标准压力（精选6篇）
标准压力 篇1
摘要：本文介绍了检定一般压力表标准器的选择方法,此方法可以避免因错误选择标准器而使被检表的示值难以确定,保证了检定的准确性。
关键词：标准器,压力表,压力表检定
在新压力表安装前或使用一段时间后应进行周期检定,或对其示值有疑问时也应进行检定,以确保压力表的正常运行。为了保证检定的准确性,标准器的选择至关重要。如果不能完全理解检定规程中量传比的含义,只对标准器的测量范围进行选择,即测量范围等于或略大于被检表的测量范围,对于其准确度等级的选择不知如何计算,致使被检表的示值难以确定,不能客观反映出仪表的工作状况,这种潜在的隐患是非常危险的,因此必须科学而合理地选择标准器。
1标准器的选择依据
在《JJG52—1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》中对标准器的误差要求为:标准器的允许误差绝对值应不大于被检表允许误差绝对值的1/4。
2标准器的选择方法
标准器的选择应分两步进行:(1)首先求出被检压力表允许误差的绝对值,再将其乘以1/4得标准器允许误差绝对值。(2)将标准器允许误差绝对值除以测量上限再乘以百分数得准确度等级。
下面举例加以说明:检定一块0~4MPa(1.6级)的一般压力表,应选择什么准确度等级的精密压力表作标准器?
(1)选择相同上限标准器的准确度等级:
被检压力表允许误差绝对值:4×1.6%=0.064 MPa;
标准器允许误差绝对值:1/4×0.064=0.016 MPa;
标准器的准确度等级:0.016/4×100%=0.4%;
所以标准器的准确度等级0.4%。
⑵选择6MPa为上限的标准器的准确度等级:
被检压力表允许误差绝对值:4×1.6%=0.064 MPa;
标准器允许误差绝对值:1/4×0.064=0.016 MPa;
标准器的准确度等级:0.016/6×100%=0.27%。
检定规程中精密压力表准确度等级系列为:0.06、0.1、0.16、0.25、0.4、0.6级。按照检定规程中的规定:标准器的允许误差绝对值应不大于被检表允许误差绝对值的1/4,因此选择0.25级。
其他量程和准确度等级的一般压力表均可采用以上方法来确定标准器的准确度等级。
参考文献
[1]JJG52—1999,弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程[S].
[2]邱才志.企业计量管理模式的探索[J].中国计量,2006(2):30-31.
[3]宋晓英,等.加强医学计量管理提高医院工作质量[J].医疗设备信息,2007(11):44-45.
标准压力 篇2
A1 压力容器的分类 A1.1 介质分组
压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。
(1)第一组介质：毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。
(2)第二组介质：除第一组以外的介质。A1.2 介质危害性
介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
A1.2.1 毒性程度: 综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害最高容许浓度0.1～1.0 mg/m3;中度危害最高容许浓度1.0～10.0 mg/m3;轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0 mg/m3。
A1.2.2 易爆介质: 指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。
A1.2.3 具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定 按照HG 20660—2000 《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定。HG 20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GB 5044—85 《职业性接触毒物危害程度分级》的原则，决定介质组别。
A1.3 压力容器类别划分方法
A1.3.1 基本分类
压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定压力容器类别：
(1)第一组介质，压力容器类别的划分见图A-1；(2)第二组介质，压力容器类别的划分见图A-2。
图A-1 压力容器类别划分图—第一组介质
图A-2 压力容器类别划分图—第二组介质
A1.3.2 多腔压力容器类别划分
多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。A1.3.3 同腔多种介质压力容器类别划分
一个压力腔内有多种介质时，按照组别高的介质划分类别。A1.3.4 介质含量极小压力容器类别划分 当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当根据其危害程度及其含量综合考虑，按照压力容器设计单位决定的介质组别划分类别。
A1.3.5 特殊情况类别划分
(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时，按照较高的类别划分其类别。
(2)本规程1.4条范围内的压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。
A2 压力等级划分
压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：(1)低压(代号L)0.1MPa≤p＜1.6MPa；(2)中压(代号M)1.6MPa≤p＜10.0MPa；(3)高压(代号H)10.0MPa≤p＜100.0MPa；(4)超高压(代号U)p≥100.0MPa。
