如何建立压力计量标准

  沙漠深林 ·  2008-04-11 08:57  ·  15871 次点击
如何建立压力计量标准
在我国数以千计的石化、冶金、电力、食品、机械等等工业企业中,在生产中必配的仪器仪表、设备装置中,均广泛使用的工业计量热工压力类检测检定校准仪器。那么如何进行压力建标、热工建标呢?本文章就此做了详细说明。
为保证压力量值的准确一致,统一全国的压力量值,使压力仪器仪表的量值准确传递和正确使用,特制定压力计量器具检定系统。测量范围,疏空从-100kPa到余压250Mpa。进行传递量值的压力计量器具有:活塞式压力计、液体压力计和弹性元件和弹性元件压力表等。这些压力仪器仪表分布在全国各个地区的计量、工农业生产、国防科研等部门。
对于测量压力为-2500Pa到2500Pa的微压计量器具,2500Mpa以内的超高压计量器具,其检定系统另行制定。
一、计量基准器具
、国家计量基准的用途
计量基准口袋为国家压力基准装置。
压力量是导出量,由长度、质量和时间三个基本量所导出。压力量值是使用极为普遍的量值,压力仪器仪表广泛应用在工农业生产、交通运输、国防科研等部门。这些仪器仪表的量值准确与否,直接影响到工艺流程的进行,甚至国家财产和人身安全。建立国家压力基准装置,就是用以检定各种压力仪器仪表,传递压力量值,保证全国压力量值的准确一致。
以复现压力量值而建立起来的国家压力基准装置,经过量值传递,进行压力量值的国际比对以证明我国的压力计量工作的国际水平。
1.1组成国家计量基准的全套计量器具名称
国家压力基准装置是由一套相同结构的五个活塞系统组成的。最基本的构件是由一个活塞杆和一个活塞筒相互配合的活塞系统。它经过长期的时效处理,并进行精密机械加工而成。
除活塞系统外,尚有施加于活塞承重盘上而产生重力的压力计专用砝码,产生作用压力的压力校验器,测温用的热敏电阻,多功能计数计,贝克曼温度计和恒温瓶。
1.2国家计量基准复现量的范围
国家压力基准装置复现的压力量,其工作测量范围从0.1Mpa到10Mpa。
1.3国家计量基准的不确定度(δ)
国家压力基准的综合测量不确定度±δ为±2.1×10-5。δ的置信度为99.7%。
2、副基准(待建)
2.1压力副基准由两个不同量程的活塞式压力计所组成。同国家基准装置相似,除活塞系统外,还有一套相应产生重力的压力计专用砝码和产生作用压力的压力校验器,测温用的热敏电阻,多功能计数计,贝克曼温度计和保温瓶。
2.2测量范围
低压测量范围:0.05Mpa到2Mpa;
高压测量范围:4Mpa到100Mpa。
2.3副基准的不确定度(δ)
组成副基准的活塞压力计,其测量综合不确定度±δ为±2.5×10-5。δ的置信度为99.7%
3、工作基准
3.1压力工作基准,由4个不同测量范围的活塞式压力计组成。
3.2测量范围
带平衡装置的活塞式压力计,余压量程从0开始到0.25Mpa。
另外3个活塞式压力计,其工作范围分别为:
0.04Mpa到0.6Mpa;
0.1Mpa到6Mpa;
2Mpa到60Mpa.
