活塞式壓力計(jì)的詳細(xì)介紹

      活塞式壓力計(jì)是基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡原理產(chǎn)生的一種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)量儀器 .

活塞式壓力計(jì)也常簡稱活塞壓力計(jì)或壓力計(jì)，也有稱之為壓力天平，主要用于計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室以及生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)作為壓力基準(zhǔn)器使用，也有將活塞式壓力計(jì)直接應(yīng)用于高可靠性監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)當(dāng)?shù)仄渌鼉x表的表決監(jiān)測(cè)。

性能特點(diǎn)

*符合JJG59-2007 《活塞式壓力計(jì)》、 JJG99-2006 《砝碼》國家計(jì)量檢定規(guī)程，運(yùn)用我廠 50 年核心技術(shù)推出的活塞式壓力計(jì)。

活塞和活塞筒采用高強(qiáng)度，高硬度和低溫度線脹系數(shù)的合金鋼、碳化鎢等材料制成，溫度膨脹系數(shù)小、變形量小，因而保證活塞有效面積周期變化率較小 從而保證活塞壓力計(jì)有*的靈敏度 。

活塞和活塞筒經(jīng)精工研磨，其圓度誤差和間隙極小 ，工作介質(zhì)采用低黏度的癸二酸脂，因而極大的提高活塞轉(zhuǎn)動(dòng)延續(xù)時(shí)間，也就相應(yīng)減小活塞下降速度，提高活塞鑒別力。

出于檢定工作的需要，使活塞有效面積相對(duì)較小，因此砝碼總質(zhì)量相對(duì)較輕，節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度。

采用托盤直接加載，避免了附加垂直力，降低了砝碼重心， 相應(yīng)減小砝碼側(cè)向附加誤差。

使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)更平穩(wěn)。

活塞工作位置采用位移傳感器監(jiān)測(cè)，具有靈敏、醒目、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

砝碼已經(jīng)進(jìn)行壓力形變系數(shù)和當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊男拚?/span>

送檢時(shí)只需送檢活塞測(cè)量系統(tǒng)，體積小、重量輕。

活塞式壓力計(jì)

型 號(hào)：

YS-6 、 YS-60 、YS-250、 YS-600、YS-2.5 YS-1000

測(cè)量范圍：

0.04 ～ 0.6MPa ； 0.1～6 MPa ； 0.5～25 Mpa； 1～60 Mpa ；2-100MPa

準(zhǔn) 確 度：

0.005級(jí)（ ±0.005% ）；　0.02級(jí)（±0.02%） ；0.05級(jí)（±0.05% ）

活塞材料：

活塞桿：碳化鎢 (碳鋼)

活塞筒：碳化鎢 (碳鋼) 可供選擇

砝碼材料： 0.02% 不銹鋼 0.05% 碳鋼

工作介質(zhì)：

25MPa 以下為 變壓器油或變壓器油與煤油的混合油 20 ℃ 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 9 ~ 12 厘池酸值不大于 0.05 毫克 KOH/ 克。 25MPa 以上（含 25MPa ）為 癸二酸酯（癸二酸二異戊酯或癸二酸二異辛酯） 20 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 20 ~ 25 厘池，酸值不大于 0.05 毫克 KOH/ 克

