基于不同方法檢測電接點壓力表

施裕超 姚一凡 唐奚晨 / 上海市浦東新區計量質量檢測所

0 引言

電接點壓力表目前被廣泛應用于石油、化工、機械等行業生產過程中，主要作用是實時監測壓力容器及壓力管道上各種氣體和液體介質產生的壓力。通過與相應的電子控制設備（繼電器及變頻器）配合使用，實現自動控制開關設備和發出預警功能。隨著生產過程中自動化程度提高，越來越多的電接點壓力表會替代普通壓力表應用于壓力自動控制系統中。而長期以來電接點壓力表計量一直是基層計量技術人員工作的難點之一，相比普通壓力表的檢定項目要多設定點偏差和切換差、電測部分，檢測步驟復雜繁瑣，導致不少計量技術人員在工作中忽略上述項目，而檢定規程中也沒有對該項目操作步驟及方法進行細化。另外電接點壓力表數量的不斷增加給計量技術機構帶來不小壓力，即無法同時滿足工作效率和工作質量，且難以選擇出最優檢測方案（僅僅在檢測方法選擇上就會產生很多困惑，不知選擇哪種方法是最優方案）。

針對上述問題，本文通過對三種常用電接點壓力表檢測方法進行探討，依據JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規程要求，分析被測電接點壓力表的設定點偏差和切換差的數據差異，為檢定、校準和測試工作提供參考。

1 電接點壓力表工作原理

1.1 電接點壓力表結構

電接點壓力儀表主要由測量系統、指示裝置（分度盤）、電接點信號發生裝置（觸頭系統）、外殼（表殼）、上下限設定點調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定點，下限針指示位置是下限設定點，示值指針指示實際壓力的數值。實際壓力在上限設定點之上時，與上限針接通，與下限針斷開。實際壓力在上下限設定點之間時，公共端與上限、下限都斷開。實際壓力在下限之下時，公共端與下限針接通，與上限針斷開[1-2]。

圖1 電接點壓力表結構

1.2 電接點壓力表工作原理

電接點壓力表的工作原理是基于表殼內部測量系統的彈簧管在被測介質的壓力作用下，使彈簧管的末端產生相應的彈性變形-位移，借助拉桿經齒輪傳動機構傳動并予以放大，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，當其與設定指針上的觸頭上限或下限相接觸時，使控制系統中的電路斷開或接通，以達到自動控制和發信息報警的目的[3]，如圖2 所示。

圖2 電接點壓力表電路原理

2 試驗內容

2.1 試驗原理

根據檢定規程，壓力表檢定裝置由壓力標準器、壓力校驗泵、電接點信號發生設備等組成。檢測設定點偏差和切換差項目時，電接點壓力表的公共端、上限切換端、下限切換端與電接點信號發生設備進行連接，設定點選擇在壓力表量程的25%、50%和75%附近。檢測時平穩輸送壓力，當觸點發生動作并有輸出信號時記錄上下切換點的示值。

2.2 試驗設備

設備信息見表1。

表1 試驗設備

2.3 試驗方法

2.3.1 方法一

將精密壓力表和電接點壓力表安裝于臺式氣壓泵上[4]，壓力表根據規程要求設置好上下切換設定點。下限設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。一人操作校驗臺加壓并讀取示值，另一人操作多用表與電接點壓力表的連接工作[5]。連接方式見圖3。

圖3 方法一連接方式

2.3.2 方法二

將帶自動讀取示值記錄功能的數字壓力計和壓力表安裝在手動氣壓泵上。壓力表根據規程要求設置好上下切換點，選點方式同方法一，下限設定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設定值選擇0.8 MPa和1.2 MPa。數字壓力計的公共端、SW1（測量開關量一）和SW2（測量開關量二）通過連接線分別連接于壓力表的公共端、上切換點和下切換點。利用氣壓泵手動平穩造壓，由數字壓力計自動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

把電接點壓力表安裝于壓力連接臺上，壓力表根據規程要求設置好上下切換點，選點方式同方法一，下限設定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設定值選擇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，在應用界面進入開關測量模式。由于此次選擇的全自動壓力發生器的程序沒有專門電接點壓力表檢測模塊，需要在測試過程中手動切換高低端接線，利用智能壓力控制器自動加壓和自動記錄上下切換值。連接方式如圖5。

圖5 方法三連接方式

3 結果分析與討論

3.1 各方法比較

分別用三種方法對壓力表設定點偏差和切換差項目進行10 次檢測，電接點壓力表的下限設定值選擇0.4 MPa 和0.8 MPa，上限設定值選擇0.8 MPa 和1.2 MPa，獲得設定點偏差和切換差數據后進行數據對比（表2）。

表2 三種方法比較

3.2 數據處理分析

1）從連續測量的數據中，計算出每組數據的設定點偏差和切換差。根據檢定規程，本次選用被測的電接點壓力表是磁助直接作用式，設定點偏差允許誤差為-0.064 ～-0.008 MPa 或0.008 ～0.064 MPa，切換差允許誤差為0.056 MPa。測量數據見表3。

表3 設定點偏差和切換差重復性試驗和測量結果 單位：MPa

2）從表3 中可以看出，用三種方法檢測壓力表的設定點偏差和切換差項目，設定點偏差和切換差試驗結果均符合檢定規程要求；方法一和方法三的設定點偏差和切換差，在結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性結果最大，但也符合規程要求。

3）從表3 設定點偏差和切換差測量結果分析，采用實驗室比對方式對測量結果進行驗證。取各方法的測量結果的算術平均值作為參考值；由于各方法的不確定度之間完全不相關，參考值不確定度按比對公式計算得出，最后對測量結果采用歸一化偏差值En進行評價，結果均為滿意，見表4。

表4 測量結果驗證

3.3 優缺點分析

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，但在工作中會出現多用表與電接點壓力表連接時電阻問題造成的蜂鳴器失靈，及觸點沒有完全接觸產生延遲響應等現象。另外在檢測時還需要雙人熟練配合完成，面對較大工作量時工作效率會影響整體業務質量，無法滿足連續測量工作的要求。

2）方法二中帶電測信號的數字壓力計連接方式和操作方法都較為便捷，不足之處則是由于自動記錄過程中有延遲，設定點偏差和切換差的測量結果誤差相對較大，但滿足日常檢定工作需求。

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

4 結語

本文基于檢定規程用不同方法對電接點壓力表進行設定點偏差和切換差的檢測，根據三種常用方法得到的數據，開展對比研究分析，并通過數據計算分析了被測電接點壓力表在設定點偏差和切換差的誤差及三種方法的重復性。無論哪種方法，標準器組合選擇合適，都可以滿足規程要求。

通過上述對比分析，給計量技術機構在選擇檢測電接點壓力表方案時提供了一定借鑒作用。