智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀在壓力控制器檢定中的應(yīng)用

上海自動(dòng)化儀表有限公司在壓力控制器檢定方面，采用傳統(tǒng)檢定方式難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄。而采用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，則能對(duì)開關(guān)通斷時(shí)瞬間壓力值進(jìn)行自動(dòng)記錄，因此可以在壓力控制器檢定中得到應(yīng)用。從應(yīng)用效果來看，采用智能校驗(yàn)儀得到的數(shù)據(jù)整體較小，切換差在0.06 ～0.08MPa之間，波動(dòng)相對(duì)較小，只需要2～3 min即可完成控制器檢定，而測量不確定評(píng)定結(jié)果為p=0.695MPa，U=0.002MPa，k=2，能夠滿足壓力控制器檢定的精度要求。

在介質(zhì)壓力信號(hào)檢測、顯示和控制等方面，壓力控制器將發(fā)揮保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要作用。而采用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀進(jìn)行壓力控制器檢定，則能保證設(shè)備壓力示值誤差得到校準(zhǔn)，繼而使設(shè)備的作用得到有效發(fā)揮。

1 壓力控制器檢定要求

壓力控制器為一種專門控制壓力的儀表，在輸入壓力達(dá)到設(shè)定值后即會(huì)進(jìn)行控制或報(bào)警，被稱之為壓力開關(guān)。現(xiàn)階段，壓力控制器有兩種，一種為機(jī)械式，另一種為電子式。其中，機(jī)械式壓力控制器采用彈簧管、膜片等作為感壓元件，在系統(tǒng)內(nèi)壓超出一定值后自由端會(huì)產(chǎn)生位移，借助連接導(dǎo)管對(duì)控制開關(guān)形成推動(dòng)作用。按照要求，對(duì)壓力控制器進(jìn)行檢定，需要確認(rèn)其外觀、絕緣強(qiáng)度、重復(fù)性誤差、控壓范圍、設(shè)定點(diǎn)偏差等內(nèi)容。其中，控壓范圍的檢定需要將設(shè)定點(diǎn)調(diào)至好大位置，然后由零增加至觸點(diǎn)動(dòng)作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器上壓力值進(jìn)行讀取，該數(shù)值即為上切換值。將設(shè)定點(diǎn)調(diào)至好小，然后緩慢減小至觸點(diǎn)動(dòng)作，可以得到下切換值。根據(jù)得到的數(shù)值，可以確定控制器是否在控壓范圍內(nèi)。針對(duì)設(shè)定點(diǎn)偏差，則要使設(shè)定點(diǎn)處在量程下限標(biāo)度附近，然后增加壓力直至控制器指示壓力接近設(shè)定點(diǎn)，然后增加緩慢增加壓力，使其逼近檢定點(diǎn)到觸動(dòng)動(dòng)作，此時(shí)讀取數(shù)值為上切換值。按照相反的流程，可以讀取下切換值。反復(fù)三次循環(huán)，可以得到平均值，然后使設(shè)定點(diǎn)在控制器量程上限附近重復(fù)上述檢定步驟。從檢定方法上來看，針對(duì)壓力控制器，人員需要采用傳統(tǒng)的檢定方法，即利用氣體活塞式壓力計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)源，使壓力值達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采用該種壓力計(jì)，因體積大攜帶不便，因此較難用于現(xiàn)場測試。在實(shí)際檢定的過程中，人員不僅需要進(jìn)行壓力計(jì)的操控，還需要時(shí)刻關(guān)注信號(hào)的變化，并在壓力值變化時(shí)迅速進(jìn)行記錄，因此具有一定的困難。

2 智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀在壓力控制器檢定中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用方法

在壓力控制器檢定中，實(shí)際應(yīng)用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀還要將其作為標(biāo)準(zhǔn)器。選用CST273 智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，對(duì)J120 壓力控制器進(jìn)行檢定。采用該校驗(yàn)儀，好大允許示值誤差為± 0． 05% 讀數(shù)，需要采用空氣為介質(zhì)，對(duì)0.7 ～ 3.9 MPa、準(zhǔn)確度為0.5%的壓力控制器進(jìn)行校準(zhǔn)。在鑒定前，需要將檢驗(yàn)儀、壓力控制器連接在一起。根據(jù)量程進(jìn)行適合壓力模塊的選擇，并將模塊引壓口連接在發(fā)生器上，避免出現(xiàn)泄漏問題。選用的壓力發(fā)生器壓力范圍在－ 0.098 MPa 到10MPa之間，為CST1002B型臺(tái)式氣壓壓力泵，以空氣為傳壓介質(zhì)，可以滿足壓力控制器檢定過程中增壓和減壓要求。校驗(yàn)儀量程在0～4MPa之間，可以選擇SW 和COM 檔電氣插孔，采用連接線進(jìn)行控制器N0 端和COM 端連接，然后進(jìn)行雙觸發(fā)模式的選擇。校驗(yàn)儀會(huì)輸出標(biāo)準(zhǔn)壓力值，在正行程壓力檢定時(shí)，需要從零點(diǎn)開始，利用壓泵加壓，直至觸點(diǎn)動(dòng)作。

