活塞式压力计检定和使用中相关问题探讨
活塞式压力计误差研究
它生压 ｐ ＝ （ ） 产的力＝ 警 １ －
ｇ（ ———————— ｈ ｂ １ ■——一
＋
式 中 ， 。 ６称 为活 塞系统 的线 膨 胀 系数 。 由 ａ ＝ａ ＋ａ ，
此 引起 的活塞有效 面积 的相对 误差 为 ＝ （ 一￡） ￡ ０
一
９．０ ６ １ ．０ ６ ｏ２ ８ ６ ５Ｘ（ —０ ０ ２ ５Ｘｃ ｓ ￣）
Ｐ ： — ｇ ￣ Ｍ ｈ
＝
由于重 力加速 度 的影 响而 产生 的误差 为
△ ｐ＝ ｍ ＝（ ＿１跏 ）
一
时 ， 以忽略 温度 的影 响 。 可
４ 空气浮 力 的影响
相对 误 差为垒 ：一ｔ Ｓ ２ 活塞 有效面 积 的影 响
由于 ， 如果 按检定 规程要 求 ， 活 塞 的砝码 进 行质 量 对
ｐ＝
由于 ｄ ／ ｈ与 ｈ同量级 ， 忽 略高 阶 小量 的情 况 下 ｂｄ 在
式（ ４—２） ７可写成
ｔｅ ÷（ｄ —ｄ ） ｂ ｔ ． Ｙ ２ ｂ ｈ
． ） ０
警
根据 国 际法 制计 量 组织 的建 议 ， 活塞 初 始 有 效 面 积
的不确定 度允许 为其 综合不 确定度 的 ５ ％。 ０
Ｓ ＝Ｓｏ１ １ ｔ ｏ ｊ ＋ａ （ —ｔ） ｌ
力 计 的测量 准确 度有 一定 的影 响。
１ 重 力加 速度 的影 响
地球上 各地 的重 力 加 速度 各 不相 同 ， 同质量 的砝 相 码 和活塞连 接件 在不 同的地 点具 有不 同 的重力 。是 由于 各地 区 的还 将把 高度 ｈ 地 理 纬度 不相 同导致 重力 加 、 速度 ｇＯ 同 ， 对 新 购 置 的 压 力计 必须 进行 重 力 加 速 ｈ不 故 度 的修正计 算公 式 为
活塞式压力计校准数字压力计的不确定度分析
陈
睿
武腾 腾
（ 东 华计 量测 试 研 究 院 ， 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９ ）
摘
要： 以具体事例介绍了用活塞压力计校准数字压力计时 ， 其校准结果的不确定度分析分析与评定过程 ， 并给 出其校准结果 的扩展 不确定度 。
关键词 ： 活塞压力计 ； 数字压力计 ； 校准结果 ； 不确定度
（ ４ ） 数 字压 力计 的分 辨率误 差 ；
（ ５ ） 环 境 温度变 化 ；
式中： Ｐ 一气柱 或液 柱造 成 的压力 差 ， Ｐ ａ ； ｐ 一介 质 密
（ ６ ） 零 点 漂移 。
４ 各输入 量 的标 准不确 定度分 量
度， ｋ ｇ ／ ｍ ３ ； 一 当地重力 加 速 度 ， Ｉ ｎ ／ ｓ ２ ； 一标 准活 塞 式 压 力计 工作 位置 与数字压 力计 感压 面位 置差 ， ｉ ／ ｉ ａ ｒ 。 ．
数学 模 型 ： Ａ ｐ＝Ｐ ｘ —Ｐ
式中： △ Ｐ 一 被检 数字压 力计 示值误 差 ；
一
被检 数字 压力计 示值 ；
ｅ ｅ ｌ 计算 出重 复测量 引人 的标０一
Ｐ 一 标准 压力 计 的示 值 。
２ 校 准方 法
４ ． ２ 标准装置校准数字压力计时引人 的不确定度分量 ｕ ２
厂Ｔ— 鲁Ｌ ■
一
厂
计》 计 量 检 定 规 程 开 展工 作 ， 出具 校 准 证 书 时， 须 按 Ｊ Ｊ Ｆ １ ０ ５ ９ —１ ９ ９ ９ （ ￣ Ｊ ｍ 量不确定度评定与表示》 的要求 ， 给出
不确 定度 。在 校准 测量 数字压 力计 时一般 用多次 测量 结
以平均值的实 验标准差 ｓ （ 兢） 作 为该 测量 结果 的标 准 不确定度 ， 即此测量结果 的 Ａ类标准不确定度 ， 其值为 ：
活塞式压力计常见故障排除方法
活塞式压力计常见故障排除方法
