一種壓力緩沖裝置及試驗臺的研發(fā)

摘要：本文以通遼發(fā)電總廠包金英勞模創(chuàng)新工作室的創(chuàng)新項目“壓力緩沖裝置及試驗臺研發(fā)”為背景，從壓力緩沖裝置的設計、原理及應用情況以及試驗臺的研發(fā)依據(jù)等幾部分，分別進行介紹，說明壓力緩沖裝置的研發(fā)與應用，對熱工壓力測量裝置的現(xiàn)場實際應用的提高切實起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：壓力緩沖裝置；試驗臺；現(xiàn)場壓力測量

一、成果產(chǎn)生背景

高壓以及瞬間壓力沖擊問題在工業(yè)企業(yè)中是常見問題，它非常重要，因為它極大的影響到相關(guān)人員及設備的安全問題。壓力緩沖技術(shù)是關(guān)于壓力變化規(guī)律的科學，它能夠指導我們處理高壓以及瞬間壓力沖擊工作和解決出現(xiàn)的相關(guān)問題。壓力緩沖技術(shù)在企業(yè)中具有舉足輕重的作用。

壓力緩沖的實質(zhì)是對壓力時間函數(shù)（dp/dt）的調(diào)整，目的是使壓力的變化過程以一種更符合安全要求和工程需要的狀態(tài)進行。在高壓狀態(tài)或存在壓力瞬間沖擊情況下，出于對人身安全和設備安全的考慮，壓力緩沖顯得尤為重要。

在我廠生產(chǎn)現(xiàn)場中，存在大量的壓力測量裝置，如壓力表、壓力開關(guān)和壓力變送器等，這類設備能否正常工作，直接關(guān)系到壓力參數(shù)的正常顯示，以及對整個工藝流程的合理控制。當壓力測量裝置檢測管道靜態(tài)工況時，不承受任何壓力；當生產(chǎn)需要，其檢測的介質(zhì)迅速充滿整個壓力管路時，壓力的瞬間沖擊將對壓力測量裝置產(chǎn)生強大的破壞性，很多壓力測量裝置就被所檢測的介質(zhì)壓力驟然變化產(chǎn)生的沖擊力損壞，其不僅導致無法檢測被測介質(zhì)的當前壓力，同時由于損壞壓力測量裝置，也增加了生產(chǎn)成本。

基于上述情況，熱工分場組織部分技術(shù)骨干，對此類壓力瞬間沖擊問題進行集中討論、研究解決方案，最終研發(fā)了一種壓力緩沖裝置，此外，特研發(fā)了一套試驗臺，以便進一步檢測壓力緩沖裝置的實際應用效果。

二、項目原理說明

一）、壓力緩沖裝置

1、通用型壓力緩沖裝置

其緩沖原理如圖所示：

當被測介質(zhì)進入壓力測量裝置的取樣部分時，由于壓力緩沖裝置的作用，被測介質(zhì)將會被分流，由緩沖柱與取樣連接件螺紋縫隙進入到測量裝置，不會在瞬間全部進入到測量裝置感應部位，而是在一定時間延遲之后，才會充滿整個感應區(qū)，這樣，壓力測量裝置就可以避免被測介質(zhì)瞬間高壓沖擊而造成的損壞。此種壓力緩沖裝置使用于測量介質(zhì)較為清澈的情況，例如水、蒸汽等。

2、特殊Ⅰ型壓力緩沖裝置

其緩沖原理如圖所示：

當被測介質(zhì)清澈度較差，黏稠度較高時（例如油介質(zhì)），采用通用型壓力緩沖裝置的效果較差，介質(zhì)有時會將緩沖柱與連接件的螺紋連接處縫隙堵住，造成測量不準確或延時時間過長。因此在緩沖柱感壓側(cè)，鉆取2個直徑為Φ2的小孔（圖2）【或鉆取1個直徑為Φ5的小孔（圖3）】，小孔距離緩沖柱另一側(cè)1mm，在取孔處，距離內(nèi)側(cè)緩沖柱頂部2個螺紋處，開取兩個孔，與緩沖柱內(nèi)部小孔連通，介質(zhì)可以從緩沖柱內(nèi)部流過，起到緩沖作用。這種緩沖裝置對介質(zhì)清澈度的要求放寬，將延時時間縮短，可用于油系統(tǒng)連鎖壓力開關(guān)等處，其緩沖作用明顯優(yōu)于通用型壓力緩沖裝置。

