现场检定压力表的可行性分析

压力表在公司科研、生产、试验的设备上随处可见，压力表的周期检定校准工作也越发频繁，当今随着现场计量服务的发展，现场检定压力表也将成为计量服务工作的趋势。但是，通常压力表在检定工作中是在特定环境条件下进行的，然而现场压力表使用是在复杂环境条件下进行的，本文就现场检定压力表的可行性进行了论述分析。

0.引言

弹性元件式压力表在公司科研、生产、试验设备上随处可见，每一块压力表都承担着压力参数实时检测的作用。就压力表的检定工作而言，一般都是在实验室的特定条件下完成的。本文就现场检定压力表是否可行进行了论述分析，分析哪些因素是影响现场检定压力表的重要因素。

1.现场检定压力表的影响因素

图1所示实验室条件下的压力表检定所需设备。公司科研生产中较多使用0.4级精密压力表、1.6级和2.5级一般压力表。

实验室检定条件要求：

JJG49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表检定规程》中规定，精密压力表检定中环境温度要求（20±3)；

作者简介：张雨辰（1989-)，男，中级工，从事压力表的现场检定工作。

JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》中规定，一般压力表的检定中环境温度要求(20±5)T

国家标准GB/T1227-2010《精密压力表》中精密压力表的使用温度范围是5~40°C；

国家标准GB/T1226-2010《一般压力表》中一般压力表的使用温度范围是-40~70T。

由此可见，现场使用温度如此大的温差必然影响弹性模量的变化导致压力表示值误差，可见环境因素中温度对压力表的示值是有影响的，那么计算温度差对压力表示值影响量是非常重要的。

在实验室开展压力表检定工作时，是严格按照检定规程对环境温度进行控制的。如果现场环境温度偏离检定温度，会给压力表引人一个误差分量，国家标准GB/T1226-2010《一般压力表》与GB/T1227-2010《精密压力表》中计算偏离检定温度后的示值误差的公式为

厶=±(5+/cAt)(1)

式中：4为超过检定温度后的示值误差；S为压力表在检定温度下示值误差的最大允许误差的绝对值，％At为国家规定的现场环境温度与检定温度极限点差值的绝对值；A为压力表受环境温度影响系数，1/T。一般铜的影响系数为0.04%/T(西仪压力表），钢的影响系数为0.02%/尤。

同样，实验室中也规定了0.05级二等活塞压力计的使用温度范围为(20±3)1，如果使用二等活塞压力计在偏离检定温度下工作时，温度变化会影响活塞膨胀系数、活塞筒膨胀系数、活塞有效面积，需要对本实验室所用压力计量标准进行温度影响修正，P=F/A,只要计算温度对活塞的有效面积的改变量即可算出压力的影响量。计算公式为

M=A0(a+b)(t-20)(2)

式中：A0=Tra20bw(A0,a20,62D分别为20"时的活塞有效面积、活塞筒和活塞半径）；《为活塞材料线膨胀系数；6为活塞筒材料线膨胀系数；《为超出二等活塞压力计(20±3)$使用范围的当前温度值。

20T时，活塞有效面积4。在上级部门对活塞压力计的检定证书中已给出，活塞材料线膨胀系数a、活塞筒材料线膨胀系数6也已由厂家提供。那么温度是其主要变量，通过计算可以修正偏离温度对二等活塞压力计的影响，通过此修正量可以正常进行被测压力表的检定工作。同时，可将二等活塞压力计送往现场开展现场检定工作，避免了压力表重复运输和在运检过程中因振动等外界因素的影响而受到不必要损坏。除了修正现场温度的主要影响量，如果有必要，还需修正现场当地重力加速度和空气浮力对标准的影响，以保证被测压力表的示值准确。

除了环境中温度外，国家检定规程JJG49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》中规定，选用液体为工作介质的压力标准器检定精密压力表时，应使精密压力表指针轴与压力标准器测压点（活塞式压力计活塞的下端面)处在同一水平面上，当液柱髙度差产生的压力值超过被检表最大允许误差绝对值的1/10时，应对由此产生的误差Ap按公式进行修正

