KF系列氣動(dòng)基地式指示調(diào)節(jié)儀
應(yīng)用簡介
氣動(dòng)基地式儀表是對生產(chǎn)過程中介質(zhì)的壓力、溫度、差壓(流量)、液位等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制的儀表。在一臺(tái)儀表中具有測量、顯示和調(diào)節(jié)功能，可對單個(gè)被調(diào)參數(shù)構(gòu)成一個(gè)調(diào)節(jié)回路。可在生產(chǎn)現(xiàn)進(jìn)行就地調(diào)節(jié)，故稱為“基地式”儀表。氣動(dòng)基地式儀表具有防塵、防水、防寒、防爆、不受電磁場、射線的干擾，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)牢靠，維護(hù)簡便，以及可直接操縱氣功執(zhí)行機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，幾十年來一直在自動(dòng)控制領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。即使在當(dāng)今電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)高度發(fā)展的年代，在大型的生產(chǎn)裝置中（如300MW、600MW大力發(fā)電機(jī)組，30萬噸乙烯裝置）對單沖量的簡單自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就采用基地式儀表實(shí)現(xiàn)對各種參數(shù)的就地調(diào)節(jié)，從而為大系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行創(chuàng)造條件。
一、KF系列產(chǎn)品的構(gòu)成及工作原理
KF系列儀表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能組成：
（1）測量部分：其作用是把被測參數(shù)成比例地變換成測量組件輸出軸的轉(zhuǎn)角或測量組件扭管的輸出力矩。
（2）測量值指示部分：其作用是把轉(zhuǎn)換成位移后的被測參數(shù)，通過四連桿機(jī)構(gòu)放大成測量指針的示值。
（3）變送部分：其作用是把測量值(即上述輸出軸的轉(zhuǎn)角或輸出力矩值)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)(20～200KPa)
（4）給定部分：其作用是設(shè)定給定指針的示值。有兩種設(shè)定方式：通過手操旋鈕設(shè)定或通過信號(hào)接收單元進(jìn)行氣信號(hào)設(shè)定。
（5）調(diào)節(jié)部分：其作用是根據(jù)測量與給定值的偏差，按所選定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（6）其它部分：包括儀表箱殼、氣路板、構(gòu)成儀表不同功能的附加機(jī)構(gòu)等。
KF 系列儀表的工作原理如下：
如（圖1）示，由測量單元獲得的與被測量參數(shù)成比例的位移，通過行程連桿帶動(dòng)測量指針指示測量值。由手操旋鈕帶動(dòng)給定指針指示給定值。兩指針的位置在差動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較。當(dāng)示值不同而存在偏差時(shí)，它使偏差連桿在水平方向產(chǎn)生與偏差值成比例的位移。通過反饋桿的撥銷推動(dòng)安裝在可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤上的擋板，使噴嘴板間的間隙變化，引起噴嘴背壓的改變。經(jīng)過放大器放大而成為調(diào)節(jié)器的輸出壓力。該壓力通入由針閥及彈性氣容組成的微分單元，它對輸入壓力起延緩傳遞作用。隨后，微分單元之輸出進(jìn)入反饋波紋管，由它驅(qū)動(dòng)反饋桿，產(chǎn)生垂直方向的位移，反方向地改變噴嘴擋板的間隙，起到負(fù)反饋?zhàn)饔�。所以�?dāng)偏差信號(hào)出現(xiàn)的瞬間負(fù)反饋?zhàn)饔煤苋酰瘦敵鲋岛艽�，隨著負(fù)反饋的加強(qiáng)而逐步減小。與此同時(shí)，經(jīng)過微分單元后的壓力通過針伐和氣容組成的積分單元，加在積分波紋管上，驅(qū)動(dòng)反饋桿產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔�。只要偏差存在，這種正反饋就繼續(xù)存在，輸出壓力的變化就進(jìn)行下去。就這樣，輸出壓力按比例、積分、微分的調(diào)節(jié)規(guī)律改變。
二、主要組成部件
1、溫度測量單元
溫度測量組件是由內(nèi)腔充灌滿液體（煤油）或氣體（氮?dú)猓┑臏匕�、毛�?xì)管、波紋組件和連桿機(jī)構(gòu)所組成。如（圖2）所示，當(dāng)溫包受熱后，內(nèi)部介質(zhì)膨脹而導(dǎo)至壓力增大，該壓力經(jīng)毛細(xì)管傳遞使測量波紋管產(chǎn)生位移，推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，使溫度測量組件的輸出軸產(chǎn)生與被測溫度成比例的輸出轉(zhuǎn)角，通過行程連桿拉動(dòng)測量指針指示測量值。為了完全補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對測量精度的影響，該組件有一套環(huán)境溫度的補(bǔ)償系統(tǒng)，它由補(bǔ)償波紋管（其幾何尺寸與測量波紋完全相同）和毛細(xì)管（其幾何尺寸與連接溫包和測量波紋管的毛細(xì)管完全相同）所組成，且內(nèi)部充滿同樣的介質(zhì)。兩個(gè)波紋管分別作用于兩根連桿上，而兩根連桿由浮動(dòng)支點(diǎn)連接起來，且浮動(dòng)支點(diǎn)到兩波紋管的作用點(diǎn)相等。顯然，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩波紋管所產(chǎn)生的附加力矩相互抵消，無論環(huán)境溫度如何變化，都不影響輸出轉(zhuǎn)角。
充滿液體介質(zhì)溫包是用于測量-50～300℃的溫度范圍。
充滿氣體介質(zhì)溫包是用于測量0～300℃至0～500℃的溫度范圍
由于本測量組件選用有較大有效面積的波紋管，且其剛度較小，性能穩(wěn)定，因而組件的精度高，性能穩(wěn)定。
2、壓力測量單元
壓力測量單元分為測量范圍固定型和可調(diào)型兩大類。
A：范圍固定型有3種形式：
（1）盤簧管式（見圖3）
測量元件盤簧管的外端為固定端，內(nèi)端為活動(dòng)端。在被測壓力作用下，由內(nèi)端帶動(dòng)中心軸，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角輸出。在中心軸上同時(shí)裝有平衡重錘，可提高抗震性能。共有15個(gè)種規(guī)格，測量范圍為：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波紋管式：（見圖4）
測量元件波紋管在被測壓力作用下，端蓋產(chǎn)生位移，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)獲得位移輸出。與波紋管裝于同一軸線上的彈簧受壓縮，產(chǎn)生的彈簧力與輸入作用力相平衡。若把彈簧裝于波紋管端蓋的外部，可作低壓測量時(shí)使用。若把彈簧裝于波紋管內(nèi)部，則可作負(fù)壓測量。共有5種規(guī)格，測量范圍為：-100KPa至200KPa。
（3）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接收波紋管
它由接收20～100KPa信號(hào)的波紋管、拉伸彈簧和連桿機(jī)構(gòu)所組成。其動(dòng)作原理與上述波紋管式測量單元相同，用于把標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移的接收部件。
B：壓力范圍可調(diào)型有3種形式：
（1）波登管式（見圖5）
測量元件波登管在輸入壓力作用下,產(chǎn)生與壓力大小成比例的拉力,通過拉動(dòng)扭臂,從而給扭管施加一個(gè)與輸入壓力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出軸輸出。于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿,從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。共有4種格。測量范圍為0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波紋管式：
測量元件是不銹鋼焊接波紋管。結(jié)構(gòu)形式與上述波登管式相同,共有4種規(guī)格,測量范圍為0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）遠(yuǎn)程密封膜片式
測量元件是波登管或波紋管，在遠(yuǎn)離這些測量元件的位置上裝有連接法蘭，法蘭上焊上與工藝介質(zhì)直接接觸的感測膜片，法蘭與測量元件之間用毛細(xì)管連接起來，法蘭內(nèi)腔及毛細(xì)管內(nèi)充滿硅油。這樣，被測介質(zhì)的壓力通過感測膜片接收后，經(jīng)毛細(xì)管的硅油傳遞到測量元件中去，實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)的遠(yuǎn)程檢測。
連接法蘭有4種形式：
標(biāo)準(zhǔn)型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
插入型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
夾持型法蘭：適用于0～0.35MPa至0～25MPa的測量范圍；
按鈕狀膜片型：（ＰＦ1 1/2”內(nèi)螺紋）適用于0～2.5MPa至0～70MPa的測量范圍。
3、差壓測量單元
差壓測量單元由中間基座和兩塊與它構(gòu)成高、低壓容室的蓋板組成（見圖6）。
用螺栓把兩塊蓋板固定在中間基座的兩側(cè)，在中間基座的兩邊焊有隔離膜片，在基座內(nèi)部有測量壓差的波紋管，它把基座內(nèi)腔分隔成互不相通的高、低壓腔室，室內(nèi)灌滿硅油，高、低壓介質(zhì)分別送入高、低容室。當(dāng)有壓差出現(xiàn)時(shí)，高壓側(cè)的硅油流經(jīng)阻尼閥推動(dòng)波紋管向底壓側(cè)方向移動(dòng)，帶動(dòng)與波紋管連接起來的扭臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對扭管產(chǎn)生與差壓成比例的扭力矩輸出，于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。
（1）差壓測量單元的測量范圍分成4檔：
高差壓：0～25KPa至0～ 500KPa
中差壓：0～2.5KPa至0～55KPa
低差壓：0～0.5KPa至0～6KPa
微差壓：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差壓測量單元的結(jié)構(gòu)型式有4種：
標(biāo)準(zhǔn)型、法蘭型、遠(yuǎn)程密封膜片型、高靜壓型。
4、液位測量單元
液位測量單元分兩種型式，一種是以密封膜片為支承的高阻尼型（見圖7），另一種是以刀口為支承的扭管型（見圖8）。
浮筒浸入介質(zhì)液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也隨之增大，對于以膜片為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力通過浮筒杠桿變成向下的力而傳給金屬拉帶，通過與拉帶相連的扭臂產(chǎn)生一個(gè)與液位成比例的扭矩，此力矩通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。對于以刀口為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力作用在由刀口支撐的扭臂上產(chǎn)生一個(gè)扭力矩，然后通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，扭管起軸支承作用和使工藝介質(zhì)與外界隔離的作用。
液位測量單元針對被測對象不同而有繁多的品種規(guī)格：
（1）按測量范圍分：
0～300至0～3000mm共8種,被測介質(zhì)的比重可連續(xù)調(diào)整。
（2）按被測介質(zhì)的比重分,共2種：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作壓力分：
日本標(biāo)準(zhǔn)：JIS 10K,30K,63K共3種
美國標(biāo)淮：ANSI 150,300,600共3種
（4）按連接方式分：
外浮筒式： 側(cè)—側(cè)法蘭式；側(cè)—底法蘭式；
頂—側(cè)法蘭式； 頂—底法蘭式；
內(nèi)浮筒式： 頂裝法蘭式；側(cè)裝法蘭式。
（5）按扭管不同的選材分：
V型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度350℃～400℃
H型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度200℃～350℃
N型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用溫度0～200℃
