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如何校准压力表?你需要考虑的20件事

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作者:Heikki Laurila  发布时间: 2017年4月5号 下午3:29:26

 

校准压力表时需要考虑的20件事

 

压力表是过程工业中非常常见的仪器。与任何测量仪表一样,压力表需要定期校准,以确保其准确。校准压力表时有许多事情要考虑。本文列出了校准压力计时需要考虑的20件事。

 

请点击下图,下载相关的免费白皮书(英文版):

 

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本文讨论的20件事如下:

 

  1. 精度等级
  2. 压力介质   
  3. 污染
  4. 高度差
  5. 管道泄漏测试
  6. 绝热效果
  7. 扭矩
  8. 校准/安装位置
  9. 产生压力
  10. 加压/运行压力表
  11. 读取压力值(分辨率)
  12. 校准点数
  13. 滞后(校准点方向)
  14. “轻拍”仪表
  15. 校准周期数(重复性)
  16. 调整/校正
  17. 文件-校准证书  
  18. 环境条件
  19. 计量可溯源性
  20. 校准不确定度 (TUR/TAR)            

 

什么是压力?

 

在我们讨论校准压力表时要考虑的每一件事之前,让我们快速浏览几个基本概念。

 

什么是压力?压力是垂直于表面的力除以它所影响的面积。所以压力等于单位面积的力,或P = F / A.

 

世界各地都使用了大量不同的压力单位,这有时会非常令人困惑。根据公制,压力工程单位是Pascal(Pa),是每平方米面积受1牛顿的力,1 Pa = 1 N / m2。由于Pascal是一个非常小的单位,它最常用于系数,如百、千、百万。世界各地正在使用大量不同的压力单位。有关压力和不同压力单位及其背景的更多信息,请参阅博客文章压力单位和压力单位转换

 

有关在线压力单位转换工具,请访问压力单位转换器页面(英文)。

 

压力类型

 

有几种不同的压力类型,包括表压、绝对压力、真空压力、压差和气压。这些压力类型的主要区别是测量压力的对比基准点。压力表也可用于所有这些压力类型。此外,还提供复合压力表,包括正表压和真空(负表压)压力的组合刻度。

 

有关不同压力类型的更多详细信息,请参阅压力校准基础知识-压力类型(英文版)。

 

压力表

 

谈到压力表,通常是指带有指针和压力表的模拟压力指示器。通常按照EN 837或ASME B40.100标准制造。

 

通常,这种模拟压力表是以波登管、隔膜膜片或膜盒为基础的。有一种机械结构,当压力增加时移动指针,导致指针在刻度盘上移动。

 

压力表分为不同的精度等级,规定了压力表的精度以及其他属性。可用压力范围通常分为几个步骤,系数1、1.6、2.5、4、6继续到下一个10(10、16、25、40、60)等。不同的规格直径(标度)通常为40、50、63、80、100、115、160和250 mm(1½、2、2½、4、4½和6英寸)。更精确的仪表通常具有更大的直径。

 

压力接头通常为符合ISO 228-1的平行管螺纹(G),或符合ANSI/ASME B1.20.1的锥形管螺纹(NPT)。 。

 

也有数字压力表,是数字压力指示,而不是模拟指针。本文主要讨论模拟仪表,但大多数原理对两者都有效。

 

压力表通常用于所有行业,是一种非常常用的校准仪表。 与任何过程测量设备一样,应定期校准,以确保其正确测量。 仪表是机械仪表,增加了机械应力引起的误差风险。

 

有关为什么要校准仪表的更多信息,请参阅博客文章”为什么要校准“(英文版)?

 

有关仪器校准频率的更多信息,请参阅博客文章“仪器校准频率”(英文版)一文。

 

校准的基本原理

 

如果我们把压力表校准的原理最大程度的简化,可以这么说,当我们校准压力表时,我们提供一个已知的精确压力输入,并读取压力表上的指数,然后记录并比较这些指数。数值的差值是误差,误差应小于仪表要求的精度。

 

你应该考虑的20件事

 

本节列出了校准压力表时应考虑的20个最常见的问题。

 

1.精度等级

 

压力表有许多不同的精度等级。精度等级在ASME B40.100(精度等级0.1%至5%范围)和EN 837(精度等级0.1%至4%范围)标准中规定。精度等级规格通常为范围的“%”,表示如果精度等级为1%,并且刻度范围为0至100 psi,则精度为±1 psi。

 

确定您知道要校准的仪表的精度等级,因为这会决定可接受的精度等级,同时也会对校准过程产生其他影响。

 

2.压力介质

 

校准压力表时,最常见的压力介质是气体或液体。气体通常是常规的空气,但在某些应用中,它也可以是不同的气体,如氮气。最常见的液体是水或油。校准过程中的压力介质取决于仪表连接过程中使用的介质。介质也取决于压力范围。使用空气/气体校准低压表是可行的,但随着压力范围的增大,使用液体作为介质更为可行,也更安全。

 

3.污染

 

在安装过程中,压力表使用某种类型的压力介质,在选择校准介质时应考虑到这一点。在校准过程中,不应使用可能在仪表重新安装过程中导致问题的介质。另一方面,有时过程介质可能对校准设备有害。

 

仪表内可能有灰尘,会进入校准设备并造成损害。使用气体压力仪表时,可以使用污垢/水分收集器,但对于液体压力仪表,应在校准前清洁仪表。

 

最极端的过程情况之一是当测量仪用于测量氧气的压力。 如果在校准仪表期间有任何润滑脂进入高压氧气系统,则会非常危险,并可能导致爆炸。

 

4.高度差

 

