電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的制作及應(yīng)用

孫超

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

差壓變送器是單元組合式儀表中的測(cè)量?jī)x表，它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用是將各種被測(cè)參數(shù)（如溫度、壓力、黏度、液位、流量等）變換成標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，然后把此信號(hào)送至調(diào)節(jié)器和顯示儀表。差壓變送器是應(yīng)用非常廣泛的自動(dòng)化測(cè)量?jī)x表，也是輪機(jī)自動(dòng)化課程的一個(gè)重要教學(xué)內(nèi)容。目前，相比較于過(guò)去的氣動(dòng)差壓變送器，電動(dòng)差壓變送器因其性能優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，所以研制電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)不僅是滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，更是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量的需要。制作的電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)既可以實(shí)際應(yīng)用，也可以用于特性測(cè)量；既可以用于校內(nèi)學(xué)生的教學(xué)，也可以用于校外船員的培訓(xùn)。

1 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和制作

1.1 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的原理

在掌握電動(dòng)差壓變送器結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，參考電動(dòng)差壓變送器的實(shí)際使用方法，設(shè)計(jì)電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)，其工作原理如圖1所示。

圖1 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)原理圖

圖1中由空壓機(jī)出來(lái)的壓縮空氣經(jīng)氣源開(kāi)關(guān)、減壓閥減壓為0.14 MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣源壓力，再經(jīng)氣源壓力表顯示后分成2路。其中第一路經(jīng)壓力定制器1調(diào)整后，再經(jīng)輸入壓力表1（精密壓力表）顯示，通過(guò)空氣閥1、測(cè)量+，輸入到電動(dòng)差壓變送器正壓室；另一路與第一路相似輸入到電動(dòng)差壓變送器負(fù)壓室。壓力定值器可以精準(zhǔn)調(diào)整壓力的大小，同時(shí)通過(guò)精密壓力表可知壓力定值器的輸出壓力及通入正負(fù)壓室的壓力。空氣閥1和空氣閥2可以截?cái)嗪徒油ㄝ斎氩顗鹤兯推鞯膲毫?，?shí)驗(yàn)時(shí)兩閥同時(shí)截止或接通，以避免壓差過(guò)大損壞差壓變送器的膜盒。平衡閥在接入差壓變送器時(shí)就要打開(kāi)，試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉，作用也是防止誤操作損壞儀表。

1.2 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的面板設(shè)計(jì)

為了直觀顯示并方便觀察儀表，本校驗(yàn)臺(tái)采用將實(shí)驗(yàn)設(shè)備和管路平鋪在一塊顯示板上的方式。面板設(shè)計(jì)如圖2所示，其中左大半部為氣動(dòng)部分，右小半部分為電動(dòng)部分。由于電動(dòng)差壓變送器由電力驅(qū)動(dòng)，所以要把接入的220 V電源轉(zhuǎn)換成要測(cè)量的電動(dòng)差壓變送器能使用的電源（本實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的1151系列電動(dòng)差壓變送器電源為24 V）。

圖2 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)面板布置圖

1.3 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的制作

根據(jù)以上設(shè)計(jì)制作電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)，首先按照原理圖購(gòu)買(mǎi)所需儀表、設(shè)備及管路附件，然后按照面板布置圖把購(gòu)買(mǎi)的設(shè)備固定在面板上，最后進(jìn)行管路連接和貼標(biāo)簽操作。制作完成的電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)如圖3所示。

圖3 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)

2 電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)實(shí)訓(xùn)步驟

依據(jù)制作完成的電動(dòng)差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)，編寫(xiě)輪機(jī)自動(dòng)化課程的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書(shū)以實(shí)現(xiàn)其作用。在校驗(yàn)臺(tái)上可以完成電動(dòng)差壓變送器的調(diào)零、調(diào)量程、線性度測(cè)量、正遷移和負(fù)遷移操作，其實(shí)訓(xùn)步驟大致如下：

2.1 氣路連接

差壓變送器的測(cè)量信號(hào)由實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的兩個(gè)氣壓定值器提供，定值器設(shè)定的壓力分別由相應(yīng)的精密壓力表和快速接頭進(jìn)行指示和輸出。在進(jìn)行氣路連接時(shí)，應(yīng)先使兩個(gè)壓力表的調(diào)定壓力相等，即壓差為零，然后再通過(guò)快速連接氣管將高壓端接至變送器的正壓室H，低壓端接至負(fù)壓室L。

