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KF系列气动基地式指示调节仪-应用简介
点击次数：828 发布时间：2008/10/8 16:58:44
KF系列气动基地式指示调节仪
应用简介
气动基地式仪表是对生产过程中介质的压力、温度、差压(流量)、液位等工艺参数进行检测和控制的仪表。在一台仪表中具有测量、显示和调节功能，可对单个被调参数构成一个调节回路。可在生产现进行就地调节，故称为“基地式”仪表。气动基地式仪表具有防尘、防水、防寒、防爆、不受电磁场、射线的干扰，产品结构牢靠，维护简便，以及可直接操纵气功执行机构等优点，几十年来一直在自动控制领域中发挥重要的作用。即使在当今电子技术、计算机技术和自动化技术高度发展的年代，在大型的生产装置中（如300MW、600MW大力发电机组，30万吨乙烯装置）对单冲量的简单自动调节系统就采用基地式仪表实现对各种参数的就地调节，从而为大系统的安全、稳定、高效运行创造条件。
一、KF系列产品的构成及工作原理
KF系列仪表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能组成：
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
KF 系列仪表的工作原理如下：
如（图1）示，由测量单元获得的与被测量参数成比例的位移，通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较。当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变。经过放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元，它对输入压力起延缓传递作用。随后，微分单元之输出进入反馈波纹管，由它驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。所以当偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，故输出值很大，随着负反馈的加强而逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针伐和气容组成的积分单元，加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要偏差存在，这种正反馈就继续存在，输出压力的变化就进行下去。就这样，输出压力按比例、积分、微分的调节规律改变。
二、主要组成部件
1、温度测量单元
温度测量组件是由内腔充灌满液体（煤油）或气体（氮气）的温包、毛细管、波纹组件和连杆机构所组成。如（图2）所示，当温包受热后，内部介质膨胀而导至压力增大，该压力经毛细管传递使测量波纹管产生位移，推动连杆机构，使温度测量组件的输出轴产生与被测温度成比例的输出转角，通过行程连杆拉动测量指针指示测量值。为了完全补偿环境温度变化对测量精度的影响，该组件有一套环境温度的补偿系统，它由补偿波纹管（其几何尺寸与测量波纹完全相同）和毛细管（其几何尺寸与连接温包和测量波纹管的毛细管完全相同）所组成，且内部充满同样的介质。两个波纹管分别作用于两根连杆上，而两根连杆由浮动支点连接起来，且浮动支点到两波纹管的作用点相等。显然，当环境温度变化时，两波纹管所产生的附加力矩相互抵消，无论环境温度如何变化，都不影响输出转角。
充满液体介质温包是用于测量-50～300℃的温度范围。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
2、压力测量单元
压力测量单元分为测量范围固定型和可调型两大类。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
（3）标准信号接收波纹管
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波纹管式：
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
3、差压测量单元
差压测量单元由中间基座和两块与它构成高、低压容室的盖板组成（见图6）。
用螺栓把两块盖板固定在中间基座的两侧，在中间基座的两边焊有隔离膜片，在基座内部有测量压差的波纹管，它把基座内腔分隔成互不相通的高、低压腔室，室内灌满硅油，高、低压介质分别送入高、低容室。当有压差出现时，高压侧的硅油流经阻尼阀推动波纹管向底压侧方向移动，带动与波纹管连接起来的扭臂转动，从而对扭管产生与差压成比例的扭力矩输出，于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
4、液位测量单元
液位测量单元分两种型式，一种是以密封膜片为支承的高阻尼型（见图7），另一种是以刀口为支承的扭管型（见图8）。
浮筒浸入介质液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也随之增大，对于以膜片为支承的结构，此浮力通过浮筒杠杆变成向下的力而传给金属拉带，通过与拉带相连的扭臂产生一个与液位成比例的扭矩，此力矩通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。对于以刀口为支承的结构，此浮力作用在由刀口支撑的扭臂上产生一个扭力矩，然后通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，转换成标准气压信号，扭管起轴支承作用和使工艺介质与外界隔离的作用。
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
5、渐开线矢量机构
渐开线矢量机构是把测量单元检测得到的力矩转换成标准气压信号的机构，它同时可实现调整仪表测量范围的目的。这种机构区别于常用的利用改变杠杆支点位置来实现测量力与输出反馈力平衡的杠杆机构，也区别于用可挠曲的簧片作为铰链，利用改变测量力与输出反馈力作用方向的夹角来实现矢量平衡的矢量机构。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一个支承园柱，且直角顶点位于支承圆柱的圆周上，而直角边分别通过簧片与传递测量力FH的杠杆1和传递输出反馈力Fv的杠杆2相连接。在支承圆周面上固紧了一条柔性金属带3 (厚度为0.03mm) 的一端，而另一端则固定在回旋臂的E点上，用于把金属带拉紧。E点可绕回旋中心O沿着近似渐开线的一段圆弧槽上移动，使角度θ发生变化，并且保持金属带始终处于与支承圆柱相切的位置，支承圆柱是在FH、Fv和金属带张力T共同作用下的浮动支点。
