煤礦用GFW15風速傳感器

GFW15風速傳感器（以下簡稱傳感器），主要用于煤礦井下各種坑道、風口、扇風機井口等處的風速、風量的檢測，以確保生產安全。

2  適應的環境條件

a) 環境溫度：     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  主要技術指標

3.1 防爆型式                                    

礦用本質安全型，防爆標志為：“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：在測量范圍內不超過±0.3m/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0 m/s～15m/s)頻率信號；

b) 信號的正、負脈沖寬度：≥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 電流信號

a) 1mA～5mA或4mA～20mA 電流信號(線性對應0 m/s~15m/s,也可選為0~5mA或者0~20mA)；

b) 負載能力：1mA～5mA時≥800Ω；4mA～20mA時≥200Ω。

3.7 響應時間

傳感器的響應時間：≤8s。

3.8 聲光報警功能

a) 傳感器能在測量范圍內設置報警點（出廠設為8m/s）,報警顯示值與設定值的差值不大于0.1m/s；

b) 報警聲級強度在其1m遠處的聲響信號的聲級不小于80dB（A）；光信號在黑暗環境中20m遠處清晰可見。

4   主要結構特征及工作原理

4.1 外形尺寸及重量

a) 外形尺寸（如圖1，長×寬×高）：252mm×126mm×51mm；

量：約1kg。

圖1 傳感器外形圖

4.2 工作原理

根據卡曼渦街理論，在無限界流場中插入一根無限長的非線性阻力體時(阻力體稱旋渦發生體)，則在一定的雷諾數范圍內(Red=200～5*10000)，阻力體下游兩側會產生兩排交替的、內旋的旋渦列，而其旋渦率正比于流速(見下圖2)，公式表示為：

                  f = St V / d

    式中：f —— 旋渦頻率    St—— 常數(斯特拉哈爾數范圍為0.21)

          V —— 風速           d —— 旋渦發生體線徑

    從上式可以看出，只要測出f，就可以計算出風速V，這樣測量風速就歸結為測量旋渦頻率，而超聲波風速傳感器就是利用超聲波被旋渦調制的原理來測定旋渦頻率的。

圖2 渦街調制示意圖

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，電纜各芯按顏色區分，代表意義如下：

表1 接線規則表

5.2 安裝

通電后，在無風狀態，風速顯示為“00.0”，對準探頭進風口吹氣，會顯示一定數值，表明傳感器測試能力正常。

安裝時首先選擇平直的巷道，在風速平穩無遮擋的位置安裝，離開巷道的側壁和頂板距離都應該在20cm以上。選定位置后，采取壁掛方式固定好傳感器，注意風的流向應該和測量頭上箭頭一致，進風口靠近探頭有圓柱體側。取樣口與巷道平行，讓風垂直流入取樣口。安裝過程應該注意：

1.進出風口不能錯誤；

2.傳感器必須與巷道垂直，確保風向與傳感器上的風速取樣口平行；

3.傳感器必須安裝牢固，不能隨風擺動；

4.安裝好后，在進風口處不能有遮擋物，也不能線纜等。

6  數碼管及LED顯示說明

數碼管的分布見圖3，第一位為功能顯示，后三位顯示風速值，左邊的發光二極管為指示燈，最末位的小數點亮，表示傳感器工作電壓超出正常范圍（大于25V或者小于8.5V）。

頻率、電流信號指示

              電源、通訊指示  功能顯示        風速值顯示                         

 圖 3 四位數碼管

指示燈在各種輸出類型號中的狀態及作用如表3所說明：

表2 指示燈功能表

7  傳感器的現場調整

傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發送器進行調整，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。

圖 4 FYF3型遙控發送器

 注意：

 1. 所有參數調整后，傳感器會自動保存；

2. 調整模式下傳感器不會報警，也不會輸出斷電信號；

3. 遙控器調整完畢后，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；

4. 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；

5．調整時要將遙控器的紅外發射部分正對圖1所示的紅外接收區域，距離最好不超過0.5米。 

7.1  校準

風速傳感器在現場校準時應使用符合要求的風筒，調整時使用9m/s左右的風速，穩定后，按遙控器上的“功能”鍵1次，直到第一位數碼管顯示“2”，然后再根據需要分別按“”和“”鍵進行調節，將后3位數碼管的顯示值調到與實際風速值相同即可。

7.2  報警點的調整

本傳感器設有聲光報警功能，報警門限可由遙控器設定，操作方法如下：按遙控器上的“功能”鍵3次，直到第一位數碼管顯示“3”，后3位數碼管會自動顯示當前報警點，然后再根據需要分別按“”和“”鍵可以增大或減小報警點。請注意報警點的范圍是4.0m/s～15.0m/s，調整步進為0.5m/s，如果超出此范圍，操作將無效。

7.3 傳感器的測試功能

本傳感器設有報警測試功能，操作方法如下：連續按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數碼管顯示“5”，后3位數碼管會自動顯示“07.5”，表示當前量程的一半，輸出信號和實際風速值到達“7.5m/s”時相同。

7.4 輸出電流的調整（只有電流輸出方式的傳感器才需要）

電流輸出的傳感器，在現場如果需要對輸出電流進行校正時（一般不需要），按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數碼管顯示“6”，傳感器會自動輸出顯示0時的電流，然后分別按“”和“”鍵可以對零點輸出電流進行調整；第一位數碼管顯示“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行調整。

8  使用注意事項

8.1 注意正確接線,以免損壞設備；

8.2 接線前應明確分站接入信號的制式和接入信號的類型；

8.3在煤礦井下嚴禁隨意拆卸、檢修，非專業人員請勿隨意檢修；

8.4 傳感器在正常的使用中，應該注意風速頭的清潔，并定期對傳感器進行校準以保證測量的精度；

8.5 本安產品不得隨意與其它未經聯檢的設備連接；

8.6 維修時不得改變本安電路和與本安電路有關的元器件的電氣參數、規格和型號。

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