CN110987724B - 密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法 - Google Patents

密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法，将各弹簧管安装在具有额定压力的弹簧管测试装置中进行压力‑位移测试，以获得各弹簧管需要补偿的指针指示压力值；将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度‑位移测试，以获得实际补偿的指针指示压力值；弹簧管组中的每一个弹簧管和温度补偿元件组中的每一个温度补偿元件进行配对，使得当气室内气体温度变化时，温度的变化也会使得补偿元件由于热变形而总长变化，且该变化值与温度变化引起的压力变量在弹簧管的管端所形成的压力位移相等，使密度继电器的扇齿、齿轮及指针保持不动，完成温度补偿。

Description

密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法
技术领域
本发明涉及气体密度继电器技术领域，特别涉及一种密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法。
背景技术
气体密度继电器是通过监测设备气室内六氟化硫气体在基准温度20℃时的等效压力来间接实现气体密度监测任务。由于密闭气室内的气体压力不但与气体密度呈正相关，而且与气体的温度也呈正相关，因此采用这种间接监测方法时必须对气体温度变化对气体压力的影响进行准确的补偿，使得控制器所指示的压力值始终为设备气室内六氟化硫气体在基准温度20℃时的压力，从而完成对气体密度的间接监测。
气体密度继电器30工作原理：如图1所示，设备气室内的六氟化硫气体压力经过接头被引入弹簧管310内腔，在该压力作用下，弹簧管310自由端产生向外侧且与输入压力基本成正比的位移，该位移通过两端分别铰接在弹簧管310自由端及机芯尾槽320上的U形热敏双金属温度补偿元件330，使得机芯扇齿产生逆时针旋转，这时与扇齿啮合的中心齿轮及铆接在其上的指针340将做顺时针旋转，既可以在度盘350上指示出被测压力值，又能带动接点装置通断产生开关信号。当气室内六氟化硫气体温度上升时，气体压力增加将导致弹簧管310管端位移增加，与此同时，温度的上升也会使得U形热敏双金属温度补偿元件330由于热变形而总长增加，且增加值与温度上升引起的压力增量在管端所形成的位移大小相等，使扇齿、中心齿轮及指针340保持不动。当气室内六氟化硫气体温度下降时，气体压力下降将导致弹簧管310管端位移减小，与此同时，温度的下降也会使得U形热敏双金属温度补偿元件330由于热变形而总长缩短，且缩短值与温度下降引起的压力减小在管端所形成的位移大小相等，同样使扇齿、中心齿轮及指针340保持不动，从而完成温度补偿功能。
由于压力弹簧管在材料(因弹性模量的不同)及元件尺寸方面的参数分散性(因制造误差带来的)使得同一规格的弹簧管在相同压力下其管端位移存在很大的不同(俗称管子软硬不一)，在压力表调试时通常采取调整拉杆在扇齿尾部铰接点的位置改变扇齿尾臂的长度来达到保证转轴齿轮(即指针)的转角符合仪表示值精度要求。
而在气体密度继电器的温度补偿中，同一充气密度的气室在相同的温升条件下其压力增量△P是一样的，但由于弹簧管的软硬不同，压力增量△P在管端所产生的位移(这个位移是需要U形热敏双金属元件补偿的位移)不同，这就给温度补偿位移的确定带来困难。同理，同一规格的U形热敏双金属元件由于材料热敏感性(因双层金属元件的压合误差)及尺寸方面的参数也存在一定的分散性，使得其在相同温升时的变形量也存在很大差异。因此，即使两个元件在理论设计参数相互匹配的情况下由于各自特性的分散性而使得仪表不可避免的产生温度补偿误差，且有些时候该补偿误差还是相当大的。
为了保证气体密度继电器的温度补偿误差符合要求，生产厂家会逐台对其进行温度补偿精度检测，由于气体密度继电器控制器整机及试验装置具有一定的热容量，为了保证检测准确性，试验时需将控制器及试验装置一起置于温度试验箱中保温较长时间，使之完全达到热平衡后分别进行高低温测试，不但耗时费力，而且成本较高。如果检测结果超差，需要将控制器拆解，更换补偿元件后按所有工序重新进行装配调试，且不能保证二次一定合格，这种事后把关的模式极大的制约了一次交检合格率及生产的有效性，给控制器交期及质量带来很大困扰。因此，在装配前对两个元件分别进行特性测试和匹配十分必要。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中气体密度继电器控制器的温度补偿的测试方法不但耗时费力，而且成本较高的问题。本发明提供了一种密度继电器、弹簧管和温度补偿元件的匹配、测试方法。
为解决上述技术问题，本发明实施方式公开了一种密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，
选择同一规格的多个弹簧管，将各弹簧管安装在具有额定压力的弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，以获得在额定压力下，且从第一恒温t1上升到第二恒温t2时各弹簧管需要补偿的指针指示压力值；并将多个弹簧管按照需要补偿的指针指示压力值的大小依次排列形成弹簧管组；其中，弹簧管测试装置的额定压力与待使用的密度继电器的额定压力相同；
