电动差压变送器校验台的制作及应用

孙超

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

差压变送器是单元组合式仪表中的测量仪表，它在自动控制系统中的作用是将各种被测参数（如温度、压力、黏度、液位、流量等）变换成标准的信号，然后把此信号送至调节器和显示仪表。差压变送器是应用非常广泛的自动化测量仪表，也是轮机自动化课程的一个重要教学内容。目前，相比较于过去的气动差压变送器，电动差压变送器因其性能优势被广泛应用，所以研制电动差压变送器校验台不仅是满足实际应用的需要，更是提高学生学习兴趣和教学质量的需要。制作的电动差压变送器校验台既可以实际应用，也可以用于特性测量；既可以用于校内学生的教学，也可以用于校外船员的培训。

1 电动差压变送器校验台的设计和制作

1.1 电动差压变送器校验台的原理

在掌握电动差压变送器结构和工作原理的基础上，参考电动差压变送器的实际使用方法，设计电动差压变送器校验台，其工作原理如图1所示。

图1 电动差压变送器校验台原理图

图1中由空压机出来的压缩空气经气源开关、减压阀减压为0.14 MPa的标准气源压力，再经气源压力表显示后分成2路。其中第一路经压力定制器1调整后，再经输入压力表1（精密压力表）显示，通过空气阀1、测量+，输入到电动差压变送器正压室；另一路与第一路相似输入到电动差压变送器负压室。压力定值器可以精准调整压力的大小，同时通过精密压力表可知压力定值器的输出压力及通入正负压室的压力。空气阀1和空气阀2可以截断和接通输入差压变送器的压力，实验时两阀同时截止或接通，以避免压差过大损坏差压变送器的膜盒。平衡阀在接入差压变送器时就要打开，试验时关闭，作用也是防止误操作损坏仪表。

1.2 电动差压变送器校验台的面板设计

为了直观显示并方便观察仪表，本校验台采用将实验设备和管路平铺在一块显示板上的方式。面板设计如图2所示，其中左大半部为气动部分，右小半部分为电动部分。由于电动差压变送器由电力驱动，所以要把接入的220 V电源转换成要测量的电动差压变送器能使用的电源（本实验对应的1151系列电动差压变送器电源为24 V）。

图2 电动差压变送器校验台面板布置图

1.3 电动差压变送器校验台的制作

根据以上设计制作电动差压变送器校验台，首先按照原理图购买所需仪表、设备及管路附件，然后按照面板布置图把购买的设备固定在面板上，最后进行管路连接和贴标签操作。制作完成的电动差压变送器校验台如图3所示。

图3 电动差压变送器校验台

2 电动差压变送器校验台实训步骤

依据制作完成的电动差压变送器校验台，编写轮机自动化课程的实训任务书以实现其作用。在校验台上可以完成电动差压变送器的调零、调量程、线性度测量、正迁移和负迁移操作，其实训步骤大致如下：

2.1 气路连接

差压变送器的测量信号由实训台上的两个气压定值器提供，定值器设定的压力分别由相应的精密压力表和快速接头进行指示和输出。在进行气路连接时，应先使两个压力表的调定压力相等，即压差为零，然后再通过快速连接气管将高压端接至变送器的正压室H，低压端接至负压室L。

2.2 电路连接

实训中使用的电动差压变送器，其工作电源为直流电，输出信号为4～20 MA交流。在实际使用中，变送器的输出往往带有负载，随着输出负载的不同，变送器的电源电压范围为12～45 V交流。本实训中，电源采用实训台上的变压设备提供的24 V（DC）输出，因此最大可以驱动500 Ω的负载。但为简单起见，实训中可以不需要负载电阻，直接在输出回路中串接毫安表，用以测量输出电流的大小。

2.3 零点和量程调整

打开差压变送器前表盖，发现表盘上方有3个按钮，分别对应退出、移动和菜单；表盘下方有2个按钮，分别对应向上和向下。利用5个按钮可以实现调零、调量程、正迁移和负迁移操作。

设量程范围为0～0.06 MPa，其零点和量程的调整方法如下：调整定值器，并观察两个压力表，使Δp=0（下限值），按住菜单按钮5秒钟，显示菜单栏，选择单位调节0菜单进入，按向上或向下键选用单位为MPa，按退出键完成单位选择，再选择零点调节1菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为0 MPa；在操作中，设定压差时，也可以让负压室放大气，调节正压室压力即可，使Δp=0.06 MPa，按住菜单按钮5秒钟，显示菜单栏，选择单位调节0菜单进入，按向上或向下键选用单位为MPa，按退出键完成单位选择，再选择量程调节2菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为0.06 MPa；退出后再进入选择单位调节0菜单，按向上或向下键选用单位为MA，退出菜单后，完成调零和调量程操作。

2.4 变送器线性度测量

变送器零点和量程调好后，调整定值器1和2使负压室压力等于正压室压力，其变送器输出为4 MA。然后调整定值器1使正压室压力每次增加0.01 MPa，分别记录当正压室输入压力为0 MPa、0.01 MPa、0.02 MPa、0.03 MPa、0.04 MPa、0.05 MPa、0.06 MPa时的输出压力电流值，直到输出电流达20 MA为止。

2.5 正迁移

调整负压室压力为零，正压室压力为0.06 MPa。按住菜单按钮5秒钟，显示菜单栏，选择单位调节0菜单进入，按向上或向下键选用单位为MPa，按退出键完成单位选择，再选择零点调节1菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为0.06 MPa。按退出键完成单位选择，再选择量程调节2菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为0.12 MPa。退出后再进入选择单位调节0菜单，按向上或向下键选用单位为MA，退出菜单后，完成正迁移操作。调整定值器1，分别记录当正压室输入压力为0.06 MPa、0.07 MPa、0.08 MPa、0.09 MPa、0.10 MPa、0.11 MPa、0.12 MPa时输出压力电流值。

2.6 负迁移

调整定值器1和2使正压室压力为零，负压室压力为0.07 MPa。按住菜单按钮5秒钟，显示菜单栏，选择单位调节0菜单进入，按向上或向下键选用单位为MPa，按退出键完成单位选择，再选择零点调节1菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为-0.07 MPa。按退出键完成单位选择，再选择量程调节2菜单进入，按移动和上下键，调整变送器输出为-0.01 MPa。退出后再进入选择单位调节0菜单，按向上或向下键选用单位为MA，退出菜单后，完成负迁移操作。调整定值器2，分别记录当负压室输入压力为-0.07 MPa、-0.06 MPa、-0.05 MPa、-0.04 MPa、-0.03 MPa、-0.02 MPa、-0.01 MPa时的输出压力电流值。最后，根据以上三组数据，画出坐标图，分析其线性和迁移特性。

通过实际使用差压变送器校验台可以让学生更好地掌握电动差压变送器调零、调量程、正迁移和负迁移的操作过程，加深学生对课堂上生硬难解知识点的理解，使其牢固掌握实际调整差压变送器的技能，达到良好的教学效果。因此，差压变送器校验台的建立对完成轮机自动化课程中差压变送器这一教学任务有着重要的促进作用。但限于研究人员水平和投入资金，对差压变送器的远距离操纵和流量、温度、粘度等其他测量方式的调整操作还未实现，希望以后能够进一步开展研究工作。

参考文献：

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