活塞式压力计是一种常见的测量流体压力的仪器。
但是，在使用过程中，也有可能会出现一些故障。
下面，我们将介绍一些常见的活塞式压力计故障，并提出相应的排除方法。
压力值不准确
如果活塞式压力计测量出的压力值不准确，有可能是以下几个原因：
1.未正确校准：在使用前，需要确保压力计已经正确校准过，如果校准
不准确，会导致测量结果错误。
2.零点漂移：长时间使用会导致零点漂移，此时需要重新校准。
解决方
法是在测量前先将压力计静止，使其处于零点状态。
3.过度应用压力：如果应用的压力超过压力计的量程，也会导致测量结
果不准确。
指针摆动不稳
当活塞式压力计的指针在测量过程中摆动不稳，有以下几个原因：
1.过度应用压力：在使用时不要超过压力计的量程，否则会导致指针摆
动不稳。
2.机械部件孔或表面损坏：使用后应该及时清洁机械部件，否则灰尘会
影响活塞的移动，从而导致指针摆动不稳。
3.机械部件粘合：因为机械部件在使用过程中容易受到高温或高压的影
响，导致部件粘合。
解决方法是将机械部件拆开清洁后重新安装。
感应干扰
活塞式压力计在使用时也可能会受到外部的感应干扰，导致测量结果不准确，如果遇到了这种情况，应该考虑以下几个方面：
1.避免电子噪声的干扰，可以将压力计和电子设备分开。
2.避免磁场的干扰，可以将压力计远离磁场。
3.避免机械震动和振动的干扰，可以将压力计固定好。
总结
以上是活塞式压力计常见的故障以及相应的排除方案。
在使用过程中，应该经常对压力计进行维护和校准，以确保测量结果的准确性。
活塞式压力计相关检定项目的影响因素
3
结论
通过以上的分析讨论，可以得到如下结论： 1 ） 活塞式压力计活塞转动延续时间随活塞半径、
ρ 油 = 895 kg / m 。根据检定规程，0. 02 级活塞式压力计 的活塞及其连接件、 专用砝码质量的最大允许误差为 ʃ 0. 008% ，所以： F 浮力 ρ gV ρ V = 油 浸 = 油 浸 ≤ 0. 008 % mg ρ m gV ρm V 可以得到： V浸 ≤ 0. 07 % V 式中： V 为活塞及其连接件、专用砝码的总体积。 显然，活塞浸入造压介质中的体积至少不能大于 活塞及其连接件、 专用砝码总体积的 0. 07% 。 由此可 见，对于活塞浸入活塞筒体积较大的活塞压力计， 在 计算其专用砝码、 活塞及连接件的质量时， 进行造压 介质的浮力修正是十分必要的。 2. 4 活塞受到造压介质的表面张力 在活塞和造压介质的分界面， 由于造压介质表面 层分子引力不均衡而产生的沿表面作用于界限上的张 力。该力在竖直向下方向的分量为 F 表面 = 2 πrσcos θ 式中： σ 为表面张力； θ 为浸湿角。 （ 10 ）
2
那么活塞受到造压介质的粘性阻力矩为 2 πμhr3 T = ω Y 在 dt 时间内， 活塞转过的角度为 ωdt， 粘性阻力矩对 活塞做的微功为 － Tωd t = － 2 πμhr3 2 ω dt Y
t 时刻，由动能定理可以得到
∫
即
t
0
－
2 πμhr3 2 1 2 1 2 ω d t = J ω － J ω0 2 2 Y
计量检测：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
活塞式压力计检定和使用中相关问题探讨
王阳，齐坤，徐维钧，沈涵
（ 北京新立机械厂 计量中心，北京 100039 ）
摘 要： 活塞式压力计的规格种类很多 ， 有时仅依靠检定规程对其检定得到的结果和实际情况有很大差别 。
活塞式压力计常见问题及解决方案
· 149 ·
活塞式压力计常见问题及解决方案
李正华
（西仪股份有限公司，西安 710082）
