大流量污水超声流量计的方案设计和应用
大流量污水超声流量计的方案设计和应用
Strategy De sign and Application of Large Capacity Ultrasonic Sewage F lowmeter
缪惠流
(上海友联竹圆第一污水发展投资公司,上海 200030)
摘 要 针对大型箱涵污水大流量仪表设计选型的诸多局限性,本文着重介绍了超声流量仪表的基本原理、设计、安装等的要求和应用。该仪表实践使用表明:超声流量计具有其他流量仪表无可比拟的许多优点,是解决大流量计量的有效方法,满足污水大流量计量的要求,具有很高的推广应用价值。关键词 污水 计量 超声流量计
Abstract In accordance with many restrictions in design and m odel selection of large sized rectangular conduit flow instruments ,the fundamental princi 2ple ,requirements of design and installation as well as application of ultras onic flowmeter are introduced em phatically.The practical application shows that ultras onic flowmeter possess many unparalleled advantages ,and it is an effective s olution of measuring large capacity sewage and w orth to be popularized.K eyw ords Sewage M etering Ultras onic flowmeter
0 引言
水资源的短缺已成为世界关注的问题,为此我国也新建了许多大中型水利工程,进行水资源的调剂。同时我国大多数城市为了防止现有的水环境污染,改善自身生存条件,保护紧缺的水资源,新建了许多引水工程和污水处理工厂进行污水处理。在污水处理和排放过程中势必涉及到大口径、大流量各类水的计量问题。
随着超声波换能器、电子、计算机、数字处理等技术的迅猛发展,超声流量计在大口径、大流量的液体、气体计量方面得到广泛使用,技术日趋成熟和完善。超声流量计本身良好的性能价格比使得其应用日益广泛,目前不仅使用在各行各业过程控制中的流量计量,还被用于贸易结算的流量计量。
本文着重介绍上海已建成投运的170万吨/日城市污水处理厂中大型箱涵污水超声流量计的设计、安装、调试的实施。
1 超声流量计测量原理
1.1 多普勒式超声流量计
图1 多普勒超声流量计利用多普勒效应原理来测定流体的流量,如图1所示。换能器A 向流体发射频率为f A 的超声波连续
信号,经照射管道内的悬浮物颗粒及气泡,超声波产生多普勒频率偏移,以f B 的频率反射到接收换能器B ,f A 和f B 之差即为多普勒频差f D 。
设流体流速为V ,超声波声速为C ,多普勒频移f D
正比于流体的流速V ,即
f D =f B -f A =(2f A ?sin θ/C )?V
V =
C
2
?f A ?sin θ?f D
当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后,C 、f A 、f B 、θ即为常数,流体的流速和多普勒频移成正比,通过测量频移就可以测量流体的流速,进而求得流体的流量。
多普勒超声流量计的特点:仪表精度通常在±
(3～7)%FS 之间,适用于测量含有适量能给出强反射
信号的颗粒和气泡。其悬浮物含量约在1g/L ～5g/L 为宜。一般用于工厂排放未处理的污水和回流污泥等流量计量,不宜用于洁净液体的流量计量。
1.2 时差式多声路超声流量计
图2 时差式超声流量计原理图
测量原理:在封闭的满管中测量流体的瞬时流量
Q ,是根据超声波信号沿水流方向的传播速度会增大,
逆流方向则减小;在同一传播距离的条件下,有着不同的传播速度和传播时间;由顺向传播时间t 1和逆向传播时间t 2可以计算出传播时间差,然后可计算出平均
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PR OCESS AUTOMATION INSTRU MENTATION V ol.26N o.8August 2005
线流速。其原理如图2所示。
单声路流量方程式可表示为:
顺流方向,其传播时间为:t1=L/C+V C osθ
逆流方向,其传播时间为:t2=L/C-V Cosθ
△t=t2-t1=2Lv cosθ/C2-V2cos2θ
由于CμV,故
△t=(2L cosθ/C2)×V
V=C2/2L cosθ×△t
q=SV
式中:V为测量声路上的线平均流速;L为测量声路的有效路长;t1为声波正向传播时间;t2为声波逆向传播时间;△t为声波流正向传播时间和逆向传播时间差; C为超声波声速;θ为声路和流道轴线间的夹角;S为测量断路截面积;q为体积流量。
如果为四声路时:
u=∑K i?V i q=S? u
式中: u为测量断面线平均流速;K
i
为第i声道加权积
分系数;V
i
为第i声道线平均流速;S为断面横截面面
积;K
i
为加权积分系数,该权系数是由换能器的声路布置和安装来确定的。
本项目选用的是瑞士某公司RIS ONIC2000型时差式四声路超声流量计,其声路布置和权系数如表1所列[1]。表中高斯-Jacobi积分方法推荐使用矩形、梯形等结构管道,高斯-Legendre推荐使用圆形结构管道, W为超声流量计加权积分常数,K i为比例常数。声路布置如图3所示。
表1 时差式多声路超声流量计声路
布置、权系数、积分方法
声路布置高斯-Jacobi高斯-Legendre
1E2P W1=W2=0.906900W1=W2=1.0
K=1.0K=0.994
2E4P W1=W2=W3=W4
=0.906900
W1=W2=W3=W4
=1.0
K=1.0K=0.994
1E4P W1=W4=0.369317W1=W4=0.347855 W2=W3=0.597567W2=W3=0.652145
K=1.0K=0.994
2E8P W1=W4=W5=W8
=0.369317W1=W4=W5=W8 =0.347855
W2=W3=W6=W7 =0.597567W2=W3=W6=W7 =0.652145
K=1.0K=0.994
RIS ONIC2000型时差式四声路超声流量计电路原理如图4所示
。
图3
多声路超声流量计声路布置图
图4 RIS ONIC2000电路原理
图4所示为锁相环(P LL,phase locked loop)方式的超声流量计,能产生与超声脉冲传播时间的倒数成正比的频率。其中顺向振荡器VC O(1)的发射频率被分成N等分,其周期与超声波在液体中传播的时间几乎相同。分频电路输出的电脉冲和穿过水中的收信超声脉冲的传播时间差由时间差检测电路检测。其输出转换成直流后加至VC O(1),控制其振荡频率,使时间差电压自动归零,这时VC O的输出频率为定值。因此,在稳定状态下,VC O(2)振荡频率的形成过程和VC O (1)完全相同,只是超声波为反向传播。只要算出这两个频率的差值,就能获得和流速正比的数值。
2 RISONIC2000型时差式多声道超声流量计的特点
①本项目选型时差式超声流量计安装方式采用插入式,测量精度较高,如四声路时差式超声流量计出厂标定精度为015%。
②箱涵测量为直通管,换能器在箱涵中凸出部分最小化和无阻流件,从而流体无外加压力损失。同时,它是一种不会破坏流体的流场进行流体测量的仪表。
③测量精度不受介质的理化性质如电导率、粘度、温度、压力、组分变化等因素的影响,因此也适用于高粘度的液体的流量测量。
