施裕超 姚一凡 唐奚晨 / 上海市浦東新區(qū)計(jì)量質(zhì)量檢測所

0 引言

電接點(diǎn)壓力表目前被廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械等行業(yè)生產(chǎn)過程中，主要作用是實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力容器及壓力管道上各種氣體和液體介質(zhì)產(chǎn)生的壓力。通過與相應(yīng)的電子控制設(shè)備（繼電器及變頻器）配合使用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制開關(guān)設(shè)備和發(fā)出預(yù)警功能。隨著生產(chǎn)過程中自動(dòng)化程度提高，越來越多的電接點(diǎn)壓力表會(huì)替代普通壓力表應(yīng)用于壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)中。而長期以來電接點(diǎn)壓力表計(jì)量一直是基層計(jì)量技術(shù)人員工作的難點(diǎn)之一，相比普通壓力表的檢定項(xiàng)目要多設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差、電測部分，檢測步驟復(fù)雜繁瑣，導(dǎo)致不少計(jì)量技術(shù)人員在工作中忽略上述項(xiàng)目，而檢定規(guī)程中也沒有對(duì)該項(xiàng)目操作步驟及方法進(jìn)行細(xì)化。另外電接點(diǎn)壓力表數(shù)量的不斷增加給計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)帶來不小壓力，即無法同時(shí)滿足工作效率和工作質(zhì)量，且難以選擇出最優(yōu)檢測方案（僅僅在檢測方法選擇上就會(huì)產(chǎn)生很多困惑，不知選擇哪種方法是最優(yōu)方案）。

針對(duì)上述問題，本文通過對(duì)三種常用電接點(diǎn)壓力表檢測方法進(jìn)行探討，依據(jù)JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程要求，分析被測電接點(diǎn)壓力表的設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差的數(shù)據(jù)差異，為檢定、校準(zhǔn)和測試工作提供參考。

1 電接點(diǎn)壓力表工作原理

1.1 電接點(diǎn)壓力表結(jié)構(gòu)

電接點(diǎn)壓力儀表主要由測量系統(tǒng)、指示裝置（分度盤）、電接點(diǎn)信號(hào)發(fā)生裝置（觸頭系統(tǒng)）、外殼（表殼）、上下限設(shè)定點(diǎn)調(diào)整裝置和接線盒等組成，如圖1 所示。上限針指示位置是上限設(shè)定點(diǎn)，下限針指示位置是下限設(shè)定點(diǎn)，示值指針指示實(shí)際壓力的數(shù)值。實(shí)際壓力在上限設(shè)定點(diǎn)之上時(shí)，與上限針接通，與下限針斷開。實(shí)際壓力在上下限設(shè)定點(diǎn)之間時(shí)，公共端與上限、下限都斷開。實(shí)際壓力在下限之下時(shí)，公共端與下限針接通，與上限針斷開[1-2]。

圖1 電接點(diǎn)壓力表結(jié)構(gòu)

1.2 電接點(diǎn)壓力表工作原理

電接點(diǎn)壓力表的工作原理是基于表殼內(nèi)部測量系統(tǒng)的彈簧管在被測介質(zhì)的壓力作用下，使彈簧管的末端產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形-位移，借助拉桿經(jīng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)并予以放大，由固定在齒輪上的指示裝置連同觸頭逐漸在表盤上指示出被測值。與此同時(shí)，當(dāng)其與設(shè)定指針上的觸頭上限或下限相接觸時(shí)，使控制系統(tǒng)中的電路斷開或接通，以達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信息報(bào)警的目的[3]，如圖2 所示。

圖2 電接點(diǎn)壓力表電路原理

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)原理

根據(jù)檢定規(guī)程，壓力表檢定裝置由壓力標(biāo)準(zhǔn)器、壓力校驗(yàn)泵、電接點(diǎn)信號(hào)發(fā)生設(shè)備等組成。檢測設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差項(xiàng)目時(shí)，電接點(diǎn)壓力表的公共端、上限切換端、下限切換端與電接點(diǎn)信號(hào)發(fā)生設(shè)備進(jìn)行連接，設(shè)定點(diǎn)選擇在壓力表量程的25%、50%和75%附近。檢測時(shí)平穩(wěn)輸送壓力，當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作并有輸出信號(hào)時(shí)記錄上下切換點(diǎn)的示值。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

設(shè)備信息見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)備

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 方法一

將精密壓力表和電接點(diǎn)壓力表安裝于臺(tái)式氣壓泵上[4]，壓力表根據(jù)規(guī)程要求設(shè)置好上下切換設(shè)定點(diǎn)。下限設(shè)定值分別為壓力表量程的25%和50%附近的分度線上，選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設(shè)定值分別為壓力表量程的50%和75%附近的分度線上，選擇0.8 MPa 和1.2 MPa。將多用表調(diào)至蜂鳴器擋，連接線一頭插入壓力表接線盒的公共端，另一頭連接低端，在測試過程中手動(dòng)切換高低端。為使檢測過程流暢不停頓，基本需要兩人配合完成。一人操作校驗(yàn)臺(tái)加壓并讀取示值，另一人操作多用表與電接點(diǎn)壓力表的連接工作[5]。連接方式見圖3。

