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        活塞式壓力計(jì)的技術(shù)能力和設(shè)備更新的探討

        2013-05-30 04:52:44李源
        關(guān)鍵詞:碳化鎢活塞式壓力計(jì)

        李源

        活塞式壓力計(jì)是基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡原理產(chǎn)生的一種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的精密壓力計(jì)量?jī)x器。利用壓力作用在活塞上的力與砝碼重力相平衡的原理制成的壓力計(jì)稱為活塞式壓力計(jì)。它在壓力計(jì)量技術(shù)中占有相當(dāng)重要的地位?;钊綁毫τ?jì)具有準(zhǔn)確度等級(jí)高,測(cè)量范圍寬(-0.1-2500)MPa,計(jì)量性能穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便和不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。目前,以活塞式壓力計(jì)作為壓力計(jì)量基準(zhǔn)的國(guó)家都相繼建立了基準(zhǔn)、副基準(zhǔn);工作基準(zhǔn);標(biāo)準(zhǔn)器;壓力表;傳感器等一整套傳遞系統(tǒng),為了進(jìn)行國(guó)際間高精度壓力標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì),在國(guó)際壓力計(jì)量會(huì)議上提出要以氣動(dòng)活塞式壓力計(jì)作為液體壓力計(jì)的國(guó)際比對(duì)的轉(zhuǎn)換傳遞手段,可以說活塞式壓力計(jì)目前幾乎是獨(dú)一無二的基準(zhǔn)器和高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器。但活塞式壓力計(jì)本身存在著測(cè)力時(shí)加減砝碼,使測(cè)力點(diǎn)的壓力示值不能連續(xù)顯示,活塞與活塞筒之間存在間隙,在壓力作用下使工作液體發(fā)生泄漏,活塞桿底部在長(zhǎng)期使用下由于材質(zhì)的關(guān)系會(huì)變黑、銹蝕和變形,處理困難,在一定程度上影響測(cè)量精度和使用壽命等不足之處,但它在檢定系統(tǒng)中的位置和作用,決定了它在多數(shù)場(chǎng)合被用作量值傳遞的基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器,所以應(yīng)用廣泛技術(shù)能力不容忽視。

        隨著壓力計(jì)量技術(shù)的不斷更新,國(guó)家對(duì)活塞式壓力計(jì)的檢定規(guī)程做了較大的更改。2008年11月1日按照國(guó)家質(zhì)檢總局的要求,頒布了JJG59-2007活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程。各計(jì)量單位所使用的活塞壓力計(jì)在某種程度上已無法滿足新規(guī)程的要求。新規(guī)程賦予了活塞式壓力計(jì)新的生命。

        設(shè)備更新后大大的改善以上提出的不足,特別是用碳化鎢做活塞和活塞筒的材質(zhì):碳化鎢化學(xué)式WC。全稱為黑色六方晶體,有金屬光澤,硬度與金剛石相近,為電、熱的良好導(dǎo)體。熔點(diǎn)2870℃, 沸點(diǎn)6000℃,相對(duì)密度 15.63(18℃)。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸,易溶于硝酸-氫氟酸的混合酸中?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在碳化鎢中,碳原子嵌入鎢金屬晶格的間隙,并不破壞原有金屬的晶格,形成填隙固溶體,因此也稱填隙(或插入)化合物。碳化鎢可由鎢和碳的混合物高溫加熱制得,氫氣或烴類的存在能加速反應(yīng)的進(jìn)行。若用鎢的含氧化合物進(jìn)行制備,產(chǎn)品最終必須在1500℃進(jìn)行真空處理, 以除去碳氧化合物。把它作為活塞桿和活塞筒的材質(zhì),比以前的合金鋼堅(jiān)硬100倍以上。溫度膨脹系數(shù)小、變形量小,因而保證了活塞有效面積周期變化率較小,從而保證活塞壓力計(jì)有極高的靈敏度?;钊突钊步?jīng)精工研磨,其圓度誤差和間隙極小,測(cè)量上限超過25MPa以上高壓活塞壓力計(jì)的工作介質(zhì)采用低黏度的癸二酸脂,因而極大的提高活塞轉(zhuǎn)動(dòng)延續(xù)時(shí)間,也就相應(yīng)減小活塞下降速度,提高活塞鑒別力.因而 用國(guó)際高壓比對(duì)時(shí)指定的癸二酸二(乙基已基)酯粘度為(20-25)mm2/s取代現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)壓力計(jì)使用的傳壓介質(zhì)蓖麻油粘度為(900-1100)mm2/s為傳壓介質(zhì),從而保證壓力計(jì)有極高的靈敏度。

