自动化仪表与DCS课件第三章(变送单元).ppt

1、 第一章第一章 变送单元变送单元 变送器的作用与构成变送器的作用与构成差压变送器差压变送器仪表的功能：仪表的功能：仪表仪表输出信号输出信号输入信号输入信号变送器变送器调节器调节器执行器执行器T、P、F、L420 mA010mA20100KpaDV（DV=PV-SV）控制信号控制信号控制信号控制信号调节阀门开度调节阀门开度或泵的转速或泵的转速1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成1、变送器的作用：、变送器的作用：变即转换、送即传送、器即仪器装置之意。变即转换、送即传送、器即仪器装置之意。所以变送器是所以变送器是完成工艺参数转换、传

2、送完成工艺参数转换、传送的过程控制仪表。的过程控制仪表。（T T、P P、F F、L L）（4 420mA20mA、2020100KPa100KPa、0 010mA10mA等）。等）。2、变送器的构成、变送器的构成：输入转换输入转换D D、放大放大K K、反馈反馈K Kf f 1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成流量、液位、流量、液位、压力、温度压力、温度4 420 20 mAmA1 15V5V2020100KPa100KPaDKfKXXX0XfY Y0()1fDXXKYKK01ffDXXKK注意：注意：输入输出关系主要由反馈系数输入输出关系主要由反馈系数K Kf f与输入转换

3、系数与输入转换系数D D来决定。来决定。3、有关概念、有关概念输入输入X X与输出与输出Y Y一般为一般为线性关系线性关系。XYXminXmaxYmaxYmin01.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成流量、液位、流量、液位、压力、温度压力、温度4 420 20 mAmA1 15V5V2020100KPa100KPa01ffDYXXKK测量范围：测量范围：XminXmax量程：量程：L=XmaxXmin输出范围：输出范围：YminYmax4、变送器的调整：、变送器的调整：（1 1）量程（满度）调整）量程（满度）调整 XYXminXmax1YmaxYmin0Xmax201ffDYXX

4、KK1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成使变送器使变送器输出的上限值输出的上限值与与测量信号输入的上限值测量信号输入的上限值相对应。相对应。当当X=X=XmaxXmax时，时，使使Y=Y=YmaxYmax（20mA/10mA/100Kpa20mA/10mA/100Kpa）fKD通过改变通过改变 和和 可调整量程。可调整量程。fKD 和和 改变如何影响量程？改变如何影响量程？（2 2）零点调整和零点迁移：）零点调整和零点迁移：XYXmaxYminYmax0XYXmaxYminYmax0XminXYXmaxYminYmax0Xmin未迁移未迁移正迁移正迁移负迁移负迁移4、变送器的调

5、整：、变送器的调整：1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成01ffDYXXKK使变送器使变送器输出的下限值输出的下限值与与测量信号输入的下限值测量信号输入的下限值相对应。相对应。（零点调整）（零点调整）（零点迁移）（零点迁移）（零点迁移）（零点迁移）量程（满度）量程（满度）调整调整 零点调整零点调整和零点迁移和零点迁移量程：量程：测量范围：测量范围：输出范围：输出范围：量程：量程：测量范围：测量范围：输出范围：输出范围：XminXmaxL=XmaxXminYminYmax改变改变改变改变改变改变不改变不改变不改变不改变不改变不改变XYXminXmax1YmaxYmin0Xmax2

6、XYXmaxYminYmax0XYXmaxYminYmax0XminXYXmaxYminYmax0Xmin1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成4、变送器的调整：、变送器的调整：（3 3）线性化）线性化1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成4、变送器的调整：、变送器的调整：01ffDYXXKK1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成（3 3）线性化）线性化4、变送器的调整：、变送器的调整：01ffDYXXKK5、电动变送器的连线、电动变送器的连线：1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成（1 1）四线制）四线制两根为电源线两根为电源线 两根为

7、信号线两根为信号线 供电电源从控制室来供电电源从控制室来 变送器输出信号传送到控制室变送器输出信号传送到控制室 电源：电源：信号：信号：DDZDDZII DDZII DDZIIIIII24V 220220V V 0 01010mAmA 4 42020mAmA控制室控制室现场现场1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成5、电动变送器的连线、电动变送器的连线：两根导线既为电源线，又为信号线。两根导线既为电源线，又为信号线。24V 电源：电源：4 42020mAmA 信号：信号：优点：优点：只需一根管道穿线，安装简单、节省电缆；节省安全栅。只需一根管道穿线，安装简单、节省电缆；节省安全栅

