淺談壓力表配備對液壓千斤頂檢定(校準)的影響
壓力表作為液壓千斤頂?shù)年P(guān)鍵儀表,其顯示值直接影響到工程建設(shè)的承載力和工程結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力測量結(jié)果的準確性。為了解決這一問 題,本文主要對壓力表的測量范圍、精度、分辨率和液壓千斤頂檢定檢定結(jié)果匹配,闡明了液壓千斤頂生產(chǎn)廠家和施工單位的一些習(xí)慣性誤解， 進行了合理化的分析并相應(yīng)給出了一些建議。
1.引言
液壓千斤頂作為在橋梁、高架橋、地鐵、隧道及房建中最常使用 的儀器。液壓千斤頂主要作用于樁基跟結(jié)構(gòu)工程的力值施加與控制。 壓力表則是測量儀器的關(guān)鍵，在液壓千斤頂使用過程中的表現(xiàn)直接 影響到試驗的結(jié)果?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002)和《混凝 土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)都對張拉控制應(yīng)力 和相關(guān)應(yīng)力作了規(guī)定，在實際施工中，控制張拉應(yīng)力是用液壓千斤頂 支撐測量壓力表，并作為設(shè)計基準。壓力表則是液壓千斤頂指示器的 測量儀器，測量性能直接影響到測量結(jié)果的準確性，支撐壓力直接影 響液壓千斤頂?shù)脑囼灲Y(jié)果。往往被施工單位和制造商所忽視。在我們 曰常對千斤頂?shù)臋z定和校準工作中，經(jīng)常會碰見千斤頂上配套的壓 力表精度和量程不合理的情況。
壓力表是以彈性元件為感壓元件的測量壓力的儀表，壓力表的 法定計量單位是Pa (帕斯卡），或是它的十進位倍數(shù)關(guān)系：kPa、MPa 等。千斤頂校準過程中使用的是MPa單位。而壓力表的工作原理則是 利用彈性敏感元件（如彈簧管）在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，其變形 量的大小與作用的壓力成線性關(guān)系，通過傳動機構(gòu)釋放、由指針在分 度盤上指示出被測壓力。壓力表在千斤頂測量過程中起到關(guān)鍵作用。
2.千斤頂?shù)臋z定方法
依照JJG621-2012液壓千斤頂檢定規(guī)程，外觀檢查應(yīng)按技術(shù)要 求中規(guī)定的第一項進行，其他項目的檢查檢驗應(yīng)在符合第六項要求 后進行。把千斤頂放在軸承架或試驗機上，其擁有足夠的剛度。測力 儀應(yīng)安裝在千斤頂工作活塞的末端，測力儀主軸線與千斤頂軸線重 合，使傾翻載荷和偏心載荷的影響最小。使壓力表指針調(diào)為零點。預(yù) 壓，接通電源，電預(yù)熱，啟動泵，每次加載到額定負載回零，預(yù)壓兩次， 試驗力施加應(yīng)緩慢平穩(wěn)，不得有沖擊或超載。千斤頂檢定應(yīng)從千斤頂 額定負荷的20%開始，按遞增順序逐點進行檢定，至各檢定點保持穩(wěn) 定后記錄相應(yīng)的進程市值，直至最大力值。檢定點應(yīng)不少于5點，并 應(yīng)盡可能均勻地分布。記錄好壓力表和測力計相對應(yīng)的各個數(shù)據(jù)，計 算出相應(yīng)指標和力-壓力校準方程。
3.壓力表測量范圍和精度等級對千斤頂測量結(jié)果的影響
從以上液壓千斤頂檢定過程中可以看出，液壓千斤頂配備的壓 力表的精度及量程直接影響到測量結(jié)果和校準方程?，F(xiàn)舉例分析，如 果液壓千斤頂額定壓力為60MPa，同時配套廠家對壓力測量范圍選 定表1.6級（0~60)MPa(在檢定和校準過程中，已多次出現(xiàn)），首先，來 看壓力表的范圍，若千斤頂正常使用，額定壓力為60MPa，選擇 60MPa的壓力表，這意味著達到了壓力表的上限，將會帶來非常大的 風險。這樣上限的使用不但不能保證測量結(jié)果的準確性和長期使用 性。在應(yīng)用操作當中，為了能讓彈簧管壓力表指示正確和長期的使 用，壓力表應(yīng)當在正常允許的壓力范圍之內(nèi)工作，在靜壓力下不能超 過測量值上限的75%；在波動壓力情況下不能超過測量值上限的 60%，測量值范圍在（0~60)MPa壓力表，壓力表線性正常工作壓力在 45MPa以下，一旦液壓千斤頂所能控制的壓力超過45MPa，在彈性敏 感元件長期超正常壓力范圍使用下，壓力表彈簧管容易疲勞，長期使 用會造成壓力指示失準。為了確保測量的準確度和長期可靠性，根據(jù) JJG49 -2013彈性元件式精密壓力表和真空表計量檢定規(guī)程以及 JJG621-2012液壓千斤頂檢定規(guī)程，壓力表的選擇應(yīng)為準確度級別 0.4級測量上限為額定油壓的130~200%。