当前课程知识点:轮机自动化 > 第四章 传感器和变送器 > 第二节 > 4.2_2 气动差压变送器
同学们好
下面我们介绍具体的差压变送器
根据被测量物理量的不同
变送器包括温度变送器
压力变送器和差压变送器等
但差压变送器是船舶机舱中最常见变送器
差压变送器是专门用于测量各种压差信号的
一种测量仪表
用它可以间接地测量温度 压力
液位 流量和粘度等物理量
并按比例转变成统一的标准信号输出
以下分别介绍气动和电动两种类型的差压变送器
下面呢我们来结束一下气动差压变送器
气动差压变送器将被测量的物理量
转化为19.8~98.1KPa的
标准气压输出信号输出
下面我们一起来学习
气动差压变送器的结构和工作原理
气动差压变送器的结构形式呢有多种
图中呢所示为单杠杆差压变送器的结构原理图
它由测量和气动转换两部分组成的
测量膜盒16把测量室
分成了正压室15和负压室17
并分别承受正压和负压压力信号
在压差正压减去负压称为压差的作用下
测量膜盒16带动
主杠杆9的下端产生微小的位移
经主杠杆的弹性支点13
其上端呢也会有一个微小的位移
比如呢当作用在测量膜盒上的压差信号
ΔP增大时
测量膜盒连同主杠杆的下端一起左移
主杠杆绕弹性支点13顺时针转动
顶针架5和顶针4右移
挡板7靠本身弹性靠近喷嘴
喷嘴背压升高
经气动功率放大器1放大
差压变送器的输出压力信号P输出增大
这个输出信号
一方面呢代表被控量的被测量
送至显示仪表和调节器
另一方面呢直接送入反馈波纹管10
输出压力信号P输出呢
与波纹管10的有效面积相乘
就等于波纹管对主杠杆产生的推力
这个推力对弹性支点13产生的反馈力矩
与测量膜盒对弹性支点产生的测量力矩相等时
主杠杆呢就不再移动
喷嘴与挡板之间的开度呢不变
差压变送器输出信号P输出呢稳定不变
若测量信号ΔP减小
主杠杆9呢将绕弹性支点13逆时针转动
顶针架5和顶针4呢左移
使挡板7离开喷嘴
喷嘴呢背压呢下降
差压变送器输呢这个P输出呢减小
反馈波纹管10对主杠杆产生的反馈力矩
将使主杠杆呢顺时针转动
当测量力矩与反馈力矩相等时
差压变送器的输出呢将稳定在比原来低的值上
上面简单地分析了单杠杆差压变送器和
双杠杆差压变送器的工作过程
下面详细分析差压变送器各组成部分的
结构特点和工作特性
下面介绍测量部分
测量部分的结构原理如图所示
它由主杠杆及密封装置
检测元件和基体等部分组成
杠杆的密封装置直接与工作介质接触
要求呢它具有良好的密封性和耐腐蚀性
以防止呢工作介质漏泄和本身被腐蚀
同时呢密封簧片又作为杠杆转动的支点
要求它具有良好的弹性和抗疲劳强度
为了满足上述要求
密封簧片一般用镍铬钛合金制成
检测元件是把基体1分为
正 负压室的测量膜盒
金属膜片3用滚焊分别焊接在硬芯4和基座2上
在制造测量膜盒时
首先把膜盒抽成真空
然后充注硅油11
硅油呢是一种低凝固点和体积膨胀系数较小的
有机硅化合物
它在膜盒内作为传递压力的
介质使膜片的运动产生阻尼
防止膜片以至呢变送器发生振荡
单向过载保护圈5和硅油呢
可防止膜盒在单向承受过大压力时被压坏
在某些情况下
例如误操作时
可能造成呢正 负压室一边的压力
比另一边呢大大增加
这时呢由于硅油的阻尼作用
膜片呢缓慢位移
当硬芯与单向过载保护密封圈5接触时
因为呢液体不可压缩
膜片呢不会再有位移
这就防止了膜片呢位移过大而损坏
测量部分的作用是把压差信号ΔP
转换成轴向推力q测
假定呢测量膜盒中金属膜片的有效面积呢为
F膜则呢q测呢等于差压乘以呢膜片的有效面积
若膜盒的有效面积F膜不变
那么呢轴向推力q测呢
就与压差信号Δp呢成正比例
下面我们介绍气动转换部分
气动转换部分由喷嘴6 挡板7 放大器1
反馈波纹管10及调零和迁移弹簧等组成
它把测量部分输出的轴向推力主杠杆的微小位移
