壓力室檢定設(shè)備的升級(jí)改造

夏旭春

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

壓力室檢定設(shè)備的升級(jí)改造

夏旭春

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

我公司壓力室開(kāi)展壓力表、變送器的檢定，檢定設(shè)備為活塞式壓力計(jì)。由于壓力表中殘留的酸堿介質(zhì)，使壓力計(jì)管路密封腐蝕。通過(guò)增加手動(dòng)氣壓源檢定裝置，并對(duì)檢定裝置的密封性進(jìn)行改造，降低了維修量，提高了工作效率。

壓力室；檢定；活塞壓力計(jì)；臺(tái)式手動(dòng)氣壓源；耐腐蝕性；密封性；改進(jìn)

我公司壓力室檢定依據(jù)JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程，每年開(kāi)展壓力表、變送器入庫(kù)及周期檢定約1 500臺(tái)套，每年節(jié)約檢定費(fèi)用10萬(wàn)元。在公司設(shè)備維護(hù)停車時(shí)每天檢定設(shè)備約200臺(tái)套，檢定任務(wù)非常艱巨，因此檢定設(shè)備的好壞直接影響職工勞動(dòng)強(qiáng)度大小和檢定效率高低。

1 壓力室檢定設(shè)備的現(xiàn)狀及問(wèn)題

壓力室開(kāi)展檢定范圍是0.04～60 MPa，檢定設(shè)備主要是0.04～0.6 MPa、0.1～6 MPa 0.05級(jí)沈陽(yáng)福潤(rùn)德儀器制造有限公司制造的SHJ系列活塞壓力計(jì)和1～60 MPa 0.05級(jí)YS-600二等活塞壓力計(jì)，檢定介質(zhì)是變送器油或蓖麻油無(wú)腐蝕性液體。

活塞式壓力計(jì)是基于帕斯卡定律產(chǎn)生的一種壓力標(biāo)準(zhǔn)器，其工作原理是當(dāng)進(jìn)油閥處于開(kāi)啟狀態(tài)下，可通過(guò)加壓手輪為管路系統(tǒng)填充介質(zhì)；當(dāng)進(jìn)油閥處于關(guān)閉狀態(tài)下，活塞式壓力計(jì)便成為一個(gè)密閉的壓力系統(tǒng)，再通過(guò)加壓手輪為這一密閉的系統(tǒng)進(jìn)行壓力控制。

活塞壓力計(jì)的工作原理如圖1。

1.砝碼 2.砝碼托盤 3.測(cè)量活塞 4.活塞筒 5、7、12.切斷閥 6.標(biāo)準(zhǔn)壓力表 8.進(jìn)油閥手輪 9.油杯 10.進(jìn)油閥 11.被校壓力表 13.工作液 14.工作活塞 15.手搖泵 16.絲桿 17.加壓手輪圖1 活塞式壓力計(jì)示意圖

如圖1所示，在整個(gè)工作進(jìn)程中活塞式壓力計(jì)將遵循流體靜力學(xué)平衡原理穩(wěn)定工作。當(dāng)在砝碼托盤上添加或減少砝碼后，系統(tǒng)的壓力會(huì)隨之發(fā)生變化。要使管路系統(tǒng)的壓力與砝碼托盤及其連接件和當(dāng)時(shí)所承載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量總和的作用力平衡，還需通過(guò)手搖加壓手輪為系統(tǒng)升壓(降壓)操控，使砝碼托盤升(降)到指定位置。處于這種狀態(tài)下的系統(tǒng)壓力就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的壓力值。這一壓力量值的準(zhǔn)確程度將完全取決于活塞系統(tǒng)的有效面積和專用砝碼的質(zhì)量精度。如果需要解除系統(tǒng)的密閉狀態(tài)，只要通過(guò)手搖加壓手輪將系統(tǒng)壓力下調(diào)到砝碼托盤的初始位置后，緩慢開(kāi)啟油杯針閥即可。在循環(huán)檢定過(guò)程中變壓器油在裝置中循環(huán)使用。