④能在运行条件下(不停流)带压更换换能器,维修方便。
⑤流体的雷诺数(Re)对测量影响较小,在正常使用情况下,仪表制造厂规定了仪表被测流速范围01003m/s～±20m/s,本项目设计流速远大于最低流速
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大流量污水超声流量计的方案设计和应用 缪惠流
这一技术指标。
⑥流体测量流量的范围度(量程比)宽,可达1∶
300。
⑦超声流量计本身没有机械惯性,可以快速采样,用多次采样平均值计算出流量,可以消除流体流速脉动造成测量的影响。
⑧多声路超声流量计为了保证传播时间的准确测量,采取了以下有效措施:
计数器电路采用了80MH z 以上的高稳定石英晶体振荡器,时基误差控制在±1215ns 以内。
准确测量信号在电子电路和换能器中传播的延迟,并从所测得的总传播时间中扣除,提高仪表测量精度。
多声路超声流量计内部有完善的信号质量检测电路,可有效地解决噪声干扰、信号衰减和电路参数变化等对测量精度的影响。
⑨RIS ONIC2000有强大的自诊断功能,在检测过程中,对每条声路、声路的流速均进行有效性检验,当无效的声速、无效的声路流速第一次出现时,系统将使用先前的有效值代替,如多次出现,这些测量值仍将保持冻结,用先前的测量值代替,直到一个有效的测量值被识别后,数据才予以更新。当连续出现时,将显示无效声路声速、无效流速错误状态报警,同时声路布置自动切换,即当交叉断面的某一测量声路出现上述故障时,将自动切换成单断面测量。当单断面的某一测量声路出现上述故障时,将关闭该声路。用其它声路代替。
⑩由于仪表用于工业现场,而且电路中存在高频信号和超声波换能器高压发射信号,故存在较为严重的干扰。系统从软件和硬件同时采取措施极大地提高系统的抗干扰能力,即软件采用模块化结构设计,利用指令冗余和软件陷阱程序防止跑飞,硬件在微机处理的复位端由外围电路组成防止程序跑飞的看门狗电路。
3 时差式超声流量计的设计方案
3.1 超声流量计测量原理的选择
时差式超声流量计测量时,被测液体必须能被声波穿透,也就是液体中不能含有太高浓度的气泡、悬浮物颗粒和沉淀物,否则声波将被折射,影响测量精度。通常时差式超声流量计测量时,其悬浮物含量限制在
1%体积含量以内,若超过含量,则选择多普勒原理超
声流量计。本项目的悬浮物含量仅在500ppm/L 以内,因此选择时差式超声流量计为宜。
3.2 超声流量计换能器声路的选择
超声流量计测量原理是一种速度式流量计,流体的流态对流量计精度影响较大。若选用单声路换能器,则仪表精度仅为5%,在声路选择上根据测量精度要求,可以选为1、2、4、8声路和1～4个测量断面的组合,就可以有效地解决流体流态在一个方向分布不对称的影响,本次选用4声路,满足测量段前、后直管段要求情况下,其测量精度便可达到015%。
3.3 超声流量计测量断面范围选择
封闭管道 150～14000mm (圆管和矩形箱涵)明渠 250mm ～15m (最大可达150m )
3.4 超声流量计换能器的选择
根据安装的场地和安装方式不同主要三类换能器可供选择。
①内贴式换能器:当无外露管段只能内部安装时,可采用内贴式换能器,将其直接安装在管内壁上。这种安装方式简单,也可布置1～8声路。但在更换换能器时必须具备断流条件才行,声路角设计为45°,换能器和主机最大距离可达300m 。
②插入式换能器:对于管内、管外均可进行施工时,采用插入式换能器是最佳方案。只要在管壁上开孔,换能器插入孔中后,通过螺母固定在管道上,并采用密封垫圈密封。插入式换能器可在管道不断流情况下安装,换能器凸出部分最小化。声路角设计为45°,换能器和主机最大距离可达300m 。
插入式换能器和测量管段组成一体,这就是管段式超声流量计,换能器在生产厂内进行精确定位、出厂检定,因而测量精度要比现场制作的精度高,若安装E 形阀门组可以整体进行,从而拆卸、检修和标定均十分便利。
③明渠用换能器:这种换能器用于明渠(矩形、梯形、圆形)和有压隧洞,可在断流情况下安装和维护,它也是一种内贴式换能器,声路角设计为45°。当在矩形明渠中安装时,声路角设计在35°～70°之间均有效。换能器和主机之间最小距离150m ,测量渠宽:0125～
15m ,甚至50m 。这时所选择的超声波换能器工作频率
随之下降,频率下降,其穿透能力随之增强,测量渠宽随之增大,换能器工作频率可以从1MH z 至几百kH z 进行选择,但测量的精度随之下降,这时可采用增加超声波声路办法,提高测量精度。
3.5 超声流量计精度的选择
按照《企业能量计量器具配备和管理导则》G B/
T 17167-1997的要求:污水计量装置配置精度为510%。考虑到污水的大流量、箱涵大口径的特点,超
声流量计投运后难以进行实流标定,今后拟采用在线
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干式标定方法进行标定。同时,超声流量计整个计量系统不确定度,除了取决流量计量器具本身的精度外,还涉及到箱涵截面积测定、换能器安装的精确定位、声路长度测定等诸多影响测量精度因素。贸易结算用的超声流量计选用单断面四声路时差式超声流量计,流量计的精度为015%,确保整个流量计量系统投运后不确定度在215%内。
3.6 超声流量计积分数学模型的选择
本项目是有压箱涵均为矩形内截面去四角的几何形状,因此超声波换能器的四声路安装位置和流体流态分布积分方式均采用IEC-41(1991111)规程所认可的声路安排(1E4P)和高斯-雅可比的数学模型。
4 所选时差式超声流量计的主要技术指标
①超声波量计测量原理:时差法,声路布置:1E4P
②精度:015级
③安装方式:污水箱涵安装外扦式换能器
④主机:集成化的用户画面,大屏幕LC显示51 2
位流量、瞬时流量、累计流量等信号
⑤信号处理技术:DSP(速度,面积二次积分)
⑥电源:220伏交流,并安装防雷模块。
⑦仪表自诊断功能:声路状态正常,接受信号强、弱,换能器无接受信号,声路未使用,参考信号强、弱,无效测量传播时间,无效声速流速,无效流量(流量变化率超限),测量流量大于或小于流量规定值等信息。
⑧可进行逆向流量测量:可测双向流
⑨测量范围内悬浮物颗粒允许体积含量:≤1%
⑩防护等级:换能器为IP68;主机为IP65
λ?传感器压力等级:≥2MPa
λω传感器电缆:防水、屏蔽、抗强电磁干扰的加强型电缆
λξ环境温度:主机为-20℃～+60℃
换能器为-30℃～70℃
λψ输出信号:
4～20m A
RS-232标准通信接口
Profibus-DP:通信上传正向和逆向瞬时、累计流量、声路时间、自诊断信息等。信息通过现场总线上传至FCS系统(现场总线控制系统),上位机组态监控、数据管理画面。
5 超声流量计施工技术要求
大口径多声路超声流量计通常由流量计主机和装于箱涵、管道上换能器构成,因此流量计的测量误差不仅和流量计本身的技术和质量有关,还与用户的箱涵、管道的状况和换能器的安装精确定位有关。首先换能器的安装要确保其前、后直管段,其次采用国际电工委员会(IEC)规程认可的积分方式和声路换能器的布置可以使流态分布和积分计算误差控制在±011%以内。另外换能器空间位置误差和箱涵截面积测量误差均构成超声波流量计测量误差的重要原因,必须采用激光经纬仪精确定位和截面积测量。
5.1 超声流量计安装技术要求
①选取最佳测量断面:为了达到最佳的测量性能,必须考虑到流体的流态,同时选择最佳的测量断面和声路安排。首先选择测量断面发射或接收换能器实际安装长度一倍于涵洞宽度,但为了保证测量段良好水流条件及流量测量精度,安装换能器的断面除了要求换能器上游、下游有足够的直流段,此外将一倍涵洞宽度放大到二倍。在这一断面上涵洞的四壁不平整度最好不超过1cm,混凝土表面光洁。
