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1.1   主要用途及使用范圍

礦用本安型超聲波流量傳感器（以下簡稱流量傳感器）采用低電壓多脈沖平衡發(fā)射接收專利技術(shù)設(shè)計(jì)的一種全新通用時(shí)差型多功能超聲波傳感器，適用于工業(yè)環(huán)境下連續(xù)測量不含大濃度懸浮粒子或氣體的大多數(shù)清潔均勻液體的流量和熱量。

流量傳感器使用了最新的著名國際半導(dǎo)體廠商生產(chǎn)的元器件，低功耗，高可靠性，抗干擾，適用性好。優(yōu)化的智能信號(hào)自適應(yīng)處理，用戶無需任何電路調(diào)整。

先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)、器件選用、優(yōu)秀的硬件、軟件設(shè)計(jì)，使流量傳感器成為國內(nèi)目前礦山行業(yè)的首選產(chǎn)品。

1.2   型號(hào)組成及代表意義

 G L C  250 /500

                      流量范圍：500m 3 /h

管徑范圍:250mm

                      超聲波原理

                      流量

                       礦用傳感器及敏感元件

1.3   使用環(huán)境條件

——環(huán)境溫度－5℃～40℃；

——海拔高度不超過2000m；

——空氣相對(duì)濕度不大于95％（25℃時(shí)）；

——在有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的場所；

——在無破壞絕緣的腐蝕性氣體或蒸汽的場所；

——在無顯著振動(dòng)和沖擊的場所；

——污染等級(jí)為3級(jí)；

——安裝類別為Ⅲ類。

2  結(jié)構(gòu)特征與工作原理

2.1   結(jié)構(gòu)

流量傳感器包括線路板、上下游傳感器探頭、外殼三大部分組成，見下圖。

                               圖 1  結(jié)構(gòu)及尺寸圖

2.2   工作原理

當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí)，液體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化，其傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速，其關(guān)系符合下面表達(dá)式：

3  技術(shù)特性

3.1   產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

流量傳感器執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2010、Q/ZMD025－2011 。

3.2   主要參數(shù)

3.2.1 電壓：本安 DC18V ；

3.2.2 電流： ≤100mA ；

3.2.3 本安參數(shù)： a ） Ui ： DC18.3V ， Ii ： 100mA ； b ） Ci ： 0μF ， Li ： 0mH

3.3 關(guān)聯(lián)設(shè)備

關(guān)聯(lián)設(shè)備名稱：礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源；

規(guī)格型號(hào)：KDW660/18B；

防爆型式：Exd [ib] I Mb；

防爆證號(hào)：11220734；

安標(biāo)證號(hào)：MAA120042；

生產(chǎn)廠家：山東中煤電器有限公司。

3.4 尺寸重量

3.4.1 尺寸

      230mm ×380mm ×75mm。

3.4.2 重量

      15kg 。

4    安裝、調(diào)試

4.1  安裝條件、技術(shù)要求

4.1.1       開箱之前請檢查裝箱單內(nèi)清單是否齊全，運(yùn)輸中是否損壞。

4.1.2       供電電源：本安 DC18V 。

4.2 安裝

4.2.1       傳感器的安裝

4.2.1.1 安裝位置選擇

4.2.1.2 外敷式傳感器安裝

安裝前首先應(yīng)選擇管材致密部分進(jìn)行傳感器安裝，然后將管外欲安裝傳感器的區(qū)域清理干凈，除掉銹跡油漆，如有防銹層也應(yīng)該去掉，最好用角磨機(jī)打光，再用干凈抹布蘸酒精擦去油污和灰塵，然后再欲安裝傳感器的中心周圍管壁圖上足夠的耦合劑，然后把傳感器緊貼在管壁上并捆綁好，注意在貼好的傳感器和管壁之間不能有空氣泡及沙礫。

4.2.1.2.1       安裝距離

外敷式傳感器安裝間距以兩傳感器的最內(nèi)邊緣距離為準(zhǔn)，間距的計(jì)算方法有 2 種獲得方式： 1 ）根據(jù)在儀表菜單內(nèi)輸入的參數(shù)，查看傳感器給出的安裝距離； 2 ）根據(jù)用戶定做的管徑及材質(zhì)等參數(shù)出廠給出的安裝距離。

4.2.1.2.2       安裝方式

外敷式傳感器我們使用 Z 法安裝， Z 法安裝，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射（稱為單聲程），信號(hào)衰耗小。 Z 法可測管徑范圍為 100mm 至 6000mm 。

4.2.1.2.3       接線

4.2.1.2.4       注意事項(xiàng)

1） 安裝時(shí)必須把欲安裝的傳感器管道區(qū)域清理干凈，使之露出金屬的原有光澤；

2） 超聲波信號(hào)電纜的屏蔽線可懸空不接，不要與正、負(fù)極短路；

3） 傳感器接好線后必須用密封膠注滿，以防進(jìn)水；

4） 捆綁傳感器時(shí)應(yīng)將夾具固定在傳感器的中心部分，使其受力均勻，不易滑動(dòng)；

5） 傳感器與管道的接觸部分四周要涂滿足夠的耦合劑，以防空氣、沙塵進(jìn)入，影響超聲波信號(hào)傳輸。

4.2.1.3 插入式傳感器安裝

4.2.1.3.1       與外敷式傳感器比較

當(dāng)管道內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕嚴(yán)重時(shí)，外敷式傳感器信號(hào)弱、測量不正常時(shí)，可選用插入式傳感器。