C型：采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
L型：采用不銹鋼SUS316L，許用溫度-196～0℃
（6）按密封膜片的選材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，許用溫度-196～200℃
采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
5、漸開線矢量機(jī)構(gòu)
漸開線矢量機(jī)構(gòu)是把測量單元檢測得到的力矩轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)的機(jī)構(gòu)，它同時(shí)可實(shí)現(xiàn)調(diào)整儀表測量范圍的目的。這種機(jī)構(gòu)區(qū)別于常用的利用改變杠桿支點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)測量力與輸出反饋力平衡的杠桿機(jī)構(gòu)，也區(qū)別于用可撓曲的簧片作為鉸鏈，利用改變測量力與輸出反饋力作用方向的夾角來實(shí)現(xiàn)矢量平衡的矢量機(jī)構(gòu)。
漸開線矢量機(jī)構(gòu)由矢量平衡部分，噴嘴擋板放大部分和輸出反饋部分所組成（見圖9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一個(gè)支承園柱，且直角頂點(diǎn)位于支承圓柱的圓周上，而直角邊分別通過簧片與傳遞測量力FH的杠桿1和傳遞輸出反饋力Fv的杠桿2相連接。在支承圓周面上固緊了一條柔性金屬帶3 (厚度為0.03mm) 的一端，而另一端則固定在回旋臂的E點(diǎn)上，用于把金屬帶拉緊。E點(diǎn)可繞回旋中心O沿著近似漸開線的一段圓弧槽上移動(dòng)，使角度θ發(fā)生變化，并且保持金屬帶始終處于與支承圓柱相切的位置，支承圓柱是在FH、Fv和金屬帶張力T共同作用下的浮動(dòng)支點(diǎn)。
當(dāng)測量單元接受工藝參數(shù)后，在其扭管引出軸上傳遞出一個(gè)與被測參數(shù)成正比的力矩，使安裝在引出軸的杠桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，并對直角形板施加一個(gè)測量力FH，使裝在杠桿1上的擋板對噴嘴的距離隨之改變，引起噴嘴背壓變化，經(jīng)放大器放大形成輸出壓力，該壓力同時(shí)反饋到波紋管中，經(jīng)杠桿作用產(chǎn)生反饋力Fv，它與FH的合力使金屬帶受拉緊而產(chǎn)生張力T，于是FH、Fv及T構(gòu)成矢量平衡。從矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。顯然，改變θ角，可改變Fv/FH的值因而改變輸出壓力與測量力之比，即可改變儀表的測量范圍。由于θ角的可調(diào)范圍在50o以上，所以機(jī)構(gòu)具有很寬的量程調(diào)整范圍，量程比在1：20以上。此外，漸開線矢量機(jī)構(gòu)采用了補(bǔ)償辦法，大幅度減小改變量程時(shí)產(chǎn)生的零位偏移，達(dá)到調(diào)量程與調(diào)零位互不影響，從而大大簡化了調(diào)整手續(xù)。
6、調(diào)節(jié)部分
調(diào)節(jié)部分由差動(dòng)機(jī)構(gòu)（見圖10）、比例作用單元（見圖11）、微分單元和積分單元（見圖12）等組合而成。
（1）差動(dòng)機(jī)構(gòu)
差動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是比較測量值與給定值，并按兩者之偏差大小，由差動(dòng)片中心點(diǎn)輸出位移信號(hào)。該機(jī)構(gòu)的差動(dòng)片是由浮動(dòng)形式來支承的。差動(dòng)片的一端通過小鋼珠餃鏈與測量指針相連，另一端則通過一根浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸與給定指針相連，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成當(dāng)測量指針與給定指針重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔正好與兩針的轉(zhuǎn)軸中心處于同一條軸線上。測量指針位移使差動(dòng)片繞浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，而給定指針位移使差動(dòng)片繞小鋼珠鉸鏈偏轉(zhuǎn)。若兩針同步移動(dòng)，則給定指針與測量指針的偏轉(zhuǎn)角度相等，方向相反。因此，當(dāng)兩針在刻度范圍內(nèi)的任一點(diǎn)上重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔則始終處于兩指針軸的幾何中心線上，此時(shí)盡管兩指針同步移動(dòng)，由于沒有偏差，就沒有位移輸出。
（2）比例作用單元
比例作用單元由比例帶設(shè)定機(jī)構(gòu)和反饋部件所組成。前者是一個(gè)可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤，盤上裝有噴咀檔板機(jī)構(gòu)，反饋部件采用孿生波紋管作為正、負(fù)反饋波紋管。孿生波紋管是用一體成型的方法制造成的，在波紋管的中部用橡膠膜片，硬芯分隔成兩個(gè)腔室，當(dāng)正、負(fù)反饋壓力不相等時(shí)，中部硬芯帶動(dòng)反饋杠桿產(chǎn)生上下移動(dòng)。同時(shí)，由差動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送來的偏差位移通過偏差連桿的傳遞，使反饋桿作左右擺動(dòng)，兩個(gè)方向的合成運(yùn)動(dòng)通過反饋桿上的撥銷去撥動(dòng)檔板引起噴咀背壓的改變，送到放大器進(jìn)行功率放大。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)比例度盤，便改變了檔板對偏差連桿的夾角，使偏差位移在垂直檔板方向的分量也改變，故同樣的偏差位移所引起的檔板位移大小不同，即改變了比例度。
（3）積分單元及微分單元
積分單元由針伐和氣容室組成。積分單元是接在調(diào)節(jié)器的正反饋通道上的，它的輸出端接到調(diào)節(jié)器的正反饋波紋管。只要測量與給定的偏差存在，與偏差成比例的壓力就會(huì)加到針閥的前后，通過針閥和積分容室不斷地改變正反饋波紋管內(nèi)的壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力不斷改變，這便是積分作用。針閥的開啟度決定了這個(gè)作用進(jìn)行的速度，即決定積分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
微分單元由針伐、氣容室、裝在氣容室內(nèi)的波紋管和手動(dòng)微分旁路開關(guān)所組成。調(diào)節(jié)器輸出端接到微分單元的輸入端，微分單元的輸出端接到調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管，當(dāng)偏差成比例的壓力加到微分單元的輸入端時(shí)，便分成兩路，一路進(jìn)入氣容室內(nèi)的微分波紋管，另一路經(jīng)微分針閥進(jìn)入調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管。由于針閥的節(jié)流作用而延緩改變調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力瞬間增大，產(chǎn)生微分作用，又由于微分波紋管的彈性作用使波紋管內(nèi)外壓力漸趨于平衡，負(fù)反饋?zhàn)饔弥饾u加強(qiáng)，微分作用逐漸消失。針閥開啟度決定了微分作用延續(xù)時(shí)間，即決定微分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
在裝有微分單元而又不用微分作用時(shí)，只要將微分旁路開關(guān)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)到頭就行（此時(shí)傍路開關(guān)打開，放大器輸出直接通入積分單元和反饋氣室）。
（4）開關(guān)作用單元及差隙作用單元（見圖13）
開關(guān)作用單元是一種在比例作用單元上拆除了正、負(fù)反饋波紋管的單元。它的反饋杠桿由偏差連桿帶動(dòng)，只能作左右偏擺而無上下移動(dòng)。由于沒有反饋?zhàn)饔�，只有極微小的偏差，噴咀就處于全開啟或全關(guān)閉狀態(tài)。噴咀背壓直接輸入放大器，因而調(diào)節(jié)器的輸出或者是最小值，或者是最大值，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用。
差隙作用單元是一種在比例單元基礎(chǔ)上只使用正反饋波紋管而不使用負(fù)反饋波紋管的單元。即：把調(diào)節(jié)器的輸出壓力引入正反饋波紋管，讓負(fù)反饋波紋管通大氣，它相當(dāng)于一個(gè)剛度很小的彈簧。
差隙作用又稱為帶死區(qū)的開關(guān)作用。這里以正作用的差隙調(diào)節(jié)器為說明差隙動(dòng)作原理：在測量值低于給定值（即負(fù)偏差）時(shí)，由偏差連桿帶動(dòng)反饋桿的撥銷使噴咀處于全開啟狀態(tài)。噴咀背壓接近于零，調(diào)節(jié)器輸出為最小值。當(dāng)測量值達(dá)到給定值時(shí)，擋板隨之進(jìn)入工作區(qū)，噴咀背壓開始升高，輸出也開始升高，于是正反饋波紋管壓力隨之升高，使得反饋桿連同撥銷下移，帶動(dòng)擋板進(jìn)一步靠近噴咀，使得背壓進(jìn)一步升高，輸出壓力也進(jìn)一步升高。如此循環(huán)下去，使擋板迅速蓋死噴咀，從而使輸出壓力迅速達(dá)到最大值。此后，若測量值重新下降，出現(xiàn)負(fù)偏差，但由于拔銷對擋板的作用點(diǎn)已下移，不能馬上推動(dòng)擋板打開噴咀，直至負(fù)偏差達(dá)到某一值時(shí)，拔銷才能拔動(dòng)擋板打開噴咀，輸出壓力重新迅速下降為最小值，這個(gè)負(fù)偏差就是差隙幅值。
差隙單元相當(dāng)于比例單元的比例度盤稱為差隙度盤，轉(zhuǎn)動(dòng)差隙度盤可以使差隙幅值在1～100%FS范圍內(nèi)隨意設(shè)定。
三、KF系列儀表的特點(diǎn)
1、系列品種齊全、調(diào)節(jié)功能豐富
KF系列儀表通過更換多種的測量組件，對各種生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位、差壓（流量）等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制，其應(yīng)用范圍能復(fù)蓋大多數(shù)控制領(lǐng)域。
（1）測量范圍
溫度：-50℃～+500℃
壓力：0～6.5Kpa至0～70MPa
絕對壓力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）調(diào)節(jié)功能：
開—關(guān)、差隙、P+手動(dòng)積分、PI、PID、 PD+手動(dòng)積分
PI+限幅、P+外部積分、PD+外部積分
2、儀表功能的伸縮性強(qiáng)、組合靈活
KF系列儀表在總體設(shè)計(jì)上有完整周密的考慮,儀表結(jié)構(gòu)單元化、功能組件化，可選擇各種功能組件裝到儀表箱殼內(nèi)的氣路板上，組成各種規(guī)格的儀表，像單元組合儀表一樣，能自由地組合成各種調(diào)節(jié)功能和附加功能的控制系統(tǒng)。例如能實(shí)現(xiàn)外部氣給定、積分限幅、外部積分、被測參數(shù)的變送輸出等等。
各功能組件是用螺釘緊固在氣路板的平面上，其連接氣孔以O型橡膠環(huán)密封，氣路板線路結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了能將所有功能單元同時(shí)安裝在上面，組合時(shí)對不需要用的功能單元的相應(yīng)安裝位置以封板加以封死即可。
3、儀表的精度高、性能穩(wěn)定可靠
（1）采用新穎的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
以KFD差壓測量單元為例�？紤]到儀表使用環(huán)境的溫度變化，儀表使用工作壓力的變化會(huì)造成儀表的誤差，分析產(chǎn)生溫度附加誤差的主要原因是測量組件的高、低壓側(cè)的彈性元件及所灌的硅油在受熱膨脹時(shí)形成不相等的附加壓力造成的。所以，把它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為容積系數(shù)可調(diào)整的結(jié)構(gòu)。在制造工藝上解決了令高、低壓側(cè)容積匹配的問題，從而使這種測量單元具有高精度。又如：溫度測量組件采用了對環(huán)境溫度變化影響的全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，使其具有比同類產(chǎn)品更高的精度。
KF系列儀表的調(diào)節(jié)器采用了新發(fā)明的孿生波紋管，它區(qū)別于普通波紋管之處是把兩個(gè)波紋管用一體成型的方法制成，使兩波紋管的有效面積差和剛度差忽略不計(jì)，用作調(diào)節(jié)器的正、負(fù)反饋波紋管時(shí)，不需要進(jìn)行選配，裝配十分方便，使調(diào)節(jié)器的精度、穩(wěn)定性和可靠性都得到提高。
儀表的變送單元采用漸開線矢量機(jī)構(gòu)，測量范圍可調(diào)整20倍以上，變送精度達(dá)0.5級以上，且調(diào)整測量范圍與調(diào)整零位互不影響，因而調(diào)整十分方便。
