TKL型超声波流量计说明书新改.docx
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TKL型超声波流量计说明书新改
TKL-1型系列超声波明渠流量计
说明书
一、概述
TKL-1型超声波明渠流量计广泛适用于冶金、石油、化工、化纤、轻纺、制药、电镀、食品加工等工矿企业自然管道（明渠）的污水排放量的计量，是城市水污染防治和环境保护部门监控污水排放的主要仪表之一。
二、仪表的功能与特点：
1.仪表采用气介式集成超声波传感器进行液位测量，从而实现非接触测量。
2.仪表采用8051单片微机及大规模CMOS集成电路，仪表智能化程度高、功能强、可靠性高、功耗小。
3.仪表可以将每天、每月及每年的流量值（即污水排放量）保存三年，并可以在任意时刻进行查询、打印。
测量数据即是在断电状态下也可保持10年，而无需电池。
4.仪表特别设计了液位高度的光柱显示（显示液位高度百分比），使显示更加直观。
5.仪表具有多参数驻留显示功能，可以驻留显示瞬时流量、总累积流量、温度、液位及计量时间等5个参数。
驻留显示选择只需通过单键操作完成。
也可选择时钟作为驻留显示。
6.仪表还设有显示内容单位指示、交流掉电指示、溢出报警指示、淹没流报警指示、水面漂浮物报警（即失测指示）、通信指示等10个指示灯，使仪表工作状态及显示内容一目了然。
7.仪表仅采用6个触摸键即可完成所有操作，故仪表操作非常简便。
8.仪表可以允许选择多种打印模式，包括定时打印、每日趋势曲线打印、随时手动打印，及查询打印等。
（注：
本机不含打印机）
9.仪表工作不受打印机工作状态的影响，即使打印机关机或故障，也不影响仪表的正常工作。
10.仪表特设有RS-232通信接口，使仪表具有与上位计算机通讯的功能。
11.仪表也可以进行淹没流测量或多通道测量（需定制）。
注：
本仪表仅适用于非防爆要求、流体表面不含大量泡沫及非淹没流场合（若要求须定制）。
三、主要技术参数
1.流量范围：
0.1×10－3m3/s～93m3/s
2测量误差：
自由流<5％；
3.显示分辨率：
瞬时流量:
0.1m3/h
累积流量:
1m3
液位:
0.001m
温度:
1℃
计量时间:
1h
4.仪表工作条件：
一次仪表：
环境温度:
-25℃～＋70℃
相对湿度:
<5～100％
介质温度：
0～40℃
二次仪表：
环境温度：
-10℃～+55℃
相对湿度：
<85%
5.超声波盲区：
500mm
6.超声波传感器信号传送距离：
100m（更长需定制）
7.输出信号：
RS232标准通信接口、4-20mA标准电流信号
8.电源：
交流:
220V10%,50HZ1HZ
直流:
12V,6.5Ah（机内自备）
四、型号及规格
1、流量范围：
表1：
P系列
仪表型号
喉道宽度
b（mm）
流量范围
（m3/h）
水位范围
（mm）
适用渠道尺寸
（宽×高）
临界淹没度
mm（%）
TKL-1-LP25
25
0.32～19.44
15～210
>450×300
0.5
TKL-1-P50
51
0.65～47.25
15～240
>500×350
0.5
TKL-1-P150
76
2.77～115.56
30～330
>550×550
0.5
TKL-1-P400
152
5.40～399.60
30～450
>700×700
0.6
TKL-1-P900
228
9.00～880.56
30～600
>900×900
0.6
TKL-1-P1000
250
10.80～921.60
30～750
>1100×1050
0.6
TKL-1-P1400
300
12.60～1440.00
30～750
>1300×1050
0.6
TKL-1-P2200
450
16.20～2268.00
30～750
>1500×1050
0.6
注：
1、上述仪表型号中的“P”表示流量计使用帕歇尔槽；
2、其它流量规格可根据用户需要定做。
表2：
Y系列
仪表型号
最大流量
（m3/h）
最高水位
（mm）
适用渠道寸
（宽×高）
堰形式
TKL-1-Y10
10
90
≥250×200
三角堰
TKL-1-Y20
