1 概述
GFY15X礦用雙向風(fēng)速傳感器(以下簡稱傳感器),主要用于煤礦井下各種巷道、風(fēng)口、風(fēng)機(jī)井口等處的風(fēng)速、風(fēng)向的檢測,具有就地測量、顯示和上傳功能,并能根據(jù)設(shè)置的報(bào)警條件實(shí)現(xiàn)就地聲、光報(bào)警。具有結(jié)構(gòu)簡單、測量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),可與各種類型的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)配套使用。
本產(chǎn)品執(zhí)行常州迪泰科特測控設(shè)備有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/DM013-2014》。
2 適應(yīng)的環(huán)境條件
a) 環(huán)境溫度: 0℃~+40℃;
b) 濕度: ≤98%;
c) 大氣壓力: 80kPa~116kPa;
d) 無顯著振動和沖擊的場合;
e) 煤礦井下有甲烷爆炸性混合物但無破壞絕緣和腐蝕性氣體的場合。
3 主要技術(shù)指標(biāo)
3.1 防爆型式
礦用本質(zhì)安全型,防爆標(biāo)志為:“ExibⅠMb”。
3.2 供電電源
a)工作電壓:直流 9V~24V;
b)工作電流:≤50mA。
3.3 測量范圍:0.4m/s~15m/s。
3.4 基本誤差:≤±0.2m/s。
3.5 分辨率:0.1m/s。
3.6 輸出信號(出廠時只有一種)
3.6.1 RS485信號
a) 半雙工通信方式,傳輸速率:2400bps;
b) 信號電壓峰峰值:2V~12V;
c) 最大傳輸距離:不小于2km(使用MHYV煤礦用電纜,其單芯截面積為1.5mm2)。
3.6.2 頻率信號
a) 信號范圍:200Hz~1000Hz(線性對應(yīng)0 m/s~15m/s)頻率信號;
b) 信號的正、負(fù)脈沖寬度:≥0.3ms;
c) 高電平不小于3.0V(拉電流為2mA時),低電平不大于0.5V(灌電流為2mA時)。
3.6.3 風(fēng)速的電流信號
a) 1mA~5mA或4mA~20mA 電流信號(線性對應(yīng)0 m/s~15m/s,也可選為0~5mA或者0~20mA);
b) 負(fù)載能力:1mA~5mA時≥800Ω;4mA~20mA時≥200Ω。
3.6.4 風(fēng)向的電流信號
a) 電流類型:1mA/5mA、0mA/5mA(分別對應(yīng)正向風(fēng)/反向風(fēng))可選(電路板左邊的跳線J-1,短接時輸出1mA/5mA,斷開時輸出0mA/5mA);
b) 信號范圍:0mA時,≤0.05mA;1mA時,1mA~1.4mA;5mA時,4.5mA~5.5mA;
c) 負(fù)載能力:≥1kΩ。
3.7 響應(yīng)時間
傳感器的響應(yīng)時間:≤5s。
3.8 聲光報(bào)警功能
a) 傳感器能在測量范圍內(nèi)設(shè)置報(bào)警點(diǎn)(出廠設(shè)為8m/s),報(bào)警顯示值與設(shè)定值的差值不大于0.1m/s;
b) 報(bào)警聲級強(qiáng)度在其1m遠(yuǎn)處的聲響信號的聲級不小于80dB(A);光信號在黑暗環(huán)境中20m遠(yuǎn)處清晰可見。
4 主要結(jié)構(gòu)特征及工作原理
4.1 外形尺寸及重量
a) 外形尺寸(如圖2,長×寬×高):360mm×126mm×50mm;
b) 重量:約1kg。
圖2 傳感器外形圖
4.2 工作原理
根據(jù)流體力學(xué),一定流速的氣體會形成壓力場,其關(guān)系符合公式1,應(yīng)該只要能測出流體的密度、流體壓差和皮托管系數(shù),就能計(jì)算出當(dāng)前流體的流速。空氣的密度計(jì)算公式如圖2所示,按照氣體方程,只要知道當(dāng)前的絕對溫度和壓強(qiáng),就能計(jì)算出當(dāng)前位置的空氣密度,從而計(jì)算出空氣的流動速度。本傳感器就是采用該來精確測量風(fēng)速,在傳感器內(nèi)部通過微處理器進(jìn)行了溫度、壓力和線性等修正,可以在全量程范圍內(nèi)得到很好的測量精度。
