温度变化与弹簧管式压力表
压力表是锅炉三大安全附件之一,被广泛应用于 我们日常生活之中,弹簧管式压力表更是其中最具代表 性的一种。弹簧管式压力表主要由弹簧管、传动机构、指 示机构盒表壳三部分组成,其主要是根据弹性元件(弹 簧管)在被测压力下的作用下,产生弹性变形的原理来 测量压力。其中的弹性元件的弹性模量E会受到外界的 温度影响,变化关系如下:
Et=Eo(1- 3EAt) ⑴
式中:Et——当温度为t时,弹性元件的弹性模量; Eo——在标准温度t。时,弹性元件弹性模量;3E——弹 性模量的温度系数;At——温度变化量(At=t- t。)。
由式(1)可知,模量Et随温度升高(t >t。)而降低,说 明随温度升高,其弹性元件在相同压力下的变形将增 大,反映在仪表上就是指针示值变大。反之,Et随温度降 低而升高,变形减小,仪表上指针示值变小。
弹性模量具有随温度改变而变化的物理特性,必 然是弹性元件的灵敏度,强度发生变化,从而影响压力 表的准确度。为保证压力表自身准确度,就必须在相应 温度下使用。根据JJG52- 1999《弹簧管式一般压力表、 压力真空表和真空表》检定规程要求,一般压力表在的 检定温度为20 °C± 5°C ;同时规定:检定所用的标准压 力表的最大允许误差不大于被检压力表最大允许误差 的 1/3。
在实际过程中,有时因为客户需要,到企业去对压 力表进行检点,但大多数企业达不到规程所要求的标准 温度条件,冬天和夏天的温度甚至远超标准温度,在此 情形下,对温度的修正就显得尤为重要。
有环境温度偏离标准温度所引起的偏差,所引起的 压力表的附加值是不能修正的,它只能和标准温度下的 示值允许误差叠加在一起。其计算公式如(2)所示:
A=± (5 +kAt) (2)
式中:A——压力表超过标准温度的最大允许误 差;5——压力表标准温度下的最大允许误差绝对值;
At 温度变化量,At= |t- t; | (t 国家检定规程规
定环境温度任意值——对于一般压力表,当t高于 25°C 时,t;取 25。。,当 t 低于 15°C 时,t;取 15°C;对于 0.4 级精密压力表,当t高于23°C时,t;取23°C,当t低于17°C时,t;取17°C。);k——温度系数,k 一般取0.04%或 根据说明书提供的取值。
对于超出标准温度的条件,能否对压力表进行检定 呢?下面我们举例说明。
例如:在30 °C环境条件下,用一块测量范围为(0〜6) MPa,准确度等级为0.4级的精密压力表检定测量范围 为(0〜4)MPa,准确度等级为1.6的一般压力表。
其中一般压力表在30°C以下的示值允许误差为:
AP!=± (1.6%+0.04%x | 30- 25 |) x 4MPa=土 0.072MPa
精密压力表在30°C以下的示值允许误差为:
AP2=± (0.4%+0.04%x 130- 23 |)x 6MPa=± 0.0408MPa
量传比:0.0408MPa> 0.072/ 3= 0.024
可得出以上条件下精密压力表无法检定一般压力表。
由此可见,周期检定必须在符合检定要求的条件下 进行方可得到准确可信数据。
根据JJG52- 1999的规定,一般压力表的检定温度为 20°C± 5°C,方可确保其准确度等级。而国家规定的压力 表正常工作环境温度为-40°C〜70°C。由上可知,正常工 作环境温度比检定温度范围要大很多,这显然会造成计 量误差,但只要不超出正常工作的范围,仪表的示值误 差均可按式P)求得,以获得被测量的真值。另外仪表在 正常工作环境温度下,将使其准确度等级发生变化。
例如 2.5 级压力表:
t=70°C 时,A = ± p.5%+0.04%x 170- 25 | )= ± 4.3% « 土 4.0%。
t=30°C 时,A = ± (;2.5%+0.04%x 130- 25 | )= ± 2.7% « 土 2.5%。
t=0°C 时,A= ± (2.5%+0.04%x 110- 15 |)= ± 2.7% « 土 2.5%。
t=- 10°C 时,A=土(2.5%+0.04%x 1-10-15 |)= 土 3.5%c 计算表明,.5级压力表在70°C下工作将降为4.0 级,在0°C或30°C工作室仍为2.5级,在-10°C工作将降 为3.5级。由此可见,压力表最佳工作环境为20 V 土 10°C附近。在此范围内,温度变化对压力表的影响极其 微小,可忽略不计。所以压力表的安装应尽量远离30°C 以上高温和结冰点以下低温,才能确保压力表正常工 作。