1.1   主要用途及使用范围

矿用本安型超声波流量传感器（以下简称流量传感器）采用低电压多脉冲平衡发射接收专利技术设计的一种全新通用时差型多功能超声波传感器，适用于工业环境下连续测量不含大浓度悬浮粒子或气体的大多数清洁均匀液体的流量和热量。

流量传感器使用了最新的著名国际半导体厂商生产的元器件，低功耗，高可靠性，抗干扰，适用性好。优化的智能信号自适应处理，用户无需任何电路调整。

先进的电路设计、器件选用、优秀的硬件、软件设计，使流量传感器成为国内目前矿山行业的首选产品。

1.2   型号组成及代表意义

 G L C  250 /500

                      流量范围：500m 3 /h

管径范围:250mm

                      超声波原理

                      流量

                       矿用传感器及敏感元件

1.3   使用环境条件

——环境温度－5℃～40℃；

——海拔高度不超过2000m；

——空气相对湿度不大于95％（25℃时）；

——在有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；

——在无破坏绝缘的腐蚀性气体或蒸汽的场所；

——在无显著振动和冲击的场所；

——污染等级为3级；

——安装类别为Ⅲ类。

2  结构特征与工作原理

2.1   结构

流量传感器包括线路板、上下游传感器探头、外壳三大部分组成，见下图。

                               图 1  结构及尺寸图

2.2   工作原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下面表达式：

3  技术特性

3.1   产品执行标准

流量传感器执行标准GB3836-2010、Q/ZMD025－2011 。

3.2   主要参数

3.2.1 电压：本安 DC18V ；

3.2.2 电流： ≤100mA ；

3.2.3 本安参数： a ） Ui ： DC18.3V ， Ii ： 100mA ； b ） Ci ： 0μF ， Li ： 0mH

3.3 关联设备

关联设备名称：矿用隔爆兼本安型直流稳压电源；

规格型号：KDW660/18B；

防爆型式：Exd [ib] I Mb；

防爆证号：11220734；

安标证号：MAA120042；

生产厂家：山东中煤电器有限公司。

3.4 尺寸重量

3.4.1 尺寸

      230mm ×380mm ×75mm。

3.4.2 重量

      15kg 。

4    安装、调试

4.1  安装条件、技术要求

4.1.1       开箱之前请检查装箱单内清单是否齐全，运输中是否损坏。

4.1.2       供电电源：本安 DC18V 。

4.2 安装

4.2.1       传感器的安装

4.2.1.1 安装位置选择

4.2.1.2 外敷式传感器安装

安装前首先应选择管材致密部分进行传感器安装，然后将管外欲安装传感器的区域清理干净，除掉锈迹油漆，如有防锈层也应该去掉，最好用角磨机打光，再用干净抹布蘸酒精擦去油污和灰尘，然后再欲安装传感器的中心周围管壁图上足够的耦合剂，然后把传感器紧贴在管壁上并捆绑好，注意在贴好的传感器和管壁之间不能有空气泡及沙砾。

4.2.1.2.1       安装距离

外敷式传感器安装间距以两传感器的最内边缘距离为准，间距的计算方法有 2 种获得方式： 1 ）根据在仪表菜单内输入的参数，查看传感器给出的安装距离； 2 ）根据用户定做的管径及材质等参数出厂给出的安装距离。

4.2.1.2.2       安装方式

外敷式传感器我们使用 Z 法安装， Z 法安装，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰耗小。 Z 法可测管径范围为 100mm 至 6000mm 。

4.2.1.2.3       接线

4.2.1.2.4       注意事项

1） 安装时必须把欲安装的传感器管道区域清理干净，使之露出金属的原有光泽；

2） 超声波信号电缆的屏蔽线可悬空不接，不要与正、负极短路；

3） 传感器接好线后必须用密封胶注满，以防进水；

4） 捆绑传感器时应将夹具固定在传感器的中心部分，使其受力均匀，不易滑动；

5） 传感器与管道的接触部分四周要涂满足够的耦合剂，以防空气、沙尘进入，影响超声波信号传输。

4.2.1.3 插入式传感器安装

4.2.1.3.1       与外敷式传感器比较

当管道内壁结垢或腐蚀严重时，外敷式传感器信号弱、测量不正常时，可选用插入式传感器。

插入式传感器可以再带压不停水的情况下在被测管道上打孔安装，保证的生产的正常稳定运行，提高了测量的精确性、可靠性。

4.2.1.3.2       安装点定位

4.2.1.3.3       安装工具

安装插入式传感器需要使用专用的开孔定位工具（见下图），手电钻、扳手、改锥等工具。

4.2.1.3.4       安装方法

插入式传感器安装方法是用 Z 法安装，需要在管径 DN80mm 以上使用。

将开孔器密封护套与特制球阀外螺纹连接，拧紧后，打开球阀，推动钻杆直至与管道外壁接触，将手电钻与钻杆接好锁紧，接通电源，开始钻孔，在钻孔过程中电钻保持低速转速不要过快，以免卡钻，甚至钻头折断。钻透后拔出钻杆知道开孔器钻头的最前端退至球阀芯后，关上球阀，卸下开孔器。

把锁紧螺母旋至传感器底部，将传感器旋入特制球阀导向螺纹，当旋至球阀芯时，打开球阀，继续旋入传感器，直至传感器前段伸出管道内壁，调整好传感器角度，紧固好锁紧螺母，最后将线接好，用硅橡胶密封接线处。

接线完毕后，锁紧进线孔螺母，最后拧紧密封盖，防止漏水。

4.2.1.3.5       安装距离

插入式传感器安装间距以两传感器的最内边缘距离为准，间距的计算方法有 2 种获得方式： 1 ）根据在仪表菜单内输入的参数，查看传感器给出的安装距离； 2 ）根据用户定做的管径及材质等参数出厂给出的安装距离。

