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静水压试验机的压力测量系统研究

编辑:金沙官网        发布日期:2018-06-07        点击量:709

由美国引进的静水压试验机,用于对钢管进行水压试验,检测钢管的管体最小屈服强度,保证产品质量。不同品种的钢管进行水压试验时,其试验压力要求不同。为了保证和控制静水压试验机压力的准确性,大家计控中心采取系统校验与部分校验相结合的方法,校验周期4个月,计量管理类别为A类。采用的计量设备主要有英国制造的标准活塞压力计和法国制造的多功能校准仪。

静水压试验机的压力测量系统研究

静水压试验机的压力值计算

例如:对如下石油套管进行水压试验,N 80钢级(YP=80 000psi),t=9.17 mm,D=177.8mm,那么静水压试验压力p=2 x fx YP x t/D=2x0.8×80 000/145 x 9.17/177.8 M Pa≈45MPa(约为6600psi)。

 

静水压试验机的压力测量系统的组成及功能

压力传感器检测静水压试验机的压力值P并转换成电压信号,作为记录仪和PLC的数码管显示器的输人值。PLC负责静水压试验机的所有动作,同时,PLC把电压信号转换成数码管显示器的输人,显示压力值,以便操作控制控制者观察。记录仪用于记录和显示每根钢管的静水压试验压力值。压力表用于就地显示压力值。

 

压力传感器原理分析

压力传感器为压阻型,利用半导体应变片的压阻效应。对于一块半导体的某一晶向施加一定的应力时,它的电阻率会发生一定的变化,这种现象称为半导体的压阻效应。P型或N型半导体,其压阻效应是由于在外力作用下,原子点阵排列发生变化,导致载流子迁移率及载流子浓度变化,从而引起电阻率的变化。压力传感器采用二元温度补偿型半导体应变片。

两个P型和N型半导体应变片放在共同,P型硅的灵敏系数为正值,N型硅的灵敏系数为负值,工作时将两个硅条接在电桥的相邻臂内,当应变片承受应变时,两个元件的△R/R值符号相反,电桥的输出是这两个元件产生的信号和,而温度的变化使两元件的ΔR/R产生符号相同的变化,若变化值大小相等,则电桥输出为零,实现了温度补偿。

这个传感器由美国制造,测量范围为0~138MPa(0一20000psi),输出直流信号0一10V,精度为0.5级,供电电压为直流28 V,接线插座的A,B分别为输出正负极,C,D分别为电源正负。

 

记录仪的应用分析

大家采用重庆川仪股份有限生产的μR/1000工业用长图记录仪,具有丰富的功能,对话式设定参数,笔式采样周期125ms。

接线如图2所示,记录仪的第1输入通道接收来自压力传感器输出的直流。一10V信号;REM OTE端子1是记录启动/停止的输人端,报警继电器1的常开触点接REMOTE端子1,C是公用端子。记录仪工作时,当试验压力值超过报警值1 M Pa(150psi)时,记录启动走纸;当试验压力值低于报警值时,记录停止走纸。

接通电源进人操作控制控制方式方法。连续按ESC键3s时间可以在操作控制方式和设定方式之间切换,设定完成显示SET OK。一边连续按住ENT键一边接通电源就进人调整方式,可以对报警输出继电器等基本特性进行修改,调整结束以END二STORE来存调整内容飞针对静水压试验机的情况,大家对记录仪进行r参数设定,主要有关参数如下:

1:MODE=VOLT(输入通道1为电压输入);

1:RNG=6V(输入通道1范围为士6.000V);

1:L=0.000(测量记录范围下限为0.000V);

1:R=6.000(测量记录范围_L限为6.000V);

1:1=0(定标范围下限为OMPa);

1:r=12000(定标范围上限为82 MPa(12000psi));

m m/h=1000(送纸速度设定1000mm/h);

1:LEVEL=1(选择报警设定通道为通道1);

1/1:ALM=ON(通道I和报警点编号1设定ON);