參 數(shù) 單位 測(cè)量范圍

單位 0.04～0.6MPa 0.1～6MPa 0.5～25MPa 1～60MPa

標(biāo)稱上限 MPa 0.6 6 25 60 100

標(biāo)稱下限 MPa 0.04 0.1 0.5 1 2

測(cè)量上限 MPa 0.6 6 25 60 100

測(cè)量下限 MPa 0.04 0.1 0.5 1 2

活塞公稱面積 CM 1 0.5 0.2 0.1

底盤及活塞公稱質(zhì)量 Kg 0.4 0.5 1 1

產(chǎn)生的壓力 MPa 0.04 0.1 0.5 1

砝碼公稱質(zhì)量 Kg 0.1;0.5 0.5;2.5 1;2;5 1;2;5

產(chǎn)生的壓力 MPa 0.01;0.05 0.1;0.5 0.5;1;2.5 1;2;5

數(shù)量 個(gè) 6：10 4：11 2;1;9 2;1;11

接口 M20 × 1.5 M20×1.5 M20 × 1.5 M20×1.5

重量 Kg 35 60 80 90

工作介質(zhì) 變壓器油或變壓器油與煤油的混合油 20 ℃ 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 9 ~ 12 厘池酸值不大于 0.05 毫克 KOH/ 克 癸二酸酯（癸二酸二異戊酯或癸二酸二異辛酯）20 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度 20 ~ 25 厘池，酸值不大于 0.05毫克 KOH/ 克

操作步驟

1. 活塞系統(tǒng)的安裝

a. 旋出壓力計(jì)活塞限位螺釘（3個(gè)）。

b. 將工具插入活塞缸中，轉(zhuǎn)動(dòng)工具，使工具突出部分進(jìn)入壓緊螺母槽中，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直至壓緊螺母與活塞缸座*脫離，這時(shí)可將工具上提，取下壓緊螺母。然后將工具另一端插入活塞缸座中，先轉(zhuǎn)動(dòng)工具上有網(wǎng)紋的橫軸，使工具張大，套入堵頭，隨即旋緊橫軸，夾緊堵頭，將工具上提，取出堵頭。

c. 觀察活塞缸座中O型圈位置是否居中，若不居中，應(yīng)將其放置在居中位置。

d. 用潔凈汽油清洗活塞和活塞缸。

e. 用工具夾住活塞缸(注意，有器號(hào)一端向上)，輕輕地垂直放入活塞缸座中，再將壓緊螺母裝在工具上，垂直地放在活塞缸中，將工具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)確認(rèn)壓緊螺母螺紋與活塞缸座螺紋吻合后，可繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)工具，直至壓緊螺母壓住活塞缸。

f. 關(guān)閉左側(cè)泄壓閥，再打開右側(cè)截止閥。

g. 將清潔的傳壓介質(zhì)倒入油杯中。

h. 一邊用預(yù)壓泵緩緩加壓，一邊觀察活塞缸中有無傳壓介質(zhì)溢出，當(dāng)有傳壓介質(zhì)溢出且不含氣泡時(shí)，可將活塞垂直輕輕地插入活塞缸中，然后打開左側(cè)泄壓閥使活塞下降至Z低位置，隨即關(guān)閉泄壓閥，旋緊三個(gè)限位螺釘，再打開右側(cè)截止閥，一邊用預(yù)壓泵緩緩加壓，一邊觀察左右側(cè)的兩個(gè)輸出接頭螺扣處有無油溢出且不含氣泡時(shí)，可接上被檢儀器

2. 壓力計(jì)的測(cè)量

a. 調(diào)節(jié)水平

活塞式壓力計(jì) (2張)

用水平調(diào)節(jié)螺釘，使壓力計(jì)水平器氣泡處于中心位置。

b. 根據(jù)被檢儀器（表）的壓力值應(yīng)加上同樣壓力值的砝碼。

c. 將壓力計(jì)在規(guī)定的環(huán)境溫度下恒溫，一般為1-2小時(shí)。

d. 打開右側(cè)截止閥，再打開左側(cè)泄壓閥，用預(yù)壓泵排去內(nèi)腔空氣，隨即關(guān)閉左側(cè)泄壓閥。

e. 檢查活塞工作位置。

接通電源后，當(dāng)壓力計(jì)數(shù)字表顯示為零左右時(shí)，表示壓力計(jì)活塞已經(jīng)落到底（無壓力或

壓力過小），當(dāng)數(shù)字表顯示零以上3mm以下時(shí)，表示壓力計(jì)已經(jīng)正常工作，壓力值是準(zhǔn)

