如何校準壓力表？你需要考慮的20件事

 

作者：Heikki Laurila? 發布時間： 2017年4月5號 下午3:29:26

 

校準壓力表時需要考慮的20件事

 

壓力表是過程工業中非常常見的儀器。與任何測量儀表一樣，壓力表需要定期校準，以確保其準確。校準壓力表時有許多事情要考慮。本文列出了校準壓力計時需要考慮的20件事。

 

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本文討論的20件事如下:

 

1. 精度等級
2. 壓力介質 ??
3. 污染
4. 高度差
5. 管道泄漏測試
6. 絕熱效果
7. 扭矩
8. 校準/安裝位置
9. 產生壓力
10. 加壓/運行壓力表
11. 讀取壓力值（分辨率）
12. 校準點數
13. 滯后（校準點方向）
14. “輕拍”儀表
15. 校準周期數（重復性）
16. 調整/校正
17. 文件-校準證書 ?
18. 環境條件
19. 計量可溯源性
20. 校準不確定度 (TUR/TAR) ???????????

 

什么是壓力？

 

在我們討論校準壓力表時要考慮的每一件事之前，讓我們快速瀏覽幾個基本概念。

 

什么是壓力？壓力是垂直于表面的力除以它所影響的面積。所以壓力等于單位面積的力，或P = F / A.

 

世界各地都使用了大量不同的壓力單位，這有時會非常令人困惑。根據公制，壓力工程單位是Pascal（Pa），是每平方米面積受1牛頓的力，1 Pa = 1 N / m2。由于Pascal是一個非常小的單位，它最常用于系數，如百、千、百萬。世界各地正在使用大量不同的壓力單位。有關壓力和不同壓力單位及其背景的更多信息，請參閱博客文章壓力單位和壓力單位轉換。

 

有關在線壓力單位轉換工具，請訪問壓力單位轉換器頁面（英文）。

 

壓力類型

 

有幾種不同的壓力類型，包括表壓、絕對壓力、真空壓力、壓差和氣壓。這些壓力類型的主要區別是測量壓力的對比基準點。壓力表也可用于所有這些壓力類型。此外，還提供復合壓力表，包括正表壓和真空（負表壓）壓力的組合刻度。

 

有關不同壓力類型的更多詳細信息，請參閱壓力校準基礎知識-壓力類型（英文版）。

 

壓力表

 

談到壓力表，通常是指帶有指針和壓力表的模擬壓力指示器。通常按照EN 837或ASME B40.100標準制造。

 

通常，這種模擬壓力表是以波登管、隔膜膜片或膜盒為基礎的。有一種機械結構，當壓力增加時移動指針，導致指針在刻度盤上移動。

 

壓力表分為不同的精度等級，規定了壓力表的精度以及其他屬性?？捎脡毫Ψ秶ǔ７譃閹讉€步驟，系數1、1.6、2.5、4、6繼續到下一個10（10、16、25、40、60）等。不同的規格直徑（標度）通常為40、50、63、80、100、115、160和250 mm（1?、2、2?、4、4?和6英寸）。更精確的儀表通常具有更大的直徑。

 

壓力接頭通常為符合ISO 228-1的平行管螺紋（G），或符合ANSI/ASME B1.20.1的錐形管螺紋（NPT）。 。

 

也有數字壓力表，是數字壓力指示，而不是模擬指針。本文主要討論模擬儀表，但大多數原理對兩者都有效。

 

壓力表通常用于所有行業，是一種非常常用的校準儀表。?與任何過程測量設備一樣，應定期校準，以確保其正確測量。?儀表是機械儀表，增加了機械應力引起的誤差風險。

 

有關為什么要校準儀表的更多信息，請參閱博客文章”為什么要校準“（英文版）？

 

有關儀器校準頻率的更多信息，請參閱博客文章“儀器校準頻率”（英文版）一文。

 

校準的基本原理

 

如果我們把壓力表校準的原理最大程度的簡化，可以這么說，當我們校準壓力表時，我們提供一個已知的精確壓力輸入，并讀取壓力表上的指數，然后記錄并比較這些指數。數值的差值是誤差，誤差應小于儀表要求的精度。