圖3 方法一連接方式

2.3.2 方法二

將帶自動(dòng)讀取示值記錄功能的數(shù)字壓力計(jì)和壓力表安裝在手動(dòng)氣壓泵上。壓力表根據(jù)規(guī)程要求設(shè)置好上下切換點(diǎn)，選點(diǎn)方式同方法一，下限設(shè)定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設(shè)定值選擇0.8 MPa和1.2 MPa。數(shù)字壓力計(jì)的公共端、SW1（測量開關(guān)量一）和SW2（測量開關(guān)量二）通過連接線分別連接于壓力表的公共端、上切換點(diǎn)和下切換點(diǎn)。利用氣壓泵手動(dòng)平穩(wěn)造壓，由數(shù)字壓力計(jì)自動(dòng)讀取并記錄上下切換值[6]。連接方式如圖4。

圖4 方法二連接方式

2.3.3 方法三

把電接點(diǎn)壓力表安裝于壓力連接臺(tái)上，壓力表根據(jù)規(guī)程要求設(shè)置好上下切換點(diǎn)，選點(diǎn)方式同方法一，下限設(shè)定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設(shè)定值選擇0.8 MPa 和1.2 MPa。連接線一頭插入壓力表接線盒的公共端，另一頭連接低端，在應(yīng)用界面進(jìn)入開關(guān)測量模式。由于此次選擇的全自動(dòng)壓力發(fā)生器的程序沒有專門電接點(diǎn)壓力表檢測模塊，需要在測試過程中手動(dòng)切換高低端接線，利用智能壓力控制器自動(dòng)加壓和自動(dòng)記錄上下切換值。連接方式如圖5。

圖5 方法三連接方式

3 結(jié)果分析與討論

3.1 各方法比較

分別用三種方法對(duì)壓力表設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差項(xiàng)目進(jìn)行10 次檢測，電接點(diǎn)壓力表的下限設(shè)定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設(shè)定值選擇0.8 MPa 和1.2 MPa，獲得設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比（表2）。

表2 三種方法比較

3.2 數(shù)據(jù)處理分析

1）從連續(xù)測量的數(shù)據(jù)中，計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差。根據(jù)檢定規(guī)程，本次選用被測的電接點(diǎn)壓力表是磁助直接作用式，設(shè)定點(diǎn)偏差允許誤差為-0.064 ～-0.008 MPa 或0.008 ～0.064 MPa，切換差允許誤差為0.056 MPa。測量數(shù)據(jù)見表3。

表3 設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差重復(fù)性試驗(yàn)和測量結(jié)果 單位：MPa

2）從表3 中可以看出，用三種方法檢測壓力表的設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差項(xiàng)目，設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差試驗(yàn)結(jié)果均符合檢定規(guī)程要求；方法一和方法三的設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差，在結(jié)果判定上并無明顯差異，而方法二相比其他兩種方法雖然重復(fù)性結(jié)果最大，但也符合規(guī)程要求。

3）從表3 設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差測量結(jié)果分析，采用實(shí)驗(yàn)室比對(duì)方式對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。取各方法的測量結(jié)果的算術(shù)平均值作為參考值；由于各方法的不確定度之間完全不相關(guān)，參考值不確定度按比對(duì)公式計(jì)算得出，最后對(duì)測量結(jié)果采用歸一化偏差值En進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果均為滿意，見表4。

表4 測量結(jié)果驗(yàn)證

3.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

1）方法一是目前最常見的一種方法，成本最低，連接方法簡便，但在工作中會(huì)出現(xiàn)多用表與電接點(diǎn)壓力表連接時(shí)電阻問題造成的蜂鳴器失靈，及觸點(diǎn)沒有完全接觸產(chǎn)生延遲響應(yīng)等現(xiàn)象。另外在檢測時(shí)還需要雙人熟練配合完成，面對(duì)較大工作量時(shí)工作效率會(huì)影響整體業(yè)務(wù)質(zhì)量，無法滿足連續(xù)測量工作的要求。

2）方法二中帶電測信號(hào)的數(shù)字壓力計(jì)連接方式和操作方法都較為便捷，不足之處則是由于自動(dòng)記錄過程中有延遲，設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差的測量結(jié)果誤差相對(duì)較大，但滿足日常檢定工作需求。

3）方法三中用全自動(dòng)壓力控制器檢測電接點(diǎn)壓力表最方便，操作簡便且能有效降低人為誤差，檢測結(jié)果更可靠穩(wěn)定，同時(shí)也有較大改進(jìn)潛力。通過增加電接點(diǎn)壓力表專用檢測模式，不僅工作效率會(huì)大大提高，檢測結(jié)果可靠度也可以得到良好的保證，但此方法的設(shè)備投入成本相對(duì)方法一、二較高。

4 結(jié)語

本文基于檢定規(guī)程用不同方法對(duì)電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差的檢測，根據(jù)三種常用方法得到的數(shù)據(jù)，開展對(duì)比研究分析，并通過數(shù)據(jù)計(jì)算分析了被測電接點(diǎn)壓力表在設(shè)定點(diǎn)偏差和切換差的誤差及三種方法的重復(fù)性。無論哪種方法，標(biāo)準(zhǔn)器組合選擇合適，都可以滿足規(guī)程要求。

通過上述對(duì)比分析，給計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)在選擇檢測電接點(diǎn)壓力表方案時(shí)提供了一定借鑒作用。