確的，如果超過3mm，則表示壓力過大。

f. 用預(yù)壓泵加壓。

在用預(yù)壓泵加壓時(shí)，當(dāng)手感內(nèi)腔已有壓力后，可一邊繼續(xù)加壓，一邊退出調(diào)壓器絲桿，Z長退出長度不得超過50mm，隨即關(guān)閉右側(cè)截止閥（注意：退調(diào)壓器時(shí)不要用力過猛，以免損壞絲桿）。

g. 在壓力計(jì)上加入與被測(cè)量壓力相應(yīng)的砝碼，先用雙手轉(zhuǎn)動(dòng)砝碼使其轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速大約

為(30-60)r/min，再用調(diào)壓器加壓，使活塞上升。當(dāng)活塞工作位置指示器上指針達(dá)到零位

附近時(shí)讀數(shù)。

h. *點(diǎn)讀數(shù)后，應(yīng)先用調(diào)壓器降壓；使活塞下降至Z低位置，然后在壓力計(jì)上加放與

第二點(diǎn)測(cè)量相應(yīng)的砝碼值，再用調(diào)壓器加壓并讀數(shù)，直至正行程測(cè)量完畢。

i. 反行程測(cè)量時(shí)，仍需先用調(diào)壓器降壓。操作中避免用泄壓閥降壓，特別在高壓測(cè)量時(shí)，

此操作法很可能震斷活塞從而損壞壓力計(jì)。

j. 測(cè)量完畢，應(yīng)打開左側(cè)泄壓閥，將調(diào)壓器旋入，恢復(fù)原狀。取下被測(cè)量儀器，并在快速接頭處加放堵頭。

保養(yǎng)維護(hù)

1. 應(yīng)經(jīng)常保持壓力計(jì)清潔，壓力計(jì)不放在濕度過大的環(huán)境中，以免銹蝕。

2. 快速接頭和活塞缸下端O形圈較易損壞，若發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)予以更換。

3. 油杯中液面應(yīng)經(jīng)常高于油杯過濾器罩子上端面，若一時(shí)疏忽，空氣將進(jìn)入預(yù)壓泵中，造成預(yù)壓泵失效。這時(shí)應(yīng)擰松預(yù)壓泵進(jìn)油接頭，使空氣隨液體流出而流出，當(dāng)液體呈連續(xù)流出時(shí)，即可擰緊接頭，恢復(fù)預(yù)壓泵功能。

年檢校準(zhǔn)

年檢校準(zhǔn)的基本要求校準(zhǔn)應(yīng)滿足的基本要求如下：

1)環(huán)境條件校準(zhǔn)如在檢定(校準(zhǔn))室進(jìn)行，則環(huán)境條件應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)室要求的溫度、濕度等規(guī)定。校準(zhǔn)如在現(xiàn)場進(jìn)行，則環(huán)境條件以能滿足儀表現(xiàn)場使用的條件為準(zhǔn)。

2)儀器作為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器其誤差限應(yīng)是被校表誤差限的1/3~1/10。

3)人員校準(zhǔn)雖不同于檢定，但進(jìn)行校準(zhǔn)的人員也應(yīng)經(jīng)有效的考核，并取得相應(yīng)的合格證書，只有持證人員方呆出具校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報(bào)告，也只有這種證書和報(bào)告才認(rèn)為是有效的。

校準(zhǔn)可以找地方計(jì)量所或者第三方校準(zhǔn)單位，如上海計(jì)量所，廣東計(jì)量所，蘇州計(jì)量校準(zhǔn)網(wǎng)等.... ，前提都必須得有國家辦法的CNAS計(jì)量資質(zhì) 。

影響

活塞式壓力計(jì)具有準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在量值傳遞、精密測(cè)量、常規(guī)測(cè)量方面得到了廣泛的推廣和使用。