由于儀表采用了氣路板，避免了舊式氣動(dòng)基地式儀表使用膠管作空氣通道所存在的管子老化問題和泄漏問題，氣路板與箱殼和各功能單元的連接口采用O形橡膠環(huán)密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐惡劣環(huán)境的能力。
（2）采用精湛的先進(jìn)技術(shù)
由于KF系列儀表性能指標(biāo)高，制造工藝難度大，所以采用了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)。例如差壓測量組件，要求把銅波紋管焊到不銹鋼基座上，而焊縫距離波紋管只有4mm,焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫可能使波紋管退火而失去彈性。這里采用了電子束焊技術(shù)，它是以集中的高能電子束轟擊工件表面時(shí)產(chǎn)生的熱能熔化金屬來形成金屬接合的焊接方法，其特點(diǎn)是焊縫窄而深(寬度小于3mm、深度17mm以上)、熱影響范圍小，這是其他焊接方法難以解決的。此外，還根據(jù)不同需要，采用高頻焊接，微束氬弧焊接、等離子焊接等現(xiàn)代先進(jìn)的焊接技術(shù)。又例如：氣路板是由250×200mm2的金屬板上粘接上0.6mm金屬薄板而成，要求通入140KPa的壓縮空氣時(shí)，氣路暢通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受環(huán)境溫度影響而剝離，這里采用了先進(jìn)的粘接技術(shù)。再如：對差壓測量單元的膜盒內(nèi)腔充灌硅油是采用了高真空充灌技術(shù)，其真空度達(dá)到10-5托。對焊縫質(zhì)量采用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)檢查微孔滲漏。
正因?yàn)橛邢冗M(jìn)可靠的工藝手段，所以KF系列儀表的扭管組件、差壓測量單元等關(guān)鍵部件采用了全焊接結(jié)構(gòu)，零部件不能拆卸，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證了儀表整機(jī)的穩(wěn)定和可靠。
（3）優(yōu)良的選材
儀表的彈性元件、盤簧管、扭管、膜片、不銹鋼波紋管、膜盒等采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料SUS316制造，具有良好的彈性和耐腐蝕性。為了適用于具有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，對接觸介質(zhì)的零件，按需要采用蒙乃爾合金、耐熱彈性合金、鉭材、哈氏合金等材料制造。考慮到儀表在現(xiàn)場使用的環(huán)境比較惡劣，儀表的箱殼采用鑄鋁合金制造，并噴涂防腐漆。
4、具有對現(xiàn)場環(huán)境的良好適應(yīng)性
（1）儀表采用了防塵、防水、防震結(jié)構(gòu)。對于抗震性能較差的壓力和溫度測量元件，采用了相應(yīng)的抗震措施。例如：盤簧管壓力測量組件的輸出位移是從回旋中心取出的，組件裝有平衡重錘，使重心落在轉(zhuǎn)軸上，從而減小震動(dòng)對輸出的影響。又如：溫度測量組件中采用較大的波紋管，使組件在較大的力矩作用下平衡，提高了儀表的抗震能力。
（2）為了使儀表在工藝介質(zhì)波動(dòng)頻繁的場合下能正常使用，在差壓、液位的測量組件上均裝有可調(diào)的阻尼機(jī)構(gòu)。
（3）為適應(yīng)強(qiáng)腐蝕或高粘度的工藝介質(zhì)的測量和控制需要，除了在零件的選材上加以解決外，還在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施。例如有法蘭式、法蘭插入式和雙法蘭式等多品種規(guī)格供用戶選擇。
5、操作和維護(hù)簡單方便
為了避免使用人員的誤操作，在表門背面貼有使用說明牌；為了避免誤裝配，十字槽螺釘表示固定用螺釘，一字槽釘表示調(diào)整螺釘；凡供操作人員操作用的部位用黑色來加以區(qū)分，例如設(shè)定旋鈕、手操旋扭、切換開關(guān)手柄等。
當(dāng)需耍維修儀表的部件時(shí)，只要將部件從氣路板上拆下來維修即可，無需將整機(jī)從配管中卸下來。由于儀表零部件的通用性強(qiáng)，只需要少量備品備件，而且維護(hù)操作技能也很容易掌握。
四、KF系列氣動(dòng)基地式儀表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接檢測被控對象的壓力、溫度、液位、差壓、壓力的參數(shù)，顯示參數(shù)、經(jīng)調(diào)節(jié)后，輸出0.2～1Kgf/cm2氣壓信號(hào)。
利用KFD還可以檢測液體的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD檢測液位：
利用差壓儀表檢測控制液位或界面時(shí)，要特別注意儀表安裝位置等引起的誤差，要正確利用正負(fù)遷移以消除其影響。
（1）開口容器液位的檢測控制
根據(jù)液體中任一點(diǎn)的側(cè)壓力P等于液體的密度ρ與該點(diǎn)距液面深度H的積。
公式： P = ρ×H
從圖14a可以得出，儀表的量程等于從最高液位到最低液位P2的變化值(ρ×H0)。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
（2）密閉容器液位的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。
如圖14b所示，儀表的量程：ρ×H0。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
安裝時(shí)，將氣相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的負(fù)壓室（開口容器時(shí)KFD負(fù)壓室通大氣），液相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的正壓室，KFD就可以指示調(diào)節(jié)液位。
2、利用KFD檢測兩種不同密度的液體的界面：
利用KFD差壓檢測兩種液休界面的基本原理是：在滿罐的兩種不同密度的液體中，如果內(nèi)壓力恒定，最低界面?zhèn)葔毫?/span>P1的變化，隨著液面高度H與兩種液體的密度差 (ρ2-ρ1)的乘積變化而變化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的變化與H的變化成比例。
圖15是利用KFD差壓儀表檢測控制兩種液體界面高度的示意圖。
安裝時(shí)將測量高點(diǎn)接人KFD的負(fù)壓室，測量低點(diǎn)接人KFD的正壓室。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
3、利用KFD差壓儀表檢測液體密度
利用KFD差壓儀表檢測液體密度的原理是：根據(jù)公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定時(shí)，隨著液體密度ρ的變化其形成的壓力P變化也成比例地變化，測出此壓力的變化量即可間接測出此液體的密度變化。
（1）開口容器密度的檢測
圖16a所示，設(shè)液位的高度為H（容器內(nèi)液面到儀表差壓室中心的高度），如果被測液體的密度從最小密度(ρl)增大到最大密度(ρh)，則儀表的量程為H×(ρh-ρl)，正遷移量為HPl。
（2）密閉容器內(nèi)液體密度的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。如圖16b所示，負(fù)壓容室及其導(dǎo)壓管內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)液密度應(yīng)大于被測液體的最大密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被測液體混入負(fù)壓容室。
儀表量程為：H×(ρ1h-ρ1l)，負(fù)遷移量為：Hρ2-Hρ1l。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
4、KFD測量管道流量：
如果在充滿流體的管道中固定放置一個(gè)流通面積小于管道截面積的節(jié)流件(如孔板)，控制管內(nèi)流束在通過該節(jié)流件(孔板)時(shí)，就會(huì)造成局部收縮。在收縮處，流速增加，靜壓力降低，因此，在節(jié)流件(孔板)前后將產(chǎn)生一定的壓力差。對于一定形狀和尺寸的節(jié)流件。一定的測壓點(diǎn)位置和前后直管段長度，在一定的流體參數(shù)情況下，節(jié)流件(孔板)前后的壓差ΔP與流量Q之間有一定的函數(shù)關(guān)糸。因此，可以通過用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀測量孔板前后的差壓來測量流量。安裝方式如圖17。
注：利用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀(或差壓指示變送器)與孔板配套測量管道的流量，其設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜。請參考流量測量的專業(yè)書籍。
KF系列氣動(dòng)基地式指示調(diào)節(jié)儀
應(yīng)用簡介
氣動(dòng)基地式儀表是對生產(chǎn)過程中介質(zhì)的壓力、溫度、差壓(流量)、液位等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制的儀表。在一臺(tái)儀表中具有測量、顯示和調(diào)節(jié)功能，可對單個(gè)被調(diào)參數(shù)構(gòu)成一個(gè)調(diào)節(jié)回路。可在生產(chǎn)現(xiàn)進(jìn)行就地調(diào)節(jié)，故稱為“基地式”儀表。氣動(dòng)基地式儀表具有防塵、防水、防寒、防爆、不受電磁場、射線的干擾，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)牢靠，維護(hù)簡便，以及可直接操縱氣功執(zhí)行機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，幾十年來一直在自動(dòng)控制領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。即使在當(dāng)今電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)高度發(fā)展的年代，在大型的生產(chǎn)裝置中（如300MW、600MW大力發(fā)電機(jī)組，30萬噸乙烯裝置）對單沖量的簡單自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就采用基地式儀表實(shí)現(xiàn)對各種參數(shù)的就地調(diào)節(jié)，從而為大系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行創(chuàng)造條件。
一、KF系列產(chǎn)品的構(gòu)成及工作原理
KF系列儀表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能組成：
（1）測量部分：其作用是把被測參數(shù)成比例地變換成測量組件輸出軸的轉(zhuǎn)角或測量組件扭管的輸出力矩。
（2）測量值指示部分：其作用是把轉(zhuǎn)換成位移后的被測參數(shù)，通過四連桿機(jī)構(gòu)放大成測量指針的示值。
（3）變送部分：其作用是把測量值(即上述輸出軸的轉(zhuǎn)角或輸出力矩值)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)(20～200KPa)
（4）給定部分：其作用是設(shè)定給定指針的示值。有兩種設(shè)定方式：通過手操旋鈕設(shè)定或通過信號(hào)接收單元進(jìn)行氣信號(hào)設(shè)定。
（5）調(diào)節(jié)部分：其作用是根據(jù)測量與給定值的偏差，按所選定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（6）其它部分：包括儀表箱殼、氣路板、構(gòu)成儀表不同功能的附加機(jī)構(gòu)等。
KF 系列儀表的工作原理如下：
如（圖1）示，由測量單元獲得的與被測量參數(shù)成比例的位移，通過行程連桿帶動(dòng)測量指針指示測量值。由手操旋鈕帶動(dòng)給定指針指示給定值。兩指針的位置在差動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較。當(dāng)示值不同而存在偏差時(shí)，它使偏差連桿在水平方向產(chǎn)生與偏差值成比例的位移。通過反饋桿的撥銷推動(dòng)安裝在可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤上的擋板，使噴嘴板間的間隙變化，引起噴嘴背壓的改變。經(jīng)過放大器放大而成為調(diào)節(jié)器的輸出壓力。該壓力通入由針閥及彈性氣容組成的微分單元，它對輸入壓力起延緩傳遞作用。隨后，微分單元之輸出進(jìn)入反饋波紋管，由它驅(qū)動(dòng)反饋桿，產(chǎn)生垂直方向的位移，反方向地改變噴嘴擋板的間隙，起到負(fù)反饋?zhàn)饔�。所以�?dāng)偏差信號(hào)出現(xiàn)的瞬間負(fù)反饋?zhàn)饔煤苋�，故輸出值很大，隨著負(fù)反饋的加強(qiáng)而逐步減小。與此同時(shí)，經(jīng)過微分單元后的壓力通過針伐和氣容組成的積分單元，加在積分波紋管上，驅(qū)動(dòng)反饋桿產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔�。只要偏差存在，這種正反饋就繼續(xù)存在，輸出壓力的變化就進(jìn)行下去。就這樣，輸出壓力按比例、積分、微分的調(diào)節(jié)規(guī)律改變。