转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出
左图示出单杠杆差压变送器的工作原理
图中标明了各部分有关尺寸
L1 L2和L3
作用在比较杠杆主杠杆上有两个力矩
一个是测量力矩
一个是反馈力矩
杠杆呢在平衡时呢测量力矩跟反馈力矩呢相等
即由此呢可求得呢差压变送器的输出压力信号
为下面的这个公式
其中呢放大倍数K是膜片的有效面积乘以呢L1
除以呢反馈波纹管有效面积除以L2
是差压变送器的放大系数
在这个式中膜片的有效面积
反馈波纹管的有效面积
和L1呢是固定不的
唯一可改变的是L2
反馈波纹管上移L2呢增大K呢就减小
这就需要有较大的Δp
即被控量呢要变化较大的范围
才能使p输出呢等于0.01MPa
也亦呢即增大了变送器的量程
反馈波纹管下移L2呢减小K呢就增大
变送器的量程呢减小
要得到较大的量程
必须把主杠杆做得很长
这不仅影响变送器的精度
而且变送器的结构也会很庞大
所以单杠杆差压变送器的量程不可能太大
在需要大量程的场合
可以采用双杠杆差压变送器
本图呢给出了双杠杆差压变送器的工作原理图
它的工作原理呢与单杠杆相仿
不过呢由于多了一个副杠杆5
使力的传递过程呢略有不同
当主杠杆顺时针转动时
通过顶针架
使副杠杆5绕量程支点8顺时针转动
挡板12靠近喷嘴11
变送器输出压力信号p输出呢增大
这个信号
一路呢送至调节器和显示仪表
另一路呢直接送入反馈波纹管14
使副杠杆5对量程支点8产生一个
与测量力矩方向相反的反馈力矩
当这两个力矩平衡时
差压变送器的输出就稳定在某个值上
在双杠杆差压变送器中
副杠杆的作用
实质上是对主杠杆顶端的位移进行二次放大
改变量程支点8的上下位置
可以呢改变副杠杆的放大系数
当量程支点处于副杠杆中间时
量程呢等于单杠杆差压变送器的最大量程
若把量程支点向上移
放大系数呢减小
这时呢双杠杆差压变送器的量程
比单杠杆最大量程呢还要大
下面呢我们来讲一下
气动差压变送器零点和量程的调整
差压变送器在正常工作时
应该确保测量信号Δp呢
在最大变化范围内变化时
其输出能在标准信号范围
也就是说呢在0.02~0.1MPa之间变化
因此呢在投入工作以前
要根据测量信号Δp的最大变化范围
调整好零点和量程
所谓调零点
就是呢当测量信号Δp等于零时
确保呢差压变送器的输出等于呢0.02MPa
若当Δp等于零时
输出呢不等于0.02MPa就应该进行呢调整
调整方法呢是通过调整调零弹簧
或者呢迁移弹簧的预紧力
强制改变挡板与喷嘴之间的初始开度
使得呢Δp等于零时
输出呢等于0.02MPa
所谓调量程
是指呢当测量信号Δp达到最大值时
调整反馈波纹管的上下位置
使得呢p输出呢等于0.1MPa
假定呢测量信号Δp的最大变化范围是
0~1000mm水柱
调零 调量程的具体步骤呢为
首先呢使Δp等于零
例如呢让正 负压室呢均通大气
观察变送器输出压力是否指示为0.02MPa
若不是 则可拧动调整螺钉改变弹簧预紧力
强制改变挡板与喷嘴之间的初始开度
直到p输出呢0.02MPa
然后呢逐渐增大压差
直到呢Δp呢等于1000mm水柱
观察呢变送器输出是否为0.1MPa
如果不是 比如呢这个变送器的输出呢
是0.08MPa的时候说明呢量程呢大了
则可松开反馈波纹管的锁紧螺母
下移呢反馈波纹管
反之亦然
由于量程的调整会影响零点
因此量程调整后
需重新调零
然后再看量程是否合适
重复上述操作
直到零点与量程准确为止
有经验者经2次~3次调整
即可把零点和量程调准
量程调整完毕后要重新
锁紧反馈波纹管的锁紧螺母
以上是对气动差压变送器的介绍
谢谢大家
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