公式1:流體流速與壓力的關(guān)系式
式中: v——真實(shí)風(fēng)速,單位為m/s;,ρ——流體密度,單位為kg/m3;p——流體流動方向上的壓力差,單位為Pa;ξ——皮托管系數(shù)。
公式2:空氣的密度公式
式中: ρ——空氣密度,單位為kg/m3; P——大氣壓力,單位為Pa;T ——干空氣的熱力學(xué)溫度,單位為K。
5 接線與安裝
5.1接線
傳感器出廠時配有礦用4芯電纜(MHYV煤礦用阻燃電纜,其單芯截面積為1.5mm2),電纜有與傳感器配對的4芯接頭,電纜各芯按顏色區(qū)分,代表意義如下:
表1 接線規(guī)則表
線的顏色 信號類型 |
藍(lán) |
綠 |
白 |
紅 |
RS485信號 | 485-A | 485-B | 電源負(fù) | 電源正 |
頻率信號 | 電源負(fù) | 風(fēng)向的電流輸出正 | 風(fēng)速的頻率輸出正 | 電源正 |
電流信號 | 電源負(fù) | 風(fēng)向的電流輸出正 | 風(fēng)速的電流輸出正 | 電源正 |
5.2 安裝
通電后,在無風(fēng)狀態(tài),風(fēng)速顯示為“00.0”,對準(zhǔn)探頭進(jìn)風(fēng)口吹氣,會顯示一定數(shù)值,表明傳感器測試能力正常。
安裝時首先選擇平直的巷道,在風(fēng)速平穩(wěn)無遮擋的位置安裝,離開巷道的側(cè)壁和頂板距離都應(yīng)該在20cm以上。選定位置后,采取壁掛方式固定好傳感器,注意風(fēng)的流向應(yīng)該和測量頭上箭頭一致,進(jìn)風(fēng)口靠近探頭有圓柱體側(cè)。取樣口與巷道平行,讓風(fēng)垂直流入取樣口。安裝過程應(yīng)該注意:
1.進(jìn)出風(fēng)口不能錯誤;
2.傳感器必須與巷道垂直,確保風(fēng)向與傳感器上的風(fēng)速取樣口平行;
3.傳感器必須安裝牢固,不能隨風(fēng)擺動;
4.安裝好后,在進(jìn)風(fēng)口處不能有遮擋物,也不能有線纜等。
6 數(shù)碼管及LED顯示說明
數(shù)碼管的分布見圖3,第一位為功能顯示,后三位顯示風(fēng)速值,左邊的發(fā)光二極管為指示燈,最末位的小數(shù)點(diǎn)亮,表示傳感器工作電壓超出正常范圍(大于25V或者小于8.5V)。
指示燈在各種輸出類型號中的狀態(tài)及作用如表3所說明:
表2 指示燈功能表
狀態(tài) 指示燈類型 | 亮 | 閃爍 | 滅 |
LED1 | 電源正常 | 485方式正在通信 | 電源故障 |
LED2 | 輸出信號正常 | - | 輸出信號開路 |
LED3 | 風(fēng)流的方向?yàn)檎?/p> | - | 風(fēng)流的方向?yàn)榉聪?/p> |
7 傳感器的現(xiàn)場調(diào)整
傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發(fā)送器進(jìn)行調(diào)整,其外形如下圖4所示,在本傳感器中只需使用功能、“”、“
” 三個按鍵。
注意:
1. 所有參數(shù)調(diào)整后,傳感器會自動保存;
2. 遙控器調(diào)整完畢后,都需要按“功能”鍵使首位不顯示,或者同時按“S1”、“S2”鍵,才能返回正常測量狀態(tài);
3. 遙控器首次使用時,需要撥下遙控器正下方電池上的絕緣塑料;
4.調(diào)整時要將遙控器的紅外發(fā)射部分正對圖2所示的紅外接收區(qū)域,距離最好不超過0.5米。
圖 4 FYF3型遙控發(fā)送器
7.1 校準(zhǔn)
a)調(diào)零。將傳感器置于無風(fēng)的環(huán)境中,給傳感器上電,觀察顯示是否為零,若有偏差,按遙控器上的“功能”鍵,第一位數(shù)碼管顯示“1”,然后再按“”鍵使后3位數(shù)碼管顯示為零,即可完成傳感器的調(diào)零工作。