二、主要組成部件
1、溫度測量單元
溫度測量組件是由內(nèi)腔充灌滿液體（煤油）或氣體（氮?dú)猓┑臏匕�、毛�?xì)管、波紋組件和連桿機(jī)構(gòu)所組成。如（圖2）所示，當(dāng)溫包受熱后，內(nèi)部介質(zhì)膨脹而導(dǎo)至壓力增大，該壓力經(jīng)毛細(xì)管傳遞使測量波紋管產(chǎn)生位移，推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，使溫度測量組件的輸出軸產(chǎn)生與被測溫度成比例的輸出轉(zhuǎn)角，通過行程連桿拉動(dòng)測量指針指示測量值。為了完全補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對測量精度的影響，該組件有一套環(huán)境溫度的補(bǔ)償系統(tǒng)，它由補(bǔ)償波紋管（其幾何尺寸與測量波紋完全相同）和毛細(xì)管（其幾何尺寸與連接溫包和測量波紋管的毛細(xì)管完全相同）所組成，且內(nèi)部充滿同樣的介質(zhì)。兩個(gè)波紋管分別作用于兩根連桿上，而兩根連桿由浮動(dòng)支點(diǎn)連接起來，且浮動(dòng)支點(diǎn)到兩波紋管的作用點(diǎn)相等。顯然，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩波紋管所產(chǎn)生的附加力矩相互抵消，無論環(huán)境溫度如何變化，都不影響輸出轉(zhuǎn)角。
充滿液體介質(zhì)溫包是用于測量-50～300℃的溫度范圍。
充滿氣體介質(zhì)溫包是用于測量0～300℃至0～500℃的溫度范圍
由于本測量組件選用有較大有效面積的波紋管，且其剛度較小，性能穩(wěn)定，因而組件的精度高，性能穩(wěn)定。
2、壓力測量單元
壓力測量單元分為測量范圍固定型和可調(diào)型兩大類。
A：范圍固定型有3種形式：
（1）盤簧管式（見圖3）
測量元件盤簧管的外端為固定端，內(nèi)端為活動(dòng)端。在被測壓力作用下，由內(nèi)端帶動(dòng)中心軸，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角輸出。在中心軸上同時(shí)裝有平衡重錘，可提高抗震性能。共有15個(gè)種規(guī)格，測量范圍為：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波紋管式：（見圖4）
測量元件波紋管在被測壓力作用下，端蓋產(chǎn)生位移，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)獲得位移輸出。與波紋管裝于同一軸線上的彈簧受壓縮，產(chǎn)生的彈簧力與輸入作用力相平衡。若把彈簧裝于波紋管端蓋的外部，可作低壓測量時(shí)使用。若把彈簧裝于波紋管內(nèi)部，則可作負(fù)壓測量。共有5種規(guī)格，測量范圍為：-100KPa至200KPa。
（3）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接收波紋管
它由接收20～100KPa信號(hào)的波紋管、拉伸彈簧和連桿機(jī)構(gòu)所組成。其動(dòng)作原理與上述波紋管式測量單元相同，用于把標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移的接收部件。
B：壓力范圍可調(diào)型有3種形式：
（1）波登管式（見圖5）
測量元件波登管在輸入壓力作用下,產(chǎn)生與壓力大小成比例的拉力,通過拉動(dòng)扭臂,從而給扭管施加一個(gè)與輸入壓力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出軸輸出。于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿,從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。共有4種格。測量范圍為0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波紋管式：
測量元件是不銹鋼焊接波紋管。結(jié)構(gòu)形式與上述波登管式相同,共有4種規(guī)格,測量范圍為0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）遠(yuǎn)程密封膜片式
測量元件是波登管或波紋管，在遠(yuǎn)離這些測量元件的位置上裝有連接法蘭，法蘭上焊上與工藝介質(zhì)直接接觸的感測膜片，法蘭與測量元件之間用毛細(xì)管連接起來，法蘭內(nèi)腔及毛細(xì)管內(nèi)充滿硅油。這樣，被測介質(zhì)的壓力通過感測膜片接收后，經(jīng)毛細(xì)管的硅油傳遞到測量元件中去，實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)的遠(yuǎn)程檢測。
連接法蘭有4種形式：
標(biāo)準(zhǔn)型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
插入型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
夾持型法蘭：適用于0～0.35MPa至0～25MPa的測量范圍；
按鈕狀膜片型：（ＰＦ1 1/2”內(nèi)螺紋）適用于0～2.5MPa至0～70MPa的測量范圍。
3、差壓測量單元
差壓測量單元由中間基座和兩塊與它構(gòu)成高、低壓容室的蓋板組成（見圖6）。
用螺栓把兩塊蓋板固定在中間基座的兩側(cè)，在中間基座的兩邊焊有隔離膜片，在基座內(nèi)部有測量壓差的波紋管，它把基座內(nèi)腔分隔成互不相通的高、低壓腔室，室內(nèi)灌滿硅油，高、低壓介質(zhì)分別送入高、低容室。當(dāng)有壓差出現(xiàn)時(shí)，高壓側(cè)的硅油流經(jīng)阻尼閥推動(dòng)波紋管向底壓側(cè)方向移動(dòng)，帶動(dòng)與波紋管連接起來的扭臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對扭管產(chǎn)生與差壓成比例的扭力矩輸出，于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。
（1）差壓測量單元的測量范圍分成4檔：
高差壓：0～25KPa至0～ 500KPa
中差壓：0～2.5KPa至0～55KPa
低差壓：0～0.5KPa至0～6KPa
微差壓：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差壓測量單元的結(jié)構(gòu)型式有4種：
標(biāo)準(zhǔn)型、法蘭型、遠(yuǎn)程密封膜片型、高靜壓型。
4、液位測量單元
液位測量單元分兩種型式，一種是以密封膜片為支承的高阻尼型（見圖7），另一種是以刀口為支承的扭管型（見圖8）。
浮筒浸入介質(zhì)液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也隨之增大，對于以膜片為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力通過浮筒杠桿變成向下的力而傳給金屬拉帶，通過與拉帶相連的扭臂產(chǎn)生一個(gè)與液位成比例的扭矩，此力矩通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。對于以刀口為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力作用在由刀口支撐的扭臂上產(chǎn)生一個(gè)扭力矩，然后通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，扭管起軸支承作用和使工藝介質(zhì)與外界隔離的作用。
液位測量單元針對被測對象不同而有繁多的品種規(guī)格：
（1）按測量范圍分：
0～300至0～3000mm共8種,被測介質(zhì)的比重可連續(xù)調(diào)整。
（2）按被測介質(zhì)的比重分,共2種：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作壓力分：
日本標(biāo)準(zhǔn)：JIS 10K,30K,63K共3種
美國標(biāo)淮：ANSI 150,300,600共3種
（4）按連接方式分：
外浮筒式： 側(cè)—側(cè)法蘭式；側(cè)—底法蘭式；
頂—側(cè)法蘭式； 頂—底法蘭式；
內(nèi)浮筒式： 頂裝法蘭式；側(cè)裝法蘭式。
（5）按扭管不同的選材分：
V型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度350℃～400℃
H型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度200℃～350℃
N型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用溫度0～200℃
C型：采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
L型：采用不銹鋼SUS316L，許用溫度-196～0℃
（6）按密封膜片的選材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，許用溫度-196～200℃
采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
5、漸開線矢量機(jī)構(gòu)
漸開線矢量機(jī)構(gòu)是把測量單元檢測得到的力矩轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)的機(jī)構(gòu)，它同時(shí)可實(shí)現(xiàn)調(diào)整儀表測量范圍的目的。這種機(jī)構(gòu)區(qū)別于常用的利用改變杠桿支點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)測量力與輸出反饋力平衡的杠桿機(jī)構(gòu)，也區(qū)別于用可撓曲的簧片作為鉸鏈，利用改變測量力與輸出反饋力作用方向的夾角來實(shí)現(xiàn)矢量平衡的矢量機(jī)構(gòu)。
漸開線矢量機(jī)構(gòu)由矢量平衡部分，噴嘴擋板放大部分和輸出反饋部分所組成（見圖9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一個(gè)支承園柱，且直角頂點(diǎn)位于支承圓柱的圓周上，而直角邊分別通過簧片與傳遞測量力FH的杠桿1和傳遞輸出反饋力Fv的杠桿2相連接。在支承圓周面上固緊了一條柔性金屬帶3 (厚度為0.03mm) 的一端，而另一端則固定在回旋臂的E點(diǎn)上，用于把金屬帶拉緊。E點(diǎn)可繞回旋中心O沿著近似漸開線的一段圓弧槽上移動(dòng)，使角度θ發(fā)生變化，并且保持金屬帶始終處于與支承圓柱相切的位置，支承圓柱是在FH、Fv和金屬帶張力T共同作用下的浮動(dòng)支點(diǎn)。
當(dāng)測量單元接受工藝參數(shù)后，在其扭管引出軸上傳遞出一個(gè)與被測參數(shù)成正比的力矩，使安裝在引出軸的杠桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，并對直角形板施加一個(gè)測量力FH，使裝在杠桿1上的擋板對噴嘴的距離隨之改變，引起噴嘴背壓變化，經(jīng)放大器放大形成輸出壓力，該壓力同時(shí)反饋到波紋管中，經(jīng)杠桿作用產(chǎn)生反饋力Fv，它與FH的合力使金屬帶受拉緊而產(chǎn)生張力T，于是FH、Fv及T構(gòu)成矢量平衡。從矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。顯然，改變θ角，可改變Fv/FH的值因而改變輸出壓力與測量力之比，即可改變儀表的測量范圍。由于θ角的可調(diào)范圍在50o以上，所以機(jī)構(gòu)具有很寬的量程調(diào)整范圍，量程比在1：20以上。此外，漸開線矢量機(jī)構(gòu)采用了補(bǔ)償辦法，大幅度減小改變量程時(shí)產(chǎn)生的零位偏移，達(dá)到調(diào)量程與調(diào)零位互不影響，從而大大簡化了調(diào)整手續(xù)。
6、調(diào)節(jié)部分
調(diào)節(jié)部分由差動(dòng)機(jī)構(gòu)（見圖10）、比例作用單元（見圖11）、微分單元和積分單元（見圖12）等組合而成。
（1）差動(dòng)機(jī)構(gòu)
差動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是比較測量值與給定值，并按兩者之偏差大小，由差動(dòng)片中心點(diǎn)輸出位移信號(hào)。該機(jī)構(gòu)的差動(dòng)片是由浮動(dòng)形式來支承的。差動(dòng)片的一端通過小鋼珠餃鏈與測量指針相連，另一端則通過一根浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸與給定指針相連，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成當(dāng)測量指針與給定指針重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔正好與兩針的轉(zhuǎn)軸中心處于同一條軸線上。測量指針位移使差動(dòng)片繞浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，而給定指針位移使差動(dòng)片繞小鋼珠鉸鏈偏轉(zhuǎn)。若兩針同步移動(dòng)，則給定指針與測量指針的偏轉(zhuǎn)角度相等，方向相反。因此，當(dāng)兩針在刻度范圍內(nèi)的任一點(diǎn)上重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔則始終處于兩指針軸的幾何中心線上，此時(shí)盡管兩指針同步移動(dòng)，由于沒有偏差，就沒有位移輸出。
