電動差壓變送器校驗臺的制作及應用

孫超

（渤海船舶職業學院，遼寧興城125105）

差壓變送器是單元組合式儀表中的測量儀表，它在自動控制系統中的作用是將各種被測參數（如溫度、壓力、黏度、液位、流量等）變換成標準的信號，然后把此信號送至調節器和顯示儀表。差壓變送器是應用非常廣泛的自動化測量儀表，也是輪機自動化課程的一個重要教學內容。目前，相比較于過去的氣動差壓變送器，電動差壓變送器因其性能優勢被廣泛應用，所以研制電動差壓變送器校驗臺不僅是滿足實際應用的需要，更是提高學生學習興趣和教學質量的需要。制作的電動差壓變送器校驗臺既可以實際應用，也可以用于特性測量；既可以用于校內學生的教學，也可以用于校外船員的培訓。

1 電動差壓變送器校驗臺的設計和制作

1.1 電動差壓變送器校驗臺的原理

在掌握電動差壓變送器結構和工作原理的基礎上，參考電動差壓變送器的實際使用方法，設計電動差壓變送器校驗臺，其工作原理如圖1所示。

圖1 電動差壓變送器校驗臺原理圖

圖1中由空壓機出來的壓縮空氣經氣源開關、減壓閥減壓為0.14 MPa的標準氣源壓力，再經氣源壓力表顯示后分成2路。其中第一路經壓力定制器1調整后，再經輸入壓力表1（精密壓力表）顯示，通過空氣閥1、測量+，輸入到電動差壓變送器正壓室；另一路與第一路相似輸入到電動差壓變送器負壓室。壓力定值器可以精準調整壓力的大小，同時通過精密壓力表可知壓力定值器的輸出壓力及通入正負壓室的壓力。空氣閥1和空氣閥2可以截斷和接通輸入差壓變送器的壓力，實驗時兩閥同時截止或接通，以避免壓差過大損壞差壓變送器的膜盒。平衡閥在接入差壓變送器時就要打開，試驗時關閉，作用也是防止誤操作損壞儀表。

1.2 電動差壓變送器校驗臺的面板設計

為了直觀顯示并方便觀察儀表，本校驗臺采用將實驗設備和管路平鋪在一塊顯示板上的方式。面板設計如圖2所示，其中左大半部為氣動部分，右小半部分為電動部分。由于電動差壓變送器由電力驅動，所以要把接入的220 V電源轉換成要測量的電動差壓變送器能使用的電源（本實驗對應的1151系列電動差壓變送器電源為24 V）。

圖2 電動差壓變送器校驗臺面板布置圖

1.3 電動差壓變送器校驗臺的制作

根據以上設計制作電動差壓變送器校驗臺，首先按照原理圖購買所需儀表、設備及管路附件，然后按照面板布置圖把購買的設備固定在面板上，最后進行管路連接和貼標簽操作。制作完成的電動差壓變送器校驗臺如圖3所示。

圖3 電動差壓變送器校驗臺

2 電動差壓變送器校驗臺實訓步驟

依據制作完成的電動差壓變送器校驗臺，編寫輪機自動化課程的實訓任務書以實現其作用。在校驗臺上可以完成電動差壓變送器的調零、調量程、線性度測量、正遷移和負遷移操作，其實訓步驟大致如下：

2.1 氣路連接

差壓變送器的測量信號由實訓臺上的兩個氣壓定值器提供，定值器設定的壓力分別由相應的精密壓力表和快速接頭進行指示和輸出。在進行氣路連接時，應先使兩個壓力表的調定壓力相等，即壓差為零，然后再通過快速連接氣管將高壓端接至變送器的正壓室H，低壓端接至負壓室L。

2.2 電路連接

實訓中使用的電動差壓變送器，其工作電源為直流電，輸出信號為4～20 MA交流。在實際使用中，變送器的輸出往往帶有負載，隨著輸出負載的不同，變送器的電源電壓范圍為12～45 V交流。本實訓中，電源采用實訓臺上的變壓設備提供的24 V（DC）輸出，因此最大可以驅動500 Ω的負載。但為簡單起見，實訓中可以不需要負載電阻，直接在輸出回路中串接毫安表，用以測量輸出電流的大小。

2.3 零點和量程調整

打開差壓變送器前表蓋，發現表盤上方有3個按鈕，分別對應退出、移動和菜單；表盤下方有2個按鈕，分別對應向上和向下。利用5個按鈕可以實現調零、調量程、正遷移和負遷移操作。

設量程范圍為0～0.06 MPa，其零點和量程的調整方法如下：調整定值器，并觀察兩個壓力表，使Δp=0（下限值），按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調節0菜單進入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點調節1菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為0 MPa；在操作中，設定壓差時，也可以讓負壓室放大氣，調節正壓室壓力即可，使Δp=0.06 MPa，按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調節0菜單進入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調節2菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為0.06 MPa；退出后再進入選擇單位調節0菜單，按向上或向下鍵選用單位為MA，退出菜單后，完成調零和調量程操作。

2.4 變送器線性度測量

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

2.5 正遷移

調整負壓室壓力為零，正壓室壓力為0.06 MPa。按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調節0菜單進入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點調節1菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為0.06 MPa。按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調節2菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為0.12 MPa。退出后再進入選擇單位調節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。調整定值器1，分別記錄當正壓室輸入壓力為0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.10 MPa、0.11 MPa、0.12 MPa時輸出壓力電流值。

2.6 負遷移

調整定值器1和2使正壓室壓力為零，負壓室壓力為0.07 MPa。按住菜單按鈕5秒鐘，顯示菜單欄，選擇單位調節0菜單進入，按向上或向下鍵選用單位為MPa，按退出鍵完成單位選擇，再選擇零點調節1菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為-0.07 MPa。按退出鍵完成單位選擇，再選擇量程調節2菜單進入，按移動和上下鍵，調整變送器輸出為-0.01 MPa。退出后再進入選擇單位調節0菜單，按向上或向下鍵選用單位為MA，退出菜單后，完成負遷移操作。調整定值器2，分別記錄當負壓室輸入壓力為-0.07 MPa、-0.06 MPa、-0.05 MPa、-0.04 MPa、-0.03 MPa、-0.02 MPa、-0.01 MPa時的輸出壓力電流值。最后，根據以上三組數據，畫出坐標圖，分析其線性和遷移特性。

通過實際使用差壓變送器校驗臺可以讓學生更好地掌握電動差壓變送器調零、調量程、正遷移和負遷移的操作過程，加深學生對課堂上生硬難解知識點的理解，使其牢固掌握實際調整差壓變送器的技能，達到良好的教學效果。因此，差壓變送器校驗臺的建立對完成輪機自動化課程中差壓變送器這一教學任務有著重要的促進作用。但限于研究人員水平和投入資金，對差壓變送器的遠距離操縱和流量、溫度、粘度等其他測量方式的調整操作還未實現，希望以后能夠進一步開展研究工作。

參考文獻：

[1] 韋貴兵.差壓變送器自動化系統分析[J].中國新技術新產品,2015(5)：8-9.

[2] 楊素蓉,翟江波.差壓變送器在應用中的故障診斷與比較[J].自動化儀表,2014(54)：85-87+91.

[3] 李世臣,徐善林.輪機自動化[M].大連：大連海事大學出版社,2008.

[4] 范立剛,馬騰蛟.差壓變送器的正確校驗[J].化工自動化及儀表,2013(9)：1183-1185.