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B系列气动基地式仪表的研发历程
樊建生
气动基地式仪表是集测量、指示(或记录)、调节、变送、给定、积算等功能于一体的一类自动化仪表，主要用于现场单回路测量调节系统。气动基地式仪表之所以用汉语拼音“B”为首字母，是避免与气动单元组合仪表型号中的“Q”字母相混淆。1974年，确定了B系列气动基地式仪表大、小两种箱壳的正面、箱壳及开孔尺寸，记录纸型式及尺寸，指针摆动角度等，为仪表研发确立了基础标准。
1972年初，国家仪器仪表总局下达气动基地式仪表联合设计任务，由重庆工业自动化仪表研究所（简称重仪所）任组长单位，西安仪表厂任副组长单位，肇庆自动化仪表厂和重庆长江仪表厂参加。联合设计需在吸收国外最新技术的同时，研发具有我国特点的新型系列仪表。在系列品种中增加了电信号的输入测量部件，扩大测量方式，采用电桥测量输入信号，并经调制放大、解调输出，以推动力矩马达的摆动，同时改变线性滑线电阻值，使桥路达到新的平衡，完成将电信号转换成位移并带动测量指针，这在国际气动现场仪表中是独树一帜的。
气动调节器部件采用了反馈气室基本结构，其位移气压转换采用我国独创的喷嘴、遮板、接收嘴结构，只需调整遮板夹角位置就可以调整调节器的正、反比例度。不同的比例范围，输入偏差值为零时，调节器输出的实际值和理想值60kPa/cm 2 的近似性在专业上称“同心度”，是调节器调试质量的重要指标之一。该调节器同心度的微调是利用两个偏心钉分别调整比例范围旋钮的回转中心的上下、左右位置，调试很方便。重仪所科研人员做了大量实验研究，确定了各项参数和结构。气动放大器、积分、微分平面“V”形阀、铝合金粘接气路板、手动自动双向无扰动切换等相关部件，则是吸收了国外最新发展成果并结合自身特点研发的。到1974年末，重庆所已研发了B系列气动基地式仪表的小箱壳、压力指示调节仪、温度记录调节仪（电测量式）、差压指示调节仪（测量部件采用橡胶深坯膜结构）。联合设计组成员的重庆长江仪表厂在零件加工协作等方面积极配合，功不可没。
联合设计组成立后还承担了气动单元组合仪表气动操作器的系列品种设计试制，于1974年由西安仪表厂和肇庆自动化仪表厂投产。B系列气动调节器及相关部件，1974年在西安仪表厂生产的电子电位差计（带气动调节器）首先投入生产应用。
1975年10月，联合设计组全体人员在广东肇庆集中进行正样设计试制，这次集中要完成B系列4个基型品种的正样设计和试制。工作量之大，前所未有。上千张图纸要在很短的时间内完成，各部件要按统一、模块化安装，符合总体要求，部件、零件设计不得有误。有的部件和工艺是第一次设计和实验应用，有的部件要设计几种变型成套图纸。当时设计设备条件很差，全手工制图，连电子计算器、复印机都没有。
设计两种箱壳的圆图记录纸，列出计算公式后，共有上百个圆图线要计算出其半径值，每一个圆的半径值都要依据公式进行多次运算，数值有效数要达到8位数，开平方后有效位为4位，精确到0.01mm。设计人员跑了肇庆市情报所、图书馆，都找不到8位数学用表，最后只得全部手工计算，计算完后再全部复算一遍，不许丝毫有误。仅这两张图纸的计算和绘制就花了一个星期时间，还有数百张其他图纸。