20
120
≥300×250
三角堰
TKL-1-Y50
50
160
≥400×300
三角堰
TKL-1-Y80
80
190
≥500×400
三角堰
TKL-1-Y150
150
250
≥600×500
三角堰
TKL-1-Y250
250
300
≥700×600
三角堰
TKL-1-Y500
500
260
≥800×650
矩形堰
TKL-1-Y800
800
355
≥800×850
矩形堰
注：
1、上述仪表型号中的“Y”表示流量计使用薄壁堰板流计；
2、其它流量规格或尺寸规格可根据用户需要定做。
五、测量原理
TKL-1型明渠流量计由帕歇尔测量槽或薄壁堰槽（包括静水井、测量筒）、超声波传感器（含温度传感器）、主机（含面板式微型打印机）等组成。
选用不同的测量槽可适用不同的流量测量范围。
流量计的构成和工作原理如图1所示。
TKL-1型超声波明渠流量计
（主机）
超声波传感器
（含温度传感器）键盘
超声波8051
接收发电路单片机显示器
超声波温度转换打印机
电路
RS232
后备电源
流量测量槽DC-5V
图1
（1）帕歇尔测量槽的流量公式：
被测量的液体流过测量槽而形成自由流时，其流量Q与测量槽上游侧水位Ha满足如下关系：
（1）
式中C，n为与测量槽规格有关的常数。
（2）三角形缺口薄壁堰流量公式：
（2）
（3）矩形缺口薄壁堰流量公式：
（3）
超声波液位传感器在单片微机的控制下，控制超声波的发射与接收。
通过测量发射波与回波的时间差即可计算出液位高度Ha或有效液位高度he：
（4）
式中Ha--液位高度；
L--超声波传感器的安装高度（m）；
a--超声波在空气介质中和测量温度下的传播速度（m／s）；
t--超声波的发射波与回波的时间差（S）；
这样由
（1）或
（2）、（3）式即可计算流量。
（4）淹没流测量原理及流量公式：
当水槽下游侧水位大幅度深高，而形成淹没流时,需由淹没流的流量公式计算流量。
仪表通过测量上游水位Ha和下游水位Hb之比，确定流动为自由流动或淹没流动。
将上游水位Ha和下游水位Hb之比称为淹度，用符号表示，即：
=Ha/Hb（5）
在淹没流下，流量与下游水位有关，流量公式为
Qs=Q－QE
=f（Ha,,b）（6）
式中，Qs—淹没流流量；
Q—自由流流量；
QE—淹没流折减流量；
—淹没度
b—帕歇尔水槽喉部流道宽度。
不同尺寸帕歇尔水槽形成自由流条件与淹没度有关，如表3所示。
表3：
帕歇尔水槽自由流条件
帕歇尔水槽尺寸（mm）
淹没度
25-76
<0.5
152-228
<0.6
>305
<0.7
超声波液位测量原理如图2所示。
仪表在单片微机的控制下，每秒钟控制超声波传感器检测一次水位，计算出一秒种的流量，并进一步累积为时流量、日流量、月流量、年流量和总累积流量。
仪表每秒钟的测量值分辩率达0.00001m3。
仪表将测量的数据存入内存。
超声波传感器静水井
流量槽
S/2
L
Ha
图2
六、仪表的安装与接线
根据表1的适用渠道尺寸的要求，参照图3所示的测量槽安装示意图，对待装渠道进行改造。
1、P型槽的安装
P型槽结构及其安装示意图如图4所示。
静水井高于当地最高
渠道警戒水位
帕歇尔槽
Ha
坡度1/4
h
测量槽堰口水平线
图3
填石子混凝土
填石子混凝土
图4
1）顺直的行近渠槽长度应不小于5倍的行近渠槽宽度。
2）测量槽应安装在平稳水流渠段。
测量槽置于渠道中间，并应水平安装。
帕歇尔槽与行近渠槽中心线重合。
3）流入测量槽的水流不能有偏流或波浪。
在测量槽上游侧应保证有足够长的直段长度，一般取喉部宽度的10倍以上。
4）按以下公式计算测量槽堰口水平线安装高度。
可以在测量槽底部用小石块填充，使测量槽安装高度符合计算结果。
Dmax－HmaxhPmax－1.1Hmax（7）
式中，Dmax—测量槽安装前，最大流量下渠道中的水位高度；
—淹没度（0.7）；
Hmax—最大流量下测量槽上游侧水位高度（Hmax=0.20～0.80）；
Pmax—渠道边墙高度。
2、Y型槽的安装
Y型槽结构及安装示意图如图5所示。
高于当地
最高警戒水位
明渠堰板
上游水位Ha
h
行近渠槽
堰板
