FV4018型超声波流量计说明书.docx

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FV4018型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、功能更多、采用了专利技术制造的FV4018系列超声波流量计。

第七版中英文显示FV4018型超声波流量计是在第五版同型号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更多的优点

（1）校正后精度可达到0.5级；

（2）采用了平衡差分发射和平衡差分接受电路，抗干扰性能和适应性能有很大提高，能适用于大功率变频器工作场合；（3）采用了最新集成电路，电路参数进行了优化，使生产工艺更简单，而整机可靠性和一致性等性能更加优异。

单线路板结构的FV4018型超声波流量计使用了最新的著名国际半导体厂商生产的元器件，例如美国国家半导体公司、TI、MaxiM、Philips、Winbond、Xilinx等，生产的超大规模集成电路设计而成。

硬件数目少，低电压工作，多脉冲发射，低功耗，高可靠性，抗干扰，适用性好。

优化的智能信号自适应处理，用户无需任何电路调整，就像使用万用表一样方便简单。

先进的电路设计、器件选用、优秀的硬件设计加上中文用户界面友好的软件设计，使新版的FV4018系列超声波流量计成为国内目前最先进、当之无愧的第一名牌产品。

本手册针对第七版FV4018系列超声波流量计编写，对该系列固定式、盘装式和便携式机型的功能、安装及操作进行了详细的介绍。

§1.2FV4018的特点

FV4018型流量计是基于微处理器技术，自身完备的流量测量仪表，与其它常规类型流量计或其它超声波流量计相比，除具有高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点外，还具有下列更多的优点。

