气体减压器自动校准方法的探讨

钟 华，莫晓山，叶 炎

（1.娄底市计量测试检定所，湖南 娄底 417000；2.湖南省计量检测研究院，长沙 410014；3.北京康斯特仪表科技股份有限公司，北京 100094）

0 引言

在校准气体减压器压力表时，目前主要采用拆压力表手动校准或利用专用的校验装置手动进行整体校准。拆表校准方式操作简单，但会引起其他问题。整体校准方式的好处是校验工作介质是无腐蚀性、无毒的干燥洁净气体，仪表的校验状态与仪表的工作状态一致。整体校准方式已经较传统方式将压力表拆下校准有了很大地改进，避免了拆装压力表引起的各种问题。本文介绍一种压力表自动校准的方法，进一步提高整体校验的效率[1]。

图1 气体减压器自动校准系统组成Fig.1 Composition of automatic calibration system for gas pressure reducer

1 常见气体减压器的情况

目前国内常见气体减压器按照介质可分为氧气减压器、乙炔减压器、氮气减压器、空气减压器、氩气减压器、氢气减压器、氦气减压器、二氧化碳减压器、丙烷减压器、天然气减压器和含有腐蚀性质的不锈钢减压器等。其中，比较有代表的是氧气减压器、乙炔减压器和丙烷减压器。常见的氧气减压器高压压力表的量程为0 MPa～25MPa，低压压力表的量程为0MPa～4MPa，进气端螺纹尺寸为G5/8。常见的乙炔减压器高压压力表的量程为0 MPa～4MPa，低压压力表的量程为0MPa～0.25MPa，进气端连接方式为框架连接。常见的丙烷减压器高压压力表的量程为0MPa～1.6MPa，低压压力表的量程为0MPa～0.16MPa，进气端螺纹为M22×1.5的左旋螺纹。而出气端接口较为统一，可燃气体介质的气体减压器常见螺纹为M16×1.5的左旋螺纹，其他气体介质的气体减压器常见螺纹为M16×1.5的右旋螺纹。

由此可见，不同的气体减压器具有不同的压力范围和不同的进气接口。那么整体校准必须解决以下问题：①校准装置既要提供25MPa的标准压力，也要提供0.1MPa以下标准压力；②校准装置可以简单快速连接各种尺寸的气体减压器进气端接口。

2 气体减压器自动校准系统的组成

气体减压器自动校准系统由气源（电动泵）、ConST172气体增压器、ConST822压力控制器和ConST825-1减压器连接台组成。气源可以使用气瓶、工业气源，也可以使用电动气压泵，提供初始压力在2MPa以上即可。ConST172气体增压器采用电动工作方式，可以将2MPa左右的压力轻松增压至2MPa～26MPa范围内设定的压力，它可以为ConST800系列智能压力控制器等产品提供稳定、可靠的压力源。

图2 气体减压器连接台及其矩形连接器Fig.2 Gas pressure reducer connection platform and its rectangular connector

ConST822压力控制器作为标准器，可以全自动输出设定压力，并配合上位机软件实现自动校准。它的主要特点如下：①全自动高精度压力输出；②压力快速响应；③可外接压力模块扩展压力范围，提高准确度；④内置WIFI功能，可以连接上位机软件，实现自动控制。

ConST825-1气体减压器连接台专为一体化校准气体减压器而设计，它解决了氧气、二氧化碳、丙烷和乙炔等不同介质类型的气体减压器的连接难题。气体减压器连接台上的矩形连接器配合不同的密封接口可以轻松完成气体减压器进气端连接，从而为整体校准奠定了基础。气体减压器连接台上的自动执行机构可与上位机软件建立通讯，从而实现自动控制压力输出。它具有以下特点：①4种密封连接方式，4种密封接口选择，适合各种输入接口的减压器，不用再考虑减压器接头螺纹问题；②可拆卸的减压器安装架，适用于不同安装方式的减压器；③内置自动执行机构，无需人工干预，配合系统实现减压器的全自动校准。

3 气体减压器自动校准方法

3.1 减压器压力表的校准

当拿到一种被校气体减压器后，首先根据气体减压器的类型来选择对应的密封接口，利用矩形连接器轻松快速地完成减压器进气端的连接，如图2所示。气体减压器出气端的螺纹通常分为左旋和右旋两种方式，选取其中一种合适的连接管将出气端与气体减压器连接台连接。然后，根据被校气体减压器的量程大小，选择合适的压力标准。最后，将上位机软件与压力控制器和气体减压器连接台建立通讯。

表1 气体减压器压力表校准记录[3]Table 1 Calibration record of gas pressure gauge pressure gauge[3]

准备工作完毕后，利用上位机软件新建一个校准记录，并输入被校气体减压器的基本参数。然后，通过控制指令将压力控制器与高压端仪表相连接，自动输出压力表检定点压力值，通过软件记录高压端仪表上下行程校准数据。完成高压端仪表校准后，上位机软件发送指令将压力控制器与低压端仪表相连接，自动输出压力表检定点压力值，通过软件记录低压端仪表上下行程校准数据。整个过程两块压力表分别被整体自动校准，完成了示值误差、回程误差和轻敲位移的校准。此方法不仅解决了原来校准过程中高压增压困难的问题，而且解决了低压表校准过程中容易过冲损坏的问题；此外这种方法还避免了因拆卸压力表造成的其他种种问题。

3.2 高低压气室密封性检测

上位机软件通过控制指令将压力控制器与高压端仪表相连接，并将高压端仪表压力控制在气体减压器的额定压力，此时压力控制器切换到测量状态，耐压1min后，观察低压端标准表的读数，即可检测出气体减压器的内部密封状况[2]。

3.3 外部密封性检测

上位机软件通过控制指令将压力控制器与高压端仪表相连接，并将高压端和低压端仪表压力分别控制在气体减压器额定压力，此时压力控制器切换到测量状态，耐压1min后，观察低压端标准表的读数，即可检测出气体减压器的外部密封状况。

3.4 减压器校准数据的处理

通过上位机软件可方便地实现气体减压器校准数据自动计算、自动生成校准记录、自动生成校准证书。以一台2.5级的氧气减压器为例，高压压力表和低压压力表的校准数据自动记录到软件后，通过软件计算功能可以完成零位、示值误差、回程误差和轻敲位移的计算，并判断结果，大大提升了校准效率。

4 结论

这种自动校准方法的应用，无论在测量的准确度还是自动化程度方面都是传统方法不可比拟的。该方法很好地解决了各种减压器仪表连接的问题，完全不用拆表；也解决了高压加压难的问题。基于压力控制器和气体减压器连接台的自动校准方法不仅完全满足校准规范要求，而且可以自动记录和处理校准数据，大大缩短校准时间，是未来气体减压器校准方法的发展方向。