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压力类计量器具检测统计及问题分析

作时间:2019-07-16  来源:中原油田技术监测中心计量站  编辑:庄新梅
   
摘 要:通过对三年间在用压力仪表的监督抽查,统计弹性元件式压力表、压力变送器等压力类仪表常见不合格原因, 找到压力仪表在生产、购买、运输或使用过程中可能存在的问题,将这些问题的表象与其后面可能产生的原因进行分析汇总,促进合理有效地使用压力表,改变不合理的习惯或方法,减少压力表的报废率,达到降本增效,提高压力仪表寿命及计量器具管理水平的目的。
 
1 对 3 年间压力表监督抽查初检不合格情况进行了统计,统计图如表 1 所。
压力仪表不合格原因及数量
从表 1 中可以看出,3 年共抽检压力表 746 台件,其中初检合格 639 块,不合格 107 块,初检合格率为 86 %。在不合格的 107 块中,有 80 块示值超差的压力表经调修后合格 67 块,不合格 13 块。非常终 746 块压力表中,合格706 块,不合格 40 块。调修后压力表合格率为 95%。不合格压力表不合格原因分布如图 1。在 40 块不合格的压力表中,耐振压力表21块不合格,一般压力表17块不合格,压力变送器 2 块不合格。
压力表不合格原因分布图
 
2 通过对压力表的检测,结合生产现场实际,对其产生不合格的原因进行了如下分析:
2.1 压力表在检定前首先要按照检定规程要求进行外观检查。外观检查中要求“连接件应无明显的毛刺和损伤”。而实际情况是许多压力表丝扣磨损或损坏。产生这些问题主要由以下原因:
(1)丝扣质量不过关。在检测的过程中,有些外观检查合格的大压量压力表突然从接头中迸出。仔细观察迸出的压力表丝扣,丝扣会出现螺旋状的脱落或磨平。主要原因是丝扣材质硬度不够,无法承压。压力表丝扣的材质目测一般为铜质或不锈钢,一般情况下丝扣能够承受的压力为压力表测量上限与安全系数的积。
(2)压力表丝扣直径的达不到要求。大于标准,则压力表不能正常的旋入接头;小于标准,则压力表会出现漏油的情况,尤其是只依靠齿牙顶与接头接触时,在超过承受压力后,会严重损伤丝扣,或直至压力表从接头中迸出,造成人、物的损伤。因此,按照压力表的不同型号、不同的螺纹型式,在 Q/SH1025 0890—2013 表 3 中按照 GB/T 15756-1995《普通螺纹极限尺寸》给出了普通螺纹尺寸代号、大径、极限尺寸;按照 GB/T 12716-2002《60°密封管螺纹》的规定给出了NPT螺纹的尺寸代号和基准平面内的大径;按照GB/T7307-2001《55°非密封管螺纹》的规定给出管螺纹的尺寸代号、大径、大径公差。如表 2 所示。
螺纹尺寸
(3)丝扣与接头应是紧密配合,但是生产现场部分接头本来是有瑕疵的,已经出现变形、磨损等现象,但未引起使用人员的注意,将丝扣硬上到接头上,导致丝扣损坏。
(4)丝扣与接头有普通螺纹的,还有英制的和美制的。在使用过程中未能加以注意而将丝扣硬上到不合适的接头上,导致丝扣磨损、变形。
 
