1、TDS100P便携式超声波流量计说明书一.概 述1.1引言欢迎您选择使用性能更优异、功能更强大、采用了专利技术制造的TDS-100系列新版超声波流量计。第十三版TDS型便携式超声波流量计是在第十版超声波流量计的基础上，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流量计，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。同前一版流量计相比，新版流量计具有以下优点：测量线性度优于1%，重复性优于0.2%；使用了隔离型供电电源，提高了抗干扰能力；采用隔离型RS-485接口，MODBUS协议、M-BUS协议，FUJI扩展协议等多种流量计协议
2、。具有依靠流体声速判断流体种类的功能，可以对流体类型做出识别。TDS系列超声波流量计选用了国际上著名半导体厂商最新生产的元器件，例如：美国国家半导体公司、TI、Maxim、Philips、Winbond、Xilinx等，并采用优化的智能信号自适应处理技术及最新的集成电路，使整机的可靠性增强，功耗低，可靠性高，抗干扰能力强，适用性好。先进的硬件电路设计、方便灵活的软件、最新器件的选用，再加上中文用户的友好界面设计，使新版的TDS系列超声波流量计成为国内目前最先进的、名副其实的第一品牌，并很快进入国际市场赢得认可。本手册将在以下内容中针对第十三版ZML-100P型便携式超声波流量计的功能、安装及操
3、作进行详细的介绍。1.2特点TDS型便携式流量计是基于微处理器技术，自身完备的流量测量仪表，在设计上，它采用了先进的集成电路及微处理器智能控制，实现了生产过程中元器件参数无调整化，生产工艺既简单又可靠，产品一致性好，保证每一台出厂的机器都达到最佳性能、最好工作状态。除具有高可靠性、高性能、低价格的显著特点外，TDS型便携式流量计还具有下列更多的优点：1.高精度测量线性度优于0.5%，重复性精度优于0.2%，测量精度优于1% 2.非接触式测量 将带有磁性的超声波流量计传感器吸附在管道外壁，即可完成流量测量3.测量范围大 选用不同型号的传感器，可实现口径DN15-DN6000mm管道流量的测量4.
4、支持中英文菜单不同版本的流量计，可支持中文或英文菜单，方便快捷5.充电电源内置大容量镍氢充电电池，可支持流量计连续工作20小时以上6.内置打印机既可实现即时屏幕打印，还可以定时打印提前设定的多达20余项的测量结果7.内置数据记录器可将提前设定的多达20余项的测量结果上传至计算机或联网通讯1.3外形图左侧视图：1.4工作原理TDS便携式超声波流量计是用来测量封闭管路液体流量的，它的传感器是采用非接触、附着式的，这样就使安装简单易于操作。TDS便携式超声波流量计的两个传感器具有收、发两用的特点。使用者将两个传感器按照一定距离附着在管道外侧即可，可以使用两次声程的V法，四次声程的W法，或者采用声波直
5、接穿过被测管路的相对安装的Z法。流量计控制两个传感器轮流接收和发射超声波并测量其间的传播时间，计算时间差值，得到的时差与流体的流速成正比，其关系符合下面的表达式：为声束与液体流动方向的夹角M 为声束在液体的直线传播次数D 为管道内径Tup为声束在正方向上的传播时间Tdown为声束在逆方向上的传播时间T=Tup Tdown1.5典型用途1.水、工业污水、海水10.船体操作和维护2.酸碱液11.节能监测、节水管理3.各种油类12.造纸和制浆4.给水和排水13.泄漏检测5.水资源检测14.热力、供暖、供热6.石油、化工15.水泵、锅炉、冷却塔制造7.食品和医药16.流量、热量管理、监控网络系统8.发
6、电厂(核电、火力和水力)17.流量巡检、流量跟踪和采集9.冶金、矿山18.热量测量、热量平衡TDS便携式超声波流量计已成功的应用于各行业的计量工作，测量范围20-6000mm，如此广泛的测量是因为它采用了非接触式测量，没有活动部件，不受系统的压力和恶劣环境的影响。标准传感器的上限温度是110，超过此温度请与厂家联系。1.6装箱单(标准配置)标准配置数 量描 述主 机1个体积:22518067mm工作温度:-20-60测量精度1%中型传感器2只带磁性体积:643532mm工作温度:-40-110测量范围:DN50-DN1000mm超声波专用信号电缆2根长度:5m,用于连接超声波流 量计主机和传感
