欧雷

(中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川 成都610091)

0 前言

压力计量广泛应用于国防工业、贸易结算、能源计量、环境保护、工业生产等部门，并且在整个工业生产中占有相当重要的地位。压力量值是否准确，直接关系到产品质量。现场校准是压力校准的发展趋势，尤其是在线校准中对传统的校准技术进行创新，以及如何有效防止校准过程中的交叉污染是目前研究的重点，而前端泄压可以作为现场校准的有效措施。

1 现场校准的重要性

现有的压力校准严格按检定规程要求在实验室进行，而生产现场的安装、环境条件与实验室存在一定差异，实验室校准不能完全复现被测对象现场使用状态，［1］存在一定的修正误差，而且经常拆卸也会影响测试设备的密封性和安全性。通过现场及在线校准能解决这些校准难题。准确度较高的压力传感器更应进行现场校准以消除修正误差。随着制造工艺水平的发展，PLC 控制等程控技术更多地应用于生产现场，其压力传感器配套的工控机不能拆卸，必须要求现场校准。［2］

按照ISO－10012 标准的要求，产品的研制生产过程，从设计、研制、生产、试验和使用都要实施计量保证措施，而现场校准就是使用过程中实施计量保证的强有力的措施之一。在试验和生产现场对被校仪表、传感器及测试系统进行在线校准的数据能反映测试系统现场真实运行的情况，减少和避免了环境和工作条件不同引起的误差，提高了测量准确度，［3］保证了试验成果和产品质量。现场校准符合准确性、一致性、溯源性和实验性等计量特点。压力仪器仪表安装较为复杂，频繁拆卸降低了仪器的使用寿命，有时还会造成损坏，因为拆卸会造成设备漏气或现场工作介质的大量泄漏，易损坏设备及管接头。现场在线校准比起把现场仪表拆下来拿到计量室校准大大提高工作效率。

2 前端泄压的应用

2.1 前端泄压的工作原理

前端泄压是指在压力校准过程中压力校准标准控制生成需要的压力值，并输出到被校压力仪器，校准完成后，在密闭测试管路中靠近被校仪器的前端排放可能被油气污染的工作介质。

压力校准中测试管路连接被校设备和标准设备。升压时控制标准设备将工作压力由标准设备测试口传递到被校设备测试口，这时被校设备测试口的瞬间压力小于标准设备，其可能存在的污物不会通过工作介质污染标准设备。降压时，控制标准设备降低压力，由于瞬间压差的影响，这时被校设备测试口的工作介质会流入压力较低的标准设备测试口，造成被校设备测试口可能存在的污物污染标准设备。为解决这个难题，在降压时采取释放前端被校设备测试口的压力，以免前端的工作介质回流到后端的标准设备，完成压力校准过程。前端泄压的工作原理如图1 所示。

图1 前端泄压的工作原理

2.2 前端泄压的作用

油污是气体介质的主要污染物，而污垢、杂质则是液体介质的主要污染物，这些污染是造成武器装备操纵失灵和附件功能性故障的主要因素。据统计，现代武器装备操纵系统70%的故障是由固油液污染而引发的。避免被校设备不受污染是计量工作的前提条件，如何保证校准过程中被测设备不被污染，是现场校准工作的重点。

工作压力大于0.25 MPa 的气体压力仪器使用水作为校准工作介质，校准后残留于仪表中的水会污染被校设备，从而影响产品质量。进行液压仪器仪表的校准时，如不能明确工作介质，则使用变压器油校准;如能明确工作介质，则按实际使用的介质更换压力校验器的工作介质进行校准，此时残留的变压器油及油垢也会污染工作介质。现场进行液压仪表校准时，按实际使用的介质更换压力校验器的工作介质进行校准，此时压力校验器残留的变压器油及油垢也会污染工作介质，从而污染专用测试设备。

采用前端泄压方式进行校准，标准器选用具备控制功能的压力校准标准，使用空气或氮气等洁净的气体工作介质进行校准。气体不会溶解于工作油介质，也不会残留在被校设备中，可有效地防止校准过程中的交叉污染难题。