当测量单元接受工艺参数后，在其扭管引出轴上传递出一个与被测参数成正比的力矩，使安装在引出轴的杠杆1转动，并对直角形板施加一个测量力FH，使装在杠杆1上的挡板对喷嘴的距离随之改变，引起喷嘴背压变化，经放大器放大形成输出压力，该压力同时反馈到波纹管中，经杠杆作用产生反馈力Fv，它与FH的合力使金属带受拉紧而产生张力T，于是FH、Fv及T构成矢量平衡。从矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。显然，改变θ角，可改变Fv/FH的值因而改变输出压力与测量力之比，即可改变仪表的测量范围。由于θ角的可调范围在50o以上，所以机构具有很宽的量程调整范围，量程比在1：20以上。此外，渐开线矢量机构采用了补偿办法，大幅度减小改变量程时产生的零位偏移，达到调量程与调零位互不影响，从而大大简化了调整手续。
6、调节部分
调节部分由差动机构（见图10）、比例作用单元（见图11）、微分单元和积分单元（见图12）等组合而成。
（1）差动机构
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
（2）比例作用单元
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
（3）积分单元及微分单元
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
差隙作用单元是一种在比例单元基础上只使用正反馈波纹管而不使用负反馈波纹管的单元。即：把调节器的输出压力引入正反馈波纹管，让负反馈波纹管通大气，它相当于一个刚度很小的弹簧。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
三、KF系列仪表的特点
1、系列品种齐全、调节功能丰富
KF系列仪表通过更换多种的测量组件，对各种生产过程的温度、压力、液位、差压（流量）等工艺参数进行检测和控制，其应用范围能复盖大多数控制领域。
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
2、仪表功能的伸缩性强、组合灵活
KF系列仪表在总体设计上有完整周密的考虑,仪表结构单元化、功能组件化，可选择各种功能组件装到仪表箱壳内的气路板上，组成各种规格的仪表，像单元组合仪表一样，能自由地组合成各种调节功能和附加功能的控制系统。例如能实现外部气给定、积分限幅、外部积分、被测参数的变送输出等等。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
3、仪表的精度高、性能稳定可靠
（1）采用新颖的产品结构设计
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
（2）采用精湛的技术
由于KF系列仪表性能指标高，制造工艺难度大，所以采用了许多的工艺技术。例如差压测量组件，要求把铜波纹管焊到不锈钢基座上，而焊缝距离波纹管只有4mm,焊接时产生的高温可能使波纹管退火而失去弹性。这里采用了电子束焊技术，它是以集中的高能电子束轰击工件表面时产生的热能熔化金属来形成金属接合的焊接方法，其特点是焊缝窄而深(宽度小于3mm、深度17mm以上)、热影响范围小，这是其他焊接方法难以解决的。此外，还根据不同需要，采用高频焊接，微束氩弧焊接、等离子焊接等现代的焊接技术。又例如：气路板是由250×200mm2的金属板上粘接上0.6mm金属薄板而成，要求通入140KPa的压缩空气时，气路畅通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受环境温度影响而剥离，这里采用了的粘接技术。再如：对差压测量单元的膜盒内腔充灌硅油是采用了高真空充灌技术，其真空度达到10-5托。对焊缝质量采用氦质谱检漏技术检查微孔渗漏。
正因为有可靠的工艺手段，所以KF系列仪表的扭管组件、差压测量单元等关键部件采用了全焊接结构，零部件不能拆卸，具有很高的稳定性和可靠性，从而保证了仪表整机的稳定和可靠。
（3）优良的选材
仪表的弹性元件、盘簧管、扭管、膜片、不锈钢波纹管、膜盒等采用优质的不锈钢材料SUS316制造，具有良好的弹性和耐腐蚀性。为了适用于具有强腐蚀性的介质，对接触介质的零件，按需要采用蒙乃尔合金、耐热弹性合金、钽材、哈氏合金等材料制造。考虑到仪表在现场使用的环境比较恶劣，仪表的箱壳采用铸铝合金制造，并喷涂防腐漆。
4、具有对现场环境的良好适应性
（1）仪表采用了防尘、防水、防震结构。对于抗震性能较差的压力和温度测量元件，采用了相应的抗震措施。例如：盘簧管压力测量组件的输出位移是从回旋中心取出的，组件装有平衡重锤，使重心落在转轴上，从而减小震动对输出的影响。又如：温度测量组件中采用较大的波纹管，使组件在较大的力矩作用下平衡，提高了仪表的抗震能力。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
5、操作和维护简单方便
为了避免使用人员的误操作，在表门背面贴有使用说明牌；为了避免误装配，十字槽螺钉表示固定用螺钉，一字槽钉表示调整螺钉；凡供操作人员操作用的部位用黑色来加以区分，例如设定旋钮、手操旋扭、切换开关手柄等。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
四、KF系列气动基地式仪表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接检测被控对象的压力、温度、液位、差压、压力的参数，显示参数、经调节后，输出0.2～1Kgf/cm2气压信号。
利用KFD还可以检测液体的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD检测液位：
利用差压仪表检测控制液位或界面时，要特别注意仪表安装位置等引起的误差，要正确利用正负迁移以消除其影响。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
2、利用KFD检测两种不同密度的液体的界面：
利用KFD差压检测两种液休界面的基本原理是：在满罐的两种不同密度的液体中，如果内压力恒定，界面侧压力P1的变化，随着液面高度H与两种液体的密度差 (ρ2-ρ1)的乘积变化而变化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的变化与H的变化成比例。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
3、利用KFD差压仪表检测液体密度
利用KFD差压仪表检测液体密度的原理是：根据公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定时，随着液体密度ρ的变化其形成的压力P变化也成比例地变化，测出此压力的变化量即可间接测出此液体的密度变化。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