8、。1.1 1.1 变送器的作用与构成变送器的作用与构成（2 2）两线制）两线制5、电动变送器的连线、电动变送器的连线：第三章第三章 变送单元变送单元 变送器的作用与构成变送器的作用与构成差压变送器差压变送器差压变送器差压变送器 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器DDZDDZIIIIII（矢量机构式）差压变送器矢量机构式）差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器1、作用：、作用：差压信号转换成标准气信号（差压信号转换成标准气信号（20100KPa）2、能源、能源：0.14MPa的洁净空气的洁净空气 液体、气体、蒸液体、气体、

9、蒸汽的工艺变量汽的工艺变量组成：组成：输入转换部分、输入转换部分、比较部分比较部分放大部分、放大部分、反馈部分、反馈部分、调零部分调零部分 1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器结构简图结构简图输入转换部分输入转换部分比较部分比较部分反馈部分反馈部分调零部分调零部分放大部分放大部分放大部分放大部分1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器输入转换部分：输入转换部分：P Mi 作用：作用：组成：组成：高、低压室（正、负压室），膜盒，轴封膜片等高、低压室（正、负压室），膜盒，轴封膜片等 引压，内充引压，内充隔离介质隔离介质 敏感元件敏感元件P Fi

10、密封密封杠杆支点杠杆支点 diAPFdA为膜盒的有效面积为膜盒的有效面积.2.1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器结构简图结构简图输入转换部分输入转换部分比较部分比较部分反馈部分反馈部分调零部分调零部分放大部分放大部分放大部分放大部分1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器反馈部分：反馈部分：Po 反馈力矩反馈力矩Mf 作用：作用：组成：组成：反馈波纹管反馈波纹管 放大部分放大部分 比较部分比较部分 调零部分调零部分 喷嘴挡板机构和功率放大器喷嘴挡板机构和功率放大器 作用：作用：组成：组成：M Mi i、M Mf f和和M M0 0的差值的差值 Po 即

11、杠杆即杠杆调零弹簧调零弹簧零点调整零点调整作用：作用：组成：组成：1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器结构方框图结构方框图 输入输出关系为：输入输出关系为：fbfbidfbfbidlAlFPlAlAClKlAClKlFPClKlAClKlAP0011001101111b flKA lC角位移力矩C1.2.1 1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器输输入入输输出出（2020100KPa100KPa）特性分析：特性分析：1、输入输出特性：、输入输出特性：000ZPKlAlFPlAlAPfbfbido线性关系：线性关系：K为常数为常数2、量程调整：、量程调整

12、：调整调整K Ad：无法调无法调无法调无法调：iAb：可调，改变反馈波纹管接法可调，改变反馈波纹管接法 可调，移动量程支点可调，移动量程支点 3、零点调整与迁移：、零点调整与迁移：改变喷嘴挡板机构的初始位移改变喷嘴挡板机构的初始位移0P00020bfFPKPaA调零弹簧调零弹簧：f.2.1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器000ZPKlAlFPlAlAPfbfbidoXminXmax20100KPa零点与量程应反复调零点与量程应反复调特性分析：特性分析：.2.1.2.1 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器差压变送器差压变送器 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器DDZ

13、DDZIIIIII（矢量机构式）差压变送器矢量机构式）差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器工作原理：力矩平衡工作原理：力矩平衡作用：作用：差压信号转换成标准电信号（差压信号转换成标准电信号（420mA DC）液体、气体、蒸液体、气体、蒸汽的工艺变量汽的工艺变量检测元件：检测元件：膜盒或膜片膜盒或膜片3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器检测检测部分部分:Pi 输入力输入力Fi 杠杆系统杠杆系统:力的传递和力矩比较力的传递和力矩比较 低频位移检测放大器低频位移检测放大器:位移位移 输出输出Io

14、电磁反馈装置电磁反馈装置:输出输出Io反馈力反馈力Ff调零弹调零弹簧簧迁移弹迁移弹簧簧量程调量程调整整MfMi工作原理方框图工作原理方框图组成：输入转换部分、放大部分、反馈部分、杠杆系统、组成：输入转换部分、放大部分、反馈部分、杠杆系统、调零部分等。调零部分等。3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器作用于主杠杆下端的输入力作用于主杠杆下端的输入力Fi（1）测量部分：）测量部分：作用：作用：ipA1=A2=Ad Fi=Ad(P1-P2)=AdPi Fi=A1P1-A2P2因因:故故:3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（2）杠杆系统：