Ap=pgh(3)

式中：p为工作介质密度，kg/m3,变压器油在20弋时密度为0.86x103kg/m3；g为检定地点重力加速度；h为精密压力表指针轴与压力标准器测压点（活塞式压力计活塞的下端面）高度差，m。

2.现场检定压力表的示值修正

前面已分析出在现场检定压力表时主要影响其示值因素的有环境温度和高度差。那么影响量的多少可以通过误差计算公式得出，实际现场检定过程中需要进行压力示值修正，以0.4级的精密压力表为例，如果现场环境条件符合实验室条件要求则无需进行示值修正，如果超出实验室规定条件则需要进行压力修正。

假设现场检定温度条件为10t时，通过温度误差的计算公式，可以计算出偏离实验室检定温度下的精密压力中以型号Y-150量程等级0.4级的精密压力表为例

t2=跳，

A=±(5+kA.t)

=±(0.4%+0.04%/$xIlOt-17T：I)

=±0.68%

如果该表在实验室下检定是符合0.4级的，那么对于使用者而言该压力表示值为零误差，即多少刻度就是多少压力值，那么修正温度所产生的示值误差，只需要基于0.4级修正即可，就是说只要将该表修正到符合0.4级。

对于在10T下0.4级精密压力表的理论变化误差为0.68%(极限变化误差，实际温度误差变化不会超过0.68%，变化量接近0.28%)，那么实际使用只需要修正该表准确度的0.28%即可，对于该表而言示值需要修正Ap,=1.6MPax0.28%=0.00448MPa=0.005MPa0

除了对压力表本身进行修正，同时需要对活塞压力计0.1~6MPa进行压力修正；活塞有效面积A。上级证书给出20T时4。为0.20019cm2；活塞材料线膨胀系数和活塞筒材料线膨胀系数（a+6)为15xl0_6/t通过公式可以得出

A/4=A0(a+b)(t-20)

=0.20019cm2xl5xlO'Vt：x(10-20)X.

=-3x10~5cm2变化后的有效活塞面积4为0.20016cm2。

通过可以出每个压力点的改变量。假设进行1.2MPa压力点的检定，其中砝码质量m由上级检定部门证书给出2.2.449068kg；此时由于温度引起有效面积的改变从而引起压力示值的改变量为P=F/A0=mg/A0

=2.449068kgx9.7944m/s2+0.20019cm2=1198219.27Pa=1.1982MPap,=F/A-mg/A0

_2.449068kgx9.7944m/s2~0.20016cm2

=1198398.86Pa=1.1984MPaAp2=px-p=0.0002MPa

上面已经计算出了温度对压力表和活塞压力计的温度影响量，在现场实际检定过程中必然出现压力表超出精密压力表指针轴与压力标准器测压点的规定高度，一般41车间实验台上精密压力表指针轴与压力标准器测压点高度差大约为0.55m,通过公式计算可得：

知3=Pih

=0.55mx9.7944m/s2xO.86x103kg/m3=4632.7512Pa=0.0046MPa

综上所述，在现场检定温度条件为10T时，高度差为0.55m检定压力表时，若想获得真实示值应修正温度误差和高度误差，那么在1.2MPa点的实际示值为

实际示值=压力表检测示值+Api+Ap2+Ap3=压力表检测示值+0.0093MPa实际误差产生了0.0093MPa的偏差。

同理可以计算复杂环境条件下的温度误差影响量和高度差影响量，最大限度的保证现场检定压力表的量值传递准确可靠。

3.总结

如果要现场开展压力表检定工作，需分析现场环境因素带来的示值偏差。上文已分析环境温度和高度差带来的示值误差，那么在实际检定工作中，要么按照检定规程严格执行；如果现场温度难以控制，必须进行示值误差的修正。所以在计算出主要影响因素带来的压力偏差量，就可以进行压力表的现场检定校准工作。