3、特殊Ⅱ型壓力緩沖裝置

其緩沖原理如圖所示：

此種壓力緩沖裝置是在特殊Ⅰ型的基礎(chǔ)上研發(fā)出的，其不僅在第2個螺紋處開孔，與緩沖柱內(nèi)部小孔連通，在第4個、第6個螺紋處均開孔與緩沖柱內(nèi)部小孔連通（如圖4）；或在第4個、第6個螺紋處錯位開孔（如圖5），這樣，緩沖延時時間可以進一步調(diào)整，經(jīng)試驗后效果優(yōu)于特殊Ⅰ型，其主要作用在主機保護、重要連鎖保護等對測量延時有較高精度要求的油系統(tǒng)測量裝置中。

（二）、壓力緩沖裝置試驗臺

其試驗原理如圖所示：

被測壓力調(diào)整到設定值后，進入到試驗氣體管路中，此時，通過DCS系統(tǒng)發(fā)出電磁閥動作指令，電磁閥打開后，被測氣體進入到已安裝壓力緩沖裝置的變送器中，此時變送器壓力測量信號傳輸至DCS系統(tǒng)內(nèi)，可在CRT上監(jiān)視到壓力的變化趨勢，從而可以試驗出壓力從靜態(tài)達到設定值的時間延時。

三、創(chuàng)新點、效果歸納

壓力緩沖裝置的研發(fā)，實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場熱控壓力測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升，通過對四種型號的緩沖裝置的試驗，并分別應用于不用情況下介質(zhì)的壓力測量，提高了對壓力測量的精確度控制，在保證壓力測量裝置不被瞬間壓力沖擊損壞的前提下，通過對緩沖延時時間的試驗，分類了四種型號緩沖裝置的應用范圍，保障了對于主輔機保護、連鎖壓力測量信號的準確性，使壓力緩沖裝置能夠真正適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

為了清晰得知壓力緩沖裝置的應用效果，利用廢棄的壓力校驗臺，設計改造了壓力緩沖裝置試驗臺，并同DCS控制系統(tǒng)有效結(jié)合，能夠精確的試驗出緩沖裝置的緩沖效果，其中包括了緩沖柱的安裝位置、緩沖時間的調(diào)試等，進一步提高了緩沖裝置對于介質(zhì)測量壓力控制的精確度。

四、項目推廣前景

壓力緩沖的實質(zhì)是對壓力隨時間變化函數(shù)的調(diào)整，目的在于調(diào)整壓力變化的形式，滿足工程實際中對設備安全性和經(jīng)濟性的要求。通過以上幾個方面的描述，可以看出，通過研發(fā)壓力緩沖裝置及試驗裝置，解決了這一生產(chǎn)難題，及壓力測量裝置被瞬間高壓沖擊所產(chǎn)生的損壞后果，保證了壓力測量的準確性、時效性，同時降低了生產(chǎn)成本。因此，壓力緩沖裝置應繼續(xù)推廣應用。在行業(yè)全面推廣有利用企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，同時也積極響應習總書記提出的“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的偉大目標。

五、經(jīng)濟、社會效益

壓力緩沖裝置的研發(fā)，并大量應用于生產(chǎn)現(xiàn)場，其中在數(shù)百塊壓力表上應用，幾十塊壓力開關(guān)、差壓開關(guān)上應用，提高了壓力測量裝置的測量準確性，同時保護了壓力測量裝置不被瞬間壓力沖擊造成損壞，節(jié)省了大量備品備件成本，年節(jié)省約50萬余元。為我廠1-5號機組壓力測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力的保障，達到了預期的效果。

六、實施應用情況

壓力緩沖裝置研發(fā)后，大量應用于生產(chǎn)現(xiàn)場。其中，通用型壓力緩沖裝置已經(jīng)應用于通遼發(fā)電總廠5臺機組所有的泵出口壓力表及部分普通壓力表（約200塊），部分壓力開關(guān)也有所應用；特殊Ⅰ型壓力緩沖裝置應用于輔機油系統(tǒng)壓力、差壓測量開關(guān)，特殊Ⅱ型壓力緩沖裝置應用于主輔機油系統(tǒng)保護、連鎖壓力開關(guān)，通過壓力緩沖裝置試驗的試驗效果，能夠進一步確定壓力緩沖裝置的應用設備。壓力緩沖裝置的研發(fā)，提高了壓力測量裝置的測量準確性，同時保護了壓力測量裝置不被瞬間壓力沖擊造成損壞，節(jié)省了大量備品備件成本，年平均約為50萬余元；同時，為通遼發(fā)電總廠1-5號機組壓力測量系統(tǒng)的精確測量以及穩(wěn)定運行提供了有力的保障，達到了預期的效果，得到了很好的應用。

參考文獻：

[1]高等學校教材：火電廠熱工自動控制技術(shù)及應用、著作者：劉禾、白焰、李新利；

[2]集散控制系統(tǒng)及其應用、著作者：張雪申。