壓力表在船上的應用與思考
一、工作原理
傳統的壓力表是通過表內的敏感元件的彈性變形, 通過內部的轉換機構將形變傳導至指針, 使指針轉動來顯示壓力。現代新型的電子式壓力表也稱為壓力變送器, 是一種將壓力變量轉換為可傳送的標準化輸出設備的儀表, 之后再由電腦把輸出信號轉換成數字信號在面板上顯示。
二、結構與分類
我們以彈簧管式壓力表為例, 主要包含螺紋接頭的支持器、彈簧管、拉桿、齒輪、扇形齒輪、調節螺釘、游絲、指針、表盤、表殼、罩殼等組成。它是把設備或系統內的壓力通過一個儀表管傳輸到壓力表內, 使內部彈簧管產生形變位移, 經拉桿傳給扇形齒輪, 再轉給小齒輪使與小齒輪同軸的指針轉動來反映出實際壓力。如果表殼內通有大氣, 壓力表測出的壓力為正壓或負壓。如果將表殼密封并抽真空, 壓力表測出的壓力就是絕對壓力。壓力表種類有很多種。它有傳統的指針型也有現代的數字型, 還有一些特殊類型, 如耐振型, 隔膜型, 耐腐型。按精度來分類, 可分為普通壓力表和精密壓力表。精密壓力表測量精確度等級分為0.1, 0.16, 0.25, 0.4級;普通壓力表精度可分為1.0, 1.6, 2.5, 4.0級。按壓力表指示壓力的基準分類, 分為一般壓力表和絕對壓力表, 以及差壓表。按測量范圍分類, 分真空表, 真空壓力表, 微壓表, 低壓表, 中壓表及高壓表。船上使用的比較多的是壓力真空表, 以低壓表為主, 也有一些使用的是中壓表。比如空壓機和主空氣瓶上, 以及發電機和主機上的啟動壓力。高壓表一般用在主機的液壓控制系統上。而按照顯示方式可分為表盤指針式壓力表和電子式壓力表, 后者多用于報警和控制。
三、應用與選型安裝
船舶的建造與使用過程中, 設備壓力表的應用與選型主要以設備運行過程中產生的壓力及工作環境來決定。例如泵的進出口壓力表一般選用壓力真空表, 出口以低壓或中壓表為主。目前船舶空壓機上使用的表有低壓表和中壓表。低壓一般用于檢查空壓機內的油壓, 水壓;中壓主要用于出口空氣壓力以及空氣瓶壓力。而某些特殊設備, 如蒸汽透平的真空冷凝器, 則選用真空壓力表, 。因為通常我們需要觀察的是它的真空度, 還有造水機上的真空表也是類似的原因。通常選壓力表的量程一般為設備工作壓力的1.5～3倍, 一般取2倍。若選用量程過大的壓力表, 由于表的精度是一樣的, 量程越大, 允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就越大, 因此壓力表的讀數就會不準;而量程太小, 設備的工作壓力等于或接近壓力表的極限值, 則會使表中的元件長期處于最大的形變, 易產生永久變形, 增加了表的誤差, 降低了其使用壽命。因此壓力表的使用壓力范圍一般不超過刻度極限的60%-70%。我們船舶設備上的壓力表, 通常會在它的工作范圍標記顏色, 這樣便于觀察設備的壓力值, 從而更容易發現設備的問題, 提前規避風險, 減少事故的發生。船用壓力表的選用精度一般是根據設備的使用壓力等級來選擇, 如之前提到的空壓機, 而且我們也能在表盤上看到它的精度級。而我們所選用的壓力表的最大允許誤差是壓力表量程與精度等級百分比的乘積, 如果誤差值超過工藝要求, 則需要更換更高一級精度的壓力表。根據人員觀察設備距離的遠近, 也需要選用合適大小的壓力表, 距離較遠或較高, 則選表盤直徑應增大。而我們日常也要對壓力表進行維護和檢查, 如甘油缺失應補足, 鏡面的破損和清潔。壓力表與設備連接管一般要做一個螺旋管路用來進行緩沖, 避免壓力波動過快對壓力表的沖擊過大, 同時還需要加裝針閥或三通閥用于拆卸壓力表。而某些特殊場合, 比如船上的蒸汽壓力表與容器或管道之間應設有存水彎管, 避免高溫蒸汽直接進入壓力表的彈簧管內, 致使表內元件過熱變形。壓力表的安裝位置要便于觀察維修和更換, 避免受到熱輻射, 凍結或振動的不利影響。同時所有的壓力表都需要有合格的檢驗標志。
目前船舶智能化程度越來越高, 在某些設備上指針式壓力表已經被數字式壓力表或傳感器所取代。帶電信號的控制型壓力表, 它有著傳統指針式壓力表所沒有的優點。比如它能輸出開關信號, 電阻信號, 電流信號。這些信號再經過數字轉換就能讓我們觀察而且可用于報警監測系統。而我們現代的智能船舶就是通過采集這些信號來監控船舶的運行狀態, 再通過報警及運行參數的曲線變化來提前發現問題, 從而進行人工干預來解決問題。這樣既能收集船舶的數據, 使船舶在一個比較好的狀態下運行, 以達到節約能源的目的, 同時還能減少安全事故, 為后續的新型智能船舶提供技術支持。
四、故障分析與排除
最早通過壓力表解決的問題是海水泵打不出壓力。當時中央冷卻器上海水壓力過低, 不能很好的冷卻低溫水, 在通過反沖洗中央冷卻器后, 問題依然沒有解決, 后來檢查發現泵的進口壓力比平時低了很多, 已經快到-0.6bar, 而正常情況下一般也就在零左右, 而且泵發出的聲音也比較響, 通過這個可以判斷應該是進口的海底門濾器堵了。后來再打開濾器后, 發現里面的確有很多垃圾, 它們把濾網上的絕大多數孔全部堵死了。在之后的工作過程中, 通過觀察設備的壓力表也解決了很多問題。通過泵的出口壓力過高, 可以判斷可能是管路不暢通, 或者是安裝時的悶板沒有及時拆除以及管路內可能存在垃圾。有時可以通過觀察進口壓力表指針的變化, 來排查管路是否有漏氣問題, 特別是在進行抽吸污水井實驗的時候, 如果進口壓力波動較大就可以判斷是吸到空氣了。通過一路一路的關閥開閥, 觀察壓力表, 就能判斷是哪一路出現問題, 從而減少了排查問題的時間。有時候從出口壓力表是否在標準范圍, 可以判斷管路是否暢通, 是否出現法蘭墊片破裂。通過設備上的壓力表, 還能發現設備的運行好壞。通過設備上的油水氣壓力來發現問題, 可以判斷某個閥沒有開, 某些設備沒有運行。通過發電機的暴壓表, 可以很好的判斷出發電機正時與否, 做功是否達到了設計的要求, 這些都為發電機的實驗提供了依據。因此只要仔細留心壓力表上的壓力, 就能很好發現問題并解決它。
五、結語
隨著智能船舶的不斷發展, 各種數據的監測成為了必然, 因此壓力表, 特別是電子式壓力表在這個過程中起到了很大的作用, 所以我們要更好的使用和維護它, 這樣我們的智能船舶才能更好的發展。
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