而壓力表的測量范圍（上限 和正常量限）的上限應(yīng)符合以下系列之一：（1x10n、1.6x10n、2.5x10n、 4xl0n、6x10n)Pa、kPa、或MPa，因此額定壓力為60MPa左右的液壓千 斤頂，配備的指示壓力表選擇應(yīng)為準確度0.4級測量范圍上限為 100MPa的精密壓力表比較合適，符合規(guī)程求。我們再來看如果配備 的1.6級的60MPa的壓力表。如1.6級，測量范圍為（0~100)MPa -般 壓力表，其最大允許誤差為±1.6MPa，而±1.6MPa的最大允許誤差值對 液壓千斤頂?shù)臋z測結(jié)果是不可接受的，尤其是對小負荷點。預(yù)應(yīng)力張 拉過程中經(jīng)常會用到小負荷力值，而壓力表采用的是引用誤差，在 (10~20)MPa測量范圍內(nèi)，液壓千斤頂?shù)南鄬φ`差高達（8~16)%。施 工中跟據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-200)和《混凝土結(jié)構(gòu)工程 施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002)的要求，預(yù)應(yīng)力錨固預(yù)應(yīng)力測試 和工程設(shè)計規(guī)范相對偏差值，應(yīng)允許在5%。然而，由于設(shè)計要求、施 工方法、試驗方法、配套儀器和環(huán)境等因素的影響，試驗結(jié)果的可靠 性和準確性會受到很大的影響。為確保預(yù)應(yīng)力錨索在預(yù)應(yīng)力試驗后， 工程設(shè)計規(guī)范的相對偏差值小于5%，測量液壓千斤頂作為測力控制 力值的準確度在2%以內(nèi)，以確保符合要求。如果試驗條件相同時，不 同精度等級的壓力表會影響液壓千斤頂?shù)臏y量精度。
下面列舉出了同一測量范圍內(nèi)兩個不同精度等級的壓力表，以 便探討壓力表對液壓千斤頂檢定和校準值的影響。在同一試驗條件 下， 選擇不同精度的壓力表對液壓千斤頂?shù)挠绊懞蜏y量結(jié)果的準確 性不可忽視，不同精度的壓力表分別與液壓千斤頂相匹配。如：千斤 頂編號Z200173，模型YCW250B;壓力表1，表號2541，1.6級，（0~60) MPa;壓力表2，表號0042，0.4級，（0~60)MPa;用上面兩個壓力表進 行檢定才符合液壓千斤頂檢定準確度的等級。依據(jù)《液壓千斤頂》 (JJG621-2012)檢定規(guī)程，在30弋室溫條件下，采用0.3級標準測力 計。檢定結(jié)果如見表1。
根據(jù)表1的檢定結(jié)果可以看出，壓力表是合格的，但相同的千斤 頂配置了精度不一樣的壓力表，測量出來的結(jié)果相差也是很大的，有 的遠遠超出了正常的范圍。由此可以看出，壓力表選擇0.4級精密壓 力表是合適的。
4.壓力表分辨力的影響
等級不同的壓力表最小分辨率也不同。以(0~100)MPa壓力表為 例，0.4級精密壓力表的最小分度值是0.5MPa，垂直于表盤指針的刀 片，所以可估讀最小分度值的1/10，最小分辨率是0.05MPa;而1.6級 的一般壓力表最小分度值為2MPa的指針葉片是平行的表盤這只能 估計指數(shù)最小值的1/5，最小分辨率是0.4MPa。因此，讀數(shù)誤差對分辨率的影響是不容忽視，0.4級壓力表分辨率更高。
5.不確定度分析
在校準過程中，測量結(jié)果的不確定度主要來自以下幾個方面： (詳見表2)。壓力表精度等級引入的不確定分量為u4。壓力表分辨率 引入的不確定度u5。測量結(jié)果的不確定度的影響如見表2。0.4級精 密壓力表測量范圍（0~100)MPa和分辨力為0.05MPa，在30弋室溫條 件下，對測量結(jié)果的不確定度分析。
合成不確定度為：ufi=0.82%。
擴展不確定度為：U=2.0%(k=2)。
同樣若采用1.6級普通壓力表則：
合成不確定度為：ufi=1.7%。
擴展不確定度為：U=4.0%(k=2)。
6.結(jié)論
通過以上千斤頂采用不同精度壓力表不確定度的分析，千斤頂 配備不同壓力表，其量程、精度等級、分辨率對液壓千斤頂檢定（校 準）結(jié)果有明顯影響。因此，為了提高測量性能，保證液壓千斤頂?shù)臏蚀_可靠，壓力表配套，應(yīng)根據(jù)130~200%液壓千斤頂額定油壓計算壓 力表的測量上限，選擇0.4級的精密壓力表，符合JJG621-2012液壓 千斤頂檢定規(guī)程的要求，從而提高液壓千斤頂?shù)膽?yīng)用效果。