經(jīng)8個(gè)月使用活塞壓力計(jì)管路系統(tǒng)出現(xiàn)加壓手輪動(dòng)力不足問(wèn)題，經(jīng)多次打壓仍不能實(shí)現(xiàn)1.6 MPa壓力表滿量程檢定。對(duì)0.6 MPa壓力點(diǎn)開(kāi)展保壓試驗(yàn)，打壓至1 MPa保壓10 min后，觀察5 min每分鐘下降超0.1 MPa，已無(wú)法滿足下降不超過(guò)0.06 MPa的保壓要求；對(duì)6 MPa壓力點(diǎn)開(kāi)展保壓試驗(yàn)，打壓至10 MPa保壓不足3 min。保壓試驗(yàn)表明：活塞壓力計(jì)密封性能下降已無(wú)法滿足檢定要求。

將整套設(shè)備拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)：手搖泵、絲杠和活塞筒內(nèi)壁出現(xiàn)凹陷、銅制接頭及橡膠圈受腐蝕變形、止逆閥堵塞，加壓手輪不斷加壓導(dǎo)致絲杠受腐蝕嚴(yán)重已無(wú)法使用。

原因分析：活塞壓力計(jì)手搖泵、絲杠和活塞筒均是鑄鐵材質(zhì)，我單位周期檢定的壓力表多用于酸、堿管道壓力監(jiān)測(cè)，彈簧管中殘留酸、堿介質(zhì)檢定時(shí)與變壓器油接觸，變壓器油回流腐蝕整個(gè)檢定設(shè)備，活塞壓力計(jì)密封性能破壞嚴(yán)重。

在維護(hù)過(guò)程中，拆裝活塞壓力計(jì)、管路系統(tǒng)中變壓器油完全置換并清洗2次，人工成本浪費(fèi)嚴(yán)重；測(cè)量設(shè)備頻繁檢修工作效率降低，檢定人員勞動(dòng)強(qiáng)度增大，更換絲杠費(fèi)用高達(dá)5 000元。每年周期檢定壓力表約1 000臺(tái)套，充分考慮人工成本、維修費(fèi)用等因素，現(xiàn)有活塞壓力計(jì)不能滿足壓力表周期檢定的需要，所以改進(jìn)檢定設(shè)備勢(shì)在必行。為此，反復(fù)試驗(yàn)、多次進(jìn)行解體維修，最終確定從手動(dòng)氣壓源及檢定裝置的密封性進(jìn)行全面改造。

2 增加手動(dòng)氣壓源檢定裝置

壓力檢定設(shè)備分為液體和氣體兩種壓力傳導(dǎo)媒介，液體壓力傳導(dǎo)耐腐蝕性差，維護(hù)費(fèi)用高不能滿足我單位周期檢定的需要。氣壓源設(shè)備是集真空、氣壓兩種發(fā)生源于一體的真空壓力信號(hào)發(fā)生器，由手壓泵、增壓泵、壓力調(diào)節(jié)及正負(fù)壓轉(zhuǎn)換閥、壓力輸出五部分構(gòu)成，可為校驗(yàn)壓力(差壓)變送器、精密壓力表、普通壓力表、其它壓力儀器儀表提供壓力源，適用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)及實(shí)驗(yàn)室檢定。

臺(tái)式手動(dòng)氣壓源作為氣壓源設(shè)備的一種，具有結(jié)構(gòu)體積小、重量輕、造壓范圍大(0.1～6 MPa)、疏空度高、配套數(shù)字壓力表精度等級(jí)高(可達(dá)0.05級(jí))等特點(diǎn)，整套設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用不足1萬(wàn)元，性價(jià)比高，能夠滿足我單位壓力表周期檢定的需要。整個(gè)檢定裝置由數(shù)字壓力表和壓力表校驗(yàn)器組成，使用空氣作為壓力傳導(dǎo)媒介，空氣通過(guò)進(jìn)氣閥進(jìn)入裝置內(nèi)部，檢定完畢時(shí)通過(guò)卸壓閥排出，節(jié)省成本，環(huán)保衛(wèi)生；檢定裝置內(nèi)部管路選用不銹鋼材質(zhì)，耐腐蝕性強(qiáng)；如有酸堿腐蝕性介質(zhì)，關(guān)閉進(jìn)氣閥打開(kāi)卸壓閥反復(fù)按加壓泵將腐蝕物直接排出，清洗工作量??；臺(tái)式手動(dòng)氣壓源檢定利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)控壓，無(wú)需搬運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，工人工作量減輕，檢定效率高；檢定裝置與被檢表采用M20×1.5內(nèi)螺紋自鎖接頭連接，替代了扳子減輕工作量，操作簡(jiǎn)單方便。

