静水压试验机的压力测量系统及计量方法

　　由美国引进的静水压试验机，用于对钢管进行水压试验，检测钢管的管体最小屈服强度，保证产品质量。不同品种的钢管进行水压试验时，其试验压力要求不同。为了保证和控制静水压试验机压力的准确性，我们计控中心采取系统校验与部分校验相结合的方法，校验周期4个月，计量管理类别为A类。采用的计量设备主要有英国制造的标准活塞压力计和法　　国制造的多功能校准仪。

　　1静水压试验机的压力值计算

　　例如:对如下石油套管进行水压试验，N 80钢级(YP=80 000psi )，t=9.17 mm, D=177.8mm，那么静水压试验压力p = 2 x fx YP x t/D=2x0.8×80 000/145 x 9 . 17 / 177 . 8 M Pa≈45MPa(约为6600psi )。

　　2静水压试验机的压力测量系统的组成及功能

　　如图1所示，压力传感器检测静水压试验机的压力值P并转换成电压信号，作为记录仪和PLC的数码管显示器的输人值。PLC负责静水压试验机的所有动作，同时，PLC把电压信号转换成数码管显示器的输人，显示压力值，以便操作者观察。记录仪用于记录和显示每根钢管的静水压试验压力值。压力表用于就地显示压力值。

　　3压力传感器原理分析

　　压力传感器为压阻型，利用半导体应变片的压阻效应。对于一块半导体的某一晶向施加一定的应力时，它的电阻率会发生一定的变化，这种现象称为半导体的压阻效应。P型或N型半导体，其压阻效应是由于在外力作用下，原子点阵排列发生变化，导致载流子迁移率及载流子浓度变化，从而引起电阻率的变化。压力传感器采用二元温度补偿型半导体应变片。

　　两个P型和N型半导体应变片放在一起，P型硅的灵敏系数为正值，N型硅的灵敏系数为负值，工作时将两个硅条接在电桥的相邻臂内，当应变片承受应变时，两个元件的△R/R值符号相反，电桥的输出是这两个元件产生的信号和，而温度的变化使两元件的ΔR/R产生符号相同的变化，若变化值大小相等，则电桥输出为零，实现了温度补偿。

　　这个传感器由美国制造，测量范围为0~138MPa (0一20000psi )，输出直流信号0一10V，精度为0.5级，供电电压为直流28 V，接线插座的A,B分别为输出正负极，C, D分别为电源正负。

　　4记录仪的应用分析

　　我们采用重庆川仪股份有限公司生产的μR/ 1000工业用长图记录仪，具有丰富的功能，对话式设定参数，笔式采样周期125ms。

　　接线如图2所示，记录仪的第1输入通道接收来自压力传感器输出的直流。一10V信号;REM OTE端子1是记录启动/停止的输人端，报警继电器1的常开触点接REMOTE端子1, C是公用端子。记录仪工作时，当试验压力值超过报警值1 M Pa ( 150psi )时，记录启动走纸;当试验压力值低于报警值时，记录停止走纸。