介紹了彈簧管式一般壓力表分別在環(huán)境溫度與檢定溫度下,溫度變化對其的影響。
彈簧管式壓力表(為敘述方便,以下簡稱壓力表)主要是由彈性元件在被測壓力的作用下,產(chǎn)生彈性變形的原理來測量壓力。這些彈性元件由于受溫度變化的影響,將會引起材料的彈性模量E的改變。彈性模量E與溫度變化的關(guān)系為:
Ei=Eo(I-9eXAf;
式中:Et一當(dāng)溫度為t時(shí),材料的彈性模量;(kg/mm2)Eo—在標(biāo)準(zhǔn)溫度to(—般為20"Q時(shí),材料的彈性模量;(kg/mm2)9e一彈性模量的溫度系數(shù);(1/度);At—顯度變化量=t-to,溫度差(~C)
由公式可知,模量E,隨溫度的升高而降低,說明其彈性材料在同樣壓力下變形將增加,反映在壓力儀表上就是指針的指示值變大。反之,Et隨溫度降低而增大,變形減小,儀表上的指針的指示值變小。
彈性模量具有隨溫度改變而變化的物理現(xiàn)象,必然使彈性元件的靈敏度、剛度發(fā)生變化,從而使壓力表的精度等級產(chǎn)生變化。壓力表為保證其自身的精度等級以及儀表準(zhǔn)確值,就必須在相應(yīng)的環(huán)境溫度下使用。在JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》國家檢定規(guī)程中明確規(guī)定壓力表檢定溫度為⑶±5)C,同時(shí)規(guī)定:壓力表在檢定時(shí),所選擇的標(biāo)準(zhǔn)器的綜合誤差應(yīng)不大于被檢壓力表基本誤差絕對值的1/3。
在實(shí)際工作中,為了方便壓力表使用單位,計(jì)量檢定人員經(jīng)常攜帶標(biāo)準(zhǔn)器下到企業(yè),在企業(yè)實(shí)驗(yàn)室對壓力表進(jìn)行計(jì)量檢定。大部分實(shí)驗(yàn)室尚未過渡到恒溫條件。冬天溫度有時(shí)低至10C以下,夏天高至30C以上,達(dá)不到檢定溫度條件,在此情形下,對溫度的修正尤為重要。
如果環(huán)境溫度偏離檢定溫度,將使壓力表產(chǎn)生溫度影響附加值。這個(gè)附加值是不能修正的,它要和檢定溫度下的示值允許誤差疊加在一起。計(jì)算偏離檢定溫度后的示值誤差的公式為:
A=±「S+kXAt)(1)
式中M—超過檢定溫度后的示值誤差,表示方法與允許誤差相同;壓力表在檢定溫度下示值誤差的最大允許誤差的絕對值,%At—玉力表現(xiàn)場溫度與檢定溫度之差A(yù)t=t2-t!;t2—國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境溫度的任意值,C;t!一對一般壓力表,當(dāng)t2高于25C時(shí),t!取25C,當(dāng)t2低于15C時(shí),t1為15C;對0.4級精密表,當(dāng)t2高于23C時(shí),fl=23C;當(dāng)h低于17C時(shí),h=17C。對0.25級精密表,當(dāng)t2高于22C時(shí),t1=22C;當(dāng)t2低于18"C時(shí),h=18C;k一溫度系數(shù),k=0.04%/C或使用說明書提供的溫度系數(shù)。
例如:在30C環(huán)境溫度下,用一塊測量范圍為(0?6)Mpa,準(zhǔn)確度等級為0.4級的精密壓力表是否可檢定測量范圍為(0?4)Mpa,準(zhǔn)確度等級為2.5級的一般壓力表。
一般壓力表在30C以下的示值允許誤差A(yù)P1=Ap=±[2.5%+0.04%/CX30-25C]X4Mpa=±).108Mpa
精密壓力表在30C下的示值允許誤差A(yù)P2=Ap=±[0.4%+0.04%/CX30-23C]X6Mpa=±).0408Mpa
量傳比:0.0408Mpa>0.108Mpa/3=0.036Mpa由此可見,環(huán)境溫度偏離檢定溫度而產(chǎn)生的示值誤差附加誤差,使(0?6)Mpa,0.4級的精密表不能檢定(0?4)Mpa,2.5級一般壓力表。因此不論現(xiàn)場儀表使用的環(huán)境溫度如何,周期檢定必須在符合規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行。
規(guī)程中規(guī)定檢定溫度20±5C是為了確保壓力表自身準(zhǔn)確度等級。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓力表現(xiàn)場正常工作的環(huán)境溫度(-40C?70C)僅能保證儀表正常工作。由上可知正常工作環(huán)境溫度比檢定環(huán)境溫度范圍大得多,這顯然會給測量帶來誤差,但只要不超出規(guī)定的范圍,儀表的示值誤差限可按上式公式(1)求得,以獲得被測量的真值。另外儀表在正常工作環(huán)境溫度下,將使其精度等級發(fā)生改變。
如1.6級壓力表,當(dāng)t2=70'C時(shí),A=±[1.6%+0.04%/'CX70-25C]=±3.4%3.5%。
t2=+10'C時(shí)A=±[1.6%+0.04%/CX10-15C]=±1.8%?1.6%。
t2=30'C時(shí)A=±[1.6%+0.04%/CX30-25C]=±1.8%1.6%
t2=0C時(shí),A=±[1.6%+0.04%/CX0-15C]=±2.2%2.0%
t2=-10'C時(shí)A=±[1.6%+0.04%/CX-10-15C]=±2.6%2.5%
計(jì)算表明,1.6級壓力表在70C下工作將降為3.5級,在0C以下工作,將降為2.0級以上;在10C或30C工作時(shí),仍為1.6級。由此可見,壓力表的最佳工作環(huán)境溫度為20±10C,在此范圍內(nèi),溫度變化對壓力表的影響及其微小,可忽略不計(jì)。因而壓力表的安裝應(yīng)盡量考慮遠(yuǎn)離40C以上的高溫和寒冷結(jié)冰的環(huán)境,以保證儀表正常工作。 |