插入式傳感器可以再帶壓不停水的情況下在被測管道上打孔安裝，保證的生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高了測量的精確性、可靠性。

4.2.1.3.2       安裝點(diǎn)定位

4.2.1.3.3       安裝工具

安裝插入式傳感器需要使用專用的開孔定位工具（見下圖），手電鉆、扳手、改錐等工具。

4.2.1.3.4       安裝方法

插入式傳感器安裝方法是用 Z 法安裝，需要在管徑 DN80mm 以上使用。

將開孔器密封護(hù)套與特制球閥外螺紋連接，擰緊后，打開球閥，推動(dòng)鉆桿直至與管道外壁接觸，將手電鉆與鉆桿接好鎖緊，接通電源，開始鉆孔，在鉆孔過程中電鉆保持低速轉(zhuǎn)速不要過快，以免卡鉆，甚至鉆頭折斷。鉆透后拔出鉆桿知道開孔器鉆頭的最前端退至球閥芯后，關(guān)上球閥，卸下開孔器。

把鎖緊螺母旋至傳感器底部，將傳感器旋入特制球閥導(dǎo)向螺紋，當(dāng)旋至球閥芯時(shí)，打開球閥，繼續(xù)旋入傳感器，直至傳感器前段伸出管道內(nèi)壁，調(diào)整好傳感器角度，緊固好鎖緊螺母，最后將線接好，用硅橡膠密封接線處。

接線完畢后，鎖緊進(jìn)線孔螺母，最后擰緊密封蓋，防止漏水。

4.2.1.3.5       安裝距離

插入式傳感器安裝間距以兩傳感器的最內(nèi)邊緣距離為準(zhǔn)，間距的計(jì)算方法有 2 種獲得方式： 1 ）根據(jù)在儀表菜單內(nèi)輸入的參數(shù)，查看傳感器給出的安裝距離； 2 ）根據(jù)用戶定做的管徑及材質(zhì)等參數(shù)出廠給出的安裝距離。

4.2.2       主機(jī)的安裝

主機(jī)一般采用掛墻安裝的方式，主機(jī)位置一般選擇離傳感器比較近的距離，減少信號(hào)傳輸?shù)母蓴_。

4.2.3       接線

傳感器接線圖見下圖。

4.3 調(diào)試

系統(tǒng)共 4 個(gè)按鍵，分別為“菜單”、“上移”、“右移”、“確定”。上移鍵可上移菜單或者數(shù)字；下移鍵可下移菜單、減小數(shù)字、光標(biāo)移動(dòng)下一數(shù)字，當(dāng)移動(dòng)到最后一個(gè)數(shù)字后，下移鍵會(huì)起到回車的作用。確定鍵為確認(rèn)當(dāng)前的設(shè)置。

當(dāng)輸入菜單號(hào)碼時(shí)，如果只輸入一個(gè)數(shù)字后，然后輸入回車，表示輸入的這個(gè)數(shù)字是十位數(shù)字上的數(shù)。例如：需要進(jìn)入菜單 M30 ，應(yīng)按如下順序，菜單鍵 + 三次上移鍵 + 確定鍵。

1) 快速參數(shù)設(shè)置步驟：

M11 ： 輸入管徑尺寸（ 150 、 200 、 250 ）；

M12 ：輸入管壁厚；

M14 ：輸入管材質(zhì)（大部分使用為碳鋼）；

M16 ：輸入襯材（一般無襯里）；

M18 ：輸入襯材壁厚；

M20 ：輸入流體類型，此項(xiàng)選擇：水；

M23 ：選擇傳感器類型，外敷式為標(biāo)準(zhǔn) M2 型；插入式為插入 B 型；

M24 ：選擇安裝方式，我們要求選擇標(biāo)準(zhǔn) Z 安裝法 ;

M25 ：顯示傳感器的安裝距離，按照此距離安裝 2 個(gè)傳感器即可。

2) 電流輸出設(shè)置：在M55窗口，設(shè)定電流的輸出方式為：4～20mA電流輸出方式；在M56號(hào)窗口設(shè)定4mA代表的流量值，在M57號(hào)窗口設(shè)定20mA代表的流量值。例如某管道流量范圍為0～1000m3/h，則在M56窗口輸入0，在M57窗口輸入1000即可。

3) 頻率輸出設(shè)置：如管道流量為0～280m3/h，要求輸出對(duì)應(yīng)200～1000Hz，在M68窗口輸入流量0，在M69號(hào)窗口輸入流量280，在M67窗口輸入頻率下限200,上限輸入1000。在M78號(hào)窗口設(shè)置為頻率信號(hào)輸出。

