WYS监测系统使用说明书.docx
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WYS监测系统使用说明书
WYS型管道气体参数监测仪使用说明书
一、用途与特点:
略
二、主要技术参数
2.1流量测量范围:
公称通径
Φ100
Φ150
Φ200
Φ250
Φ300
Φ350
Φ400
Φ450
Φ500
流量(m3/min)
2.35
~
14.14
5.30
~
31.81
9.42
~
56.55
14.73
~
88.36
21.20
~
127.23
28.86~
173.2
37.68~226.08
47.69~286.13
58.88~353.25
2.2流量测定误差:
≤±2.5%
2.3瓦斯浓度、负压和温度的测量范围和误差:
参数
测量范围
误差
瓦斯浓度
0~100%
±5%
负压
0~100kPa
±2%
温度
0~100℃
±1℃
2.4工作电压:
12∽18VDC
2.5工作电流:
<260mADC
2.6输出信号:
200∽1000Hz(特殊信号可订做)
2.7防爆型式:
矿用本质安全型ExibⅠ(150℃)
2.8传输距离
管道气体参数监测仪主机与各传感器之间的连接电缆长度≤2m(涡街传感器≤100m)。
监测仪主机与供电电源之间的最大距离1.0Km。
2.9供电电源参数:
KDW12型矿用隔爆兼本质安全型电源控制箱:
本安输出电压18V,本安输出最大电流350mA,过流保护整定值350mA,最大短路电流13mA。
KJFY-1型矿用隔爆兼本质安全型多路电源:
本安输出电压18V,本安输出最大电流390mA,过流保护整定值390mA,最大短路电流390mA。
2.10各传感器的工作电压及工作电流:
传感器名称
工作电压(V)
工作电流(mA)
流量传感器
5
≤30
负压传感器
9
≤10
温度传感器
5
≤5
瓦斯浓度传感器
3
≤60
2.12使用环境条件:
温度:
0~40℃,湿度≤95%,大气压:
86~110kPa。
三、原理与结构
3.1.主机结构如下:
⑧①
①瓦斯传感器接口;
②
②流量传感器接口;
⑦③
③
温度传感器接口;⑥⑨
④
负压传感器总成;⑤
⑤键盘;④
⑥LED显示窗;图3.1
⑦四路信号输出接口;⑧电源接口.⑨调试电位器
3.2.信号接口定义:
序号
信号
类型
航插
型号
1
2
3
4
①
瓦斯
P20
信号+
+3V
地
信号-
②
流量
P20
信号+
+5V
地
空
③
温度
P20
信号+
+5V
地
空
⑦
输出
P20
温度+
高浓+
压力+
流量+
⑧
供电
P20
空
+12-18V
地
空
四、传感器的安装调试
4.1.高浓瓦斯传感器:
高浓瓦斯传感器(图4.1.1),使用时必须配套使用管道滤水器,滤水器根据安装场合的不同,又分为正压滤水器(图4.1.2)和负压滤水器(图4.1.3).
4.1.1高浓正压滤水器的选用和安装
顾名思义,正压滤水器须安装在抽放管道的出气侧(正压侧),当使用于负压管道侧时,需要配用特殊的采样装置。
连接时使用内径6-10毫米的尼龙压力软管(铜管更好),将抽放管路里的待测气体接入滤水器的进气端。
出气侧须引入排空管,以保证安全!
