一種壓力緩沖裝置及試驗(yàn)臺(tái)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(xiàng)目“壓力緩沖裝置及試驗(yàn)臺(tái)研發(fā)”為背景，從壓力緩沖裝置的設(shè)計(jì)、原理及應(yīng)用情況以及試驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)依據(jù)等幾部分，分別進(jìn)行介紹，說明壓力緩沖裝置的研發(fā)與應(yīng)用，對(duì)熱工壓力測(cè)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的提高切實(shí)起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：壓力緩沖裝置；試驗(yàn)臺(tái)；現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)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?yàn)樗鼧O大的影響到相關(guān)人員及設(shè)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(xué)，它能夠指導(dǎo)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(shí)質(zhì)是對(duì)壓力時(shí)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(jìn)行。在高壓狀態(tài)或存在壓力瞬間沖擊情況下，出于對(duì)人身安全和設(shè)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(chǎng)中，存在大量的壓力測(cè)量裝置，如壓力表、壓力開關(guān)和壓力變送器等，這類設(shè)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(duì)整個(gè)工藝流程的合理控制。當(dāng)壓力測(cè)量裝置檢測(cè)管道靜態(tài)工況時(shí)，不承受任何壓力；當(dāng)生產(chǎn)需要，其檢測(cè)的介質(zhì)迅速充滿整個(gè)壓力管路時(shí)，壓力的瞬間沖擊將對(duì)壓力測(cè)量裝置產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞性，很多壓力測(cè)量裝置就被所檢測(cè)的介質(zhì)壓力驟然變化產(chǎn)生的沖擊力損壞，其不僅導(dǎo)致無法檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)的當(dāng)前壓力，同時(shí)由于損壞壓力測(cè)量裝置，也增加了生產(chǎn)成本。

基于上述情況，熱工分場(chǎng)組織部分技術(shù)骨干，對(duì)此類壓力瞬間沖擊問題進(jìn)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(yàn)臺(tái)，以便進(jìn)一步檢測(cè)壓力緩沖裝置的實(shí)際應(yīng)用效果。

二、項(xiàng)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(dāng)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)入壓力測(cè)量裝置的取樣部分時(shí)，由于壓力緩沖裝置的作用，被測(cè)介質(zhì)將會(huì)被分流，由緩沖柱與取樣連接件螺紋縫隙進(jìn)入到測(cè)量裝置，不會(huì)在瞬間全部進(jìn)入到測(cè)量裝置感應(yīng)部位，而是在一定時(shí)間延遲之后，才會(huì)充滿整個(gè)感應(yīng)區(qū)，這樣，壓力測(cè)量裝置就可以避免被測(cè)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(cè)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(dāng)被測(cè)介質(zhì)清澈度較差，黏稠度較高時(shí)（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(shí)會(huì)將緩沖柱與連接件的螺紋連接處縫隙堵住，造成測(cè)量不準(zhǔn)確或延時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)。因此在緩沖柱感壓側(cè)，鉆取2個(gè)直徑為Φ2的小孔（圖2）【或鉆取1個(gè)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(gè)螺紋處，開取兩個(gè)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(duì)介質(zhì)清澈度的要求放寬，將延時(shí)時(shí)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(gè)螺紋處開孔，與緩沖柱內(nèi)部小孔連通，在第4個(gè)、第6個(gè)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(gè)、第6個(gè)螺紋處錯(cuò)位開孔（如圖5），這樣，緩沖延時(shí)時(shí)間可以進(jìn)一步調(diào)整，經(jīng)試驗(yàn)后效果優(yōu)于特殊Ⅰ型，其主要作用在主機(jī)保護(hù)、重要連鎖保護(hù)等對(duì)測(cè)量延時(shí)有較高精度要求的油系統(tǒng)測(cè)量裝置中。

（二）、壓力緩沖裝置試驗(yàn)臺(tái)

