质量流量计

1.2 工作原理

TKCMF系列质量流量计(以下简称流量计)的结构是双弯U形管结构，其测量原理是：测量作用于双弯管上的科里奥利力(简称科氏力)所产生的相位差来检测管道中的质量流量。

1.3 产品特点

TKCMF系列能够直接测量管道内介质的质量流量，测量准确度高、重复性好，可以在比较大的量程比范围内，实现对流体质量流量直接进行测量。测量介质范围广，除可以测量一般粘度的均匀流体外，还可以测量各种高粘度、非牛顿型流体。对于含有固相成分的浆液、含有微量气相成分的介质，在一定条件下也可使用。由于流量计在测量介质时，介质流过的流量计管道内部无任何可动部件，所以可靠性高，使用寿命长，且日常维护简单。

1.4 性能参数

1.5 通径与流量范围对应表

注：量程比15:1指最大流量与最小流量之比为15:1。

1.6 型号规格说明

TKCMF—□

*如果本表中没有适合您的产品，我们提供特制产品的设计和生产服务，请将您的要求告诉我们。

2  使用说明

2.1 流程菜单说明

2.2 组态设置

光电按键说明：

状态指示灯说明：

在首页显示界面的体批、体流显示页，同时长按（约3s）上移键和确认键进入组态密码输入界面，且进入组态设置界面后，长时间无操作（约30s）参数设置界面和操作界面（零点标定、清零累加器、恢复默认值）会自动跳转到上一级界面；选择设置界面直接跳转到设定的首页显示界面；仿真界面不自动返回。密码输入界面，如果密码输入错误则提示：”密码输入错误…”,自动返回上一级界面。

2.2.1变送器设置

变送器设置主要包括流量设置、输出设置、显示设置、单位设置以及校准设置项。在系统重新标定或对输出信号和变量更改、信息查看时需要进入组态参数菜单。

2.2.1.1 流量设置

• 零点标定

当流量计安装、传感器被移动、维修后安装、高温工作停产后再次恢复工作均需要零点标定。

操作前提：

首先使流量计通液工作30min或者更长时间,使得流量计指示的温度值在测量介质实际温度的±10℃范围内；

其次将对与标定零点相关变量进行合理的设置，其具体含义为：

• 零点限值

零点限值为标定零点时静止状态下敏感管感测的相位差上限值，出厂默认值为2us。在标定的过程中，采集相位差超过上述相位差零点限值则认为零点值太大，零点标定失败。此设置项用来避免用户在有流量的情况下标定零点，引起测量误差。

• 标定时间

标定时间是指在零点标定过程中采集原始数据的时间，出厂默认值为30s。现场由于振动等因素引起零点不稳定时允许延长标定时间,建议零点标定时间不能小于30s。

• 零点现值

零点现值只是显示系统当前使用的零点值（存储在内部存储器中的上次标定值），供用户参考比较零点变化情况。

• 标准差上限

标准差上限是零点标定过程中采集的所有瞬时流量测量标准方差的上限值。如果采集的数据标准方差超过该值，系统将会提示：零点不稳，是否继续？按确认继续零点的标定，按右移键返回上一级菜单。暂不具备此判断功能。

零点标定具体操作： 先关闭下游阀门，同时打开旁通，旁通未全部打开时，关闭上游阀门，以保证传感器敏感管内充满液体且无流动。

• 小流量切除

当流量低于设定的小流量切除值时，流量的输出变为零，并且内部流量累加器停止工作。

变送器单独出厂时，小流量切除值的出厂默认值为0t/h。正常与传感器配对出厂时，一般小流量切除值设置为传感器额定流量的千分之五。

• 累加器设置

累加器设置是指批量值归零，在进行批量计量之前一般都需要进行该操作。累加器设置前首先要验证累加器设置的密码，输入正确的密码按确认键进入，选择清零累加器开始清零。

• 首页清零选择

包括使能首页清零、禁止首页清零选项，选择“使能首页清零”选项后，用户可在显示体批、体流页面长按右移键使批量值归零。

• 弹状流设置

弹状流是指在流量测量的过程中，被测流体介质中混入了气体，密度发生变化，虽然入口的条件是稳定的，但是流速却不稳定，导致计量上的误差。该菜单的子菜单项是对弹状流现象的分析参数，包括：输出选择、弹状流高值、弹状流低值、有效时间。