明渠
连通器3~4hmax
静水井
图5
1）薄壁堰应垂直安装在顺直的，槽壁光滑的以及渠底水平的矩形行近渠槽内；
2）形行近渠槽顺直长度应大于水面宽度的10倍；
3、测量筒的安装，如图6所示。
安装测量筒时，应调整其水平。
温度传感器
超声波传感器
测量筒信号线
锣栓
调节锣钉
静水井
图6
4、接线
连接测量仪与超声波传感器、温度传感器之间的信号线连接方法如下：
（1）用于单通道测量时：
超声波信号输入1──接超声波传感器信号（包括温度传感器信号）；
（2）用于淹没流测量时（需定制）：
超声波信号输入1──接上游超声波传感器信号；
超声波信号输入2──接下游超声波传感器信号；
（3）用于多通道测量时（需定制）：
超声波信号输入1──接通道1超声波传感器信号；
超声波信号输入2──接通道2超声波传感器信号；
开关RS-232复位
输出1输出20-5V输出
电源保险丝超声波信号输入
12
图7
超声波传感器信号输入端子接线图如图8所示。
白
黑
屏闭线超声波信号输入
21
3
54
温度信号输入
图8
注：
1）接线必须在断电后进行，带电严禁插拔超声波信号插头；
2）将超声波传感器的屏蔽线接地（如图8所示）；
3）出厂前，已调整好零位，故用户一般不必作零位调整；
4）更换超声波传感器后，需重新调整零位。
七、仪表的操作与使用
仪表显示、操作面板如图9所示
数码显示器
指示灯
超声波明渠流量计
20
0%
时钟
检查
模式
Ⅴ
Λ
显示
查询
累积流量计时间T（h）
返回
打印
联网
国家环保总局认证HR-2002-077
光柱显示器
键盘
图9
键盘功能说明：
设置
1）日历、时钟的调整；设置打印模式。
超声波传感器安装高度软调整；年份调整；清除数据（密码操作）
监督
Λ
2）在驻留显示状态下，按此键，显示仪器的编号及累计失测时间；
在数据调整状态下，按此键，数值增加。
时钟
Ⅴ
3）在驻留显示状态下，按此键，显示仪器的日期及时钟;
在数据调整状态时，按此键，数值减少。
打印
4）手动打印
查询
5）查询，选择年、月、日（小数点位置）
改变数值时，用于选择位。
显示
返回
6）温度、高度、瞬时流量、累积总流量、累积总计量时间等
返回驻留显示。
指示灯功能简要说明；
ºC——表示驻留显示内容为温度；
mm——表示驻留显示内容为温度液面高度；
m3/h——表示驻留显示内容为瞬时流量；
m3——表示驻留显示内容为累积流量；
h——表示驻留显示内容为累积计量时间。
失电
——交流失电，直流工作；
——流量超出量程报警；
溢出
——淹没流报警
淹没
报警
——上游侧静水井内水面漂浮物或上游侧超声波线路故障失测；
通信
——正在通信指示
由图9可见，仪表显示器由二部份组成，一部份为8段数码管显示器，显示日期、时钟、流量等数据；另一部份为由20段发光二级管组成的光柱显示器，用于模拟测量槽水位高度百分度。
时钟
Ⅴ
设置
监督
Λ
仪表的操作键盘由
显示
返回
打印
查询
等6个键组成，用于完成参数显示；打印、参数设置，以及查询等所有操作功能。
（一）、参数设置
仪表可以通过“设置”键，对日期、时钟、打印模式（打印时间间隔）进行设置。
具体操作如下：
1、日期设定：
时钟
Ⅴ
设置
（1）按键+键
仪表显示：
“年-月-日.”
小数点
注意小数点位置。
若小数点在“日”的位置上时，按“∧”键，“∨”键，即可对“日”设定。
查询
（2）按键
小数点依次在“月”和“日”之间循环移动。
若小数点停留在“月”位置上时，按“∧”或“∨”键，即可对“月”设定。
仪表显示：
“年-月.-日”
小数点
注：
此设置不可对“年”设置。
设置
（3）按键
以上设置有效。
2、调整年份
设置
检查
设置
（1）按键+键+键
Y-0.2
仪表即显示
查询
（2）按键可移动小数点位置，按“∧”或“∨”键，即可以改变小数点位置上的数据（0-9循环往复）。
直到调整到当前年份。
Y-99。
例如将年份调整到2003，可以按以下步骤进行，线调整年分为：
然后再在个位数位置上按4次“∨”键即可
设置
（3）按键
以上设置有效。
3、时钟设定
设置
时钟
Ⅴ
设置
（1）按键+键+键
仪表即显示
“时.-分-秒.”
