第三章船用气动仪表第二节气动变送器155

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；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平衡，即M测＝M反，则有F波·l2·P出＝F膜·l1·ΔP；PP21lFlF波膜出；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0.02MPa。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600mm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。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。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％=0.01MPa，采用迁移后，其绝对误差为（1.0-0.6）×1%=0.004MPa，可见仪表的测量精度提高了2.5倍。同理可证明，迁移后仪表的灵敏度也会提高。考点41．变送器在投入或停止使用时应注意的事项（1）变送器在使用之前，应接通仪表的气源以防测量信号接入时损坏相关部件。（2）在使用之前，必须对变送器的零点，量程、迁移量等进行复验。（3）投入或停止使用的时候，应防止变送器承受单向压力而造成的单向过载。2．变送器的日常维护变送器的气源应是无尘、无油、无水的干燥空气。但实际上，不管对压缩空气如何进行净化处理，总会在不同程度上夹着油、水和尘土。如果供应放大器的气源不干净，就可能把变送器的挡板弄脏，喷嘴和放大器上的玻璃恒节流孔堵塞，使仪表不能正常工作。如果发现仪表线性度不好，零位不稳定，很可能是喷嘴和恒节流孔堵塞，必须将放大器拆开清洗，把喷嘴吹洗，挡板也得擦干净。吹洗减压阀、放大器和喷嘴挡板，可以先用汽油，然后再用酒精、乙醚之类清洁剂，也可直接用苯或四氯化碳吹洗。洗好之后，可以用电吹风吹干或烘箱烘干，用干净的压缩空气吹干，也可以在无尘通风处晾干。应该着重指出，用干净的压缩空气作为变送器的气源，是变送器长期、可靠，稳定工作的首要条件。3．差压变送器的常见故障与分析（1）有输入仪表没输出这种现象的出现，多数为气源管路漏气或减压阀过滤器堵塞，恒节流孔堵塞、输出管接头漏气，迁移不正确等原因所造成。清堵、堵漏、重新迁移便可恢复正常。（2）没输入仪表却有输出这种现象的出现，多数为喷嘴堵死、气源压力过大，反馈波纹管漏气等原因所造成。清堵、调整气源压力、更换波纹管便可恢复正常。从上述分析不难看出，堵、漏和摩擦是能影响气动仪表正常工作的三大因素，俗话说，气动仪表有三怕，怕堵、怕漏、怕摩擦。因此，管理时，除了定期检查和保养外，平时一定要按上述气源管理要点管理好气源。D1.QBC单杠杆差压变送器在使用中发现量程不准，则最佳调节方法为调整（）。A．调零弹簧B．反馈波纹管上下移动C．放大器的放大倍数D．反复A、B步骤D2.气动变送器是由（）和（）两部分组成的。A．测量波纹管，反馈波纹管B．喷嘴挡板机构，气动功率放大器C．反馈波纹管，二级放大环节D．测量部分，气动转换部分B3.有一台量程为20～100℃的单杠杆气动温度变送器，在测试时得到的数据为P出=0.02MPa时输入才10℃，100℃时P出=0.09MPa应当首先调节（）。A．上移反馈波纹管B．使输入为20℃，并使挡板离开喷嘴C．下移反馈波纹管D．使输入为20℃，并使挡板靠近喷嘴D4.若单杠杆差压变送器反馈波纹管对主杠杆的支撑位置不变，而调换一有效面积较小的波纹管，则（）。A．零点不变，量程变大B．零点不变，量程变小C．零点改变，量程变大D．零点改变，量程变小C5.差压变送器的零点是指（）。A．变送器输出为0时的输入值B．变送器输入为0.02MPa时的输出值C．变送器输出为0.02MPa时的输入值D．变送器输入为0时的输出值A6.