4.2.2       主机的安装

主机一般采用挂墙安装的方式，主机位置一般选择离传感器比较近的距离，减少信号传输的干扰。

4.2.3       接线

传感器接线图见下图。

4.3 调试

系统共 4 个按键，分别为“菜单”、“上移”、“右移”、“确定”。上移键可上移菜单或者数字；下移键可下移菜单、减小数字、光标移动下一数字，当移动到最后一个数字后，下移键会起到回车的作用。确定键为确认当前的设置。

当输入菜单号码时，如果只输入一个数字后，然后输入回车，表示输入的这个数字是十位数字上的数。例如：需要进入菜单 M30 ，应按如下顺序，菜单键 + 三次上移键 + 确定键。

1) 快速参数设置步骤：

M11 ： 输入管径尺寸（ 150 、 200 、 250 ）；

M12 ：输入管壁厚；

M14 ：输入管材质（大部分使用为碳钢）；

M16 ：输入衬材（一般无衬里）；

M18 ：输入衬材壁厚；

M20 ：输入流体类型，此项选择：水；

M23 ：选择传感器类型，外敷式为标准 M2 型；插入式为插入 B 型；

M24 ：选择安装方式，我们要求选择标准 Z 安装法 ;

M25 ：显示传感器的安装距离，按照此距离安装 2 个传感器即可。

2) 电流输出设置：在M55窗口，设定电流的输出方式为：4～20mA电流输出方式；在M56号窗口设定4mA代表的流量值，在M57号窗口设定20mA代表的流量值。例如某管道流量范围为0～1000m3/h，则在M56窗口输入0，在M57窗口输入1000即可。

3) 频率输出设置：如管道流量为0～280m3/h，要求输出对应200～1000Hz，在M68窗口输入流量0，在M69号窗口输入流量280，在M67窗口输入频率下限200,上限输入1000。在M78号窗口设置为频率信号输出。

4) RS485 通讯方式设置：在M62窗口设置通讯口参数，第一个数表示波特率，可选择1200,2400,4800,19200,38400。第二个表示校验位，可选无校验，偶校验，奇校验。数据位长度固定为8位，停止位固定为1。设置M63窗口，选择通讯协议，选择MODBUS-RTU协议，支持标准MODBUS通讯协议（通讯协议请联系公司技术部）。在M46窗口输入仪表地址。

5 ）低流速切除：在M41窗口，可设定低于流速值时，显示为0值。通常设置为0.03。

6 ）静态置零：当流体为静态时，流量传感器可能显示不为0，可在M42窗口中按确认键将数值置为零点。此操作必须在安装好传感器并且管道内流量完全静止后进行。可消除传感器安装位置、参数不通等引起的零点漂移。

所有参数设置完成后，必须在M26窗口进行参数固化与存储，重新上电后才能按照新设定参数工作，否则设定的参数不能保存，掉电后丢失。

5  使用、操作

按照第4部分的调试设置好参数后，流量传感器应该能够正常工作，正常显示为瞬时流量、累计流量。

在M90窗口显示传感器工作的信号强度及信号质量。信号强度用0～99表示，99为最大信号，正常工作情况下，信号强度应大于60。信号质量Q也是0～99表示，99表示最好质量，正常工作条件为Q大于60。信号强度及信号质量越大越能够保证传感器的正常工作的稳定性。

以下为传感器的几种信号输出方式，根据用户的要求进行定做。

频率输出为200～1000HZ输出，请按照技术指标的要求连接。频率信号为标准电平高电平为5V，低电平为0V。

电流输出为4～20mA输出。

通讯信号输出：RS485方式输出。

传感器正常工作时，“*R”表示工作正常，“*H”表示接受超声波信号差，需要调整两传感器的位置。“I”表示接收不到超声波信号，检查传感器的接线，安装等。

6  故障分析与排除

7  保养、维修

7.1 日常维护

流量传感器 正常运行后应保证其传感器探头位置安装牢固，位置不能被破坏。应定期检查传感器表头安装位置无淋水等影响传感器正常工作的外界因素。

7.2 注意事项

维修时不得改变本安电路和与本安电路有关的元、器件的电器参数、规格和型号。

本产品不得随意与其它未经联检的设备连接。

8  运输、贮存

8.1 包装木箱摞装层数不得大于三层。

8.2 搬运时避免摔碰和防雨淋。

8.3 必须贮存在干燥的房间内。

8.4 随机技术资料有：产品合格证（1份）、使用说明书（1份）、装箱单（1份）。

9  开箱及检查

9.1 开箱时，请注意轻拿轻放。

9.2 设备取出时，应注意检查在运输过程中，是否有破损的现象，主机机箱是否完好。

9.3 按照装箱单的内容检查产品及资料是否齐全。

10 订货

10.1    订单上需注明产品名称、型号、数量及交发货日期。

10.2    订单上需注明收发货单位、联系人、通讯地址、托运方式及到站名称。

附录：通讯协议

1. 1. 概述

传感器具有RS485通讯方式，为标准MODBUS协议。

在M63窗口的设置选项选择为“MODBUS-RTU ONLY”，用来支持MODBUS通讯协议；在M62窗口设置通讯的参数，选择与通讯主机相同的通讯参数。在M46窗口设置仪表的通讯地址。

可很方便的使用各种组态软件的MODBUS驱动程序将数据读取出来。

1. 2. MODBUS 协议

在RTU方式下读取1号设备的流速，即读取寄存器5,6共个寄存器，命令如下：

返回数据如下：

1. 3. 寄存器地址表