彈性元件式一般壓力表檢定的一種簡化方法
0 引言
彈性元件式一般壓力表(以下簡稱壓力表),是機(jī)械式壓力表的一種。機(jī)械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機(jī)械強(qiáng)度以及生產(chǎn)方便等特性,使得機(jī)械式壓力表在各大工業(yè)過程控制或技術(shù)測量環(huán)節(jié)中得到廣泛的應(yīng)用。準(zhǔn)確度等級等于或低于1.0級的壓力表、真空表及壓力真空表統(tǒng)稱為一般壓力表。JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程是用于指導(dǎo)壓力表計(jì)量檢定工作的技術(shù)規(guī)范。筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),提出一種簡化壓力表檢定記錄的方法。
1 壓力表原始記錄簡化記錄方法
JJG 52-2013中7.3.3條明確規(guī)定了讀取被檢壓力表示值按分度值1/5估讀,即壓力表的1/5分度值所表示的壓力值是讀數(shù)的最小估讀值。根據(jù)JJG52-2013中7.2條,壓力表需要讀取示值的項(xiàng)目有零位誤差、示值誤差、輕敲位移、回程誤差,這些都是按分度值的1/5估讀。由于示值可以用標(biāo)準(zhǔn)值加示值誤差表示,示值誤差可以用分度值1/5所表示的壓力值乘以整數(shù)倍表示,因而可以用這個整數(shù)值作為被檢壓力表讀取數(shù)據(jù)的記錄單位。原始記錄中需要填寫的數(shù)值有零位示值、被檢表示值、輕敲位移值及通過這些值計(jì)算出的數(shù)值,這些數(shù)值都可以用整數(shù)表示。其中需要注意的是,計(jì)算得到的數(shù)值在數(shù)學(xué)計(jì)算后不符合倍數(shù)的情況下,要根據(jù)情況使其符合分度值1/5估讀的要求。比如上下行程示值平均計(jì)算后得到的儀表示值,在平均運(yùn)算后如果不滿足該條件,則取絕對誤差值最大的那個行程示值為最后的儀表示值結(jié)果。由于檢定結(jié)果整數(shù)化,不需要從估讀的格數(shù)再次計(jì)算出具體壓力示值。壓力表檢定原始記錄數(shù)據(jù)整數(shù)化,配合后面講到的判定表,使用整數(shù)比較判斷檢定結(jié)果。與傳統(tǒng)方法相比,省略由估讀格數(shù)計(jì)算具體壓力值和最大誤差,再通過等級及量程計(jì)算最大允許誤差,然后再比較過程,達(dá)到簡化流程、提高工作效率的目的。
如表1所示,以一件量程為0~1 MPa,準(zhǔn)確度等級為1.6級的壓力表的原始記錄為例。
表1 壓力表的原始記錄 下載原表
該壓力表的分度值為0.020 MPa,1/5分度值所表示的壓力值為0.004 MPa,當(dāng)以該值為示值單位時,原始記錄如表2所示。
可以看到,檢定原始記錄數(shù)據(jù)整數(shù)化后,需要填寫的數(shù)字減少,達(dá)到工作效率提高的目的。不過當(dāng)需要判斷是否合格時,還需要與整數(shù)化的判定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合,才能快速判定示值是否合格,這就需要下面所講到的快速查詢表。
表2 簡化后的壓力表原始記錄 下載原表
2 常用壓力表的最大允許誤差的格數(shù)判定表
該查詢表是基于JJG 52-2013對壓力表的規(guī)定,如果需要檢定的壓力表相應(yīng)檢定項(xiàng)目不符合規(guī)定,會導(dǎo)致檢定結(jié)果不合格。有一些規(guī)定將壓力表的量程和計(jì)量單位進(jìn)行了限制,從而能總結(jié)出一張簡便的表格,便于快速查詢出壓力表的1/5格數(shù)判定數(shù)。這些規(guī)定如下:
1)JJG 52-2013中3.2條規(guī)定了壓力表使用的法定計(jì)量單位為Pa(帕斯卡),或是它的十進(jìn)倍數(shù)單位:kPa、MPa等。即:在我國只能用帕斯卡和它的十進(jìn)倍數(shù)單位作為壓力計(jì)量單位;
