值。能量守恒定律告诉我们：在一个封闭的系统中，流体的总能量是一个常数。为进一步进行定量分析，请参见下图：在横截面1处，流体的平均流速是V1，其密度是ρ1，管道在横截面1处的横截面积是A1；当流体流过横截面2时，相应的平均流速是V2，密度是ρ2，横截面积是A2。利用流体的连续性方程和伯努利方程和能量守恒的定律，可以推导出：式中：——被测介质的可膨胀性系数，对于液体=1；对气体、蒸气等可压缩流体＜1；qv——流体的体积流量，[m3/s]；（工况下流体的体积流量）；d——工作状况下节流件的等效开孔直径，[m]（对于孔板是孔径，对于文丘得管是喉径，对于VNZ流量计是等效开孔直径）；△P—差压，△P=P1-P2；[Pa]；ρ1——工作状况下，节流件（前）上游处流体的密度，[㎏/m3]；C——流出系数，[—]无量纲；β——直径比[—]无量纲。β=d／D。五、连接与使用1、接线端定义：P板：a)电源1（本机）：(本传感器供电端口)Power1+：本安电源输入正；Power1-：本安电源输入负。b)200-1000Hz频率输出：F1：工况流量输出；F2：温度信号输出；F3：压力信号输出；F4：瓦斯信号输出。注：在使用频率输出时，要保证分站和V锥表头共地，即：分站的地线要与V锥的地线（Power-）相接；F1-F4接至分站的信号端口。c)485输出：485A：A；485B：B。d)电源2（CH4）：(挂接甲烷传感器供电端口)Power2+：本安电源输入正；Power2-：本安电源输入负。S板：a）差压变送器：CY+：差压变送器正极；CY-：差压变送器负极；EGND：差压变送器地；b）压力变送器：YL+：压力变送器正极；YL-：压力变送器负极；EGND：压力变送器地；c）甲烷传感器：CH-F：甲烷传感器频率；CH+：甲烷传感器正极；CH-：甲烷传感器负极；d）温度传感器：T(1)+：温度传感器正极；T(2)-：温度传感器负极；AGND：温度传感器地线；注：一般使用铂电阻温度传感器，不分正负。2、传感器连接2.1通过频率方式接入。2.2通过485方式接入。3、遥控器的使用4、各个菜单说明GLV系列流量传感器菜单分为主界面菜单和设置菜单。4.1主界面菜单主要显示实时监测的数据和累积量，具体各个参数的意义如下：符号意义符号意义T实时温度值MSP每月标况纯累积量CH4实时甲烷值YSP每年标况纯累积量RNP/ANP/RPP/APP负压相对值/负压绝对值/正压相对值/正压绝对值HOM每小时工况混合累积量OC实时工况值（单位每立方米每分）DOM每天工况混合累积量SC实时标况值（单位每立方米每分）MOM每月工况混合累积量HSM每小时标况混合累积量YOM每年工况混合累积量DSM每天标况混合累积量HOP每小时工况纯累积量MSM每月标况混合累积量DOP每天工况纯累积量YSM每年标况混合累积量MOP每月工况纯累积量HSP每小时标况纯累积量YOP每年工况纯累积量DSP每天标况纯累积量4.2设置菜单设置菜单主要用于标校各个传感器以及设置各个参数，具体意义如下：设置菜单名称子菜单名称意义1：系数标校菜单温度零点用于标校温度传感器时保存零点值。温度精度用于标校温度传感器时调整实际值与显示值的偏差。正/负压零点用于标校正/负压传感器时保存零点值。正/负压精度用于标校正/负压感器时调整实际值与显示值的偏差。差压零点用于标校差压传感器时保存零点值。差压精度用于标校差压感器时调整实际值与显示值的偏差。2：量程设置菜单温度低端温度量程下限值。温度高端温度量程上限值。工况量程工况测量的量程范围。标况量程标况测量的量程范围。正/负压量程正/负压传感器测量的量程范围。差压量程差压传感器测量的量程范围。（默认值，不需改动）甲烷量程甲烷传感器测量的量程范围。3：参数设置菜单指数流量公式计算中使用的参数。（默认值，不需改动）标密标准大气压下气体密度。