（2）比例作用單元
比例作用單元由比例帶設(shè)定機(jī)構(gòu)和反饋部件所組成。前者是一個(gè)可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤，盤上裝有噴咀檔板機(jī)構(gòu)，反饋部件采用孿生波紋管作為正、負(fù)反饋波紋管。孿生波紋管是用一體成型的方法制造成的，在波紋管的中部用橡膠膜片，硬芯分隔成兩個(gè)腔室，當(dāng)正、負(fù)反饋壓力不相等時(shí)，中部硬芯帶動(dòng)反饋杠桿產(chǎn)生上下移動(dòng)。同時(shí)，由差動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送來的偏差位移通過偏差連桿的傳遞，使反饋桿作左右擺動(dòng)，兩個(gè)方向的合成運(yùn)動(dòng)通過反饋桿上的撥銷去撥動(dòng)檔板引起噴咀背壓的改變，送到放大器進(jìn)行功率放大。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)比例度盤，便改變了檔板對偏差連桿的夾角，使偏差位移在垂直檔板方向的分量也改變，故同樣的偏差位移所引起的檔板位移大小不同，即改變了比例度。
（3）積分單元及微分單元
積分單元由針伐和氣容室組成。積分單元是接在調(diào)節(jié)器的正反饋通道上的，它的輸出端接到調(diào)節(jié)器的正反饋波紋管。只要測量與給定的偏差存在，與偏差成比例的壓力就會(huì)加到針閥的前后，通過針閥和積分容室不斷地改變正反饋波紋管內(nèi)的壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力不斷改變，這便是積分作用。針閥的開啟度決定了這個(gè)作用進(jìn)行的速度，即決定積分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
微分單元由針伐、氣容室、裝在氣容室內(nèi)的波紋管和手動(dòng)微分旁路開關(guān)所組成。調(diào)節(jié)器輸出端接到微分單元的輸入端，微分單元的輸出端接到調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管，當(dāng)偏差成比例的壓力加到微分單元的輸入端時(shí)，便分成兩路，一路進(jìn)入氣容室內(nèi)的微分波紋管，另一路經(jīng)微分針閥進(jìn)入調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管。由于針閥的節(jié)流作用而延緩改變調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力瞬間增大，產(chǎn)生微分作用，又由于微分波紋管的彈性作用使波紋管內(nèi)外壓力漸趨于平衡，負(fù)反饋?zhàn)饔弥饾u加強(qiáng)，微分作用逐漸消失。針閥開啟度決定了微分作用延續(xù)時(shí)間，即決定微分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
在裝有微分單元而又不用微分作用時(shí)，只要將微分旁路開關(guān)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)到頭就行（此時(shí)傍路開關(guān)打開，放大器輸出直接通入積分單元和反饋氣室）。
（4）開關(guān)作用單元及差隙作用單元（見圖13）
開關(guān)作用單元是一種在比例作用單元上拆除了正、負(fù)反饋波紋管的單元。它的反饋杠桿由偏差連桿帶動(dòng)，只能作左右偏擺而無上下移動(dòng)。由于沒有反饋?zhàn)饔�，只有極微小的偏差，噴咀就處于全開啟或全關(guān)閉狀態(tài)。噴咀背壓直接輸入放大器，因而調(diào)節(jié)器的輸出或者是最小值，或者是最大值，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用。
差隙作用單元是一種在比例單元基礎(chǔ)上只使用正反饋波紋管而不使用負(fù)反饋波紋管的單元。即：把調(diào)節(jié)器的輸出壓力引入正反饋波紋管，讓負(fù)反饋波紋管通大氣，它相當(dāng)于一個(gè)剛度很小的彈簧。
差隙作用又稱為帶死區(qū)的開關(guān)作用。這里以正作用的差隙調(diào)節(jié)器為說明差隙動(dòng)作原理：在測量值低于給定值（即負(fù)偏差）時(shí)，由偏差連桿帶動(dòng)反饋桿的撥銷使噴咀處于全開啟狀態(tài)。噴咀背壓接近于零，調(diào)節(jié)器輸出為最小值。當(dāng)測量值達(dá)到給定值時(shí)，擋板隨之進(jìn)入工作區(qū)，噴咀背壓開始升高，輸出也開始升高，于是正反饋波紋管壓力隨之升高，使得反饋桿連同撥銷下移，帶動(dòng)擋板進(jìn)一步靠近噴咀，使得背壓進(jìn)一步升高，輸出壓力也進(jìn)一步升高。如此循環(huán)下去，使擋板迅速蓋死噴咀，從而使輸出壓力迅速達(dá)到最大值。此后，若測量值重新下降，出現(xiàn)負(fù)偏差，但由于拔銷對擋板的作用點(diǎn)已下移，不能馬上推動(dòng)擋板打開噴咀，直至負(fù)偏差達(dá)到某一值時(shí)，拔銷才能拔動(dòng)擋板打開噴咀，輸出壓力重新迅速下降為最小值，這個(gè)負(fù)偏差就是差隙幅值。
差隙單元相當(dāng)于比例單元的比例度盤稱為差隙度盤，轉(zhuǎn)動(dòng)差隙度盤可以使差隙幅值在1～100%FS范圍內(nèi)隨意設(shè)定。
三、KF系列儀表的特點(diǎn)
1、系列品種齊全、調(diào)節(jié)功能豐富
KF系列儀表通過更換多種的測量組件，對各種生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位、差壓（流量）等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制，其應(yīng)用范圍能復(fù)蓋大多數(shù)控制領(lǐng)域。
（1）測量范圍
溫度：-50℃～+500℃
壓力：0～6.5Kpa至0～70MPa
絕對壓力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）調(diào)節(jié)功能：
開—關(guān)、差隙、P+手動(dòng)積分、PI、PID、 PD+手動(dòng)積分
PI+限幅、P+外部積分、PD+外部積分
2、儀表功能的伸縮性強(qiáng)、組合靈活
KF系列儀表在總體設(shè)計(jì)上有完整周密的考慮,儀表結(jié)構(gòu)單元化、功能組件化，可選擇各種功能組件裝到儀表箱殼內(nèi)的氣路板上，組成各種規(guī)格的儀表，像單元組合儀表一樣，能自由地組合成各種調(diào)節(jié)功能和附加功能的控制系統(tǒng)。例如能實(shí)現(xiàn)外部氣給定、積分限幅、外部積分、被測參數(shù)的變送輸出等等。
各功能組件是用螺釘緊固在氣路板的平面上，其連接氣孔以O型橡膠環(huán)密封，氣路板線路結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了能將所有功能單元同時(shí)安裝在上面，組合時(shí)對不需要用的功能單元的相應(yīng)安裝位置以封板加以封死即可。
3、儀表的精度高、性能穩(wěn)定可靠
（1）采用新穎的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
以KFD差壓測量單元為例�？紤]到儀表使用環(huán)境的溫度變化，儀表使用工作壓力的變化會(huì)造成儀表的誤差，分析產(chǎn)生溫度附加誤差的主要原因是測量組件的高、低壓側(cè)的彈性元件及所灌的硅油在受熱膨脹時(shí)形成不相等的附加壓力造成的。所以，把它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為容積系數(shù)可調(diào)整的結(jié)構(gòu)。在制造工藝上解決了令高、低壓側(cè)容積匹配的問題，從而使這種測量單元具有高精度。又如：溫度測量組件采用了對環(huán)境溫度變化影響的全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，使其具有比同類產(chǎn)品更高的精度。
KF系列儀表的調(diào)節(jié)器采用了新發(fā)明的孿生波紋管，它區(qū)別于普通波紋管之處是把兩個(gè)波紋管用一體成型的方法制成，使兩波紋管的有效面積差和剛度差忽略不計(jì)，用作調(diào)節(jié)器的正、負(fù)反饋波紋管時(shí)，不需要進(jìn)行選配，裝配十分方便，使調(diào)節(jié)器的精度、穩(wěn)定性和可靠性都得到提高。
儀表的變送單元采用漸開線矢量機(jī)構(gòu)，測量范圍可調(diào)整20倍以上，變送精度達(dá)0.5級以上，且調(diào)整測量范圍與調(diào)整零位互不影響，因而調(diào)整十分方便。
由于儀表采用了氣路板，避免了舊式氣動(dòng)基地式儀表使用膠管作空氣通道所存在的管子老化問題和泄漏問題，氣路板與箱殼和各功能單元的連接口采用O形橡膠環(huán)密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐惡劣環(huán)境的能力。
（2）采用精湛的先進(jìn)技術(shù)
由于KF系列儀表性能指標(biāo)高，制造工藝難度大，所以采用了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)。例如差壓測量組件，要求把銅波紋管焊到不銹鋼基座上，而焊縫距離波紋管只有4mm,焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫可能使波紋管退火而失去彈性。這里采用了電子束焊技術(shù)，它是以集中的高能電子束轟擊工件表面時(shí)產(chǎn)生的熱能熔化金屬來形成金屬接合的焊接方法，其特點(diǎn)是焊縫窄而深(寬度小于3mm、深度17mm以上)、熱影響范圍小，這是其他焊接方法難以解決的。此外，還根據(jù)不同需要，采用高頻焊接，微束氬弧焊接、等離子焊接等現(xiàn)代先進(jìn)的焊接技術(shù)。又例如：氣路板是由250×200mm2的金屬板上粘接上0.6mm金屬薄板而成，要求通入140KPa的壓縮空氣時(shí)，氣路暢通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受環(huán)境溫度影響而剝離，這里采用了先進(jìn)的粘接技術(shù)。再如：對差壓測量單元的膜盒內(nèi)腔充灌硅油是采用了高真空充灌技術(shù)，其真空度達(dá)到10-5托。對焊縫質(zhì)量采用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)檢查微孔滲漏。
正因?yàn)橛邢冗M(jìn)可靠的工藝手段，所以KF系列儀表的扭管組件、差壓測量單元等關(guān)鍵部件采用了全焊接結(jié)構(gòu)，零部件不能拆卸，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證了儀表整機(jī)的穩(wěn)定和可靠。
（3）優(yōu)良的選材
儀表的彈性元件、盤簧管、扭管、膜片、不銹鋼波紋管、膜盒等采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料SUS316制造，具有良好的彈性和耐腐蝕性。為了適用于具有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，對接觸介質(zhì)的零件，按需要采用蒙乃爾合金、耐熱彈性合金、鉭材、哈氏合金等材料制造�？紤]到儀表在現(xiàn)場使用的環(huán)境比較惡劣，儀表的箱殼采用鑄鋁合金制造，并噴涂防腐漆。
4、具有對現(xiàn)場環(huán)境的良好適應(yīng)性
（1）儀表采用了防塵、防水、防震結(jié)構(gòu)。對于抗震性能較差的壓力和溫度測量元件，采用了相應(yīng)的抗震措施。例如：盤簧管壓力測量組件的輸出位移是從回旋中心取出的，組件裝有平衡重錘，使重心落在轉(zhuǎn)軸上，從而減小震動(dòng)對輸出的影響。又如：溫度測量組件中采用較大的波紋管，使組件在較大的力矩作用下平衡，提高了儀表的抗震能力。
（2）為了使儀表在工藝介質(zhì)波動(dòng)頻繁的場合下能正常使用，在差壓、液位的測量組件上均裝有可調(diào)的阻尼機(jī)構(gòu)。
（3）為適應(yīng)強(qiáng)腐蝕或高粘度的工藝介質(zhì)的測量和控制需要，除了在零件的選材上加以解決外，還在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施。例如有法蘭式、法蘭插入式和雙法蘭式等多品種規(guī)格供用戶選擇。
5、操作和維護(hù)簡單方便
為了避免使用人員的誤操作，在表門背面貼有使用說明牌；為了避免誤裝配，十字槽螺釘表示固定用螺釘，一字槽釘表示調(diào)整螺釘；凡供操作人員操作用的部位用黑色來加以區(qū)分，例如設(shè)定旋鈕、手操旋扭、切換開關(guān)手柄等。
當(dāng)需耍維修儀表的部件時(shí)，只要將部件從氣路板上拆下來維修即可，無需將整機(jī)從配管中卸下來。由于儀表零部件的通用性強(qiáng)，只需要少量備品備件，而且維護(hù)操作技能也很容易掌握。