*0.5%线性度、0.2%重复性*非导电/特殊介质测量

*中英文双语窗口化操作*正向/负向/净累积器

*低电压多脉冲平衡发射、接收*压铸铝外壳（固定式标准型）

*抗干扰设计、变频器环境正常工作*RS-232接口，完善的通讯/联网协议

*内置热量测量/热量计*内置定量/批量控制器

*5路12位精度模拟4-20mA输入*1路可编程模拟4-20mA输出

*2路可编程开关量输出*可作为完善的流量/热量RTU远程终端

*内置流量日月年累计器*内置上电断电记录器

*内置数据记录*可选AC220交流/直流供电

*可选择中外常用通用流量单位*介质识别功能

*0.5秒基本测量周期*内部32位浮点数据处理

*频率信号输出*40皮秒时差测量分辨率

在设计上，FV4018型超声波流量机采用了世界上最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。

§1.3工作原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下面表达式：

其中

θ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

ΔT=Tup–Tdown

§1.4典型用途

1.水、污水、海水8.船体制造和维护行业

2.给水和排水9.节能监测、节水管理

3.发电厂（核电、火力和水力）10.造纸和制浆行业

4.热力、供暖、供热11.泄漏检测

5.冶金、矿山12.流量巡检、流量跟踪和采集

6.石油、化工13.热量测量、热量平衡

7.食品和医药14.流量、热量化管理、监控网络系统

§1.5装箱单（标准配置）

1.主机（固定壁挂式或盘装式）1台

2.标准M型传感器（中型探头）1付

3.传感器夹具1套

4..耦合剂2管

5.说明书（本手册）1本

6.产品合格证1份

§1.6可选备件

1.大、小型传感器、插入式传感器、标准π型管段式传感器及标准管段式传感器。

2.专用屏蔽型电缆SEYV75-2。

3.FV4018型固定式超声波流量计专用UPS-72型不间断电源（72小时）。

4.RS485接口板、串行口数据记录器、超声波测厚仪（用于测量管道壁厚，提高流量计的测量精度，减少人为因数带来的误差）。

5.GSM短信息流量数据查询模块（可以用普通手机查阅流量计数据）。

§1.7产品型号编码规则

FV4018

ⅠⅡⅢⅣⅤ

Ⅰ：

主机样式：

F1→固定式（标准型）,F2→固定式（普通型），F3→固定式（实用型）P→便携式,S→盘装式。

Ⅱ：

工作电源：

A→交流电AC220V,D→直流电。

1标准S型

2标准M型

3标准L型

Ⅲ：

传感器样式：

B→外缚式

1用于直焊的管路

2用于铸铁管路

3用于水泥管管路

C→插入式

G（）→管段式

Ⅳ：

选择件：

1不带打印机，2带打印机

Ⅴ：

量程：

0~±m/s

§1.8外形图和接线图

1.固定式标准型（FV4018F1）外形图

251

270

厚度80mm

192

170

RS232

接口

固定式标准型（FV4018F1）主板接线图

AI3AI4AI5

7172737475

接下游探头

接上游探头

红芯线

OCTOCT

+-

AI1AI2

红芯线

黑芯线

黑芯线

外层屏蔽网

250

2.标准盘装式FV4018S：

标准盘装式采用160x80x250mm机壳，开口尺寸为152x76mm，接线图如下：

带RS232接线图：

电

源

输

入

RS232接口

模

拟

输

出

+

模

拟

输

出

-

OCT

集

电

极

+

OCT

发

射

极

-

继

电

器

输

出

继

电

器

输

出

2

3

5

电

源

输

入

模

拟

输

入

地

模

拟

输

入

AI1

模

拟

输

入

AI2

模

拟

输

入

AI3

上

游

探

头

（+）

红

上

游

探

头

（-）

黑

地

下

游

探

头

（+）

红

下

游

探

头

（-）

黑

带RS485接线图：

电

源

输

入

外

壳

屏

蔽

485

输

入

输

出

485

输

入

输

出

模

拟

输

出

模

拟

输

出

OCT

集

电

极

+

OCT

发

射

极

-

继

电

器

输

出

继

电

器

输

出

电

源

输

入

模

拟

输

入

地

模

拟

输

入

AI1

模

拟

输

入

AI2

模

拟

输

入

AI3

上

游

探

头

（+）

红

上

游

探

头

（-）

黑

地

下

游

探

头

（+）

红

下

游

探

头

（-）

黑

§1.9性能指标

项目

性能、参数

测

量

主

机

测

量

主

机

准确度

1.0%（国产超声波流量计唯一真正达到此精度者）

重复性

0.2%

流速范围

0m/s~±32m/s

测量原理

超声波传播时差原理，双CPU并行工作，4字节浮点运算

测量周期

500mS（每秒2次）。

显示

2×10背光型汉字液晶显示器。

操作

固定式：

4×4轻触键盘。

输入

5路4mA~20mA输入，准确度0.1%，可输入压力、液位、温度等信号。

输出

电流信号：

4mA~20mA或0mA~20mA,阻抗0~1k,浮空，准确度0.1%。

频率信号：

1~9999Hz之间任选（OCT输出）。

脉冲信号：

正、负、净流量及热量累计脉冲，继电器及OCT输出。

报警信号：

继电器及OCT输出，可选近20种源信号。

数据接口：

RS232串行接口，可选配RS485或CAN总线方式。

其他功能

记忆日、月、年累积流量，上、断电时间、流量和流量管理功能。

可选自动或手动补加累积量功能，记忆每天的工作状态。

可编程定量（批量）控制器。

故障自诊断功能。

网络工作方式等。

传感器

外缚式：

标准S型，适用于管径DN15～DN100mm

标准M型，适用于管径DN50～DN700mm（若管道条件好也可测较大口径）

标准L型，适用于管径DN300～DN6000mm

插入式：

测量管道材质不限（可焊接、不可焊接都可以）适用于管径DN80以上。

标准π型管段式：

适用于管径DN10-DN50，整机测量精度±0.5%

标准管段式：

适用于管径DN50～DN1000，整机测量精度±0.5%