气压标准大气压。管径V锥管径大小。锥体V锥锥体大小。系数流量系数。地址485通信地址。压力压力显示类型选择。阻尼系数数据波动速率，数值越少波动越快，数值越大波动越慢。小信号切除切除小信号干扰。4：时间设置菜单年设置设置时间年。月设置设置时间月。日设置设置时间日。时设置设置时间时。分设置设置时间分。秒设置设置时间秒。星期设置设置星期。5：高级标校菜单温度零点温度零点的AD值。温度线性实际温度值与使用值的线性关系。负压零点负压零点的AD值。负压线性实际负压值与使用值的线性关系。差压零点差压零点的AD值。差压线性实际差压值与使用值得线性关系。一键备份备份各个参数。一键恢复恢复到最近。初始化设备将各个传感器参数初始化。清零累积量清楚累积量（清除时要将J2短接）。修改密码修改操作密码。6：系统信息菜单485状态显示485通信状态（“接收I”表示正在接收初始化命令；“发送I”表示返回初始化命令；“接收F”表示接收巡检命令；“返回F”表示返回巡检命令）；“控制”表示485线路正常（附：可通过此处查看V锥通讯情况）其他V锥各个参数。5、V锥标校5.1温度传感器标校将温度铂电阻置于冰水混合物中，稳定30s，同时按“功能+上键+下键”进入设置菜单；然后按“功能键”进入“1：系数标校菜单”；再按“功能”将光标移至温度零点后的数字，然后同时按下“上键+下键”保存当前温度零点值，然后将温度加热至50°C，查看温度精度是否与实际温度一致，如果不一致将精度调至实际温度值，按照同样的方法标校70°C、100°C，然后同时按“S1+S2”退出本级菜单；5.2负压传感器标校将负压传感器接入标准大气压强环境中，稳定30s，同时按“功能+上键+下键”进入设置菜单；然后按“功能键”进入“1：系数标校菜单”；再按“功能键”将光标移至负压零点后的数字，然后同时按“上键+下键”保存当前负压零点值，然后将环境压强调至相对大气压50KPa（标校正压传感器时用正压，标校负压传感器用负压），查看负压精度是否与实际负压一致，如果不一致将精度调至一致，按照同样的方法标校70KPa、100KPa；然后同时按“S1+S2”退出本级菜单；在现场条件不允许的情况下，将负压传感器裸露在空气当中，然后按照上述步骤标校零点即可。5.3差压传感器标校将差压传感器接入标校装置，将标校装置调至0KPa，稳定30s，同时按“功能+上键+下键”进入设置菜单；然后按“功能键”进入“1：系数标校菜单”；再按“功能键”将光标移至差压零点后面的数字，然后同时按下“上键+下键”保存当前差压零点值，然后将标校装置调至2KPa，查看差压精度是否与实际差压值一致，如果不一致将精度调至一致，按照同样的方法标校3KPa、5KPa；然后同时按“S1+S2”退出本级菜单；在现场条件不允许的条件下，将V锥上左右两边的取压阀关闭，中间的取压阀打开，按照上述步骤标校零点即可。5.4流量标校：a）计算仪表系数：利用流量测量装置，标准表和风机分别送入将对应量程的20%，50%，70%，100%左右（可大致取，但保持基本均匀），应用流量测量软件计算出本机的仪表系数。b）仪表系数设定：进入“参数设置菜单”，根据求得的仪表系数设置“系数”一项的参数。将仪表系数设定好，按动“功能”键，再同时按动S1+S2键退出，流量校完毕。注：任何调整进行后，都必须按动S1键+S2键，使菜单返回上一级后更改才会生效。六、外形结构1、实物图2、正面图3、截面图4、对应尺寸V锥型号H1(mm)L(mm)H2(mm)GLV50/6(A)1601040420GLV80/18(A)1951044460GLV100/28(A)2151148475GLV150/60(A)2801152540GLV200/110(A)3351252600GLV250/176(A)3901256650GLV300/250(A)4401360710