4、KFD测量管道流量：
如果在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的节流件(如孔板)，控制管内流束在通过该节流件(孔板)时，就会造成局部收缩。在收缩处，流速增加，静压力降低，因此，在节流件(孔板)前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件。一定的测压点位置和前后直管段长度，在一定的流体参数情况下，节流件(孔板)前后的压差ΔP与流量Q之间有一定的函数关糸。因此，可以通过用KFD差压指示调节仪测量孔板前后的差压来测量流量。安装方式如图17。
注：利用KFD差压指示调节仪(或差压指示变送器)与孔板配套测量管道的流量，其设计计算较为复杂。请参考流量测量的专业书籍。
KF系列气动基地式指示调节仪
应用简介
气动基地式仪表是对生产过程中介质的压力、温度、差压(流量)、液位等工艺参数进行检测和控制的仪表。在一台仪表中具有测量、显示和调节功能，可对单个被调参数构成一个调节回路。可在生产现进行就地调节，故称为“基地式”仪表。气动基地式仪表具有防尘、防水、防寒、防爆、不受电磁场、射线的干扰，产品结构牢靠，维护简便，以及可直接操纵气功执行机构等优点，几十年来一直在自动控制领域中发挥重要的作用。即使在当今电子技术、计算机技术和自动化技术高度发展的年代，在大型的生产装置中（如300MW、600MW大力发电机组，30万吨乙烯装置）对单冲量的简单自动调节系统就采用基地式仪表实现对各种参数的就地调节，从而为大系统的安全、稳定、高效运行创造条件。
一、KF系列产品的构成及工作原理
KF系列仪表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能组成：
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
KF 系列仪表的工作原理如下：
如（图1）示，由测量单元获得的与被测量参数成比例的位移，通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较。当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变。经过放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元，它对输入压力起延缓传递作用。随后，微分单元之输出进入反馈波纹管，由它驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。所以当偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，故输出值很大，随着负反馈的加强而逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针伐和气容组成的积分单元，加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要偏差存在，这种正反馈就继续存在，输出压力的变化就进行下去。就这样，输出压力按比例、积分、微分的调节规律改变。
二、主要组成部件
1、温度测量单元
温度测量组件是由内腔充灌满液体（煤油）或气体（氮气）的温包、毛细管、波纹组件和连杆机构所组成。如（图2）所示，当温包受热后，内部介质膨胀而导至压力增大，该压力经毛细管传递使测量波纹管产生位移，推动连杆机构，使温度测量组件的输出轴产生与被测温度成比例的输出转角，通过行程连杆拉动测量指针指示测量值。为了完全补偿环境温度变化对测量精度的影响，该组件有一套环境温度的补偿系统，它由补偿波纹管（其几何尺寸与测量波纹完全相同）和毛细管（其几何尺寸与连接温包和测量波纹管的毛细管完全相同）所组成，且内部充满同样的介质。两个波纹管分别作用于两根连杆上，而两根连杆由浮动支点连接起来，且浮动支点到两波纹管的作用点相等。显然，当环境温度变化时，两波纹管所产生的附加力矩相互抵消，无论环境温度如何变化，都不影响输出转角。
充满液体介质温包是用于测量-50～300℃的温度范围。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
2、压力测量单元
压力测量单元分为测量范围固定型和可调型两大类。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
（3）标准信号接收波纹管
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波纹管式：
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
3、差压测量单元
差压测量单元由中间基座和两块与它构成高、低压容室的盖板组成（见图6）。
用螺栓把两块盖板固定在中间基座的两侧，在中间基座的两边焊有隔离膜片，在基座内部有测量压差的波纹管，它把基座内腔分隔成互不相通的高、低压腔室，室内灌满硅油，高、低压介质分别送入高、低容室。当有压差出现时，高压侧的硅油流经阻尼阀推动波纹管向底压侧方向移动，带动与波纹管连接起来的扭臂转动，从而对扭管产生与差压成比例的扭力矩输出，于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
4、液位测量单元
液位测量单元分两种型式，一种是以密封膜片为支承的高阻尼型（见图7），另一种是以刀口为支承的扭管型（见图8）。
浮筒浸入介质液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也随之增大，对于以膜片为支承的结构，此浮力通过浮筒杠杆变成向下的力而传给金属拉带，通过与拉带相连的扭臂产生一个与液位成比例的扭矩，此力矩通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。对于以刀口为支承的结构，此浮力作用在由刀口支撑的扭臂上产生一个扭力矩，然后通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，转换成标准气压信号，扭管起轴支承作用和使工艺介质与外界隔离的作用。
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
5、渐开线矢量机构
