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(jiǎn)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(cè)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(guó)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(wú)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(guó)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(guò)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(chǎng)所；

——在無(wú)破壞絕緣的腐蝕性氣體或蒸汽的場(chǎng)所；

——在無(wú)顯著振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)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(qǐng)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(méi)有折射（稱為單聲程），信號(hào)衰耗小。 Z 法可測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)程中電鉆保持低速轉(zhuǎn)速不要過(guò)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(wú)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(wú)校驗(yàn)，偶校驗(yàn)，奇校驗(yàn)。數(shù)據(jù)位長(zhǎng)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(qǐng)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(qǐng)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(wú)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(shuō)明書（1份）、裝箱單（1份）。

9  開箱及檢查

9.1 開箱時(shí)，請(qǐng)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(guò)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(lái)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(lái)。

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