选择同一规格，且与弹簧管的数目匹配的多个温度补偿元件，将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，以获得在加热装置的温度从第一恒温t1上升到第二恒温t2且各温度补偿元件达到热平衡时各温度补偿元件实际补偿的指针指示压力值，并将多个温度补偿元件按照实际补偿的指示压力值大小依次排列形成温度补偿元件组；
弹簧管组中的每一个弹簧管和温度补偿元件组中的每一个温度补偿元件按照第一阈值进行配对：
当弹簧管的需要补偿的指针指示压力值和温度补偿元件的实际补偿的指针指示压力值的差值小于第一阈值时，设定弹簧管与温度补偿元件配对；
其中，第一阈值为0.01Mpa；
第一恒温t1为20摄氏度，第二恒温t2为60摄氏度。
采用上述技术方案，通过上述方法首先将各弹簧管安装在具有额定压力的弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，以获得在额定压力下，且从第一恒温t1上升到第二恒温t2时各弹簧管需要补偿的指针指示压力值，弹簧管由于该气压变化引起的压力位移△P管补。选择同一规格，且与弹簧管的数目匹配的多个温度补偿元件，将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，以获得在加热装置的温度从第一恒温t1上升到第二恒温t2且各温度补偿元件达到热平衡时各温度补偿元件实际补偿的指针指示压力值。当弹簧管的需要补偿的指针指示压力值和温度补偿元件的实际补偿的指针指示压力值的差值小于第一阈值时，设定弹簧管与温度补偿元件配对，从而选择相应的温度补偿元件来补偿该弹簧管的压力位移△P管补，从而使得当气室内六氟化硫气体温度上升时，气体压力增加将导致弹簧管的管端位移增加形成压力位移△P管补，与此同时，温度的上升也会使得补偿元件由于热变形而总长增加，且该增加值与温度上升引起的压力增量在弹簧管的管端所形成的压力位移△P管补大小相等，使密度继电器的扇齿、中心齿轮及指针保持不动。当气室内六氟化硫气体温度下降时，气体压力下降将导致弹簧管的管端位移减小形成压力位移△P管补，与此同时，温度的下降也会使得补偿元件由于热变形而总长缩短，且缩短值与温度下降引起的压力减小在管端所形成的压力位移△P管补相等，同样使扇齿、中心齿轮及指针保持不动，从而完成温度补偿功能。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法还包括对配对的弹簧管和温度补偿元件的校验，包括以下步骤：
设定弹簧管与温度补偿元件配对后，将配对的弹簧管和温度补偿元件进行整机组装获得待使用的密度继电器，且待使用的密度继电器的温度从第一恒温t1上升至第二恒温t2后，对待使用的密度继电器进行读表：
若读表结果大于或等于第一变化阈值且小于或等于第二变化阈值，则认定弹簧管和温度补偿元件的配对精度在正常范围内；
若读表结果小于第一变化阈值则认定弹簧管和温度补偿元件配对精度超出正常范围内，且此时待使用的密度继电器处于欠补状态；
若读表结果大于第二变化阈值，则认定弹簧管和温度补偿元件配对精度超出正常范围内，且此时待使用的密度继电器处于过补状态；
其中，第一变化阈值为-0.01Mpa，第二变化阈值为+0.01Mpa。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，若待使用的密度继电器处于欠补状态，将弹簧管组中的每一个弹簧管和与弹簧管对应的温度补偿元件组中的后一个温度补偿元件进行配对；
若待使用的密度继电器处于过补状态，将弹簧管组中的每一个弹簧管和与弹簧管对应的温度补偿元件组中的前一个温度补偿元件进行配对；
其中，温度补偿元件组中的多个温度补偿元件的实际补偿的指针指示压力值从前往后依次增加。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，将各弹簧管安装在弹簧管测试装置中进行压力-位移测试包括以下步骤：
首先将各弹簧管安装在弹簧管测试装置中，弹簧管测试装置为将密度继电器的弹簧管移除且将密度继电器的温度补偿元件替换为刚度不可变的拉杆后获得的装置，其中，密度继电器与待使用的密度继电器规格一致；
然后施加实际压力P实使弹簧管测试装置的指针从度盘的零位旋转到度盘的测量上限P量，并记录实际压力P实；
弹簧管测试装置的额定压力用P额表示，且六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温t2时，每个弹簧管需要补偿的指针的指示压力值为：
Figure BDA0002330751160000051
其中：△P额为在额定压力P额下，六氟化硫气体从第一恒温T1上升到第二恒温T2时的压力增量；△P管补为需要补偿的指针指示压力值。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，在将各弹簧管安装在弹簧管测试装置中之前，将与温度补偿元件相同长度及配合尺寸的压力表拉杆铰接安装于弹簧管测试装置的机芯尾槽的预设位置与弹簧管的自由端的管座之间。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，弹簧管测试装置的指针从度盘的零位旋转到度盘的测量上限P量的二分之一时，设置压力表拉杆与机芯尾槽的长度延伸方向垂直。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，将多个各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，并将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试具体包括以下步骤：