四、KF系列氣動(dòng)基地式儀表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接檢測被控對象的壓力、溫度、液位、差壓、壓力的參數(shù)，顯示參數(shù)、經(jīng)調(diào)節(jié)后，輸出0.2～1Kgf/cm2氣壓信號(hào)。
利用KFD還可以檢測液體的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD檢測液位：
利用差壓儀表檢測控制液位或界面時(shí)，要特別注意儀表安裝位置等引起的誤差，要正確利用正負(fù)遷移以消除其影響。
（1）開口容器液位的檢測控制
根據(jù)液體中任一點(diǎn)的側(cè)壓力P等于液體的密度ρ與該點(diǎn)距液面深度H的積。
公式： P = ρ×H
從圖14a可以得出，儀表的量程等于從最高液位到最低液位P2的變化值(ρ×H0)。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
（2）密閉容器液位的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。
如圖14b所示，儀表的量程：ρ×H0。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
安裝時(shí)，將氣相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的負(fù)壓室（開口容器時(shí)KFD負(fù)壓室通大氣），液相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的正壓室，KFD就可以指示調(diào)節(jié)液位。
2、利用KFD檢測兩種不同密度的液體的界面：
利用KFD差壓檢測兩種液休界面的基本原理是：在滿罐的兩種不同密度的液體中，如果內(nèi)壓力恒定，最低界面?zhèn)葔毫?/span>P1的變化，隨著液面高度H與兩種液體的密度差 (ρ2-ρ1)的乘積變化而變化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的變化與H的變化成比例。
圖15是利用KFD差壓儀表檢測控制兩種液體界面高度的示意圖。
安裝時(shí)將測量高點(diǎn)接人KFD的負(fù)壓室，測量低點(diǎn)接人KFD的正壓室。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
3、利用KFD差壓儀表檢測液體密度
利用KFD差壓儀表檢測液體密度的原理是：根據(jù)公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定時(shí)，隨著液體密度ρ的變化其形成的壓力P變化也成比例地變化，測出此壓力的變化量即可間接測出此液體的密度變化。
（1）開口容器密度的檢測
圖16a所示，設(shè)液位的高度為H（容器內(nèi)液面到儀表差壓室中心的高度），如果被測液體的密度從最小密度(ρl)增大到最大密度(ρh)，則儀表的量程為H×(ρh-ρl)，正遷移量為HPl。
（2）密閉容器內(nèi)液體密度的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。如圖16b所示，負(fù)壓容室及其導(dǎo)壓管內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)液密度應(yīng)大于被測液體的最大密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被測液體混入負(fù)壓容室。
儀表量程為：H×(ρ1h-ρ1l)，負(fù)遷移量為：Hρ2-Hρ1l。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
4、KFD測量管道流量：
如果在充滿流體的管道中固定放置一個(gè)流通面積小于管道截面積的節(jié)流件(如孔板)，控制管內(nèi)流束在通過該節(jié)流件(孔板)時(shí)，就會(huì)造成局部收縮。在收縮處，流速增加，靜壓力降低，因此，在節(jié)流件(孔板)前后將產(chǎn)生一定的壓力差。對于一定形狀和尺寸的節(jié)流件。一定的測壓點(diǎn)位置和前后直管段長度，在一定的流體參數(shù)情況下，節(jié)流件(孔板)前后的壓差ΔP與流量Q之間有一定的函數(shù)關(guān)糸。因此，可以通過用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀測量孔板前后的差壓來測量流量。安裝方式如圖17。
注：利用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀(或差壓指示變送器)與孔板配套測量管道的流量，其設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜。請參考流量測量的專業(yè)書籍。
KF系列氣動(dòng)基地式指示調(diào)節(jié)儀
應(yīng)用簡介
氣動(dòng)基地式儀表是對生產(chǎn)過程中介質(zhì)的壓力、溫度、差壓(流量)、液位等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制的儀表。在一臺(tái)儀表中具有測量、顯示和調(diào)節(jié)功能，可對單個(gè)被調(diào)參數(shù)構(gòu)成一個(gè)調(diào)節(jié)回路�？稍谏a(chǎn)現(xiàn)進(jìn)行就地調(diào)節(jié)，故稱為“基地式”儀表。氣動(dòng)基地式儀表具有防塵、防水、防寒、防爆、不受電磁場、射線的干擾，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)牢靠，維護(hù)簡便，以及可直接操縱氣功執(zhí)行機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，幾十年來一直在自動(dòng)控制領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。即使在當(dāng)今電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)高度發(fā)展的年代，在大型的生產(chǎn)裝置中（如300MW、600MW大力發(fā)電機(jī)組，30萬噸乙烯裝置）對單沖量的簡單自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就采用基地式儀表實(shí)現(xiàn)對各種參數(shù)的就地調(diào)節(jié)，從而為大系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行創(chuàng)造條件。
一、KF系列產(chǎn)品的構(gòu)成及工作原理
KF系列儀表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能組成：
（1）測量部分：其作用是把被測參數(shù)成比例地變換成測量組件輸出軸的轉(zhuǎn)角或測量組件扭管的輸出力矩。
（2）測量值指示部分：其作用是把轉(zhuǎn)換成位移后的被測參數(shù)，通過四連桿機(jī)構(gòu)放大成測量指針的示值。
（3）變送部分：其作用是把測量值(即上述輸出軸的轉(zhuǎn)角或輸出力矩值)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)(20～200KPa)
（4）給定部分：其作用是設(shè)定給定指針的示值。有兩種設(shè)定方式：通過手操旋鈕設(shè)定或通過信號(hào)接收單元進(jìn)行氣信號(hào)設(shè)定。
（5）調(diào)節(jié)部分：其作用是根據(jù)測量與給定值的偏差，按所選定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（6）其它部分：包括儀表箱殼、氣路板、構(gòu)成儀表不同功能的附加機(jī)構(gòu)等。
KF 系列儀表的工作原理如下：
如（圖1）示，由測量單元獲得的與被測量參數(shù)成比例的位移，通過行程連桿帶動(dòng)測量指針指示測量值。由手操旋鈕帶動(dòng)給定指針指示給定值。兩指針的位置在差動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較。當(dāng)示值不同而存在偏差時(shí)，它使偏差連桿在水平方向產(chǎn)生與偏差值成比例的位移。通過反饋桿的撥銷推動(dòng)安裝在可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤上的擋板，使噴嘴板間的間隙變化，引起噴嘴背壓的改變。經(jīng)過放大器放大而成為調(diào)節(jié)器的輸出壓力。該壓力通入由針閥及彈性氣容組成的微分單元，它對輸入壓力起延緩傳遞作用。隨后，微分單元之輸出進(jìn)入反饋波紋管，由它驅(qū)動(dòng)反饋桿，產(chǎn)生垂直方向的位移，反方向地改變噴嘴擋板的間隙，起到負(fù)反饋?zhàn)饔�。所以�?dāng)偏差信號(hào)出現(xiàn)的瞬間負(fù)反饋?zhàn)饔煤苋�，故輸出值很大，隨著負(fù)反饋的加強(qiáng)而逐步減小。與此同時(shí)，經(jīng)過微分單元后的壓力通過針伐和氣容組成的積分單元，加在積分波紋管上，驅(qū)動(dòng)反饋桿產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔�。只要偏差存在，這種正反饋就繼續(xù)存在，輸出壓力的變化就進(jìn)行下去。就這樣，輸出壓力按比例、積分、微分的調(diào)節(jié)規(guī)律改變。
二、主要組成部件
1、溫度測量單元
溫度測量組件是由內(nèi)腔充灌滿液體（煤油）或氣體（氮?dú)猓┑臏匕�、毛�?xì)管、波紋組件和連桿機(jī)構(gòu)所組成。如（圖2）所示，當(dāng)溫包受熱后，內(nèi)部介質(zhì)膨脹而導(dǎo)至壓力增大，該壓力經(jīng)毛細(xì)管傳遞使測量波紋管產(chǎn)生位移，推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，使溫度測量組件的輸出軸產(chǎn)生與被測溫度成比例的輸出轉(zhuǎn)角，通過行程連桿拉動(dòng)測量指針指示測量值。為了完全補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對測量精度的影響，該組件有一套環(huán)境溫度的補(bǔ)償系統(tǒng)，它由補(bǔ)償波紋管（其幾何尺寸與測量波紋完全相同）和毛細(xì)管（其幾何尺寸與連接溫包和測量波紋管的毛細(xì)管完全相同）所組成，且內(nèi)部充滿同樣的介質(zhì)。兩個(gè)波紋管分別作用于兩根連桿上，而兩根連桿由浮動(dòng)支點(diǎn)連接起來，且浮動(dòng)支點(diǎn)到兩波紋管的作用點(diǎn)相等。顯然，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩波紋管所產(chǎn)生的附加力矩相互抵消，無論環(huán)境溫度如何變化，都不影響輸出轉(zhuǎn)角。
充滿液體介質(zhì)溫包是用于測量-50～300℃的溫度范圍。
充滿氣體介質(zhì)溫包是用于測量0～300℃至0～500℃的溫度范圍
由于本測量組件選用有較大有效面積的波紋管，且其剛度較小，性能穩(wěn)定，因而組件的精度高，性能穩(wěn)定。
2、壓力測量單元
壓力測量單元分為測量范圍固定型和可調(diào)型兩大類。
A：范圍固定型有3種形式：
（1）盤簧管式（見圖3）
測量元件盤簧管的外端為固定端，內(nèi)端為活動(dòng)端。在被測壓力作用下，由內(nèi)端帶動(dòng)中心軸，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角輸出。在中心軸上同時(shí)裝有平衡重錘，可提高抗震性能。共有15個(gè)種規(guī)格，測量范圍為：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波紋管式：（見圖4）
測量元件波紋管在被測壓力作用下，端蓋產(chǎn)生位移，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)獲得位移輸出。與波紋管裝于同一軸線上的彈簧受壓縮，產(chǎn)生的彈簧力與輸入作用力相平衡。若把彈簧裝于波紋管端蓋的外部，可作低壓測量時(shí)使用。若把彈簧裝于波紋管內(nèi)部，則可作負(fù)壓測量。共有5種規(guī)格，測量范圍為：-100KPa至200KPa。
（3）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接收波紋管
它由接收20～100KPa信號(hào)的波紋管、拉伸彈簧和連桿機(jī)構(gòu)所組成。其動(dòng)作原理與上述波紋管式測量單元相同，用于把標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移的接收部件。
B：壓力范圍可調(diào)型有3種形式：
（1）波登管式（見圖5）
測量元件波登管在輸入壓力作用下,產(chǎn)生與壓力大小成比例的拉力,通過拉動(dòng)扭臂,從而給扭管施加一個(gè)與輸入壓力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出軸輸出。于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿,從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。共有4種格。測量范圍為0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波紋管式：