15、）杠杆系统：主杠杆主杠杆进行力的传递和力矩比较进行力的传递和力矩比较 作用：作用：作用：作用：输入力输入力Fi作用于矢量机构上的力作用于矢量机构上的力F1 1 210 0iFlFlF l0F0l3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（2）杠杆系统：）杠杆系统：矢量机矢量机构构进行力的传递和力矩比较进行力的传递和力矩比较 作用：作用：输入力输入力F1作用：作用：作用于副杠杆上的力作用于副杠杆上的力F221FFtg4,153.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（2）杠杆系统：）杠杆系统：副杠杆副杠杆进行力矩的比较进行力矩的比较 进行力的传

16、递和力矩比较进行力的传递和力矩比较 作用：作用：作用：作用：fffFlM23FlMi000Ml F0ifMMM0F0l3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（3）低频位移检测放大器：）低频位移检测放大器：位移检测片（衔铁）位移检测片（衔铁）的微小位移的微小位移S420mA DC3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（4）电磁反馈装置：）电磁反馈装置：输出电流输出电流I0电磁反馈力电磁反馈力Ff作用：作用：其中其中 Kf=BDc W Ff =Kf I0改变反馈动圈的匝数，可以改变改变反馈动圈的匝数，可以改变 Kf的大小的大小Kf 为电磁

17、反馈装置的电磁结构系数。为电磁反馈装置的电磁结构系数。3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（4）电磁反馈装置：）电磁反馈装置：1-3短接、短接、2-4短接短接 W=W1=725匝匝 1-2短接短接 W=W1+W2=2175匝匝 可实现可实现3：1的量程调整的量程调整 W1=725 匝匝W2=1450 匝匝3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIIIII差压变送器差压变送器（5）整机特性：）整机特性：00001()PidffllKPFFA ll K1 30000021()diffdffl lllIA tgPFFl l KA lK l3.2.2 3.2.2 DDZD

18、DZIIIIII差压变送器差压变送器小结：小结：1.变送器的输出电流变送器的输出电流I0和输入信号和输入信号Pi之间呈之间呈线性关系。线性关系。3.调零调零:4.调量程调量程:6.零点和量程要反复调整。零点和量程要反复调整。(W)实现粗调与微调实现粗调与微调改变改变tg或或Kf调零弹簧调零弹簧输入范围下限输入范围下限4mA 2.零点迁移：零点迁移：迁移弹簧迁移弹簧5.量程比：量程比：153.834tgtg1213:1WWW技术指标取技术指标取10：100001()oPidffllIKPFFA ll K0F0F1 32Pdffl lKA tgl l K3.2.2 3.2.2 DDZDDZIIII

19、II差压变送器差压变送器Kf=BDc W 差压变送器差压变送器 气动单杠杆差压变送器气动单杠杆差压变送器DDZDDZIIIIII（矢量机构式）差压变送器矢量机构式）差压变送器电容式差压变送器电容式差压变送器测量原理：测量原理：3.2.3 3.2.3 电容式差压变送器电容式差压变送器C改变改变p改变改变电流电流改变改变感压膜片感压膜片C/I转换转换产生产生位移位移S S放大放大Io构成方框图：构成方框图：C改变改变p改变改变电流电流改变改变感压膜片感压膜片C/I转换转换产生产生位移位移S S放大放大Io3.2.3 3.2.3 电容式差压变送器电容式差压变送器本章重点本章重点流量、液位、流量、液位

20、、压力、温度压力、温度4 420 20 mAmA1 15V5V2020100KPa100KPaDKfKXXX0XfY Y01ffDYXXKK变送器的构成：变送器的构成：本章重点本章重点输入输入X X与输出与输出Y Y一般为一般为线性关系线性关系。XYXminXmaxYmaxYmin0流量、液位、流量、液位、压力、温度压力、温度4 420 20 mAmA1 15V5V2020100KPa100KPa变送器的输入输出关系：变送器的输入输出关系：本章重点本章重点量程（满度）量程（满度）调整调整 零点调整零点调整和零点迁移和零点迁移量程：量程：测量范围：测量范围：输出范围：输出范围：改变改变改变改变改变改变不改变不改变不改变不改变不改变不改变XYXminXmax1YmaxYmin0Xmax2XYXmaxYminYmax0XYXmaxYminYmax0XminXYXmaxYminYmax0Xmin变送器的调整：变送器的调整：本章重点本章重点两线制与四线制连线的区别、电源和信号的区别？两线制与四线制连线的区别、电源和信号的区别？变送器的连线：变送器的连线：