• 弹状流高值：是指在被测流体介质混入气体后的密度上限，如果瞬时密度高于该值则认为出现弹状流。

• 弹状流低值：是指在被测流体介质混入气体后的密度下限，如果瞬时密度低于该值则认为出现弹状流。

• 有效时间：是指在被测流体介质的密度高于弹状流高值或低于弹状流低值所持续的时间。在有效时间内，系统将按弹状流输出方式计算瞬时流量。如果大于有效时间，流量输出为零。

• 输出选择：是指在出现弹状流时系统有效的瞬时流量，包括输出实值，输出零值，输出均值。输出实值是指在出现弹状流时，瞬时流量按实际测量到的流量计算；输出零值是指在出现弹状流时，瞬时流量按零计；输出均值是指在弹状流出现有效时间内，输出流量以出现弹状流之前1s平均值输出。

• 流量方向

流量方向菜单包括：单向和双向两个子菜单。选择单向时，被测介质按传感器上箭头指示的方向流动时才记录流量，反向流时流量记为零。选择双向时，被测介质不管向哪个方向流动都记录瞬时流量，有流量时，在首页显示界面第一行末尾显示流量方向。

2.2.1.2 输出设置

• 通讯协议

是对通讯双方的一个约定，在菜单项可以选择双方通讯的协议、波特率、校验位，以及仪表的通讯地址、企业ID和浮点序列。

注意! 选择RS485通讯时，有效的变送器地址范围为1～247。选择HART通讯时，有效的HART地址范围为0～15。如果HART地址被设为非零数，环流输出将被固定在4mA，环流输出不能反应过程变量数据。 

• 环流输出

是将仪表的采集变量以模拟信号输出，可以代表质量流量、体积流量、密度、温度信息。用户选择相应代表量后，设置相应的4mA变量对应的变量最小值，20mA变量对应的变量最大值。

• 频率输出

是将仪表的采集变量用开关量频率/脉冲输出，可以代表质量流量、体积流量信息。用户选择相应代表量后，设置脉冲当量。 

• 脉冲当量

是指在开关量输出时每公斤对应脉冲个数。可以直接设置脉冲当量，也可以通过设置输出频率上限与变量上限值推算出来脉冲当量，同样设置完脉冲当量后，最大输出频率默认为10kHz，推算变量上限。 

• 报警输出

首先对出现报警后变量测量值显示做出选择。输出实值：表示报警后实际输出；输出零值：表示报警后输出为零。

可以根据具体测量要求对质量流量、密度、温度上下限设置，来提示是否报警，报警后在报警信息栏能够查看到具体报警信息。

6．输出滤波

    可以为流量（质量流量和体积流量）、密度和温度等过程变量组态滤波作用，采用数字低通滤波算法，根据现场使用情况，对输出信号的稳定性进行设定。会对实际的测量结果产生影响，低的阻尼值使输出显得平滑，高的阻尼值使输出显得波动，默认值为0.8。

2.2.1.3 显示设置

• 首显选择

首显选择是指在开机正常启动后首页显示的参数，可供用户选择的参数为：质量批量和质量流量、体积批量和体积流量、密度和温度、质量流量和密度。 

• 阻尼系数

可以为流量（质量流量和体积流量）、密度和温度等过程变量组态阻尼作用。阻尼用于平滑测量值，抑制急剧变化的波动。组态阻尼就是特定一个以秒为单位的时间间隔，也就是当实际过程发生变化时，过程变量的输出值达到实际过程变化值的63％所需的时间间隔，低的阻尼值使输出显得比较平滑，高的阻尼值使输出显得更加波动，默认值为0.8。

2.2.1.4 单位设置

单位设置菜单包括：质量总量单位、质量流量单位、体积总量单位、体积流量单位、密度单位、温度单位、压力单位。所有的单位均为显示值的单位，与测量计算没有关系。用户根据习惯需要选择合适的单位。