其試驗(yàn)原理如圖所示：

被測(cè)壓力調(diào)整到設(shè)定值后，進(jìn)入到試驗(yàn)氣體管路中，此時(shí)，通過DCS系統(tǒng)發(fā)出電磁閥動(dòng)作指令，電磁閥打開后，被測(cè)氣體進(jìn)入到已安裝壓力緩沖裝置的變送器中，此時(shí)變送器壓力測(cè)量信號(hào)傳輸至DCS系統(tǒng)內(nèi)，可在CRT上監(jiān)視到壓力的變化趨勢(shì)，從而可以試驗(yàn)出壓力從靜態(tài)達(dá)到設(shè)定值的時(shí)間延時(shí)。

三、創(chuàng)新點(diǎn)、效果歸納

壓力緩沖裝置的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)熱控壓力測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升，通過對(duì)四種型號(hào)的緩沖裝置的試驗(yàn)，并分別應(yīng)用于不用情況下介質(zhì)的壓力測(cè)量，提高了對(duì)壓力測(cè)量的精確度控制，在保證壓力測(cè)量裝置不被瞬間壓力沖擊損壞的前提下，通過對(duì)緩沖延時(shí)時(shí)間的試驗(yàn)，分類了四種型號(hào)緩沖裝置的應(yīng)用范圍，保障了對(duì)于主輔機(jī)保護(hù)、連鎖壓力測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性，使壓力緩沖裝置能夠真正適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

為了清晰得知壓力緩沖裝置的應(yīng)用效果，利用廢棄的壓力校驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)改造了壓力緩沖裝置試驗(yàn)臺(tái)，并同DCS控制系統(tǒng)有效結(jié)合，能夠精確的試驗(yàn)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(shí)間的調(diào)試等，進(jìn)一步提高了緩沖裝置對(duì)于介質(zhì)測(cè)量壓力控制的精確度。

四、項(xiàng)目推廣前景

壓力緩沖的實(shí)質(zhì)是對(duì)壓力隨時(shí)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(shí)際中對(duì)設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。通過以上幾個(gè)方面的描述，可以看出，通過研發(fā)壓力緩沖裝置及試驗(yàn)裝置，解決了這一生產(chǎn)難題，及壓力測(cè)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(cè)量的準(zhǔn)確性、時(shí)效性，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。因此，壓力緩沖裝置應(yīng)繼續(xù)推廣應(yīng)用。在行業(yè)全面推廣有利用企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也積極響應(yīng)習(xí)總書記提出的“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的偉大目標(biāo)。

五、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

壓力緩沖裝置的研發(fā)，并大量應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，其中在數(shù)百塊壓力表上應(yīng)用，幾十塊壓力開關(guān)、差壓開關(guān)上應(yīng)用，提高了壓力測(cè)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確性，同時(shí)保護(hù)了壓力測(cè)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(hào)機(jī)組壓力測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障，達(dá)到了預(yù)期的效果。

六、實(shí)施應(yīng)用情況

壓力緩沖裝置研發(fā)后，大量應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。其中，通用型壓力緩沖裝置已經(jīng)應(yīng)用于通遼發(fā)電總廠5臺(tái)機(jī)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(yīng)用；特殊Ⅰ型壓力緩沖裝置應(yīng)用于輔機(jī)油系統(tǒng)壓力、差壓測(cè)量開關(guān)，特殊Ⅱ型壓力緩沖裝置應(yīng)用于主輔機(jī)油系統(tǒng)保護(hù)、連鎖壓力開關(guān)，通過壓力緩沖裝置試驗(yàn)的試驗(yàn)效果，能夠進(jìn)一步確定壓力緩沖裝置的應(yīng)用設(shè)備。壓力緩沖裝置的研發(fā)，提高了壓力測(cè)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確性，同時(shí)保護(hù)了壓力測(cè)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(shí)，為通遼發(fā)電總廠1-5號(hào)機(jī)組壓力測(cè)量系統(tǒng)的精確測(cè)量以及穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障，達(dá)到了預(yù)期的效果，得到了很好的應(yīng)用。

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