智能數字壓力校驗儀在壓力控制器檢定中的應用

摘要: 針對壓力控制器計量檢定過程中當輸入壓力達到設定值時，壓力控制器的觸頭通斷比較突然，檢定員無法及時準確地記錄數據的問題，采用智能數字校驗儀的開關測量功能，在進行控壓范圍和設定點( 值) 的檢定時，自動記錄壓力控制器觸頭通斷時的壓力值，該方法可以提高檢定結果的可靠性，減輕檢定員的工作負擔，增加工作效率，具有較好的應用前景。

        壓力控制器是工業過程測量與控制中控制壓力的一種專用儀表，其工作原理是當輸入壓力達到設定值時即可進行控制或報警，工程中常稱為壓力開關。目前，壓力控制器常見的有機械式和電子式兩大類，其中機械式壓力控制器( 開關)為純機械形變導致微動開關動作，工作原理是當系統內壓力高于某一個設定壓力時，感壓元件( 如膜片、膜盒、波紋管、彈簧管、活塞等) 的自由端產生位移，通過連接導桿推動開關內碟片瞬時發生移動; 當壓力降至額定的恢復值時，碟片瞬時反向移動，開關自動復位，最終輸出一個開關量的電信號。在進行該類壓力控制器的檢定時，當壓力值的改變導致開關動作時，給檢定人員的反應時間較短，因此進行數據記錄時的可靠性無法保證，且檢定人員在壓力變化的過程中需要不斷注意電信號的改變，工作效率低。

        為此，筆者使用智能數字壓力校驗儀的開關測量功能對壓力控制器進行檢定，該功能在選擇開關的觸發方式后，可以在進行開關檢定時自動記錄開關動作時的壓力值，該方法可以提高檢定結果的可靠性，減輕檢定員的工作負擔，增加工作效率，具有較好的應用前景。

1 壓力控制器的檢定項目
        壓力控制器的檢定項目主要有標示、外觀、控壓范圍、設定點偏差、重復性誤差、切換差、絕緣電阻和絕緣強度等。在進行控壓范圍和設定點偏差的檢定時都可以用到智能數字壓力校驗儀的開關測量功能，下面詳細說明這2 個檢定項目。

        控壓范圍是指對設定點可調的控制器，將設定點調至最大( 若切換差可調，將切換差調至最小) ，對控制器由零緩慢地增加至觸點動作，此時在標準器上讀出的壓力值為設定點最大值得上切換值; 再將設定點調至最小，使控制器壓力緩慢減少至觸點動作，在標準器上讀出此時的壓力值為設定點的最小值的下切換值。設定點固定的控制器不進行控壓范圍檢定。

        設定點偏差是指將設定點調至控制器量程下限附近的標度處( 若切換差可調，將切換差調至最小) ，逐漸增加壓力，當標準器的指示壓力接近設定點時再緩慢地增加輸入壓力逼近檢定點至觸電動作，此時在標準器上讀出的壓力值為上切換值，然后緩慢地減少壓力至觸電動作，此時在標準器上讀出的壓力值為下切換值。如此進行3個循環可得上切換值或下切換值的平均值。再將設定點調至控制器量程上線附近的標度處進行同樣的檢定。

2 智能數字壓力校驗儀開關測量功能
        目前智能數字壓力校驗儀的壓力開關測量功能已發展得較為智能。以國內的一款智能數字壓力校驗儀為例，該校驗儀上電后，默認的方式為無觸發。常見的幾種開關測量的操作方法如下。
        ( 1) 無觸發。開關測量中，只檢測開關通斷，不鎖定屏幕。
        ( 2) 斷到通觸發。當開關狀態由斷到通瞬間，鎖定屏幕，此時屏幕顯示觸發瞬間的壓力值和開關狀態。如果用戶想重新開始一次新的觸發，按“ ”鍵即可，工作方式如圖1 所示。

( 3) 通到斷觸發。當開關狀態由通到斷瞬間，鎖定屏幕，這時屏幕顯示觸發瞬間的壓力值和開關狀態。如果用戶想重新開始一次新的觸發，按“ ”鍵即可。
( 4) 斷到通再到斷雙觸發。這種觸發方式是
( 2) 和( 3) 的組合。在開關測量中，它的工作過程分三步，工作方式如圖2 所示。

第1 步: 斷到通觸發后，屏幕鎖定。按“ ”鍵后，屏幕解除鎖定。
第2 步: 通到斷觸發后，屏幕鎖定。按“ ”鍵后，屏幕解除鎖定。
第3 步: 回到第1 步執行，重新開始1 次新的斷到通到斷雙觸發測量。
此功能非常適用于檢測常開壓力開關的回差。
( 5) 通到斷再到通雙觸發。這種觸發方式是
( 3) 和( 2) 的組合。在開關測量中，它的工作過程分3 步:
第1 步: 通到斷觸發后，屏幕鎖定。按“ ”鍵后，屏幕解除鎖定。
第2 步: 斷到通觸發后，屏幕鎖定。按“ ”鍵后，屏幕解除鎖定。
第3 步: 回到第1 步執行，重新開始1 次新的斷到通到斷雙觸發測量。
此功能非常適用于檢測常閉壓力開關的回差。

3 試驗驗證
        為了更好地說明智能數字壓力校驗儀在壓力控制器檢定中的應用，筆者選取了型號為Const273 智能數字壓力校驗儀作為主標準器和型號為J120、壓力調節范圍為0. 7 ～ 3. 9 MPa 的壓力開關作為樣品進行一次檢定工作，展示此方法的優勢。該開關切換差不可調，設定點可調，智能壓力校驗儀選擇量程0 ～ 4 MPa，電氣插孔選擇SW 和COM 擋。

        當智能壓力校驗儀兩接線端選擇連接壓力傳感器的NO 端和COM 端時，選擇開關測量模式中的斷通斷雙觸發模式。

        在進行檢定時緩慢加壓，接線端NO 與接線端COM 線路斷開，校驗儀觸發狀態如圖3 ( a) 所示;當壓力升至1. 435 MPa 時，接線端NO 與接線端COM 線路連通，校驗儀觸發狀態如圖3 ( b) 所示;當壓力降至1. 428 MPa 時，接線端NO 與接線端COM 線路斷開，校驗儀觸發狀態如圖3 ( c) 所示。切換差為0. 007 MPa。

        與此同時，為了比較此方法的好處，采用萬用表監測開關通斷，人工計數的常規方法同時進行這項工作，將2 種方法得到的結果進行比對，如表1 所示。

        從表1 的數據對比可以看出，使用智能數字壓力校驗儀在時間上比人工進行判斷和計數節省約6 min 的時間，說明使用校驗儀進行壓力開關的檢定可以節約1 倍以上的時間。此外，在上、下切換差的試驗時，數據整體明顯要大一些，而且波動較大，這主要是因為檢定人員在進行檢定時，不僅要進行壓力調節，還要進行數據記錄。其中，進行上切換值檢定時，壓力不斷上升，從信號觸發瞬間到檢定人員反應過來期間，壓力還要上升一些，因此記錄的數據要大一些; 下切換值要小一些的原因類似。因此在進行切換差的計算時，得到的切換差就會較大。

4 結論
        本文針對壓力開關在檢定過程中不容易記錄數據的問題，選擇SLK-YBS-WY 智能數字壓力校驗儀作為標準器，使用其開關測量功能，該功能在進行控壓范圍、設定點( 值) 和切換值的檢定時，自動記錄壓力控制器觸頭通斷時的壓力值。試驗證明，這種方法可以有效提高壓力開關檢定的效率和精度。