科技名词定义
中文名称:活塞式压力计
英文名称:piston gauge
定义:利用压力作用在活塞上的力与砝码的重力相平衡测量压的仪表。
应用学科:机械工程(一级学科);工业自动化仪表与系统(二级学科);压力测量仪表-压力仪表名称(三级学科)
解释:
新规程活塞式压力计就是符合我国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。
原理简介
1 范围
本标准规定了液体活塞式压力计的基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存要求。
本标准适用于直接或通过承重装置(杆)施加负荷于活塞上工作介质为液体的活塞式压力计(以下简称压力计)。本标准适用于测量上限为250MPa以下的压力计。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 264 石油产品酸值测定法
GB/T 265 石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法
GB/T 1146 水准泡
GB/T 8170 数值修约规则
JB/T 9329 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法
JB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
3 基本参数
压力计的精确度等级为0.02级和0.05级，基本参数应符合表1的规定。
表1
测量上限(MPa) | 活塞公称面积(cm) | 活塞(包括承重盘) | 专用砝码 |
公称质量(kg) | 产生的压力(MPa) | 公称质量(kg) | 产生的压力(MPa) | 数量(块) |
0.6 | 1 | 0.4 | 0.6 | 0.1 | 0.01 | 6 |
0.5 | 0.05 | 10 |
6 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | 0.5 | 0.1 | 4 |
2.5 | 0.5 | 11 |
0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 4 |
1 | 0.5 | 11 |
25 | 0.2 | 1 | 0.5 | 1 | 0.5 | 5 |
5 | 2.5 | 9 |
60 | 0.1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 |
5 | 5 | 11 |
0.05 | 0.5 | 1 | 0.5 | 1 | 4 |
2.5 | 5 | 11 |
100 | 0.1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
2 | 2 | 1 |
5 | 5 | 19 |
0.05 | 2 | 4 | 1 | 1 | 2 |
2 | 2 | 3 |
5 | 5 | 5 |
10 | 10 | 8 |
160 | 0.05 | 2 | 4 | 1 | 2 | 2 |
2 | 4 | 3 |
5 | 10 | 2 |
10 | 20 | 14 |
250 | 0.02 | 0.05 | 0.25 | 1 | 12.5 | 5 |
25 | 5 | 24 |
注:若压力计基本参数与上述基本参数不一致，可按最接近以上基本参数的数值选取
详细内容
4 技术要求
4.1 正常工作条件
环境温度:15℃~25℃;
相对湿度:≤80%;
大气压力;(86~106)kPa。
4.2 参比工作条件
环境温度、相对湿度应符合表2的规定。
表1
精确度等级 | 环境温度℃ | 相对湿度% |
0.02级 | 20±1 | ≤80 |
0.05级 | 20±2 |
4.3 基本误差
压力计的基本误差限应符合表3的规定。
表2
精确度等级 | 基本误差限(测量下限到测量上限) |
0.02级 | 实际测量压力的±0.02% |
0.05级 | 实际测量压力的±0.05% |
4.4 垂直度
承重盘的支撑面应与活塞轴心线垂直，其垂直度应不大于表4的规定。
表3
精确度等级 | 垂直度不大于 |
0.02级 | 2ˊ |
0.05级 | 5ˊ |
4.5 活塞转动延续时间
压力计在测量上限的10%负荷条件下，活塞按顺时针方向自由旋转的初角速度为20±1r/10s时，活塞转动延续时间不小于表5的规定。
表4
测量上限MPa | 活塞转动延续时间不小于 | 专用砝码外径不大于mm |
0.02级 | 0.05级 |
0.6 | 30s | 25s | 140 |
6 | 2min | 1min | 230 |
25 | 2min30s | 1min30s | 230 |
60100160 | 2min30s | 2min | 290 |
250 | 4min | 3min | 340 |
4.6 活塞下降速度
压力计在测量上限值负荷条件下，活塞的下降速度不应大于表6的规定。
表5
测量上限MPa | 负荷压力MPa | 活塞的下降速度不大于mm/min |