2.2.1.5 校准设置

• 压力选择：选择流量仪表是否需要压力补偿。

• 修正因子：对系统误差的校准，一般系数为1。

• 测量模式：有两种模式选择：液体测量模式、气体测量模式，针对测量介质不同，可选不同的测量模式。

注意! 1、2两项选择会影响测量结果。

2.2.2 传感器设置

传感器设置是针对与变送器配套的传感器的一些性能参数，通常这些参数都可以从传感器铭牌上查到，更改其中任何参数将直接影响系统精度。

2.2.2.1 流量设置

• 流量斜率：是变送器批量计量准确的关键参数。流量斜率与配套传感器铭牌上F值保持一致，流量斜率的标定参见JJG 1038-2008检定规程中检定和标定操作。

• 流量温度系数：根据理论推导和实际的验证，目前质量流量传感器流量测量受温度的影响（主要指对杨氏弹性模量的影响）约为4.25%/100℃，流量温度补偿系数是在温度变化时对流量值的修正参数。具体数值参看传感器铭牌。

• 流量压力补偿系数：根据理论推导和实际的验证，目前部分质量流量传感器流量测量会受压力的影响。具体数值参看传感器选型指南。

2.2.2.2 温度设置

1. 温度斜率：是温度测量的斜率值。

2. 温度零位：是温度测量的零位值。

2.2.2.3 密度设置

1. 高位密度：是0℃时水的密度，具体设置参看传感器铭牌上D2的值，默认

0.9998g/㎝3。

2. 低位密度：是0℃时空气的密度，具体设置参看传感器铭牌D1上的值，默认

0.00129g/㎝3。

3. 高位周期：是传感器中完全充满0℃的水时，敏感管的振动周期，单位为us，即频率倒数的1000000倍。具体设置参看传感器铭牌T2上的值。

4. 低位周期：是在0℃时，传感器中完全干燥时敏感管的振动周期，单位为us，即频率倒数的1000000倍。具体设置参看传感器铭牌T1上的值。

5. 密度温度补偿系数：是在温度变化时对密度的修正参数，具体设置参看传感器铭牌上的值。

6. 密度压力补偿系数：根据理论推导和实际的验证，目前质量流量传感器密度测量会受压力的影响。根据数值参看传感器选型指南。

7. 标准密度：待测介质的标准密度（标准状况：温度0℃、压强101.325kPa），由用户根据现场测量介质设定，标准密度设定的准确性直接影响体积量的测量精度。若设定值为0，体积量的测量为工况下的实际测量值。（出厂默认为0 ，单位为g/㎝3）

2.2.2.4 压力设置

进入该项首先选择压力来源方式，可以选择下传压力、采集压力、平均压力。压力采集模式直接影响质量流量、密度的精度。根据具体情况做相应的选择。

4mA采集压力：代表采集压力的最小值，跟20mA采集压力对应值推算目前的实际压力。

20mA采集压力：代表采集压力的最大值，跟4mA采集压力对应值推算目前的实际压力。

平均压力：而压力又对质量流量、密度有一定影响的场合，需要设置平均压力，补偿时需根据现场情况计算出平均压力，输入相应的压力值。

校准压力：流量传感器出厂标定时的压力，也称标准压力。

注意！实时压力来源分为下传、采集两种方式，软件保留设置但硬件暂时不能实现。

2.2.2.5 恢复默认值

恢复默认值是指将传感器设置和变送器设置中的所有参数都恢复为出厂默认值。

2.2.3 诊断和仿真

在此菜单项，可以对系统进行硬件连接检查，并能够模拟输出具体的变量，仿真包括流量、环流和频率的仿真，一旦开始仿真，相应的输出值便输出仿真值，实际的测量值不再被记录。所以在进行实际的计量时请关闭仿真状态。

注意！如果连接控制系统，进入该菜单将会影响对外界控制。应该在进入前将控制系统置于手动方式。

2.2.3.1系统自检

可以选择确认自检或者取消自检来确定开机启动时是否进行系统自检。

2.2.3.2流量仿真

流量仿真时，频率、环流实时输出，退出后自动停止仿真。进入流量仿真时，质量累积量不累积，长按上移键，质量累积量在原来的基础上开始累积，再长按上移键，质量累积量停止累积。

