前端泄壓在現場壓力校準中的應用

歐雷

(中航工業成都飛機工業(集團)有限責任公司，四川 成都610091)

0 前言

壓力計量廣泛應用于國防工業、貿易結算、能源計量、環境保護、工業生產等部門，并且在整個工業生產中占有相當重要的地位。壓力量值是否準確，直接關系到產品質量?，F場校準是壓力校準的發展趨勢，尤其是在線校準中對傳統的校準技術進行創新，以及如何有效防止校準過程中的交叉污染是目前研究的重點，而前端泄壓可以作為現場校準的有效措施。

1 現場校準的重要性

現有的壓力校準嚴格按檢定規程要求在實驗室進行，而生產現場的安裝、環境條件與實驗室存在一定差異，實驗室校準不能完全復現被測對象現場使用狀態，［1］存在一定的修正誤差，而且經常拆卸也會影響測試設備的密封性和安全性。通過現場及在線校準能解決這些校準難題。準確度較高的壓力傳感器更應進行現場校準以消除修正誤差。隨著制造工藝水平的發展，PLC 控制等程控技術更多地應用于生產現場，其壓力傳感器配套的工控機不能拆卸，必須要求現場校準。［2］

按照ISO－10012 標準的要求，產品的研制生產過程，從設計、研制、生產、試驗和使用都要實施計量保證措施，而現場校準就是使用過程中實施計量保證的強有力的措施之一。在試驗和生產現場對被校儀表、傳感器及測試系統進行在線校準的數據能反映測試系統現場真實運行的情況，減少和避免了環境和工作條件不同引起的誤差，提高了測量準確度，［3］保證了試驗成果和產品質量?，F場校準符合準確性、一致性、溯源性和實驗性等計量特點。壓力儀器儀表安裝較為復雜，頻繁拆卸降低了儀器的使用壽命，有時還會造成損壞，因為拆卸會造成設備漏氣或現場工作介質的大量泄漏，易損壞設備及管接頭。現場在線校準比起把現場儀表拆下來拿到計量室校準大大提高工作效率。

2 前端泄壓的應用

2.1 前端泄壓的工作原理

前端泄壓是指在壓力校準過程中壓力校準標準控制生成需要的壓力值，并輸出到被校壓力儀器，校準完成后，在密閉測試管路中靠近被校儀器的前端排放可能被油氣污染的工作介質。

壓力校準中測試管路連接被校設備和標準設備。升壓時控制標準設備將工作壓力由標準設備測試口傳遞到被校設備測試口，這時被校設備測試口的瞬間壓力小于標準設備，其可能存在的污物不會通過工作介質污染標準設備。降壓時，控制標準設備降低壓力，由于瞬間壓差的影響，這時被校設備測試口的工作介質會流入壓力較低的標準設備測試口，造成被校設備測試口可能存在的污物污染標準設備。為解決這個難題，在降壓時采取釋放前端被校設備測試口的壓力，以免前端的工作介質回流到后端的標準設備，完成壓力校準過程。前端泄壓的工作原理如圖1 所示。

圖1 前端泄壓的工作原理

2.2 前端泄壓的作用

油污是氣體介質的主要污染物，而污垢、雜質則是液體介質的主要污染物，這些污染是造成武器裝備操縱失靈和附件功能性故障的主要因素。據統計，現代武器裝備操縱系統70%的故障是由固油液污染而引發的。避免被校設備不受污染是計量工作的前提條件，如何保證校準過程中被測設備不被污染，是現場校準工作的重點。

工作壓力大于0.25 MPa 的氣體壓力儀器使用水作為校準工作介質，校準后殘留于儀表中的水會污染被校設備，從而影響產品質量。進行液壓儀器儀表的校準時，如不能明確工作介質，則使用變壓器油校準;如能明確工作介質，則按實際使用的介質更換壓力校驗器的工作介質進行校準，此時殘留的變壓器油及油垢也會污染工作介質?，F場進行液壓儀表校準時，按實際使用的介質更換壓力校驗器的工作介質進行校準，此時壓力校驗器殘留的變壓器油及油垢也會污染工作介質，從而污染專用測試設備。

采用前端泄壓方式進行校準，標準器選用具備控制功能的壓力校準標準，使用空氣或氮氣等潔凈的氣體工作介質進行校準。氣體不會溶解于工作油介質，也不會殘留在被校設備中，可有效地防止校準過程中的交叉污染難題。