3 前端泄压的实现

3.1 前端泄压的工作流程

压力校准标准使用气体工作介质，依据计算机指令，将压力加至被校设备量程上限，计算机控制气路中的高压电磁阀截断压力校验仪与被校设备之间的压力管路，延迟一个较短时间后，打开压力泄放电磁阀(与此同时，计算机发出指令使压力校准标准内部压力释放)，将工作介质排放出去。

如果污染比较严重，前端泄压可重复操作，直到污染被排放干净为止。

3.2 前端泄压的工作模式

由前端泄压的工作流程可知，其工作模式为:被校压力传感器/压力变送器的压力腔和相关管路，通过压力接口与压力校验仪连接起来。根据指令，压力校验仪向被校器加压，达到设定压力后，计算机控制将被校器与压力校验仪之间的气路关断，然后把被校器压力腔及相关管路中的压力通过泄放管路迅速排空，将被校器压力腔和相关管路中残存的油气排放出去。

如果被校仪器仪表及相关管路清洗、吹扫不彻底，压力腔及相关管路中残存的油污不论是否已经雾化，都会造成油气污染。为避免泄压时被校设备压力腔及相关管路内可能被污染的工作介质回流造成交叉污染损坏校准设备，在除油、清洗、冲洗、吹扫被校设备压力腔、相关管路和压力端口的前提下，采取前端泄压的方法泄放被校仪器仪表压力腔及连接管路内含有油气污染的气体。前端泄压排污在校准工作正式开始之前完成。

3.3 清除油污污染的预处理

由上述前端泄压系统工作流程和工作模式可知，前端泄压系统能够有效排放被校器压力腔和相关管路中被油气污染的工作介质。如果压力腔和相关管路中有较多的液态油污，则需要预先进行除油处理。

清除液体介质和油污的操作，我们称之为清除油污污染的预处理，可以使用气体进行吹洗。主要有两种情况:第一种是带有油污的数字压力计、压力传感器、压力变送器，要先清除油污，才能接入气体介质压力校准系统进行校准;第二种是不能拆卸的数字压力计、压力传感器、压力变送器，原设备一般留有校准旁路，现场校准前要清除相关管路和被校数字压力计、压力传感器、压力变送器压力腔中的液体介质，再与气体介质压力校准标准连接进行现场校准。

3.4 前端泄压系统结构

前端泄压系统由控制电路、电磁阀驱动电路、常开电磁阀、常闭电磁阀、相关连接路等组成。其系统结构如图2 所示。

图2 前端泄压系统结构框图

3.5 压力校准接口设计

使用前端泄压进行现场校准需要被校设备满足现场校准的条件。首先需要现场压力系统预留有压力校准接口以便进行原位计量，压力校准接口指被校设备与压力校准标准连接的压力接口。同时对压力校准口作出设计改进，使得防污染措施更有效。

在压力校准口中增加清洗接口，清洗接口用于压力变送器/压力传感器的压力腔的清洁，其中心线对准被校压力传感器/压力变送器压力腔，平时安装一个堵帽(或堵头)。

接口设计有两种方案。如果被校设备压力传感器/压力变送器安装在垂直结构的压力管路上时，只需要安装一个截止阀，压力校准接口设计按图3 所示。校准前先打开清洗接口堵帽对管路进行排污吹洗，再盖上堵帽进行校准。

图3 垂直结构压力管路的压力校准接口设计

被校设备压力传感器/压力变送器安装在水平结构的压力管路上时，需要安装两个截止阀，压力校准接口设计按图4 所示。校准前先打开清洗接口堵帽对管路进行排污吹洗，再盖上堵帽进行校准。

图4 水平结构压力管路的压力校准接口设计

4 结论

本文对前端泄压在现场压力校准中的应用进行探讨，通过后期的实践测试证明，该方法能作为解决现场压力校准中交叉污染难题的有效手段，但对于压力在静态平衡中的防污染措施，需进一步完善。

［1］许第昌. 压力计量测试［M］. 北京:中国计量出版社，1988.

［2］成志尧. 压力计量测试技术的发展方向和现场压力校准［J］. 中国仪器仪表，2000 (2):1 －2，4.

［3］辜亮波，王迎，孟琪，等. 液体流量现场检定仪的研制［J］. 计测技术，2008，28 (S0):101 －102.