渐开线矢量机构是把测量单元检测得到的力矩转换成标准气压信号的机构，它同时可实现调整仪表测量范围的目的。这种机构区别于常用的利用改变杠杆支点位置来实现测量力与输出反馈力平衡的杠杆机构，也区别于用可挠曲的簧片作为铰链，利用改变测量力与输出反馈力作用方向的夹角来实现矢量平衡的矢量机构。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一个支承园柱，且直角顶点位于支承圆柱的圆周上，而直角边分别通过簧片与传递测量力FH的杠杆1和传递输出反馈力Fv的杠杆2相连接。在支承圆周面上固紧了一条柔性金属带3 (厚度为0.03mm) 的一端，而另一端则固定在回旋臂的E点上，用于把金属带拉紧。E点可绕回旋中心O沿着近似渐开线的一段圆弧槽上移动，使角度θ发生变化，并且保持金属带始终处于与支承圆柱相切的位置，支承圆柱是在FH、Fv和金属带张力T共同作用下的浮动支点。
当测量单元接受工艺参数后，在其扭管引出轴上传递出一个与被测参数成正比的力矩，使安装在引出轴的杠杆1转动，并对直角形板施加一个测量力FH，使装在杠杆1上的挡板对喷嘴的距离随之改变，引起喷嘴背压变化，经放大器放大形成输出压力，该压力同时反馈到波纹管中，经杠杆作用产生反馈力Fv，它与FH的合力使金属带受拉紧而产生张力T，于是FH、Fv及T构成矢量平衡。从矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。显然，改变θ角，可改变Fv/FH的值因而改变输出压力与测量力之比，即可改变仪表的测量范围。由于θ角的可调范围在50o以上，所以机构具有很宽的量程调整范围，量程比在1：20以上。此外，渐开线矢量机构采用了补偿办法，大幅度减小改变量程时产生的零位偏移，达到调量程与调零位互不影响，从而大大简化了调整手续。
6、调节部分
调节部分由差动机构（见图10）、比例作用单元（见图11）、微分单元和积分单元（见图12）等组合而成。
（1）差动机构
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
（2）比例作用单元
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
（3）积分单元及微分单元
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
差隙作用单元是一种在比例单元基础上只使用正反馈波纹管而不使用负反馈波纹管的单元。即：把调节器的输出压力引入正反馈波纹管，让负反馈波纹管通大气，它相当于一个刚度很小的弹簧。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
三、KF系列仪表的特点
1、系列品种齐全、调节功能丰富
KF系列仪表通过更换多种的测量组件，对各种生产过程的温度、压力、液位、差压（流量）等工艺参数进行检测和控制，其应用范围能复盖大多数控制领域。
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
2、仪表功能的伸缩性强、组合灵活
KF系列仪表在总体设计上有完整周密的考虑,仪表结构单元化、功能组件化，可选择各种功能组件装到仪表箱壳内的气路板上，组成各种规格的仪表，像单元组合仪表一样，能自由地组合成各种调节功能和附加功能的控制系统。例如能实现外部气给定、积分限幅、外部积分、被测参数的变送输出等等。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
3、仪表的精度高、性能稳定可靠
（1）采用新颖的产品结构设计
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
（2）采用精湛的技术
由于KF系列仪表性能指标高，制造工艺难度大，所以采用了许多的工艺技术。例如差压测量组件，要求把铜波纹管焊到不锈钢基座上，而焊缝距离波纹管只有4mm,焊接时产生的高温可能使波纹管退火而失去弹性。这里采用了电子束焊技术，它是以集中的高能电子束轰击工件表面时产生的热能熔化金属来形成金属接合的焊接方法，其特点是焊缝窄而深(宽度小于3mm、深度17mm以上)、热影响范围小，这是其他焊接方法难以解决的。此外，还根据不同需要，采用高频焊接，微束氩弧焊接、等离子焊接等现代的焊接技术。又例如：气路板是由250×200mm2的金属板上粘接上0.6mm金属薄板而成，要求通入140KPa的压缩空气时，气路畅通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受环境温度影响而剥离，这里采用了的粘接技术。再如：对差压测量单元的膜盒内腔充灌硅油是采用了高真空充灌技术，其真空度达到10-5托。对焊缝质量采用氦质谱检漏技术检查微孔渗漏。
正因为有可靠的工艺手段，所以KF系列仪表的扭管组件、差压测量单元等关键部件采用了全焊接结构，零部件不能拆卸，具有很高的稳定性和可靠性，从而保证了仪表整机的稳定和可靠。
（3）优良的选材
仪表的弹性元件、盘簧管、扭管、膜片、不锈钢波纹管、膜盒等采用优质的不锈钢材料SUS316制造，具有良好的弹性和耐腐蚀性。为了适用于具有强腐蚀性的介质，对接触介质的零件，按需要采用蒙乃尔合金、耐热弹性合金、钽材、哈氏合金等材料制造。考虑到仪表在现场使用的环境比较恶劣，仪表的箱壳采用铸铝合金制造，并喷涂防腐漆。
4、具有对现场环境的良好适应性
（1）仪表采用了防尘、防水、防震结构。对于抗震性能较差的压力和温度测量元件，采用了相应的抗震措施。例如：盘簧管压力测量组件的输出位移是从回旋中心取出的，组件装有平衡重锤，使重心落在转轴上，从而减小震动对输出的影响。又如：温度测量组件中采用较大的波纹管，使组件在较大的力矩作用下平衡，提高了仪表的抗震能力。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
5、操作和维护简单方便
为了避免使用人员的误操作，在表门背面贴有使用说明牌；为了避免误装配，十字槽螺钉表示固定用螺钉，一字槽钉表示调整螺钉；凡供操作人员操作用的部位用黑色来加以区分，例如设定旋钮、手操旋扭、切换开关手柄等。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
四、KF系列气动基地式仪表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接检测被控对象的压力、温度、液位、差压、压力的参数，显示参数、经调节后，输出0.2～1Kgf/cm2气压信号。
利用KFD还可以检测液体的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD检测液位：
利用差压仪表检测控制液位或界面时，要特别注意仪表安装位置等引起的误差，要正确利用正负迁移以消除其影响。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
2、利用KFD检测两种不同密度的液体的界面：
利用KFD差压检测两种液休界面的基本原理是：在满罐的两种不同密度的液体中，如果内压力恒定，界面侧压力P1的变化，随着液面高度H与两种液体的密度差 (ρ2-ρ1)的乘积变化而变化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的变化与H的变化成比例。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