        那么更新后的活塞式壓力計(jì)的應(yīng)用如何呢?以我所使用的陜西創(chuàng)維YS系列0.05級(jí)活塞壓力計(jì)為例:

        1.活塞轉(zhuǎn)動(dòng)更平穩(wěn),減少附加誤差

        6MPa以下采用托盤直接加載,6MPa以上的采用掛籃結(jié)構(gòu),重心低,穩(wěn)定性極好。避免了附加垂直力,降低了砝碼重心.相應(yīng)減小砝碼側(cè)向附加誤差使活塞轉(zhuǎn)動(dòng)更平穩(wěn),使用更方便。

        2.臺(tái)面整潔美觀

        機(jī)座采用鋁合金制造,質(zhì)輕堅(jiān)固美觀。6MPa以上工作介質(zhì)的改變,使用粘度較低的癸二酸二(乙基已基)酯,漏油的現(xiàn)象很少見,臺(tái)面容易清理,這是舊臺(tái)子達(dá)不到的地方。

        3.活塞的工作位置用傳感器監(jiān)測(cè)取代了限止器,具有靈敏,醒目,準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

        當(dāng)然也有不足,個(gè)人覺得YS系列0.05級(jí)活塞壓力計(jì)更適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室和工作量較小的檢定單位使用:(1)雖然攜帶方便但下廠去的地方大多數(shù)是車間和鍋爐房,電源是一大問題。(2)儀表的接頭必須是干凈的,不然就連接不上,使用過的儀表大多是膠帶和油麻清理起來很費(fèi)事。(3)外殼公稱直徑超過?100mm儀表很難檢滿全量程的。(4)加壓采用手壓式,一下一下機(jī)械式的加壓,沒有原來手搖式的活塞省時(shí)。因此更新后的活塞在一定程度上解決了活塞滲漏、變形間隙過大的問題,其余的只有在工作上加以克服。更新后的活塞壓力計(jì)為我們今后的壓力檢定工作提供了保證。

        再好再高精度的設(shè)備,如果使用維護(hù)不正確,也不能提供高準(zhǔn)確性、高復(fù)現(xiàn)性、高可信度的檢定結(jié)果。對(duì)新購(gòu)置的活塞壓力計(jì),在使用前要用高標(biāo)汽油對(duì)活塞系統(tǒng)、壓力泵、油杯、管路反復(fù)清洗后,再注入清潔的工作介質(zhì)。應(yīng)安置在便于操作、牢固無振動(dòng)的工作臺(tái)上,并用水準(zhǔn)器進(jìn)行調(diào)整,使承重盤平面處于水平位置,同時(shí)保證活塞桿的垂直度。使用活塞壓力計(jì)時(shí),應(yīng)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)砝碼,活塞上加減砝碼時(shí)應(yīng)輕拿輕放,上下砝碼應(yīng)入槽中。應(yīng)經(jīng)常保持壓力計(jì)清潔,壓力計(jì)應(yīng)放在濕度不大的環(huán)境中,以免銹蝕。快速接頭和活塞缸下端O型圈較易損壞,若發(fā)現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)更換。對(duì)溫度環(huán)境的要求也很高,0.05級(jí)的活塞壓力計(jì)使用時(shí)要求溫度變化限制在(20±5)℃。油杯中液面應(yīng)經(jīng)常高于油杯過濾器罩子上端面,以免空氣進(jìn)入預(yù)壓泵中,造成預(yù)壓泵失效。

        在實(shí)際工作中我的感悟是:高標(biāo)準(zhǔn)的檢定設(shè)備是做好檢定工作的基本條件,正確使用維護(hù)設(shè)備是保證檢定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的必備條件,設(shè)備更新是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì),人類進(jìn)步的表現(xiàn)。應(yīng)該說更新后的活塞式壓力計(jì)使壓力計(jì)量又邁上了一個(gè)新的臺(tái)階,在壓力計(jì)量應(yīng)用上起到必不可少的作用。

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