GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器的使用及原理

尚辉

摘 要：为了保证采矿生产的安全，国内高瓦斯及以上煤矿都安装了瓦斯抽放系统。在该文中，主要介绍了GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器的特点、工作原理、重要指标和使用方法。GD3型传感器具有测量精确度高、稳定性好、操作方便等特点，GD3型传感器具备同时多参数测量、显示和输出的功能。

关键词：GD3型 瓦斯抽放 多参数

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（c）-0064-02

随着煤炭工业和矿井的日益紧急的自动化，我们需要彻底对矿井生产安全问题采取一些措施，主要通过煤气爆炸的控制和环境参数的控制，从根源上来防止瓦斯爆炸事故；另一方面，矿山生产调度需要综合把握煤炭的生产工程，防止地下的电气和机器设备运作不正常，以防止矿水灾害。人们常常无视瓦斯抽放功能，昼夜运转的瓦斯抽放站的大型机电设备是否正确工作。煤矿对抽放站应强调安全风险的重要性，单独靠工人的经验只能断断续续的监控设备，一点点的过失将会导致不可挽回的事故。经过多年经验的积累，开发出了GD3型瓦斯抽放多参数传感器监控系统，它能对瓦斯抽放泵房的各种参数进行集中监测，从而控制矿安全生产。

1 特点

该传感器基于皮托管原理，并根据一定规则排列的多对高低压取压孔而设计开发的一种插入式实时在线流量测量装置。当流体流经流量计时，在前面流动方向上形成一个高压分布区域，在其后部产生一个低压分布区，两者之间的压力差随管介质流动速的平方的增大而增大。 具有以下特点：（1）能够同时测量、显示和传输管道介质的工况流量、标况流量、管通瓦斯纯流量、管道绝对压力、管道相对压力、环境大气压等参数；（2）支持200～1 000 Hz标准频率信号输出和RS485信号输出；（3）采用截面线式测量方式，精度高、插拔重复性好、可靠性高；（4）采用活动丝口卡套式接口，使用维护方便；（5）压损微小，对抽放效果无影响；（6）本质防堵设计，工作稳定性好、维护量小；（7）调试方法，校准简单，可直接在风洞上进行标校；（8）具有故障自诊断功能。

2 工作原理

GD3型多参数传感器通过高性能微处理器运行。它包括液晶显示器、键盘输入、数据传输等众多交互功能。另一方面，它显示输出功能被启用，允许同时测量多个参数。 整个电路采用可靠的电源处理电路，具有防雷和抗电磁干扰功能。整机原理图如图1所示。

3 主要指标

3.1 工作电压和电流

（1）工作电压：15.0～25.0 V DC。

（2）工作电流：≤50 mA。

3.2 测量范围

流速测量：1～60 m/s；压力测量：0～1 MPa；温度测量：-10 ℃～50 ℃。

3.3 输出信号制式

（1）200～1 000 Hz频率型信号。

可同时输出三路200 ～1 000 Hz的频率信号，输出类型与量程用户可自行设置。该标准信号输出瞬时流量（或压力）、介质压力与介质温度等参数。

（2）485数字信号。

可同时输出累计流量计、瞬时流量、压力、温度及瓦斯浓度等参数。

3.4 信号传输距离

如果传感器是用1.5 mm2的单一芯横截面，传感器和相关联的设备之间的传输距离为2 km以上。

3.5 可测管径范围

可测管径范围为50～1 500 mm。

4 使用方法

4.1 使用前的准备和检查

供电前，检查电源，首先看各组成部分有无遗落现象，连接传感器和差压元件以及测温的元件是否正确。在爆炸场所使用时，要特别注意接到地面部分的元件是否正确，然后才能通电运行。

4.2 显示屏使用说明

液晶的第一行显示的累计流量或气体混合流的累积量，液晶的第二行显示出了瞬时标准流量、瞬时流量或瞬时气体流量，液晶第三行左下角显示出了管道的介质的实时温度或压差、右下角显示了管道介质的绝对压力或相对压力。

4.3 数据设置

（1）进入修改数据界面。

内部电路板的传感器头部连接一个4芯跳线插针，当其与“UNLOCK”的2个插针连接时可以操作键盘，当其与“LOCK”的2个插针连接时不能操作键盘。

（2）按键使用方法。

“功能”键：按动功能设置选择键显示的是累积流量的较低的功能数目的内部参数。一旦按压，将显示一系列的参数。返回按这个按钮是一个重要周期01到46共46组参数。

“△”：数字增大键，改变按1闪烁显示的数目，并重复在显示闪烁数目将闪烁0 0. 1 1. 2 2. ……9 9.循环。每位数据都被划分有小数点和无小数点两类。

“”：数字减小键，改变按1闪烁显示的数目，并重复在显示闪烁数目将闪烁9 9. 8 8. 7 7. ……0 0.循环。每位数据都被划分有小数点和无小数点两类。

“”：右位移键，反复按这个键，向数的右侧移动。

“”：左位移键，反复按这个键，向数的左侧移动。

“保存”：确认键，按这个键，设定的参数会被保存，可以下次使用。

“RESET”：在主机的右上方，起强制还原仪器的作用。

（3）管道温度、管道绝对压力、环境大气压校准操作。

与管道温度、管道绝对压力、环境大气压校准操作有关系的内部参数：07温度为零、08温度线性、09压力为零、10压力线性、13 当地大气压修矫正线性相关系数。有必要进行校準上述参数时，将校正参数的零点设为0，线行值分设为1。

当校准管的温度，第一进入菜单，并改变在07、08单元的数据，并把在恒温介质中温度传感器头校准。采用2点校准的方法，即2个标准温度点（0 ℃，50 ℃）用于校准。第一点在低温下（0 ℃），并记录介质的实际温度T0的表头的测量温度TS0。第二点在高温点（50 ℃），需要介质的实际温度T1和表头上温度TS1。相应的温度必须在（T0×TS1-T1×TS0）/（TS1-TS0）。相应的温度线性必须是（T1-T0）/（TS1-TS0）。在输入在菜单07和08单元输入计算结果并保存，则管温度校正工作就完成了。

当校准管的压力，第一进入菜单，并改变在09、10单元的数据，并把在管道多参数传感器测量端加压。采用2点校准的方法，即两个标准压力点（100 kPa、200 kPa）用于校准。第一点在低压点（即 100 kPa），并记录介质的实际压力P0的表头的测量压力Ps0。第二点在高压点（即200 kPa），需要介质的实际压力P1和表头上压力Ps1。相应的压力零点必须在（P0×Ps1-P1×Ps0）/（Ps1-Ps0） 。相应的压力线性必须是（（P1-P0）/（Ps1-Ps0）。在输入在菜单09和10单元输入计算结果并保存，则管压力校正工作就完成了。

校准环境大气压时，首先进入菜单，将13单元的数据变更为1，再进入菜单43的单元。使用一个标准温度点（环境大气压力），用校准的单点校准法。读43单元的显示数据PS，同时测量此地的环境压力P0，可推出相应的大气压力校正线性系数P0/ PS，当在菜单单元13输入计算结果并存储，则环境大气压校正工作就完成了。

5 结语

目前，国家为了确保矿井通风安全，抑制煤矿重瓦斯事故的发生概率，以促进煤矿安全生产形势进一步稳定好转，多次在大会上强调国有煤矿瓦斯要先抽后采。因此，GD3型瓦斯抽放多参数传感器的使用及原理在许多煤矿企业在进行瓦斯抽采工作时要求员工掌握。

参考文献

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