3.3不确定度
压力工作基准,其测量综合不确定度±δ为±5×10-5,置信度为99.7%。
二、计量标准器具
4、一等标准器
压力一等标准器有活塞式压力计(包括气体活塞压力计)、活塞式压力真空计、液体压力计和数字式压力计(包括石英波登管压力计)。
4.1一等标准器的测量范围
A、活塞式压力计
yiB、活塞式压力真空计
从-100kPa到0.25Mpa。
C、液体压力计
从-100kPa到0.3Mpa
D、数字式压力计(包括石英波登管压力计)
从-100kPa到4.0Mpa。
E、压力传感器,只进行测试不作为量值传递标准器。
从-100kPa到100MPa
4.2一等标准器的不确定度±δ
A、活塞式压力计,其测量综合不确定度δ为±2×10-4。置信度为99.7%。
B、液体压力计按计算式确定
δ=k+p×0.01%
式中:p--实际压力;
k--起点误差。
5、二等标准器
压力计量器具的二等标准器有活塞式压力计、活塞式压力真空计、双活塞式压力真空计、液体压力计、数字式压力计(包括石英波登管压力计)、压力发生器(浮球压力发生器)和压力传感器等。
5.1测量范围:各种不同结构原理的压力仪器仪表有各自的量程,分述如下:
A、活塞式压力计从0到250MPa;
B、活塞式压力真空计和双活塞式压力真空计从-100kPa到0.25MPa;
C、数字式压力计从-100kPa到100MPa
D、压力发生器从0到7Mpa;
E、液体压力计从-100kPa到0.3Mpa;
F、压力传感器从-100kPa到250Mpa。压力传感器只进行测试,不作量值传递标准。
5.2二等标准器的允许误差
±△=±5×10-4
汞柱液体压力地的允许误差为
±△=±(k+p×0.03%)
式中:p--实际压力;
k--起点误差。
6、三等标准器
压力三等标准器有活塞式压力、活塞式压力真空计、液体压力计、数字式压力计、压力发生器、弹性元件压力表和压力传感器。
6.1测量范围和允许误差
三等标准压力计量器具,其测量范围和允许误差分述如下:
A、活塞式压力计
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差△为2×10-3
B、活塞式压力真空计和双活塞式压力真空计
测量范围从-100kPa到0.25Mpa
允许误差±△为±2×10-3
C、液体压力计
测量范围从-100kPa到0.3Mpa
允许误差±△为±2×10-3
对于汞柱压力计,则按下式计算:
±△=±(k+p×0.15%)
式中:p--实际压力;
k--起点误差。
D、数字压力计
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差±△为±(1×10-3-6×10-3)。
E、压力传感器只进行测试不作传递标准。
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差±△为±(1×10-3-6×10-3)
F、弹性元件压力表
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差±△为±(0.16%-0.6%)。
三、工作计量器具
A、弹性元件压力表
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差±△为±(1%-4%)
B、液体压力计
测量范围从-100kPa到0.3Mpa
允许误差±△为±(1%-4%)
C、压力传感器
测量范围从-100kPa到250Mpa
允许误差±△为±(1%-4%)
四、压力计量器具检定系统框图
五、几点说明
A、检定系统中的测量范围,均是对氮气而言。
B、上一等级的不确定度(或允许误差)最少要小于下等级不确定度(或允许误差)的两倍。
C、在10-8-10-1Pa二等标准热阴极电离真空计尚未建立之前,暂用一等标准流导法真空装置或用10-5-10-1Pa二等标准热阴极电离真空计,加线性外推法完成对10-8-10-1Pa工作用热阴极电离真空计的检定。
D、对于还未定型或用量很少的标准或工作真空计量器具,未列入本检定系统中
一等计量标准器具方案一
活塞式压力计(0.02%)四套
测量范围:0.04~0.6MPa型号:YS/CW-6
测量范围:0.1~6MPa型号:YS/CW-60
测量范围:0.5~25MPa型号:YS/CW-250
测量范围:1~60MPa型号:YS/CW-600
测量范围:5~250MPa型号:HY-250
活塞式压力真空计(0.02%)一套
测量范围:-0.1~0.25MPa型号:YS/CW-2.5
