用于脉动压力测量的弹簧管压力表的改造

用普通弹簧管压力表测量脉动压力造成仪表频繁损坏乃至造成事故的现象比较常见。“增大阻尼”是解决上述问题的有效方法之一。本文探讨了用尼龙棒或金属棒等材料制作阻尼器，来改造普通弹簧管压力表的具体方法。该方法在某企业锅炉进水泵上应用了2年，效果很好。

0.引言

某企业有QXW4.2-0.7/95/70-AI和QXW7.0-1.0/115/70-A俩个型号的供暖锅炉，并使用了循环水泵、脱硫泵等多个离心泵，为监测泵的工作状况，在泵出口均装有单圈弹簧管压力表。以循环水泵为例，其出口压力通常在0.3?0.4MPa，选用的是量程为1MPa，1.5级精度的压力表，但由于开泵或用户负荷突变等因素，常使泵出口压力大幅度波动，导致压力表频繁损坏。据调查，这种现象十分普遍。一线工作人员采取了关小压力表根部阀等多种方法，但收效不显著。这个看似简单的问题却长期影响着锅炉等具有脉动压力工况的装置安全运行。本文探讨了加阻尼器增大阻尼的方法来解决上述问题。

1.阻尼器的制作

单圈弹簧管压力表是由单圈弹簧管、传动放大机构、指示机构和表壳等4部分组成。

由于被测介质是从接头处直接进入弹簧管中，仪表动作灵敏。所以，当被测压力为脉动状态时，会引起表内的一系列机械环节大幅度波动，造成指示错误，甚至仪表损坏，影响压力监测。

为解决上述问题，考虑到使用阻尼器。通过选用不同材质，加工不同形状，并进行反复实验，最后认定下述阻尼器最适合。

材料:尼龙棒或金属棒；

直径:比压力表接头直径大2mm左右；

长度:可依工况而定，一般为80mm左右。

力口工方法:以安装在接头直径为<22的压力表上长为80mm的阻尼器为例。其剖视图如图1所示。在端面A上按等边三角形的三个顶点位置钻三个直径约4mm的孔1、、，孔1、深约35mm，孔3深约60mm在棒的另一端面B上，对应孔1、的位置钻相同孔径的圆孔4、，深约35mm在距4端面约20mm处的侧面钻孔将孔2、沟通，在距4端面35mm的侧面钻孔，将1、沟通同理，在距B端面20mm的侧面钻孔，将3、5沟通，在距B端面35mm的侧面钻孔，将4、沟通。然后再堵上所有的侧面孔及孔2、、，再在其两头套扣之后，便制成了简易的阻尼器。将其安装在泵出口管线与压力表接头之间即可。

2.原理分析

雷诺(1895」把紊流运动分拆成时均流动和脉动流动的叠加/27。所以’瞬时流速等于时均流速与脉动流速的叠加,实测平面流动的一个空间点上沿流动方向(x方向」的瞬时流速ux随时间的变化曲线如图2所示。

故有:Ux=Ux+Ux式中:Ux为瞬时流速UX为该点在X方向的脉动流速,随时间变化Ux为该点x方向的时均流速,从图形上看,Ux是T时段内与时间轴平行的直线AB的纵坐标。

紊流中的压强也可以处理成时均压强与脉动压强的叠加。即:p=p+p'

式中:p为瞬时压强p为时均压强p为脉动压强。

这种时均化概念等同于电学中的交流电可以分解成静态直流和脉动交流相叠加的理念。

工业上的压力就是物理学中的压强。正确安装的单圈弹簧管压力表引压部分应与管线内表面平齐,在水栗出口处的压力表中充满液体,可以稳定指示出时均压强。若有脉动压强存在,表针会出现一些波动。但如果泵启动或用户负荷突变时，“寄生”在时均流基础上的脉动流峰值巨增’脉动速度和脉动压强都很大’冲击到弹簧管压力表中’会使弹簧管严重形变’指针大幅摆动’造成压力表损坏。

当安装上述阻尼器后’由于流道很细’流体多呈层流状态’不易波动。由于阻尼器中设计了8个直角弯道’即使出现很大的脉动’也会使脉动流能量大大损失。

由流体力学可知,流体在圆直管线中的流动阻力计算公式0]为:

式中:hf为流体在长度为l的一段圆直管线中的流动阻力；A为流体的摩擦系数1为管线长度为管线直径U2为流体流动速度。

流体流经直角弯道时的局部阻力计算公式为:

式中:hf为流体流经一个直角弯道时的局部阻力le为直角弯道的当量长度。

如果阻尼器中全部采用直管道’则管道的1/d=80mm/4mm=20。而对于图1所示的阻尼器’按“方角弯头”来查管径为4mm时直角弯道的当量长度约为0.9m’粗略计算一个直角弯道的1e/d=225,所以该阻尼器仅8个直角弯道的总阻力与全部采用直管道的阻尼器的总阻力之比为：

显然,。

直角弯道的个数越多,流体的流动阻力就越大。此外，由式(1)、⑵可知,对脉动流体,因其脉动流速很大,也导致直管道阻力和直角弯道阻力加大,这样会将脉动流速(或脉动压强)在进入弹簧管之前很快消耗掉。这样压力表测得的基本上是时均压强，比较平稳,从而保护压力表不受损。

3.结语

这种阻尼器在该企业锅炉的几个水泵出口压力表上已经使用2年,仪表示值正常,工况平稳,一直完好无损。而且该阻尼器具有材料选用方便、价格低廉、加工简单等优点。目前’虽已有减震压力表上市,但其价格一般在普通压力表价格的4倍以上。使用这种改造后用于脉动压力测量的弹簧管压力表,既保证了锅炉生产的安全,又为企业节约了资金。