7、器电 源 线1根长度:3m,用于给超声波流量计主机充电或使用交流供电，长时间进行测量超声波专用耦合剂1瓶重量:110g,用于超声波传感器和管壁间超声波信号传播拉 紧 器2根长度:3m,最大拉力:100kg用于非磁性管道捆绑传感器卷 尺1个长度:3m用于测量管道周长或两个传感器间的安装距离热敏打印纸2卷长度:30m说 明 书1本高强度防护箱1个体积:456355133mm适用于野外、井下等恶劣环境1.7可选配的传感器可选配的传感器型 号描 述测量范围温度范围小型传感器TS-1带磁性DN15-100mm-40110中型传感器TM-1带磁性DN50-1000mm-40110大型传感器TL-1带磁性D
8、N300-6000mm-40110高温小型传感器HTS-1DN15-100mm-40160高温中型传感器HTM-1DN50-1000mm-401601.8可选配的其他配件可选配的其它配件型 号描 述测量范围测量精度超声波测厚仪TT100精确测量管道壁厚提高流量测量精度1.2225.0mm1%H0.1mm (H为被测物厚度)加长信号电缆长度10m2适用于测量管道距离主机较远的场合加长拉紧器长度6m2适用管道直径超过1000mm的传感器固定热敏打印纸长度30m1.9基本技术参数项 目性 能、参 数测量主机精度优于1% 重复性0.2%流速范围0 30 m/s测量原理时差型，采用低电压多脉冲发射电路，
9、双平衡信号差分接收电路采样频率256次/秒显 示220点阵式背光型液晶显示器可同时显示瞬时流量及累积流量、流速、时间等数据操 作442式轻触键盘输 出数据接口：RS-485打印输出选用24列字符微型热敏打印机其它功能自动记忆前64日、前64月、前5年的流量数据自动记忆前64次来电和断电时间及流量可进行人工或自动补量，减少用户流量损失自动记忆前64日流量计的工作状态是否正常故障自诊断功能、网络工作方式等传 感 器标准TS-1型，适用于管径DN15DN100 mm, 流体温度110标准TM-1型，适用于管径DN50DN1000mm, 流体温度110标准TL-1型，适用于管径DN300DN6000m
10、m, 流体温度110超声波专用信号电缆定制双绞线，一般情况下限于20米，特定场合单根可加长至500 米，不推荐；选用RS-485通信接口，传输距离可达1000米以上管道管 材钢、不锈钢、铸铁、水泥管、铜、PVC、铝、玻璃钢等一切质密的管道，允许有衬里内 径156000mm直管段传感器安装点最好满足：上游10D，下游5D，距泵出口处30D（D是指管径）流体种 类水、海水、工业污水、酸碱液、酒精、啤酒、各种油类等能传导超声波的单一均匀的液体浊度10000 ppm且气泡含量小温 度标准传感器：-3090，高温传感器：-30160流 向正反向双向计量，并可以计量净流量流 速0 30 m/s工作环境温
11、度主 机：-2060传感器：-40110（大于此温度范围要求请与厂家联系）湿 度主机：85%RH传感器：可浸水工作，水深3m电 源镍氢电池可连续工作20小时以上或AC220V功 耗2W充 电采用智能充电方式，直接接入AC220V,充足后自动停止，显示绿灯体 积22518067 mm 重 量净重2.0kg（主机）备 注配备高强度防护箱，可在野外、井下等恶劣环境中使用二.安装测量2.1开箱检查请检查备件是否与装箱单内容相符？运输中机壳是否受损？是否有螺丝脱落？连线是否松动？如有问题，请尽快与厂家联系。2.2供电电源及后备电池TDS型便携式超声波流量计采用内置式镍氢电池工作，充满电后一般可工作20小
12、时左右。充电方式采用智能充电方式，操作者可将配备的电源线一端插入机器右侧AC220V端口，另一端插入电源插座（AC220V）即可完成充电操作。连接完成后，机器键盘处有一处“CHARGE”红色指示灯闪烁，表示充电正在进行。电池充足电后，红色指示灯变为绿色。后备电池使用CR2032纽扣电池。它的作用是：保持单片机内部数据不丢失保持实时时钟的运行。如果没有后备电池，那么外部供电电源断电后，实时时钟将不会运行，年月日累计等数据将会丢失。所以如果没有后备电池，那么每次上电时，用户都需要重新设置新的日期时间，否则定时打印及年月日累积等功能就不会正常工作。在外部供电电源断电的条件下，后备电池可保持数据及时钟