S1：将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，然后将各温度补偿元件分别浸入加热装置中，加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各温度补偿元件分别浸入加热装置中，加热装置设定为第二恒温t2，并保持预设时长使得各温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个温度补偿元件的实际补偿的指针的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，加热装置包括设定为第一恒温t1的油槽和设置为第二恒温t2的油槽。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，温度补偿元件测试装置为将密度继电器的温度补偿元件移除且将弹簧管替换为刚度不可变的拉杆后获得的装置，密度继电器与待使用的密度继电器规格一致；
在执行步骤S1前，将温度补偿元件的一端处于温度补偿元件测试装置的机芯尾槽的预设位置，且使温度补偿元件与机芯尾槽垂直。
本发明还提供一种密度继电器，包括弹簧管和温度补偿元件，密度继电器通过上述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法获得相匹配的弹簧管和温度补偿元件。
本发明还提供一种密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法，将多个弹簧管安装在弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，包括以下步骤：
首先将多个弹簧管安装在弹簧管测试装置中；
然后施加实际压力P实使弹簧管测试装置的指针从度盘的零位旋转到度盘的测量上限P量，并记录实际压力P实；
弹簧管测试装置的压力为额定压力P额，且六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温t2时，弹簧管需要补偿的指针的指示压力值△P管补为：
Figure BDA0002330751160000071
其中：△P额为在额定压力P额下，六氟化硫气体从第一温度t1上升到第二温度t2时的压力增量；其中，t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法，△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
本发明还公开一种密度继电器的温度补偿元件温度-位移测试方法，
将多个温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，并将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，具体包括以下步骤：
S1：将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，然后将各温度补偿元件分别浸入加热装置中，加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各温度补偿元件分别浸入加热装置中，加热装置设定为第二恒温t2，并保持预设时长使得各温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个温度补偿元件的实际补偿的指针的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60；其中，t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法：
选择同一规格的多个弹簧管，将各弹簧管安装在具有额定压力的弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，以获得在额定压力下，且从第一恒温t1上升到第二恒温t2时各弹簧管需要补偿的指针指示压力值；并将多个弹簧管按照需要补偿的指针指示压力值的大小依次排列形成弹簧管组；其中，弹簧管测试装置的额定压力与待使用的密度继电器的额定压力相同；
选择同一规格，且与弹簧管的数目匹配的多个温度补偿元件，将各温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，将安装有温度补偿元件的温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，以获得在加热装置的温度从第一恒温t1上升到第二恒温t2且各温度补偿元件达到热平衡时各温度补偿元件实际补偿的指针指示压力值，并将多个温度补偿元件按照实际补偿的指针指示压力值大小依次排列形成温度补偿元件组；
弹簧管组中的每一个弹簧管和温度补偿元件组中的每一个温度补偿元件按照第一阈值进行配对。从而使得当气室内六氟化硫气体温度上升时，气体压力增加将导致弹簧管的管端位移增加形成压力位移△P管补，与此同时，温度的上升也会使得补偿元件由于热变形而总长增加，且该增加值与温度上升引起的压力增量在弹簧管的管端所形成的压力位移△P管补大小相等，使密度继电器的扇齿、中心齿轮及指针保持不动。当气室内六氟化硫气体温度下降时，气体压力下降将导致弹簧管的管端位移减小形成压力位移△P管补，与此同时，温度的下降也会使得补偿元件由于热变形而总长缩短，且缩短值与温度下降引起的压力减小在管端所形成的压力位移△P管补相等，同样使扇齿、中心齿轮及指针保持不动，从而完成温度补偿功能。