3、利用KFD差压仪表检测液体密度
利用KFD差压仪表检测液体密度的原理是：根据公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定时，随着液体密度ρ的变化其形成的压力P变化也成比例地变化，测出此压力的变化量即可间接测出此液体的密度变化。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
4、KFD测量管道流量：
如果在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的节流件(如孔板)，控制管内流束在通过该节流件(孔板)时，就会造成局部收缩。在收缩处，流速增加，静压力降低，因此，在节流件(孔板)前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件。一定的测压点位置和前后直管段长度，在一定的流体参数情况下，节流件(孔板)前后的压差ΔP与流量Q之间有一定的函数关糸。因此，可以通过用KFD差压指示调节仪测量孔板前后的差压来测量流量。安装方式如图17。
注：利用KFD差压指示调节仪(或差压指示变送器)与孔板配套测量管道的流量，其设计计算较为复杂。请参考流量测量的专业书籍。
KF系列气动基地式指示调节仪
应用简介
气动基地式仪表是对生产过程中介质的压力、温度、差压(流量)、液位等工艺参数进行检测和控制的仪表。在一台仪表中具有测量、显示和调节功能，可对单个被调参数构成一个调节回路。可在生产现进行就地调节，故称为“基地式”仪表。气动基地式仪表具有防尘、防水、防寒、防爆、不受电磁场、射线的干扰，产品结构牢靠，维护简便，以及可直接操纵气功执行机构等优点，几十年来一直在自动控制领域中发挥重要的作用。即使在当今电子技术、计算机技术和自动化技术高度发展的年代，在大型的生产装置中（如300MW、600MW大力发电机组，30万吨乙烯装置）对单冲量的简单自动调节系统就采用基地式仪表实现对各种参数的就地调节，从而为大系统的安全、稳定、高效运行创造条件。
一、KF系列产品的构成及工作原理
KF系列仪表的系列化、通用化程度很高，它由6部分功能组成：
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）测量值指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号(20～200KPa)
（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
KF 系列仪表的工作原理如下：
如（图1）示，由测量单元获得的与被测量参数成比例的位移，通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较。当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变。经过放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元，它对输入压力起延缓传递作用。随后，微分单元之输出进入反馈波纹管，由它驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。所以当偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，故输出值很大，随着负反馈的加强而逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针伐和气容组成的积分单元，加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要偏差存在，这种正反馈就继续存在，输出压力的变化就进行下去。就这样，输出压力按比例、积分、微分的调节规律改变。
二、主要组成部件
1、温度测量单元
温度测量组件是由内腔充灌满液体（煤油）或气体（氮气）的温包、毛细管、波纹组件和连杆机构所组成。如（图2）所示，当温包受热后，内部介质膨胀而导至压力增大，该压力经毛细管传递使测量波纹管产生位移，推动连杆机构，使温度测量组件的输出轴产生与被测温度成比例的输出转角，通过行程连杆拉动测量指针指示测量值。为了完全补偿环境温度变化对测量精度的影响，该组件有一套环境温度的补偿系统，它由补偿波纹管（其几何尺寸与测量波纹完全相同）和毛细管（其几何尺寸与连接温包和测量波纹管的毛细管完全相同）所组成，且内部充满同样的介质。两个波纹管分别作用于两根连杆上，而两根连杆由浮动支点连接起来，且浮动支点到两波纹管的作用点相等。显然，当环境温度变化时，两波纹管所产生的附加力矩相互抵消，无论环境温度如何变化，都不影响输出转角。
充满液体介质温包是用于测量-50～300℃的温度范围。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
充满气体介质温包是用于测量0～300℃至0～500℃的温度范围
由于本测量组件选用有较大有效面积的波纹管，且其刚度较小，性能稳定，因而组件的精度高，性能稳定。
2、压力测量单元
压力测量单元分为测量范围固定型和可调型两大类。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
A：范围固定型有3种形式：
（1）盘簧管式（见图3）
测量元件盘簧管的外端为固定端，内端为活动端。在被测压力作用下，由内端带动中心轴，产生转角输出。在中心轴上同时装有平衡重锤，可提高抗震性能。共有15个种规格，测量范围为：0～0.3MPa至0～35MPa。
（2）波纹管式：（见图4）
测量元件波纹管在被测压力作用下，端盖产生位移，带动连杆机构获得位移输出。与波纹管装于同一轴线上的弹簧受压缩，产生的弹簧力与输入作用力相平衡。若把弹簧装于波纹管端盖的外部，可作低压测量时使用。若把弹簧装于波纹管内部，则可作负压测量。共有5种规格，测量范围为：-100KPa至200KPa。
（3）标准信号接收波纹管
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
它由接收20～100KPa信号的波纹管、拉伸弹簧和连杆机构所组成。其动作原理与上述波纹管式测量单元相同，用于把标准气压信号转换成位移的接收部件。
B：压力范围可调型有3种形式：
（1）波登管式（见图5）
测量元件波登管在输入压力作用下,产生与压力大小成比例的拉力,通过拉动扭臂,从而给扭管施加一个与输入压力成比例的扭力矩,此力矩通扭管的引出轴输出。于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆,从而转换成标准气压信号。共有4种格。测量范围为0～0.35MPa至0～70MPa。