活塞式壓力計(jì)誤差主要來源有兩個(gè):一個(gè)是活塞有效面積A；另一個(gè)是砝碼質(zhì)量m。由于各地重力加速度不同，對(duì)活塞式壓力計(jì)的誤差影響很大。在不同地區(qū)使用活塞式壓力計(jì)要注意對(duì)砝碼的質(zhì)量按使用地點(diǎn)的重力加速度進(jìn)行修正。

一、問題的提出

在活塞有效面積檢定中，其被檢活塞式壓力計(jì)有效面積計(jì)算中，重力加速度在等式兩邊約去。所以檢定有效面積時(shí)，重力加速度的準(zhǔn)確與否對(duì)其沒有影響。

活塞砝碼質(zhì)量是根據(jù)已經(jīng)測(cè)得的活塞面積，計(jì)算壓力對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量。其計(jì)算公式為

式中:m——砝碼質(zhì)量，kg；p——被測(cè)量壓力值，Pa；A′——被檢活塞的有效面積，m2；ρa——周圍空氣密度，kg/m3；ρm—砝碼、活塞及其連桿材料密度，kg/m3；g——活塞式壓力計(jì)使用地點(diǎn)的重力加速度，m/s2。

重力加速度是其中一個(gè)重要的計(jì)算參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接影響活塞質(zhì)量。

從JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)》檢定規(guī)程中可知，烏魯木齊地區(qū)的平均重力加速度值為9.8015m/s2，而通過實(shí)際測(cè)量工作地點(diǎn)的緯度和海拔高度，以重力加速度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出的重力加速度值與JJG59-2007給出的重力加速度值相差很大。

二、誤差計(jì)算

為了研究烏魯木齊地區(qū)重力加速度值測(cè)定不準(zhǔn)引入誤差對(duì)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的影響，通過對(duì)自治區(qū)計(jì)量院壓力檢定室地理位置海拔高度、緯度實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算重力加速度值，并探討同一地區(qū)重力加速度測(cè)定不準(zhǔn)對(duì)引入誤差數(shù)值的影響。

我院壓力檢定室的緯度是43.989°、海拔高度是730m。通過重力加速度計(jì)算公式，得

式中:R——地球半徑，等于6371×103m；h——測(cè)量地點(diǎn)的海拔高度；Φ——測(cè)量地點(diǎn)的緯度。

經(jīng)過計(jì)算，我院的重力加速度g=9.8035m/s2，而JJG59-2007中烏魯木齊的重力加速度為9.8015m/s2，重力加速度誤差將引起活塞砝碼質(zhì)量誤差達(dá)到0.02%，而JJG59-2007中Z低級(jí)別的0.05級(jí)活塞砝碼質(zhì)量的Z大允許誤差僅為±0.02%，0.02級(jí)和0.005級(jí)活塞的砝碼質(zhì)量要求更高。所以，JJG59-2007中給定的重力加速度不能滿足高準(zhǔn)確度的需求。

重力加速度與海拔高度、緯度有直接的關(guān)系，經(jīng)計(jì)算得知在我國所處的區(qū)域內(nèi)，緯度相差1°的兩地g值相差(0.0006～0.0009)m/s2。在同一緯度地區(qū)海拔每升高30m，g值減小約0.0001m/s2。g值每變化0.000lm/s2，引起活塞質(zhì)量的誤差大約為0.001%。所以為滿足實(shí)際測(cè)量要求的需要，應(yīng)當(dāng)給定準(zhǔn)確的使用地點(diǎn)的重力加速度值。

三、實(shí)際使用中的問題

2008年年初，我院建立了0.005級(jí)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置。在建標(biāo)過程中發(fā)現(xiàn)，JJG59-2007中的重力加速度不能滿足需要，我們需要至少能準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后5位的重力加速度數(shù)值。而通過緯度和海拔計(jì)算得到的重力加速度與JJG59-2007中給定的重力加速度相差較大，在沒有可靠計(jì)量手段的情況下，不能確定哪個(gè)更為準(zhǔn)確。