2.2 弹性元件式压力表不能平稳的升降压力,表盘、指针、表壳等变形、靠蹭、卡跳等现象产生时,应注意以下问题:
(1)压力表在使用的时候,需要将压力表接头与连接丝扣紧密配合,防止产生气体或液体的泄露,但是,压力仪表在装卸的过程中,操作人员未使用专用工具,如同时使用2 把扳手等进行操作,而是用手用力顺时针或逆时针扳动表壳,尤其是对于弹性元件式压力表易导致表壳、表盘、针轴等变形,并产生指针卡跳或各种靠擦现象,用力过大时甚至直接将机杼掰断。
(2)压力表质量不过关。弹性元件式压力表的表壳通过螺丝固定在机杼后部,机芯固定在机杼前方,表盘固定在表壳上,各部件相互关联。弹性元件式压力表常用的外壳材质一般有 08F 冷轧板喷黑塑、ST13 冷轧板喷黑塑、304 不锈钢、316 不锈钢、聚丙烯、铜、铸铝、塑料镀铬等,可以看出这些材质越往后越软,也越难以承载较大的力量,价格区别也很大。压力表的机杼一般为整体成型的铸铁,材质较硬,无柔韧性,当外力大于材料强度极限后便容易断裂。对于质量较差的压力表,用力扳动表壳的同时,表盘、机杼、机芯相互挤压,相互影响,不但表壳、表盘变形,并发生指针靠擦表盘的现象,而且会影响示值的准确性,直至压力表遭到破坏。现在许多技能鉴定考试中,将压力表的安装与拆卸作为考试项目,相关部门也制定了作业引导书,就需要操作人员能够按照要求坚决实行。
 
2.3 压力仪表指针(示值)不在零位,应考虑以下问题:
(1)在仪表运输过程中产生的颠簸;仪表搬运、装卸过程中的震动、摔落等,使指针与零位限位装置发生碰撞,引起指针指示端位移或指针与针轴相对位置位移,都能导致压力表示值变动,很有可能使指针高出或低于零位。当然,部分压力仪表指针在零位,而其示值已有较大变动,不经过检测手段是不能够发现的。
(2)游丝紊乱、锈蚀或弹性差导致指针不再零位。
造成游丝紊乱的原因可能有三种,一是压力表运输或搬运过程中,受到较大振动,游丝有可能挂在扇形齿轮上。二是安装位置不正确,如压力表不是垂直安装,而是水平或倾斜安装,在放游丝的情况下,由于游丝的自重产生下垂,使游丝挂在扇形齿轮上。三是压力表在使用中大大超过了其量程,造成游丝隆起过高,扇齿会将游丝搅乱。
机芯的齿轮在运行中,扇形齿轮和中心齿轮的齿牙间是有一定间隙的,游丝产生的反作用力矩,使齿轮在运动过程中保证中心齿轮和扇形齿轮啮合时的紧密接触,使指针运转平稳,轻敲位移时示值不变。当仪表泄压后帮助指针返回零位,紧靠盘止钉或在零位分度线内。无论是游丝紊乱还是游丝锈蚀或弹性差的时候,反力矩小,因此指针无法回到零位。
(3)压力表的示值超差,导致指针不在零位。
当压力表示值呈现成比例的负超差时,压力表实际测量范围小于标定范围,因此无法满量程分布,造成指针不在零位。
 
2.4 在压力仪表示值误差较大,带有回程误差,且带有非线性超差时,应注意以下问题:
(1)弹簧管质量不过关。市场上非常低有 10 元左右一块的压力表,这类压力表的弹簧管因弹性后效、弹性迟滞、残余变形等非弹性效应,导致压力仪表的示值误差、回程误差严重超差。
当在弹性元件上加负荷停止或完全卸荷后,弹性元件不是马上完成相应的变形,而是经过一段时间后,才能恢复到原有的形状和尺寸,这种现象就叫做弹性元件的弹性后效。加在弹性元件上的负荷,在弹性极限范围内进行缓慢变化时,负荷特性曲线与卸载特性曲线不重合的现象统称为弹性元件的弹性迟滞。弹性元件的弹性后效和弹性迟滞往往是同时产生的,由于他们的存在,造成了弹簧管压力表的示值误差,因此在设计和制造弹簧管压力表时,在知道了相应材质弹簧管的比例极限后,选用较大的安全系数和对弹性材料进行热处理等方法,把弹性后效和弹性迟滞减少到非常小程度。另外,弹性元件在压力作用下产生变形,当压力除去后,弹性元件不能恢复到原来的形状,这种变形叫塑性变形。弹性元件在交变载荷作用下,容易产生微小的应力而疲劳,在除去负荷后,不能恢复到原来的形状,这种变形叫疲劳变形。弹性元件持续地承受负荷,也会产生疲劳,当除去负荷后,弹性元件不能恢复到原来的形状,这种变形叫弹性元件的蠕变。这三种变形总称为弹性元件的残余变形,这种变形将导致压力表示值失准或示值不稳定等现象。这种示值失准或不稳定是经过一段时间使用后积累起来的。因此在 GB/T1226—2010《一般压力表》等文件中对压力表的交变压力试验都明确规定了交变次数,能完成的交变次数越多,说明弹簧管的质量越好,使用寿命越长。
(2)部分压力表是有位号的,未将压力表按装到正确的位置。大压量的压力表装到压力较小的管线上,则不能准确的反映实际压力,小压量的压力表安装到压力较大的管线上,超出了压力表的测量范围,会导致弹簧元件变形,甚至产生崩漏现象,导致压力表无法继续使用。
(3)系统出现故障,瞬时的冲击压力或泄压导致弹性元件变形,此时因采用特殊用途压力表,如耐震压力表、带过压保护的压力变送器等。
 