（2）波纹管式：
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
测量元件是不锈钢焊接波纹管。结构形式与上述波登管式相同,共有4种规格,测量范围为0～1.33KPa至0～700KPa。
（3）远程密封膜片式
测量元件是波登管或波纹管，在远离这些测量元件的位置上装有连接法兰，法兰上焊上与工艺介质直接接触的感测膜片，法兰与测量元件之间用毛细管连接起来，法兰内腔及毛细管内充满硅油。这样，被测介质的压力通过感测膜片接收后，经毛细管的硅油传递到测量元件中去，实现对工艺参数的远程检测。
连接法兰有4种形式：
标准型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
插入型法兰：适用于0～3.5MPa以下的测量范围；
夹持型法兰：适用于0～0.35MPa至0～25MPa的测量范围；
按钮状膜片型：（ＰＦ1 1/2”内螺纹）适用于0～2.5MPa至0～70MPa的测量范围。
3、差压测量单元
差压测量单元由中间基座和两块与它构成高、低压容室的盖板组成（见图6）。
用螺栓把两块盖板固定在中间基座的两侧，在中间基座的两边焊有隔离膜片，在基座内部有测量压差的波纹管，它把基座内腔分隔成互不相通的高、低压腔室，室内灌满硅油，高、低压介质分别送入高、低容室。当有压差出现时，高压侧的硅油流经阻尼阀推动波纹管向底压侧方向移动，带动与波纹管连接起来的扭臂转动，从而对扭管产生与差压成比例的扭力矩输出，于是带动与它相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
（1）差压测量单元的测量范围分成4档：
高差压：0～25KPa至0～ 500KPa
中差压：0～2.5KPa至0～55KPa
低差压：0～0.5KPa至0～6KPa
微差压：0～0.1KPa至0～1.2Kpa
（2）差压测量单元的结构型式有4种：
标准型、法兰型、远程密封膜片型、高静压型。
4、液位测量单元
液位测量单元分两种型式，一种是以密封膜片为支承的高阻尼型（见图7），另一种是以刀口为支承的扭管型（见图8）。
浮筒浸入介质液里，若液位升高，浮筒所承受的向上浮力也随之增大，对于以膜片为支承的结构，此浮力通过浮筒杠杆变成向下的力而传给金属拉带，通过与拉带相连的扭臂产生一个与液位成比例的扭矩，此力矩通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，从而转换成标准气压信号。对于以刀口为支承的结构，此浮力作用在由刀口支撑的扭臂上产生一个扭力矩，然后通过扭管的引出轴输出，于是带动与之相连接的变送单元的主杠杆，转换成标准气压信号，扭管起轴支承作用和使工艺介质与外界隔离的作用。
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
液位测量单元针对被测对象不同而有繁多的品种规格：
（1）按测量范围分：
0～300至0～3000mm共8种,被测介质的比重可连续调整。
（2）按被测介质的比重分,共2种：
中比重：0.4～1.6
低比重：0.1～0.4
（3）按工作压力分：
日本标准：JIS 10K,30K,63K共3种
美国标淮：ANSI 150,300,600共3种
（4）按连接方式分：
外浮筒式： 侧—侧法兰式；侧—底法兰式；
顶—侧法兰式； 顶—底法兰式；
内浮筒式： 顶装法兰式；侧装法兰式。
（5）按扭管不同的选材分：
V型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度350℃～400℃
H型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度200℃～350℃
N型：采用耐热镍基合金(INCONEL)，许用温度0～200℃
C型：采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
L型：采用不锈钢SUS316L，许用温度-196～0℃
（6）按密封膜片的选材分（用于高阻尼型）
采用SUS316L，许用温度-196～200℃
采用镍铬钼合金(哈氏合金C)，许用温度0～200℃
5、渐开线矢量机构
渐开线矢量机构是把测量单元检测得到的力矩转换成标准气压信号的机构，它同时可实现调整仪表测量范围的目的。这种机构区别于常用的利用改变杠杆支点位置来实现测量力与输出反馈力平衡的杠杆机构，也区别于用可挠曲的簧片作为铰链，利用改变测量力与输出反馈力作用方向的夹角来实现矢量平衡的矢量机构。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
渐开线矢量机构由矢量平衡部分，喷嘴挡板放大部分和输出反馈部分所组成（见图9）。
矢量部分有一直角形板，其上固定一个支承园柱，且直角顶点位于支承圆柱的圆周上，而直角边分别通过簧片与传递测量力FH的杠杆1和传递输出反馈力Fv的杠杆2相连接。在支承圆周面上固紧了一条柔性金属带3 (厚度为0.03mm) 的一端，而另一端则固定在回旋臂的E点上，用于把金属带拉紧。E点可绕回旋中心O沿着近似渐开线的一段圆弧槽上移动，使角度θ发生变化，并且保持金属带始终处于与支承圆柱相切的位置，支承圆柱是在FH、Fv和金属带张力T共同作用下的浮动支点。
当测量单元接受工艺参数后，在其扭管引出轴上传递出一个与被测参数成正比的力矩，使安装在引出轴的杠杆1转动，并对直角形板施加一个测量力FH，使装在杠杆1上的挡板对喷嘴的距离随之改变，引起喷嘴背压变化，经放大器放大形成输出压力，该压力同时反馈到波纹管中，经杠杆作用产生反馈力Fv，它与FH的合力使金属带受拉紧而产生张力T，于是FH、Fv及T构成矢量平衡。从矢量三角形可知：Fv/FH=tanθ。显然，改变θ角，可改变Fv/FH的值因而改变输出压力与测量力之比，即可改变仪表的测量范围。由于θ角的可调范围在50o以上，所以机构具有很宽的量程调整范围，量程比在1：20以上。此外，渐开线矢量机构采用了补偿办法，大幅度减小改变量程时产生的零位偏移，达到调量程与调零位互不影响，从而大大简化了调整手续。
6、调节部分
调节部分由差动机构（见图10）、比例作用单元（见图11）、微分单元和积分单元（见图12）等组合而成。
（1）差动机构
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
差动机构的作用是比较测量值与给定值，并按两者之偏差大小，由差动片中心点输出位移信号。该机构的差动片是由浮动形式来支承的。差动片的一端通过小钢珠饺链与测量指针相连，另一端则通过一根浮动转轴与给定指针相连，结构设计成当测量指针与给定指针重合时，差动片的中心孔正好与两针的转轴中心处于同一条轴线上。测量指针位移使差动片绕浮动转轴偏转，而给定指针位移使差动片绕小钢珠铰链偏转。若两针同步移动，则给定指针与测量指针的偏转角度相等，方向相反。因此，当两针在刻度范围内的任一点上重合时，差动片的中心孔则始终处于两指针轴的几何中心线上，此时尽管两指针同步移动，由于没有偏差，就没有位移输出。
