浅谈减少弹簧式压力仪表残余变形提高测量准确度的途径
压力计量的目的就是要保证 计量单位的统一和量值的准确、可 靠。在用弹簧式压力仪表进行压力 计量时,其精度的高低,在灵敏度 确定之后,从本质上讲,主要取决 于弹性元件在压力或疏空的作用 下,所显示的弹性后效,弹性迟滞, 尤其是残余变形量的大小。由于它 们的存在将导致压力仪表示值的 失准或失灵,而这在压力计量中是 绝对不允许的,必须引起足够的重 视。现就减少弹簧式压力表残余 变形,提高测量准确度的途径,分 以下几个方面加以叙述。
1.合理地选择仪表的精度等 级
由公式p = Ab/bx*y可以看 出,弹簧管的伸展角P与短轴的 增大Ab和原有初始角7成正 比,与短轴的量值b成反比。为提 高弹性元件的灵敏度,从设计角度 出发,往往采用材质软、壁薄的大 直径管子,并将其尽量压得扁平。 这样做虽然可以提高灵敏度,但从 另一方面讲,其适应的能力却不 强。在压力或疏空的作用下,很容 易疲劳,产生塑性变形,破坏原有 的灵敏度,出现较大的误差。因此, 在选择测压仪表时切不可片面地 单纯追求高精度,除特殊需求外, 一般情况下,只要能满足测量精度 的要求即可。
2.合理选择测压仪表的公称 直径
以弹簧管的曲率半径p和初 始角7为函数的管端全部位移 量,可表示为:
S=p/-y xp
V(7~sin7) + (1-cos <y f。当初始 角7=270°时,上式可写成:S = 5.8pxp/*y。公式说明,弹簧管 自由端的位移量与弹簧管的曲率 半径成正比。因此在同一测量范 围,大表面的灵敏度比小表面的灵 敏度高。所以要根据具体情况,选 择仪表的公称直径。若测量精度要 求不太高时,仪表的外径不宜选得 过大。尤其是被测介质为动态压力 时,弹簧管受到的冲击力强,易产 生疲劳变形,反而减低了测量精 度。若测量静态压力且精度要求 高,条件允许时,应尽量选择公称 直径大的压力仪表。
3.正确地选择测压仪表的工 作范围
从测量的误差分析,可知在同 一个绝对误差的情况下,被测压力 的降低,会使相对误差增大。若被 测压力接近于仪表极限压力时,测 量的相对误差将是最小的。但弹簧 管灵敏度的高低,是用弹簧管的最 大工作压力与在该压力作用下所 产生的弹簧管自由端总位移量的 比值来确定的。sp \=s/p_,i X为常数时,即仪表的精度确定 后,弹性元件能保持自己弹性的时间是依据最大工作压力的量值来 决定。在接近极限压力情况下使 用,将会降低仪表的寿命,使其逐 渐积累变形,产生蠕变。因此,在保 证测量精度要求的前提下,需根据 压力的特性,选择合理的工作范 围。若为静态压力时,其工作压力 应选择在仪表测量上限的2/3— 3/4处为宜。若为均匀动态负荷压 力时,其工作压力应选在测量上限 的2/3处为宜。若为可变负荷或 振荡压力时,最好选择在测量上限 1/3,最大不超过1/2为宜。
4.根据流体的性质选择不同 类型的仪表
进行压力测量时,必须特别 注意流体的性质,如果不充分考虑 流体性质,测量就会失败。对于专 用流体的压力测量,国家都有规 定。但特别需要提出的是,温度和 振动冲击对仪表的影响。由于材料线膨胀系数的变化而引起弹性系 数变化的例子屡见不鲜。在长期的 实践中,已充分证明了这一点。例 如测量高温气体,当采用耐振、耐 高温仪表时,其使用寿命可达十年 之久,而精度始终在等级要求之 内;而采用普通压力表时,在不到 一个定检期(定检期为三个月)就 会发生弹性元件变形,引起较大的 误差,平均使用至一个定检期时, 其弹簧管的变形量已到了报废的 临界边缘。因此不能忽视温度和振 动对弹簧管残余变形的影响。在选 择测压仪表时,应根据流体的性 质,分别选择耐高温型、耐振动型 或普通型。
5.设计合理的测压系统
测压系统是压力计量的重要 保证环节,它是否合理对弹簧式仪 表的寿命、测量精度以及安全等都 有直接的影响。因此必须注意以下 几点:
(1 )安装导压管,尽量避免 被测介质直接进人弹簧管内,若测 量气体压力时还应设置冷凝管,安 装排水阀。导压管应尽量短,直径 不宜过细。
(2 )选择合理的安装位置, 测压仪表的安装位置应选在取压 口的上方或侧方,不要安装在取压 口的下方,以防因液柱高度差产生 的分压作用在仪表的弹簧管上。
(3 )选择适当的环境,避开 高温、振动、尘埃场所。在露天安装 时还应注意防护设施,以避免弹簧 管氧化和材质老化。
总之,要减少弹簧管式压力仪 表的残余变形,必须坚持以预防为 主的方针,采取扬长避短、统筹兼 顾的措施。这样一定会将残余变形 减少到最低程度,确保压力计量的 准确、可靠。