測量元件是不銹鋼焊接波紋管。結(jié)構(gòu)形式與上述波登管式相同,共有4種規(guī)格,測量范圍為0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）遠(yuǎn)程密封膜片式
測量元件是波登管或波紋管，在遠(yuǎn)離這些測量元件的位置上裝有連接法蘭，法蘭上焊上與工藝介質(zhì)直接接觸的感測膜片，法蘭與測量元件之間用毛細(xì)管連接起來，法蘭內(nèi)腔及毛細(xì)管內(nèi)充滿硅油。這樣，被測介質(zhì)的壓力通過感測膜片接收后，經(jīng)毛細(xì)管的硅油傳遞到測量元件中去，實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)的遠(yuǎn)程檢測。
連接法蘭有4種形式：
標(biāo)準(zhǔn)型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
插入型法蘭：適用于0～3.5MPa以下的測量范圍；
夾持型法蘭：適用于0～0.35MPa至0～25MPa的測量范圍；
按鈕狀膜片型：（ＰＦ1 1/2”內(nèi)螺紋）適用于0～2.5MPa至0～70MPa的測量范圍。
3、差壓測量單元
差壓測量單元由中間基座和兩塊與它構(gòu)成高、低壓容室的蓋板組成（見圖6）。
用螺栓把兩塊蓋板固定在中間基座的兩側(cè)，在中間基座的兩邊焊有隔離膜片，在基座內(nèi)部有測量壓差的波紋管，它把基座內(nèi)腔分隔成互不相通的高、低壓腔室，室內(nèi)灌滿硅油，高、低壓介質(zhì)分別送入高、低容室。當(dāng)有壓差出現(xiàn)時(shí)，高壓側(cè)的硅油流經(jīng)阻尼閥推動(dòng)波紋管向底壓側(cè)方向移動(dòng)，帶動(dòng)與波紋管連接起來的扭臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對扭管產(chǎn)生與差壓成比例的扭力矩輸出，于是帶動(dòng)與它相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。
（1）差壓測量單元的測量范圍分成4檔：
高差壓：0～25KPa至0～ 500KPa
中差壓：0～2.5KPa至0～55KPa
低差壓：0～0.5KPa至0～6KPa
微差壓：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差壓測量單元的結(jié)構(gòu)型式有4種：
標(biāo)準(zhǔn)型、法蘭型、遠(yuǎn)程密封膜片型、高靜壓型。
4、液位測量單元
液位測量單元分兩種型式，一種是以密封膜片為支承的高阻尼型（見圖7），另一種是以刀口為支承的扭管型（見圖8）。
浮筒浸入介質(zhì)液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也隨之增大，對于以膜片為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力通過浮筒杠桿變成向下的力而傳給金屬拉帶，通過與拉帶相連的扭臂產(chǎn)生一個(gè)與液位成比例的扭矩，此力矩通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。對于以刀口為支承的結(jié)構(gòu)，此浮力作用在由刀口支撐的扭臂上產(chǎn)生一個(gè)扭力矩，然后通過扭管的引出軸輸出，于是帶動(dòng)與之相連接的變送單元的主杠桿，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，扭管起軸支承作用和使工藝介質(zhì)與外界隔離的作用。
液位測量單元針對被測對象不同而有繁多的品種規(guī)格：
（1）按測量范圍分：
0～300至0～3000mm共8種,被測介質(zhì)的比重可連續(xù)調(diào)整。
（2）按被測介質(zhì)的比重分,共2種：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作壓力分：
日本標(biāo)準(zhǔn)：JIS 10K,30K,63K共3種
美國標(biāo)淮：ANSI 150,300,600共3種
（4）按連接方式分：
外浮筒式： 側(cè)—側(cè)法蘭式；側(cè)—底法蘭式；
頂—側(cè)法蘭式； 頂—底法蘭式；
內(nèi)浮筒式： 頂裝法蘭式；側(cè)裝法蘭式。
（5）按扭管不同的選材分：
V型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度350℃～400℃
H型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用最高溫度200℃～350℃
N型：采用耐熱鎳基合金(INCONEL)，許用溫度0～200℃
C型：采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
L型：采用不銹鋼SUS316L，許用溫度-196～0℃
（6）按密封膜片的選材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，許用溫度-196～200℃
采用鎳鉻鉬合金(哈氏合金C)，許用溫度0～200℃
5、漸開線矢量機(jī)構(gòu)
漸開線矢量機(jī)構(gòu)是把測量單元檢測得到的力矩轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)的機(jī)構(gòu)，它同時(shí)可實(shí)現(xiàn)調(diào)整儀表測量范圍的目的。這種機(jī)構(gòu)區(qū)別于常用的利用改變杠桿支點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)測量力與輸出反饋力平衡的杠桿機(jī)構(gòu)，也區(qū)別于用可撓曲的簧片作為鉸鏈，利用改變測量力與輸出反饋力作用方向的夾角來實(shí)現(xiàn)矢量平衡的矢量機(jī)構(gòu)。
漸開線矢量機(jī)構(gòu)由矢量平衡部分，噴嘴擋板放大部分和輸出反饋部分所組成（見圖9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一個(gè)支承園柱，且直角頂點(diǎn)位于支承圓柱的圓周上，而直角邊分別通過簧片與傳遞測量力FH的杠桿1和傳遞輸出反饋力Fv的杠桿2相連接。在支承圓周面上固緊了一條柔性金屬帶3 (厚度為0.03mm) 的一端，而另一端則固定在回旋臂的E點(diǎn)上，用于把金屬帶拉緊。E點(diǎn)可繞回旋中心O沿著近似漸開線的一段圓弧槽上移動(dòng)，使角度θ發(fā)生變化，并且保持金屬帶始終處于與支承圓柱相切的位置，支承圓柱是在FH、Fv和金屬帶張力T共同作用下的浮動(dòng)支點(diǎn)。
當(dāng)測量單元接受工藝參數(shù)后，在其扭管引出軸上傳遞出一個(gè)與被測參數(shù)成正比的力矩，使安裝在引出軸的杠桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，并對直角形板施加一個(gè)測量力FH，使裝在杠桿1上的擋板對噴嘴的距離隨之改變，引起噴嘴背壓變化，經(jīng)放大器放大形成輸出壓力，該壓力同時(shí)反饋到波紋管中，經(jīng)杠桿作用產(chǎn)生反饋力Fv，它與FH的合力使金屬帶受拉緊而產(chǎn)生張力T，于是FH、Fv及T構(gòu)成矢量平衡。從矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。顯然，改變θ角，可改變Fv/FH的值因而改變輸出壓力與測量力之比，即可改變儀表的測量范圍。由于θ角的可調(diào)范圍在50o以上，所以機(jī)構(gòu)具有很寬的量程調(diào)整范圍，量程比在1：20以上。此外，漸開線矢量機(jī)構(gòu)采用了補(bǔ)償辦法，大幅度減小改變量程時(shí)產(chǎn)生的零位偏移，達(dá)到調(diào)量程與調(diào)零位互不影響，從而大大簡化了調(diào)整手續(xù)。
6、調(diào)節(jié)部分
調(diào)節(jié)部分由差動(dòng)機(jī)構(gòu)（見圖10）、比例作用單元（見圖11）、微分單元和積分單元（見圖12）等組合而成。
（1）差動(dòng)機(jī)構(gòu)
差動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是比較測量值與給定值，并按兩者之偏差大小，由差動(dòng)片中心點(diǎn)輸出位移信號(hào)。該機(jī)構(gòu)的差動(dòng)片是由浮動(dòng)形式來支承的。差動(dòng)片的一端通過小鋼珠餃鏈與測量指針相連，另一端則通過一根浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸與給定指針相連，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成當(dāng)測量指針與給定指針重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔正好與兩針的轉(zhuǎn)軸中心處于同一條軸線上。測量指針位移使差動(dòng)片繞浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，而給定指針位移使差動(dòng)片繞小鋼珠鉸鏈偏轉(zhuǎn)。若兩針同步移動(dòng)，則給定指針與測量指針的偏轉(zhuǎn)角度相等，方向相反。因此，當(dāng)兩針在刻度范圍內(nèi)的任一點(diǎn)上重合時(shí)，差動(dòng)片的中心孔則始終處于兩指針軸的幾何中心線上，此時(shí)盡管兩指針同步移動(dòng)，由于沒有偏差，就沒有位移輸出。
（2）比例作用單元
比例作用單元由比例帶設(shè)定機(jī)構(gòu)和反饋部件所組成。前者是一個(gè)可繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的比例度盤，盤上裝有噴咀檔板機(jī)構(gòu)，反饋部件采用孿生波紋管作為正、負(fù)反饋波紋管。孿生波紋管是用一體成型的方法制造成的，在波紋管的中部用橡膠膜片，硬芯分隔成兩個(gè)腔室，當(dāng)正、負(fù)反饋壓力不相等時(shí)，中部硬芯帶動(dòng)反饋杠桿產(chǎn)生上下移動(dòng)。同時(shí)，由差動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送來的偏差位移通過偏差連桿的傳遞，使反饋桿作左右擺動(dòng)，兩個(gè)方向的合成運(yùn)動(dòng)通過反饋桿上的撥銷去撥動(dòng)檔板引起噴咀背壓的改變，送到放大器進(jìn)行功率放大。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)比例度盤，便改變了檔板對偏差連桿的夾角，使偏差位移在垂直檔板方向的分量也改變，故同樣的偏差位移所引起的檔板位移大小不同，即改變了比例度。
（3）積分單元及微分單元
積分單元由針伐和氣容室組成。積分單元是接在調(diào)節(jié)器的正反饋通道上的，它的輸出端接到調(diào)節(jié)器的正反饋波紋管。只要測量與給定的偏差存在，與偏差成比例的壓力就會(huì)加到針閥的前后，通過針閥和積分容室不斷地改變正反饋波紋管內(nèi)的壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力不斷改變，這便是積分作用。針閥的開啟度決定了這個(gè)作用進(jìn)行的速度，即決定積分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
微分單元由針伐、氣容室、裝在氣容室內(nèi)的波紋管和手動(dòng)微分旁路開關(guān)所組成。調(diào)節(jié)器輸出端接到微分單元的輸入端，微分單元的輸出端接到調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管，當(dāng)偏差成比例的壓力加到微分單元的輸入端時(shí)，便分成兩路，一路進(jìn)入氣容室內(nèi)的微分波紋管，另一路經(jīng)微分針閥進(jìn)入調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋波紋管。由于針閥的節(jié)流作用而延緩改變調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋壓力，使調(diào)節(jié)器輸出壓力瞬間增大，產(chǎn)生微分作用，又由于微分波紋管的彈性作用使波紋管內(nèi)外壓力漸趨于平衡，負(fù)反饋?zhàn)饔弥饾u加強(qiáng)，微分作用逐漸消失。針閥開啟度決定了微分作用延續(xù)時(shí)間，即決定微分時(shí)間，它可在0.05～30分鐘范圍內(nèi)任意設(shè)定。
在裝有微分單元而又不用微分作用時(shí)，只要將微分旁路開關(guān)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)到頭就行（此時(shí)傍路開關(guān)打開，放大器輸出直接通入積分單元和反饋氣室）。
（4）開關(guān)作用單元及差隙作用單元（見圖13）
開關(guān)作用單元是一種在比例作用單元上拆除了正、負(fù)反饋波紋管的單元。它的反饋杠桿由偏差連桿帶動(dòng)，只能作左右偏擺而無上下移動(dòng)。由于沒有反饋?zhàn)饔�，只有極微小的偏差，噴咀就處于全開啟或全關(guān)閉狀態(tài)。噴咀背壓直接輸入放大器，因而調(diào)節(jié)器的輸出或者是最小值，或者是最大值，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用。
差隙作用單元是一種在比例單元基礎(chǔ)上只使用正反饋波紋管而不使用負(fù)反饋波紋管的單元。即：把調(diào)節(jié)器的輸出壓力引入正反饋波紋管，讓負(fù)反饋波紋管通大氣，它相當(dāng)于一個(gè)剛度很小的彈簧。
