智能数字压力校验仪在压力控制器检定中的应用

作者：崔尧尧  孙搏  （天津市计量监督检测科学研究院;天津市自行车研究院; ）转载本文请注明文章作者版权。

摘要:在压力控制器检定方面，采用传统检定方式难以实现数据的准确记录。而采用智能数字压力校验仪，则能对开关通断时瞬间压力值进行自动记录，因此可以在压力控制器检定中得到应用。从应用效果来看，采用智能校验仪得到的数据整体较小，切换差在0.06 ～0.08MPa之间，波动相对较小，只需要2～3 min即可完成控制器检定，而测量不确定评定结果为p=0.695MPa，U=0.002MPa，k=2，能够满足压力控制器检定的精度要求。

在介质压力信号检测、显示和控制等方面，压力控制器将发挥保证系统正常运行的重要作用。而采用智能数字压力校验仪进行压力控制器检定，则能保证设备压力示值误差得到校准，继而使设备的作用得到有效发挥。

1 压力控制器检定要求

压力控制器为一种专门控制压力的仪表，在输入压力达到设定值后即会进行控制或报警，被称之为压力开关。现阶段，压力控制器有两种，一种为机械式，另一种为电子式。其中，机械式压力控制器采用弹簧管、膜片等作为感压元件，在系统内压超出一定值后自由端会产生位移，借助连接导管对控制开关形成推动作用。按照要求，对压力控制器进行检定，需要确认其外观、绝缘强度、重复性误差、控压范围、设定点偏差等内容。其中，控压范围的检定需要将设定点调至最大位置，然后由零增加至触点动作，对标准器上压力值进行读取，该数值即为上切换值。将设定点调至最小，然后缓慢减小至触点动作，可以得到下切换值。根据得到的数值，可以确定控制器是否在控压范围内。针对设定点偏差，则要使设定点处在量程下限标度附近，然后增加压力直至控制器指示压力接近设定点，然后增加缓慢增加压力，使其逼近检定点到触动动作，此时读取数值为上切换值。按照相反的流程，可以读取下切换值。反复三次循环，可以得到平均值，然后使设定点在控制器量程上限附近重复上述检定步骤。从检定方法上来看，针对压力控制器，人员需要采用传统的检定方法，即利用气体活塞式压力计作为标准源，使压力值达到质量标准。采用该种压力计，因体积大携带不便，因此较难用于现场测试。在实际检定的过程中，人员不仅需要进行压力计的操控，还需要时刻关注信号的变化，并在压力值变化时迅速进行记录，因此具有一定的困难。

2 智能数字压力校验仪在压力控制器检定中的应用

2.1 应用方法

在压力控制器检定中，实际应用智能数字压力校验仪还要将其作为标准器。选用压力校验仪，对J120 压力控制器进行检定。采用该校验仪，最大允许示值误差为± 0． 05% 读数，需要采用空气为介质，对0.7 ～ 3.9 MPa、准确度为0.5%的压力控制器进行校准。在鉴定前，需要将检验仪、压力控制器连接在一起。根据量程进行适合压力模块的选择，并将模块引压口连接在发生器上，避免出现泄漏问题。选用的压力发生器压力范围在－ 0.098 MPa 到10MPa之间，为CST1002B型台式气压压力泵，以空气为传压介质，可以满足压力控制器检定过程中增压和减压要求。校验仪量程在0～4MPa之间，可以选择SW 和COM 档电气插孔，采用连接线进行控制器N0 端和COM 端连接，然后进行双触发模式的选择。校验仪会输出标准压力值，在正行程压力检定时，需要从零点开始，利用压泵加压，直至触点动作。

2.2 应用效果

从检定情况来看，在缓慢加压的过程中，接线端NO 与COM 将断开。而在压力达到1． 435 MPa

时，NO 与CMO 将连通。在压力降低至1． 428 MPa时，NO 和CMO 将断开，可以得到切换差为0.007MPa。为确定检定效果，同时采用万用表对开关通断进行监测，并通过人工计数方式进行常规检定。如表1 所示，为两种检定方式结果比较。从表中数据可以看出，采P醜_0罅_歴用智能校验仪得到的数据整体较小，切换差在0． 06 ～ 0． 08 MPa 之间，波动相对较小。而采用人工检定方法，由于在切换差试验中需要同时进行压力调节和数据记录，所以检定过程中压力不断提升或减小，人员未能及时在信号出发瞬间进行数据的记录。受这一因素的影响，人工检定得到的数据整体较大，波动也较大，切换差在0.15 ～ 0.18 MPa 之间。此外，从时间上来看，采用人工检定方式需要花费8 ～ 9 min 的时间进行一次检定，采用智能校验仪则只需要2 ～ 3 min 的时间。因此从总体上来看，采用智能数字压力校验仪进行压力控制器检定不仅可以获得更加精确的测量结果，还能缩短检定时间。

                               
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表1 压力控制器两种检定方式结果比较

2.3 测量不确定度

实际在应用校验仪进行压力控制器检定时，除了分析压力示值误差校准过程，还应对示值的测量不确定度进行评定，确定示值准确度。具体在测量的过程中，还要采用Ps = PZ + Px的测量数学模型，其中Ps、PZ、Px分别为控制器示值、校验仪示值和控制器修正值，单位均为MPa。

针对示值重复性引入的标准不确定度u1，还要进行评定。实际评定时，需要采用A 类方法，在规程范围内对压力控制器进行重复性测量。具体来讲，就是在0． 7 MPa 设定点位置完成3 次重复测量，可以得到0.694 MPa、0.696 MPa、0.695 MPa 三个数值。按照单次实验标准，可以确定s=( Pmax－Pmin )/Cn = 0.0011MPa。其中，Pmax和Pmin分别为三次测量中最大的校验仪示值和最小的校验仪示值，Cn则是极差系数，为1． 69。由此可知，u1 = s/  =0000 6 MPa。采用智能数字压力校验仪，其准确度也将对不确定度u2进行引入。在评定的过程中，由于仪器测量最大允许示值误差为±1MPa×0.05%=±0.0005MPa，得到a =0.0005MPa，同时数值均匀分布，因此可得u2= a/  = 0.00029MPa。

3 结论

通过研究可以发现，伴随着科学技术的发展，智能数字压力校验仪得以诞生，用于进行压力控制器检定不仅能够给提高检定结果准确度，同时也能满足现场自动化检定需求。实际在应用校验仪进行压力控制器检定时，还要按照相关规定进行操作，以便提高检定工作效率和质量，保证检定工作的顺利开展。

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