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)

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

壓力室；檢定；活塞壓力計；臺式手動氣壓源；耐腐蝕性；密封性；改進

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，每年開展壓力表、變送器入庫及周期檢定約1 500臺套，每年節(jié)約檢定費用10萬元。在公司設(shè)備維護停車時每天檢定設(shè)備約200臺套，檢定任務非常艱巨，因此檢定設(shè)備的好壞直接影響職工勞動強度大小和檢定效率高低。

1 壓力室檢定設(shè)備的現(xiàn)狀及問題

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

活塞式壓力計是基于帕斯卡定律產(chǎn)生的一種壓力標準器，其工作原理是當進油閥處于開啟狀態(tài)下，可通過加壓手輪為管路系統(tǒng)填充介質(zhì)；當進油閥處于關(guān)閉狀態(tài)下，活塞式壓力計便成為一個密閉的壓力系統(tǒng)，再通過加壓手輪為這一密閉的系統(tǒng)進行壓力控制。

活塞壓力計的工作原理如圖1。

1.砝碼 2.砝碼托盤 3.測量活塞 4.活塞筒 5、7、12.切斷閥 6.標準壓力表 8.進油閥手輪 9.油杯 10.進油閥 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 活塞式壓力計示意圖

如圖1所示，在整個工作進程中活塞式壓力計將遵循流體靜力學平衡原理穩(wěn)定工作。當在砝碼托盤上添加或減少砝碼后，系統(tǒng)的壓力會隨之發(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時所承載的標準砝碼的質(zhì)量總和的作用力平衡，還需通過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)壓力就是一個標準的壓力值。這一壓力量值的準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，緩慢開啟油杯針閥即可。在循環(huán)檢定過程中變壓器油在裝置中循環(huán)使用。

經(jīng)8個月使用活塞壓力計管路系統(tǒng)出現(xiàn)加壓手輪動力不足問題，經(jīng)多次打壓仍不能實現(xiàn)1.6 MPa壓力表滿量程檢定。對0.6 MPa壓力點開展保壓試驗，打壓至1 MPa保壓10 min后，觀察5 min每分鐘下降超0.1 MPa，已無法滿足下降不超過0.06 MPa的保壓要求；對6 MPa壓力點開展保壓試驗，打壓至10 MPa保壓不足3 min。保壓試驗表明：活塞壓力計密封性能下降已無法滿足檢定要求。

將整套設(shè)備拆開發(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致絲杠受腐蝕嚴重已無法使用。

原因分析：活塞壓力計手搖泵、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，彈簧管中殘留酸、堿介質(zhì)檢定時與變壓器油接觸，變壓器油回流腐蝕整個檢定設(shè)備，活塞壓力計密封性能破壞嚴重。

在維護過程中，拆裝活塞壓力計、管路系統(tǒng)中變壓器油完全置換并清洗2次，人工成本浪費嚴重；測量設(shè)備頻繁檢修工作效率降低，檢定人員勞動強度增大，更換絲杠費用高達5 000元。每年周期檢定壓力表約1 000臺套，充分考慮人工成本、維修費用等因素，現(xiàn)有活塞壓力計不能滿足壓力表周期檢定的需要，所以改進檢定設(shè)備勢在必行。為此，反復試驗、多次進行解體維修，最終確定從手動氣壓源及檢定裝置的密封性進行全面改造。

2 增加手動氣壓源檢定裝置

壓力檢定設(shè)備分為液體和氣體兩種壓力傳導媒介，液體壓力傳導耐腐蝕性差，維護費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發(fā)生器，由手壓泵、增壓泵、壓力調(diào)節(jié)及正負壓轉(zhuǎn)換閥、壓力輸出五部分構(gòu)成，可為校驗壓力(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)場作業(yè)及實驗室檢定。

臺式手動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)字壓力表精度等級高(可達0.05級)等特點，整套設(shè)備購置費用不足1萬元，性價比高，能夠滿足我單位壓力表周期檢定的需要。整個檢定裝置由數(shù)字壓力表和壓力表校驗器組成，使用空氣作為壓力傳導媒介，空氣通過進氣閥進入裝置內(nèi)部，檢定完畢時通過卸壓閥排出，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；如有酸堿腐蝕性介質(zhì)，關(guān)閉進氣閥打開卸壓閥反復按加壓泵將腐蝕物直接排出，清洗工作量??；臺式手動氣壓源檢定利用標準數(shù)字壓力計控壓，無需搬運標準砝碼，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 壓力密封存在的問題

臺式手動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，是液壓氣動中最廣泛的密封件。O型圈與被檢表密封面貼合時，產(chǎn)生的初始形變壓力大于密封應力時將不會泄露，實現(xiàn)自密封則整個檢定裝置密封性好，檢定操作簡單，省時省力；但是在使用過程中發(fā)現(xiàn)，被檢表密封面水線的直徑尺寸不同，深淺不一，當O型圈直徑大小與被檢表水線直徑接近時出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，造成O型圈被拉伸、變細，與被檢表接觸面積較小，密封方式由“線密封”變成“點密封”，最終導致泄漏影響正常檢定。臺式手動氣壓源O型圈的密封方式對被檢表水線制作標準要求較高，否則無法達到密封滿意狀態(tài)，但是各個廠家壓力表水線的直徑尺寸不統(tǒng)一，導致了檢定時經(jīng)常碰到泄露密封不嚴的情況，影響檢定速度，降低工作效率，頻繁更換O型圈，維護成本增加。

3.2 壓力密封由“線”到“面”的改進

經(jīng)過多次試驗發(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致密封不嚴的問題。經(jīng)驗證廠家對密封改進方案非常認可，并根據(jù)手動氣壓源連接口徑制作相應的橡膠墊片。這一創(chuàng)新建議的實施，手動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 手動氣壓源的密封

4 設(shè)備改造前后對比

改造之前，活塞壓力計管路腐蝕嚴重，漏油情況時有發(fā)生，故障率高，每年維修費用高達1萬元。檢定設(shè)備無故障時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，檢定人員勞動強度大；檢定變送器時變送器油浪費嚴重。

改造后增加臺式手動壓力源一次購置成本1萬元，兩臺設(shè)備分類可同時開展檢定，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準砝碼，檢定人員勞動強度大大降低，每組檢定人員每天可完成50塊壓力表檢定任務，工作效率提高2倍；檢定變送器時用空氣替代變送器油導壓，節(jié)約成本的同時，衛(wèi)生環(huán)保；改造完成后壓力室檢定系統(tǒng)實現(xiàn)了全覆蓋、高效率的檢定目標。

[1] 張華，趙文柱.熱工測量儀表[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2013

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TQ056.1

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2017-06-05

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