摘要院 主要介绍活塞式压力计在生产中经常遇到的问题，以及在使用过程中的注意事项和如何解决这些问题。 关键词院 活塞式压力计；常见问题；解决方法
0 引言 活塞式压力计是压力计量中的基准仪器。它具有精确 度高，技术性能稳定和使用方便等特点。因此，它在计量部 门和大型厂矿企业中都被广泛采用。
榆活塞有效面积。活塞有效面积等于活塞的截面积与 活塞侧隙环形面积之半的和。
表2
活塞公称面积 cm2 1 0.5 0.2 0.1
0.05
允许范围 cm2 0.996耀1.004 0.496耀0.504 0.198耀0.202 0.099耀0.101 0.0495耀0.0505
1 MT4400AC 液压制动系统工作原理 电动轮自卸卡车液压制动系统主要包括“压力油供给 系统”和“动作执行系统”，两部分协同控制制动卡钳总成 来实现卡车的制动。“压力油供给系统”主要包括：转向泵、 过滤器、转向集成阀、制动储能器等部分，“压力油供给系 统”供给的恒定状态的压力油（24MPa）经制动储能器向前 制动器及后制动器供油；卡车制动时，操作人员踩下制动
损坏制动卡钳密封件、制动盘温度聚升，损坏电动轮，引起
安全事故，给煤矿企业带来严重的经济损失。由于该类故 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
作者简介院杨君（1987-），男，内蒙古托克托县人，大专，毕业于内 蒙古机电职业技术学院机电一体化专业，助理工程 师，研究方向为机械工程及自动化。
障的影响因素较多，需要检修人员需要具备专业知识多方 面排除检查，消耗大量的人力物力，因此，需要制定科学 的防控措施，加强自卸卡车的日常维护，避免这些故障的 发生。
活塞式压力计检定和使用中相关问题探讨
张 力等 作用 ，下 面将 讨 论 其 在 活塞 式 压 力计 检 定 中 的
影 响量 。
响到压 力量 值 传 递 。本 文 将 对 活 塞 式 压 力 计 相 关 检 定
项 目的影 响因素 进行 讨论 。
原理 为基 础 来 进 行 压 力 计 量 的 。它 是 利 用 活 塞 、砝 码
托盘及 专 用砝 码 的 重 力 与 作 用 在 已知 活 塞 面积 上被 测
压力 所产 生 的力相 平衡 的 原理 ，从 而测 出被 测 压力 的 。
活 塞转 动 的初速 度 为 ∞ ，活 塞 及砝 码 对 其 轴 线 的 转 动
２ 相 关 检 定 项 目分 析
依据 检 定 规程 ，活 塞 转 动 延 续 时 间 、活 塞 下 降 速 度 是 活塞 式 压 力 计 的 重 要 性 能 参 数 。下 面将 讨 论 影 响
活塞 式压 力计 这两 个性 能参 数 的各 相关 因素 ］ 。
对 于 测 量 上 限 在 ６ ＭＰ ａ以下 的活 塞 式 压 力计 ，依 据 检定 规 程 ，对 砝 码 、活 塞 及 其 连 接 件 的 质 量 只 进 行 了空气 浮 力 修 正 。但 活 塞 在工 作 过 程 中 ，除 了受 到 重 力 （ 向下 ） 、造 压 介 质 压 力 （ 向上 ） 外 ，其 转 动 的 过
质 的速度梯 度为 一定值 ，所 以有 ｒ＝ ＝ Ｔ Ｌ （） ｊ ３
活塞 有下 降速 度 是 由于 活塞 在 工 作 时 ，活 塞 筒 内和外
面存 在压 力差 ，造 压介 质 由于 压 力 差在 活 塞 和 活塞 筒 之 间有液 体 遗 漏 ，造 成 校 验器 内液 体 体 积减 少 ，减 少
使用活塞式压力计进行压力测量时需注意的几个问题
根据实际测量需求，应选用合适精度等级的活塞式压力计。在购买活塞式压力计 时，应关注其精度等级是否符合使用要求。同时，在使用过程中应严格按照操作 规程进行操作，以保持活塞式压力计的精度等级不受影响。