b)校準(zhǔn)。風(fēng)速傳感器在現(xiàn)場校準(zhǔn)時應(yīng)使用符合要求的風(fēng)筒,調(diào)整時使用9m/s左右的風(fēng)速,穩(wěn)定后,按遙控器上的“功能”鍵2次,直到第一位數(shù)碼管顯示“2”,然后再根據(jù)需要分別按“”和“
”鍵進(jìn)行調(diào)節(jié),使后3位數(shù)碼管的顯示值與實(shí)際風(fēng)速值相同即可。
7.2 報(bào)警點(diǎn)的調(diào)整
本傳感器設(shè)有聲光報(bào)警功能,報(bào)警門限可由遙控器設(shè)定,操作方法如下:按遙控器上的“功能”鍵3次,直到第一位數(shù)碼管顯示“3”,后3位數(shù)碼管會自動顯示當(dāng)前報(bào)警點(diǎn),然后再根據(jù)需要分別按“”和“
”鍵可以增大或減小報(bào)警點(diǎn)。請注意報(bào)警點(diǎn)的范圍是4.0m/s~15.0m/s,調(diào)整步進(jìn)為0.5m/s,如果超出此范圍,操作將無效。
連續(xù)按遙控器上的“功能”鍵,直到第一位數(shù)碼管顯示“4”,后兩位數(shù)碼管會自動顯示風(fēng)向反向報(bào)警點(diǎn),根據(jù)需要分別按“”和“
”鍵可以增大或減小風(fēng)向反向報(bào)警點(diǎn),風(fēng)向反向報(bào)警點(diǎn)的范圍是0.0m/s~4.0m/s,出廠默認(rèn)為0.2m/s。
7.3 傳感器的測試功能
本傳感器設(shè)有報(bào)警測試功能,操作方法如下:連續(xù)按遙控器上的“功能”鍵,直到第一位數(shù)碼管顯示“5”,后3位數(shù)碼管會自動顯示“07.5”,表示當(dāng)前量程的一半,輸出信號和實(shí)際風(fēng)速值到達(dá)“7.5m/s”時相同。
7.4 輸出電流的調(diào)整(只有電流輸出方式的傳感器才需要)
電流輸出的傳感器,在現(xiàn)場如果需要對輸出電流進(jìn)行校正時(一般不需要),按遙控器上的“功能”鍵,直到第一位數(shù)碼管顯示“6”,傳感器會自動輸出顯示0時的電流,然后分別按“”和“
”鍵可以對零點(diǎn)輸出電流進(jìn)行調(diào)整;第一位數(shù)碼管顯示“7”時,傳感器會自動輸出滿量程時的電流,按同樣方法可以對滿量程的輸出電流進(jìn)行調(diào)整。
8 使用注意事項(xiàng)
8.1 注意正確接線,以免損壞設(shè)備;
8.2 接線前應(yīng)明確分站接入信號的制式和接入信號的類型;
8.3在煤礦井下嚴(yán)禁隨意拆卸、檢修,非專業(yè)人員請勿隨意檢修;
8.4 傳感器在正常的使用中,應(yīng)該注意風(fēng)速頭的清潔,并定期對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)以保證測量的精度;
8.5 本安產(chǎn)品不得隨意與其它未經(jīng)聯(lián)檢的設(shè)備連接;
8.6 維修時不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元器件的電氣參數(shù)、規(guī)格和型號。
9 常見故障處理與維修
常見故障處理與維修見下表3。
表3 常見故障處理表
序號 | 故障現(xiàn)象 | 可能造成原因 | 排除方法 |
1 | 通電無反應(yīng) | 供電電源無輸入 | 檢查供電和電源接線 |
2 | 4位數(shù)碼管不顯示 | 傳感器沒有工作 | 檢查單片機(jī)的工作電源 |
3 | 輸出信號異常 | 信號輸出線接錯 | 檢查接線 |
信號輸出線斷路、短路或接觸不好 | 檢查接線 | ||
分站或傳感器故障 | 檢查分站或傳感器 |
10 運(yùn)輸、貯存
10.1 運(yùn)輸
完整包裝的產(chǎn)品,在避免雨雪直接淋襲的條件下,可適用各種形式的運(yùn)輸方式。
10.2 貯存
包裝后的傳感器能在溫度為-10 ℃~+40℃,相對濕度≤90%的環(huán)境中貯存12個月以上。
11 隨機(jī)附件
使用說明書 1份;
產(chǎn)品合格證 1份;
裝箱單 1份;
遙控器 1只(視具體情況)。