2.2 應(yīng)用效果

從檢定情況來看，在緩慢加壓的過程中，接線端NO 與COM 將斷開。而在壓力達(dá)到1． 435 MPa

時(shí)，NO 與CMO 將連通。在壓力降低至1． 428 MPa時(shí)，NO 和CMO 將斷開，可以得到切換差為0.007MPa。為確定檢定效果，同時(shí)采用萬用表對(duì)開關(guān)通斷進(jìn)行監(jiān)測，并通過人工計(jì)數(shù)方式進(jìn)行常規(guī)檢定。如表1 所示，為兩種檢定方式結(jié)果比較。從表中數(shù)據(jù)可以看出，采P醜_0罅_歴用智能校驗(yàn)儀得到的數(shù)據(jù)整體較小，切換差在0． 06 ～ 0． 08 MPa 之間，波動(dòng)相對(duì)較小。而采用人工檢定方法，由于在切換差試驗(yàn)中需要同時(shí)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)記錄，所以檢定過程中壓力不斷提升或減小，人員未能及時(shí)在信號(hào)出發(fā)瞬間進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。受這一因素的影響，人工檢定得到的數(shù)據(jù)整體較大，波動(dòng)也較大，切換差在0.15 ～ 0.18 MPa 之間。此外，從時(shí)間上來看，采用人工檢定方式需要花費(fèi)8 ～ 9 min 的時(shí)間進(jìn)行一次檢定，采用智能校驗(yàn)儀則只需要2 ～ 3 min 的時(shí)間。因此從總體上來看，采用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀進(jìn)行壓力控制器檢定不僅可以獲得更加精確的測量結(jié)果，還能縮短檢定時(shí)間。

壓力控制器兩種檢定方式結(jié)果比較

表1 壓力控制器兩種檢定方式結(jié)果比較

2.3 測量不確定度

實(shí)際在應(yīng)用校驗(yàn)儀進(jìn)行壓力控制器檢定時(shí)，除了分析壓力示值誤差校準(zhǔn)過程，還應(yīng)對(duì)示值的測量不確定度進(jìn)行評(píng)定，確定示值準(zhǔn)確度。具體在測量的過程中，還要采用Ps = PZ + Px的測量數(shù)學(xué)模型，其中Ps、PZ、Px分別為控制器示值、校驗(yàn)儀示值和控制器修正值，單位均為MPa。

針對(duì)示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1，還要進(jìn)行評(píng)定。實(shí)際評(píng)定時(shí)，需要采用A 類方法，在規(guī)程范圍內(nèi)對(duì)壓力控制器進(jìn)行重復(fù)性測量。具體來講，就是在0． 7 MPa 設(shè)定點(diǎn)位置完成3 次重復(fù)測量，可以得到0.694 MPa、0.696 MPa、0.695 MPa 三個(gè)數(shù)值。按照單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可以確定s=( Pmax－Pmin )/Cn = 0.0011MPa。其中，Pmax和Pmin分別為三次測量中好大的校驗(yàn)儀示值和好小的校驗(yàn)儀示值，Cn則是極差系數(shù)，為1． 69。由此可知，u1 = s/   =0000 6 MPa。采用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，其準(zhǔn)確度也將對(duì)不確定度u2進(jìn)行引入。在評(píng)定的過程中，由于儀器測量好大允許示值誤差為±1MPa×0.05%=±0.0005MPa，得到a =0.0005MPa，同時(shí)數(shù)值均勻分布，因此可得u2= a/   = 0.00029MPa。

3 結(jié)論

上海自動(dòng)化儀表有限公司通過研究可以發(fā)現(xiàn)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀得以誕生，用于進(jìn)行壓力控制器檢定不僅能夠給提高檢定結(jié)果準(zhǔn)確度，同時(shí)也能滿足現(xiàn)場自動(dòng)化檢定需求。實(shí)際在應(yīng)用校驗(yàn)儀進(jìn)行壓力控制器檢定時(shí)，還要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，以便提高檢定工作效率和質(zhì)量，保證檢定工作的順利開展。