有一量程为0～1.0MPa的QBC单杠杆压力变送器，零点调好后，增大输入压力，当P出=0.1MPa时，P入=1.01MPa，为使量程符合要求，应当（）。A．下移反馈波纹管B．扭动调0弹簧使挡板离开喷嘴一点C．上移反馈波纹管D．扭动调0弹簧使挡板靠近喷嘴一点D7.在单杠杆差压变送器中，若放大系数K单↓，则（）。A．零点↑，量程↑B．零点不变，量程↓C．零点↑，量程↓D．零点不变，量程↑B8.在单杠杆差压变送器中，若放大系数K单↑，则（）。A．零点↑，量程↑B．零点不变，量程↓C．零点↑，量程↓D．零点不变，量程↑B9.单杠杆差压变送器中，上移反馈波纹管，则（）。A．K单增大，量程增大B．K单减小，量程增大C．K单增大，量程减小D．K单减小，量程减小C10.关于QBC型气动差压变送器调零的表述中，下列（）说法是错误的。A．当量程漂移不大时，常用量程的中点调零B．借助迁移弹簧可进行粗调C．零点变化太大时，使用调零螺针调零即可D．A＋BD11.在单杠杆差压变送器中，若ΔP=0，其输出P出=0，这说明（）。A．零点准确，不用调整B．量程不准，应上移反馈波纹管C．量程不准，应下移反馈波纹管D．零点不准，应扭动A，使挡板靠近喷嘴B12.有一台量程为20～100℃的单杠杆气动温度变送器，在测试时得到的数据为输入20℃时，P出=0.02MPa，100℃时P出=0.09MPa应当首先调节（）。A．上移反馈波纹管B．下移反馈波纹管C．扭调零弹簧，使挡板离开喷嘴D．扭调零弹簧，使挡板靠近喷嘴D13.在单杠杆差压变送器中，为增大量程，其调整方法是（）。A．扭动迁移弹簧使挡板离开一点喷嘴B．扭动调零弹簧使挡板离开一点喷嘴C．下移反馈波纹管D．上移波纹管D14.对主机冷却水温度控制系统进行适应性调整时，应调整变送单元的（）。A．量程范围B．零点C．输出压气D．A＋BD15.单杠杆差压变送器零点调好后，沿杠杆向上移动反馈波纹管，则（）。A．反馈力矩减小，量程减小B．反馈力矩减小，量程增大C．反馈力矩增大，量程减小D．反馈力矩增大，量程增大D16.在压力变送器调零和调量程时，错误的做法是（）。A．输入为零时，应使输出为0.02MPaB．先调零点再调量程，并反复多次C．扩大量程时应上移波纹管D．先调量程再调零点，反复多次D17.单杠杆差压变送器，若反馈波纹管对主杠杆的支撑位置不变，而调换一有效面积较大的波纹管，则（）。A．零点不变，量程变大B．零点不变，量程变小C．零点改变，量程变大D．零点改变，量程变小A18.变送器调零的目的是（）。A．校准量程起点B．校准量程终点C．校准量程范围D．校准被控量在给定值上A19.QBC型单杆杠差压变送器的零点需要减小，则应（）。A．调零弹簧调整使挡板靠近喷嘴B．调零弹簧调整使挡板离开喷嘴C．需增加反馈波纹管到支点的力臂长度D．需减小反馈波纹管到支点的力臂长度A20.不可用来改变气动差压变送器量程的方法是（）。①改变反馈波纹管上，下位置；②改变反馈波纹管的有效面积；③改变功率放大器的放大倍数；④改变喷嘴挡板机构初始位置；⑤改变测量膜盒膜片的有效面积。A．③④B．①③⑤C．②④⑤D．②③④B21.对变送器迁移的错误理解是（）。A．迁移后量程起点改变B．迁移后量程终点不变C．迁移后量程终点改变D．迁移后量程不变C22.关于差压变送器检测锅炉水位必须进行迁移的说法中，不对的地方有（）。A．为使变送器输出信号的变化方向与水位变化方向一致B．迁移后量程并不改变C．迁移时须将参考水位接正压室，测量水位接负压室D．迁移时参考水位接负压室，测量水位接正压室C23.若测量压力P的范围是0.6～1.0MPa，而选用的压力变送器的量程为0～1.0MPa，这需要对变送器进行迁移，迁移后的零点为（）。A．P=－0.6MPaB．P=0C．P=0.6MPaD．P=1.0MPaB24.现有一台0～1.0MPa量程的差压变送器，打算测量0.6～1.0MPa的差压信号，其调节方法是（）。A．减小其量程为0～0.6MPa，再正迁移1.0MPaB．减小其量程为0～0.4MPa，再正迁移0.6MPaC．减小其量程为0～0.6MPa，再负迁移1.0MPaD．