3 前端泄壓的實現

3.1 前端泄壓的工作流程

壓力校準標準使用氣體工作介質，依據計算機指令，將壓力加至被校設備量程上限，計算機控制氣路中的高壓電磁閥截斷壓力校驗儀與被校設備之間的壓力管路，延遲一個較短時間后，打開壓力泄放電磁閥(與此同時，計算機發出指令使壓力校準標準內部壓力釋放)，將工作介質排放出去。

如果污染比較嚴重，前端泄壓可重復操作，直到污染被排放干凈為止。

3.2 前端泄壓的工作模式

由前端泄壓的工作流程可知，其工作模式為:被校壓力傳感器/壓力變送器的壓力腔和相關管路，通過壓力接口與壓力校驗儀連接起來。根據指令，壓力校驗儀向被校器加壓，達到設定壓力后，計算機控制將被校器與壓力校驗儀之間的氣路關斷，然后把被校器壓力腔及相關管路中的壓力通過泄放管路迅速排空，將被校器壓力腔和相關管路中殘存的油氣排放出去。

如果被校儀器儀表及相關管路清洗、吹掃不徹底，壓力腔及相關管路中殘存的油污不論是否已經霧化，都會造成油氣污染。為避免泄壓時被校設備壓力腔及相關管路內可能被污染的工作介質回流造成交叉污染損壞校準設備，在除油、清洗、沖洗、吹掃被校設備壓力腔、相關管路和壓力端口的前提下，采取前端泄壓的方法泄放被校儀器儀表壓力腔及連接管路內含有油氣污染的氣體。前端泄壓排污在校準工作正式開始之前完成。

3.3 清除油污污染的預處理

由上述前端泄壓系統工作流程和工作模式可知，前端泄壓系統能夠有效排放被校器壓力腔和相關管路中被油氣污染的工作介質。如果壓力腔和相關管路中有較多的液態油污，則需要預先進行除油處理。

清除液體介質和油污的操作，我們稱之為清除油污污染的預處理，可以使用氣體進行吹洗。主要有兩種情況:第一種是帶有油污的數字壓力計、壓力傳感器、壓力變送器，要先清除油污，才能接入氣體介質壓力校準系統進行校準;第二種是不能拆卸的數字壓力計、壓力傳感器、壓力變送器，原設備一般留有校準旁路，現場校準前要清除相關管路和被校數字壓力計、壓力傳感器、壓力變送器壓力腔中的液體介質，再與氣體介質壓力校準標準連接進行現場校準。

3.4 前端泄壓系統結構

前端泄壓系統由控制電路、電磁閥驅動電路、常開電磁閥、常閉電磁閥、相關連接路等組成。其系統結構如圖2 所示。

圖2 前端泄壓系統結構框圖

3.5 壓力校準接口設計

使用前端泄壓進行現場校準需要被校設備滿足現場校準的條件。首先需要現場壓力系統預留有壓力校準接口以便進行原位計量，壓力校準接口指被校設備與壓力校準標準連接的壓力接口。同時對壓力校準口作出設計改進，使得防污染措施更有效。

在壓力校準口中增加清洗接口，清洗接口用于壓力變送器/壓力傳感器的壓力腔的清潔，其中心線對準被校壓力傳感器/壓力變送器壓力腔，平時安裝一個堵帽(或堵頭)。

接口設計有兩種方案。如果被校設備壓力傳感器/壓力變送器安裝在垂直結構的壓力管路上時，只需要安裝一個截止閥，壓力校準接口設計按圖3 所示。校準前先打開清洗接口堵帽對管路進行排污吹洗，再蓋上堵帽進行校準。

圖3 垂直結構壓力管路的壓力校準接口設計

被校設備壓力傳感器/壓力變送器安裝在水平結構的壓力管路上時，需要安裝兩個截止閥，壓力校準接口設計按圖4 所示。校準前先打開清洗接口堵帽對管路進行排污吹洗，再蓋上堵帽進行校準。

圖4 水平結構壓力管路的壓力校準接口設計

4 結論

本文對前端泄壓在現場壓力校準中的應用進行探討，通過后期的實踐測試證明，該方法能作為解決現場壓力校準中交叉污染難題的有效手段，但對于壓力在靜態平衡中的防污染措施，需進一步完善。

［1］許第昌. 壓力計量測試［M］. 北京:中國計量出版社，1988.

［2］成志堯. 壓力計量測試技術的發展方向和現場壓力校準［J］. 中國儀器儀表，2000 (2):1 －2，4.

［3］辜亮波，王迎，孟琪，等. 液體流量現場檢定儀的研制［J］. 計測技術，2008，28 (S0):101 －102.