如果校准设备和待校准的仪表处于不同的高度,则管道中压力介质的静水压力可能产生误差。 当使用气体作为介质时,这通常不是问题,因为与液体相比,气体较轻。 但是当液体用作介质时,管道中的液体由于静水压力因具有重量而可能产生误差。 误差的大小取决于液体的密度和高度的不同,就像重力使液体落入管道内。 如果无法使校验仪和仪表处于同一高度,则应计算高度差的影响并在校准期间将其考虑在内。

 

静水压力影响示例:

 

静水压力计算如下

Ph = ρ g h

 

在这个公式里:

Ph=静水压力

ρ=液体密度 (kg/m3

g=当地重力(m/s2

h=高度差(m)

 

例如:如果介质为水(密度为997.56 kg/m3),则当地重力为9.8 m/s2,并且测试中的设备和参考设备之间存在1米(3.3英尺)的差异,这将导致9.8 kPa(98 mbar或1.42 psi)的误差。

 

请注意,根据要测量的压力,由高度差引起的误差可能非常显著。

 

5.管道泄漏测试

 

如果在校准过程中管道出现任何泄漏,则可能会发生无法预测的损失。因此,应在校准前进行泄漏测试。最简单的泄漏测试是给系统加压,让压力稳定一段时间,并监测压力不会下降太多。一些校准系统(压力控制器)可以保持压力,即使在发生泄漏的情况下,如果它有一个连续的控制器调整压力。在这种情况下,很难看到泄漏,因此应关闭控制器从而使关闭的系统能够进行泄漏测试。如下一章所述,在封闭系统中,尤其是在气体介质中,也应始终考虑绝热效应。

 

6.绝热效果

 

在以气体为压力介质的封闭系统中,气体的温度影响气体的体积,从而影响压力。

 

当压力迅速升高时,气体的温度会升高,温度升高会使气体膨胀,从而使气体具有更大的体积和更高的压力。当温度开始冷却时,气体体积变小,这将导致压力下降。这种压力降看起来像是系统中的泄漏,但实际上是由于气体温度变化引起的绝热效应造成的。压力变化越快,效果越大。随着温度的稳定,由这种效应引起的压力变化将逐渐变小。

 

所以,如果你很快改变压力,在判断系统无泄漏之前,一定要让它稳定一段时间。

 

7.扭矩

 

尤其是对扭矩敏感的压力表,在将压力接头连接到压力表时不要用力过大,否则会损坏压力表。按照制造商的说明确定允许的扭矩。认真选择使用适当的工具、适当的适配器和密封件。

 

8.校准/安装位置

 

由于压力表是机械仪表,其位置会影响读数。因此,建议在过程中使用的相同位置校准仪表。还应考虑制造商的操作/安装位置规范。

 

安装位置的典型规格是,位置变化5度不应使仪表指示超过精度等级的一半(0.5倍)。

 

9.产生压力

 

要校准压力表,您需要为压力表提供压力源。

 

有不同的方法可以做到这一点:你可以使用一个手动压力泵,一个带瓶子的压力调节器,甚至用一个自重测试仪。一个自重测试仪将提供一个非常准确的压力,你不需要一个单独的校验仪来测量压力,但自重测试仪非常昂贵,几乎无法移动,使用要求多,需要谨慎使用,而且很容易弄脏。

 

使用压力校准手泵产生压力和使用精确的压力测量装置(校验仪)测量压力更为常见。压力控制器也可用于提供压力。

 

10.加压/运行压力表

 

由于它的机械结构,压力表在使用中总是会有一些摩擦,并且可能会随着时间的推移而改变其轨迹,因此在校准之前应该加压运行。如果压力表有一段时间没有施加压力,更应如此。要进行加压,请提供规格上的最大压力,让它停留一分钟,然后释放压力并等待一分钟。在开始进行实际校准循环之前,应重复此过程2-3次。

 

11.读取压力值(分辨率)

 

模拟压力表的刻度可读性有限。它有大刻度和小刻度标记,但当指示器位于刻度标记之间时,很难准确读取压力值。当指针正好在刻度线处时,更容易读取。因此,建议调整输入压力,使指针正好处于指示标记处,然后记录相应的输入压力。如果你只是提供一个准确的输入压力,然后试图读取指示器,因为读取精度有限,将会产生误差。

 

此外,垂直观察仪表刻度的指示也很重要。许多精密仪表在指针后面的刻度盘上都有反射镜。这面镜子帮助你读取它,当针的反射镜就正好在实际针的后面你就可以读取了。此时你知道你在垂直/垂直地读取仪表。

 

下图中的左侧仪表很难准确读取,因为指示器位于刻度线之间,而右侧仪表很容易读取,因为施加的压力经过调整,指针正好位于刻度线上:

 

Pressure gauges-2

 

许多高精度压力表都在刻度盘上安装了一面镜子,当指针的镜面图像隐藏在指针后面时,或借助指针的反射弧时,可以帮助观察仪表的垂直方向:

 

Pressure gauges-3

 

剩余主题

 

为了避免这篇博文写得太长,请下载白皮书并阅读其中的20个主题。

 

此处未涉及的其他主题包括:

 

  1. 校准点数
  2. 滞后(校准点方向)
  3. “轻拍”仪表
  4. 校准周期数(重复性)
  5. 调整/校正
  6. 文件-校准证书
  7. 环境条件
  8. 计量可溯源性
  9. 校准不确定度 (TUR/TAR)

 

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相关资源

 

适用于压力校准的Beamex产品,包括压力仪表校准:

 

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

 

Beamex网站上压力单位转换的在线工具:压力单位转换器(英文版)

相关博客文章:

 

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