高静压微差压计单侧失压保护的研究

　　笔者在多年从事微差压仪表(微压计、流量计等)的计量检定过程中, 一直被正负压端单向大幅度过载造成的仪表失效这一问题所困扰。因为这种仪表的差压(ΔP)往往只有几十千帕, 而仪表的工作压力一般为 (4~10)MPa, 平衡阀的操作失误, 甚至正负压管道阻力不同, 都将造成仪表的大幅度过载。所以, 设计一种切实可靠的抗过载仪表, 无论对检定工作还是仪表现场使用都具有一定的意义。

　　用于石化企业过滤器、离心机润滑系统差压计量的重要仪表“高静压微差压计”(以下简称“差压计”), 往往在工作或维修开启和关闭时出现故障或误操作, 使得差压计的正压端或负压端单向失压, 造成近百倍于仪表测量范围的工作压力作用在测量元件的“受压部”上, 破坏了其弹性元件, 使其失效。

　　笔者在对现场及国外同类计量仪表进行大量分析研究后, 提出了一种新的失压保护方式———复合成型单侧失压保护(国内未见), 在此作以下介绍。

　　一、常见差压计受压部的结构及测量、保护原理

　　1.差压计受压部的组成(如图1所示)

　　一般来讲, 差压计受压部是由正、负压腔体, 微压膜片, 过载保护组件及位移输出部分组成的。

　　2.差压计受压部的测量及失压保护

　　当差压计接入压力后, 在其正、负压腔所产生的压力差作用于微压膜片, 使微压膜片产生位移S, 该位移量通过机械连杆机构、放大机构带动指针指示其差压值。当正、负压端出现单侧失压或过载时, 其两端的保护件通过O型密封环将介质通道关闭, 从而起到对微压膜片的保护作用。目前, 同类产品大多采用这种结构。

　　然而, 这种结构中的微压膜片正常位移量S往往只有(0.5～0.8)mm, 其抗过载能力一般为全量程的130%, 也就是过载位移(ΔS)只有(0.15～0.24)mm, 这对保护件与微压膜片及膜片基座的相对焊接、安装位置都提出了很高的要求。同时, 介质的侵蚀、温度的变化、O型密封环的被压缩及老化, 都会使微压膜片在单侧失压或过载时不能得到很好的保护。本文所提出的复合成型保护型式, 在受压部原有的工作原理基础上, 较好地解决了单侧失压保护问题。

　　二、复合成型单侧失压保护结构及设计

　　1.复合成型单侧失压保护结构(如图2所示)

　　复合成型单侧失压保护由正、负压腔体, 正、负压保护基座及微压膜片组成。

　　图2所示S′为膜片正压位移与过载限位位移之和:

　　S′=S+ΔS

　　S″为膜片负压方向限位位移: S″≤ΔS