（2）比例作用单元
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
比例作用单元由比例带设定机构和反馈部件所组成。前者是一个可绕中心转动的比例度盘，盘上装有喷咀档板机构，反馈部件采用孪生波纹管作为正、负反馈波纹管。孪生波纹管是用一体成型的方法制造成的，在波纹管的中部用橡胶膜片，硬芯分隔成两个腔室，当正、负反馈压力不相等时，中部硬芯带动反馈杠杆产生上下移动。同时，由差动机构传送来的偏差位移通过偏差连杆的传递，使反馈杆作左右摆动，两个方向的合成运动通过反馈杆上的拨销去拨动档板引起喷咀背压的改变，送到放大器进行功率放大。当转动比例度盘，便改变了档板对偏差连杆的夹角，使偏差位移在垂直档板方向的分量也改变，故同样的偏差位移所引起的档板位移大小不同，即改变了比例度。
（3）积分单元及微分单元
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
积分单元由针伐和气容室组成。积分单元是接在调节器的正反馈通道上的，它的输出端接到调节器的正反馈波纹管。只要测量与给定的偏差存在，与偏差成比例的压力就会加到针阀的前后，通过针阀和积分容室不断地改变正反馈波纹管内的压力，使调节器输出压力不断改变，这便是积分作用。针阀的开启度决定了这个作用进行的速度，即决定积分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
微分单元由针伐、气容室、装在气容室内的波纹管和手动微分旁路开关所组成。调节器输出端接到微分单元的输入端，微分单元的输出端接到调节器的负反馈波纹管，当偏差成比例的压力加到微分单元的输入端时，便分成两路，一路进入气容室内的微分波纹管，另一路经微分针阀进入调节器的负反馈波纹管。由于针阀的节流作用而延缓改变调节器的负反馈压力，使调节器输出压力瞬间增大，产生微分作用，又由于微分波纹管的弹性作用使波纹管内外压力渐趋于平衡，负反馈作用逐渐加强，微分作用逐渐消失。针阀开启度决定了微分作用延续时间，即决定微分时间，它可在0.05～30分钟范围内任意设定。
在装有微分单元而又不用微分作用时，只要将微分旁路开关反时针方向转到头就行（此时傍路开关打开，放大器输出直接通入积分单元和反馈气室）。
（4）开关作用单元及差隙作用单元（见图13）
开关作用单元是一种在比例作用单元上拆除了正、负反馈波纹管的单元。它的反馈杠杆由偏差连杆带动，只能作左右偏摆而无上下移动。由于没有反馈作用，只有极微小的偏差，喷咀就处于全开启或全关闭状态。喷咀背压直接输入放大器，因而调节器的输出或者是*小值，或者是值，从而实现开关作用。
差隙作用单元是一种在比例单元基础上只使用正反馈波纹管而不使用负反馈波纹管的单元。即：把调节器的输出压力引入正反馈波纹管，让负反馈波纹管通大气，它相当于一个刚度很小的弹簧。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
差隙作用又称为带死区的开关作用。这里以正作用的差隙调节器为说明差隙动作原理：在测量值低于给定值（即负偏差）时，由偏差连杆带动反馈杆的拨销使喷咀处于全开启状态。喷咀背压接近于零，调节器输出为*小值。当测量值达到给定值时，挡板随之进入工作区，喷咀背压开始升高，输出也开始升高，于是正反馈波纹管压力随之升高，使得反馈杆连同拨销下移，带动挡板进一步靠近喷咀，使得背压进一步升高，输出压力也进一步升高。如此循环下去，使挡板迅速盖死喷咀，从而使输出压力迅速达到值。此后，若测量值重新下降，出现负偏差，但由于拔销对挡板的作用点已下移，不能马上推动挡板打开喷咀，直至负偏差达到某一值时，拔销才能拔动挡板打开喷咀，输出压力重新迅速下降为*小值，这个负偏差就是差隙幅值。
差隙单元相当于比例单元的比例度盘称为差隙度盘，转动差隙度盘可以使差隙幅值在1～100%FS范围内随意设定。
三、KF系列仪表的特点
1、系列品种齐全、调节功能丰富
KF系列仪表通过更换多种的测量组件，对各种生产过程的温度、压力、液位、差压（流量）等工艺参数进行检测和控制，其应用范围能复盖大多数控制领域。
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
（1）测量范围
温度：-50℃～+500℃
压力：0～6.5Kpa至0～70MPa
绝对压力：0～6.5Kpa abs至0～700Kpa abs
（2）调节功能：
开—关、差隙、P+手动积分、PI、PID、 PD+手动积分
PI+限幅、P+外部积分、PD+外部积分
2、仪表功能的伸缩性强、组合灵活
KF系列仪表在总体设计上有完整周密的考虑,仪表结构单元化、功能组件化，可选择各种功能组件装到仪表箱壳内的气路板上，组成各种规格的仪表，像单元组合仪表一样，能自由地组合成各种调节功能和附加功能的控制系统。例如能实现外部气给定、积分限幅、外部积分、被测参数的变送输出等等。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
各功能组件是用螺钉紧固在气路板的平面上，其连接气孔以O型橡胶环密封，气路板线路结构在设计时考虑到了能将所有功能单元同时安装在上面，组合时对不需要用的功能单元的相应安装位置以封板加以封死即可。
3、仪表的精度高、性能稳定可靠
（1）采用新颖的产品结构设计
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
以KFD差压测量单元为例。考虑到仪表使用环境的温度变化，仪表使用工作压力的变化会造成仪表的误差，分析产生温度附加误差的主要原因是测量组件的高、低压侧的弹性元件及所灌的硅油在受热膨胀时形成不相等的附加压力造成的。所以，把它的结构设计成为容积系数可调整的结构。在制造工艺上解决了令高、低压侧容积匹配的问题，从而使这种测量单元具有高精度。又如：温度测量组件采用了对环境温度变化影响的全补偿结构，使其具有比同类产品更高的精度。
KF系列仪表的调节器采用了新发明的孪生波纹管，它区别于普通波纹管之处是把两个波纹管用一体成型的方法制成，使两波纹管的有效面积差和刚度差忽略不计，用作调节器的正、负反馈波纹管时，不需要进行选配，装配十分方便，使调节器的精度、稳定性和可靠性都得到提高。
仪表的变送单元采用渐开线矢量机构，测量范围可调整20倍以上，变送精度达0.5级以上，且调整测量范围与调整零位互不影响，因而调整十分方便。
由于仪表采用了气路板，避免了旧式气动基地式仪表使用胶管作空气通道所存在的管子老化问题和泄漏问题，气路板与箱壳和各功能单元的连接口采用O形橡胶环密封，其密封性能好，提高了可靠性和耐恶劣环境的能力。
（2）采用精湛的技术
