壓力室檢定設備的升級改造

夏旭春

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

壓力室檢定設備的升級改造

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，檢定設備為活塞式壓力計。由于壓力表中殘留的酸堿介質，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JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規程，每年開展壓力表、變送器入庫及周期檢定約1 500臺套，每年節約檢定費用10萬元。在公司設備維護停車時每天檢定設備約200臺套，檢定任務非常艱巨，因此檢定設備的好壞直接影響職工勞動強度大小和檢定效率高低。

1 壓力室檢定設備的現狀及問題

壓力室開展檢定范圍是0.04～60 MPa，檢定設備主要是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下，可通過加壓手輪為管路系統填充介質；當進油閥處于關閉狀態下，活塞式壓力計便成為一個密閉的壓力系統，再通過加壓手輪為這一密閉的系統進行壓力控制。

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定工作。當在砝碼托盤上添加或減少砝碼后，系統的壓力會隨之發生變化。要使管路系統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量總和的作用力平衡，還需通過手搖加壓手輪為系統升壓(降壓)操控，使砝碼托盤升(降)到指定位置。處于這種狀態下的系統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的有效面積和專用砝碼的質量精度。如果需要解除系統的密閉狀態，只要通過手搖加壓手輪將系統壓力下調到砝碼托盤的初始位置后，緩慢開啟油杯針閥即可。在循環檢定過程中變壓器油在裝置中循環使用。

經8個月使用活塞壓力計管路系統出現加壓手輪動力不足問題，經多次打壓仍不能實現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。

將整套設備拆開發現：手搖泵、絲杠和活塞筒內壁出現凹陷、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，我單位周期檢定的壓力表多用于酸、堿管道壓力監測，彈簧管中殘留酸、堿介質檢定時與變壓器油接觸，變壓器油回流腐蝕整個檢定設備，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。氣壓源設備是集真空、氣壓兩種發生源于一體的真空壓力信號發生器，由手壓泵、增壓泵、壓力調節及正負壓轉換閥、壓力輸出五部分構成，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，適用于現場作業及實驗室檢定。

臺式手動氣壓源作為氣壓源設備的一種，具有結構體積小、重量輕、造壓范圍大(0.1～6 MPa)、疏空度高、配套數字壓力表精度等級高(可達0.05級)等特點，整套設備購置費用不足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部，檢定完畢時通過卸壓閥排出，節省成本，環保衛生；檢定裝置內部管路選用不銹鋼材質，耐腐蝕性強；如有酸堿腐蝕性介質，關閉進氣閥打開卸壓閥反復按加壓泵將腐蝕物直接排出，清洗工作量小；臺式手動氣壓源檢定利用標準數字壓力計控壓，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，產生的初始形變壓力大于密封應力時將不會泄露，實現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現，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偏心現象，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，但是各個廠家壓力表水線的直徑尺寸不統一，導致了檢定時經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

經過多次試驗發現：采用環狀彈性橡膠墊片替代O型圈可以很好的解決密封問題。環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。經驗證廠家對密封改進方案非常認可，并根據手動氣壓源連接口徑制作相應的橡膠墊片。這一創新建議的實施，手動氣壓源的密封性更好，大大提高了檢定效率。創新改造如圖2。

圖2 手動氣壓源的密封

4 設備改造前后對比

改造之前，活塞壓力計管路腐蝕嚴重，漏油情況時有發生，故障率高，每年維修費用高達1萬元。檢定設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，兩臺設備分類可同時開展檢定，提高了工作效率；設備密封性O型圈到彈性橡膠墊片的改造后檢定設備密封性更好；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，節約成本的同時，衛生環保；改造完成后壓力室檢定系統實現了全覆蓋、高效率的檢定目標。

[1] 張華，趙文柱.熱工測量儀表[M]．北京：冶金工業出版社，2013

[2] 陳國利.精密壓力表檢定中常見問題[J].品牌與標準化，2011(02)

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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備部工程師。