附图说明
图1为现有技术提供的密度继电器的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的弹簧管测试装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的温度补偿元件测试装置的局部结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法的方法流程图；
图5为本发明实施例3提供的密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法的方法流程图；
图6为本发明实施例4提供的密度继电器的温度补偿元件温度-位移测试方法的方法流程图。
附图标记说明：
10、弹簧管测试装置；
110、弹簧管；120、度盘；130、机芯尾槽；140、拉杆；150、指针；
20、温度补偿元件测试装置；
210、温度补偿元件；220、度盘；230、机芯尾槽；240、拉杆；250、指针；
30、气体密度继电器；
310、弹簧管；320、机芯尾槽；330、U形热敏双金属温度补偿元件；340、指针；350、度盘。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
为解决现有技术中气体密度继电器控制器的温度补偿的测试方法不但耗时费力，而且成本较高的问题，如图2-图6所示，本实施例的实施方式公开了一种密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，具体内容就是首先对每个弹簧管110的压力—位移特性进行测试，用规定参数的传动放大机构测出每个弹簧管110能使弹簧管测试装置10的指针150从度盘120零位旋转到测量上限(本实施例中，测量上限为270°)所需的压力值，然后根据不同密度的六氟化硫气体在规定温升条件下的压力增量计算出每个弹簧管110在使用于该密度时需要补偿的指针指示压力值；其次对温度补偿元件210(本实施例中为U形热敏双金属温度补偿元件)的温度—位移特性进行测试，用相同参数的传动放大机构测出每个温度补偿元件210在规定温升条件下能够实际补偿的指针指示压力值。最后通过对每个弹簧管110需要补偿的指针指示压力值与温度补偿元件210能够实际补偿的指针指示压力值根据待使用的密度继电器的温度补偿精度要求进行分组，最终实现两者的精准匹配。
具体的，如图2所示，选择同一规格的多个弹簧管110，将各弹簧管110安装在具有额定压力的弹簧管测试装置10中进行压力-位移测试，以获得在额定压力下，且从第一恒温t1上升到第二恒温t2时各弹簧管110需要补偿的指针指示压力值；并将多个弹簧管110按照需要补偿的指针指示压力值的大小依次排列形成弹簧管组；其中，弹簧管测试装置10的额定压力与待使用的密度继电器的额定压力相同。
需要理解的是，多个弹簧管110分别安装在具有额定压力的弹簧管测试装置10中进行压力-位移测试，一个完成后，再测试另一个，从而只需要一台弹簧管测试装置10即可，以减少成本。
另外，需要理解的是，额定压力根据不同规格的密度继电器的额定压力而定，具体根据实际待用的密度继电器设定弹簧管测试装置10的额定压力，本实施例对此不作具体限定。
再者，由于弹簧管110的管端需要进行补偿的位移较小(约0.2～0.3mm)，精准测量投资较大，因此可借助弹簧管测试装置10现有的传动机构进行放大并转换成角度后测试。
再具体的，如图3所示，选择同一规格，且与弹簧管110的数目匹配的多个温度补偿元件210，将各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，将安装有温度补偿元件210的温度补偿元件测试装置20浸入加热装置中进行温度-位移测试，以获得在加热装置的温度从第一恒温t1上升到第二恒温t2且各温度补偿元件210达到热平衡时各温度补偿元件210实际补偿的指针指示压力值，并将多个温度补偿元件210按照实际补偿的指针指示压力值大小依次排列形成温度补偿元件组；
弹簧管组中的每一个弹簧管110和温度补偿元件组中的每一个温度补偿元件210按照第一阈值进行配对：
当弹簧管110需要补偿的指针指示压力值和温度补偿元件210的实际补偿的指针指示压力值的差值小于第一阈值时，设定弹簧管110与温度补偿元件210配对；
其中，第一阈值为0.01Mpa；
第一恒温为20摄氏度，第二恒温为60摄氏度。
综上，通过上述方法首先将各弹簧管110安装在具有额定压力的弹簧管测试装置10中进行压力-位移测试，以获得在额定压力下，且从20摄氏度上升到60摄氏度时各弹簧管110需要补偿的指针指示压力值。选择同一规格，且与弹簧管110的数目匹配的多个温度补偿元件210，将各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，将安装有温度补偿元件210的温度补偿元件测试装置20浸入加热装置中进行温度-位移测试，加热装置的控制精度高，约±0.1℃)中，并保持一定时间使得补偿元件达到热平衡(约几分钟，具体时间通过试验确定，以温度补偿元件测试装置20上的指针250基本不动为准)。以获得在加热装置的温度从20摄氏度上升到60摄氏度且各温度补偿元件210达到热平衡时各温度补偿元件210实际补偿的指针指示压力值。