装配图只能在方格纸上画示意图，保证装配关系及零件图不出错就行了。设计完后要加工的零件图要自己描图、出图，还要考虑到加工生产周期，如两种箱壳、箱门应先出图，负责总体机械设计的甚至还未出图就要到厂材料库调查，列出部分材料清单，交厂采购，一个多月后设计基本就绪。这期间工作，蒙肇庆自动化仪表厂从领导到各部门的全力支持，一路绿灯。但毕竟厂小条件有限，为了减少加工进度的不协调和失误，重仪所科技人员到加工车间一起和主任、调度、工人协调备料和加工进度。
如气路板的定位钻模和制作，就是亲自动手加工、钻孔和划线的。车间有个梁调度经验很丰富，责任心很强，和工人关系融洽，设计急需的零件，连夜安排加工，工人们都积极配合……3个半月过去了，4个基型品种样机装配调试成功，并通过基本性能测试和环境温度试验。
回想起这段时间，重仪所有几位同事，在1975年元旦仅休息半天，星期天和每天晚上都在加班工作，几乎每天晚上10点才能回旅馆。要不是亲身经历，谁敢相信3个半月就完成了B系列仪表4个基型品种正样产品的设计、加工、装配和基本性能测试。
1976年3月，联合设计组又集中肇庆，历时约2个月，全面完成了4个基型产品的成套图纸审定汇编（含描图）。此时，经仪表总局同意沈阳气动仪表厂也加入联合设计组。此后，各厂根据需要携图自制样试。
1977年，重仪所研发温包式测温仪表、差压流量积算记录仪、浮筒式液位指示调节仪。重庆电表厂参加液位仪表试制工作。大连第五仪表厂因配套吉林11.5万吨乙烯项目需要，参加了浮筒式气动液位指示变送仪试制工作。重仪所制定了B系列仪表行业技术标准并报批。各厂参与研发试制的产品曾在新都氨肥厂、四川化工厂等单位试用。
1979年12月，各有关厂的产品在重庆集中测试，验证质量。同时，通过行业技术标准报批稿。
1979年底，由水利电力部科技司、电力规划设计院和国家仪器仪表总局，根据200MW机组自动化试点工程需要，联合部署了B系列气动基地式调节仪表在火电厂应用研究工作，并在南京召开会议，会上确定南京热电厂作为气动基地式仪表应用的试验点，成立了试验工作组，负责单位有江苏省电力局（科教处）和重庆所（作为组长单位）。前后参加和协作的单位有南京热电厂、西北电力设计院、江苏省电力设计院、江苏省电力试验研究所、重庆电表厂、重庆长江仪表厂、广东肇庆自动化仪表厂、上海自动化仪表七厂和西安仪表厂等。
1980年初，两部联合下文，对1979年底南京会议的决定予以确认，并要求重仪所还要承担高温液位仪表的研发任务。
作为研发人员，首先要尽可能地搜集研究国外的相关情况。国外产品的最高使用温度为455℃，中国产品不能比国外差，电厂过热蒸汽温度为427℃，所定的指标能满足用户要求。随后进行了外筒体、浮筒结构、强度抗冲击、传热散热设计。当年2月份，外筒体结构、法兰图下车间加工，弹性管及带材已采购到手，一切似乎在快速进展……。
要想研发出好产品，首先应对产品的使用工况有全面深刻的认识，高温液位指示调节仪用于汽轮机高压端的高温抽气换热系统，对汽轮机安全、节能、满负荷运行发电有重要影响，是我国缺门的仪表，只有少数进口机组上有国外配套仪表，但关键扭力管元件曾发生过使用半年就产生管材裂缝，急请材料研制科技人员来重仪所考察，调整相关工艺，解决问题。但元件性能如何？研发人员因陋就简设计制造了扭力管高温性能光电测试设备，设备准确度达万分之三。经过大量测试，获取了第一手资料，做到心中有数，这为设计应用提供了科学依据。
几台样机于1980年10月份调试成功，重仪所研发人员曾3次到南京投运。前两次均因电力紧张临时改变停机计划，第三次停机时，所内接到仪表总局下发的南京碰头会纪要，针对纪要中指出的高温液位指示调节仪存在的问题，研发人员急乘小飞机到武汉，随即改乘船直奔南京。