一等计量标准器具方案二
数字活塞式压力计(活塞0.02%数字0.05%)四套
测量范围:0.04~0.6MPa型号:YS/CW-6S
测量范围:0.1~6MPa型号:YS/CW-60S
测量范围:0.5~25MPa型号:YS/CW-250S
测量范围:1~60MPa型号:YS/CW-600S
测量范围:5~250MPa型号:HY-250S
数字活塞式压力真空计(活塞0.02%数字0.05%)一套
测量范围:-0.1~0.25MPa型号:YS/CW-2.5S
二等计量标准器具方案一
活塞式压力计(0.05%)四套
测量范围:0.04~0.6MPa型号:YS/CW-6
测量范围:0.1~6MPa型号:YS/CW-60
测量范围:0.5~25MPa型号:YS/CW-250
测量范围:1~60MPa型号:YS/CW-600
测量范围:5~250MPa型号:HY-250
活塞式压力真空计(0.05%)一套
测量范围:-0.1~0.25MPa型号:YS/CW-2.5
浮球式压力计(0.05%)五套
测量范围:0.001~0.25MPa型号:Y/CW047
测量范围:0.05~0.6MPa型号:Y/CW055
测量范围:0.05~0.4MPa型号:Y/CW055A
测量范围:0.05~6MPa型号:Y/CW059
测量范围:0.05~2.5MPa型号:Y/CW059A
二等计量标准器具方案二
数字活塞式压力计(活塞0.05%数字0.05%)四套
测量范围:0.04~0.6MPa型号:YS/CW-6S
测量范围:0.1~6MPa型号:YS/CW-60S
测量范围:0.5~25MPa型号:YS/CW-250S
测量范围:1~60MPa型号:YS/CW-600S
测量范围:5~250MPa型号:HY-250S
数字活塞式压力真空计(活塞0.05%数字0.05%)一套
测量范围:-0.1~0.25MPa型号:YS/CW-2.5S
二等计量标准器具方案三
CW2000智能压力校验系统
工作计量器具
压力发生器
手动压力发生器
测量范围:-0.1~6MPa型号:CW6
测量范围:0~40MPa型号:LYL400
测量范围:0~60MPa型号:CW60
测量范围:0~80MPa型号:CW80
测量范围:0~100MPa型号:LY1000
电动动压力发生器
测量范围:-0.1~0.6MPa型号:GD-5
测量范围:0~60MPa型号:GD-3
测量范围:0~100MPa型号:GD-3A
测量范围:0~250MPa型号:GD-3A
数字压力计(0.05%)
测量范围:-0.1~100MPa型号:CWSP100
精密压力表(0.25%)
测量范围:-0.1~60MPa型号:YB150
精密压力表(0.4%)
测量范围:-0.1~160MPa型号:YB150
部分产品资料
活塞式压力计
活塞压力计是世界上广泛使用的压力标准。其稳定性,重复性和精度,为大家所认可。它是校验压力表,变送器,数字压力计等压力产品的理想选择。在需要精密压力测量的场合,他可以直接进行压力测量。活塞压力系统包括活塞杆和活塞筒系统。精密砝码安装在可自由旋转的活塞上。此中立和系统内部产生的压力平衡。每台活塞压力计都是按照当地的中立加速度进行生产的。如没有特别指明,将按照标准中立加速度980.665cm/s2进行生产。活塞式压力计也常简称活塞压力计或压力计,也有称之为压力天平,主要用于计量室、实验室以及生产或科学实验环节作为压力基准器使用,也有将活塞式压力计直接应用于高可靠性监测环节对当地其它仪表的表决监测。活塞式压力计是基于帕斯卡定律及流体静力学平衡原理产生的一种高准确度、高复现性和高可信度的标准压力计量仪器。活塞式压力计是通过将专用砝码加载在已知有效面积的活塞上所产生的压强来表达精确压力量值的,由于活塞式压力计较其它压力量仪其测量结果极具真值可信、性能更显稳定,因此,在其领域内有着相当广泛的应用。国际上常将活塞式压力计作为国家基准和工作基准或压力计量标准器。
参数单位值力值
0.6MPa6MPa25MPa60MPa
测量上限MPa0.66256060
测量下限MPa0.040.10.511
活塞公称面积CM210.50.20.10.05
底盘及活塞公称质量Kg0.40.5110.5
产生的压力MPa0.040.10.511
专用砝码公称质量Kg0.1;0.50.5;2.51;51;50.5;2.5
产生的压力MPa0.01;0.050.1;0.50.5;2.51;51;5
数量个6;104;114;94;114;11
两端锁母M20×1.5M20×1.5M20×1.5M20×1.5M20×1.5