A3 压力容器品种划分
压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下：
(1)反应压力容器（代号R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。
(2)换热压力容器（代号E）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等。
(3)分离压力容器（代号S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。
特种设备安全技术规范 TSG
R0004-2009
(4)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。
标准压力 篇3
关键词：吴起油田,注水井,压力测定标准,上限值,现场验证
1 概述
为了有效维持低渗透储层地层能量, 达到增产稳产的目的, 吴起油田自1999年开始实施注水开发油藏。注进水、注好水, 是注水开发实现稳油控水目标和提高采收率的根本保障。而注水井的压力高低, 直接影响到注水系统的效率。如果注入压力过高, 则对油层套管、水泥环、近井储层等产生不利影响;若果注入压力过低, 则不能保证正常配注量完成, 那么注水压力就存在一个合理的技术界限。大庆等油田确定了水井破裂压力预测方法和低渗井注水压力上限值确定方法, 吴起油田注水井测定暂行标准的编制依据是根据储层特性, 对注水压力上限值确定方法, 破裂压力现场验证方法, 注水压力上限值确定依据, 注水压力上限测定值, 压力值应用和故障排除方法展开研究和探讨。
2 注水压力上限值计算
2.1 注水压力上限
注水井在注水时, 注水压力同时作用于套管、水泥环、隔层、油、第Ⅰ界面 (套管与水泥面的交接面) 和第Ⅱ界面 (地层和水沉环的交接面) 。合理的注水压力就是既要使注水量满足地质方案的要求, 又要不超过上述部位强度最小部位的抗压强度的允许值。油层岩石的抗压强度最小, 故注水井压力界限应以油层的破裂压力为依据。
2.2 油层破裂压力的计算方法
(1) 原法:原法认为, 泥岩遇水膨胀, 容易损坏套管, 注水压力不能使泥岩产生微裂缝, 故用下式计算油层破裂压力:
式中, PF--油层破裂压力, MPa;
HO--油层射孔顶界深度, m;
PO--注入水通过油管的压力损失, MPa。
(2) 新法:根据水力压裂理论 (1) 有
式中:PE--垂向岩压, MPa;
Pi--油层射孔顶界深度, m;
Pt--注入水通过油管的压力损失, MPa;
a--与压缩系数等有关的系数, 无因次;
u--岩石的泊松比, 无因次;
Ps-地层流体压力, MPa。
3 破裂压力现场验证方法
油层破裂压力的计算方式较多, 计算中有关参数的选取也比较复杂。计算结果是否符合实际, 应该有一个具体的标准, 在没有实测破裂压力时, 目前可按照以下两种方法验证。
3.1 注水井指示曲线拐点法
在一定条件下, 注水井指示曲线虽然可以用拐点压力代表油层破压, 但它有多解性。拐点也可能是油层破裂吸水或多层吸水造成注入量急增。如果采取以某个单层单卡注水, 验证局部一个层比较可行。
3.2 水力压裂时的油层破压法
水力压裂时, 由于作用于油层的方式不一样 (压裂时压力急剧上升, 而注水压力比较平缓) , 加之压裂时的排量较大, 压裂液粘度较高, 所以此压力一般低于注水形成的破裂压力, 但可以作为验证的尺度。如果计算值接近水力压力时的破压值, 则不致造成超过工程所允许的范围或产生其他弊端。
4 注水压力上限值确定依据
把注水井分为投注井和转注井两大类;投注井分为自然投注和压裂 (措施) 投注两种;转注井分为原层 (压裂) 转注和原层自然 (未压裂) 转注两种。未进行压裂和措施的注水井注水压力上限值为破裂压力的0.8-0.9 (安全系数) ;压裂投注或转注注水井压力上限值为裂缝工作压力的0.85-0.9。
5 注水井压力分析
(1) 在投转注作业施工时, 注水大队应根据施工设计方案及单井配注量进行现场测定每口注水井的正常注水压力值, 并告知所辖采油大队技术部门。
(2) 各采油大队应根据所提供的压力值确定正常注水压力范围值, 保证注水井按配注量入注。
(3) 根据正常压力范围值分析判断注水井压力上升或达不到配注要求的原因, 制定切实可行的解决方案。
6 故障排除方法
(1) 根据计算出的压力上限值, 对所辖区域内注不进的注水井进行单线试压。
(2) 试压过程中, 要根据注水站系统设计压力和单井破裂压力 (安全值) 进行升压, 在升压过程中, 应密切关注油压和套压的变化情况。
(3) 当系统压力接近于上限值时, 应稳定系统压力, 密切关注流量变化情况, 若瞬时流量大于原配注量或达到配注要求时, 证明该井是由于系统压力过低所致, 因此, 后期注水压力应一直保持在试压的压力范围内运行。
(4) 若瞬时流量仍达不到配注要求时, 证明该井是由于地层原因导致不能正常注入, 应及时以书面形式上报注水大队, 注水大队应及时制定相应措施方案予以解决。
7 注水压力上限测定值
根据吴起低渗透油田现场情况, 确定的各个区块注水最高压力上限, 未压裂投转注的注水最高压力比措施后投转注压力要高2-9Mpa。
结语
吴起油田根据根据储层特性, 研究了注水井注入压力上限值的方法和破裂压力现场验证方法, 并对注水压力上限测定值、压力值应用和故障排除方法展开研究和探讨。现场情况表明, 未压裂投转注的注水最高压力比措施后投转注压力要高。
参考文献
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[2]周波, 王芸.低渗井注水压力上限值确定方法[J].油气田地面工程, 1997 (05) .