仔细检查各安装件的密封,不得有漏气现象(参见图4.2.1A-B)。
此滤水器结构精密,滤水效果极佳,可有效延长高浓传感器的使用寿命。
注意:
此滤水器不可用于低于0℃的环境中。
如无法解决结冰现象,须选用负压滤水器。
4.1.2高浓负压滤水器的选用和安装
高浓负压滤水器适用于瓦斯抽放管道负压状态下的瓦斯测量滤水,其结构简单,安装维护极为方便,对环境条件的要求相对较低。
同时此滤水器也可使用于正压管道的瓦斯测量,只是滤水效果会有所降低。
4.2涡街流量传感器:
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,如图1.1所示,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为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:
在旋涡发生体中装入检测探头及相应电路即构成了涡街流量传感器。
4.2.1接线端子示意及端子定义
端子功能
脉冲输出
1
5VDC
2
脉冲信号输出
3
地(OV)
4
屏蔽
4.2.2安装条件
传感器应水平或垂直安装(液体的流向自下而上)在与其公称通径相应的管道上。
传感器上游和下游应配置一定长度的直管段,其长度应满足下表要求。
表5.1
上游阻流件形成
上游直管段长度
下游直管段长度
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
如上游直管段长度不能满足上表中的要求,建议用户在上游侧管道中安装流体整流器,用以改善流体特性。
注意:
传感器不要安装在有强烈振动的管道上,以免影响精度。
4.3压力传感器:
4.3.1压力传感器是利用压力半导体在不同压力下的信号输出,检测处理得到相连容器内的气体实际压力(压强),准确度高可靠性强。
测量误差小于±2%,测量范围:
0-100kPa。
4.3.2压力传感器集成于主机内部,通过压力传感器滤水器与管道连通,安装方法和配套焊件与高浓负压滤水器相同。
4.3.3安装和管道改造请参照4.1.2章节。
4.4温度传感器
4.4.1温度传感器利用半导体原理,技术成熟,经过一系列信号放大处理得出适时温度值。
测量精度优于±1%,测量范围:
0-100℃。
4.4.2安装和管道改造请参照4.1.2章节。
五、现场调试
由于各使用场合抽放气体的成分、含水量以及管道气体压力等等因素的不同,均会影响到仪器的测量精度。
所以虽然本仪器已在出厂前做了严格的测量精度标定,在安装运行后仍然需要做现场对比调试。
传感器安装、接线后,应仔细检查各部分接线是否正确、可靠,各传感器输入插头不得插错,电源和信号输出连接正确,然后才能通电运行(参见3.1)。
以下调试动作须在仪器预热运行15分钟后,并完成空气中的调零后操作。
5.1瓦斯传感器的现场调试
5.1.1首先使用负压气体采样器,或由相近的正压采样点采集管道内的气体,并用光学瓦斯机读取瓦斯浓度值,连续采样并读取三次以上的“有效读数”求的平均值,作为管道内气体瓦斯浓度标校基准值。
5.1.2检查仪器指示的瓦斯浓度值(C*****)是否与采样基准值一致,若不是则调节浓度满度电位器使其一致。
(参见图5.1.1)
5.2涡街流量传感器的现场调试
流量传感器出厂时,各部件均调试完毕,管道内部条件一般不会影响到涡街传感器的测量精度,一般不再需要现场调试。
当出现无流量指示或实际零流量时仪器仍然出现流量指示时,请按下列方法进行现场调试。
5.2.1零流量检查
传感器在零流量状态下,放大器应无脉冲输出,流量显示设备上瞬时流量显示为零,(用万用表测量放大器信号输出端,直流电平应无变化,或用示波器观察零流量状态时,流量显示设备指示不为零或放大器信号输出端有脉冲输出,则应检查管道无脉冲输出)当处于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,即可调整W2,降低触发灵敏度,(逆时针方向转动)或同时调整Wl(逆时针方向转动)以减小增益。
如在地面用示波器监测TP1、TP2,波形如图5.1。
传感器需要现场调整时,请打开放大器壳盖,分别调整增益电位器Wl(调整增益:
顺时针调增大,逆时针调减小),触发灵敏度电位器W2(调整触发灵敏度:
顺时针调灵敏度提高,逆时针调灵敏度降低)
5.2.2正常流量的检查
。
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5.2
。
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5.3
5.3负压传感器的现场调试
5.3.1首先使用U型水银压力计或精度相当的指针压力计读取待测抽放管道内的适时负压值,连续采样并读取三次以上的“有效读数”求的平均值,作为管道内气体负压标校基准值。
5.3.2检查仪器指示的负压值(P****)是否与采样基准值一致,若不是则调节浓度满度电位器使其一致。
(参见图5.1.1)
5.4温度传感器的现场调试
5.3.1温度传感器原理相对比较简单,现场条件不会影响起测量精度,可不做现场调整。
如确需调整,可参见附件2.3章节。
六、使用方法
6.1显示定义:
各传感器安装完毕后,将连接电缆正确地接入主机。
用矿用通信电缆把主机与矿井安全生产监测系统相连。