13、运行10万小时。后备电池的标称电压为3V。电池耗尽后，用户可自行更换。2.3传感器接线便携式传感器使用不同的颜色区分上下游传感器，请注意。上游：红色，下游：蓝色。第十三版便携式超声波流量计的传感器连线主要采用定制双绞线，这是因为收发电路采用了双平衡信号差分所决定的，定制双绞线的好处是能使抗干扰性能大大提高。如果使用单屏蔽的常规高频电缆，或者像第五版流量计那样的双屏蔽电缆，会使机器性能下降，外界干扰信号大的时候，不能正常测量。建议一般情形下，都要使用专用电缆。专用电缆信号损耗小，抗干扰性好，能保证仪表长期可靠工作。2.4安装传感器为了保证测量精度，选择测量点时要求选择流体流畅分布均匀的部分，应遵
14、循下列原则：1. 要选择充满流体的管段，如管段的垂直部分或充满流体的水平管段。2. 要保证测量点处的温度在可工作范围以内。3.充分考虑管内壁结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量。实在不能满足时，需把结垢考虑为衬里以求较好的测量精度。4.选择管材均匀密致，易于超声波传输的管段。首先选择管材致密部分进行传感器安装，将管外欲安装传感器的区域清理干净，除去一切锈迹油漆，如有防锈层也应去掉，最好用角磨机打光，再用干净抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰尘，然后在传感器的中心部分和管壁涂上足够的超声波专用耦合剂，最后把传感器紧贴在管壁上捆绑好。注意：在传感器和管壁之间不能有空气泡及沙砾。在水平管段上，要把传感器
15、安装在管道截面的水平轴上以防管内上部可能存在气泡。安装传感器一般要求上游大于10D，下游大于5D，距泵出口或阀门处要大于30D（D为直径）（参见下页图）2.4.1传感器安装距离传感器间距以两个传感器的最内距离边缘为准（参见传感器安装方式顶视图）输入了所需的参数以后，查看显示窗口25所显示的数字，并使传感 器的间距符合25号窗口数据。2.4.2传感器安装方式传感器安装方式共有四种。这四种方式分别是V法、Z法、N法和W法。下面分别说明。一般在小管径时（DN100300mm）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DN300mm以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。W法和N法是较少使
16、用的方法，适合DN50mm以下细管道。2.4.2.1V法V法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至大约400mm，推荐在20300mm的管道上使用。安装传感器时，注意两个传感器水平对齐，其中心线与管道轴线水平。V法 侧视图V法截面图2.4.2.2Z法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法安装信号弱，机器不能正常工作时，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至大约6000mm。实际安装流量计时,建议300mm以上的管道都要选用Z法。Z法侧视图Z法截
17、面图2.4.2.3W法W法通过延长超声波传输距离的办法来提高小管测量精度。适用于测量50mm以下的小管。使用W法时，超声波束在管内折射三次，穿过流体四次(四个声程)。W法侧视图W法截面图2.4.2.4N法极少用的安装方式。2.5通电按 ON 键打开流量计的电源，按 OFF 键关闭流量计的电源。TDS型便携式超声波流量计通电后，首先运行自我诊断程序，对软硬件进行检测，如果存在故障，将显示相应的错误信息（参见第五章故障解析）。诊断后，机器将按使用者固化的参数进行工作。如果机器已经安装好，每次通电后总是进入01号显示窗口。从M01窗口可以看到机器正在调整放大器增益，通过这一步流量计就会找到最佳的收波
