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压力仪表现场计量校验影响因素探究

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2019-11-09 09:47????浏览量:
压力计量测试是如今应用数量最大,应用范围最广的测量参数之一。随着工业生产和科学研究的迅速发展,对于压力计量的数量需求在不断提高,对于压力计量的技术要求也在不断提高;实验室压力计量作为传统的计量方式,已经远不能满足当今社会科学技术发展的需要。现场压力计量近年来发展迅猛,因其连接方便、测试快捷、应急性强,数据直观,省时省力的特点,使其成为如今压力计量测试的新潮流和趋势。然而由于脱离实验室环境,现场压力计量也存在着许多弊端,有些弊端会影响人员的安全性,有些甚至会直接影响数据的判定以及准确性。在此,通过对环境温度、工作介质以及高度差 3 个方面的影响因素进行分析,并给出相应的解决方案,以此完善压力仪表现场计量工作。
 
1 环境温度影响
由于现场压力计量工作脱离了实验室环境,因此温度环境因素的影响是现场压力计量工作中不容忽视的一个问题。弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表是工业仪表中数量最多、应用最广泛的压力计量器具。此类压力仪表的工作原理是利用弹性敏感元件 ( 如弹簧管) 在压力作用下产生的弹性形变,其形变量的大小与作用的压力成一定的线性关系,通过传动机构放大,由指针在分度盘上指示出被测压力。此弹性元件受温度热胀冷缩的影响后会改变其形变量,从而影响指示压力的大小。因此国家检定规程 JJG 52—2013 明确规定此类压力仪表的检定温度为 ( 20 ± 5) ℃ ,且必须在该温度下静置 2 h。然而现场工作环境不可能达到实验室那种稳定的恒温环境; 因此,当弹性元件式压力仪表现场工作环境不同于检定环境温度时,这种温度变化将带来一定的测量误差。一般压力表可在 - 40 ~ 70 ℃ 温度范围内使用。但是一旦环境温度超过了规程规定的检定温度范围,将产生附加示值误差。其示值误差计算公式为:
Δ = ± ( δ + k· Δt )
式中: Δ 为超过检定温度后的指示误差,% ; δ 为压力表准确度等级的百分数,% ; k 为温度系数;0. 04% /℃ ( 按实际情况选取 JJF 1415—2013 中计算温度系数 k) ; Δt 为 ( t2 - t1 ) ,℃ ; t2 为环境温度,一般压力表是 - 40 ~ 70 ℃之间的任意值; t1为一般压力表在修正时,当 t2 高于 25 ℃ 或低于 15℃时,t1 取 25 ℃或 15 ℃。举例说明,一块量程为 0 ~ 40 MPa,准确度等级为 1. 6 级的一般压力表,在 40 ℃ 环境中使用,此时该表示值误差是多少,正常检定时的允许基本误差是多少。40 ℃环境下该表的示值误差按公式计算为:
Δ = ± 40 ×[1. 6% + 0. 04% × ( 40 - 25) ]= ± 0. 88( MPa)
正常检定时的允许基本误差为δ = ± 40 × 1. 6% = ± 0. 64( MPa)从以上案例可以看出,在 40 ℃ 的温度条件下,准确度等级为 1. 6 级的一般压力表的示值误差为 ± 0. 88 MPa,远远大于正常检定时的允许基本误差 ± 0. 64 MPa; 因此,现场检定时环境温度变化的影响不容忽视,在现场温度环境条件太过恶劣或无法达到要求的情况下,现场检定应按温度附加误差进行计算,确保其被测数据的准确性。
 
2 工作介质的影响
随着科学技术的不断发展,压力仪表如今在众多领域被广泛应用,因此压力设备使用的工作介质种类十分繁多,常用的工作介质大致可分为气体、油和水。
 
气体介质的压力设备种类繁多,应用广泛,从安全角度上分类,一般分为可燃 ( 助燃) 性和不可燃性气体介质。可燃 ( 助燃) 性气体类的压力仪表分为氧、氢、乙炔等种类,此类压力表因为其禁油的特殊性,根据国家检定规程规定,必须使用洁净的空气或惰性气体 ( 如氮气) 对其进行计量,以防止因介质污染而导致的人为事故。例如氧气压力表,在现场校准过程中,严禁将油或者带有油脂的水作为工作介质对其进行计量,一旦氧气压力表管路内部渗入或沾染油脂,与气瓶内的压缩氧接触后会急剧氧化,释放出大量的热量,当温度达到油脂的燃点时,在氧气的助燃下引起燃烧,甚至会发生爆炸,造成人员的损伤和财产的损失。又例如热压罐、真空炉这类用于复合材料制作和生产的设备,其传压介质为气体,一旦压力真空传感器内部因计量标准设备使用的介质不同或标准设备管路不干净而受到污染时,污染源就会在设备使用时,通过压力真空传感器管路直达罐体内部管路,对复合材料的化学性能造成一定的影响,产生不必要的财产损失。因此在对于以气体作为工作介质的压力仪表进行现场计量时,一方面必须确保使用的标准设备的工作介质必须为洁净气体,另一方面必须在标准与被测设备之间连接一个过滤器,防止因标准设备或管路及接头的不洁净而引起的介质污染。对于以油作为介质的压力仪器仪表,国家检定规程规定,必须使用无腐蚀性的液体,因此行业内标准设备使用的介质通常为癸二酸酯、变压器油或变压器油与煤油的混合油。
 