2.2.3.3环流仿真

环流仿真时，大于20mA时以20mA输出，小于4mA时以4mA输出。环流将根据更改后的数值实时输出。

2.2.3.4频率仿真

频率仿真时，大于10kHz时以10kHz输出。频率将根据更改后数值实时输出。

2.2.4 信息查看

对上述关键设置量查询，包括变送器信息、传感器信息、出厂设备信息和关键操作记录信息。

2.2.4.1 变送器信息

    可以查看流量单位、密度单位、小流量值、流量阻尼以及流量方向信息。

2.2.4.2 传感器信息

     可以查看流量斜率、流量温补、流量压补以及质量总累积量。

2.2.4.3 设备信息

    可以查看供应商、设备型号、设备ID、仪表硬件及软件版本号。

2.2.4.4 日志管理

     记录仪表工作后，人为操作仪表的关键信息。进入信息参看中的日志管理项，记录模式选择“启动”后，即可开启日志管理功能。能够查看电源掉电次数、零点标定次数、流量斜率更改次数、流量温补更改次数。通过查看这些信息，可以方便解决一些故障。

2.2.5 修改密码

为增加系统的安全性，避免误操作，系统进入组态时设置了密码，出厂默认值为0000。修改密码前需要先校对原密码，原密码输入正确后才能进行修改。输入四位新密码后按确认键保存修改并返回上一级。

2.3 电气连接

操作时应注意以下几点：

• 应遵照行业法规要求和习惯安装电缆和布线；

• 必须使用本公司配备的传感器专用电缆，且连接电缆长度最大不超过20m；

• 布线应考虑耐腐蚀、耐高温、传输距离等因素；

• 为了保证流量计最大隔离电气噪声，要避免电源线和信号线并行走线，且电源线和信号线不允许从变送器的同一线孔进入；

• 传感器应可靠接地，接地电阻小于1Ω；

• 完成接线后应盖紧接线盒盖，并使用电缆密封接头以防止潮气进入。另外，如果引线管线走向是从上往下到达变送器的接线盒，那么引线管线的低端应低于接线盒入口，而且电缆线穿管的最底端应安装一个排水三通，这样可以避免从引线管线漏入的雨水进入到变送器的接线腔体内。 

端子定义

变送器输入、输出端子，见图3—2A。

•  M+、 M-      报警输出端子（预留端口）

•  A、B、G      RS485信号端子

•  F+、F-、FV   频率/脉冲输出端子，若使用外部供电FV、F-接外部24V电源，FV

接电源正极、F-接电源负极

• IO+、IO-     4mA～20mA(HART)输出端子，代表HART信号叠加在电流输出端

子；如果后缀无（HART），此端口仅代表电流输出。

•  电源输入     电源输入端子

 

图3—2A 变送器输入、输出端子

 

 

图3—2B 后腔接线板示意图

电源连接

警告！带电操作将会危及人身安全，超范围的电压输入可能造成变送器损坏。

• 打开后盖，左边接线端子为输出信号接线端，右边接线端子为电源接线端（见图

3—2B）；

• 根据铭牌上的电源标识和接线板上的电源标识（见图3-2B）选择合适的供电电源；

• 将电源线与电源接线端子连接；

• 将变送器壳体接地端子接大地。

注意！现场24VDC供电，限流1A条件下应根据电源类型选择所允许使用的电源线缆长度，如图3-3所示。

电源类型	电源线缆截面积S(mm2)	允许使用电源线缆最大长度 L(m)
AC/DC-DC通用电源	1.5	200
	2.5	300
	4	500

 

 