[3]李琴.砂岩油藏储层射孔完井注水效率定量评价方法研究[D].中国地质大学 (北京) .2012.
[4]刘殿峰, 邵立新, 高云侠, 等.用于注水井停注层验封的新型偏心配水器[J].石油机械, 2006 (12) .
[5]李祖诗, 姜建平.分层注水为提高采收率打基础[N].中国石化报, 2008.
各国压力容器设计标准介绍 篇4
为了确保压力容器的安全，许多国家都制定自己的压力容器规范，国外影响较广泛并具有权威规范有：美国的ASME规范、英国的BS5500、日本的JISB8243以及德国的AD规范等。我国有国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》、GB151《管壳式换热器》等。这里主要介绍国外压力容器规范
1、美国ASME规范
ASME锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会制定的，现在已正式成为美国的国家标准。它具有以下主要特点：
(1)规模庞大，内容极其完备，它本身就构成了一个完整的标准体系，而且是当前世界上最大的封闭型标准体系。所谓封闭型标准体系的含义即基本上不必借助于其它标准，其本身可完成压力容器选材、设计、制造、检验、试验、安装及运行等全部工作环节。
目前ASME规范共有11卷，总计22册，另外还有2册规范案例，其中与压力容器有关的有：
第Ⅱ卷材料技术条件
A篇钢铁材料
B篇有色金属材料
C篇焊条、焊丝及填充金属
第Ⅲ卷核动力装置设备
第V卷无损检测
第Ⅷ卷压力容器一第1分篇
压力容器一第2分篇
第Ⅸ卷焊接及钎焊评定广—
第X卷玻璃纤维增强塑料压力容器
第Ⅺ卷核动力装置设备在役检查规程
(2)、ASME规范技术先进，修订及时，安全可靠。能做到这一点，不仅因为它有力量雄厚的专门班子，完备的修订制度，更主要的是因为它有庞大的科研后盾。
(3)、自从1968年公布了第Ⅷ卷第2分篇以来，ASME规范即实行了压力容器基础标准的双轨制。第Ⅷ卷第亚分篇即按“常规设计”，它的安全系数较高，设计方便，制造检验不太严格，对一般压力容器来说是足以保证安全的。但用于较苛刻的容器则难以确保其安全性。第Ⅷ卷第2分篇即按“分析设计”，安全系数低，要求对压力容器各区域的应力进行详细的计算，并根据各种应力对失效所起的作用予以分类，然后对不同类型的应力采用不同的应力强度条件加以限制。这种设计方法工作量极大，需借助于电子计算机，制造检验严格。这两部基础标准并行，同属有效，可以根据产品的具体情况加以选用。随着计算机的发展和应用，分析设计在压力容器上的应用越来越广泛。
ASME规范由于具有上述特点，使它成为世界上影响最大的一部规范。它的先进技术和某些科学作法，经常被其他规范参照或仿效。
2、英国BS5500规范
英国的非直接火加热压力容器规范BS5500(1988)，是由英国标准学会(BSl)负责制定的。它是由两部规范合并而成：一部是相当于ASME第Ⅷ卷第1篇的BSl500一般用途的熔融焊压力容器标准，另一部是近似于德国AD规范的BSl515化工
及石油工业中应用的熔融焊压力容器规范。它既包括“常规设计”也包括“分析设计”。其疲劳设计中所采用的疲劳曲线与ASME不同。BS5500采用统一的许用应力值，并且以抗拉强度为基础的安全系数也低于ASME第Ⅷ卷第1分篇。
3、日本JISB8243和8250(8270)
日本与美国一样，也采用基础标准的双轨制。一部是参照ASME第Ⅷ卷第1分篇制定的JISB 8243压力容器的构造；另一部是参照ASME第Ⅷ卷第2分篇制定的JISB 8250压力容器的构造(另一规则)。
4、德国AD规范
浅议压力容器人孔设计及标准化 篇5