 

你應該考慮的20件事

 

本節列出了校準壓力表時應考慮的20個最常見的問題。

 

1.精度等級

 

壓力表有許多不同的精度等級。精度等級在ASME B40.100（精度等級0.1%至5%范圍）和EN 837（精度等級0.1%至4%范圍）標準中規定。精度等級規格通常為范圍的“%”，表示如果精度等級為1%，并且刻度范圍為0至100 psi，則精度為±1 psi。

 

確定您知道要校準的儀表的精度等級，因為這會決定可接受的精度等級，同時也會對校準過程產生其他影響。

 

2.壓力介質

 

校準壓力表時，最常見的壓力介質是氣體或液體。氣體通常是常規的空氣，但在某些應用中，它也可以是不同的氣體，如氮氣。最常見的液體是水或油。校準過程中的壓力介質取決于儀表連接過程中使用的介質。介質也取決于壓力范圍。使用空氣/氣體校準低壓表是可行的，但隨著壓力范圍的增大，使用液體作為介質更為可行，也更安全。

 

3.污染

 

在安裝過程中，壓力表使用某種類型的壓力介質，在選擇校準介質時應考慮到這一點。在校準過程中，不應使用可能在儀表重新安裝過程中導致問題的介質。另一方面，有時過程介質可能對校準設備有害。

 

儀表內可能有灰塵，會進入校準設備并造成損害。使用氣體壓力儀表時，可以使用污垢/水分收集器，但對于液體壓力儀表，應在校準前清潔儀表。

 

最極端的過程情況之一是當測量儀用于測量氧氣的壓力。?如果在校準儀表期間有任何潤滑脂進入高壓氧氣系統，則會非常危險，并可能導致爆炸。

 

4.高度差

 

如果校準設備和待校準的儀表處于不同的高度，則管道中壓力介質的靜水壓力可能產生誤差。?當使用氣體作為介質時，這通常不是問題，因為與液體相比，氣體較輕。?但是當液體用作介質時，管道中的液體由于靜水壓力因具有重量而可能產生誤差。?誤差的大小取決于液體的密度和高度的不同，就像重力使液體落入管道內。?如果無法使校驗儀和儀表處于同一高度，則應計算高度差的影響并在校準期間將其考慮在內。

 

靜水壓力影響示例：

 

靜水壓力計算如下

Ph = ρ g h

 

在這個公式里：

Ph=靜水壓力

ρ=液體密度 (kg/m³）

g=當地重力（m/s²）

h=高度差（m）

 

例如：如果介質為水（密度為997.56 kg/m3），則當地重力為9.8 m/s2，并且測試中的設備和參考設備之間存在1米（3.3英尺）的差異，這將導致9.8 kPa（98 mbar或1.42 psi）的誤差。

 

請注意，根據要測量的壓力，由高度差引起的誤差可能非常顯著。

 

5.管道泄漏測試

 

如果在校準過程中管道出現任何泄漏，則可能會發生無法預測的損失。因此，應在校準前進行泄漏測試。最簡單的泄漏測試是給系統加壓，讓壓力穩定一段時間，并監測壓力不會下降太多。一些校準系統（壓力控制器）可以保持壓力，即使在發生泄漏的情況下，如果它有一個連續的控制器調整壓力。在這種情況下，很難看到泄漏，因此應關閉控制器從而使關閉的系統能夠進行泄漏測試。如下一章所述，在封閉系統中，尤其是在氣體介質中，也應始終考慮絕熱效應。

 

6.絕熱效果

 

在以氣體為壓力介質的封閉系統中，氣體的溫度影響氣體的體積，從而影響壓力。

 

當壓力迅速升高時，氣體的溫度會升高，溫度升高會使氣體膨脹，從而使氣體具有更大的體積和更高的壓力。當溫度開始冷卻時，氣體體積變小，這將導致壓力下降。這種壓力降看起來像是系統中的泄漏，但實際上是由于氣體溫度變化引起的絕熱效應造成的。壓力變化越快，效果越大。隨著溫度的穩定，由這種效應引起的壓力變化將逐漸變小。