18、工作状态。显示器左上角显示1、2、3的过程提示后，机器自动进入正常的测量状态，显示器左上角显示“*R”字样。键盘操作并不影响测量的进行，因为TDS型便携式超声波流量计内部采用了分时技术进行并行处理。测量、运算、键入、显示、打印、串行口操作、输入输出等都称为“事件”，各事件之间是相互独立的。例如：使用者修改日期时间将丝毫不影响与日期时间无关的其他任务。流量计的测量工作程序总是在使用界面的后台进行的，因此流量测量不会因为窗口浏览而停止，不论在哪一个显示窗口上，测量、输出等任务是照常进行的。如果是第一次使用或是在新的安装点安装，需要输入新安装点的参数。使用者所输入的任何参数，都记录在机器内的NVRA
19、M中，将永久记忆，直到使用者再次修改。当使用者改变了参数或移动传感器后，机器将自动重新计算调整，按使用者新输入的参数进行工作。2.6键盘TDS型便携式超声波流量计键盘如右图所示，说明如下：0 9 和 . 键用于输入数字或菜单号； 键用于左退格或删除左面字符；上下键 /+ 和 /- 用于进入上一菜单或下一菜单，在输入数字时，相当于正、负号键；MENU 键（以后文字描述时，简称为M键）用于访问菜单，先键入此键后再键入两位数字键，即可进入数字对应的菜单窗口，例如：欲输入管外径，键入MENU 1 1 即可，其中“11”是管外径参数窗口地址码；回车键 ENT ，也可称为确认键，用于“确认”已输入数字或所
20、选择内容。另一个功能是在输入参数前按此键用于进入“修改”状态。蜂鸣器发出的按键提示“吡吡”音，可使用77号窗口选择第19项关闭。2.7 怎样操作TDS型便携式超声波流量计采用了窗口化软件设计，所有输入参数、仪器设置和显示测量结果统一细分为100多个独立的窗口表示，使用者通过“访问”特定的窗口即可达到输入参数、修改设置或显示测量结果的目的，窗口采用两位数字（包括+号）编号，从0099，然后是+0、+1等。窗口号码或称窗口地址码，表示特定的含义，例如11号窗口表示输入管道外径参数，25号窗口显示传感器安装距离等，见第4章窗口详解说明。访问窗口的快捷方法是在任何状态下，键入MENU键，再接着键入两位
21、数的窗口地址码。例如欲输入或查看管道外径参数，窗口地址为11，键入MENU 1 1 即可。访问窗口的另一种方法是移动访问，使用按键 /+ 和 /- 及 ENT 键，例如当前窗口为66，键入 /+ 即进入窗口65，再键入 /+ 进入窗口64；键入 /- 后，又回到窗口65，再键入 /- 又进入窗口66。窗口地址码的安排是有一定规律的（请见下一节说明和“窗口详解”章），使用者并不需要一一记住，只需记住常用窗口的地址码以及不常用窗口的大体位置即可。使用时暂时进入大体相邻的窗口，然后使用 /+ 和 /- 键找到想要访问的窗口。总之，有机的结合使用快捷方法和移动方法，可以发现访问窗口的操作方法实际上既简
22、单又方便。输入管道外直径 M11 110mm窗口本身主要分为三种类型：（1）数据型,例如M11，M12；（2）选择项型，例如M14；（3）纯显示型，例如M00，M01。访问数据型窗口，可以查看对应的参数。如果想修改数值，可直接键入数值键然后按回车 ENT ，也可键入回车键 ENT 后，再键入数字键，然后再回车键 ENT 确认。例如，欲输入管道外径参数为219.2345，按键如下：MENU 1 1 进入11号窗口，所显示的数值是上次输入的值，这时可键入 ENT 键，在屏幕第二行左端显示“” 和闪动的光标，输入数值参数；也可以不键入 ENT 键，直接键入数字键如下:输入管道材质类型 M14 1.不
23、锈钢 2 19 . 2 3 4 5 ENT 访问选择型窗口，可以查看对应所选择的选择项。如果欲进行修改，必须先键入回车键 ENT ，这时屏幕左边将出现“”和闪动的光标，表示进入可修改选择状态。使用者可使用 /+ 和 /- 键移出所要的选择项后，再键入 ENT 键确认；也可以直接输入数字对应的选择项，键入 ENT 键确认。例如管道的材质是不锈钢，键入MENU 1 4 ，进入14号窗口，键入 ENT ，进入修改状态。这时可使用 /+ 和 /- 键移出 “1.不锈钢”选项，键入 ENT 键确认；也可在修改状态下直接键入数字键 1 ，屏幕第二行将显示“1. 不锈钢”键入 ENT 键确认。一般情形下，如
24、果想进行“修改”操作，必须先键入 ENT 键（数字型窗口可以省掉），如果出现键入 ENT 键后，不能进入修改状态的情况，说明参数已被固定。固化参数功能位于26号窗口，对于频繁更改管道参数的应用场合，用户应该选择“0.依靠电池保存参数”选项。如果按键后机器没有反应，说明键盘已经“锁定”。键盘锁定功能位于47号窗口，解除键盘锁定的唯一途径是键入锁定操作输入的密码，用户必须在此窗口中输入原密码后，方能进行修改操作。2.8窗口简介窗口按下列规律安排：0009号窗口是显示窗口，能显示瞬时流量、正累积流量、负累积流量、净累积流量、瞬时流速、日期时间、模拟输入当前量、当前工作状态、今日流量。1029号窗口是