03
使用活塞式压力计进行压力测量时的 注意事项
正确选择测量范围与精度等级
总结词
在进行活塞式压力计的测量时，首先要根 据所需测量的压力范围选择合适的测量范 围。这样可以确保压力计不会超量程，保 证测量准确性。
解决方案
为减小气体压力计的零点漂移对测量结果的影响，应定期进 行零点校准。同时，在使用过程中应避免剧烈震动或撞击， 以减小对内部机构的影响。针对外部环境的变化，应采取相 应的防护措施，如防潮、防晒等。
活塞式压力计的精度等级对测量结果的影响
精度等级影响
活塞式压力计的精度等级是衡量其测量结果准确性的重要指标。精度等级越高， 测量结果的误差就越小。在某些高精度测量场合，如科学研究、工程设计等，需 要使用高精度活塞式压力计才能满足测量要求。
排除方法
更换填料函或重新调整填料函的压紧程度。
3
预防措施
定期检查填料函的磨损情况，及时更换磨损严 重的填料函。
活塞式压力计示值误差过大的原因及排除方法
故障原因
01
活塞式压力计的活塞杆与填料函磨损，导致活塞杆与填料函之
间的间隙增大，从而影响压力的准确测量。
排除方法
02
更换活塞杆或填料函，或者重新调整活塞杆与填料函之间的间
活塞式压力计的优点与缺点
优点
活塞式压力计具有较高的测量精度和稳定性，能够准确地测 量压力值。此外，其结构简单、易于维护，且价格相对较低 。
缺点
活塞式压力计的测量范围有限，通常只能在0.05~100MPa范 围内进行测量。此外，其体积较大，不便于携带和使用。
活塞式压力计检定规程实施过程中应注意
JJG59-2007《活塞式压力计》检定规程实施过程中应注意一、JJG59-2007实施后原有活塞式压力计的更新或改造JJG59-2007《活塞式压力计》检定规程(以下简称“新规程”)已于2008年11月1日起实施。
按照国家质检总局质检办量函[2008]1号文的要求，各计量院所及有关单位需要按照新规程有关要求对原有活塞式压力计标准装置进行更换或改造。
根据新规程的有关技术要求，原有活塞式压力计可以按照以下方案进行更新或改造。
1.原一等(0.02级)及以上的活塞式压力计由于专用砝码材质及部分工作介质都有所变更，因此，这些活塞式压力计必须更换成符合新规程要求的活塞式压力计。
2.原二等(0.05级)活塞式压力计的更新或改造又可以分为以下几种情况:(1)测量上限为25MPa及以上的活塞式压力计由于工作介质有所变更，必须更换。
这是因为新规程对于高压活塞式压力计使用的工作介质提出了新的要求，将原来的蓖麻油改为癸二酸二脂或癸二酸异辛脂。
该条的实施对活塞式压力计的生产工艺提出了更高的要求，同时也提高了高压活塞式压力计工作时的灵敏性，原有活塞式压力计如果仅仅只更换工作介质会使其下降速度和密封性两项指标达不到要求。
(2)测量上限为0.6MPa和6MPa的活塞式压力计虽然工作介质没有变更，但是新规程对活塞式压力计的延续时间和下降速度提出了更高的要求。
我们对此进行了大量的实验。
实验结果证明，不进行改造就能够符合新规程要求的可能性不大。
为此，我们对0.6MPa和6MPa活塞式压力计进行了大量的改造试验。
从试验数据来看，通过对活塞底盘、活塞杆和活塞套筒的改造，有部分活塞可以达到新规程的要求，这些活塞式压力计的校验器和专用砝码经改造后可以继续使用，比购置新仪器节约一定的费用。
二、关于以数字压力计作为主标准器建标的问题由于活塞式压力计需要进行更换或改造，部分使用单位提出了以数字压力计替代活塞式压力计作为主标准器进行建标的问题，对此提出如下建议:1.根据国家有关规定，可以使用数字压力计作为计量标准主标准器，这一点在计量标准名称代码目录和JJG875-2005《数字压力计》检定规程中都有所体现。
