浅谈弹簧管(精密)压力表误差产生的因素及有关注意事项
在弹簧管式压力表的检定规程中,规定了因温度 的变化、安装位置的差异等诸多因素引起的附加误差 和修正方法。其中,有的误差是已定系统误差,可以修 正;有的则因不能确定误差的大小,也无法确定其修正 量,只能尽量控制减少,以达到准确测量的目的。因此, 在使用中对这些误差的因素及有关使用事项应加以注意。
1.由于温度变化引起的误差及修正
在JJG49- 1999检定规程中,规定了弹簧管式精密 压力表和真空表检定时的环境温度,并规定了精密压 力(真空)表等在检定环境温度下应至少静止两小时方 可检定,这就使弹性元件定温,以消除由于环境温度变 化引起的附加误差。
在JJG52- 1999检定规程中,规定了一般压力(真 空)表在(20±5) C范围内检定。但是,压力表在实际的 使用中,其现场的温度往往不同于检定时温度。虽然规 程中没有规定偏离该温度时要进行修正,但如果实际 温度偏离该温度很大时,应考虑温度所引起的误差并 进行修正。
精密压力表允许在+ 5- 40C下,一般压力表允许 在-40^ 60C范围内使用,但其指示值误差应满足下 式要求:
A = 土(5+ 0.04%/C At)
式中:A为温度变化后的基本误差;5为最大允许误 差%的绝对值,%; At为使用时实际温度与检定温度之 差(A t= | t2- t1 | ); t2为精密表在使用中的实际环境温 度(+ 5~ 40C)。当 t2 高于22C或23 C (0.4 及0.6 级) 时,t1取22 C或23 C (0.4及0.6级);当h低于18 C或 17 C (0.4 及 0.6 级)时,t1 取 18C或 17C (0.4 及 0.6 级)。下面举一例看看温度变化引起的误差有多大。
例:有一块精密压力表为0. 4级,测量范围0〜1 MPa,现在30C环境中使用,此时该表的示值允许误差是多少?
解:仪表正常情况下(20 ±3) C的允许基本误差是 5= ±1X0.4%= ±0.004MPa 现在30C环境下使用,At= 30C- 23 C= 7C 温度变化引起的附加误差为
0. 04%/C X7CX1MPa= 0.0028MPa 所以,此时该表的示值允许误差是 A = ± (0.004+ 0.0028) MPa= ±0.0068MPa 可见,由于温度变化的影响,精密压力等级从0.4 级降为0. 68级,由此可见,温度变化的影响是不容忽视 的。
2.由于安装位置引起的误差与修正
在选用标准活塞压力计检定不大于0. 6M Pa (但大 于0.25MPa)的精密压力表时,对于精密表的安装,应 使活塞的下端面与精密压力表的指针轴在同一水平面 上。否则,对液柱高度引起的压力值必须进行修正,这 在检定规程JJG49- 1999中已明确规定。
目前,各单位实际使用的活塞压力计,一般情况下 是压力计的下端面低于压力表的指针轴。为了消除这 个影响带来的附加误差,可以采取两种解决方法:①制 造一个专用的转换接头,将压力计活塞安装其上,提高 活塞下端面高度,使活塞工作时,其下端面正好与压力 表指针轴处在同一水平面上;②进行液柱高度差修正。 压力修正值Ap按公式Ap = Pgh (Pa)计算。(P为工作介 质的密度,kg/n3; g为检定地点重力加速度,m/s2; h为 被检表中心轴与活塞下端面的高度差,m。)
如被检精密压力表指针轴高于活塞下端面,Ap取 正,反之取负。
3.其它因素影响引起的误差
1)由于工作介质不同引起的介质误差。例如常压 下空气的密度为1. 2 kg/n3,而变压器油在20 C时的密 度为860 kg/n3,两者的差距有七百多倍。所以,空气柱 在弹簧管中的压力误差可以忽略不计,而油液柱在 弹簧管内的压力误差则不可忽略。资料表明,用空气与变压器油分别作介质的结果比较,对测量上限为 0.25 MPa的精密压力表的平均值,其相对误差达到 0. 82%,对测量上限为1M Pa的压力表达到0. 22%,对 测量上限为2. 5MPa的压力表则达到0. 12%。因此,在 JJG49- 1999检定规程中明确规定:对测量上限不大于 0.25 MPa的精密表,工作介质应为清洁的空气或无 毒、无害和化学性能稳定的气体。对测量上限值不大于 2. 5MPa、用于测量气体的精密表,实际检定时也用气 体作工作介质。
2)由于耐振压力表加了阻尼介质,必要时应考虑 阻尼引起的误差并加以修正。
3)检定时由于读数方法引起的误差。例如使用精 密表作标准器和一般表比对时,由于分辨力的不同,应 先读取一般表的数值如0. 5MPa,后读精密表的读数如 0. 496M Pa,此时应记录一般表的读数为0. 504M Pa。
4.压力表选型、安装需注意的事项
1)压力表的选用:按工作条牛要求来选择最经济的准 确度等级在压力稳定的情况下,应选被测压力的最大值 是选用压力表测量范围的2/3,在波动压力情况下,应选被 测压力的最大值是选用压力表测量范围的1/2。
2)压力表的安装:①对于有腐蚀介质、高温介质、 压力变化剧烈的情况下的测压,均应采取一定的保护措施;②安装位置应符合安装状态要求,无论轴向压力 表还是径向压力表,表盘都应该呈垂直状态,避免游丝 失去对齿轮间隙的控制作用;③安装位置的高低和照 明应当适度,以便满足工作人员的观测;④仪表的安装 处与测定点之间应尽量短,以免指示迟缓,同时还要保 证管路密封,不应有泄露现象。
3)使用、保管及运输时的注意事项:①压力表在工 作时,应处在正常的工作状态,在被测压力均匀缓慢变 化时测量,以保证满足允许基本误差;②仪表在测量有 因为腐蚀、波动压力、高温介质、受振动影响而加附加 装置的,不应产生附加误差,否则应考虑修正;③专用 的特殊仪表,严禁做其它使用,更严禁一般压力表作特 殊介质的压力测量(如氧气表只能用作测量氧气介质 的场合);④使用中的各种压力表应经检定合格,有未 超期的证书或标识;⑤必须有完整的检定封印,仪表表 壳应能保护内部机件不受污秽和机械损伤,不将封引 取掉,不能触及仪表内部机件;⑥仪表在运输时,应将木 盒或纸盒装入干燥洁净^有防震物质的包装箱内,对精密 压力表最好用海绵将指针固定,以防止运输中损伤。
总之,弹簧管式(精密)压力表误差产生的因素很 多。但是只要在使用、保管及运输中正确处理就可以排 除一些外界因素影响;在检定中认真测量、分析并准确 地对已定因素进行修正,就可达到准确测量的目的。