且当弹簧管110的需要补偿的指针指示压力值和温度补偿元件210的实际补偿的指针指示压力值的差值小于0.01Mpa时，设定弹簧管110与温度补偿元件210配对，从而选择相应的温度补偿元件210来补偿该弹簧管110的压力位移。
当气室内六氟化硫气体温度上升时，气体压力增加将导致弹簧管110的管端位移增加形成压力位移，与此同时，温度的上升也会使得温度补偿元件210由于热变形而总长增加，且该增加值与温度上升引起的压力增量在弹簧管110的管端所形成的压力位移大小相等，使待使用的密度继电器的扇齿、中心齿轮及指针保持不动。
当气室内六氟化硫气体温度下降时，气体压力下降将导致弹簧管110的管端位移减小形成压力位移，与此同时，温度的下降也会使得温度补偿元件210由于热变形而总长缩短，且缩短值与温度下降引起的压力减小在弹簧管110的管端所形成的压力位移相等，同样使扇齿、中心齿轮及指针保持不动，从而完成温度补偿功能。
通过上述匹配方法，可以实现弹簧管110与温度补偿元件210的特性的精准匹配，大大提高待使用密度继电器的温度补偿精度，将温度补偿精度由现有技术中的事后验证变为提前测量和控制，降低了待使用密度继电器因温度补偿不合格造成的返工，节约返修成本。
另外，通过上述匹配方法，可以减小测试工作量，压缩了待使用密度继电器的生产周期，节约了生产成本。弹簧管110与温度补偿元件210的测试所用时间较短(弹簧管110测试每个约几分钟，温度补偿元件210每组约十分钟)，而现有技术中密度继电器的整机温度补偿测试所用时间较长(每组仪表高低温试验和保温时间加起来约7～8h)。
且该匹配方法实施稳定后待使用密度继电器的整机温度补偿精度测试只要定期抽检即可，可大大节约试验测试成本。
如图2、图3所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，考虑到弹簧管110的弹性模量温度系数及弹簧管测试装置10中零件线胀系数对待使用的密度继电器的温度补偿精度的影响，还需对初步匹配的弹簧管110和温度补偿元件210装机进行测试验证温度补偿精度，并根据验证结结果对分组进行校验。配对的弹簧管110和温度补偿元件210的校验，包括以下步骤：
设定弹簧管110与温度补偿元件210配对后，将配对的弹簧管110和温度补偿元件210进行整机组装获得待使用的密度继电器，且待使用的密度继电器的温度从第一恒温t1上升至第二恒温t2后，对待使用的密度继电器进行读表：
若读表结果大于或等于-0.01Mpa且小于或等于+0.01Mpa，则认定弹簧管和温度补偿元件的配对精度在正常范围内；
若读表结果小于-0.01Mpa则认定弹簧管110和温度补偿元件210配对精度超出正常范围内，且此时待使用的密度继电器处于欠补状态；
若读表结果大于+0.01Mpa，则认定弹簧管110和温度补偿元件210配对精度超出正常范围内，且此时待使用的密度继电器处于过补状态；
具体的，若待使用的密度继电器处于欠补状态，将弹簧管组中的每一个弹簧管110和与弹簧管110对应的温度补偿元件组中的后一个温度补偿元件210进行配对；
若待使用的密度继电器处于过补状态，将弹簧管组中的每一个弹簧管110和与弹簧管110对应的温度补偿元件组中的前一个温度补偿元件210进行配对；
其中，温度补偿元件组中的多个温度补偿元件的实际补偿的指针指示压力值从前往后依次增加。
如图2所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，将各弹簧管安装在弹簧管测试装置中进行压力-位移测试包括以下步骤：
首先将各弹簧管110安装在弹簧管测试装置10中，弹簧管测试装置10为将密度继电器的弹簧管移除且将密度继电器的温度补偿元件替换为刚度不可变的拉杆140后获得的装置，其中，密度继电器与待使用的密度继电器规格一致；
然后施加实际压力P实使弹簧管测试装置10的指针150从度盘120的零位旋转到度盘的测量上限P量，并记录实际压力P实；
弹簧管测试装置10的额定压力用P额表示，且六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温t2时，每个弹簧管110需要补偿的指针150的指示压力值为：
Figure BDA0002330751160000141
其中：△P额为在额定压力P额下，六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温t2时的压力增量；△P管补为需要补偿的指针指示压力值。
如图2所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
如图2、图3所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，在将各弹簧管110安装在弹簧管测试装置10中之前，将与温度补偿元件210相同长度及配合尺寸的拉杆140铰接安装于弹簧管测试装置10的机芯尾槽130的预设位置与弹簧管110的自由端的管座之间。
为了减小机构非线性对测试结果的影响，应尽可能在弹簧管测试装置10的指针150从度盘120的零位旋转到度盘120的测量上限P量的二分之一(在本实施例中，测量上限P量的二分之一为度盘120的量程中值，135°)时，设置拉杆140与机芯尾槽130的长度延伸方向垂直。
