波登管压力表

波登管压力表过载安全性方面有时会出现问题。本文介绍了超出测量范围30%时的应对措施。压力表出现什么问题?是否在之后仍能准确测量?是否开始泄漏?在下一步骤,我们将对通用标准进行解释和讨论,来进一步阐释此类问题。

       首先:如果待测量的压力略微超出压力表的测量范围,则压力表不会“爆炸。一般情况下,仅在待测量压力大幅超出测量范围时,才会有爆炸风险。在这种情况下,压力表需有安全特性来最小化此类危害的影响。
 
       通常来说,压力表制造商需符合2014/68/EU指令(压力设备指令)和EN 837-1:1996关于过载安全的规范。 压力表1部分:波登管压力表。在表盘上,仅有CE标记和EN 837-1刻印。由于EN 837-1不是一个统一标准,文件内包含的规格也不尽相同。两个文件都是相互独立的,波登管压力表制造商需同时满足标准要求。

非满量程可受载和满量程可受载波登管压力表

       在对过载规范进行总结之前,首先需要解释EN 837-1对压力表进行的重要分类:EN 837-1标准第9.4条定义了非满量程可受载(1)和“满量程可受载(2)压力表。由于这会导致混淆,我们在此处进行简要说明:通常情况下,非满量程可受载压力表的压力元件(波登管)含有铜材。与此相反,满量程可受载波登管压力表的压力元件则由不锈钢制成。满量程可受载压力表具有一个标识符(刻度末端有一个黑色三角形),也可以在外侧对两类仪表进行区分。

黑色三角形 = 满量程可受载                                                   无黑色三角形 = 非满量程可受载


       这两类仪表的主要区别在于不得将“非满量程可受载波登管压力表永久地用于超过满量程值(FS75 %的条件下。否则,在持续压力负载下,测量系统会发生不可逆变形,例如零点偏差。示例:非满量程可受载波登管压力表,能够指示30 MPa气缸内的压力,所采用的设计必须确保满量程值至少为40 MPa

波登管压力表过载安全要求

       2014/68/EU指令和837-1欧洲标准对于波登管压力表过载安全要求有所不同。EN 837-1规定了指示准确度和过载后的强度(密封性)要求。尤其是与密封性相关的要求,在至少24小时内超出过载2.5倍条件下进行测试,要求比根据2014/68/EU指令进行压力测试(3)的要求更高。压力设备指令内仅要求高出最大允许压力(PS1.43倍。由下表可见,符合EN 837-1要求的仪表能够自动满足根据2014/68/EU指令进行的压力测试(3)要求。反之则无效。

在下面中,我们对不同的要求进行了对比:

 非满量程可受载压力表满量程可受载压力表来源
测量技术
#1过载持续时间12 小时12 小时EN 837-1(1)
#1过载1 * PFSV1,3 * PFSV
#2过载持续时间15 分钟
#2[a]过载1,1 – 1,25 * PFSV
准确度等级变化[a,b] 
1,2 – 1,5 倍1,2 – 1,5 倍
强度 (密封性)过载持续时间24 小时24 小时EN 837-1(2)
过载[a]1,5 – 2,5 * PFSV1,5 – 2,5 * PFSV
要求密封密封
过载持续时间2014/68/EU指令(3)
过载1,43 * PS
(= 1,07[c] * PFSV)
1,43 * PS
(= 1,43 * PFSV)
要求密封密封

图标符号
PFSV = 满量程值(压力表刻度端部压力)
PS = “最大允许压力” – 由制造商规定,压力表设计能够承受的最大压力。非满量程可受载压力表: PS = 0.75 * PFSV,否则:PS = PFSV
(a) 取决于压力范围
(b) 进行额外负载周期测试后,将对准确度等级变化进行测量(未在本文中予以说明)。无仅过载(未进行过载周期测试)后允许准确度等级变化的相关规范。因此,必须将表内数值视为绝对最大值。
(c) 对于非满量程可受载仪表,以下公式适用:过载 = 1.43 * PS = 1.43 * 0.75 * PFSV = 1.07 * PFSV


通过示例阐释

示例 1
压力表0 – 1 MPa,压力元件由铜材制成:该仪表为非满量程可受载式压力表,必须要求以下要求:

  • 根据EN 837-1: 12小时1 MPa静态压力载荷(PFSV15分钟1.25 MPa静态压力载荷(1.25 * PFSV)。在施加该过载后休息1个小时,之后显示偏差不得超出误差限值的1.2倍。此外,将仪表暴露于2.5 MPa2.5 * PFSV)压力和60 °C外部温度条件下24小时。在进行一系列操作后,仪表的密封性应仍能满足EN 837-1的要求(渗漏率< 0.5 * 10-3 kPa l s-1)。
  • 根据2014/68/EU指令: 仪表必须能够承受过载为1.07 MPa的泄漏测试 (1.43 * PS = 1.43 * 0.75 * PFSV),并在测试后仍具有密封性。

示例2
压力表0 – 60 MPa,压力元件由不锈钢制成:该仪表为满量程可受载式压力表,必须要求以下要求:

  • 根据EN 837-1: 12小时78 MPa静态压力载荷(1.3 * PFSV)。在施加该过载后休息1个小时,之后显示偏差不得超出误差限值的1.2倍。此外,将仪表暴露于150 MPa2.5 * PFSV)压力和60 °C外部温度条件下24小时。在进行一系列操作后,仪表的密封性应仍能满足EN 837-1的要求(渗漏率< 0.5 * 10-3 kPa l s-1)。
  • 根据2014/68/EU指令: 仪表必须能够承受过载为85.8 MPa的泄漏测试 (1.43 * PS = 1.43 * PFSV),并在测试后仍具有密封性。

结论

       选择波登管压力表时,过载安全是需要考虑的重要因素。根据所选仪表的结构设计,过载安全性也会有所不同。压力表能够应对轻微短期过载。一般情况下,能够保持仪表的指示准确度,或仪表准确度性能仅会稍微退化。在高于满量程值2.5倍的高过载条件下,压力表的指示准确度性能会不断退化,仪表也会存在明显的零点误差。但是,承压组件不会爆炸,仪表也会保持密封。


关于满量程可受载和非满量程可受载压力表的其他信息,请访问威卡(WIKA)网站

参考文件
(1) EN 837-1,章节9.4.1:适用于最大静态压力载荷为满量程值75%之条件的压力表
(2) EN 837-1,章节9.4.2:适用于最大稳定压力载荷等于满量程值之条件的压力表
(3) 2014/68/EU指令,附件1,第7.4条水压试验压力。



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