②换能器安装时,其轴线方向和理论方向控制在5°以内。
③超声流量计主机到换能器之间电缆长度一般要求不超过300m。
④超声流量计有良好的独立接地,接地电阻<4Ω。
⑤换能器和主机的安装部位应避开强电电缆、变频器、电焊机的电磁干扰。
⑥换能器安装部位避免强声源和震动,以防强声波震动干扰。
⑦主机内设置防雷模块,在现场条件许可的情况下可增设UPS电源,以满足停电时的计量要求。
⑧换能器安装在设计位置。若偏移较大时,这时将涉及积分数系数值,可选用超声流量计自身的Owics 技术(圆断面最佳加权积分软件),将其修正到理论安装位置,并可以补偿管道的几何偏差,提高其测量精度。
5.2 超声流量计的安装调试
利用专业的安装工具和仪器(例如激光经纬仪、激光瞄准器)进行安装调试,包括以下几个方面:
①精确测量箱涵涵洞的断面尺寸。测量准确度控制在毫米级以内。
②利用激光经纬仪进行精确的换能器声道布置和换能器的定位,可使声路角θ的测量误差控制在0103°以内。
(下转第31页)大流量污水超声流量计的方案设计和应用 缪惠流
仅以滚动信息的方式显示报警信息。报警信息主要包括开关故障、机组故障以及并网故障等。
3.3 几个技术要点的处理
①透明按钮的使用
在实际的触摸屏应用中,往往需要按下同一个地方的按钮,可执行多个命令,为此G P提供了两种方式:一种是D2Script语言方式,另一种是透明按钮。D2 Script方式比较复杂,而G P允许将几个透明按钮叠在一起使用,这样按同一个地方的按钮,可以执行好几个操作,简单实用,而且还可以实现一些特殊的功能。
②弹出式窗口设计
在电力系统中,解裂模拟试验是一个比较危险的操作,所以解裂操作需要弹出窗口来,并经确认后再操作,防止误操作。G P提供一个部件叫做W indow Parts,可以方便地实现弹出窗口的效果。当按下解裂按钮后,就跳出确认窗口,经确认方能执行。
③密码控制
在系统配置中,不恰当的电源操作,会导致事故。因此,要求软件设置密码操作功能,进行电源操作时要输入密码,经校验,只有密码正确时,才能进行电源操作。
4 结束语
采用G P系列的触摸屏,加快了现场操作界面的开发进度,提高了开发效率。G P系列的可编程操作界面非常适用于基于P LC的SC ADA系统,使用简单,安全可靠,图形友好,功能强大。本开发的现场人机界面在系统中运行了近两年,可靠稳定,基本能满足电力系统动态模拟实验室的SC ADA系统的使用要求。
参考文献
1 Digital E lectronics C orporation.G P-PRO/P BⅢfor W indows Ver.610 Parts List M anual,2001
2 Digital E lectronics C orporation.G P-PRO/P BⅢfor W indows Ver.610 T ag Reference M anual,2001
3 徐国伟,杨育才,刁树杰,葛岷.触摸屏在P LC工业系统中的应用.沈阳工业大学学报,2000(22)
收稿日期:2004-07-03。
第一作者陈亮,男,1980年生,2002年毕业于上海交通大学,现为在读硕士研究生;主要研究方向为电力系统自动化、工业控制与智能控制。
(上接第25页)
③换能器安装,利用力矩扳手进行均匀紧固,以防流体泄漏。
④正确设置超声流量计各项关键数据:箱涵等效高度、宽度、声路长、声道角,积分权系数,信号强度等级,断面数,测量单位,粘度,正向、逆向流量等参数。并两次复核,确认无误才能正式投运。
6 使用情况
9台超声流量计已试运行近三个月,并且供需双方对用于贸易结算的6台超声流量计进行现场验收,正式作为双方贸易结算的依据。试运行期间的数据表明,9台超声流量计的不确定度达到和超过了预期的设计215级要求,使用效果令人满意。在2004年7月份的10天考核运行中,4台进水渠污水流量总和(未处理污水)与2台出水渠污水流量总和(已处理污水)之间平均相对误差在+2%以内,数据稳定可靠。
7 结束语
超声流量计成功地运用于大型箱涵污水流量计量,取得了较好的效果,完全能满足贸易结算流量计量
要求。仪表可靠性较高,仪表维护工作量小。同时,仪表提供了ProfidBus2DP通信接口,仪表与工厂现场总线控制系统(FCS系统)联网,进行数据传递,为工厂生产实时监控、调度和优化控制奠定了基础。因此超声流量计用于大流量的计量具有很大的实用性和推广应用的价值。
另外,这种大流量超声流量计的标定,在安装前可以送国家大流量检验站进行实流标定,安装后可以采用干式校验方法进行校正。国外许多国家已经制定了超声流量计干式校验方法,国内有的省市也制定了干式校验方法的地方标准,这些干式校验方法为超声流量计在不断流的情况下进行校正提供了依据,也为超声流量计的推广使用创造了条件。
参考文献
1 霍殿中.大口径多声路超声流量计的干校验法检定.计量学报, 1994(4)
2 RIS ONIC2000Operating Instructions.2003
3 RIS ONIC2000.T echnical M anual.2003
修改稿收到日期:2004-12-30。
作者缪惠流,男,1945年生,教授级高工,中国石油和化工自动化协会副秘书长;主要从事石油化工、污水处理自动化、仪表、计算机应用等设计、开发和应用。
可编程操作界面在SCADA系统中的应用 陈 亮,等
流量计、液位计技术协议(签字版)
. 四川省富邦钒钛制动鼓有限公司(流量计、液位计仪表) 供货合同技术协议 买方：四川省富邦钒钛制动鼓有限公司 卖方：上海效诚电气有限公司 2013年4月攀枝花
四川富邦钒钛制动鼓有限公司（以下简称买方）与上海效诚电气有限公司（以下简卖方），就四川富邦钒钛制动鼓有限公司流量计、液位计仪表的有关技术问题进行了友好协商，达成以下协议： 一、设备参数 1.1 固定分体式超声波流量计，1台 测量介质：清水； 介质温度：常温； 介质压力：0.3MPa 常用流量：1000m3/h; 最小流量：500 m3/h; 最大流量：2000 m3/h; 管径：DN450； 管材：碳钢； 管壁：8～14mm； 传感器防护等级：IP68；（传感器具有在线拆装功能） 显示装置工作电压：220VAC； 显示装置工作温度：常温； 显示装置防护等级：IP4X； 显示装置精度：双声道0.25-0.5%； 显示装置灵敏度：0.003m/s； 显示装置线性度：线性度：0.15%～0.25%； 显示装置输出：4-20mA； 显示装置数据记录：160K～2MB资料库，记录一天内的流量及至少一年的累积量； 在流速±14m/s内可维持标定的精度，并可显示正反流动方向； 可测知液体中的含气量（VAER读数）并作出内部补偿； 双声道设计，可安装在弯头附近，不受液体中的乱流影响；
高灵敏度0.001ft/s； 自诊功能，显示计量时间的问题，如气泡、讯号值和声速。 1.2 缆式液位计，3台 测量介质：清水； 介质温度：常温； 测量范围：0～10m； 精度：0.5级； 工作温度：-20～80℃； 输出信号：二线制4～20mADC； 电源电压：24VDC 不灵敏区：≤±1.0%FS； 负载能力：0-600Ω 防护等级：IP68 传感器材料：聚四氟乙烯，(聚丙烯法兰)； 1.3 无纸记录仪，1台 输入信号：8通道隔离型万能信号输入，通道间隔离电压大于250VAC，通道和地之间隔离电压大于500VAC。 信号类型： 标准电压信号： 0～5V、1～5V、0～10V、±5V、√0～5V、√1～5V； 标准电流信号：0～10mA 、4～20 mA 、0～20 mA、√0～10mA、√4～20mA； 毫伏信号：0～20mV、0～100mV、±20mV、±100mV； 热电偶信号：B、S、K、E、T、J、R、N、F2、Wre3-25 、Wre5-26； 热电阻信号：Pt100、Cu50、Cu53、Cu100、BA1 、BA2； 线性电阻信号：0～400Ω； 精度：±0.2％FS； 采样周期：1秒； 存储容量：内部Flash存储器容量128M Byte； 报警输出：＞3路报警继电器常开触点输出，触点容量3A/250VAC； 配电：变送器配电电源，额定电压24VDC，最大电流250mA；（配电可设置）通讯接口：隔离RS232和RS485接口；
