GD3型礦用瓦斯抽放多參數傳感器的使用及原理

尚輝

摘 要：為了保證采礦生產的安全，國內高瓦斯及以上煤礦都安裝了瓦斯抽放系統。在該文中，主要介紹了GD3型礦用瓦斯抽放多參數傳感器的特點、工作原理、重要指標和使用方法。GD3型傳感器具有測量精確度高、穩定性好、操作方便等特點，GD3型傳感器具備同時多參數測量、顯示和輸出的功能。

關鍵詞：GD3型 瓦斯抽放 多參數

中圖分類號：TD712.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0064-02

隨著煤炭工業和礦井的日益緊急的自動化，我們需要徹底對礦井生產安全問題采取一些措施，主要通過煤氣爆炸的控制和環境參數的控制，從根源上來防止瓦斯爆炸事故；另一方面，礦山生產調度需要綜合把握煤炭的生產工程，防止地下的電氣和機器設備運作不正常，以防止礦水災害。人們常常無視瓦斯抽放功能，晝夜運轉的瓦斯抽放站的大型機電設備是否正確工作。煤礦對抽放站應強調安全風險的重要性，單獨靠工人的經驗只能斷斷續續的監控設備，一點點的過失將會導致不可挽回的事故。經過多年經驗的積累，開發出了GD3型瓦斯抽放多參數傳感器監控系統，它能對瓦斯抽放泵房的各種參數進行集中監測，從而控制礦安全生產。

1 特點

該傳感器基于皮托管原理，并根據一定規則排列的多對高低壓取壓孔而設計開發的一種插入式實時在線流量測量裝置。當流體流經流量計時，在前面流動方向上形成一個高壓分布區域，在其后部產生一個低壓分布區，兩者之間的壓力差隨管介質流動速的平方的增大而增大。 具有以下特點：（1）能夠同時測量、顯示和傳輸管道介質的工況流量、標況流量、管通瓦斯純流量、管道絕對壓力、管道相對壓力、環境大氣壓等參數；（2）支持200～1 000 Hz標準頻率信號輸出和RS485信號輸出；（3）采用截面線式測量方式，精度高、插拔重復性好、可靠性高；（4）采用活動絲口卡套式接口，使用維護方便；（5）壓損微小，對抽放效果無影響；（6）本質防堵設計，工作穩定性好、維護量小；（7）調試方法，校準簡單，可直接在風洞上進行標校；（8）具有故障自診斷功能。

2 工作原理

GD3型多參數傳感器通過高性能微處理器運行。它包括液晶顯示器、鍵盤輸入、數據傳輸等眾多交互功能。另一方面，它顯示輸出功能被啟用，允許同時測量多個參數。 整個電路采用可靠的電源處理電路，具有防雷和抗電磁干擾功能。整機原理圖如圖1所示。

3 主要指標

3.1 工作電壓和電流

（1）工作電壓：15.0～25.0 V DC。

（2）工作電流：≤50 mA。

3.2 測量范圍

流速測量：1～60 m/s；壓力測量：0～1 MPa；溫度測量：-10 ℃～50 ℃。

3.3 輸出信號制式

（1）200～1 000 Hz頻率型信號。

可同時輸出三路200 ～1 000 Hz的頻率信號，輸出類型與量程用戶可自行設置。該標準信號輸出瞬時流量（或壓力）、介質壓力與介質溫度等參數。

（2）485數字信號。

可同時輸出累計流量計、瞬時流量、壓力、溫度及瓦斯濃度等參數。

3.4 信號傳輸距離

如果傳感器是用1.5 mm2的單一芯橫截面，傳感器和相關聯的設備之間的傳輸距離為2 km以上。

3.5 可測管徑范圍

可測管徑范圍為50～1 500 mm。

4 使用方法

4.1 使用前的準備和檢查

供電前，檢查電源，首先看各組成部分有無遺落現象，連接傳感器和差壓元件以及測溫的元件是否正確。在爆炸場所使用時，要特別注意接到地面部分的元件是否正確，然后才能通電運行。

