浅析压力计量中的几个重要问题

摘要：弹簧管式压力表是工业生产中最常用、最经济的压力计量器具,由于其价格低廉且直观、易读数而得到广泛使用,尤其是在工业锅炉上作为强检表使用。本人在计量实验室里从事压力计量检定工作多年, 逐步发现了在压力量值传递过程中存在一些容易被忽视的问题，尤其是对于精度等级在1.0级以上的压力表更为重要，现总结如下，供同行参考。

关键词：压力计量 误差因素

1、忽视环境温度对压力表量值传递准确度的影响

JJG49-1999精密压力表检定规程规定了精密压力表检定时的环境温度, 即0.25 级为20 ℃±2 ℃, 0.4级 、0.6 级为20 ℃±3 ℃。但实际检定的工作中有时达不到该温度条件, 尤其是在现场进行检定, 冬天温度有时低至10 ℃以下, 夏天高至30 ℃以上。在这种温度条件下必须对压力表的读数进行必要的修正。

例如: 一块0.25 级, 测量范围为0～16MPa 的压力表, 在环境温度为30 ℃的条件下进行检定, 可计算出温度对该压力表示值误差的影响。该压力表在20 ℃±2 ℃的条件下, 允许的基本误差为, Δ= 16×| ±0.25 %| =0.04MPa。在30 ℃条件下, 由温度变化引起的附加误差为Δpt = 0.04 %/ ℃× (30 ℃-20 ℃) ×10MPa = 0.064MPa (0.04 %是温度系数，一般为常数) 。所以此时该表的示值允许误差为Δp = ± (Δpt + Δ) = ±0.104MPa。从以上的计算结果看该表的准确度等级也发生了明显的变化,误差变为0.104 / 16×100 % = 0.65 %。

因此受温度剧烈变化的影响, 该压力表的精度等级降低了,要还是按照原来的最大允许误差判断，则为不合格了。假如在使用中如果不对其温度修正, 用该精密压力表进行量值传递, 就不能满足标准器误差不大于被检表误差1/ 3 的要求，所以必须对其进行温度修正。

2、忽视重力加速度对活塞压力计配套砝码的影响

活塞式压力计出厂时砝码、底盘及活塞的质量均按标准重力加速度( g =9.80665m/ s2) 计算的, 而我国各地海拔高度差明显不同, 重力加速度也不同。因此在检定精密压力表时不能忽视重力加速度对砝码、活塞及托盘质量的影响, 应按下式予以修正。

当p 以MPa、S 用cm2 作单位时,则m =

式中: m 为砝码、活塞和托盘的质量,kg ;

p 为所测压力值, MPa ,

S 为活塞有效面积, cm2 ,

g 为使用地点的重力加速度, m/ s2 ;

ρa 为空气密度, 1.2 ×10 - 6kg/ cm3 ;

ρw 为专用砝码、底盘和活塞的材料密度。

3 　忽视工作介质的影响

JJG49-1999精密弹簧管压力表检定规程中规定对测量上限值不大于0.25MPa 的精密压力表, 工作介质应为空气或其它无毒、无害、化学性能稳定的气体;

对测量上限值大于0.25Mpa的压力表，工作介质可为无腐蚀性液体。例如变压器油、药用蓖麻油、甘油混合液（甘油7/水3）等

对测量上限值不大于2.5MPa , 且实际用于测量气体压力的精密表, 检定时也应用气体作为工作介质。但实际工作中, 往往忽视了这一要求, 为图省事或工作条件所限, 利用液体作为工作介质检定此类压力表。这样会引入因液柱高度所产生的误差。还有就是由于被检压力表和标准压力表不在一个水平面上造成液柱高度不同的压力超，因为检定小量程压力表, 液柱高度所产生的误差是不能忽略的，检定此类压力表应用气动式活塞压力计或数字式压力计。

4、忽视压力表的安装位置的影响

JJG49-1999精密弹簧管压力表检定规程中规定，当选用标准活塞压力计检定测量上限不大于0.6Mpa压力表时，应使精密表指针轴与活塞的下端面在同一水平面上。否则，对于液柱高度差引起的压力值要进行修正，压力修正Δp=ρgh Pa

