基于在線計(jì)量的艦船壓力表接頭改進(jìn)設(shè)計(jì)
針對船用壓力表拆卸檢定帶來的故障增多等問題,提出了在線計(jì)量的思路,設(shè)計(jì)了一種具有在線計(jì)量功能的接頭,給出了在線計(jì)量的檢定項(xiàng)目，可 為開展同類工作提供借鑒。
壓力表是反應(yīng)管路或密閉腔體壓力的儀表，是保證 設(shè)備運(yùn)行安全的必備儀表。如某型艦有專門人員時(shí)刻觀 察顯示鍋爐上爐筒壓力的壓力表，當(dāng)其數(shù)值超過某一固 定值時(shí)需要停爐，以保證鍋爐安全。若該表正向超差,會(huì) 出現(xiàn)艦員在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)停爐的情況，影響設(shè)備的使 用和艦船的運(yùn)行;反之，若該表負(fù)向超差，會(huì)出現(xiàn)上爐筒 壓力達(dá)到固定值但沒有停爐的情況,會(huì)危及鍋爐安全甚 至?xí)?dǎo)致爆炸危及艦船和艦員安全。為切實(shí)發(fā)揮壓力表 作用，必須定期計(jì)量使其數(shù)值準(zhǔn)確、可靠。
最常用的拆卸儀表送到計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定和合格備 件替換的方法存在增加設(shè)備和儀表故障概率、艦船在用 率降低的弊端。因此,必須要積極探討在線計(jì)量方法,研 究在線計(jì)量設(shè)備。本文針對這一問題，提出了壓力表接 頭的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
1.壓力表接頭現(xiàn)狀
當(dāng)前，在役艦船壓力表接頭主要有兩種（見圖1和 圖2),都不具備實(shí)施在線計(jì)量的條件。
接頭1的上部安裝有壓力表,下部與壓力源管路連通,具 有與壓力源管路通斷的功能。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)處于水平狀態(tài)時(shí),壓力表與壓力源管路連接斷開,此時(shí)可以將壓力表拆 下。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)處于垂直狀態(tài)時(shí)，壓力表與壓力源管路 連通,壓力表顯示壓力源壓力。
接頭2的上部安裝壓力表，中間管路安裝泄壓管，下 部與壓力源管路連通，具有壓力過高泄壓以及與壓力源 管路通斷的功能。當(dāng)上部旋鈕順時(shí)針旋到底時(shí)壓力表與 壓力源管路斷開連接，可以將壓力表拆下。當(dāng)下部旋鈕 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底、上部旋鈕沒有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底時(shí),可以 將管路壓力降到指定的壓力值，確保管路壓力處于工作 限內(nèi)。
2.壓力接頭改進(jìn)設(shè)計(jì)
將壓力接頭改為三通閥(見圖3),其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.
三通閥A端與壓力源管路相連,B端與壓力表相連, C端為內(nèi)螺紋接口，C端一般與泄壓管路相連。通過轉(zhuǎn) 動(dòng)旋鈕，可以使三通閥內(nèi)的閥芯處于不同位置，進(jìn)而使三 通閥的不同端口相通。
在正常工作時(shí)，閥芯在位置1處,壓力源管路與壓力 表直接相連,壓力表顯示壓力源的壓力。
當(dāng)管路壓力過高時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使閥芯處于位置3,壓 力源管路和泄壓管相連，開始泄壓;繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,使閥 芯處于位置4,壓力表與壓力源管路相連,在壓力指示的 情況下瀉壓；當(dāng)管路壓力達(dá)到規(guī)定要求時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕， 使閥芯處于位置2處，壓力源管路斷開,停止瀉壓；繼續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,使閥芯處于位置1,壓力表正常顯示壓力源管 路壓力。
當(dāng)對壓力表顯示的管路壓力有懷疑時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使 閥芯處于位置2；卸掉泄壓管，安裝經(jīng)過檢定合格的標(biāo)準(zhǔn) 表;轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使閥芯處于位置4,壓力源管路與標(biāo)準(zhǔn)表、 壓力表相連，比對兩塊儀表顯示數(shù)值。如果符合要求，轉(zhuǎn) 動(dòng)旋鈕使閥芯處于位置2卸掉標(biāo)準(zhǔn)表，安裝泄壓管；轉(zhuǎn) 動(dòng)旋鈕使閥芯處于位置1,壓力表和壓力源管路相連，正 常顯示壓力源管路壓力。如果不符合要求，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使 閥芯處于位置2,卸掉標(biāo)準(zhǔn)表和壓力表；安裝泄壓管和合 格的同型號壓力表；轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，使閥芯處于位置1,壓力 表和壓力源管路相連,正常顯示壓力源管路壓力。