 

所以，如果你很快改變壓力，在判斷系統無泄漏之前，一定要讓它穩定一段時間。

 

7.扭矩

 

尤其是對扭矩敏感的壓力表，在將壓力接頭連接到壓力表時不要用力過大，否則會損壞壓力表。按照制造商的說明確定允許的扭矩。認真選擇使用適當的工具、適當的適配器和密封件。

 

8.校準/安裝位置

 

由于壓力表是機械儀表，其位置會影響讀數。因此，建議在過程中使用的相同位置校準儀表。還應考慮制造商的操作/安裝位置規范。

 

安裝位置的典型規格是，位置變化5度不應使儀表指示超過精度等級的一半（0.5倍）。

 

9.產生壓力

 

要校準壓力表，您需要為壓力表提供壓力源。

 

有不同的方法可以做到這一點：你可以使用一個手動壓力泵，一個帶瓶子的壓力調節器，甚至用一個自重測試儀。一個自重測試儀將提供一個非常準確的壓力，你不需要一個單獨的校驗儀來測量壓力，但自重測試儀非常昂貴，幾乎無法移動，使用要求多，需要謹慎使用，而且很容易弄臟。

 

使用壓力校準手泵產生壓力和使用精確的壓力測量裝置（校驗儀）測量壓力更為常見。壓力控制器也可用于提供壓力。

 

10.加壓/運行壓力表

 

由于它的機械結構，壓力表在使用中總是會有一些摩擦，并且可能會隨著時間的推移而改變其軌跡，因此在校準之前應該加壓運行。如果壓力表有一段時間沒有施加壓力，更應如此。要進行加壓，請提供規格上的最大壓力，讓它停留一分鐘，然后釋放壓力并等待一分鐘。在開始進行實際校準循環之前，應重復此過程2-3次。

 

11.讀取壓力值（分辨率）

 

模擬壓力表的刻度可讀性有限。它有大刻度和小刻度標記，但當指示器位于刻度標記之間時，很難準確讀取壓力值。當指針正好在刻度線處時，更容易讀取。因此，建議調整輸入壓力，使指針正好處于指示標記處，然后記錄相應的輸入壓力。如果你只是提供一個準確的輸入壓力，然后試圖讀取指示器，因為讀取精度有限，將會產生誤差。

 

此外，垂直觀察儀表刻度的指示也很重要。許多精密儀表在指針后面的刻度盤上都有反射鏡。這面鏡子幫助你讀取它，當針的反射鏡就正好在實際針的后面你就可以讀取了。此時你知道你在垂直/垂直地讀取儀表。

 

下圖中的左側儀表很難準確讀取，因為指示器位于刻度線之間，而右側儀表很容易讀取，因為施加的壓力經過調整，指針正好位于刻度線上：

 

 

許多高精度壓力表都在刻度盤上安裝了一面鏡子，當指針的鏡面圖像隱藏在指針后面時，或借助指針的反射弧時，可以幫助觀察儀表的垂直方向：

 

 

剩余主題

 

為了避免這篇博文寫得太長，請下載白皮書并閱讀其中的20個主題。

 

此處未涉及的其他主題包括：

 

12. 校準點數
13. 滯后（校準點方向）
14. “輕拍”儀表
15. 校準周期數（重復性）
16. 調整/校正
17. 文件-校準證書
18. 環境條件
19. 計量可溯源性
20. 校準不確定度 (TUR/TAR)

 

 

相關資源

 

適用于壓力校準的Beamex產品，包括壓力儀表校準：

 

https://www.beamex.com/calibrators/pressure-calibrators/ （英文）

 

Beamex網站上壓力單位轉換的在線工具：壓力單位轉換器（英文版）

相關博客文章：

 

• 為什么要校準？（英文版）
• 儀表應該多久校準一次？（英文版）
• 校準不確定度基礎指南
• 壓力校準基礎-壓力類型（英文版）
• 壓力單位和壓力單位換算
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• 什么是記錄過程校準器，它的優點是什么？（英文版）