超声波流量计说明书
各类超声波流量计说明书 超声波流量计种类有很多，有便携式，手持式，一体式，分体式等，以下是几种超声波流量计的具体技术参数说明。 便携式超声波流量计： 一、概述: TCS-600P型便携式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，内置一体式智能打印机可实时、定时打印;具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数: ※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作24小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：2行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※信号输出：隔离RS485通信协议、MODBUS协议，兼容国内其它厂家同类产品通讯协议 ※打印输出：内置热敏一体式打印机，实现及时或定时打印 ※其它功能：自诊断，提示当前工作状态是否正常
※采用智能充电方式，直接接入AC 220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 手持式超声波流量计： 一、概述: TcS-600B型手持式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数
※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作15小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：4行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※其它功能：内置数据记录器可记录时间、累计流量、信号状态、工作时间等 自诊断，提示当前工作状态是否正常 ※信号输出：标准数据口RS232用于联网检测或导出记录数据 ※采用智能充电方式，直接接入AC220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 固定式超声波流量计，分体式超声波流量计： 一、概述： TCS-600F型固定分体式超声波流量计利用了低电压、多脉冲发射接收原理，采用双平衡信号差分发射、接收专利技术和硬件参数无关化设计方法;通过选用国际上最新、最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。
超声波流量计常见安装问题及解决方案
超声波流量计常见安装问题及解决方案 一、外夹式传感器系搜不到信号的解决办法 1.常见问题的检查 常规问题检查 检查输入参数 检查耦合剂1、用户是否使用耦合剂 2、使用耦合剂的厚度是否够，安装外夹传感器管道 处理面积小安装点中心位置2~3mm厚，处理面积较大安装点中心位置 需4~5mm厚的耦合剂。（注，高温环境要选择高温耦合剂） 准确完成10~26 号菜单的设置。获得传感器的正确安装距离，这个距离是指两传感器的最内边缘距离。准确的输入参数对测量的准确性至关重要。 管道表面处理传感器调试管外欲安装传感器的区域 （一个安装点的处理面积和探头大小差不多即可，另一个安装点的处理面积应该是探头大小的2、3 倍。以便于调试信号。） 清理干净，除掉锈迹和油漆。如有防锈层也应去掉，最好用打磨 机打磨出金属光泽，再用干净抹布擦去油污和灰尘。1、在处理面积较小的安装点的中心位置涂抹2-3mm 厚 的随机附带的耦合剂，把传感器紧贴在管壁上粘好，注意传感器的发射方向要正确，传感器和管壁之间不 能有空气及沙砾。粘完后用钢带或钢丝绳紧固 2、在处理面积较大的安装点的中心位置涂抹4-5mm 厚的随机附带的耦合剂，以中心点为基准首先在水平方向轻微移动传感器找到信号强度和Q 值的最大值，然后在垂直方向轻微移动传感器找到信号强度和Q 值的最大值。然后 轻微调整传感器的发射角度找到信号强度和Q 值的最大值。这时就可以将外夹式传 感器定位。 安装距离
考虑安装点问题 满管测量点的流体必须充满管段，否则测量值会偏大或 者不能测量。 1、两个传感器应该安装在管道轴面的水平方向上 2、选择流体垂直向上流动的安装点；选择流体斜向上流动的安装点；选择管道系统中的最低点安装。 稳流管道远离泵出口、半开阀门，上游10D，下游5D（D为外管径）；距离泵出口、半开阀门30D。 达不到稳流条件的标准要求，下列情况也可以尝试测量： 1、泵出口、半开阀门和安装点之间有弯头或者缓冲装置； 2、泵的入口、阀门的上游； 3、流体的流速为中、低流速。 （低流速：流速<1m/s；中流速：流速为1-2m/s；高流速：流速＞2m/s） 结垢要尽量避免选择管道内壁结垢的地方 作为安装点。 如果无法避开结垢的安装点 1．更换一段测量点的管道。 2．用锤子用力敲击测量点的管道直到测量点的信号明显增大。 3．选用Z法测量，并把结垢设置为衬里以取得更好的测量精度。 温度、干扰1、尽量选择温度更低的安装点。 2、尽量远离这些干扰源：变频器、电台、电视台、微波通讯站、手机基站、高压线等 3、不要和变频器采用同一路电源，应采用隔离的电源，给主机供电
艾拓利尔超声波流量计MODBUS通讯协议
官方网址https://www.wendangku.net/doc/7f13863546.html, 艾托利尔超声波流量计MODBUS通讯协议 艾托利尔超声波流量计MODBUS通讯协议是怎样的呢？成都永浩机电工程技术有限公司做了以下说明，供大家参考：
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官方网址https://www.wendangku.net/doc/7f13863546.html, 如果您想要了解更多关于艾托利尔超声波流量计MODBUS通讯协议方面的信息？成都永浩机电工程技术有限公司就是一个不错的选择！ 成都永浩机电工程技术有限公司引进德国先进的技术，开发了艾拓利尔品牌系列流量、液位、压力产品，长期与德国许多大型仪表企业技术合作，产品不断更新换代。研发的AP200系列压力变送器采用了先进的模块一体化设计，独立菜单操作，液晶背光显示。产品变送器防护等级达到IP65~IP68，适应于潮湿、浸泡等恶劣环境下的使用。 成都永浩机电工程技术有限公司成立于2006年，是专注于自动化技术的领导厂商。面对日益严峻的环境问题以及工业自动化落后的现状，永浩长期致力于自控仪表及自控系统的研发、集成，秉乘“开创智能、环保新时代”的经营使命，整合国际先进自动化技术，持续开发创新节能产品及解决方案，不断努力提升自控技术在各行业的应用和转化，以减轻环境问题对经济发展的冲击以及劳动力成本攀升对工业制造的制约。近年来，永浩已逐步从自控仪表的提供商成功转型为整体解决方案的服务商，深耕“传感层产品”、“控制层产品”及“行业解决方案”三大业务范畴。 成都永浩机电工程技术有限公司是台达产品经销商，专注于自动化过程控制，现场仪表设计、销售服务的现代化高新技术企业，公司引进德国先进的技术，开发艾拓利尔品牌系列流量、液位、压力产品，长期与德国许多大型仪表企业技术合作，产品不断更新换代，自投入市场以来，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、环保、制药、水处理等行业，得到了广大用户的一致好评。 公司主要产品包括：