1/1:TYPE=H(通道I和报警点编号!报警种类为上限报警);

1/1:150(通道1和报警点编号1设定大十或等于约1 M Pa(150psi)时报警);

1/1:RLY=ON(在报警发生时有无报警继电器输出的设定,ON/OFF表示有/无);

1/1:R.N.=01(设定报警继电器编号为1);

ALARM=ENERG(报警输出继电器为励磁方式,NO为常开触点);

IND=NON HOLD(报警非保持);

ALM HYS=OFF(设定报警发生与报警解除的值宽度,OFF代表0%,ON代表0.5%);

FILTR=OFF(使用输人滤波能抑制输人的不稳定,得到圆滑的记录结果,每个通道都可以选择2/5/10s及OFF);

RECORD=EXT(记录启动/停止触发的选择,选择为遥控输人端子l触发);

CONT 1=RECORD(选择REMOTE端子I为记录的启动/停止功能)。计量器具配备率是指已有器具和所需要器具的比例。

 

系统校验方法

系统校验采用英国生产的Superb一Barnet90009260/M Pa型标准活塞压力计,范围为0一IIOMf'a,精度为0.03%(当温度为20℃、重力加速度为9.80665 m/s2时)。

压力系统示值偏差不得超过1%F.S,示值变动度不得超过1%F"S,进回程差不得超过1.5%F.S在用标准活塞压力计校验时,应将仪器设备设备调好水平,将压力传感器稳固地安装在活塞压力i十上,反复加卸压,加卸压力要平稳缓慢,回程卸压时不得有增压现象。校验时各点均匀分布,一般为:0%,5%,25%,50%,75%。每个点检验3次,并按下列公式计算各点的示值偏差、示值变动度和进回程差。

(1)示值偏差

(2)示值变动度

(3)进回程差

系统校验是衡量静水压试验机的压力测量系统精度的重要方法。仪器检测布、洛、维及橡胶等各类硬度计。如果系统校验时不合格,应分析原因,找出问题,结合以下部分校验的方法。

 

压力传感器的校验方法

标准仪器设备设备:标准活塞压力计,多功能校准仪JN5303B.

被校验压力传感器的C(+),D

(一)接28 V电源,用多功能校准仪的电压测量档测量传感器的A

(十),B

(一)输出电压。

用活塞压力计对传感器加压,一般分为5点:0%,5%,25%,50%,75%,对应施加的压力为:0MPa(0psi)、7MPa(1015psi)、34.6MPa(5018psi)、69 M Pa(10008 psi),103.4 M Pa(14997 psi),对应传感器输出电压标准值为:0.000V,0.508V,2.509V,5.004V,7.499 V。

传感器精度等级为0.5级,允许偏差不超过10.000V x(士0.5%)=士O.OSOV,如果校验点有超差的,可以通过调节压力传感器的零点和量程电位器,一直到满足偏差要求为止,否则更换压力传感器。

 

记录仪和PLC的校验方法

利用多功能校准仪的电压输出档进行校准,校准步骤如下:

①把PLC与压力传感器连接插头拔下。

②以多功能校准仪的电压输出代替压力传感器的输出信号,注意插头的A(+),B

(一)为信号线。

③校验时各点输入电压为:0.000 V,1.000 V,2.500 V,5.000 V,7.500 V,对应PLC的数码管显示器和记录仪的标准值相等。

④记录仪和F'LC的数码管显示器精度为0.5%,则允许偏差不超过14 M Pa(2000psi)x(t 0.5%r)=士689kPa(100psi):如果记录仪或PLC的数码管显示器超差,就要做一些相应调节或处理。专门从事仪器校准,仪器校正,仪器计量技术服务中心独立的第三方CNAS认可法定计量机构。

 

小结

静水压试验机的压力测量系统的计量,涉及压力传感器、压力表、记录仪、PL

C、数码管显示器的计量。近年来,大家采取系统校验与部分校验相结合的方法,保证了设备的压力准确计量,减少了设备故障率。


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