重量Kg3565859575
工作液体变压器油20℃时运动粘度9~12厘池酸值不大于0.5毫克KOH/克药用蓖麻油20时运动粘度900~1100厘池,酸值不大于1.6毫克KOH/克
活塞式压力真空计
•YS-2.5,YS-6C型活塞式压力计主要用作校验-0.1~0.25MPa至-0.1~0.6MPa范围内的0.1级,0.16级,0.25级和0.4级精密压力表。
标准规格:
•测量范围:YS-2.5为-0.005~-0.1:0.005~0.25MPa;YS-6C为-0.1~0.6MPa
•精确度登记:0.05级和0.02级(YS-6C无0.02级)
•工作介质:洁净的压缩空气或瓶装氮气
•结构:台式
•接表螺纹:M20X1.5
外形尺寸:
长X宽X高
•YS-2.5:700X400X520mm
•YS-6C:490X320X480mm
活塞式压力真空计
CW2000智能压力校验台
主要包括:电动气压、电动液压、电动抽真空及压力调节系统,气压调节系统,气压、液压智能压力教策及其显示系统,计算器系统控制软件及起联网总线等。他既能保持各个系统的独立功能,又可发挥计算机硬件资源,实现自动数据采集、处理、表达、传递、存档和文档管理及自动生成检定证书等功能。其优越性是传统压力校验台无法比拟的可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、国防、计量和仪表制造等行业实验室的压力计量和校准,是实验室更新换代的理想设备。
1.电动气压源:电动造压,造压范围0~1Mpa,连续可调。稳定度:<0.05%F.S/3秒
2.电动液压源:电动造压,介质为液压油,造压范围为0~60Mpa,连续可调.稳定度:<0.05%F.S/3秒
3.电动抽真空:0~-98Kpa(标准大气压下)连续可调,稳定度气压:<0.05%F.S/3秒
4.气压智能压力测量单元:
1)压力测量:0~2.5Mpa精度:0,05%F.S
2)电流测压:0~60Mpa精度:(0.02%RD+0.003%F.S)
3)电压:0~20V精度:(0.01%RD+0.003%F.S)
4)电压:DC24为被校表提供电源(负载:30MA)
5)显示:点阵字符双排5位LCD显示,同时显示压力和电量。(此图仅供参考)
5、液压智能压力测量单元:
压力测量:0~2.5Mpa;0~6Mpa;0~16Mpa;0~25Mpa;0~60Mpa,精度:0.05%F.S,其他指标同4.
6、真空智能压力测量单元:
压力测量:-0.1~0Mpa.精度:0.05%F.S,其他指标同4.
7、计算机:联想品牌机,PIV超线程2.8CPU,256MDDR内存,80G高速硬盘52*CD,15寸液晶显示器。
8、打印机:HP1010或EPSON6200L激光打印机
9、软件:在WIN98环境下用VB语言编写,功能强,操作简便。
能自动生成测试结果、文书和证书,能根据输入的所有信息中的任意信息从数据库中提取重要的仪表文档。
10、工作台:尺寸12908601510mm,大操作台面,最新结构操作方便。
CWSP100精密数字压力表
CWSP100数字压力表可以广泛的使用在:油田采油、回注及污水处理、石油物探、钻井、车载压力测量、天然气石油管道输送、热电厂高温介质压力测量、铁路列车液压称重、煤气管道施工检漏、各类计量室、实验室。由于CWSP100数字压力表采用了优质扩散硅传感器所以他具有陶瓷传感器的数字压力表所不具备的高稳定性和长使用寿命,具有高的性价比。
CWSP100数字压力表具备以下特点
1、测量精度高:0.05%FS或0.1%FS或0.16%FS或0.2%FS或0.25%FS
2、产品稳定性好:0.05%FS/年
3、使用寿命长:一节电池3~5年
4、使用环境宽:-30~70℃(全天候使用)
5、温度漂移小:-30~70℃漂移±0.3%内
6、抗震动,抗腐蚀,本安防爆。技术参数
技术参数
测量范围:-0.1MPa0~0.01MPa~260MPa范围内各种量程
输出信号:4-20mA;RS485或频率信号;
精度等级:0.05级或0.1级或0.16级或0.2级或0.25级
稳定性:<0.05%FS/年
显示方式:4位数字显示+汉字提示
过载压力:1.5-3倍的量程,视测量范围而定
平均工作电流:小于70UA
关闭电流:小于10UA
供电电源:3.6V高能锂电池,寿命3到5年(0.2级以上)
6V高能锂电池,寿命2到3年(0.5级)
介质温度:–45~85℃
-55~300℃(宽温型)
工作环境:温度:-30℃~70℃;湿度:<85%
温度补偿范围:-30℃~85℃