图3-3电源线缆长度要求及示意

输出连接

• 频率/脉冲输出

连接电缆应选用RVVP屏蔽双绞线(0.35mm2 最长为150m)。在变送器接线端去掉屏蔽层，在计数器端屏蔽层接地。

• 4mA～20mA电流输出

电流输出可选择有源（内部供电）或无源（外部供电）方式，24VDC供电与其他电源隔离，最大外部负载为750Ω。

• Modbus通讯连接

连接电缆应选用22AWG(0.35mm2)或更粗的RS485专用独立屏蔽双绞线。在变送器接线端去掉屏蔽层，在信号接收端屏蔽层接地。接地电阻不大于10Ω。输出信号线的最长允许长度由信号线和接收设备的电阻决定，22AWG(0.35mm2)，可达300m。

• HART通讯连接

HART信号加载在4mA～20mA环流上，使用环流输出接口，负载电阻为250Ω～600Ω。

具体说明如下：

带HART输出的变送器接线方法有两种，有源和无源（图3-5）。

 

 

图3-5 变送器HART输出接线图

 

变送器接线板上标注IO+、IO-为HART通讯端口。

有源指变送器内部供电，接线方法见图3-5中（1）有源接线。

无源指用户端供电，接线方法见图3-5中（2）无源接线。

 

注意！在与变送器进行通讯时，只能选择Modbus或HART通讯方式中的一种，不能同时采用两种方式进行通讯，以免造成通讯失效。

3  安装

3.1 结构及安装示意图

3.1.1 结构

 

 

3.1.2安装示意图

 

 

3.2 安装要求

3.2.1 安装位置

a,安装位置应远离能引起管道机械振动的干扰源，如工艺管线上的泵等。如果传感器在同一管线上串联使用，应特别防止由于共振而产生的相互影响，传感器间的距离至少大于传感器外形尺寸宽度的三倍。

b,传感器的安装位置应注意工艺管线由于温度变化引起的伸缩和变形，特别不能安装在工艺管线的膨胀节附近。如果安装在膨胀节附近，由于管道伸缩会造成横向应力，使得传感器零点发生变化，影响测量准确度。

c,传感器的安装位置应远离工业电磁干扰源，如大功率电动机、变压器等，否则传感器中测量管的自谐振动会受到干扰，速度传感器检测出来的微弱信号有可能被淹没在电磁干扰的噪声中。传感器应远离变压器、电动机至少5米以上的距离。传感器的安装位置应使管道内流体始终保证充满传感器测量管，且有一定后背压，这就要求安装位置应在管道的低端。

3.2.2 安装方式

传感器的安装方式主要根据流体的相别及其工艺情况确定，有三种安装方式：

a,若被测流体是液体，一般采用3.1.2A方式安装传感器，避免空气聚积在传感器振动管内，从而达到准确测量质量流量的目的。

b,如果被测流体是气体，一般采用3.1.2B方式安装传感器，避免冷凝液聚积在传感器振动管内。

c,如果被测流体是液体、固体的混合浆液时，一般采用3.1.2C方式，这可避免微粒聚积在传感器科氏力测量管内。此外，如果工艺管线需要用气体和蒸汽清扫，这种安装方式还可以便于清扫，但这种安装方式较前二种难于固定，且压损较大。

3.2.3 安装注意事项

a,传感器在安装到工艺管线上之前，应首先确认传感器的反馈圈、驱动线圈的直流电阻以及铂电阻温度计的电阻值是否正常。

b,传感器安装法兰必须与管道法兰同轴连接，这样才能减小安装应力，保证测量精度。安装时应保证管道支撑物只支撑工艺管道，禁止用传感器支撑工艺管道。应保证传感器外壳悬空，不与任何物体接触。

c,传感器安装在工艺管线上时应保证管道系统与传感器上游、下游侧各两个位置的稳固支撑物牢固连接，所有螺纹连接处必须紧固，夹紧工艺管道有助于减弱潜在的振动干扰。

d,在安装过程中，应避免利用传感器外壳搬动传感器。

e,在传感器安装位置附近工艺管道线上的阀门或泵都需要有其自己的支撑物，不能用支撑传感器的支撑物来支撑阀门和泵。

f,在传感器的上游、下游应装上断流阀。

g,消除安装应力：在安装传感器时，为了消除安装应力，最有效的方法是先配管，将工艺管线及阀门与传感器整体预先安装好，然后吊装，再将其与工艺主管线相焊接。为了使消除应力的效果好，应使传感器、断流阀与工艺主管线处于同一铅垂面内。