在我国国民经济稳步发展的背景下, 压力容器在燃气、石油、化工等行业的应用范围不断扩大, 所以必须注重对其设计和制造质量的严格监管。人孔是进行压力容器检修的重要入口, 也是压力容器设计工作的重要组成部分。作为压力容器的设计者, 必须深入了解人孔设计和制造的基本工艺和技术流程, 并且根据相关介质的内在及外在属性, 合理选取人孔的类型, 并且采用相应的承压材质。在压力容器人孔设计方案完成后, 必须根据操作环境和相关质量要求, 进行科学的检测与试验。同时, 针对国内在压力容器人孔设计中普遍存在的标准化程度较低问题, 应加强行业内部的技术研讨, 并且在综合国外先进设计理念的经验的基础上, 逐步构建标准化的人孔设计体系, 以促进我国压力容器制造行业的进一步创新和发展。
2 压力容器标准人孔选型
在压力容器标准人孔的设计中, 在满足设计、安装及检修等基本需求的基础上, 应尽量选取较小口径的人孔。目前, 国内在压力容器的人孔设计中, 以D N400、D N450等口径为主, 不但有利于降低原料成本, 而且符合现代化的压力容器设计理念。对于压力容器标准人孔压力等级的设定, 应结合用户的实际要求, 以及在常规工作温度情况下, 人孔的最高无冲击压力系数。在某些特殊情况下, 可能存在管法兰压力等级在试验图样中显示较高的现象, 但是无需对人孔的压力等级进行调节。
在压力容器标准人孔的选型中, 不但要符合其基本标准和实际要求, 而且要深入和了解国家相关部门制定的具体规范和标准, 例如:HG/T2O592-20635-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》、HG20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》、TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中的相关规定都是不容忽视的。上述规定只是行业内部的基本工艺和技术标准之一, 但是在具体的人孔选型时, 应根据实际情况进行合理的应用。例如:部分压力容器人孔为不锈钢材质, 而当介质主要由压缩空气、水蒸汽等组成时, 则应对人孔标准进行必要的调整, 以保证人员进行压力容器内进行检修时的安全性与便利性。
3 压力容器非标准人孔选型
在压力容器标准人孔无法满足需求时, 必须进行非标准人孔的设计。与标准人孔的选型不同, 在非标准人孔的选型时, 必须保证法兰、法兰盖的选型符合要求, 而且要满足其基本的使用功能。
3.1 在压力容器人孔的选型时, 当人孔
法兰的压力等级超过6.3Mpa时, 标准人孔的直径一般为DN400, 而在选用DN450或以上的人孔直径时, 则必须进行非标准人孔设计。在满足非标准人孔对于法兰和法兰盖要求的基础上, 尽量选用更为简单、节约的锻件管。
3.2 在压力容器非标准人孔的选型中,
法兰的选用必须严格按照J B/T4701-4703-200、0HG/T20615-2005、HG/T20592-2005等标准执行。另外, 根据设计工作的实际要求, 设计人员还可以参照GB150-1998标准自行设计, 在非标准人孔法兰的设计时, 必须提供专业的强度计算书和法兰零件图, 在经过工艺和技术审核后, 方可进入生产环节。
3.3 在部分压力容器非标准人孔的法兰
选用时, 由于受到生产成本的限制, 在满足其基本压力等级要求的前提下, 设计人员可以选用造价较低的带颈平焊或对焊法兰、板式平焊法兰。例如:在DN450或PN2.5等非标准人孔的选型时, 如果按照常规的人孔标准进行法兰的选取, 将导致生产成本的增加, 所以设计人员必须在综合考虑制造时间、材料成本的情况下, 合理进行人孔法兰的选取。
3.4 在压力容器非标准人孔的选型时,
从法兰受力的角度进行分析, 为了进一步提升其实际密封效果, 必须采取有效的工艺、技术措施, 减少法兰承受的力矩。在法兰的螺栓设计, 应尽量控制螺栓孔中心圆的直径, 设计人员可以参阅JB/T4701-4703、HG20593-20595等标准, 并且科学进行同公称直径、同公称压力的计算, 以选取最为使用的法兰。另外, 为了提升压力容器非标准人孔的合理化、科学化选型, 设计人员要注意在设计环节中相关工艺、技术参数的选取和计算, 特别是要应用先进的计算公式和方法, 对于重点设计项目的计算要进行反复的验算, 并且通过构建一定比例的模型, 按照规范的程序进行试验。