当时正是8月中旬，气温高再加机组余热，一到现场浑身汗水，和灰粉混在一起。大家工作毫不马虎，气管内吹得干干净净，全部8个系统的仪表、阀门、保位阀、接管、保护系统等一个个检查、调整。热力管路、法兰焊接无一渗漏。大家相互关心，一心一意只想搞好工作，没有空话。在这些无言的劳动中，深感产业工人的伟大。
在锅炉点火后吹扫管道的几天内（这时汽轮机还未启动），电厂人员担心高温液位表两侧安装管强度会不会出问题？大家都心中无数。为解答这一疑问，仪表研发人员即进行强度计算，取得了高温内压、工作振动、悬臂重量、温差应力复合计算的最大值，并和侧管材料高温许可应力比较，安全系数为3倍，提出了两页纸的计算报告，经电厂热工车间、技改办，江苏省电力试验研究所、江苏省电力局总工审查通过。锅炉运行后，B系列差压记录调节仪系统（用于补水流量调节）和压力指示调节仪（用于除氧器压力调节）已运行正常。汽轮机启动后，用于低压加热器和凝水扩容器的4台常温B系列液位指示调节随机启停，也正常投入运行。
最后，电厂热工车间周主任和重仪所人员一起将用于高压加热器的高温液位仪表投运，当两侧侧管上的截止阀打开时，“嘎”地一声巨响，浮筒顶底瞬间所受的巨大不平衡力引起摆杆和限位块的撞击声如此巨大，令大家震撼，几秒的时间内，水位迅速上升，调节器动作，设定参数稍作调整，测量指针和设定指针几乎对准运行，启动时间最多2分钟。系统运行如此平稳，令人惊异。随后，投入第2台高加水位调节仪，情况同前。研发人员事前预设了事故紧急处理预案，谁也没有想到，能如此顺利投运。周主任当场十分感慨地说：“我在电厂工作这么多年了，第一次碰到这么快就正常投运的系统”。之后，电表厂两位工人师傅在外筒体上刷银灰色高温涂料（当时厂、所都无大容腔高温烘箱，只能在现场施工了）。
重庆电表厂因电厂项目，由四川省机械厅下拨60万元在南坪建厂房和宿舍，这是当时重庆市仪表系统唯一的基建项目。1982年初，电表厂从旺山搬至南坪新厂，重庆所协助电表厂完成高温液位指示调节仪定型鉴定。1982年6月26日，两部在重庆召开“B系列气动基地式调仪表在电厂中间试验项目总结会”，通过中试项目前段工作的评审，实现节能0.9%（主要是高加系统）。该项目获得两部科技成果二等奖。
1986年10月，我们对南京热电厂进行走访，1981年投运的8套系统仍正常运行。
据20世纪80年代初对我国引进的某电厂调查，气动现场仪表调节系统达112台套。
1980年起，重仪所B系列仪表研发人员研发的温包式测温仪表，由重庆长江仪表厂投产，该厂除生产浮筒液位仪表外还生产B系列仪表等其他品种。
为配合对用户服务，1982年研发人员和重仪所情报室共同编写了《B系列气动基地式仪表资料》（上、下册）。1983年初，首次举办了对电厂等用户的培训班。
广东仪表厂引进KF仪表，重仪所派出两位B系列仪表研发人员参与工作，直至引进项目完成。重仪所还先后完成了B系列仪表专业标准、国家标准的制定工作。
我为能参加气动基地式仪表的研发推广而为之自豪，至今我仍在为基地式仪表技术的发展和应用工作着。
作者简介
樊建生，1945年7月生，籍贯陕西省大荔县，工程师。1965年毕业于一机部咸阳机器制造学校机器制造专业。1965年8月～1986年8月在一机部重庆工业自动化仪表研究所工作。发表《高温耐蚀弹性管测试和应用》，编著《B系列仪表资料（上册）》。先后获省市科技奖，水电部、一机部科技成果二等奖。1993年在上海创办民营研究所，在仪表领域获国家三项专利。