2.5 压力表腐蚀导致的不合格。压力仪表腐蚀主要有表面腐蚀和内部腐蚀两种情况。
(1)压力表表壳腐蚀严重,漆面脱落,壳体生锈;机芯锈蚀,连接件无法正常工作;弹簧管连接焊口处出现渗漏现象等。此类压力表主要用在室外,长期风吹雨淋,导致的腐蚀。此时,非常好使用不锈钢壳体,并且泄压孔应保持密闭状态,防止雨水、灰尘等进入,锈蚀机芯和焊接口。部分压力变送器露天安装,遇到恶劣天气,如暴雨时,压力变送器腔体内进水,又如,温度差产生的凝结水淤积在表壳中无法排出,导致主板电路等的损坏,无法调试。主要表现为:不通电;无输出信号;严重腐蚀导致的外观检查不合格。有些单位已经在压力变送器外面加了一个防护罩,起到防水防尘的作用。
(2)按照具体需要,使用不同用途的压力表,如用于信号报警、连锁等作用的电接点压力表等;氧气、乙炔、氨气等各类气体专用压力表;用于远距离指示的远传压力表;各种专用的耐酸、耐硫、耐蚀、防冻、防爆、防水、耐震、高温高压等环境下的压力表等。尤其是对于测量腐蚀性气体时可使用非直接接触介质式的带隔膜的压力仪表;或根据测量介质的不同,查找压力表接触液的材料选择表,选择 316不锈钢、蒙奈尔、哈氏合金、镀镍的碳钢等作为等材料的直接接触介质式压力仪表。
 
2.6 由于排气口上的皮塞不完整或表壳漏油等原因,部分耐震压力表内的耐震液泄漏,起不到减缓震动、冲击的效果。耐震压力表排气口上的皮塞,应尽量保持其完好。不要将皮塞上的尖端剪掉,应用较粗的针在其上扎一个孔,既能使耐震压力表内部不憋压影响示值,又能有效防止耐震液流出。
 
3 解决建议
压力表由于各种因素导致的不合格还有很多种,以上是比较突出的几种,通过不合格原因的分析,提出对应的解决方法,将能很好的确保压力仪表的计量准确性及延长使用寿命。因此提出一些建议。
(1)购买有制造计量器具许可证标志及编号的压力仪表,并做好对厂家的选择和入库检验工作,购买有质量保证的产品,保证压力表示值准确性和稳定性,并能够提高压力表的使用寿命;包装、运输、取放等应实行相关规定,轻拿稳放;使用或装卸压力表应有相应的规定或操作程序,做到有规可依,并培训到位,实行有力。
(2)正确选择及使用压力仪表。按照工艺要求的用途、安装方式和环境情况,选择合适量程、准确度等级、形状的压力表。
(3)根据压力表的使用频繁程度及重要性,在有必要的情况下做好仪表的期间核查工作。确认压力仪表是否能够处于正常的工作状态,发现任何问题应立即停止使用,在经过检测或确认合格后方可继续使用。
(4)压力表检测单位应与使用单位做好沟通工作,对可能出现的问题与现场人员进行交流,对不合格原因进行探讨,提出相应的建议,促进改进工作,更好的服务生产单位。
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