如图3所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，将多个各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，并将安装有温度补偿元件210的温度补偿元件测试装置20浸入加热装置中进行温度-位移测试具体包括以下步骤：
S1：将各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，然后将各温度补偿元件210分别浸入加热装置中，加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各温度补偿元件210达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置20的指针250在度盘220上的实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各温度补偿元件210分别浸入加热装置中，加热装置设定为第二恒温t2，并保持预设时长使得各温度补偿元件210达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置20的指针250在度盘220上的实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个温度补偿元件210的实际补偿的指针250的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60。
另外，加热装置包括设定为第一恒温t1的油槽和设置为第二恒温t2的油槽。
需要理解的是，将各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，然后将各温度补偿元件210分别浸入加热装置中进行温度-位移测试，一个完成后，再测试另一个，从而只需要一台温度补偿元件测试装置20即可，以减少成本。
如图3所示，根据本实施例的另一具体实施方式，本实施例的另一具体实施方式公开的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，温度补偿元件测试装置20为将密度继电器的温度补偿元件移除且将弹簧管替换为刚度不可变的拉杆后240获得的装置，密度继电器与待使用的密度继电器规格一致；
为了减小机构非线性对测试结果的影响，应尽可能将温度补偿元件210的一端处于温度补偿元件测试装置20的机芯尾槽230的预设位置，且使温度补偿元件210与机芯尾槽230垂直。
需要理解的是，弹簧管测试装置10的机芯尾槽130的预设位置与温度补偿元件测试装置20的机芯尾槽的230预设位置相对应即可，比如都可以设置在弹簧管测试装置10的机芯尾槽130的预设位置与温度补偿元件测试装置20的机芯尾槽的230的中间位置，或者靠左一侧或者靠右一侧，具体根据实际需要设定，本实施例对此不作具体限定。
实施例2
本实施例还提供一种密度继电器，包括弹簧管和温度补偿元件，密度继电器通过实施例1的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法获得相匹配的弹簧管和温度补偿元件。
实施例3
本实施例还提供一种密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法，可参考图2、图5，将多个弹簧管110安装在弹簧管测试装置10中进行压力-位移测试，包括以下步骤：
首先将多个弹簧管110安装在弹簧管测试装置10中；
然后施加实际压力P实使弹簧管测试装置10的指针150从度盘120的零位旋转到度盘的测量上限P量，并记录实际压力P实；
弹簧管测试装置10的压力为额定压力P额，且六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温T2时，弹簧管110需要补偿的指针150的指示压力值△P管补为：
Figure BDA0002330751160000161
其中：△P额为在额定压力P额下，六氟化硫气体从第一温度t1上升到第二温度t2时的压力增量，t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
另外，△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
实施例4
本实施例还公开一种密度继电器的温度补偿元件温度-位移测试方法，参考图3、图6，将多个温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，并将安装有温度补偿元件210的温度补偿元件测试装置20浸入加热装置中进行温度-位移测试，具体包括以下步骤：
S1：将各温度补偿元件210安装在温度补偿元件测试装置20中，然后将各温度补偿元件210分别浸入加热装置中，加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各温度补偿元件210达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置20的指针250在度盘220上的实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各温度补偿元件210分别浸入加热装置中，加热装置设定为第二恒温t2，并保持预设时长使得各温度补偿元件210达到热平衡后，观察并记录温度补偿元件测试装置20的指针250在度盘220上的实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个温度补偿元件210的实际补偿的指针250的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60。t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，