3 氣壓源檢定裝置密封性改善

3.1 壓力密封存在的問(wèn)題

臺(tái)式手動(dòng)氣壓源檢定裝置的壓力采用O型圈擠壓密封，O型圈是一種界面形狀為圓形的橡膠圈，是液壓氣動(dòng)中最廣泛的密封件。O型圈與被檢表密封面貼合時(shí)，產(chǎn)生的初始形變壓力大于密封應(yīng)力時(shí)將不會(huì)泄露，實(shí)現(xiàn)自密封則整個(gè)檢定裝置密封性好，檢定操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力；但是在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，被檢表密封面水線的直徑尺寸不同，深淺不一，當(dāng)O型圈直徑大小與被檢表水線直徑接近時(shí)出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，造成O型圈被拉伸、變細(xì)，與被檢表接觸面積較小，密封方式由“線密封”變成“點(diǎn)密封”，最終導(dǎo)致泄漏影響正常檢定。臺(tái)式手動(dòng)氣壓源O型圈的密封方式對(duì)被檢表水線制作標(biāo)準(zhǔn)要求較高，否則無(wú)法達(dá)到密封滿意狀態(tài)，但是各個(gè)廠家壓力表水線的直徑尺寸不統(tǒng)一，導(dǎo)致了檢定時(shí)經(jīng)常碰到泄露密封不嚴(yán)的情況，影響檢定速度，降低工作效率，頻繁更換O型圈，維護(hù)成本增加。

3.2 壓力密封由“線”到“面”的改進(jìn)

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：采用環(huán)狀彈性橡膠墊片替代O型圈可以很好的解決密封問(wèn)題。環(huán)狀彈性橡膠墊片增加了與被檢表接觸面積，擰緊后形成凹凸密封面，解決了被檢壓力表不同直徑水線導(dǎo)致密封不嚴(yán)的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)證廠家對(duì)密封改進(jìn)方案非常認(rèn)可，并根據(jù)手動(dòng)氣壓源連接口徑制作相應(yīng)的橡膠墊片。這一創(chuàng)新建議的實(shí)施，手動(dòng)氣壓源的密封性更好，大大提高了檢定效率。創(chuàng)新改造如圖2。

圖2 手動(dòng)氣壓源的密封

4 設(shè)備改造前后對(duì)比

改造之前，活塞壓力計(jì)管路腐蝕嚴(yán)重，漏油情況時(shí)有發(fā)生，故障率高，每年維修費(fèi)用高達(dá)1萬(wàn)元。檢定設(shè)備無(wú)故障時(shí)每名檢定人員一天能完成20塊壓力表檢定，高壓檢定效率更低，檢定人員勞動(dòng)強(qiáng)度大；檢定變送器時(shí)變送器油浪費(fèi)嚴(yán)重。

改造后增加臺(tái)式手動(dòng)壓力源一次購(gòu)置成本1萬(wàn)元，兩臺(tái)設(shè)備分類可同時(shí)開(kāi)展檢定，提高了工作效率；設(shè)備密封性O(shè)型圈到彈性橡膠墊片的改造后檢定設(shè)備密封性更好；精密壓力表控壓替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼，檢定人員勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，每組檢定人員每天可完成50塊壓力表檢定任務(wù)，工作效率提高2倍；檢定變送器時(shí)用空氣替代變送器油導(dǎo)壓，節(jié)約成本的同時(shí)，衛(wèi)生環(huán)保；改造完成后壓力室檢定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋、高效率的檢定目標(biāo)。

[1] 張華，趙文柱.熱工測(cè)量?jī)x表[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2013

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[4] JJG52-2013 彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程[S]

TQ056.1

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1005-8370(2017)04-39-03

2017-06-05

夏旭春(1982—)，女，華北理工大學(xué)2015級(jí)在職研究生。唐山三友化工股份有限公司純堿分公司設(shè)備部工程師。