电缆长度

SEYV75-2屏蔽型，单根可加长至500米（超过此长度请同厂家联系）。

管

道

管　　材

钢、不锈钢、铸铁、PVC、铜、铝、水泥管等一切质地密致管道，允许有衬里。

衬材

环氧沥青、橡胶、灰浆、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、硬质橡胶、

胶木、聚四氟乙烯

内径

15mm～6000mm

直管段长度

上游≥10D，下游≥5D，距泵出口处≥30D。

流

体

种类

水、海水、酸碱液、食物油、汽、煤、柴油、原油、酒精、啤酒等能传播超声波的均匀液体。

浊　度

≤10000ppm,且气泡含量小。

温度

-10℃～150℃

流向

可对正反向流量分别计量，并可计量净流量。

工作环境

温度

主机：

-10℃～70℃（大于此温度范围要求请与厂家联系）

探头：

-30℃～+150℃

湿度

主机：

85%RH，探头：

可浸水工作，水深≤3米。

电源

固定式、盘装式：

AC220V或选用DC8～36V，AC7～30V供电方式。

用户可更据现场电源情况选用我公司生产的UPS-72型备用充电电源，在外接电源（AC220V）掉电时,可提供给固定式超声波流量计约72小时的工作电能,当外接电源恢复后,自动充电。

功耗

小于2w

工作时间

连续

体积

固定式标准型251×192×80mm，盘装式80×160×250mm

重量

3㎏（固定式标准型主机），1.5㎏（盘装式主机）

二开始安装测量

§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

§2.2.1固定式

用户在订货时，应告知厂家，需要哪一种供电方式的流量计。

一般情况下厂家提供的产品为AC220V供电方式。

特别提请操作者注意：

若是直流或低压交流（DC8-36V或AC7-30V）供电的主机接入AC220V电源，就会把流量计烧毁。

FV4018型固定式主机（包括壁挂式主机、盘装式主机）按供电方式可分为两类：

一类AC220V供电（统称交流供电）

二类DC8-36V或AC7-30V（统称直流供电）

§2.2.2接线

打开主机机壳，可看到右下面标号11、12、13的接线端子。

一般情形下13号接线端子应该连接到“大地”地线上，如布满仪表间内相当粗接地线等。

如果没有“大地”地线，或是“大地”地线接地不良，可把13号接线端子良好地连接至暖气管道上。

11、12号接线端子是电源接线端子。

对直流电源不须区分正、负极，接到23、24号端子上，因为内部带有极性翻转电路。

§2.3通电

FV4018系列超声波流量计通电后，首先运行自我诊断程序，如存在故障，则显示相应的错误信息（参见故障查找章节）。

诊断后，机器将按使用者上次所输入的参数进行工作。

键盘操作并不影响测量的进行，因为FV4018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。

通电时，如果机器已经安装好，从M01窗口可以看到机器正在调整放大器增益，显示器左上角显示S1，S2，S3，S4四个步骤后，机器自动进入正常的测量状态，显示器左上角显示“*R”字样。

如果是第一次使用或是在新的安装位置安装，需要输入新安装位置的管道参数。

使用者所输入的任何参数，FV4018型超声波流量计都记录在机器内的NVRAM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探头后，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。

FV4018系列超声波流量计工作时能够同时完成所有的任务，不论在哪一个显示窗口上，测量、输出等任务是照常进行的。

便携式（FV4018P）和固定式（FV4018F）在软件上的主要区别是FV4018P每次上电后总是进入01号显示窗口，而FV4018F每次上电后自动进入上次断电前所在的显示窗口。

§2.4键盘

FV4018系列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；

▲/+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，先键入此键然后再键入两位数字键，即可进入数字对应的菜单窗口，例如输入管外径，键入MENU11即可，其中“11”是管外径参数窗口地址码；

ENT键，为回车键，也可称为确认键，用于“确认”已输入数字或所选择内容。

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15项。

§2.5怎样操作

FV4018系列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00~99，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号窗口显示探头安装距离等，见窗口详解一章说明。

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MENU11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“窗口祥解”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▼/-键找到欲访问窗口。

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M01，M00。

输入管道外直径M11

>

访问数据型窗口，可以查看对应的参数。

如果欲修改数值，可直接键入数值键然后回车ENT，也可键入回车键ENT后，再键入数字键，然后再键入回车键ENT确认。

例如，欲输入管道外径参数为219.2345，按键如下：

MENU11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，而直接键入数字键如下：

219.2345ENT。

输入管道材质类型M14

>1.不锈钢

输入管道材质类型M14

5.PVC

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，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MENU14，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，是仪器已经加上了密码保护。

