标准活塞式压力计的升级换代
Aaron · 2010-01-22 12:08 · 35988 次点击
(上海市计量测试技术研究院200040屠立猛)
活塞式压力计量是根据帕斯卡定律及流体静力学平衡原理,由作用在已知活塞有效面积上的专用砝码来测量压力的一种仪器。由于较其它压力测量仪器性能稳定,国际上常将其作为国家基准和标准,以保证量值传递的准确一致。在科研、生产上人们还常用活塞式压力计来作为高精度的压力测试仪器。
现在国外发达国家生产的活塞式压力计大多数进行了升级换代,但技术性能还是有好有差,其中也有一些老牌知名厂家生产的产品技术性能确实很好。反观国内制造水平二极化,只有极个别的生产厂的产品技术性能达到国际先进水平,完全可以与国外知名制造商媲美。但大多数生产厂的产品还是几十年前的不变的面孔,其技术水平仍是上世纪50年代的水平。
之所以称50年代水平,因为50年代我国从国外引进了一批活塞式压力计,国内进行了仿造,至今几十年不变。这种活塞式压力计有结构设计问题,有采用材料问题,也有加工工艺问题等。在结构上,如压力计的主要部件测量头(活塞系统),专用砝码是通过滚珠轴承装置或滑动轴承装置加在活塞上的,这类结构形式的装置在使用时有一个垂直的附加力,其中轴承装置还有活塞跳动现象。专用砝码重心偏高,压力计转动不平衡,综上原因都将造成示值的不准确。另外,调压器、阀门、接头结构设计落后,所以造压困难,密封性差。在选用材料方面,此类压力计采用工具钢作为活塞和活塞筒的材料,这种材料变形系数大,受温度影响的线膨胀系数也大,造成形变误差及温度附加误差很大,并且耐磨性差,使用寿命短。另外,高压力的压力计采用粘度为(900-1100)mm2/s的药用蓖麻油作为工作介质,由于粘度大,压力计的灵敏度大大降低。在加工工艺方面也比较粗糙。综上所述,此类活塞式压力计已经在技术性能方面远远落后于现代技术的发展。
可喜的是,近年来,国内一些知名压力专家,经过多年的潜心研究,汲取国内外先进经验,博众家之长,开发研制了多系列的,结构全新、技术性能达到国际先进水平的高精度活塞式压力计。这些压力计已经在上海市计量测试技术研究院等许多计量技术机构、企事业单位作为压力计量标准使用,并得了了专业技术人员的一致好评。如上海敏榆实业有限公司最近将0.005级,量程分别为0.1~6MPa、1~100MPa、2~150MPa三台活塞式压力计送中国计量测试技术研究院作样机试验,结果十分理想。现举1~100MPa压力计为例,测试结果如下:
测试项目测试压力(MPa)国家规程规定值实测值
活塞下降速度100不大于0.35mm/min0.02mm/min
密封性2005min内压力降
≤3MPa≤0.4MPa
活塞自由转动延时5015min3h40min
灵敏阈102g0.05g
上述试验结果表明其性能远远优于国家检定规定规程要求,已经达到国际先进水平,得到了中国计量科学研究院的好评。
活塞式压力计性能的改进和提高,主要从下列七个方面着手:
一、测量头(活塞系统)与众不同,压力计加砝码不用滚珠轴承或滑动轴承装置,而直接将砝码加在活塞上,避免了上述两种结构的缺点,另外,砝码的重心在活塞底平面处,因此转动平稳,准确度高。
二、用1800旋转阀门,用力恒定,密封可靠,寿命长,调压器接头结构改进后不仅密封效果好而且使用方便。
三、活塞、活塞筒采用硬质合金碳化钨制造,形变误差和温度附加误差极小,且耐磨性好,从而使用寿命长。
四、在加工上采用独特的加工工艺,保证了活塞、活塞筒精度要求。经过上海市计量测试技术研究院实测活塞圆度误差为0.1μm,活塞与活塞筒之间的间隙用下降法实测为0.5μm,从而降低了活塞下降速度,延长了活塞转动延续时间。
五、高压力活塞压力计的工作介质采用国际比对指定的葵二酸二(乙基已基)酯,其粘度在20℃时为(20-25)mm/s,比药用蓖麻油小50倍,从而使活塞压力计的灵敏阈大大提高。
六、活塞工作位置用位移传感器监视,读数准确,观察方便。
七、0.005级压力计附有温度计,直接测量活塞温度、可作温度修正。
八、从上述成功之例,看到我国压力计量技术在不断发展,我们坚信只要大胆创新,勇于探索,我们国家计量(基)标准的更新换代一定会取得更大的成绩。