选择同一规格的多个弹簧管，将各所述弹簧管安装在具有额定压力的弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，以获得在所述额定压力下，且从第一恒温t1上升到第二恒温t2时各所述弹簧管需要补偿的指针指示压力值；并将所述多个弹簧管按照所述需要补偿的指针指示压力值的大小依次排列形成弹簧管组；其中，所述弹簧管测试装置的所述额定压力与待使用的密度继电器的额定压力相同；
选择同一规格，且与所述弹簧管的数目匹配的多个温度补偿元件，将各所述温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，将安装有所述温度补偿元件的所述温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，以获得在所述加热装置的温度从所述第一恒温t1上升到所述第二恒温t2且各所述温度补偿元件达到热平衡时各所述温度补偿元件实际补偿的指针指示压力值，并将多个所述温度补偿元件按照所述实际补偿的指针指示压力值大小依次排列形成温度补偿元件组；
所述弹簧管组中的每一个所述弹簧管和所述温度补偿元件组中的每一个所述温度补偿元件按照第一阈值进行配对：
当所述弹簧管的所述需要补偿的指针指示压力值和所述温度补偿元件的所述实际补偿的指针指示压力值的差值小于所述第一阈值时，设定所述弹簧管与所述温度补偿元件配对；
其中，所述第一阈值为0.01Mpa；
所述第一恒温t1为20摄氏度，所述第二恒温t2为60摄氏度。
2.如权利要求1所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，所述密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法还包括对配对的所述弹簧管和所述温度补偿元件的校验，包括以下步骤：
设定所述弹簧管与所述温度补偿元件配对后，将配对的所述弹簧管和所述温度补偿元件进行整机组装获得待使用的密度继电器，且所述待使用的密度继电器的温度从所述第一恒温t1上升至所述第二恒温t2后，对所述待使用的密度继电器进行读表：
若读表结果大于或等于第一变化阈值且小于或等于第二变化阈值，则认定所述弹簧管和所述温度补偿元件的配对精度在正常范围内；
若所述读表结果小于所述第一变化阈值则认定所述弹簧管和所述温度补偿元件配对精度超出所述正常范围内，且此时所述待使用的密度继电器处于欠补状态；
若所述读表结果大于所述第二变化阈值，则认定所述弹簧管和所述温度补偿元件配对精度超出所述正常范围内，且此时所述待使用的密度继电器处于过补状态；
其中，所述第一变化阈值为-0.01Mpa，所述第二变化阈值为+0.01Mpa。
3.如权利要求2所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，
若所述待使用的密度继电器处于所述欠补状态，将所述弹簧管组中的每一个所述弹簧管和与所述弹簧管对应的所述温度补偿元件组中的后一个所述温度补偿元件进行配对；
若所述待使用的密度继电器处于所述过补状态，将所述弹簧管组中的每一个所述弹簧管和与所述弹簧管对应的所述温度补偿元件组中的前一个所述温度补偿元件进行配对；
其中，所述温度补偿元件组中的所述多个温度补偿元件的实际补偿的指针指示压力值从前往后依次增加。
4.如权利要求1所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，
将各所述弹簧管安装在所述弹簧管测试装置中进行压力-位移测试包括以下步骤：
首先将各所述弹簧管安装在所述弹簧管测试装置中，所述弹簧管测试装置为将密度继电器的弹簧管移除且将所述密度继电器的温度补偿元件替换为刚度不可变的拉杆后获得的装置，其中，所述密度继电器与所述待使用的密度继电器规格一致；
然后施加实际压力P实使所述弹簧管测试装置的指针从度盘的零位旋转到所述度盘的测量上限P量，并记录所述实际压力P实；
所述弹簧管测试装置的所述额定压力用P额表示，且六氟化硫气体从所述第一恒温t1上升到所述第二恒温t2时，每个所述弹簧管需要补偿的指针的指示压力值为：
Figure FDA0003441908710000031
其中：△P额为在所述额定压力P额下，六氟化硫气体从所述第一恒温t1上升到所述第二恒温t2时的压力增量；△P管补为所述需要补偿的指针指示压力值。
5.如权利要求4所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，
△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
6.如权利要求5所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，在将各所述弹簧管安装在所述弹簧管测试装置中之前，将与所述温度补偿元件相同长度及配合尺寸的压力表拉杆铰接安装于所述弹簧管测试装置的机芯尾槽的预设位置与所述弹簧管的自由端的管座之间。
7.如权利要求6所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，所述弹簧管测试装置的指针从所述度盘的零位旋转到所述度盘的测量上限P量的二分之一时，设置所述压力表拉杆与所述机芯尾槽的长度延伸方向垂直。