4.2 顯示屏使用說明

液晶的第一行顯示的累計流量或氣體混合流的累積量，液晶的第二行顯示出了瞬時標準流量、瞬時流量或瞬時氣體流量，液晶第三行左下角顯示出了管道的介質的實時溫度或壓差、右下角顯示了管道介質的絕對壓力或相對壓力。

4.3 數據設置

（1）進入修改數據界面。

內部電路板的傳感器頭部連接一個4芯跳線插針，當其與“UNLOCK”的2個插針連接時可以操作鍵盤，當其與“LOCK”的2個插針連接時不能操作鍵盤。

（2）按鍵使用方法。

“功能”鍵：按動功能設置選擇鍵顯示的是累積流量的較低的功能數目的內部參數。一旦按壓，將顯示一系列的參數。返回按這個按鈕是一個重要周期01到46共46組參數。

“△”：數字增大鍵，改變按1閃爍顯示的數目，并重復在顯示閃爍數目將閃爍0 0. 1 1. 2 2. ……9 9.循環。每位數據都被劃分有小數點和無小數點兩類。

“”：數字減小鍵，改變按1閃爍顯示的數目，并重復在顯示閃爍數目將閃爍9 9. 8 8. 7 7. ……0 0.循環。每位數據都被劃分有小數點和無小數點兩類。

“”：右位移鍵，反復按這個鍵，向數的右側移動。

“”：左位移鍵，反復按這個鍵，向數的左側移動。

“保存”：確認鍵，按這個鍵，設定的參數會被保存，可以下次使用。

“RESET”：在主機的右上方，起強制還原儀器的作用。

（3）管道溫度、管道絕對壓力、環境大氣壓校準操作。

與管道溫度、管道絕對壓力、環境大氣壓校準操作有關系的內部參數：07溫度為零、08溫度線性、09壓力為零、10壓力線性、13 當地大氣壓修矯正線性相關系數。有必要進行校準上述參數時，將校正參數的零點設為0，線行值分設為1。

當校準管的溫度，第一進入菜單，并改變在07、08單元的數據，并把在恒溫介質中溫度傳感器頭校準。采用2點校準的方法，即2個標準溫度點（0 ℃，50 ℃）用于校準。第一點在低溫下（0 ℃），并記錄介質的實際溫度T0的表頭的測量溫度TS0。第二點在高溫點（50 ℃），需要介質的實際溫度T1和表頭上溫度TS1。相應的溫度必須在（T0×TS1-T1×TS0）/（TS1-TS0）。相應的溫度線性必須是（T1-T0）/（TS1-TS0）。在輸入在菜單07和08單元輸入計算結果并保存，則管溫度校正工作就完成了。

當校準管的壓力，第一進入菜單，并改變在09、10單元的數據，并把在管道多參數傳感器測量端加壓。采用2點校準的方法，即兩個標準壓力點（100 kPa、200 kPa）用于校準。第一點在低壓點（即 100 kPa），并記錄介質的實際壓力P0的表頭的測量壓力Ps0。第二點在高壓點（即200 kPa），需要介質的實際壓力P1和表頭上壓力Ps1。相應的壓力零點必須在（P0×Ps1-P1×Ps0）/（Ps1-Ps0） 。相應的壓力線性必須是（（P1-P0）/（Ps1-Ps0）。在輸入在菜單09和10單元輸入計算結果并保存，則管壓力校正工作就完成了。

校準環境大氣壓時，首先進入菜單，將13單元的數據變更為1，再進入菜單43的單元。使用一個標準溫度點（環境大氣壓力），用校準的單點校準法。讀43單元的顯示數據PS，同時測量此地的環境壓力P0，可推出相應的大氣壓力校正線性系數P0/ PS，當在菜單單元13輸入計算結果并存儲，則環境大氣壓校正工作就完成了。

5 結語

目前，國家為了確保礦井通風安全，抑制煤礦重瓦斯事故的發生概率，以促進煤礦安全生產形勢進一步穩定好轉，多次在大會上強調國有煤礦瓦斯要先抽后采。因此，GD3型瓦斯抽放多參數傳感器的使用及原理在許多煤礦企業在進行瓦斯抽采工作時要求員工掌握。

參考文獻

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