經(jīng)過查詢資料了解到，自治區(qū)地震局有重力加速度測(cè)量觀測(cè)站，并且進(jìn)行了長期的測(cè)量，有十分準(zhǔn)確的重力加速度數(shù)值。在與自治區(qū)地震局后獲得了重力加速度的相對(duì)數(shù)值。經(jīng)過與自治區(qū)地震局技術(shù)人員合作，將相對(duì)重力加速度轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的重力加速度值。其值為(9.80097±0.00001)m/s2，這個(gè)值的誤差引起的砝碼質(zhì)量誤差僅為0.0001%，完夠滿足實(shí)際需要。

通過數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，據(jù)海拔計(jì)算的重力加速度為9.8035m/s2，而JJG59-2007中烏魯木齊的重力加速度為9.8015m/s2，但實(shí)際觀測(cè)所得到的數(shù)據(jù)為9.80097m/s2。可見，通過海拔和緯度計(jì)算得到的重力加速度值誤差較大，無法滿足JJG59-2007的要求。

筆者在對(duì)各地活塞式壓力計(jì)檢定的過程中發(fā)現(xiàn)，重力加速度很容易被忽視。在對(duì)克拉瑪依油田公司的全自動(dòng)井下壓力計(jì)檢定裝置檢定中，發(fā)現(xiàn)其壓力值始終有較大誤差，經(jīng)過仔細(xì)檢查，Z終發(fā)現(xiàn)其自動(dòng)控制參數(shù)中的重力加速度竟然還是出廠值，與實(shí)際使用地的重力加速度誤差很大，經(jīng)過重新設(shè)置后誤差明顯縮小。

此后，在吐哈油田和澤普石油基地的自動(dòng)壓力裝置檢定中也發(fā)現(xiàn)有類似的問題。很多活塞式壓力計(jì)的使用人員對(duì)機(jī)器的參數(shù)不了解，尤其是重力加速度由于使用地點(diǎn)不一樣，其數(shù)值變化較大，并且其準(zhǔn)確值的獲得也比較困難，往往被忽視。

四、建議及總結(jié)

由于自治區(qū)地域遼闊，緯度變化很大，從北邊的阿勒泰到南邊的和田，緯度相差10°。由于地形復(fù)雜，海拔高度從幾千米到海平面以下100多米，變化也很大，這就造成了自治區(qū)重力加速度值分布變化也很大。從鄯善到吐魯番，相距不過80公里，重力加速度就相差0.002m/s2。而吐哈油田井下測(cè)試公司的全自動(dòng)活塞式壓力計(jì)的使用位置距離鄯善30公里的鄯善火車站，其重力加速度值在現(xiàn)有的資料上難以查詢，而通過緯度和海拔計(jì)算的值又難以滿足實(shí)際需要。目前，這些活塞的重力加速度值是憑借已有資料和經(jīng)驗(yàn)修正得到的，其準(zhǔn)確性難以保證。

由于重力加速度在一個(gè)固定的地點(diǎn)其值變化量非常小，是非常穩(wěn)定的。因此，只需在使用活塞的地點(diǎn)進(jìn)行一次測(cè)量，就可以滿足以后的使用需要。

因此筆者建議，在進(jìn)行活塞式壓力計(jì)建標(biāo)時(shí)，就使用地點(diǎn)的重力加速度、經(jīng)緯度以及海拔高度進(jìn)行測(cè)量，并備案在裝置的檔案中。這樣能夠很好地提高活塞式壓力計(jì)的使用準(zhǔn)確度，提高量傳的準(zhǔn)確性。

另一方面，由于重力加速度在生產(chǎn)科研中的重要作用，作為自治區(qū)級(jí)計(jì)量單位，應(yīng)當(dāng)有一套測(cè)量重力加速度的裝置對(duì)各地重力加速度值進(jìn)行測(cè)量，以滿足各個(gè)行業(yè)對(duì)重力加速度值的使用需求。