2.2 電路連接

實(shí)訓(xùn)中使用的電動(dòng)差壓變送器，其工作電源為直流電，輸出信號(hào)為4～20 MA交流。在實(shí)際使用中，變送器的輸出往往帶有負(fù)載，隨著輸出負(fù)載的不同，變送器的電源電壓范圍為12～45 V交流。本實(shí)訓(xùn)中，電源采用實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的變壓設(shè)備提供的24 V（DC）輸出，因此最大可以驅(qū)動(dòng)500 Ω的負(fù)載。但為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，實(shí)訓(xùn)中可以不需要負(fù)載電阻，直接在輸出回路中串接毫安表，用以測(cè)量輸出電流的大小。

2.3 零點(diǎn)和量程調(diào)整

打開(kāi)差壓變送器前表蓋，發(fā)現(xiàn)表盤(pán)上方有3個(gè)按鈕，分別對(duì)應(yīng)退出、移動(dòng)和菜單；表盤(pán)下方有2個(gè)按鈕，分別對(duì)應(yīng)向上和向下。利用5個(gè)按鈕可以實(shí)現(xiàn)調(diào)零、調(diào)量程、正遷移和負(fù)遷移操作。

設(shè)量程范圍為0～0.06 MPa，其零點(diǎn)和量程的調(diào)整方法如下：調(diào)整定值器，并觀察兩個(gè)壓力表，使Δp=0（下限值），按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調(diào)節(jié)0菜單進(jìn)入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點(diǎn)調(diào)節(jié)1菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為0 MPa；在操作中，設(shè)定壓差時(shí)，也可以讓負(fù)壓室放大氣，調(diào)節(jié)正壓室壓力即可，使Δp=0.06 MPa，按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調(diào)節(jié)0菜單進(jìn)入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調(diào)節(jié)2菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為0.06 MPa；退出后再進(jìn)入選擇單位調(diào)節(jié)0菜單，按向上或向下鍵選用單位為MA，退出菜單后，完成調(diào)零和調(diào)量程操作。

2.4 變送器線性度測(cè)量

變送器零點(diǎn)和量程調(diào)好后，調(diào)整定值器1和2使負(fù)壓室壓力等于正壓室壓力，其變送器輸出為4 MA。然后調(diào)整定值器1使正壓室壓力每次增加0.01 MPa，分別記錄當(dāng)正壓室輸入壓力為0 MPa、0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04 MPa、0.05 MPa、0.06 MPa時(shí)的輸出壓力電流值，直到輸出電流達(dá)20 MA為止。

2.5 正遷移

調(diào)整負(fù)壓室壓力為零，正壓室壓力為0.06 MPa。按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調(diào)節(jié)0菜單進(jìn)入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點(diǎn)調(diào)節(jié)1菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為0.06 MPa。按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調(diào)節(jié)2菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為0.12 MPa。退出后再進(jìn)入選擇單位調(diào)節(jié)0菜單，按向上或向下鍵選用單位為MA，退出菜單后，完成正遷移操作。調(diào)整定值器1，分別記錄當(dāng)正壓室輸入壓力為0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.10 MPa、0.11 MPa、0.12 MPa時(shí)輸出壓力電流值。

2.6 負(fù)遷移

調(diào)整定值器1和2使正壓室壓力為零，負(fù)壓室壓力為0.07 MPa。按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調(diào)節(jié)0菜單進(jìn)入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點(diǎn)調(diào)節(jié)1菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為-0.07 MPa。按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調(diào)節(jié)2菜單進(jìn)入，按移動(dòng)和上下鍵，調(diào)整變送器輸出為-0.01 MPa。退出后再進(jìn)入選擇單位調(diào)節(jié)0菜單，按向上或向下鍵選用單位為MA，退出菜單后，完成負(fù)遷移操作。調(diào)整定值器2，分別記錄當(dāng)負(fù)壓室輸入壓力為-0.07 MPa、-0.06 MPa、-0.05 MPa、-0.04 MPa、-0.03 MPa、-0.02 MPa、-0.01 MPa時(shí)的輸出壓力電流值。最后，根據(jù)以上三組數(shù)據(jù)，畫(huà)出坐標(biāo)圖，分析其線性和遷移特性。

通過(guò)實(shí)際使用差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)可以讓學(xué)生更好地掌握電動(dòng)差壓變送器調(diào)零、調(diào)量程、正遷移和負(fù)遷移的操作過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)課堂上生硬難解知識(shí)點(diǎn)的理解，使其牢固掌握實(shí)際調(diào)整差壓變送器的技能，達(dá)到良好的教學(xué)效果。因此，差壓變送器校驗(yàn)臺(tái)的建立對(duì)完成輪機(jī)自動(dòng)化課程中差壓變送器這一教學(xué)任務(wù)有著重要的促進(jìn)作用。但限于研究人員水平和投入資金，對(duì)差壓變送器的遠(yuǎn)距離操縱和流量、溫度、粘度等其他測(cè)量方式的調(diào)整操作還未實(shí)現(xiàn)，希望以后能夠進(jìn)一步開(kāi)展研究工作。

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