25、初始参数操作窗口，在这些窗口中输入诸如管道外径、管壁厚度、流体种类、传感器类型、传感器安装方法等参数，显示安装距离等。3038号窗口是流量单位选择和累积器选项操作窗口，在这些窗口中，可以选择工作单位系，可选择流量计工作单位诸如立方米、公升等、可以打开或关闭各累积器或是对其进行“清零”操作。4049号窗口包括流量修正操作窗口和网络标识地址码（46号）、密码保护（47号）等。5089号窗口包括打印机输出、RS-485输出、继电器输出、电流环输出、批量控制器、日期时间、频率信号输出、报警输出、模拟输入、日月年累积器等功能的设置和操作。9094号窗口为流量计检查窗口。90号窗口显示信号强度和信号质量Q
26、值；91号窗口显示信号传输时间比；92号窗口显示通过测量估计的流体声速；93号窗口显示测量的信号传输总的时间和时差；94号窗口显示雷诺数和仪器自动修正系数。9699号没有“窗口”可进入。它们代表打印命令：M96用于打印机进纸或上纸、M99打印当前窗口内容。+0+9号窗口是附加的一些次常用功能窗口，包括上断电时间记录、总工作时间、总上电次数等。甚至还包括一个单精度函数计算器。还有一些窗口是有关硬件调试操作的，只用于厂家调试。详细的说明请见“怎样使用”和“窗口详解”章节。如果还感觉到操作有困难，请模仿下一节输入管道参数步骤练习。2.9快速输入管道参数和步骤TDS型便携式超声波流量计常规测量时需要输
27、入下列参数：1.管道外径（M11）2.管壁厚度（M12）3.管材（M14）4.衬材参数（如有,包括：衬材声速M17和衬里厚度M18）5.流体类型（M20）6.传感器类型（M23）7. 传感器安装方式（M24）上述参数条件的输入步骤一般遵循下列设置步骤:1.键入MENU 1 1 进入11号窗口输入管外径后键入 ENT 键2.键入 /- 进入12号窗口输入管壁厚度后键入 ENT 键3.键入 /- 进入14号窗口 ENT ,/+ 或/- 选择管材后键入 ENT 键4.键入 /- 进入16号窗口 ENT , /+ 或/- 选择衬材后键入 ENT 键5.键入 /- 进入20号窗口 ENT , /+ 或/
28、- 选择流体类型后键入 ENT 键6.键入 /- 进入23号窗口 ENT , /+ 或/- 选择传感器类型键入 ENT 键7.键入 /- 进入24号窗口 ENT , /+ 或/- 选择安装方式后键入 ENT 键8. 键入 /- 进入25号窗口，按所显示的安装距离及上步所选择的安装方式安装好传感器(见本章安装节)9.键入MENU 0 1 进入01号窗口显示测量结果2.10怎样判断传感器是否正常工作检查安装是指检查传感器安装是否合适、是否能够接收到正确的、足够强的、可以使机器正常工作的超声波信号，以确保机器长时间可靠的运行。通过检查接收信号强度（M90）、传输时间比值（M91）、以及总传输时间及时
29、差（M93），可确定安装是否最佳。安装的好坏直接关系到流量值的准确，机器长时间可靠的运行。虽然大多数情形下，把传感器简单地涂上耦合剂贴到管壁外，就能得到测量结果，这时还是要进行下列的检查，以确保得到最好的测量结果并使仪器长时间可靠的运行。2.10.1信号强度信号强度（M90中显示）是指上下游两个方向上接收信号的强度ZML -100P使用00.099.9的数字表示相对的信号强度。00.0 表示收不到信号；99.9 表示最大的信号强度。一般情况下，信号强度越大，测量值越稳定可信，越能长时间可靠的运行。安装时应尽量调整传感器的位置和检查耦合剂是否充分，确保得到最大的信号强度。系统能正常工作的条件是两个方向上的信号强度大于60.0。当信号强度太低时，应重新检查传感器的安装位置、安装间距以及管道是否适合安装或者改用Z法安装。2.10.2信号质量(Q值)信号质量简称Q值（M90中显示）是指收信号的好坏程度。使用0099的数字表示信号质量。00表示信号最差；99表示信号最好。信号质量差的原因可能是工作参数不正确，干扰大，或者是传感