ρ为工作介质密度，kg/ cm3 ;

g 为使用地点的重力加速度，m/ s2 ;

h 为被检表中心轴与活塞下端面的高度差，m。

当被检表指针高于活塞下端面时，Δp取正，应在活塞上加一个相应的Δp压力值的小砝码进行修正。

5、忽视砝码长期磨损的影响

在活塞压力计的周检过程中, 有些计量检定单位只对活塞的有效面积进行检定, 而直接引用上次的检定是砝码的质量或者干脆对活塞压力计配套使用的专用砝码不进行检定。认为该装置的主标准器是活塞压力计, 而不是砝码。专用砝码质量磨损很小, 不会引起质量明显变化。只要压力计的有效工作面积不变, 形状不变, 不磨损, 则认定压力标准装置合格, 这种做法是不妥的。

大家都知道活塞压力计是应用静压平衡原理设计的, 即活塞本身和加在活塞上的专用砝码两者在活塞有效面积上所产生的压力相平衡, 来达到检定被检压力表压力大小的目的。因此专用砝码是标准装置的组成部分, 对标准装置的准确度有很大的影响, 而且专用砝码表面涂有一层漆, 在工作中容易磨掉, 再有就是由于砝码比较沉重在工作中难免会有磕碰、磨损而引起砝码质量的微小变化。因此活塞压力计的周检必须连同砝码一并检定。

6、忽视检定规程中的耐压测试

检定压力表时当示值达到测量上限后，不进行耐压测试就回检。出现这一原因主要是检定员不懂得示值达到测量上限后耐压的重大作用导致的，那么为什么要进行耐压测试呢？这首先要从压力表的测量原件说起，一块压力表是否合格主要取决于压力表弹簧管的灵敏度，材料的弹性滞后、以及残余变形量等物理和机械性能。其中压力表的灵敏度取决于弹簧管的材质、管壁厚度和截面形状以及弹簧管弯角半径等，一旦弹簧管的机械加工完成后，灵敏度也就确定了，因此压力表的精度是由仪表本身结构，和在检定中的二次误差决定的，而误差的主要来源主要取决于弹性元件在压力或疏空作用后的弹性后效，弹性滞后和残余变形量的大小，只有在其极限压力下工作一段时间才能充分的显现出来，同时可观察弹簧管是否渗漏，所以耐压检定是检定过程不能遗漏的一部分，对于使用者来说，意义那就可想而知了。

7、忽视读数误差

1）.对于分度值是1×10n的压力表（如0.01、0.1、1）在读取最小分度值的1/10时,最后一位可以出现0、1、2、3……9的数字。比如0-6Mpa的压力表分度值为0.1，因此可以估读出0.81、2.53、4.67这样的数字。

2）. 对于分度值是2×10n的压力表（如0.02、0.2、2）在读到最小分度的1/10时，只能出现偶数，不能出现奇数，比如0-16Mpa的压力表其最小分度值为0.2，最小分度的1/10为0.02.估读时只能出现2.46、8.18、15.04,不能有2.45、8.17、15.03等等。

3）.对于分度值是5×10n的压力表（如0.5、5）在读取最小分度值的1/10时最后一位只能出现0或5，比如0-10Mpa的精密压力表，分度为0.05，最小分度的1/10为0.005，因此只能估读出1.605、4.880等等。

以上这三条可以称为“压力表读数规则”是每一位检定员应该掌握的基本技能。即使是估读，也不要一味追求多一位数字觉得精确，而起到适得其反的结果，弄出笑话，比如一块0-40Mpa分度值为1Mpa的压力表，把10.5读成10.52，反而增加了读数误差，起不到提高精度的作用。

结束语

笔者在长期的实践基础上指出了压力量值传递中容易容忽视的七个问题, 存在这方面概念模糊的单位和个人应引起重视, 要弄清活塞压力计的工作原理, 熟悉压力表检定规程中每一项具体要求, 保证检定工作的科学性和严谨性。

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

[2]JJG49-1999弹簧管式精密压力表和真空表检定规程

[3]力学计量 程新选 北京 中国计量出版社 2007

[4]误差理论与数据处理 费业泰 北京 机械工业出版社 2005

作者简介：杨凤超（1983- ）男，河北省人，助理工程师，研究方向：油脂工艺与计量检测