3.2.4 减振处理

a,在安装传感器时，要选择好合适的安装地点，除了要远离振动源外，为了消除振动对测量的影响，在安装中还要采用支撑杆牢固支撑管道及阀门的方式。支撑杆的下端必须固定在稳固的基础上，上端与管道卡子相配合来支撑工艺管道线。切忌用传感器外壳来支撑传感器及管道线和阀门、泵等。

b,传感器安装后，其外壳应处于自由悬空状态。

3.2.5 流量传感器零点漂移及设置零点

a,零点漂移

零点漂移来自传感器部分，主要是由于机械振动的非对称性和衰减导致的，机械振动的非对称性的影响因素有：管端固定应力的影响；振动管刚度的变化；流量变化的影响因素有：结构不平衡，因此即使在空管时将双管的谐振频率调整一致体时可能产生零漂，同样因粘度引起的振动衰减与频率有关，在流动时亦可能产生零漂。

b,设置零点

调零必须在安装现场管道无振动情况下进行，充满待测流体后运行一段时间后，并让流量传感器然后先关闭流量计出口阀门，再关闭流量计进口阀门，并保证阀门无泄漏，过 10秒钟后进行零点标定操作（重复操作置零看零点数据是否稳定），只有零点数据是稳定的，才能保证高精度的测量。

4 仪表modbus通讯参数

传感器默认参数：地址：1；波特率：9600；数据位：8；停止位1；校验：奇。

通讯地址：浮点寄存器

地址	定义	地址	定义
0247  0248	质量流量（质流）	0319 0320	质量含水率（质含），单位：%
0249  0250	密度	0321 0322	体积含水率（体含），单位：%
0251  0252	温度	0323 0324	油质量累计（质累）
0253  0254	体积流量（体流）	0325 0326	油体积累计（体累）
0259  0260	质量批量（质批）	0327 0328	标准油密度，单位：g/cm3
0261  0262	体积批量（体批）	0329 0330	标准水密度，单位：g/cm3
0263  0264	质量总量	0331 0332	含水油温补，单位：kg/m3/10℃
0265  0266	体积总量	0333 0334	含水水温补，单位：kg/m3/10℃

保持寄存器

地址	定义	说明
0039	质量流量单位	70: g/s  74: kg/min 75: kg/h  78: t/h
0040	密度单位	91: g/cm3    92: kg/cm3
0041	温度单位	32: ℃        33: °F
0042	体积流量单位	17: L/min  19: m3/h  24: L/s  28: m3/s
0045	质量批量单位	60: g       61: kg        62: t
0046	体积批量单位	41: L        43: m3

5 常见故障排除方法及维护保养

5.1 常见故障排除方法

故障现象	查找原因	排除
流量值不稳	安装不正确	按3.1.2正确安装
	清零无效果	检查表的接线并接好
显示“停振”	表接线是否断开？使用时间太长应该清洗管道	检查表的接线并接好； 否则清洗管道
密度不准	管道同轴度太差	调整密度系数
显示“密度太小”或密度时大时小	管道中有气体	排出气体或在流量计前增加气液分离装置
死机（开机显示不变）	关机时间太短就开机，或电源插头接触不良	使插头接触良好， 关机后保持 10 秒再开机
流量出现负值	在有流量时误清零，或选了阀门关闭不严	关闭上下阀门后重新清零
上位机通讯无信号	查A、B 双绞线无断线	A、B调换接
上位机通讯时好时坏	检测RS232/485转换器或检查程序	更换质量好的RS232/485转换器

5.2 维护保养

产品的寿命长短与其维修与保养的好坏关系很大，为了延长质量流量计的寿命，一定要做好维修和保养工作：

• 保持传感器和变送器清洁，变送器不得放在灰尘过多的地方；

• 传感器和变送器须轻拿轻放，不得摔扔；

• 传感器须定期清洗内部管道，对于粘性大的流体介质，须缩短清洗周期；

• 定期检修、保养。对准确度要求较高的用户，需定期及时送计量部门检定。