防爆级别:ExiaIICT6,ExdIIBT4
电气接口:M20×1.5(内螺纹)
过程接口:M20×1.5(外螺纹)
竞争优势
下面我们以精度为0.2级的CWSP100数字压力表为例,一起来讨论一下数字压力表的重要质量和性能:
第一点:传感器的比较
一般厂家使用的是陶瓷压阻传感器,我们早期的产品也使用这种传感器,所以我们对这类传感器有很深入地了解,这类传感器使用寿命短、故障率高、信号长期稳定性不好、密封性差,25Mpa以上使用超过1年左右容易出现泄漏现象、在压力冲击时该传感器容易碎裂而导致管道泄漏、精度低、温漂大、使用温度范围窄(实测超出-20℃~60℃后极易损坏)。
我们为了解决以上数字压力表的缺陷,在原来的经验基础上,历时近6个月试验,研制了基于蓝宝石传感器和扩散硅传感器的新型数字压力表,该仪表克服了上一代数字压力表的缺点,新一代数字压力表具有如下特点:传感器寿命长、信号稳定性好、密封性能好杜绝泄漏、测量精度高、使用温度范围宽(高温型最高可测300℃)、温度漂移小、我们的产品-30℃~70℃环境范围均可以正常工作,且最大漂移小于0.3%。
从全球范围看,扩散硅传感器被广泛的应用在石油、化工、电力、航空航天、汽车等重要的场所;而陶瓷压阻传感器仅被限用在民用场所;一颗扩散硅传感器的价格是一颗陶瓷压阻传感器的3~10倍。传感器在仪表中起到最核心的作用,对它的选择直接影响着仪表的寿命、精度、可靠性和安全性。为了现场安全、可靠、准确的运行请慎重选择。
第二点:信号处理电路和生产工艺比较
我们的信号处理电路是由具有多年压力传感器处理经验的工程师和极具专业精神的理工大学仪表实验室教授联合设计,因为仪表本身是电子产品,却又是区别于电子产品!所以我们更专业!
信号处理电路主要由业界最先进的低功耗处理器、高性能放大器和电源管理芯片组成;仪表软件设计合理、精妙,在对传感器进行了非线性校正和温度补偿的同时具备高效率和超低功耗等特性。在实际测试过程中我们的信号电路板在-30℃~75℃范围内的整体温漂为0.089%(我们可以提供有效的测试数据),精密之处可见一斑。
对于仪表的原材料我们均本着严谨的态度选用世界著名生产厂商的高性能优质元件,在电子产品低成本化的今天我们依然坚持这个原则;在生产过程中我们对所有电路板都进行严格的测试、三防保护和老化测试,对成品进行反复高低温老化和冲击试验,严格按照工业仪表的国家标准生产。所以我们更专心、更认真!
第三点:产品性能比较
下面我们以精度为0.2级的CWSP100数字压力表为例,和国内著名品牌产品进行比较:
以下是两种产品在申请生产许可证时由质量技术监督局测试的结果
比较内容CWSP100系列数字压力表国内著名品牌产品
测量范围段0~500pa……0~260Mpa0~100kpa……0~60Mpa
传感器扩散硅和蓝宝石陶瓷压阻
基本误差±0.2%FS±0.4、0.5、1.0%FS
稳定性±0.12%FS/年±0.4%FS/年
介质温度-45~125℃-55~300℃(宽温型)-40~85℃
环境温度-30~70℃-10~50℃
温度漂移-30~70℃漂移±0.3%内-10~50℃漂移±0.5%内
显示内容4位动态加汉字提示4位静态
电池使用寿命0.2级:3~5年0.5级:2~3年1~3年
防爆等级EXibIIBT6EXibIIBT6
售后服务1年内故障产品免费更换1年后有偿维修1年内返厂维修
经过数据比较我们可以看到:CWSP100数字压力表在各方面特性和服务上都优于其它产品,CWSP100数字压力表作为最新一代数字压力表克服了低电压、低功耗下传感器性能的发挥,成功的解决了传感器的温度漂移问题和电池电压波动影响;在电池电压变化10%时,将不会影响仪表精度,成为老一代数字压力表的最佳替代产品。
综述:CWSP100数字压力表具备以下特点
1、测量精度高:0.05%FS或0.1%FS或0.16%FS或0.2%FS或0.25%FS
2、产品稳定性好:0.05%FS/年
3、使用寿命长:一节电池3~5年
4、使用环境宽:-30~70℃(全天候使用)
5、温度漂移小:-30~70℃漂移±0.3%内
6、抗震动,本安防爆。
订货时请注明精度、量程、螺纹接头等技术参数

2 条回复

枫丹白露  2011-12-21 12:17
宋爱萍 发表于 2008-4-12 09:41
很全,很详细,认真学习一下有好处!


这正是我一直想学习的东西,谢谢了!借鉴一下哈!
宋爱萍  2008-04-12 09:41
很全,很详细,认真学习一下有好处!

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