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活塞式压力计检定和使用中相关问题探讨
发表时间：2015-12-18T14:07:24.097Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：杨小波
[导读] 山西国家煤矿安全计量器具产品质量监督检验中心山西作为一个压力和温度函数，在计算活塞组件的有效面积时要对其进行换算，换算成20℃和零压力条件下的活塞组件有效面积。
杨小波
山西国家煤矿安全计量器具产品质量监督检验中心山西 030032
摘要：作为一种比较理想的压力计量仪器，活塞式压力计具有非常明显的优点，包括使用便利、测量范围广、性能稳定性强、准确度高等。
本文对活塞式压力计检定和使用中的相关问题进行了简要的探讨，并分析了活塞式压力计的检定造成影响的因素，希望能够保障活塞式压力计的检定和使用过程中的准确性。
关键词：活塞式压力计；使用；检定
引言
活塞式压力计在量值传递和压力计量中都具有显著的优势，在合理保管的情况下，活塞式压力计的使用寿命可以达到三十年，而且具有良好的稳定性。
活塞式压力计的量值可以达到0.002%，具有较高的准确性。
并且具有广泛的测量范围，其能够测量-0.1MPa至2500MPa 的范围。
2007年国家质量监督检验总局颁布并实施了JJG59-2007《活塞式压力计》检定规程，活塞式压力计的性能指标都有所提升。
近几年来，国内外活塞式压力计型号较多，活塞的尺寸也千差万别，仅仅根据检定规程得到的活塞式压力计检定结果和实际情况有很大差异，这将直接影响到压力量值传递。
1.活塞式压力计的工作原理
活塞式压力计的工作理论基础是流体静力学和帕斯卡定律。
在活塞面积确定的情况下，测量的压力和专用砝码、砝码托盘和活塞之间会产生相互平衡的力，这样就能对压力进行测量。
2.活塞式压力计的检定和使用
在活塞式压力计的检定过程中，活塞有效面积的检定是最为重要的一项，它还包括活塞有效面积的周期变化率、活塞转动的密封性、活塞的鉴别力、转动的下降速度和持续时间、活塞的垂直度、专用砝码的质量等[1]。
在活塞式压力计的检定和使用中，活塞的有效面积是最重要的检定项目。
在活塞杆和活塞筒之间的流动介质的中立面面积就是所谓的活塞组件的有效面积。
一般情况下活塞有效面积约为二分之一的活塞间隙面积和活塞杆面积。
作为一个压力和温度函数，在计算活塞组件的有效面积时要对其进行换算，换算成20℃和零压力条件下的活塞组件有效面积。
在对活塞组件有效面积进行检定时，主要的检定方法就是在用一个检验器上安装标准活塞式压力计和被检活塞式压力计，也可以使用管路来连接标准活塞式压力计和被检活塞式压力计，并对活塞的垂直位置进行调整。
比较和检定标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的面积。
起始平衡法和直接平衡法是比较常用的检定方法，具有较好的检定效果。
2.1起始平衡法的使用
在使用起始平衡法之前，要先对起始平衡点进行确定，在活塞式压力计量范围上限的百分之十五左右选择起始平衡点的压力值。
将相应数量的砝码放在被检活塞和标准活塞上，再对两个活塞进行加压，使其上升到工作位置，并进行旋转。
如果被检活塞和标准活塞不能保持平衡，则可以加放砝码使其平衡。
在两个活塞实现了起始平衡之后，其起始平衡的质量就是上面的所有砝码的质量。
在完成起始平衡之后，就要对各点进行检定。
注意在完成检定之后还要对其进行复测，误差不得超过小砝码质量的百分之十。
