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时间:2020-07-21
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1、变送器是单元组合仪表中不可缺少的基本单元之一。变送器的任务是把各种非电量的工艺参数(如压力、流量、温度、液位等),变换成统一标准信号,然后根据系统的需要,传送到有关单元控制和显示或记录。变送单元根据被测参数的不同,可分为压力变送器、差压变送器、液位变送器和温度变送器等。根据能源来分,有气动变送器和电动变送器,下面我们先介绍气动变送器。第五节压力、差压变送器(一)气动仪表基本元部件气动仪表中常遇到的元件及组件:1.气阻:在气动单元组合仪表中,如同电子线路中“电阻”的作用一样,气阻在气动管路中起着压力降和改变气体流量的作用。气阻按其结构,可分为恒气阻与可调气阻两类。①恒气阻:在气动单元组合仪表中称
2、为恒节流孔。即流通截面积不能调整的节流元件,在气路中恒气阻用下列符号表示。压力、差压变送器(续)气动仪表基本元部件(续)恒气阻的结构一般有三种形式,如下图所示。②可调气阻:即流通截面积可以调整、气体通过时压力降可以改变的节流元件。在气路中可调气阻用下列符号表示。在气动单元组合仪表中是个关键元件。通过它可以整定微分时间、积分时间、比例度和配比值。可调气阻的结构形式很多,常见的结构形式如图所示气动仪表基本元部件(续)气阻对空气流动的阻碍程度,一般用气阻R来定量的表示。气阻值的大小等于每增加单位质量流量的气体所需要增加的压力差,即:式中:ΔP—气阻前后的压降;M—流过气阻的质量流量;R—气阻值。气动
3、仪表基本元部件(续)2.气容凡是气体流过时,能储存或放出气体的气室称为气容。气容在气动仪表中起缓冲、防止振荡的作用。气容在数值上仿效电容的定义有:使气室内压力增加(或减少)单位数值,所需要增加(或减少)的空气量。可表示为在气动仪表中很少单独使用气容,往往与气阻组成阻容藕荷组件气动仪表基本元部件(续)3、节流通室由一个变气阻、一个气容和一个恒气阻串联而成的组件叫节流通室。如图所示。在稳定的状态下,单位时间内流过气阻R1的流量M1,应等于单位时间流过气阻R2的流量M2。由于所以节流通室示意图气动仪表基本元部件(续)当P3通大气,即P3(表压)=0上式整理可得式中可见,当可调气阻R1一定时,即K为定
4、值时,P2随P1成比例变化。改变R1的阻值,就可以改变P1与P2的比例关系。气动仪表基本元部件(续)4.喷嘴—挡板机构喷嘴挡板机构是气动仪表中的气动控制元件,也是最基本的元件之一,一般用下面符号表示。喷嘴挡板机构是由恒气阻、气容和喷嘴挡板构成的变气阻串联而成的节流通室,其机结构如右图所示喷嘴后的气容称为喷嘴背压室,室内压力称为喷嘴背压P背,此压力即为喷嘴挡板机构的输出压力。压缩空气(约0.14MPa)作为气源,经恒气阻进入背压室后,再由喷嘴挡板间隙排出(一般排入大气)。气动仪表基本元部件(续)气动仪表基本元部件(续)气流经过恒气阻时,由于恒节流孔孔径很小(一般为0.15~0.3mm),它将对压
5、缩空气的流动造成很大的阻力,只是很少流量的气流通过恒节流孔进入背压室。而背压室中的压力是随喷嘴挡板间的相对位移而变化的。当挡板靠近喷嘴时,气阻增大,背压室内的气体不易排出,则P背上升;反之,挡板离开喷嘴时,气阻减小,由于喷嘴内径(一般为0.8~1.2mm)比恒节流孔径大,所以压缩空气很自由地跑到大气中,则P背下降。因此喷嘴挡板间的距离h不同,就有不同的P背,从而完成了挡板的微小位移转换成气压信号的任务。喷嘴挡板间的距离h与背压室内的压力P背间的关系一般由实验求得。特性曲线如图所示。从特性曲线可以看出,喷嘴挡板机构的灵敏度与线性均不好。常常只用中间a~b段。在此段,挡板位移h与P背的变化比较符合
6、线性规律,并且斜率也较陡。在此段内各点均有较稳定的放大倍数,机构工作既灵敏又稳定.与曲线a至b这一段相应的位移hb~ha,一般只有百分只几毫米。压力变化范围Pa~Pb只有0.008MPa,但经放大器放大10倍后,输出压力在0.02~0.1MPa范围内变化。气动仪表基本元部件(续)5.功率放大器利用喷嘴挡板机构,可以将挡板微小的位移量转换成相当大的喷嘴背压P背,而且在一定的工作范围内,两者近似成线性关系。在输出气压之前,要先把背压进行功率放大(压力和流量都放大),使它变为标准统一信号并有足够的功率将信号远传。因此,功率放大器是气动仪表的主要部件之一,功率放大器一般用符号表示。气动仪表基本元部件(
7、续)耗气型功率放大器原理图1一阀杆;2一膜片:3一弹簧片:4一球阀耗气型功率放大器:主要由金属膜片2、阀杆1、弹簧片3和球阀4组成。阀杆的上下端各构成一个变气阻。一个是圆球-圆柱形,一个是圆锥—圆柱型组成的节流通室。功率放大器的输入是喷嘴背压室的压力。而通室B中的压力就是功率放大器输出的压力。气动仪表基本元部件(续)通室压力的变化取决于两个变节流阀的开度比。当挡板靠近喷嘴时,背压增大,作用于金属膜
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