4 压力容器人孔无损检测方案的设计
在压力容器的人孔设计中, 还应制定明确的无损检测技术方案, 尤其是要根据压力容器的类型和用途, 在设计图纸中准确标注无损检测的项目或内容。目前, 国内在压力容器人孔的无损检测中, 主要采取20%局部无损检测或100%无损检测的方法, 以准确判断人孔及相关构件的强度及是否存在漏点。例如:在部分压力容器人孔的无损检测中, 肥皂水检验、氨渗透检验、渗透检验、氦质谱检漏等方法得到了广泛的应用, 其中渗透检验、肥皂水检验的操作较为简单, 但是仅能满足一般要求的质量缺陷检测, 对于非穿透性缺陷的检测效果不是十分理想;氨渗透检验主要是根据人孔缺陷处渗透出的氨与试纸发生化学反应, 根据试纸颜色的变化判定缺陷的位置及严重程度;氦质谱检漏是一种较为先进的人孔缺陷无损检测方法, 必须借助专业的全自动氦质谱检漏仪, 从而导致检测工作的成本较高。
部分压力容器制造企业在人孔设计工作中, 缺乏对于无损检测方案设计重要性的认识, 从而导致压力容器在制造过程中, 对于产品质量的检测缺乏严格的标准。人孔作为压力容器的重要组成部分, 如果不能满足基本的检测要求, 将严重影响到其使用过程的安全性、严密性与可靠性。
5 结束语
在压力容器的人孔设计中, 为了满足用户提出的基本使用要求, 以及优化人孔各部分构件的性能要求, 必须在人孔的设计工作中, 必须加强对于设计模式、方法、工艺、技术的深入研究与探讨, 并且积极引入国外的先进设计理念, 逐步强化我国压力容器人孔的整体设计水平。同时, 在今后的压力容器人孔设计中, 要实现设计工作的标准化, 以利于进一步提升设计工作的效率和质量, 为促进我国压力容器制造行业的全面发展提供必要的条件。
参考文献
[1]国家质量技术监督检验检疫总局.TSGR0004-2009.固定式压力容器安全技术监察规程[S].2009.[1]国家质量技术监督检验检疫总局.TSGR0004-2009.固定式压力容器安全技术监察规程[S].2009.
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[3]谢铁军, 寿比南, 王晓蕾, 李军.固定式压力容器安全技术监察规程[M].北京:新华出版社, 2009.[3]谢铁军, 寿比南, 王晓蕾, 李军.固定式压力容器安全技术监察规程[M].北京:新华出版社, 2009.
标准压力 篇6
关键词：机械制造,行业标准,平衡缸,压力机
1 前言
近年来随着制造业的飞速发展,大量固定台高速、高性能压力机和摩擦离合器式压力机在各生产领域的应用越来越广泛。这类压力机中均使用平衡缸,平衡缸设计、制造及使用中的一系列问题,给压力机带来诸多故障,严重时还造成人身伤害事故。为规范压力机用平衡缸的设计、制造、包装、贮存、运输及使用行为,从根本上保证产品质量,本公司自2008年承接了制定符合我国国情的“机械压力机用平衡缸”机械行业标准的任务。在对机械压力机用平衡缸相关技术进行研究的基础上,经一系列试验,于2009年完成了“机械压力机用平衡缸”机械行业标准起草工作。经过多次的会议审查和业内专家的评审,该机械行业标准现已完成修改,上报国家工信部等待批准、公布实施。为更好地实施将要颁布的“机械压力机用平衡缸”机械行业标准,规范压力机用平衡缸的制造和使用等行为,在此对制定标准的工作及其所涉及到的相关技术进行回顾、总结和推广,显得十分重要。
2 压力机用平衡缸的发展现状和趋势
2.1 现有的两种形式平衡缸
目前,平衡缸主要有两种形式:一是用普通气缸代替;二是根据日本AIDA原型改造而成。
