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浅析弹性元件式隔膜压力表的检定过程剖析及实际应用

作时间:2019-09-05  来源:  编辑:
   
摘 要:弹性元件式隔膜压力表作为计量器具,具有安装方便、指示清晰和价格低廉等优点,广泛应用于工矿企业、医疗机构等。为了提高检定工作质量及效率,该文从压力表计量单位换算、非常大允许误差规定、零位误差、示值误差等多个方面,剖析弹性元件式隔膜压力表检定规程,使该检定规程在实际操作中得到有效应用。弹性元件式隔膜压力表通常被用在压力容器或管道上,对压力情况进行实时监控。国家已经把这类用于安全防护的压力表列入了强制检定的工作计量器具目录,实施法制管理。
 
1 规程修订的背景
JJG52—2013《弹性元件式隔膜压力表、压力真空表和真空表》检定规程基于我国隔膜压力表检定工作内容、特点和现状,适当采用了国际法制计量组织(OIML)国际建议R112《带有弹性元件的指示式和记录式压力表、真空表、压力—真空表(普通仪表)》中的一些内容,再依据 JJF 1002—2010《国家计量检定规程编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》等引导性规范,在 JJG52—1999《弹簧管式隔膜压力表、压力真空表和真空表》检定规程基础上重新修订而成。
 
2 “压力表允许误差计算值一览表”删除情况
该规程中,把 JJG52—1999 附录 C“压力表允许误差计算值一览表”删除。该表格引用 GB27504—2011《压力表误差表》国家标准,仅在弹性模量温度系数为 0.04%/℃的仪表中适用。仪表通常不标注弹性模量,检定时也不具备判断的基础。在工业日新月异发展的今天,弹性材料的使用正在突破局限,而该附表适用范围并不是很广。
 
3 压力表计量单位换算
在国际贸易全球化背景下,进出口产品交流频繁,各种计量单位制的压力表都在使用。其中,常见的有 MPa、kPa、hPa、Pa、bar、psi、mmHg、kgf/cm 2 等。因为检定用的计量标准都是使用法定计量单位,所以要求操作人员对压力计量单位换算关系具备清晰的认识和了解,并且能够熟练掌握及运算。
 
4 非常大允许误差
隔膜压力表的非常大允许误差采用引用误差表示,公式如下:非常大允许误差值 = 仪表非常大量程 × 表 1 相应等级非常大允许误差的百分比。本规程对同一压力表的 2 个量程区间非常大允许误差设定不同的要求,而把各等级压力表(4.0 级除外)测量上限 90%~100% 的非常大允许误差放宽至下一等级,这样的规定相当科学。从安全角度考虑,压力表一般不会满量程使用,选用时已经把量程扩大。由压力表应用实况可知,其使用过程中,压力值多在 1/2~3/4,测量上限 90% 以上很少使用。因此,依据实际工况及要求,在满足使用条件的同时,把误差等级放宽,确保其不会对仪表的正常、准确使用产生影响,并控制仪表生产、制造成本,减少不必要的浪费问题。
 
5 零位误差
隔膜压力表的零位,并非传统意义上的零压力,而是指压力表在连通大气时,指针指示值设定为零位。因为大气压受海拔高低变化等因素影响,各地均有差异,所以隔膜压力表的零位不是一个点而是一个范围区间。在检定规程中,对2 种不同结构的压力表零位误差分别作出规定 :一是带有止销的压力表,在通大气的环境下指针要紧靠止销。因为有止销限位,所以无“-”值。“缩格”范围不超过非常大允许误差绝对值 ;二是指没有止销的压力表,在通大气环境下,指针应在零位标志范围内。因止销指针不会随气压变化而变动,所以有“±”值,零位标志的范围应不超过非常大允许误差的2 倍。零位检定通过肉眼观察,在示值误差升降压检定始未中进行。
 
6 示值误差
压力表示值误差的检定采用标准表示值与被检表示值直接比较的方法进行,检定点应在标有数字的分度线选取,一般情况不少于 4 个点。检定时将标准表和被检表安装在压力校验仪上,零位检定后,通过手动或者自动缓慢加压到第一个检定点。当其处于稳定状态时,分别读取两个表示值,接着再轻敲被检表的外壳或表面,读取被检表示值,轻敲前后的示值与标准表示值为该点的示值误差,依此方法升压检定到测量上限,在上限点切断压力源,耐压 3 分钟后,依次降压检定到零位。该规程中,将标准表示值作为检定点标准值,再读被检表的示值。由于标准表精度较高,其非常大允许误差不大于被检表非常大允许误差的 1/4,在以数字表为标准表的操作中,会存在数值稳定耗时长、检定点定位较难的问题,此时,可考虑采用反校法进行检定,即先以被检表定位标准值,再读标准表的示值。这种方法的检定结果经验证是一致的,优点是标准值定位快捷,工作效率高,但计算示值误差时要与修正值计算进行区分,稍不注意正负号就会弄错。
 
7 回程误差
由于弹性元件材料的弹性程度不一,倘若弹性迟滞过大,会使压力表产生较大的回程误差。在该规程中,回程误差是指是被同一检定点在升降行程轻敲表壳后的示值与被检压力表示值之差的绝对值,回程误差可在示值误差检定时进行。因为压力表为弹性变形元件,一般不允许过载加压,因此,当检定点在测量上限时,不能够进行回程误差检定。
 
8 指针偏转平稳性
在检定过程中,仪表指针随压力变化而转动,指针偏转应处于平稳状态,无跳动或停滞卡顿等情况。无论压力表为双针双管,还是双针单管,处于偏转状态的 2 个指针应互不干扰。压力表的指针转动依靠弹簧元件变形和齿轮传动机构相互作用。由于感压元件为弹性材料、形状变形、疲劳等,都会影响其形变复位,产生非线性作用力,也会因部件装配错位,影响活动机构灵活性。机芯齿轮崩齿毛刺、指针与表盘或表面玻璃剐蹭等,都会导致指针处于非平稳偏转状态。因此,在检定过程中,升降压要缓慢均匀,不能忽大忽小、快速冲击。该过程中,观察指针偏转情况,如有不平稳现象,在短时间内找出原因,排除故障。
 
9 检定周期
弹性元件式隔膜压力表为安全防护的工作计量器具,关乎生产安全,检定周期不能随意变更,否则会引发事故或设备故障等。该规程中,压力表的检定周期一般不超过 6 个月,安全防护类压力表应纳入强制检定范畴,必须严格实行,不可更改。一些压力表,无须强制检定,可依据使用环境及频繁程度,对检定周期长短作针对性考量。规程中,检定周期方面的规定,既对强制检定的压力表进行有效的法制管理,又能够使非重点安全领域的压力表自主选择使用单位。
 
10 结语
弹性元件式隔膜压力表检定规程,虽然篇幅不长,但专业性和专一性很强。其涵盖常见的指针式压力表,内容系统清晰、具体合理。技术人员要根据检定器具类别及要求,对该规程中的各项内容作深入剖析,在符合规程要求的情况下,在实际操作中灵活运用格式化条款,使检定工作更加准确、便利,具备可操作性。
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