手持式超声波流量计说明书
目录 1. 概述 (1) §1.1 引言 (1) §1.2 主要特点 (1) §1.3 工作原理 (1) §1.4 装箱单（标准配置） (2) §1.5 正面视图 (3) §1.6 典型用途 (3) §1.7 数据的完整性和内置时钟 (3) §1.8 产品的识别 (4) §1.9 基本技术参数 (4) 2.开始测量 (5) §2.1 内置电池 (5) §2.2 通电 (5) §2.3 键盘 (6) §2.4 窗口操作 (6) §2.5 快速输入管道参数步骤 (7) §2.6 传感器安装位置的选择 (9) §2.7 传感器的安装 (10) §2.7.1 传感器的安装距离 (10) §2.7.2 V方式安装传感器 (10) §2.8.3 Z方式安装传感器 (11) §2.8.4 W方式安装传感器 (11) §2.8.5 N方式安装传感器 (12) §2.8 检查安装 (12) §2.8.1 信号强度 (12) §2.8.2 信号质量（信号良度） (13) §2.8.3 总的传输时间和时差 (13) §2.8.4 传输时间比 (13) 3.菜单窗口详解 (14) §3.1 菜单窗口简介 (14) §3.2 菜单窗口详解 (15) 4.怎样使用 (20) §4.1 怎样判断流量计是否工作正常 (20) §4.2 怎样判断管道内的液体流动方向 (20) §4.3 怎样改变系统的测量单位制 (20) §4.4 怎样选择流量单位 (20) §4.5 怎样选择累积器倍乘因子 (20)
§4.6 怎样打开和关闭累积器 (21) §4.7 怎样实现流量累积器清零 (21) §4.8 怎样恢复出厂设置 (21) §4.9 怎样使用阻尼器稳定流量显示 (21) §4.10怎样使用零点切除避免无效累积 (21) §4.11怎样静态校准零点 (21) §4.12怎样修改仪表系数（标尺因子）标定校准 (22) §4.13怎样使用密码保护 (22) §4.14怎样使用内置数据记录器 (22) §4.15怎样使用频率输出功能 (22) §4.16怎样设置累积脉冲输出 (23) §4.17怎样产生输出报警信号 (23) §4.18怎样使用蜂鸣器 (24) §4.19怎样使用OCT输出 (24) §4.20怎样修改日期时间 (24) §4.21怎样调整LCD显示器的对比度 (25) §4.22怎样使用RS232串行口 (25) §4.23怎样查看每日、每月、每年流量 (25) §4.24怎样使用工作计时器 (25) §4.25怎样使用手动累积器 (25) §4.26怎样了解电池剩余电量的工作时间 (25) §4.27怎样给电池充电 (25) §4.28怎样查看电子序列号和其他细节 (26) 5.问题处理 (27) §5.1硬件上电自检信息及原因对策 (27) §5.2工作时错误代码（状态代码）原因及解决办法 (27) §5.3 其他常见问题问答 (28) 6. 联网使用及通信协议 (30) §6.1 概述 (30) §6.2 流量计串行口定义 (30) §6.3 通信协议 (30) §6.4 功能前缀和功能符号 (32) §6.5 键值编码 (33) 7. 质量保证及服务维修支持 (34) §7.1 质量保证 (34) §7.2 公司服务 (34) §7.3 软件升级服务 (34)
超声波流量计的应用
淮安嘉可自动化仪表有限公司 超声波流量计的应用 现阶段，我国流量测量技术的发展越来越快，各种先进的流量仪表也已经有效地应用于工业生产当中，但是不同的流量仪表其使用性能具有一定的差异性，适用范围也各不相同，而超声波流量计则可以广泛地应用于各类场合，并且适用于农业、污水处理等多个领域。 1、超声波流量计工作原理 在流体传播过程中，超声脉冲的速度一般会和流体速度有着密切的联系，也就是顺流速度大于逆流速度，脉冲传播如果存在较大的时间差，其流量也会随之增大。因此，才可以进行流量测量。在进行操作时，无论是上游还是下游的传感器，都会发射出一定的超声波脉冲，但是二者有所不同，主要表现为一个为逆流，而另一个为顺流。受到流体影响，两束脉冲到达换能器的时间也会具有一定的差异性。但是因为二者实际路径一致，所以传输时间的差异也可以表现出流体的实际流速。应用时差法进行测量时，需要将两个传感器用于发射和接收信号。将传感器设置在管线时，二者会实施声信号通讯，在进行工作时，则会进行发射和接收。如果管内流体处于静止状态，则顺流、逆流的传播时间保持一致。如果液体处于流动状态，则顺流信号进行传播时，时间会低于逆流。在此过程中，顺流、逆流进行传播时，其时间差和实际流速呈现为正比状态。 2、超声波流量计特点
淮安嘉可自动化仪表有限公司 在使用超声波流量计时，无需进行接触，同时在流体中没有阻碍件存在，不会对流束产生任何影响，同时也不会造成任何压力损失，能够有效的应用于不同的流体，尤其是黏度较高、腐蚀性较强的流量。除此之外，超声波流量计也可以有效的应用于气体流量，针对大口径流量进行测量时具有良好的优势特征。但该流量计也存在着缺点，在其对流体温度进行测量时，容易受到耦合材料的影响。除此之外，超声波流量计在进行实际测量时，其线路十分复杂。
插入式超声波流量计安装调试方法简述
插入式超声波流量计安装调试方法简述 一、数据输入步骤： （1）首先用盒尺量出被测管路的周长。 （2）打开仪表，接通电源，仪表显示超声波流量计版本号或菜单第一项内容。 （3）=-------------；再按10仪表显示输入管道外周长，将用盒尺测量出的周长直接输入。 例：周长为318mm，直接按3、1、8 （4）仪表显示管外径。 （5） （6） 例：管路为碳钢，即仪表显示0 （具体材质见说明书9 （76）。（86）。 （95，插入 B型探头”，输入方法同（6） （10Z法安装”， （11 （12）40号窗口，窗口显示阻尼系数，输 (13)号窗口，窗口显示低流速切除值，按确认键后输， （141，固化参数并总使用” 二、传感器安装点的选择： 测量点要尽量选择距上游10倍直径，下游5倍直径以内均匀直管段，没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场装置，流体必须为满管。 三、安装方法： 1、Z方式安装：以管路周长为200mm为例 侧视图侧视图截面图 （1）在管路一面外侧划一长十字为A点，以十字为中心用盒尺向另一侧量
出1/2周长，即100mm，该点为B 如安装距离为25mm，从A点向一侧量出25mm为C点和上面一样从B点向另一侧量出管路1/2周长为D点，B、D两点连接，D点划十字，A、D两点即为两个探头安装点，B、C两点也可为两个探头安装点，以现场情况而定。 （2）插入式探头则以A、D两点为中心焊接好探头底座。确保焊接周边不渗水，漏水。底座螺纹上顺时针缠绕生料带或油麻，再将球阀通过丝扣连接于底座上，旋开球阀。安装开孔工具，开钻打孔，孔打通后，缓慢向外旋出钻头，并迅速关闭球阀（也可再迅速开启、关断球阀，放出少量水以冲出打孔时的残留铁屑）根据钻头的进深，确定管壁及结垢总厚度。根据管壁及结垢厚度，确定探头的插入深度；旋转探杆，调节声楔面收发波束角度（插入式探头的安装方式详见 Z 水流方向 Z 水流方向 俯视图（接线嘴同时向上） 2显示上游= 下游= Q值= 上游、下游为信号强度，应大于60以上。上、下游数据接近。Q值为信号质量，应在60以上。如信号强度不理想，应旋转一侧探头一圈（向内或向外），同时观查信号强度变化，75-85之间最好。如还不行，应检查流体内是否含有大量气泡，或流体不满管。例：上游= 下游= Q值=70(Q值总在60-80之间变化)为好。 100%，最次在（100±3）%范围内波动。 详情请参看说明 唐山天泽仪表有限公司 开发部
超声波流量计的选型与分类
