工作用差压计测量装置的研究

郑兆雄

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

工作用差压计测量装置的研究

郑兆雄

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

本文通过介绍工作用差压计仪器的校准现状，发现其中存在的问题，设计一种工作用测量仪器，并通过差压变送器测试的试验结果对其进行可行性分析。

工作用差压计；差压变送器；高静压

差压是指两个不同点之间的压力差，该参数在测量风速、流量、液位等众多方面都有重要的应用。常见的差压计有数字式差压计、差压变送器、差压液位计和U型压力计等。差压测量是一项基础的测量技术，随着工业技术的发展，差压计测量的准确度及其可靠性也被日益关注。

1 现状分析

当前差压变送器的检定通常是在低压端通大气的情况下检定的［1］，其他差压计也是如此，也就是说将差压计的低压端通大气，在高压端施加标准压力，通过差压计测得的高压端相对低压端（大气压）的差值是否准确来判断差压计的合格与否。这种方法适用于低静压仪表的校准，因为其静压的影响相对于仪表的准确度指标可以忽略不计。但是，在实际工作中差压计往往是高低压段均连如管道或容器，这使差压计的高、低两端均有一定值而且是相对高的静压压力。由差压计的原理可知在高静压状态下，差压计的高低测量端不可能完全对称，所以必然会引起测量结果的漂移。经过对国内外试验结果分析，差压计在静压状态下会产生输出值的静压误差，忽略静压误差的方法只能保证静压为零时的差压计的测量准确度，无法保证实际高静压工作状态下差压计的测量准确度。这就要求在检测和校准工作中，应该去模拟实际工作状态，在高静压状态下对差压计进行测试，以保证差压计在应用中的数值可靠性。

2 装置的结构及原理

本文介绍的工作用差压计测量装置整个系统主要分为三个部分，压力发生与控制装置、差压调节装置、参考数字压力计。压力发生与控制装置采用气体压力校验器，就目前常见的校验器来说，气压可做到14MPa，基本满足常见的差压计的静压要求；压力调节器的调节精度为0.01kPa；参考数字压力计选择量程为16MPa，准确度等级0.02级的数字压力计。

装置工作原理如下。首先，将泄压阀关闭，平衡阀1、2打开，此时工作用差压计以及标准差压计的高低压端处于连通状态，以保证再加压过程中，在静压较高的情况下，两个差压计的高低端差压不会出现突跳，导致仪器损坏。然后通过压力发生器缓慢升压并观察高低两端数字压力计的示值，当数字压力计示值达到目标压力值时，差压计高低两端处于同一个目标压力状态。接着关闭两个平衡阀，调节低压端调压器，使低压端压力达到试验要求的参考静压值并保持稳定，调节高压端，使高低两端产生一个稳定的压力差，利用两个数字压力计进行监控，最终以标准差压计的示值作为测量的标准值，对比标志值和工作用差压计的示值，来判断工作用差压计示值的准确程度，完成第一个压力点的检测。重复以上步骤，继续校准剩下的测量点。完成所有点的校准之后，先打开两个平衡阀，接着打开泄压阀，这样就完成了整个校准过程。需要注意的是，开始升压和准备泄压之前，一定要确保平衡阀处于打开状态，防止单测升压或降压造成差压超过差压计的量程。

表1 在静压为4MPa条件的测量结果

表2 在静压为4MPa条件下的测量结果

表3 两种方法的结果对比

表4 En值判别

3 可行性分析

在环境温度为（20±1）℃，湿度小于70%RH的环境下，使用同种电测设备测量差压变送器的电流输出，压力标准装置方面分别用高静压活塞式压力计和本文介绍的工作用差压校准装置对同一个样品（差压变送器）在静压为4MPa的条件进行测量。选择4MPa下进行试验，是因为JJG-2004压力变送器检定规程规定：当差压变送器的静态过程压力大于4MPa，由于试验设备自身的情况使输出量程变化试验有困难，可以降低压力，但不能低于4Mpa［2］。选择测量点为50kPa。进行10次重复试验，得到两种方式的测量结果，利用两次测量的结果与其不确定度的一致性用归一化偏差En值来进行评价。

被测样品参数：差压变送器，测量范围（0～100）kPa，准确度等级0.5级，静压范围（0～10）MPa。

方法一：高静压活塞测量法。选用的标准器为高静压活塞式压力计标准装置。差压范围0～210kPa，精度± 4.5pa；静压范围0～20MPa，精度±0.25%FS。

在静压为4MPa条件的测量结果见表1。测量结果扩展不确定度U1=0.03%，k=2。

方法二：工作用差压计测量装置测量法。利用工作用差压计测量装置，选择高精度的差压变送器作为标准器。差压量程0～100kPa；准确度等级为0.075级；静压范围0～13MPa。

在静压为4MPa条件下的测量结果见表2。测量结果扩展不确定度U2=0.10%，k=2。

比对结果见表3。进行En值判别，见表4。

通过上述比对结果，可以判断该测量装置可用于工作用差压计在高静压条件下的测量及校准工作。

［1］郭小瑜.智能差压变送器标定系统的设计与实现［D］.南京：南京理工大学，2006.

［2］国家技术监督检验总局.JJG882-2004，压力变送器检定规程［S］.北京：国家计量标准出版社，2004.

Research on Differential Pressure Measuring Device for Work

Zheng Zhaoxiong
（Fujian Institute of Metrology and Sciences，Fuzhou Fujian 350003）

In this paper,by introducing the current status of calibration of differential pressure gauges and finding out the problems,a device for measuring the differential pressure gauges is designed,and the feasibility analysis is car⁃ried out by the test result of the differential pressure transmitter.

work with differential pressure gauge；differential pressure transmitter；high static pressure

TB22

A

1003-5168（2017）08-0082-02

2017-07-03

郑兆雄（1988-），男，本科，助理工程师，研究方向：计量工作。