由于KF系列仪表性能指标高，制造工艺难度大，所以采用了许多的工艺技术。例如差压测量组件，要求把铜波纹管焊到不锈钢基座上，而焊缝距离波纹管只有4mm,焊接时产生的高温可能使波纹管退火而失去弹性。这里采用了电子束焊技术，它是以集中的高能电子束轰击工件表面时产生的热能熔化金属来形成金属接合的焊接方法，其特点是焊缝窄而深(宽度小于3mm、深度17mm以上)、热影响范围小，这是其他焊接方法难以解决的。此外，还根据不同需要，采用高频焊接，微束氩弧焊接、等离子焊接等现代的焊接技术。又例如：气路板是由250×200mm2的金属板上粘接上0.6mm金属薄板而成，要求通入140KPa的压缩空气时，气路畅通、不泄露、不串通、粘接牢固，不受环境温度影响而剥离，这里采用了的粘接技术。再如：对差压测量单元的膜盒内腔充灌硅油是采用了高真空充灌技术，其真空度达到10-5托。对焊缝质量采用氦质谱检漏技术检查微孔渗漏。
正因为有可靠的工艺手段，所以KF系列仪表的扭管组件、差压测量单元等关键部件采用了全焊接结构，零部件不能拆卸，具有很高的稳定性和可靠性，从而保证了仪表整机的稳定和可靠。
（3）优良的选材
仪表的弹性元件、盘簧管、扭管、膜片、不锈钢波纹管、膜盒等采用优质的不锈钢材料SUS316制造，具有良好的弹性和耐腐蚀性。为了适用于具有强腐蚀性的介质，对接触介质的零件，按需要采用蒙乃尔合金、耐热弹性合金、钽材、哈氏合金等材料制造。考虑到仪表在现场使用的环境比较恶劣，仪表的箱壳采用铸铝合金制造，并喷涂防腐漆。
4、具有对现场环境的良好适应性
（1）仪表采用了防尘、防水、防震结构。对于抗震性能较差的压力和温度测量元件，采用了相应的抗震措施。例如：盘簧管压力测量组件的输出位移是从回旋中心取出的，组件装有平衡重锤，使重心落在转轴上，从而减小震动对输出的影响。又如：温度测量组件中采用较大的波纹管，使组件在较大的力矩作用下平衡，提高了仪表的抗震能力。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
（2）为了使仪表在工艺介质波动频繁的场合下能正常使用，在差压、液位的测量组件上均装有可调的阻尼机构。
（3）为适应强腐蚀或高粘度的工艺介质的测量和控制需要，除了在零件的选材上加以解决外，还在产品结构设计上采取措施。例如有法兰式、法兰插入式和双法兰式等多品种规格供用户选择。
5、操作和维护简单方便
为了避免使用人员的误操作，在表门背面贴有使用说明牌；为了避免误装配，十字槽螺钉表示固定用螺钉，一字槽钉表示调整螺钉；凡供操作人员操作用的部位用黑色来加以区分，例如设定旋钮、手操旋扭、切换开关手柄等。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
当需耍维修仪表的部件时，只要将部件从气路板上拆下来维修即可，无需将整机从配管中卸下来。由于仪表零部件的通用性强，只需要少量备品备件，而且维护操作技能也很容易掌握。
四、KF系列气动基地式仪表的使用
KFP、KFT、KFL、KFD、KFK直接检测被控对象的压力、温度、液位、差压、压力的参数，显示参数、经调节后，输出0.2～1Kgf/cm2气压信号。
利用KFD还可以检测液体的液位、界面、密度和流量。
1、利用KFD检测液位：
利用差压仪表检测控制液位或界面时，要特别注意仪表安装位置等引起的误差，要正确利用正负迁移以消除其影响。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
（1）开口容器液位的检测控制
根据液体中任一点的侧压力P等于液体的密度ρ与该点距液面深度H的积。
公式： P = ρ×H
从图14a可以得出，仪表的量程等于从液位到液位P2的变化值(ρ×H0)。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
（2）密闭容器液位的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。
如图14b所示，仪表的量程：ρ×H0。
正迁移量为：ρ×(h2+h3)。
安装时，将气相控制点的压力接入KFD的负压室（开口容器时KFD负压室通大气），液相控制点的压力接入KFD的正压室，KFD就可以指示调节液位。
2、利用KFD检测两种不同密度的液体的界面：
利用KFD差压检测两种液休界面的基本原理是：在满罐的两种不同密度的液体中，如果内压力恒定，界面侧压力P1的变化，随着液面高度H与两种液体的密度差 (ρ2-ρ1)的乘积变化而变化。(ρ2-ρ1)是定值，所以P1的变化与H的变化成比例。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
图15是利用KFD差压仪表检测控制两种液体界面高度的示意图。
安装时将测量高点接人KFD的负压室，测量低点接人KFD的正压室。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
3、利用KFD差压仪表检测液体密度
利用KFD差压仪表检测液体密度的原理是：根据公式 P = ρ×H ，在液位高度H恒定时，随着液体密度ρ的变化其形成的压力P变化也成比例地变化，测出此压力的变化量即可间接测出此液体的密度变化。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
（1）开口容器密度的检测
图16a所示，设液位的高度为H（容器内液面到仪表差压室中心的高度），如果被测液体的密度从*小密度(ρl)增大到密度(ρh)，则仪表的量程为H×(ρh-ρl)，正迁移量为HPl。
（2）密闭容器内液体密度的检测控制
密闭容器和开口容器的区别在于有静压，而加在差压正、负容室的静压是相互抵消的，所以在进行检测控制时二者没有根本的区别。如图16b所示，负压容室及其导压管内的标准液密度应大于被测液体的密度 (ρ2＞ρ1h)，以免被测液体混入负压容室。
仪表量程为：H×(ρ1h-ρ1l)，负迁移量为：Hρ2-Hρ1l。
导压管前设截止阀，以方便仪表的维护调校。
4、KFD测量管道流量：
如果在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的节流件(如孔板)，控制管内流束在通过该节流件(孔板)时，就会造成局部收缩。在收缩处，流速增加，静压力降低，因此，在节流件(孔板)前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件。一定的测压点位置和前后直管段长度，在一定的流体参数情况下，节流件(孔板)前后的压差ΔP与流量Q之间有一定的函数关糸。因此，可以通过用KFD差压指示调节仪测量孔板前后的差压来测量流量。安装方式如图17。
注：利用KFD差压指示调节仪(或差压指示变送器)与孔板配套测量管道的流量，其设计计算较为复杂。请参考流量测量的专业书籍。
原创作者：肇庆市科立仪表厂