超声波流量计的选型与分类 关键词：超声波流量计选型与分类多普勒便携式流量计固定式时差式 超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表。近几年来，随着技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快，基于不同原理，适用于不同场合的各种超声波流量计得到了广泛应用，同时也对广大用户提出如何进一步的了解超声波流量计、怎样选择合适的超声波流量计，使用过程中，应该注意些哪些问题等等，上海森逸技术人员结合现国内超声波流量计的发展情况及多年来现场应用经验，对上述问题进行了探讨。 超声波流量计选型与分类： 选型主要有以下几点：管道壁厚、外径，介质，管内流量是否含有杂质，测量介质的温度，测量介质为气体时，还需要知道气体的压力，除此之外，还应根据用户实际情况和测量需要合理选型。 1、多普勒超声波流量计 换能器经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体，如工厂排放液、未处理的污水、杂志含量稳定的工厂过程液等。要注意它对被测介质要求比较苛刻，即不能是洁净水，同时杂质含量要相对稳定，才可以正常测量，而且不同厂家的仪表性能及对被测厂家的要求也不一样。选择此类超声波流量计即要对被测介质心中有数，也要对所选用的超声波流量计的性能、精度和对被测介质的要求有深入的了解。 2、便携式超声波流量计 主要用于校对管道上已安装其它流量仪表的运行状态，进行一个区域内的流体平衡测试，检查管道的当时流量情况等。如果不作固定安装，而用于这些用途时，选用便携式超声波流量计既方便又经济。 3、时差式超声波流量计 时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比，这一原理来测量流体流量。 目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流量计。它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和工业用水领域，得到广泛应用。 4、管道式超声波流量计 精度最高，可达到±0.5%，而且不受管道材质、衬里的限制，适用于流量测量精度要求高的场合。但随着管径的增大，成本也会随增加，通常情况下，选用中小口径的管段式超声波流量计，较为经济。 5、固定式超声波流量计 如果有足够的安装空间，使用插入式换能器代替外贴式换能器，彻底消除了管衬、结垢及管壁对超声波信号衰减的影响，测量稳定性更高，也大大减小了维护工作量。而且，由于插入式换能器也可以不断流安装，所以其应用正在不断推广。有的厂家推出了内部为数字化电路的超声波流量计，其特点是采用数字电路处理信号，纠错能力增强，取样及时，精度提高(模拟电路的精度为±1.5%，数字电路可以达到±1.0%)，而且集成度提高，仪表体积大大减小，有多种信号输出模式供选择，在实际应用也取得了很好的效果。用户在使用中可以和模拟电路的超声波流量计进行比较。超声波流量计的功能选择，用户可以根据实际情况来确定。如果测量双向流体，一定要选择带有正负计量功能的超声波流量计；如果用户需要定期了解流体在一定时段有流量情况，可以选择带打印机的超声波流量计。总之，所选择的超声波流量计的功能既要满足用户需要，也不必贪多求全，造成许多功能闭置不用，而增加购买成本。
超声波流量计原理及应用
超声波流量计原理及应用 超声波流量计原理及应用 吐尔逊古丽 （独山子石化公司炼油厂仪表车间新疆独山子833600 ） 摘要：超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。文章讨论了利用超声波流量计测量液体流量的有关问题，重点阐明了超声波流量计的测量原理、分类，安装、使用。
一.超声波流量计原理： 超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声 波就可以检 测出流体的流速，从而换算成流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。 超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。 二、超声波流量计特点： 优点：它是一种非接触式流量测量仪表，可测量液体、气体介质的体积流量，除具有电磁流量计的优点（无压力损失、不干扰流场、能测量强腐蚀性介质、含杂质污物的介质等）夕卜，还可测量非导电介质的流量，而且不受流体压力、温度、粘度、密度的影响；通用性好，同一台表可测不同口径的管道内的介质流量；安装维修方便，不需要切断流体，不影响管道内流体的正常流通。安装时不需要阀门、法兰、旁通管等；特别适用于大口径管道的流量测量，由于没有压力损失，节能效果显著。 缺点：安装时不能离震动原太近，容易影响探头的测量；在测量水的流量时， 由于水常时间在管道中容易产生水垢，对探头信号强度有影响；还不能测量悬浮. 三?超声波的分类 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。除了
超声波流量计安装方式
超声波流量计是20世纪70年代随着集成电路技术迅速发展才开始得到实际应用的一种非接触式流量仪表，它利用超声波在流动的流体中传播时，可以载上流速信息的特性，通过接收和处理穿过流体的超声波信息就可以监测处流速，从而换算成流量。在结构上主要有超声波换能器、电子处理线路及流量显示和积算系统三个部分组成，相对于传统的流量计而言超声波流量计解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠的测量困难的问题，对于介质几乎无要求。 超声波流量计高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点，目前在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中广泛应用。 正确选择超声波流量计安装方式 外夹式超声波流量传感器安装方式共有三种。这三种方式分别称为V法、Z 法和N法。 一般在小管径100~300mm（4＂~12＂）时可先选用V法；V法测不到信号或信号质量差时则选用Z法；管径在300mm（12＂）以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。 N法是较少使用的方法，适合管径在50mm（2＂）以下管道。
当流体平行于管轴流体时，通常可以透过法（Z法）安装能获得较好的精度。 但当流体流动方向与管轴不平行，存在半径方向的速度成分时，应采用反射法（V法）或者交叉法（N法）安装,亦可采用N法安装，对于地点上管道的长度有限，不足以采用V法时，则应选用N法实施安装，此时，接收换能器与发射换能器之间的距离较小。对于已配置好的流体管道，特别是测量大口径管道流量时，由于上游流动状态的干扰而易于造成测量误差的场合，比较合适的措施是增加超声波的传播路径，更多地接收传宝路径找那个的流速信息，进行平均，以低销流体扰动造成的测量误差。增加测量线时，换能器的安装应使用超声波传播途径均匀地置于流通截面上。一般认为有四条测量线（即四对换能器）就足够了。 1.V型 V法在一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为25mm（1＂）至大约400mm（16＂）。安装流量传感器时，注意两传感器水平对齐，其中心线与管道轴线水平一致。 2.Z型 当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V 法安装的流量计，信号弱，导致仪表不能正常工作时，要选用Z法安装。原因是：使用Z法时，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（4＂）至大约800mm（32＂）。实际