4) RS485 通訊方式設(shè)置：在M62窗口設(shè)置通訊口參數(shù)，第一個(gè)數(shù)表示波特率，可選擇1200,2400,4800,19200,38400。第二個(gè)表示校驗(yàn)位，可選無校驗(yàn)，偶校驗(yàn)，奇校驗(yàn)。數(shù)據(jù)位長度固定為8位，停止位固定為1。設(shè)置M63窗口，選擇通訊協(xié)議，選擇MODBUS-RTU協(xié)議，支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議（通訊協(xié)議請聯(lián)系公司技術(shù)部）。在M46窗口輸入儀表地址。

5 ）低流速切除：在M41窗口，可設(shè)定低于流速值時(shí)，顯示為0值。通常設(shè)置為0.03。

6 ）靜態(tài)置零：當(dāng)流體為靜態(tài)時(shí)，流量傳感器可能顯示不為0，可在M42窗口中按確認(rèn)鍵將數(shù)值置為零點(diǎn)。此操作必須在安裝好傳感器并且管道內(nèi)流量完全靜止后進(jìn)行。可消除傳感器安裝位置、參數(shù)不通等引起的零點(diǎn)漂移。

所有參數(shù)設(shè)置完成后，必須在M26窗口進(jìn)行參數(shù)固化與存儲(chǔ)，重新上電后才能按照新設(shè)定參數(shù)工作，否則設(shè)定的參數(shù)不能保存，掉電后丟失。

5  使用、操作

按照第4部分的調(diào)試設(shè)置好參數(shù)后，流量傳感器應(yīng)該能夠正常工作，正常顯示為瞬時(shí)流量、累計(jì)流量。

在M90窗口顯示傳感器工作的信號(hào)強(qiáng)度及信號(hào)質(zhì)量。信號(hào)強(qiáng)度用0～99表示，99為最大信號(hào)，正常工作情況下，信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)大于60。信號(hào)質(zhì)量Q也是0～99表示，99表示最好質(zhì)量，正常工作條件為Q大于60。信號(hào)強(qiáng)度及信號(hào)質(zhì)量越大越能夠保證傳感器的正常工作的穩(wěn)定性。

以下為傳感器的幾種信號(hào)輸出方式，根據(jù)用戶的要求進(jìn)行定做。

頻率輸出為200～1000HZ輸出，請按照技術(shù)指標(biāo)的要求連接。頻率信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)電平高電平為5V，低電平為0V。

電流輸出為4～20mA輸出。

通訊信號(hào)輸出：RS485方式輸出。

傳感器正常工作時(shí)，“*R”表示工作正常，“*H”表示接受超聲波信號(hào)差，需要調(diào)整兩傳感器的位置?！癐”表示接收不到超聲波信號(hào)，檢查傳感器的接線，安裝等。

6  故障分析與排除

7  保養(yǎng)、維修

7.1 日常維護(hù)

流量傳感器 正常運(yùn)行后應(yīng)保證其傳感器探頭位置安裝牢固，位置不能被破壞。應(yīng)定期檢查傳感器表頭安裝位置無淋水等影響傳感器正常工作的外界因素。

7.2 注意事項(xiàng)

維修時(shí)不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元、器件的電器參數(shù)、規(guī)格和型號(hào)。

本產(chǎn)品不得隨意與其它未經(jīng)聯(lián)檢的設(shè)備連接。

8  運(yùn)輸、貯存

8.1 包裝木箱摞裝層數(shù)不得大于三層。

8.2 搬運(yùn)時(shí)避免摔碰和防雨淋。

8.3 必須貯存在干燥的房間內(nèi)。

8.4 隨機(jī)技術(shù)資料有：產(chǎn)品合格證（1份）、使用說明書（1份）、裝箱單（1份）。

9  開箱及檢查

9.1 開箱時(shí)，請注意輕拿輕放。

9.2 設(shè)備取出時(shí)，應(yīng)注意檢查在運(yùn)輸過程中，是否有破損的現(xiàn)象，主機(jī)機(jī)箱是否完好。

9.3 按照裝箱單的內(nèi)容檢查產(chǎn)品及資料是否齊全。

10 訂貨

10.1    訂單上需注明產(chǎn)品名稱、型號(hào)、數(shù)量及交發(fā)貨日期。

10.2    訂單上需注明收發(fā)貨單位、聯(lián)系人、通訊地址、托運(yùn)方式及到站名稱。

附錄：通訊協(xié)議

1. 1. 概述

傳感器具有RS485通訊方式，為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議。

在M63窗口的設(shè)置選項(xiàng)選擇為“MODBUS-RTU ONLY”，用來支持MODBUS通訊協(xié)議；在M62窗口設(shè)置通訊的參數(shù)，選擇與通訊主機(jī)相同的通訊參數(shù)。在M46窗口設(shè)置儀表的通訊地址。

可很方便的使用各種組態(tài)軟件的MODBUS驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)讀取出來。

1. 2. MODBUS 協(xié)議

在RTU方式下讀取1號(hào)設(shè)備的流速，即讀取寄存器5,6共個(gè)寄存器，命令如下：

返回?cái)?shù)據(jù)如下：

1. 3. 寄存器地址表