但平衡缸不是普通气缸,它是一种被动气动执行器,用以平衡机械压力机的滑块及上模重量。即当压力机连杆断裂时,可以吊住压力机滑块及上模使其不能自由下落,避免产生机械和人身伤害事故。此外,平衡缸用压缩空气平衡机械压力机滑块及上模重量,可大幅度地减少滑块及上模对压力机的冲击振动。
2.2 国内压力机用平衡缸工作环境
2.2.1 平衡缸环境温度和介质温度通常为-10℃～50℃。
2.2.2 压力机正常工作时,平衡缸内流速较高,平衡缸内气体不断被压缩或压缩空气经平衡缸进气口不断地被充入平衡缸,如处理不当,常会导致平衡缸温升较高。
2.2.3 采用传统油雾器加油润滑,无法润滑平衡缸,平衡缸密封圈容易失效。需采取其他有效润滑方式。
2.2.4 压力机工作时要产生冲击振动,通常在平衡缸与压力机安装连接处的平均冲击振动达600m/s2,最高达2000m/s2左右,目前国标规定普通气缸的耐冲击振动指标无法满足平衡缸实际工况。
2.2.5 普通气缸国标规定寿命:一等品为300km,合格品为150km。但压力机用平衡缸的寿命要求高达5000～6000km。显然普通气缸无法满足平衡缸实际工况要求。
综上所述,压力机用平衡缸长期处在高速、高温升,高冲击振动、无给油润滑等恶劣工况条件下工作。
2.3 平衡缸相关技术
2.3.1 环境温度和介质温度
目前国内、外普通气动元件(包括气缸)要求使用的环境温度和介质温度通常为5℃～50℃,国外公司(如NORGREN公司)生产普通气动元件(包括气缸)使用的环境温度和介质温度为-20℃～50℃,当“在低于2℃条件下使用时,需向公司技术服务部咨询”(见NORGREN2004年样本P36),本公司就这一问题咨询NORGREN公司,其技术服务部答复为:“NORGREN公司的普通气动元件(包括气缸)在低于2℃条件下使用时应对其使用介质———压缩空气进行过滤、干燥并使其露点温度降低至-25℃。常用的手段为用冷冻干燥器和高分子除油过滤器+高分子反渗透膜对压缩空气进行过滤、干燥并使其露点温度降低至-25℃方能使用”。由于成本原因和国内压力机终端用户工作文化低,很难实现这一要求。
2.3.2 润滑技术
目前,国外气动元件(包括气缸)所采用无给油润滑技术(即在产品内部运动副间已加有足够的润滑脂,确保润滑可靠,并在产品规定的使用寿命内无需另外再加油润滑的技术)有严格的局限性。以SMC、FESTO、CKD为例明确表示,对不给油气动元件(包括气缸)由于有预加润滑脂,无需供油。该气动元件(包括气缸)也可给油使用,使用1号透平油。但一旦给油,不得中途停止给油,因预加润滑脂已被洗掉,不给油会导致气动元件(包括气缸)动作不良。国内压力机实际工况无法满足国外无给油润滑的条件。
本公司制造的平衡缸所用的无给油润滑技术是在中、小型平衡缸的活塞和活塞杆与底盖有相对运动处增设弹性储油腔,并在储油腔内加注足够的润滑脂确保在一个三包周期内(机床实际投入使用二年内)无需补充加注润滑脂。对大型平衡缸活塞杆与底盖摩擦面,需在活塞和缸体的摩擦面增设润滑油口以确保平衡缸的可靠润滑。
2.3.3 冲击振动
国内大部分压力机终端用户在冲压零件时,常有瞬时超载现象或产生强烈的反弹冲击力,压力机将产生很大的冲击振动。国外平衡缸关键零件的材质力学性能、结构强度完全能够抵御冲击振动对其影响,同时在平衡缸与压力机安装连接处设置减振垫吸收大部分冲击振动。
为此本公司在设计平衡缸时,在最大限度地减轻平衡缸重量同时加强了平衡缸关键零件的材质力学性能、结构强度,在平衡缸的活塞和缸体的接触、活塞杆和底盖的接触处均采用柔性自润滑支承从而有效减少冲击振动对其影响。
2.4 压力机用平衡缸发展趋势
随着国内重大装备行业的发展,机械压力机将向大型、高速、精密及智能控制方向发展,同时和其相配套的平衡缸将向着高速、自容式、高可靠性方向发展,这将带动高可靠性润滑、高速长寿命密封、减振、抗振等领域的技术发展。
3 平衡缸行业标准相关技术研究