0.02级 | 0.05级 |
0.6 | 0.6 | 0.2 | 0.8 |
6 | 6 | 0.2 | 0.5 |
25 | 25 | 0.5 | 0.5 |
60 | 60 | 0.8 | 1.0 |
100 | 100 | 0.8 | 1.0 |
160 | 160 | 1.0 | 1.0 |
250 | 250 | 1.0 | 1.5 |
4.7 灵敏限
压力计在测量上限值的负荷条件下，灵敏限值应小于能产生相当于最大允许误差10%压力的砝码质量值。
4.8 活塞有效面积
压力计的活塞有效面积和活塞有效面积平均值的允许范围及其平均值与单独值之间的相对误差，应符合表7的规定。
表6
活塞公称面积cm | 允许面积cm | 活塞有效面积允许误差% |
0.02级 | 0.05级 |
1 | 0.9960~1.0040 | ±0.01 | ±0.02 |
0.5 | 0.49600~0.50400 |
0.2 | 0.19800~0.20200 |
0.1 | 0.09900~0.10100 |
0.05 | 0.049500~0.050500 |
0.02 | 0.019800~0.020200 |
4.9 质量误差
压力计的专用砝码、活塞(包括承重盘)，经调整后的实际质量值与根据活塞有效面积所计算质量值之间的相对误差不应大于表8的规定。
表7
精确度等级 | 质量误差% |
0.02级 | ±0.008 |
0.05级 | ±0.02 |
4.10 密封性
压力计应在表9所规定的额定压力条件下，承受15min的密封性试验。观察后5min的压力下降值，其值不应大于表9的规定。
表8
型式 | 额定压力MPa | 压力下降值MPa |
0.02级 | 0.05级 |
06 | 1 | 0.025 | 0.05 |
6 | 10 | 0. 25 | 0.5 |
25 | 30 | 0.5 | 1.0 |
60 | 80 | 1.25 | 2.0 |
100 | 130 | 2.0 | 3.0 |
160 | 200 | 3.0 | 5.0 |
250 | 300 | 5.0 | 10.0 |
4.11 工作液体
压力计所使用的工作液体，其运动黏度和酸值应符合表10的规定。
表9
测量上限MPa | 20℃时运动黏度mm/s | 酸值不大于mgKOH/g |
0.6~25 | 9~12 | 0.05 |
60~250 | 20~25 | 0.05 |
4.12 承重盘和专用砝码
1)压力计承重盘和专用砝码表面应无损伤，有耐磨防腐层(如发蓝发黑)的砝码不得有锈斑。
2)压力计各块砝码的凸凹面应能正确配合，不得过松或过紧，并保持同心。
3)同一标称值的压力计，其相等质量的专用砝码应具有相同的形状和尺寸。
4)在承重盘和专用砝码上，应具有调整质量的孔腔，调整后的调整螺塞不得高于承重盘和专用砝码的圆周表面。
5)0.02级的压力计承重盘和专用砝码应使用无磁金属材料。
4.13 指示装置
1)活塞工作位置指示器;
2)压力计应装有活塞行程限止器。
4.14水准泡
压力计应有水平装置和水平调节器。
1)水平装置使用的水准泡为角值8ˊ的圆形水准泡，应满足表4的要求。
2)水平调节装置在调节水平时，应灵活、平稳，且不应有自由串动现象。
4.15 外观
压力计可见表面应无毛刺和划痕，标志应齐全、清晰。
4.16 抗运输环境性能
压力计在运输包装条件下，应能承受JB/T 9329的规定。其中
1) 高温试验选取40℃;
2) 低温试验选取-25℃;
3) 自由跌落高度为100mm。
理论发展
5 试验方法
压力计试验顺序应按附录A的规定。
5.1 试验条件
除符合本标准4.2条规定的参比工作条件外，还须符合下列要求:
1) 压力计中使用的工作液体应符合本标准4.11条表10的规定;
2)调节压力计至水平位置;
3)活塞在工作位置时，应能平稳自由转动。
5.2 标准仪器
标准仪器的精确度等级分别为0.005级和0.02级活塞式压力计。
5.3 密封性试验
将通往活塞系统和输出大气口的阀门关闭，均匀缓慢地加压至本标准4.10条表11的规定值，耐压15min从第11min开始用秒表计算时间，此时应在精确度等级不低于0.4级的压力仪表上，观察后5min压力系统的压力下降值，下降值应符合本标准表9的规定。
5.4 垂直度试验
调整压力计的活塞到工作位置指示线上时。将角值为1ˊ~2ˊ的条式水平仪放置于承重盘上，并尽量使其处于承重盘的中间位置。调节水平调节装置。然后，将条式水平仪转动90°(承重盘不动)，用同样的方法调整水平调节装置，使气泡处于中间位置，如此反复进行，调整水平调节装置，直到条式水平仪放置在这两个位置时，气泡均处于中间位置为止。再将条式水平仪分别放置于0°、90°和45°位置上(0°位置第一次可任意放置)，在每一位置时均应将承重盘转动90°和180°，此时气泡对中间位置的偏离不应大于本标准表4的规定。
每次调节水平装置至任何位置时，底座上的圆形水准泡装置中的气泡，所对中间位置的偏离均不应大于本标准表4的规定。
5.5 活塞转动延续时间试验
排除工作液体内积存气体，在本标准4.5条所规定的负荷压力下，使活塞处于工作位置，并以(20±1)r/10s的初始角速度按顺时针方向转动。此时，用秒表开始测量时间，直到活塞完全停止转动为止。