对于大多数以油作为工作介质的现场压力仪表而言,油介质种类不同造成的污染影响微乎其微。然而有一些情况却值得注意,比如以航空蓝油、紫油等这一类具有腐蚀性的航空液压油作为工作介质的压力仪表。此类介质具有较强的腐蚀性,且对人体有害,当对此类介质的压力仪表进行现场压力计量时,必须佩戴手套、眼镜以及口罩,避免与介质直接接触,并保持现场良好的通风,以确保人身安全。在现场压力计量工作结束后,回到实验室必须要对标准设备进行清洗,防止标准设备被腐蚀损坏甚至是二次人身伤害。
 
3 高度差影响
根据国家检定规程规定,在进行压力仪表计量时,被测仪表与标准设备的受压点应放置在同一水平面上。然而因为现场工作条件的不稳定性以及局限性,在对体积较大的现场压力设备进行直接连接计量时,许多情况下被测仪表与标准设备的受压点往往无法达到同一水平面,且会产生一个很大的高度差,如图 1 所示。
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高度差的存在会对压力仪表现场计量的数据和结果产生重要的影响,因此高度差引起的压力值修正显得尤为必要。其压力值修正公式为:
Δp = ρgh
式中: Δp 为压力修正值,Pa; 当被测设备高于标准设备时,取正值; ρ 为工作介质密度,kg /m3; g为检定地点的重力加速度,m /s2; h 为被测设备与标准设备取压口的高度差,m。若处于较高位置的被测压力仪表的压力为 p0,处于较低位置的压力标准仪表的压力为 p,则:
p = p0 + Δp
检定压力仪表时,随着检定压力增加 px,则基本方程变为:
p + px + ( p0 + px) + Δp
从以上计算公式中可以看出,高度差引起的修正压力值不但受到被测仪表与标准设备间的高度差影响,使用的工作介质种类同样对修正值产生影响。在环境温度为 20 ℃ 的条件下,将一块准确度等级为 1. 6 级,量程为 0 ~ 1 000 kPa 的数字压力表,使用变压器油 ( 密度 ρ = 0. 86 × 103 kg /m3) ,水 ( 密度 ρ = 1 × 103 kg /m3 ) 和空气 ( 密度 ρ =1. 2 kg /m3) 三种不同的工作介质进行检定,分别在高度差为 0. 2 m、0. 4 m、0. 6 m、0. 8 m、1 m 的条件下,以上海的重力加速度 ( g = 9. 794 6 m /s2) 举例进行计算,以此反映在不同高度以及不同介质的情况下,压力示值修正对压力表判定结果的影响。
 
从图 2 可以看出,在相同的高度差影响下,以变压器油和水作为工作介质的压力修正值非常大,而空气介质的压力修正值则显得微乎其微;根据检定规程 JJG 875—2005 规定,因介质高度差引起的检定附加误差不应大于压力计允许误差的1 /10,而仅在 0. 2 m 的高度差影响下,以液体作为工作介质的压力修正值已经达到数字压力表允许误差的 1 /8。因此,对以液体作为工作介质的压力仪表进行现场永利电玩城时,必须对高度差引起的附加压力值进行修正; 而对于精度较低的以气体作为工作介质的压力仪表进行现场计量时,高度差影响通常可以忽略不计。永利电玩城人员在现场对体积较大的压力设备上的仪表或传感器进行直接连接计量时,应采取必要的措施将两者的受压点基本保持在同一水平面上,或者尽量缩小两者之间产生的高度差; 如现场环境苛刻,实在无法避免两者间的高度差,则应根据使用的工作介质对其高度差引起附加的压力值进行修正,确保测试数据的准确性和可靠性。
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4 结束语
压力仪表的实验室计量,首先需要将压力仪表从现场设备上拆卸下来,送至实验室经过一段时间的恒温后方可进行计量,待计量工作结束后,将其装回原有设备进行使用。虽然实验室永利电玩城避免了现场环境因素对于计量结果的影响,但是过多的计量设备送检流程会增加时间成本,严重影响设备的生产与使用效率,而频繁的拆卸与安装也会加速仪表接头的螺纹磨损,降低压力设备的安全性和密封性。压力仪表的现场计量虽然需要考虑较多的现场环境因素影响,但可以通过数据修正的方式降低环境因素的影响,确保现场计量数据的准确性和可靠性; 通过对工作介质的合理选择以及使用降低风险,确保现场设备、产品以及人员的安全性。科学高效的现场压力计量,不但提高了企业的生产效率,同时也推动了压力计量技术的不断发展。

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