自2008年承接制定“机械压力机用平衡缸”机械行业标准任务后,本公司组织起草行业标准工作组,对如下单位机械压力机工作现场进行了调研和测试:江苏泰州晨光车业有限公司;江苏靖江市华达汽车配件有限公司;上海众浩汽车配件有限公司;上海远东机床有限公司;宁波中环电机有限公司;杭州东华链条有限公司。
并在此基础上,对机械压力机用平衡缸的相关技术进行了探讨:压力机用平衡缸油润滑技术;压力机用平衡缸抗冲击振动技术;压力机用平衡缸低温密封技术;压力机用平衡缸性能要求测试。
3.1 压力机用平衡缸油润滑技术的探讨
用传统油雾器给平衡缸加油润滑方法不合理,平衡缸密封圈长期处在干磨缺油、高温的恶劣环境中,给压力机带来许多故障。
以日本会田AIDA公司对中小型固定台压力机的平衡缸为例(图1),当平衡缸活塞杆(钢)与平衡缸底盖中的导向套(锡青铜),平衡缸的活塞与缸筒处在缺油相对运动状态时,同样也将产生粘着磨损并在粘着处发生剪断,见图2a、b。产生粘着磨损的后果见图2c、d。
图2c为粘着磨损后失效的活塞杆表面照片,图2d为粘着弹性磨损后的失效照片。另外根据《摩擦学》[1]的理论得到:二个物体接触面产生相对滑动时只有在该接触面间为边界润滑条件下时,产生的粘着磨损最小。因此,在起草标准时增加了4.1.7条,即“平衡缸的活塞杆与底盖摩擦面、活塞和缸体的摩擦面应采取润滑措施”———其核心含意是这些摩擦面必须润滑。即可以在平衡缸上设置外供油口,提供润滑油、脂进行润滑;或在平衡缸的活塞杆与底盖摩擦面、活塞和缸体的摩擦面间各设置一个弹性储油腔,确保在一个三包周期内(机床实际投入使用二年内)无需补充加注润滑脂。
3.2 压力机用平衡缸抗冲击振动技术探讨
压力机工作时将产生一定的冲击振动,特别是冲压有瞬时超载现象或产生强烈的反弹冲击力的零件时,压力机产生冲击振动是很大的。本公司会同东南大学机械工程学院对压力平衡缸在工作时所受的冲击振动进行测试,其结果如下;
a.宁波中环电机厂的JZ21-400压力机,检测部位平衡缸安装件处,见图3。该压力机在冲压65Mn弹簧刀片时测得x、y、z三个方向产生冲击振动的截屏见图4,由图4可得表1的结果。表1中x方向与压力机的操作面及地面同时平行,y方向与压力机的操作面垂直、与地面平行,z方向与压力机的操作面平行、与地面垂直。而表1中x方向产生冲击振动的加速度峰值为710.88(m/s2)合71g,y方向产生冲击振动的加速度峰值为491.43(m/s2)合49g,z方向产生冲击振动的加速度峰值为1847.50(m/s2)合185g,在如此高的冲击振动条件下工作的平衡缸如不采取减振、吸振等措施将很快振裂失效(图5)。
b.宁波中环电机厂的JZ21-160B压力机,检测部位平衡缸安装件处,见图6。该压力机在冲压65Mn弹簧刀片时测得x、y、z三个方向产生的冲击振动的截屏见图7,由图可得表2中x方向产生冲击振动的加速度峰值为360.37(m/s2)合36g,y方向产生冲击振动的加速度峰值为227.06(m/s2)合23g,z方向产生冲击振动的加速度峰值为288.13(m/s2)合29g,该压力机的平衡缸已采用了减振、吸振措施,在基本相同条件下,产生的冲击振动减少许多。
c.浙江东华链条厂的JE21H-110压力机,检测部位平衡缸安装件处,见图8。该压力机在冲压65Mn链条片时测得x、y、z三个方产生的冲击振动的截屏见图9,由图可得表3中x方向产生冲击振动的加速度峰值为167.82(m/s2)合17g,y方向产生冲击振动的加速度峰值为194.14(m/s2)合19g,z方向产生冲击振动的加速度峰值为178.92(m/s2)合18g,该压力机为半闭式压力机,压力机工作时产生的冲击振动比开式压力机工作时产生的冲击振动要小得多,同时平衡缸已采用了减振、吸振措施,因此,在基本相同条件下,产生的冲击振动减少许多。
综上所述,压力机工作时,对平衡缸将作用大小不等的冲击力,因此,在起草“机械压力机用平衡缸”机械行业标准时增加4.3条,规范平衡缸的铸、锻、焊件质量,有效提高平衡缸抗冲击振动能力。