小数点
注意小数点位置。
若小数点在“时”位置上时，按“∧”键，“∨”键，即可对“时”设定。
查询
（2）按键
小数点在“时”和“分”之间循环移动。
若小数点停留在“分”位置上时，按“∧”键，或“∨”键，即可对“分”设定。
注：
此设置不可对“秒”设置。
设置
（3）按键
以上设置有效。
4、打印模式设置
打印
设置
（1）按键+键
仪表显示：
“Pm————－”
此为打印机缺省模式，表示关定时打印。
时钟Ⅴ
（2）每按键一次
仪表依次显示
“Pm———00”，表示每天24小时打印一次测量数据；
“Pm———60”，表示每分钟打印一次测量数据；
“Pm———01”，表示每1小时打印一次测量数据；
“Pm———02”，表示每2小时打印一次测量数据；
“Pm———04”，表示每4小时打印一次测量数据；
“Pm———08”，表示每8小时打印一次测量数据；
“Pm———12”，表示每12小时打印一次测量数据；
“Pm—————”，表示关定时打印。
注：
1）无论何种打印模式，仪表在每天0点打印一次测量数据（一天的总流量），及一天流量变化曲线（直方图）；
2）仪表出厂时，设置在“关定时打印”模式。
3）在“关定时打印”模式下，用键盘的手动打印仍然有效。
（二）数据查询
可以查询前3年的任一年、任一月、任一天的流量，并且可将查询结果打印出来。
查询
（1）按键，显示器显示当前年、月、日，如：
“９７．－０４－０１”
小数点
（２）再按“ ”键，小数点依次在“年”、“月”、“日”间循环移动。
若小数点停留在“年”上，表示欲查询年流量；若小数点停留在“月”上，表示欲查询月流量；若小数点停留在“日”上，表示欲查询日流量。
（3）按“∧”键，或“∨”键，可以修改欲查询的日期，如：
“９７．－**－**”
表示欲查询年流量，按“∧”键，或“∨”键，年依次“97、96、95”变化。
按“ ”键，显示
“９７－０４.－**”
表示欲查询９７年某月流量，按“∧”键，或“∨”键，月依次“1-12”“12-1”变化。
按“ ”键，显示
“97－04－01．”
表示欲查询９７年4月某日流量，按“∧”键，
或“∨”键，月依次“1-30”“30-1”变化。
（4）按“显示”键，即可显示相应的年流量、月流量或天流量。
（5）按“返回”键，返回驻留参数显示。
注：
在其它显示状态下，8秒钟内没有键输入，则自动返回驻留显示状态。
（三）数据显示切换
仪表在通常情况下，显示器驻留显示瞬间时流量、液位高度、累积流量、温度，或总测量时间。
由发光二极管组成的光柱显示液面高度民主；由指示灯指示所显示数据的单位。
此显示状态即成为驻留显示状态。
按“显示”键，可轮流显示液位高度、瞬时流量、累积流量、温度及总测量时间，并使其成为驻留显示。
由指示灯指示显示数据的单位。
注：
当在其它显示状态下，8秒钟内没有键输入，则自动返回此驻留显示状态，每次开机或复位后，仪表显示瞬时流量，并使其成为驻留显示。
（四）打印
１、手动打印
在驻留显示状态下，按“打印”键，即可打印当前测量数据，打印结果如下：
Date:
98年03月20日
Time：
07:
53
Number：
980303
Q：
042.4（m3/h）
V：
00001173（m3）
H：
0149（mm）
T：
09（℃）
t:
：
0026（h）
2、定时打印
在“设置操作”中，设置好打印模式，则打印机设定时间自动定时打印，打印结果同“手动打印”。
3、一天打印
无论设置在何种打印模式（除关打印模式外），仪表在每天０点（23：
59）打印一天的积累流量数据，及一天流量的变化曲线，打印结果如下：
Date:
98年03月24日
Time：
23：
59
Number：
980303
VD：
00000923（m3）
24
Time
4、查询打印
（1）完成“数据查询”1-4步骤；
（2）按“打印”键，即打印查询日期，及该日期下的日流量VD、月流量VM、或年流量YY。
打印结果如下图所示：
Date:
98年 03月 20日
VD：
00000923（m3）
（五）交流掉电时的操作
交流掉电时，显示器、打印机均关闭，而“失电”指示灯亮。
此时，不能进入“打印操作”。