當(dāng)儀表到達(dá)有效期時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使閥芯處于位置2; 卸掉泄壓管,通過軟管接入壓力泵，其中壓力泵上安裝有 標(biāo)準(zhǔn)表;標(biāo)準(zhǔn)表經(jīng)過壓力泵、軟管、三通閥C端和B端與 壓力表相連,按照檢定規(guī)程要求完成的在線計(jì)量。如果 壓力表合格,卸掉軟管，安裝泄壓管；轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使閥芯處 于位置1,壓力表和壓力源管路相連，正常顯示壓力源管 路壓力。如果不合格,卸掉軟管和壓力表;安裝泄壓管和 合格的同型號壓力表；轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,使閥芯處于位置1,壓 力表和壓力源管路相連,正常顯示壓力源管路壓力。
3.壓力表在線計(jì)量的方法
3.1在線計(jì)量的項(xiàng)目
根據(jù)GJB2819 -97〈艦船用壓力表通用規(guī)范》的驗(yàn)收 要求，結(jié)合JJG49 -2013《彈性元件式一般壓力表、壓力 真空表和真空表》,確定在線計(jì)量的項(xiàng)目及要求如下。
(1)零點(diǎn)
①帶止銷的壓力表,指針應(yīng)緊靠在止銷上；
②無止銷的壓力表,指針應(yīng)位于零點(diǎn)刻度內(nèi)。
(2)指針運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性
在測量過程中,壓力表的指針不應(yīng)有跳動(dòng)和停滯現(xiàn)象。
(3)示值基本誤差
示值基本誤差5,不超過規(guī)定的示值誤差限,計(jì)算公 式如下：
A, - A .,
5, =-^- x100% (1)
1 R
式中:5,一示值基本誤差，％ ；
A,一第i次檢驗(yàn)示值,MPa;
A一標(biāo)準(zhǔn)值,MPa;
R一量程，MPa。
(4)輕敲位移
在測量范圍內(nèi)的任何位置上，用手指輕敲表殼（使 指針能自由擺動(dòng)）,指針指示值的變動(dòng)量不應(yīng)大于示值 基本誤差限絕對值的50%。
(5)來回差
壓力表示值的來回差不應(yīng)大于示值基本誤差限的絕 對值。
(6)溫度影響
在使用環(huán)境溫度偏離（20 ±5) °C時(shí)，壓力表的示值 誤差（包括零點(diǎn)）不應(yīng)大于規(guī)定的范圍：
A = ± (5 + kAt) (2)
式中:A—壓力表使用環(huán)境溫度偏離（20 ±5) C時(shí)的 示值誤差限,％ ;
5—示值基本誤差限的絕對值,% ;
At =1 t2 - tj I, °C ； h一實(shí)際使用溫度,C ;
t,—當(dāng)t2高于25C時(shí)^為25C,當(dāng)t2低于15C時(shí)^ 為 15C ;
&一溫度系數(shù),0. 04%/C。
3.2在線計(jì)量的方法
按照J(rèn)JG49 -2013要求，對標(biāo)有數(shù)字的標(biāo)度值分別 進(jìn)行零點(diǎn)、指針運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、示值誤差、輕敲位移、來回差 進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)所有項(xiàng)目均符合規(guī)定要求時(shí),艦船壓力表 判定為合格。其中，當(dāng)環(huán)境溫度不在（20 ±5) C范圍時(shí)， 示值誤差限按照公式(2)計(jì)算。
3.3在線計(jì)量的注意事項(xiàng)
選用的標(biāo)準(zhǔn)表絕對誤差絕對值應(yīng)不大于被檢壓力表 絕對誤差絕對值的1/4,同時(shí)要能在當(dāng)前溫度下保證精度。
要根據(jù)被檢壓力表的工作介質(zhì)選定多臺(tái)壓力泵或者 使用具有進(jìn)、出壓力表介質(zhì)隔離功能的壓力泵,確保后續(xù)檢定的壓力表不會(huì)受之前檢定壓力表工作介質(zhì)的影響。 如檢定油介質(zhì)壓力表后再檢定水介質(zhì)壓力表時(shí),水介質(zhì) 壓力表中不會(huì)出現(xiàn)油。
檢定時(shí)要將壓力表內(nèi)的介質(zhì)排空，避免介質(zhì)以及污 物隨同壓力波動(dòng),進(jìn)入到壓力校驗(yàn)儀的測量系統(tǒng)中，污染 壓力傳感器和造壓機(jī)構(gòu)，堵塞或阻塞內(nèi)部壓力管路,磨損 或劃傷密封構(gòu)件,影響壓力校驗(yàn)儀的測量準(zhǔn)確度或使其 不能正常工作，甚至損壞。
在計(jì)量時(shí),要確保標(biāo)準(zhǔn)表的高度要與被檢壓力表處 于同一高度。