3.3 压力机用平衡缸低温密封技术探讨
压力机用平衡缸所涉及的低温密封技术并不是传统意义上用耐低温橡胶作为平衡缸橡胶密封件,如果压力机用平衡缸使用耐低温橡胶作为平衡缸橡胶密封件,则该密封件在低温条件工作时由于压缩空气低于露点温度析出水份后吸附在密封圈表面,并在低温时结冰损坏密封圈,其损坏形式是冰将橡胶密封件和平衡缸的相对运动部件粘合在一起而造成的橡胶密封件低温撕裂(见图10)。本公司制造平衡缸所用的有相对运动密封圈表面浸涂了PTFE,在其表面形成低吸附力和低摩擦系数的PTFE膜,当平衡缸内的压缩空气低于露点温度析出水份后不易吸附在密封圈的表面,并在低温时结冰损坏密封圈,满足了平衡缸在恶劣工况条件下的工作要求。由于攻克了平衡缸在低温状态下橡胶密封件的低温失效的技术难关,因此,标准中对平衡缸的工作介质未提出特殊任何要求,即4.1.5“平衡缸的介质为压缩空气”。
3.4 压力机用平衡缸性能要求测试技术探讨
压力机用平衡缸工作的灵敏度、工作可靠性和长期工作的耐久性,是由平衡缸技术性能决定的。如果平衡缸启动压力很高,平衡缸活塞部件在运动时出现爬行或运动气流受阻,结果使平衡缸连续运行时温度升高,直至破坏平衡缸润滑体系中的润滑油膜,平衡缸有相对运动的边界摩擦变为粘着摩擦,损坏平衡缸橡胶密封圈,拉毛平衡缸的活塞杆,造成平衡缸早期失效。因此,在起草标准时,在对平衡缸的启动压力、运动性能、泄漏、温升、耐振和耐久性均作了严格的规定。同时,对平衡缸关键零部件(其中包括缸筒、活塞杆及橡胶密封件)和相关的工艺进行严格规定。在起草标准时,对徐锻、浙锻、扬力、上海远都、广东荣兴、厦锻等锻压机床进行调研,得到目前国内气动摩擦离合器压力机的相关参数见表4。由表4可知,当平衡缸每天工作20h,每年300d,机械压力机制造商对厂方的三包期为一年,该平衡缸的耐久性指标实际应不小于5000km(FESTO及日本SMC、CKD生产的气缸口头承诺为3000km),这一指标已达国际先进水平。为了验证这一指标,本公司研制了平衡缸专用的耐久性试验台(见图11)并用多种规格的平衡缸进行耐久性试验,在试验中本公司的平衡缸均通过5000km耐久性这一目标指标。同时通过试验得到了大量的数据,为本公司平衡缸技术、质量的改进和提高提供了依据。在标准中确定耐久性指标为5000km,这意味着国内压力机平衡缸制造业的水平已达到国际先进水平。从而为全面提升国内平衡缸制造产业的技术水平、其他气动元件中的执行元件标准的水平有着前瞻的指导意义。
起草“机械压力机用平衡缸”机械行业标准时确定平衡缸的启动压力、运动性能等事关平衡缸灵敏度性能指标,时参照了JB/T 5923-1997“气动气缸技术条件”规定的指标。同时本公司在自制平衡缸性能试验台(试验台原理图见图12)上进行试验,并将试验的结果与机械工业气动元件产品质量监督检测中心所测的相同平衡缸的数据进行比对,其结果基本相同。
在上述数据比对的基础上,本公司用平衡缸性能试验台作为标准中用于检测平衡缸性能的测试手段。由于该平衡缸性能试验台的各种动作、数字及信号的处理和存贮,图像的处理、打印均由计算机完成(有关试验台详细测控技术另文探讨),从而规避了人为因素对检测平衡缸性能的影响,使平衡缸检测技术达到国际先进水平。
4 结束语
通过制定“机械压力机用平衡缸”机械行业标准,本公司对平衡缸所涉及相关技术进行更进一步地研究,在提高自身产品技术质量水平的同时,规范了平衡缸行业生产制造行为。全面提升国内平衡缸制造产业技术水平,对其他气动元件中执行元件标准水平有前瞻性指导意义,同时更好地服务于锻压行业。在制订行业标准的过程中得到了全国锻压机械标准化技术委员会,广大压力机制造厂商的大力支持和帮助,在此深表感谢。
参考文献
[1]松原清,著.摩擦学[M].西安:西安交大出版社,1987.
[2]JB/T5923-1997气动气缸技术条件[S].