德国弗莱克森公司-手持式超声波液体流量计-F601常温表-产品技术协议
德国弗莱克森公司(FLEXIM GmbH) 手持式超声波液体流量计 FLUXUS F601 技术协议
概述 本技术协议用于详细说明和规定了制造商根据最终用户提供的技术要求所推荐的仪表技术细节。所供产品基于工艺参数，在技术性能上完全满足买方工艺参数限定的测量要求。同时，指明产品的质量保证及售后服务条款。所有非技术的或超出本技术协议的要求不在供方技术责任范围内。 本技术协议中的所有产品性能指标在各方签署确认后与合同具有同等效力。应严格遵守，按协议生产供应。任何超出本协议的供货要求均有可能不被接受。如由于生产商生产工艺变化而导致供货与本协议不同时，应书面征得买方同意，在确保性能配置不低于原配置并完全满足应用要求时，买方接受该变化，同时，卖方或生产商不得另行收费。 1. 性能指标(整套设备中的主要核心部件) 一：手持式超声波液体流量计主机：FLUXUS F601 外壳 - 重量: 1.9kg - 防护等级: IP65 (根据EN60529) - 材质: 铝合金(内胆) 工程塑料(外壳) 橡胶(防滑及防撞边框) - 尺寸: (226 x 213 x 59)mm
通道: 2 (双通道－标准配置) 电源: 锂离子充电电池(7.2V/4.5Ah)，外接电源(100～240)VAC 电池工作时间：＞14小时(背景灯关闭的情况下) 显示: 2 x 16 字符, 点阵, 带背光 环境温度: -10℃～+60℃ 功耗: < 6W 信号平均: (0～100)s, 可调 测量速率: (100～1000)Hz (1通道) 响应时间: 1s (1通道), 70ms可选(可测瞬态流量). 测量功能 测量量: 体积流量(瞬时量/累积量) 质量流量(瞬时量/累积量) 流速，声速 累积量: 体积，质量 计算功能：平均值，总和，差值 工作语言: 英语 数据记录 可记录的参数: 所有测量量及累积量 容量: >100,000条测量量 通讯 接口: 内置RS232通讯接口 可通讯的参数: 实测值, 记录值, 参数记录 软件: FluxData(随主机套装附带)
超声波流量计原理
1引言 近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。 2超声波流量计的测量原理 超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。 2.1时差法测量原理 时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。 图1超声波流量计测流原理图 设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为： 从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为：
一般c>>v，则时差为： 单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。应用公式(5)、(6)可测得流量Q。 以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。 图2多声道超声波流量计测流原理图 2.2多普勒法测量原理 多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。
超声波流量计安装操作规程
官方网址https://www.wendangku.net/doc/7f13863546.html, 超声波流量计安装操作规程 超声波流量计安装操作规程是怎样的呢？成都永浩机电工程技术有限公司做了以下说明，供大家参考： 一、参数设置 （1）测量管道外周长，计算外径。 外径测量 （2）给主机通电，供电范围10～36VDC，接表上的DC+和DC-端子。 （3）按“menu”键，输入11，按“Enter”键，再用键盘输入管道外径，输入完成按“Enter”键。 （4）按“∨”键，按“Enter”键再用键盘输入管道管壁厚度，输入完成按“Enter”键。 （5）按“∨”键，按“Enter”键通过按“∨”选择管道材质（0,1,2后面的单词分别代表碳钢、不锈钢、PVC材质），输入完成按“Enter”键。 （6）按“∨”键，按“Enter”键，通过按“∨”选择传感器类型，这里选“1”，插入式传感器，输入完成按“Enter”键。 （7）按“∨”键，按“Enter”键，通过按“∨”选择安装方式，一般选
官方网址https://www.wendangku.net/doc/7f13863546.html, “V”或“Z”法安装，输入完成按“Enter”键。 （8）按“∨”键显示安装距离，安装距离可认为是两传感器之间那节管道的长度。 二、安装步骤（能焊接的管道） （1）根据仪表主机计算出来的安装距离确定两个探头的安装点，做好标记。 （2）把流量计配套焊接底座焊接到管道上。 （3）焊接底座冷却后，在底座螺纹上缠上足够生料带，把流量计配套球阀拧到焊接底座上。 （4）把专业开孔器通过螺纹拧到球阀上，打开球阀。 （5）把开孔器前端伸到管壁上，打开电钻开孔。 （6）开孔完成后，把开孔器前端退出球阀，关闭球阀。 （7）松开锁紧螺母，将传感器缩进连接螺母内。 （8）将连接螺母缠上生料带，拧紧在球阀上。 （9）打开球阀，将传感器前端推入管道。 （10）转动传感器，使上游传感器杆上的定向点对向上游（下游传感器杆上的定向点对向下游） （11）重复（2）-（10）步，安装另一个传感器。 （12）安装完成，将线接好，接线方式如下图。
超声波流量计通讯协议
串口及通讯协议 §5.1 概述 本协议适用于第12版本以上的所有产品，具有强大的通讯功能，能够同时支持多种不同的协议，包括MODBUS协议、MBUS、海峰FUJI扩展协议、汇中流量计水表兼容协议。 海峰FUJI扩展协议是在日本FIJI超声波流量计协议的基础上扩展实现的，能够兼容FUJI超声波流量计协议，以及海峰第7版超声波流量计协议。 兼容协议还可以兼容海峰水表协议以及汇中水表协议。 位于M63窗口处的设置选项设置为“MODBUS-RTU ONLY”时，用来支持MODBUS-RTU 协议。当此选项设置为“MODBUS ASCII＋原协议”时，用来支持MODBUS ASCII、Meter-BUS、海峰FUJI扩展协议以及汇中流量计水表兼容协议。 不同的汇中流量计水表兼容协议的选择则也使用M63进行选择。在选择了“MODBUS-RTU”，“MODBUS-ASCII”之后进行选择。 M62菜单用于设置串行口参数。能够支持的波特率有19200,14400, 9600, 4800, 2400, 1200, 600, 300共8种，停止位1比特或2比特。校验位也可以选择。 使用各种组态软件自带的标准的MODBUS驱动程序可以方便地把TDS-100W18连接到数据采集中。 通过使用MODBUS-PROFIBUS转换器，也可以方便地把TDS-100W18连接到PROFIBUS 总线中。 目前还已经有了多家第三方厂商的专门支持TDS-100系列流量计的数据采集软件供用户选用，其中有些小的软件是免费的，特别方便小用户的组网使用。 §5.2 关于通讯方面问题的问答 （1）问：为什么我就连接不上流量计，它不做任何反应？ 答： A. 检查串口参数是否匹配；位于M63窗口的协议选择是否正确 B．检查物理连线是否接好 D．位于M46窗口的地址是否设置正确 C．把流量计重新上电，应该能接收到字符“AT”，否则A和B步存在问题 D．检查命令是否正确。在使用扩展协议时命令后面要紧跟者一个回车符号 （2）问：为什么MODBUS读出的量值乱七八糟的，和显示值完全不一致？ 答：一般来说如果MODBUS协议能够读出数据就表明协议本身没有问题了。乱七八糟的数据是有： A．数据格式错误， B.寄存器地址有误导致数据发生了位移而产生错误。 比如REAL4这种实型变量（IEEE754格式的单精度浮点数），按照字和字节共有 4种不同的排列方式，TDS100使用的是最常规的一种，即低word和高byte在