用户必须在47号窗口中选择“开锁”项，并输入原密码后，方能进行修改操作。

如果按键机器不反应，是键盘已经“锁定”。

解除键盘锁定的唯一途径是键入锁定操作输入的密码：

直接在键盘上输入密码，此时显示器并不显示输入的密码，若输入的密码正确，再按键就有反应。

锁定功能位于48号窗口。

§2.6窗口简介

FV4018系列超声波流量计的特色是全部使用窗口操作。

窗口按下列规律安排：

00~09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。

10~29号窗口是初始参数操作窗口，在这些窗口中输入诸如管道外径、管壁厚度、流体种类、探头类型、探头安装方法等参数，显示安装距离等。

30~38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。

40~49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）、键盘锁定（48号）等。

50~89号窗口包括定时输出、RS-232C输出、继电器输出、电流环输出、批量控制器、LCD显示器、日期时间、频率信号输出、报警输出、模拟输入、日月年累积器、热量测量等功能的设置和操作。

90~94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间差；94号窗口显示雷诺数和仪器自动修正系数。

95号窗口：

进入此窗口就启动了流量计的循环显示功能顺序为M95→M00→M01→M02→M03→M04→M05→M06→M07→M08→M09→M90→M95时间间隔为4秒。

+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。

§2.7快速输入管道参数和步骤

FV4018系列超声波流量计常规测量时需要输入下列参数：

1.管道外径

2.管壁厚度

3.管材

4.衬材参数（如有的话,可包括衬里厚度和衬材声速）

5.流体类型

6.探头类型（因为主机可支持多种不同探头）

7.探头安装方式

上述参数条件的输入步骤一般遵循下列设置步骤:

1.键入MENU11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▼/-选择流体类型后键入ENT键；

6.键入▼/-进入23号窗口ENT,▲/+或▼/-选择探头类型后键入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

安装好探头（见本章安装部分）；

9.键入MENU01进入01号窗口显示测量结果。

§2.8选择测量点

超声波流量计的安装在所有流量计的安装中是最简单便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头捆绑在管道上即可。

为了保证测量精度，选择测量点时要求选择流体流场布均匀的部分，一般应遵循下列原则：

*要选择充满流体的管段，如管路的垂直部分（流体最好向上流动）或充满流体的水平管段。

*测量点要选择距上游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。

*要保证测量点处的温度在可工作范围以内。

*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。

*选择管材均匀密致，易

于超声波传输的管段。

测

量点的选择请见右面两例

图示。

§2.9探头接线

便携式探头使用不同的颜色区分上下游探头，请注意。

请参考本手册第４页的接线图。

第七版超声波流量计的探头连线要采用高频双绞线，这是因为收发电路采用了平衡发射、平衡接收所决定的，采用高频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。

上游传感器的红色芯线接到41号接线端子上，黑色的芯线接到42号接线端子上（颠倒过来也可以），屏蔽外皮接到43号接线端子上;下游传感器的红色芯线接到44号接线端子上，黑色的芯线接到45号接线端子上（颠倒过来也可以），屏蔽外皮接到46号接线端子上。

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。

§2.10安装探头

在安装探头之前，选择出管材致密部分进行探头安装，须把管外欲安装探头的区域清理干净，除去一切锈迹油漆，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，然后在探头的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂，然后把探头紧贴在管壁上捆绑好。

注意1.两个探头要安装在管道管轴的水平方向上；

2.探头的安装方向。

安装探头过程中，千万注意在探头和管壁之间不能有空气泡及沙砾。

在水平管段上，要把探头安装在管道截面的水平轴上，以防管内上部可能存在气泡。

（参见第12，13页图示）

如果受安装地点空间的限制而不能水平对称安装探头，可在保证管内上部分无气泡的条件下，垂直或有倾角地安装探头。

§2.10.1探头安装距离

探头间距以两探头的最内距离边缘为准（参见第13，14页顶视图示）在输入了所需的参数以后，查看显示窗口25所显示的数字，并使探头的间距符合25号窗口的数据。

§2.10.2探头安装方式

探头安装方式共有四种。

这四种