这是由于在进行起始平衡点的建立时，就已经将平衡位置受到的介质表面张力和两活塞之间的高度差的影响考虑在内了。
如果标准活塞压力计和被检活塞压力计具有同样的材料和形状，其受到的活塞组件变形的影响也基本相同，在计算时可以对其进行忽略，并约去空气浮力修正[2]。
2.2直接平衡法的使用
在使用直接平衡法之前，首先要对标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的活塞质量和连接件质量进行确认。
其二，要将标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的平面高度差确定下来，进而就可以检定第一平衡点。
分别向两个活塞式压力计上添加砝码，直至两个活塞式压力计处于平衡的工作位置。
对被检活塞式压力计的有效面积的计算可以使用流体静力平衡法。
并使用该方法检定其他的点。
在活塞杆和活塞筒之间的流动介质的中立面面积就是所谓的活塞组件的有效面积。
活塞组件的有效面积约等于一半的活塞间隙面积和活塞杆面积。
由于温度和压力会对活塞组件的有效面积造成直接的影响，因此要对有效面积进行换算，设定为20℃、零压力下的有效面积。
通过各检定点的个别值的平均数，可以对活塞组件的有效面积进行计算。
在计算的过程中要注意对活塞组件的变形、液柱高度差、表面张力和空气浮力进行修正。
活塞系统在压力的作用下会发生形变，对活塞组件的有效面积造成影响。
因此要修正活塞有效面积的压力变形，将其修正到零压力下的水平。
如果标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的活塞杆下端面的水平面不同，则要对其液柱高度差进行修正。
活塞杆和活塞筒顶部的间隙之间的工作介质会受到表面张力的影响而发生收缩变形，沿着活塞杆轴的方向向下收缩。
此时可以根据砝码质量和活塞式压力计的准确度等级来对表面张力进行修正。
如果活塞压力计的介质为气体则无需考虑这一问题。
对于不锈钢砝码而言，空气浮力也会对活塞组件的有效面积造成影响，因此必须对空气浮力进行修正[3]。
3.活塞式压力计检定过程中的注意事项
随着造压介质运动粘度的增大、活塞浸入活塞筒长度的增大以及活塞半径的增大，活塞式压力计的活塞转动持续时间也会不断的减小。
其中活塞半径对塞式压力计的活塞转动持续时间的影响最大。
与之相反，活塞筒和活塞之间的间隙增大、砝码和活塞对队轴心的转动惯量增大，活塞转动延续时间也会随之增大。
如果活塞式压力计的测量下限较小、活塞浸入活塞筒体积相对较大、活塞较大，则在检定时不要忽略造压介质的表面张力值和浮力。
这就需要保障连接件、活塞和专用砝码的质量，并及时进行修正，对活塞式压力计进行科学的检定。
4.结语
总而言之，直接平衡法和起始平衡法在活塞式压力计的检定中各有优缺点，直接平衡法的优点在于对有效面积的计算更为准确，能够
适用于不同的活塞式压力计，其缺点在于有着过于复杂的计算过程。
起始衡量法的优点在于使用便利、计算简单，其缺点在于准确度不高。
因此要根据实际需要选择合适的检定方法，并合理分析检定过程中的各种因素，从而有效的取舍检定过程中的不同因素，使检定过程更加便利和高效，多和上级单位做一些比对，确保量值传递准确可靠。
参考文献：
[1]王山，赵平平，罗育东. 基于LVDT测量原理的活塞式压力计活塞位置指示装置[J].科技风.2011（11）
[2]曹良宇，殷新华，朱文龙. 液体活塞式压力计润滑油使用浅析[J].计测技术.2012（01）
[3]华海涛. 对影响质量流量计精度的因素及修正的初步探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2011（08）。