差隙作用又稱為帶死區(qū)的開關(guān)作用。這里以正作用的差隙調(diào)節(jié)器為說明差隙動(dòng)作原理：在測量值低于給定值（即負(fù)偏差）時(shí)，由偏差連桿帶動(dòng)反饋桿的撥銷使噴咀處于全開啟狀態(tài)。噴咀背壓接近于零，調(diào)節(jié)器輸出為最小值。當(dāng)測量值達(dá)到給定值時(shí)，擋板隨之進(jìn)入工作區(qū)，噴咀背壓開始升高，輸出也開始升高，于是正反饋波紋管壓力隨之升高，使得反饋桿連同撥銷下移，帶動(dòng)擋板進(jìn)一步靠近噴咀，使得背壓進(jìn)一步升高，輸出壓力也進(jìn)一步升高。如此循環(huán)下去，使擋板迅速蓋死噴咀，從而使輸出壓力迅速達(dá)到最大值。此后，若測量值重新下降，出現(xiàn)負(fù)偏差，但由于拔銷對擋板的作用點(diǎn)已下移，不能馬上推動(dòng)擋板打開噴咀，直至負(fù)偏差達(dá)到某一值時(shí)，拔銷才能拔動(dòng)擋板打開噴咀，輸出壓力重新迅速下降為最小值，這個(gè)負(fù)偏差就是差隙幅值。
差隙單元相當(dāng)于比例單元的比例度盤稱為差隙度盤，轉(zhuǎn)動(dòng)差隙度盤可以使差隙幅值在1～100%FS范圍內(nèi)隨意設(shè)定。
三、KF系列儀表的特點(diǎn)
1、系列品種齊全、調(diào)節(jié)功能豐富
KF系列儀表通過更換多種的測量組件，對各種生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位、差壓（流量）等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制，其應(yīng)用范圍能復(fù)蓋大多數(shù)控制領(lǐng)域。
（1）測量范圍
溫度：-50℃～+500℃
壓力：0～6.5Kpa至0～70MPa
絕對壓力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）調(diào)節(jié)功能：
開—關(guān)、差隙、P+手動(dòng)積分、PI、PID、 PD+手動(dòng)積分
PI+限幅、P+外部積分、PD+外部積分
2、儀表功能的伸縮性強(qiáng)、組合靈活
KF系列儀表在總體設(shè)計(jì)上有完整周密的考慮,儀表結(jié)構(gòu)單元化、功能組件化，可選擇各種功能組件裝到儀表箱殼內(nèi)的氣路板上，組成各種規(guī)格的儀表，像單元組合儀表一樣，能自由地組合成各種調(diào)節(jié)功能和附加功能的控制系統(tǒng)。例如能實(shí)現(xiàn)外部氣給定、積分限幅、外部積分、被測參數(shù)的變送輸出等等。
各功能組件是用螺釘緊固在氣路板的平面上，其連接氣孔以O型橡膠環(huán)密封，氣路板線路結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了能將所有功能單元同時(shí)安裝在上面，組合時(shí)對不需要用的功能單元的相應(yīng)安裝位置以封板加以封死即可。
3、儀表的精度高、性能穩(wěn)定可靠
（1）采用新穎的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
以KFD差壓測量單元為例�？紤]到儀表使用環(huán)境的溫度變化，儀表使用工作壓力的變化會(huì)造成儀表的誤差，分析產(chǎn)生溫度附加誤差的主要原因是測量組件的高、低壓側(cè)的彈性元件及所灌的硅油在受熱膨脹時(shí)形成不相等的附加壓力造成的。所以，把它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為容積系數(shù)可調(diào)整的結(jié)構(gòu)。在制造工藝上解決了令高、低壓側(cè)容積匹配的問題，從而使這種測量單元具有高精度。又如：溫度測量組件采用了對環(huán)境溫度變化影響的全補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，使其具有比同類產(chǎn)品更高的精度。
KF系列儀表的調(diào)節(jié)器采用了新發(fā)明的孿生波紋管，它區(qū)別于普通波紋管之處是把兩個(gè)波紋管用一體成型的方法制成，使兩波紋管的有效面積差和剛度差忽略不計(jì)，用作調(diào)節(jié)器的正、負(fù)反饋波紋管時(shí)，不需要進(jìn)行選配，裝配十分方便，使調(diào)節(jié)器的精度、穩(wěn)定性和可靠性都得到提高。
儀表的變送單元采用漸開線矢量機(jī)構(gòu)，測量范圍可調(diào)整20倍以上，變送精度達(dá)0.5級以上，且調(diào)整測量范圍與調(diào)整零位互不影響，因而調(diào)整十分方便。
由于儀表采用了氣路板，避免了舊式氣動(dòng)基地式儀表使用膠管作空氣通道所存在的管子老化問題和泄漏問題，氣路板與箱殼和各功能單元的連接口采用O形橡膠環(huán)密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐惡劣環(huán)境的能力。
（2）采用精湛的先進(jìn)技術(shù)
由于KF系列儀表性能指標(biāo)高，制造工藝難度大，所以采用了許多先進(jìn)的工藝技術(shù)。例如差壓測量組件，要求把銅波紋管焊到不銹鋼基座上，而焊縫距離波紋管只有4mm,焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫可能使波紋管退火而失去彈性。這里采用了電子束焊技術(shù)，它是以集中的高能電子束轟擊工件表面時(shí)產(chǎn)生的熱能熔化金屬來形成金屬接合的焊接方法，其特點(diǎn)是焊縫窄而深(寬度小于3mm、深度17mm以上)、熱影響范圍小，這是其他焊接方法難以解決的。此外，還根據(jù)不同需要，采用高頻焊接，微束氬弧焊接、等離子焊接等現(xiàn)代先進(jìn)的焊接技術(shù)。又例如：氣路板是由250×200mm2的金屬板上粘接上0.6mm金屬薄板而成，要求通入140KPa的壓縮空氣時(shí)，氣路暢通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受環(huán)境溫度影響而剝離，這里采用了先進(jìn)的粘接技術(shù)。再如：對差壓測量單元的膜盒內(nèi)腔充灌硅油是采用了高真空充灌技術(shù)，其真空度達(dá)到10-5托。對焊縫質(zhì)量采用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)檢查微孔滲漏。
正因?yàn)橛邢冗M(jìn)可靠的工藝手段，所以KF系列儀表的扭管組件、差壓測量單元等關(guān)鍵部件采用了全焊接結(jié)構(gòu)，零部件不能拆卸，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證了儀表整機(jī)的穩(wěn)定和可靠。
（3）優(yōu)良的選材
儀表的彈性元件、盤簧管、扭管、膜片、不銹鋼波紋管、膜盒等采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料SUS316制造，具有良好的彈性和耐腐蝕性。為了適用于具有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，對接觸介質(zhì)的零件，按需要采用蒙乃爾合金、耐熱彈性合金、鉭材、哈氏合金等材料制造。考慮到儀表在現(xiàn)場使用的環(huán)境比較惡劣，儀表的箱殼采用鑄鋁合金制造，并噴涂防腐漆。
4、具有對現(xiàn)場環(huán)境的良好適應(yīng)性
（1）儀表采用了防塵、防水、防震結(jié)構(gòu)。對于抗震性能較差的壓力和溫度測量元件，采用了相應(yīng)的抗震措施。例如：盤簧管壓力測量組件的輸出位移是從回旋中心取出的，組件裝有平衡重錘，使重心落在轉(zhuǎn)軸上，從而減小震動(dòng)對輸出的影響。又如：溫度測量組件中采用較大的波紋管，使組件在較大的力矩作用下平衡，提高了儀表的抗震能力。
（2）為了使儀表在工藝介質(zhì)波動(dòng)頻繁的場合下能正常使用，在差壓、液位的測量組件上均裝有可調(diào)的阻尼機(jī)構(gòu)。
（3）為適應(yīng)強(qiáng)腐蝕或高粘度的工藝介質(zhì)的測量和控制需要，除了在零件的選材上加以解決外，還在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施。例如有法蘭式、法蘭插入式和雙法蘭式等多品種規(guī)格供用戶選擇。
5、操作和維護(hù)簡單方便
為了避免使用人員的誤操作，在表門背面貼有使用說明牌；為了避免誤裝配，十字槽螺釘表示固定用螺釘，一字槽釘表示調(diào)整螺釘；凡供操作人員操作用的部位用黑色來加以區(qū)分，例如設(shè)定旋鈕、手操旋扭、切換開關(guān)手柄等。
當(dāng)需耍維修儀表的部件時(shí)，只要將部件從氣路板上拆下來維修即可，無需將整機(jī)從配管中卸下來。由于儀表零部件的通用性強(qiáng)，只需要少量備品備件，而且維護(hù)操作技能也很容易掌握。
四、KF系列氣動(dòng)基地式儀表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接檢測被控對象的壓力、溫度、液位、差壓、壓力的參數(shù)，顯示參數(shù)、經(jīng)調(diào)節(jié)后，輸出0.2～1Kgf/cm2氣壓信號(hào)。
利用KFD還可以檢測液體的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD檢測液位：
利用差壓儀表檢測控制液位或界面時(shí)，要特別注意儀表安裝位置等引起的誤差，要正確利用正負(fù)遷移以消除其影響。
（1）開口容器液位的檢測控制
根據(jù)液體中任一點(diǎn)的側(cè)壓力P等于液體的密度ρ與該點(diǎn)距液面深度H的積。
公式： P = ρ×H
從圖14a可以得出，儀表的量程等于從最高液位到最低液位P2的變化值(ρ×H0)。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
（2）密閉容器液位的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。
如圖14b所示，儀表的量程：ρ×H0。
正遷移量為：ρ×(h2+h3)。
安裝時(shí)，將氣相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的負(fù)壓室（開口容器時(shí)KFD負(fù)壓室通大氣），液相控制點(diǎn)的壓力接入KFD的正壓室，KFD就可以指示調(diào)節(jié)液位。
2、利用KFD檢測兩種不同密度的液體的界面：
利用KFD差壓檢測兩種液休界面的基本原理是：在滿罐的兩種不同密度的液體中，如果內(nèi)壓力恒定，最低界面?zhèn)葔毫?/span>P1的變化，隨著液面高度H與兩種液體的密度差 (ρ2-ρ1)的乘積變化而變化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的變化與H的變化成比例。
圖15是利用KFD差壓儀表檢測控制兩種液體界面高度的示意圖。
安裝時(shí)將測量高點(diǎn)接人KFD的負(fù)壓室，測量低點(diǎn)接人KFD的正壓室。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
3、利用KFD差壓儀表檢測液體密度
利用KFD差壓儀表檢測液體密度的原理是：根據(jù)公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定時(shí)，隨著液體密度ρ的變化其形成的壓力P變化也成比例地變化，測出此壓力的變化量即可間接測出此液體的密度變化。
（1）開口容器密度的檢測
圖16a所示，設(shè)液位的高度為H（容器內(nèi)液面到儀表差壓室中心的高度），如果被測液體的密度從最小密度(ρl)增大到最大密度(ρh)，則儀表的量程為H×(ρh-ρl)，正遷移量為HPl。
（2）密閉容器內(nèi)液體密度的檢測控制
密閉容器和開口容器的區(qū)別在于有靜壓，而加在差壓正、負(fù)容室的靜壓是相互抵消的，所以在進(jìn)行檢測控制時(shí)二者沒有根本的區(qū)別。如圖16b所示，負(fù)壓容室及其導(dǎo)壓管內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)液密度應(yīng)大于被測液體的最大密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被測液體混入負(fù)壓容室。
儀表量程為：H×(ρ1h-ρ1l)，負(fù)遷移量為：Hρ2-Hρ1l。
導(dǎo)壓管前設(shè)截止閥，以方便儀表的維護(hù)調(diào)校。
4、KFD測量管道流量：
如果在充滿流體的管道中固定放置一個(gè)流通面積小于管道截面積的節(jié)流件(如孔板)，控制管內(nèi)流束在通過該節(jié)流件(孔板)時(shí)，就會(huì)造成局部收縮。在收縮處，流速增加，靜壓力降低，因此，在節(jié)流件(孔板)前后將產(chǎn)生一定的壓力差。對于一定形狀和尺寸的節(jié)流件。一定的測壓點(diǎn)位置和前后直管段長度，在一定的流體參數(shù)情況下，節(jié)流件(孔板)前后的壓差ΔP與流量Q之間有一定的函數(shù)關(guān)糸。因此，可以通過用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀測量孔板前后的差壓來測量流量。安裝方式如圖17。
注：利用KFD差壓指示調(diào)節(jié)儀(或差壓指示變送器)與孔板配套測量管道的流量，其設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜。請參考流量測量的專業(yè)書籍。
