用于脈動壓力測量的彈簧管壓力表的改造
用普通彈簧管壓力表測量脈動壓力造成儀表頻繁損壞乃至造成事故的現(xiàn)象比較常見。“增大阻尼” 是解決上述問題的有效方法之一。本文探討了用尼龍棒或金屬棒等材料制作阻尼器，來改造普通彈簧管壓力表的 具體方法。該方法在某企業(yè)鍋爐進水泵上應用了 2年，效果很好。
0.引言
某企業(yè)有QXW4. 2- 0.7/ 95/ 70 - AI和 QXW7. 0 -1.0/115/70- A倆個型號的供暖鍋爐，并使用了循 環(huán)水泵、脫硫泵等多個離心泵，為監(jiān)測泵的工作狀 況，在泵出口均裝有單圈彈簧管壓力表。以循環(huán)水 泵為例，其出口壓力通常在0. 3?0. 4MPa，選用的 是量程為1MPa，1.5級精度的壓力表，但由于開泵 或用戶負荷突變等因素，常使泵出口壓力大幅度波 動，導致壓力表頻繁損壞。據(jù)調查，這種現(xiàn)象十分普 遍。一線工作人員采取了關小壓力表根部閥等多種 方法，但收效不顯著。這個看似簡單的問題卻長期 影響著鍋爐等具有脈動壓力工況的裝置安全運行。 本文探討了加阻尼器增大阻尼的方法來解決上述問 題。
1.阻尼器的制作
單圈彈簧管壓力表是由單圈彈簧管、傳動放大 機構、指示機構和表殼等4部分組成。
由于被測介質是從接頭處直接進入彈簧管中， 儀表動作靈敏。所以，當被測壓力為脈動狀態(tài)時，會 引起表內的一系列機械環(huán)節(jié)大幅度波動，造成指示 錯誤，甚至儀表損壞，影響壓力監(jiān)測。
為解決上述問題，考慮到使用阻尼器。通過選 用不同材質，加工不同形狀，并進行反復實驗，最后 認定下述阻尼器最適合。
材料:尼龍棒或金屬棒；
直徑:比壓力表接頭直徑大2mm左右；
長度:可依工況而定，一般為80mm左右。
力口工方法:以安裝在接頭直徑為<22的壓力表 上長為80mm的阻尼器為例。其剖視圖如圖1所 示。在端面A上按等邊三角形的三個頂點位置鉆 三個直徑約4mm的孔1、、，孔1、深約35mm，孔 3深約60 mm ;在棒的另一端面B上，對應孔1、的 位置鉆相同孔徑的圓孔4、，深約35mm;在距4端 面約20mm處的側面鉆孔將孔2、溝通，在距4端 面35mm的側面鉆孔，將1、溝通;同理，在距B端 面20mm的側面鉆孔，將3、5溝通，在距B端面 35mm的側面鉆孔，將4、溝通。然后再堵上所有 的側面孔及孔2、、，再在其兩頭套扣之后，便制成 了簡易的阻尼器。將其安裝在泵出口管線與壓力表 接頭之間即可。
2.原理分析
雷諾(1895」把紊流運動分拆成時均流動和脈動 流動的疊加/27。所以’瞬時流速等于時均流速與脈 動流速的疊加,實測平面流動的一個空間點上沿流 動方向(x方向」的瞬時流速ux隨時間的變化曲線 如圖2所示。
故有:Ux = Ux + Ux 式中:Ux為瞬時流速;U X為該點在X方向的脈動流 速,隨時間變化;Ux為該點x方向的時均流速,從圖 形上看,Ux是T時段內與時間軸平行的直線AB的縱坐標。
紊流中的壓強也可以處理成時均壓強與脈動壓 強的疊加。即:p = p + p'
式中:p為瞬時壓強;p為時均壓強;p為脈動壓強。
這種時均化概念等同于電學中的交流電可以分 解成靜態(tài)直流和脈動交流相疊加的理念。
工業(yè)上的壓力就是物理學中的壓強。正確安裝的單圈彈簧管壓力表引壓部分應與管線內表面平 齊,在水栗出口處的壓力表中充滿液體,可以穩(wěn)定指 示出時均壓強。若有脈動壓強存在,表針會出現(xiàn)一 些波動。但如果泵啟動或用戶負荷突變時，“寄生” 在時均流基礎上的脈動流峰值巨增’脈動速度和脈 動壓強都很大’沖擊到彈簧管壓力表中’會使彈簧管 嚴重形變’指針大幅擺動’造成壓力表損壞。
當安裝上述阻尼器后’由于流道很細’流體多呈 層流狀態(tài)’不易波動。由于阻尼器中設計了 8個直 角彎道’即使出現(xiàn)很大的脈動’也會使脈動流能量大 大損失。
由流體力學可知,流體在圓直管線中的流動阻 力計算公式0 ]為:
式中:hf為流體在長度為l的一段圓直管線中的流 動阻力；A為流體的摩擦系數(shù);1為管線長度為 管線直徑;U2為流體流動速度。
流體流經(jīng)直角彎道時的局部阻力計算公式為:
式中:hf為流體流經(jīng)一個直角彎道時的局部阻力; le為直角彎道的當量長度。
如果阻尼器中全部采用直管道’則管道的1/ d = 80mm/4mm = 20。而對于圖1所示的阻尼器’按 “方角彎頭”來查管徑為4mm時直角彎道的當量長 度約為0. 9m ’粗略計算一個直角彎道的1e/ d = 225 ,所以該阻尼器僅8個直角彎道的總阻力與全部 采用直管道的阻尼器的總阻力之比為：
顯然,。
直角彎道的個數(shù)越多,流體的流動阻力就越大。 此外，由式(1)、⑵可知,對脈動流體,因其脈動流速 很大,也導致直管道阻力和直角彎道阻力加大,這樣 會將脈動流速(或脈動壓強)在進入彈簧管之前很快 消耗掉。這樣壓力表測得的基本上是時均壓強，比 較平穩(wěn),從而保護壓力表不受損。
3.結語
這種阻尼器在該企業(yè)鍋爐的幾個水泵出口壓力 表上已經(jīng)使用2年,儀表示值正常,工況平穩(wěn),一直 完好無損。而且該阻尼器具有材料選用方便、價格 低廉、加工簡單等優(yōu)點。目前’雖已有減震壓力表上 市,但其價格一般在普通壓力表價格的4倍以上。 使用這種改造后用于脈動壓力測量的彈簧管壓力 表,既保證了鍋爐生產(chǎn)的安全,又為企業(yè)節(jié)約了資 金。
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