8.如权利要求1所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，将多个各所述温度补偿元件安装在所述温度补偿元件测试装置中，并将安装有所述温度补偿元件的所述温度补偿元件测试装置浸入所述加热装置中进行温度-位移测试具体包括以下步骤：
S1：将各所述温度补偿元件安装在所述温度补偿元件测试装置中，然后将各所述温度补偿元件分别浸入所述加热装置中，所述加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各所述温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录所述温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的所述实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各所述温度补偿元件分别浸入所述加热装置中，所述加热装置设定为所述第二恒温t2，并保持所述预设时长使得各所述温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录所述温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的所述实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个所述温度补偿元件的所述实际补偿的指针的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60。
9.如权利要求8所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，所述加热装置包括设定为所述第一恒温t1的油槽和设置为所述第二恒温t2的油槽。
10.如权利要求8所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法，其特征在于，所述温度补偿元件测试装置为将密度继电器的温度补偿元件移除且将弹簧管替换为刚度不可变的拉杆后获得的装置，所述密度继电器与所述待使用的密度继电器规格一致；
在执行步骤S1前，将所述温度补偿元件的一端处于所述温度补偿元件测试装置的机芯尾槽的预设位置，且使所述温度补偿元件与所述机芯尾槽垂直。
11.一种密度继电器，包括弹簧管和温度补偿元件，其特征在于，所述密度继电器通过如权利要求1-10任一项所述的密度继电器的弹簧管和温度补偿元件的匹配方法获得相匹配的所述弹簧管和所述温度补偿元件。
12.一种密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法，其特征在于，将多个弹簧管安装在弹簧管测试装置中进行压力-位移测试，包括以下步骤：
首先将多个所述弹簧管安装在所述弹簧管测试装置中；
然后施加实际压力P实使所述弹簧管测试装置的指针从度盘的零位旋转到所述度盘的测量上限P量，并记录所述实际压力P实；
所述弹簧管测试装置的压力为额定压力P额，且六氟化硫气体从第一恒温t1上升到第二恒温t2时，所述弹簧管需要补偿的指针的指示压力值△P管补为：
Figure FDA0003441908710000051
其中：△P额为在所述额定压力P额下，六氟化硫气体从所述第一温度t1上升到所述第二温度t2时的压力增量；
t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
13.如权利要求12所述的密度继电器的弹簧管压力-位移测试方法，其特征在于，
△P额＝(56.2r*T2(1+B)-r2A)-(56.2r*T1(1+B)-r2A)；
其中，A＝74.9(1-0.727*10-3*r)；B＝2.51*10-3*r(1-0.846*10-3*r)；其中T1和T2为开尔文温度，且T1＝t1+273.15＝293.15K；T2为＝t2+273.15＝333.15K；r为六氟化硫气体的密度。
14.一种密度继电器的温度补偿元件温度-位移测试方法，其特征在于，
将多个温度补偿元件安装在温度补偿元件测试装置中，并将安装有所述温度补偿元件的所述温度补偿元件测试装置浸入加热装置中进行温度-位移测试，具体包括以下步骤：
S1：将各所述温度补偿元件安装在所述温度补偿元件测试装置中，然后将各所述温度补偿元件分别浸入所述加热装置中，所述加热装置设定为第一恒温t1，并保持预设时长使得各所述温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录所述温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的实际补偿的指针指示压力值P元20；
S2：然后将各所述温度补偿元件分别浸入所述加热装置中，所述加热装置设定为第二恒温t2，并保持所述预设时长使得各所述温度补偿元件达到热平衡后，观察并记录所述温度补偿元件测试装置的指针在度盘上的所述实际补偿的指针指示压力值P元60；
S3：每个所述温度补偿元件的所述实际补偿的指针的指示压力值为：△P元补＝P元20-P元60；
其中，t1为20摄氏度，t2为60摄氏度。
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