超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较
超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较 叙述了超声波流量计和电磁流量计在概论、工作原理、分类和工作性能的区别，提出，我国现阶段2种最常用流量计的特征和不同优势。 1超声波流量计和电磁流量计的概念 超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 电磁流量计是1种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感 应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用CAN现场总线。 2超声波流量计和电磁流量计的工作原理 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统3部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。 超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振动。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的2个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”。 3超声波流量计和电磁流量计的分类 根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。 由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
超声波流量计的研究与应用
超声波流量计的研究与应用 发表时间：2017-11-24T14:18:34.903Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：宋皎 [导读] 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表。 南京钢铁股份有限公司江苏南京 210031 摘要：超声波流量计属于一种应用在体积流量测试方面的设备。其具有几个方面的特点，设备并不需要插入到任何被测试流体之中，并不会对流体速度产生任何影响，更加不会影响流体压力，可以应用在任何液体之中，包括具有高粘度以及腐蚀性液体之中。非导电性等相关液体流量监测同样始终本流量计。基于上述中此类型优势，超声波流量计的实际发展进程较快，已经成为了当前最为常见的测试流量计类型。希望通过本研究能对未来超声波流量计的应用与发展提供借鉴和帮助。 关键词：超声波流量计；应用 引言 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表，适于测量不易接触、观察的流体以及大管径流量。使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可在不影响生产管线运行的情况下进行，因而是一种理想的节能型流量计。 1影响超声波流量计量准确性的主要因素 1.1噪音 水质输气站场中由于气流速度快，弯头、阀门等各类阻流管件的存在，会产生一定的噪声，在计量装置设计和安装的时候已经充分考虑。但是现场因为工况条件的变化，如流量、压力和温度等，压缩机不同功率下的噪声震动等不能预见的各类因素产生的噪声仍然使超声波流量计在现场使用过程中受到噪声的影响。超声波流量计对降压元件产生的噪声尤其敏感，甚至有些低噪声阀门比调压阀对超声波流量计产生的影响还要大，这是因为采用了低噪声技术的阀门将噪音频率调整至人耳听力不敏感的高频范围（２０ｋＨｚ）以上，该频率范围恰好与超声波流量计超声频率重合，对超声波流量计造成较大影响。 1.2水质杂质 水质流过超声波流量计时，水、硫化铁粉末等杂质逐渐堆积在流量计表体管道内或超声波探头上，都会影响超声波流量计的准确度，附着在超声波探头表面的杂质缩短了超声波在管道内的传输时间，影响了超声波探头的敏感性，同时由于杂质的附着，计量撬的上游直管段表面粗糙度变化或整流板堵塞引起气体流态发生变化，从而影响流量计的准确度和稳定性。实验研究表明：脏污可对某些流量计流量输出带来0.3％或更大的偏差。 1.3气体组分 根据超声波流量计量系统工况流量与标况流量的转换公式可知，在水质贸易计量中需要利用压缩因子将水质的工况流量转换为标况流量，而工况下的压缩因子则需利用气体分析设备，如色谱分析仪等分析结果计算获得。气体组分检测是否准确及时，直接影响着超声波计量系统的计量准确性。在实际生产中，部分场站的气体分析设备未接入流量计算机，失去了气体分析设备的主要作用，同时在未配备气体分析设备的场站也存在着气体组分更新不及时现象，在多气源的计量站，影响更为明显。实验研究发现：由于输气干线组分变化造成超声流量计的标准参比条件下体积流量偏差最高可达0.6％。 2超声波流量计的应用 2.1多普勒法原则下的超声波流量计 多普勒法主要是一种应用了声学多普勒工作原理对流体实施测量的一种特殊方法。多普勒效应强调生源以及目标发生相对运动过程中，产生的频率上的改变情况。通过频率变化正比于运动目标和静止发射设备之间的相对速度完成判断。多谱勒式超声波流量计，只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体。在确定超声波流量计的过程中，首先需要结合被测量流体实际情况与特质进行分析，完成初型判断，但是，涉及到所有厂家的多种技术特点，作为工程设计人员还应该进行综合判断，同时，还要考虑项目的统一性，价格因素等，最终选取合适的流量计类型。 2.2气体(时差)超声流量计 气体超声流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用，以测量气体体积流量的仪表。随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国水质管道计量中逐渐普及起来。 超声脉冲穿过管道如同渡船渡过河流。如果气体没有流动，声波将以相同速度向两个方向传播。当管道中的气体流速不为零时，沿气流方向顺流传播的脉冲将加快速度，而逆流传播的脉冲将减慢。因此，相对于没有气流的情况，顺流传播的时间t。将缩短，逆流传播的时间t。会增长，这两个传播时间都由电子部件进行测量。根据这两个传播时间，可以计算测得的流速。 超声波流量计的安装要求如下： （1）超声波流量计传感单元安装时需在管道停运状态完成，一般设计为两路支线分别切换进行安装； （2）测量仪表的传感单元尺寸必须与管输内外径相一，其误差应控制在±1%以内，以免安装产生偏差； （3）为了能够有效避免换能器声波表面受颗粒或空气干扰，超声波流量计传感单元最好选在与水平方向450的范围内安装，尽量避免干扰。此外，在水质含液较多的场合，气体超声波流量计及其计量管段的安装位置不应低于其上下游管道，使得水质中凝析出来的液体能够随气流被带走，不在气体超声波流量计处堆积，造成计量故障； （4）上下游应保证有必要的直管段，上游直管段最少10D，下游直管段至少为5D； （5）超声波流量计安装需要前后避开阻力构件如（弯头、阀门、变径处），如在垂直管道安装，其换能器的安装位需在上游弯管的弯轴平面内，以获得弯管流场畸变后较接近的平均值；