第三章 船用气动仪表 第二节 气动变送器155

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1、考点1差压变送器不仅可直接测量压差信号，还可以间接测量液位、流量、黏度等参数。差压变送器结构类型很多，这里仅介绍QBC型单杠杆差压变送器结构和工作原理。QBC单杠杆差压变送器的结构原理如图3-2-1所示，任何气动变送器都是由测量部分和气动转换部分组成。1．测量部分测量部分的作用是把输入的压差信号ΔP的变化，转变成轴向推力的变化。测量力矩M测为M测=q测·l1=F膜·l1·△P图3-2-1QBC单杠差压变送器结构原理图l-放大器；2-锁紧螺钉；3-迁移螺钉；4-顶针；5-顶针架；6-喷嘴；7-挡板；

2、8-迁移弹簧；9-主杠杆；10-反馈波纹管；11-锁紧螺母；12-静压误差调节螺母；13-密封簧片；14-支架；15-正压室；16-膜盒；17-负压室；18-锁紧螺；19-底板；20-量程调节支点；21-硬芯；22-基座2．气动转换部分气动转换部分的作用是把测量部分输出的轴向推力q测及由q测所产生的测量力矩M测转换成0.02～0.1MPa的气压信号，作为差压变送器的输出。单杠杆差压变送器受力分析简图如图3-2-2所示，其反馈力矩M反＝F波·l2·P出。当变送器处于平衡状态时，测量力矩必为反馈力矩所

3、平衡，即M测＝M反，则有F波·l2·P出＝F膜·l1·ΔP；；P出＝K单·ΔP式中，K单＝F膜·l1／F波·；l2，称为单杠杆差压变送器的放大系数。可见，差压变送器的输出P出与测量信号ΔP是成比例的。图3-2-2单杠杆差压变送器受力分析图考点2变送器在投入工作前，要根据测量信号的最大变化范围调好零点和量程。任何变送器都是如此，差压变送器也不例外。1．调零所谓调零是指，当输入的测量信号ΔP=0时，变送器的输出P出=0.02MPa。但是，从P出=K单·ΔP式子可以看出，当ΔP=0时，P出不等于0.02

4、MPa。为此，可通过调整调零弹簧，改变挡板与喷嘴之间的初始开度，直到ΔP=0，P出=0.02MPa为止。这就是调零的操作步骤。特别注意，变送器的零点是，输入的测量信号为0时，变送器输出P出=0.02MPa。决不是输入的测量信号为0，P出也等于0。2．调量程所谓调量程是指，当测量信号达到所要测量的最大值时，变送器的输出为P出=0.1MPa。从P出=K单·ΔP式子可以看出，K单越小，为使P出=0.1MPa，Δp就要越大，也就是测量值的变化范围越大，即说量程增大了。如果K单大，测量信号ΔP变化较小，P出

5、就能达到0.1MPa，即量程小了。在单杠杆差压变送器中，F膜、F波、l1都是固定不变的。所以在K单的表达式中，只有l2的大小是可调的，即可沿主杠杆上下移动反馈波纹管。上移波纹管，l2增大，K单减小，可增大量程。下移波纹管，l2减小，K单增大，则量程将减小。考点3所谓迁移是指，根据实际需要将变送器量程的起点由零迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终点都改变了，但量程不变。现以测量锅炉水位为例，说明其迁移原理。目前，测量锅炉水位普遍采用参考水位罐装置，如图3-2-3所示。比如锅炉水位最大变化范围是600

6、mm水柱，当锅炉水位处于最低水位时，ΔP=-600mm水柱。本来当ΔP=0时，差压变送器的输出P出=0.02MPa，现在当ΔP=-600mm水柱时，通过调整迁移弹簧把挡板拉向喷嘴，直到P出=0.02MPa为止。这就保证了锅炉水位处于最低水位时，差压变送器能输出P出=0.02MPa。以后，随着锅炉测量水位的升高，ΔP负值的减小（相当正压室压力的增加）靠迁移弹簧的张力使挡板不断靠近喷嘴，变送器的输出也会不断的增大。当测量水位上升到最高水位（与参考水位一致）时，ΔP=0，变送器的输出P出=0.1MPa。

7、这就是迁移原理。在上述的例子中，把变送器的零点从ΔP=0迁移到ΔP=-600mm水柱，这是负迁移，迁移量是-600mm水柱，如图3-2-4所示。从图中可见，变送器迁移后，量程的起点和终点均改变，但量程没有变，仍为600mm水柱。图3-2-3用参考水位罐检测锅炉水装置图3-2-4差压变送器负迁移特性1-锅炉；2-参考水位罐；3-测量管；4-参考水位管；5-差压变送器；6-阀箱；A-截止阀；B-平衡阀；C-泄放阀实际上，不仅差压变送器能迁移，压力、温度等变送器也可以迁移，不仅可以负迁移，还可以正迁移。

8、如锅炉的蒸汽压力最大变化范围是0.6～1.0MPa，若不使用迁移，必须选用0～10MPa量程的压力变送器。若采用迁移，可选用量程为0.4MPa的压力变送器即可，-这时可把变送器的0点P入=0。迁至P入=0.6MPa（正迁移），对应差压变送器的输出P出=0.02MPa。当P入=1.0MPa时，对应的P出=0.1MPa，量程的起动和终点都改变了，但0.4MPa的量程未变：有时通过迁移还能提高仪表的精度和灵敏度。比如选用1级精度的仪表，不用迁移其仪表芝绝对误差是（1.0-0）×1％=0.