活塞转动延续时间，测量三次，其平均值应符合本标准表5的规定。
5.6 活塞下降速度试验
在本标准4.6条所规定的负荷压力下，使压力计处于水平位置，排除压力计内腔空气将活塞升于工作位置，关闭通往活塞得阀门，再打开油杯阀门。在砝码中心处放置百分表，使表的触头升高3~5mm , 保持3min后，再观察百分表指针移动的距离，同时用秒表计时，每次测1min 。共测量三次，取最大值。
5.7 灵敏限试验
在测量上限值的负荷压力条件下，被检压力计与标准仪器的压力平衡后，将不大于本标准4.7条所规定的小砝码质量值放置在被检压力计上，应能打破两压力计的平衡。灵敏限的试验可在活塞有效面积的试验过程中同时进行。
5.8 活塞有效面积试验
在本标准4.8条所规定的条件下，用液压静力平衡法，进行活塞有效面积的试验。
1)将被检压力计与标准仪器连接起来(或将被检压力计的活塞系统安装在标准仪器上)，进行压力系统平衡。
2)在被检压力计测量上限值15%左右的压力处，选取起始平衡点，进行压力系统平衡。如不能平衡，可在活塞上升的压力计上施加小砝码，直至平衡为止。确定压力系统是否平衡，以两活塞在工作位置上保持不变，或以同样缓慢的速度下降为准。
3)在被检压力计的测量范围内选取试验点，并应均匀分布。按第5.8条第2)项的试验方法进行各试验点的压力平衡试验，对0.05级压力计应在升压和降压时各检四点;对0.02级压力计应在升压和降压时各检五点。
4)该项目试验完毕后，还须对起始平衡点进行复检(按第5.8条第2)项的检验方法)。两次之差，对0.02级和0.05级压力计应分别不大于平衡点压力的0.002%和0.005%。如超差则应重新进行压力起始平衡，测定活塞有效面积。
5)活塞有效面积的单独值，平均值和误差等的计算，按附录B的规定。
6)活塞有效面积平均值，经数值修约所保留的位数，应符合附录B B.5条的规定，修约后的平均值即为活塞有效面积。
5.9 质量误差试验
1)专用砝码、活塞(包括承重盘)的质量，应按活塞有效面积、使用地点重力加速度(或标准重力加速度)及空气浮力进行配重;
2)质量的配重，应按附录C进行质量计算。然后再按附录D所规定的检验仪器进行质量配重。
5.10 工作液体试验
运动粘度，按GB/T 265所规定的方法进行试验。
酸值，按GB/T 264所规定的方法进行检验。
5.11专用砝码和承重盘试验
目测检验，结果应符合本标准4.12条的规定。
5.12 指示装置、水准泡和外观检验
目测检验，结果应符合本标准4.13条的规定。
5.13 抗运输环境性能检验
按本标准4.16条的要求和JB/T 9329所规定的方法进行试验。全部试验后按本标准5.3~5.7条和5.11进行检验。
应用实例
6 检验规则
6.1 出厂
6.1.1 检验项目
检验项目应按表11的规定:
表1
序 号 | 检验项目 | 条 序 |
1 | 垂直度 | 4.4 |
2 | 活塞转动延续时间 | 4.5 |
3 | 活塞下降速度 | 4.6 |
4 | 灵敏限 | 4.7 |
5 | 活塞有效面积 | 4.8 |
6 | 质量误差 | 4.9 |
7 | 密封性 | 4.10 |
8 | 指示装置 | 4.13 |
9 | 水准泡 | 4.14 |
10 | 外观 | 4.15 |
11 | 标志 | 7.1 |
6.1.2 抽样与判定规则
按出厂检验项目进行逐台检验。若某台压力计中有一个检验项目不合格时，即判定该台压力计为不合格品;只有在出厂检验项目全部合格后，才能判定为合格品。合格品应附有合格证、使用说明书，方能出厂。
6.2 型式试验
6.2.1 检验项目
在下列任一情况，压力计应按本标准的全部技术要求和试验方法进行型式试验:
a. 新产品的试制定型鉴定;
b. 成批生产的压力计定期检验;
c. 当设计、工艺、材料等方面有重大变更时;
d. 停止生产的压力计，再次生产时。
注:b、d两项中对4.10、4.13和4.16条试验，可不进行。
6.2.2 抽样及判定规则
在第6.2.1条a、c项两种情况下，任意抽取试制品中的三台压力计，作为被检样本;在第6.2.1条b、d项两种情况下，随机抽取同一批产品中的三台压力计，作为被检样本。被检样本只有在所规定的检验项目全部符合本标准时，则型式试验通过。若某台压力计中有一个检验项目不符合要求时，则对a、c项为检验不通过，对b、d项则应加倍抽取样本进行复检，复检时只检验被检样本的不合格项;经检验合格后，则型式试验通过，否则为不通过。
2 标志、包装和贮存
7.1 标志
在压力计及外包装上，应标明本标准代号、编号及名称。
7.1.1压力计的底座上应有固定的金属铭牌，铭牌上一般应标明:
a. 生产商(制造单位)或商标;
b. 产品名称或型号;
c. 精确度等级;
d. 测量范围;
e. 制造年、月及产品编号。
7.2 包装
压力计的包装应符合JB/T 15464的相应规定，其中包装的防护类型，可由制造单位自行规定。
7.3 贮存
压力计应贮存在通风干燥的室内，室内空气应洁净并对压力计无腐蚀作用。
基于LVDT测量原理的活塞式压力计活塞位置指示装置
活塞式压力计简介