接上电源后,先显示88888,后显示00000,再显示1-----,在此状态停留2秒,以便用户进行键盘操作;否则,仪器自动进入监测状态,显示P----,并循环显示测定的四个参数值,循环顺序:
工况流量L*****→负压P*****→瓦斯浓度C*****→温度d****→标况流量E*****→瓦斯纯量F*****。
6.2键盘操作:
用户可通过键盘修改当地大气压值,对瓦斯浓度传感器进行零点调试,键盘操作步骤如下:
旋下护罩紧固螺钉并打开键盘护罩
在主机显示1----时,按调控键
仪器显示1PPPP,提示用户输入密码
用户按▲上箭头键5次,再按一次▼下箭头键一次,结束密码输入。
按键正确,仪器出现提示OP,若不正确,仪器不予理会,自动进入监测状态
密码正确,仪器显示OP后,按调控键,仪器显示当前大气压值。
仪器初值为760mmHg,此时可按▲、▼两键分别增加和减少大气压值。
大气压值设定好后,先按调控键,仪器显示C----,再按▼键调节瓦斯浓度传感器零点(仪器自动记录该时瓦斯浓度值,并保存该值作为初值。
调好后,按调控键。
仪器结束键盘操作,返回监测状态。
盖上键盘护罩并旋紧护罩螺钉
注意:
1)在进行瓦斯浓度传感器软件零点调节前,应将传感器置于新鲜空气中,仪器工作15分钟,稳定后再并完成电路调零后进行。
电路调零请参照附件2.4.1进行。
2)输入的当地大气压力是作为相对压力计算的参考值,当不输入此数据或输入数据误差,仅会影响到主机显示值中的标况流量E*****→瓦斯纯量F*****。
而不会影响到工况流量等各个传感器的适时测量显示值和传输数据值
3)操作秘码不可让不相关人知道,以免非工作人员乱动,改变系统参数。
标准状况流量计算公式:
(101.33-P负)*293.15
Qb=Q
(273.15+t)*101.33
瓦斯纯量计算公式:
Qc=Qb*C
式中:
Qb——标准状况流量,m3/min;
Q——工作状况流量,m3/min;
Qc——瓦斯纯量,m3/min;
P负——管道内气体负压,kPa;
T——管道内气体温度,℃
C——管道内瓦斯浓度,%。
维护与标校
1略:
2.1通电预热
接通仪器电源预热运行10-15分钟。
2.2显示基准检查
以三用电表的DC20V挡检测U13(MC14433)的2脚对地电位,是否是2v,若不是则微调VR1,使其准确的为DC2v。
2.3温度传感器的标校
将传感器与精度不小于0.5级测量范围0~100℃的水银温度计同置于不同温度的测量介质(如:
水),观测两者在不同温度下的测量结果,误差应不大于1%。
若误差过大,则须更换此温度传感器。
2.4高浓瓦斯传感器的标校
2.4.1电桥调零
置高浓瓦斯传感器于大气中,打开仪器面板,以三用表的DC2v挡和DC200mV挡检测U22(LM324)的3脚5脚间的电压,是否为“零”(±1mV),若不是则微调VR6(图5.1.1瓦斯调零电位器),使其趋于为零。
2.4.2差放输出调零
以三用电表2V和200mV挡检测R11-2的任一端对地电位,是否为零(±100mv),若不是则微调VR5(图5.1.1瓦斯补偿调零电位器),使其趋于为零。
2.4.3面板显示调零
观察面板循环显示中的瓦斯指示值是否为0000±1分,若不是则按照产品说明书中的瓦斯调零部分的操作方法做“面板调零”,此时监视主机瓦斯信号输出应是200Hz±5Hz。
至此调零完成。
2.4.4满度(灵敏度)标校
通气实测流量为(250ml/min-350ml/min)的标准瓦斯气样,观察仪器瓦斯指示值是否正确,若不是则微调VR7(图5.1.1瓦斯满度电位器)使其指示值与被测气样的浓度值相同(±2.5%)。
同时检测主机瓦斯信号输出的频率值与被测气样的浓度值也应符合。
换算公式如下:
输出频率=200+被测瓦斯浓度*8(Hz)
为了保证测量的线性度,有条件的话最好能做间隔均匀的3个不同浓度气样的标定。
使仪器在0–100%的量程中均可达到设计测量精度。
2负压传感器的标校
3.1调零
置负压传感器于现场大气中,观察仪器负压指示是否为零(±0.5),若不是则微调VR3(图5.1.1压力调零电位器),使其趋于为零。
同时检测主机负压信号输出应为200Hz±5Hz。
3.2满度(灵敏度)标校
由于缺少实验室标定中所必须的如:
负压机和负压测量仪等专设备,因此次项标定只介绍“比对式”标定方法。
方法如下:
3.2.1首先用煤矿单位常见的U型压差计测量出仪器安装点的相对压力值。
以此作为本仪器满度标校的标准值。
3.2.2将本仪器以工作状态安装于管道测量处,各传感器亦须安装确,
通电5–10分钟,观察其面板负压指示值与标准值是否一致(±1%),如不是则打开仪器侧面调整护盖板,调整VR4(图5.1.1压力满度电位器),使其趋于同值。
同时检测主
输机负压信号输出频率值与标准负压值也应相符合。
换算公式如下:
出频率值=200+负压值*8(Hz)
3以上是温度,高浓瓦斯和负压传感器的标校方法。
鉴于涡街传感器的特殊性,用户可能由于缺少相应的专用设备而无法做标校。
因而此部分的标校不再螯述。
使用单位可做定期的功能检查即可。
(涡街传感器的测量机理是拾取旋涡的频率,然后直接放大送入主机单片机记数,理论上只存在设计上“系统误差“,建议使用单位做”免校验“处理)。
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