按“返回”键，可打开显示器，此时即可进入除“打印操作”外的其它正常操作，操作方法如前所述。
30秒内无任何键输入，则显示器自动关闭。
八、仪表的校准
仪表在出厂前，已经对配套的仪表、测量槽进行了校准，用户一般不必再进行校准。
但当更换了超声波传感器后，则必须进行重新设置和校准。
测量仪的型号、规格与测量槽的型号、规格必须一致，用户不能更改所使用的测量槽的规格。
可以更换同样型号、规格的测量槽，但此时必须对仪表进行重新设置和校准。
一、调整零位
检查
设置
（1）按键╳3+键
米分米厘米毫米
L-70.0
仪表即显示
小数点
查询
（2）按键可移动小数点位置，按“∧”或“∨”键，即可以改变小数点位置上的数据（0-9循环往复，并可进位，当设置的数据大于“1999”时，数据自动回零。
）。
直到调整到正确的零位高度。
零位高度是指超声波探头导堰口的距离。
如下图所示：
超声波探头水位高度测量高S零位高L
渠高D水位高H
堰口
其中，L—零位高度
S—超声波在空气中的传播高度
H—测量的水位高度
D—渠高或堰槽高
必须通过测量水位高度来调整零位高度。
显示
例如，用钢尺测的水位高度为120mm,按键，直到仪器显示水位高度。
1．如仪器显示为0，在表示零位设置值太小，或探头进入了盲区（安装超声波探头时，应保证测量筒底部平面高于D-100.可以避免产生盲区）；如仪器“溢出”指示灯亮，则表示零位设置值太大。
2．如仪器显示为98，则应在原设置的零位置在增加22。
如原零位设置值为“700”，调整数据，使零位设置值为“722”。
3．如仪器显示为130，则应在原设置的零位值上减少10。
如原零位设置为“700”。
调整数据（先将数据增大到大于2000后，再从0开始调整），使零位设置为“690”。
设置
调整数据后，再按键确认，并返回仪器驻留显示。
二、清除数据
在驻留显示状态下，进行一下操作：
检查
设置
（1）按键╳4+键
Clr——dAtA
仪表即显示
查询
在按键确认。
仪器显示为：
Clr————
数秒钟后，数据清除，并返回仪器驻留显示。
注：
1、“小数点”仅表示在该位置上的数据可以改变，不表示数据的大小。
2、数据的操作，不会改变时钟、零位高度等系统数据。
3、每次按键约3秒钟后，若没有键操作，仪器将自动返回驻留显示。
4、仪器的出厂零位高度设置为“700”（mm）。
九、仪表的维护和注意事项
1、应选用合适流量的测量槽，特别是实际最大流量不能超过最 大的可测流量。
2、测量槽必须安装在平稳流态的渠道段。
并保证足够的直段长 度，上游侧的渠道坡度不得大于20/1000
3、测量槽的下游排放口必须在测量槽以下，保证在测量槽内的流态为自由流。
4、超声波距离测量水平面应不小于500mm，否则超声波进入盲区，仪表不能正常工作。
5、超声波传感器的表面和被测水平面必须保证清洁平整。
安装时，必须用水平仪进行水平调整。
可以对超声波传感器进行清洗，清洗时无须关机，仅用清水轻擦其表面即可。
6、仪表在交流掉电50小时以内，可以继续进行测量。
此时显示器、打印机被关闭，
7、“溢出”报警指示灯亮，表示当前瞬时流量超出流量计的量程范围（无流量或流量超过流量计最大额定流量）；若“溢出”灯闪亮，则表示有外界信号干扰。
8、“淹没”报警指示灯亮，表示下游水位升高，测量槽内流动已成为淹没流。
仪表按淹没流计算流量。
9、“失测”报警指示灯亮，表示仪表没有接收到超声波回波信号，此状态称为“失测”。
失测时，仪表自动按失测前的测量值内插。
失测60秒不能恢复时，仪表显示“0”。
失测的原因有以下几方面：
1）水面有漂浮物或泡沫；2）超声波传感器安装倾斜；3）连接超声波传感器的电缆线没有接上；4）超声波传感器故障。
10、每次开机后，应首先检查、调整当前日期和时钟。
11、如运行中发现“死机”现象几秒钟后，仪表可自动复位；也可按机后的复位按钮，进行人工复位。
复位不影响正常测量，也不会改变设置的参数和已经存入存储器的数据。
12、仪表安装后，应定期检查信号线是否完好，接线处应保持干燥，并及时调整时钟误差。
13、请使用单相“三芯”电源插座，
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