2)JJG 52-2013中6.1.4條規(guī)定測量范圍的上限應(yīng)符合以下系列中之一:(1×10n,1.6×10n,2.5×10n,4×10n,6×10n)/Pa、kPa或MPa,式中:n是正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零;
3)JJG 52-2013中5.1規(guī)定壓力表的準(zhǔn)確度等級及最大允許誤差應(yīng)符合表3規(guī)定。
表3 壓力表的準(zhǔn)確度等級及最大允許誤差 下載原表
注1:使用中的1.5級壓力表最大允許誤差按1.6級計(jì)算,準(zhǔn)確度等級可不更改。注2:壓力表最大允許誤差應(yīng)按其量程百分比計(jì)算。
以上3條限制了可檢定壓力表的計(jì)量單位、量程和等級,使得符合檢定要求的壓力表的規(guī)格限制在一定范圍之內(nèi)。筆者經(jīng)多年經(jīng)驗(yàn)積累總結(jié)出常用壓力表規(guī)格量程與分度值和最大允許誤差、1/5格數(shù)判定數(shù)之間關(guān)系的表格。1/5格數(shù)判定數(shù)是用五分之一的分度值的整數(shù)倍數(shù)表示,是由最大允許誤差除以1/5的最小分度值取整數(shù)而得。該表如表4所示。
表4中的“/10”、“/8”是表示將壓力表面上第一個不為零的數(shù)字分為多少等份。比如6 MPa的壓力表,第一個不為零的數(shù)值為1,而0與1之間被分為10等份,則最小估讀值表達(dá)式為(1/10)×1/5=0.02 MPa,其中的1/5是表示最小分度值的1/5。Y-150表示普通壓力表的表殼直徑為150 mm,Y-100表示普通壓力表的表殼直徑為100 mm,Y-60和Y-40可以以此類推。
在表4中,相同量程的壓力表的分度值和最大允許誤差相同,如0~0.1 MPa和真空表0~-0.1 MPa相同,0~0.4 MPa和-0.1~0.3 MPa的相同,不再列舉。
量程成10倍的壓力表的分度值和最大允許誤差也成10倍,而1/5格數(shù)判定數(shù)相同,如0~1 MPa表的量程是0~0.1 MPa表量程的十倍,分度值和最大允許誤差也是它的十倍,而1/5格數(shù)判定數(shù)相同,因而10 MPa之后的表可以通過乘以10計(jì)算出來,不再枚舉。
表4 1.6級常用壓力表量程與分度值和最大允許誤差、1/5格數(shù)判定數(shù)之間關(guān)系 下載原表
表4主要涉及的壓力表是日常檢定中常見的壓力表,并沒有包括所有規(guī)格的壓力表,如Y-40的壓力表,與Y-100的壓力表分度值不同,判定格數(shù)也會不同。
根據(jù)JJG 52-2013可以得到,壓力表與示值有關(guān)的檢定項(xiàng)目有零位誤差、示值誤差、輕敲位移、回程誤差。其中零位誤差和示值誤差不超過最大允許誤差則認(rèn)為合格,輕敲位移不超過最大允許誤差絕對值的一半為合格,回程誤差不超過最大允許誤差的絕對值為合格。最大允許誤差在不同測量區(qū)間的值參見表3。結(jié)合上文所講簡化壓力表記錄的方法,壓力表讀取的示值經(jīng)整數(shù)化簡化后與查表4所得的1/5格數(shù)判定數(shù)比較可以得到示值項(xiàng)目是否合格。
以上文中的壓力表為例,該表量程為0~1 MPa,準(zhǔn)確度等級為1.6級。經(jīng)計(jì)算得到在測量上限的(0~90)%量程中的最大允許誤差為±0.016 MPa。該量程中格數(shù)判定數(shù)為0.016 MPa除以1/5最小分度值0.004 MPa,整數(shù)化后即4。依據(jù)表3在(90~100)%量程中,其等級按照降一級的2.5級計(jì)算,則(90~100)%量程中的最大允許誤差為±0.025 MPa。對應(yīng)的格數(shù)判定數(shù)為0.025 MPa除以1/5最小分度值0.004 MPa,整數(shù)化后即6。傳統(tǒng)的計(jì)算方法是將表1的原始記錄結(jié)果與計(jì)算得到的最大允許誤差相比較,這需要將每一個點(diǎn)的誤差格數(shù)計(jì)算成示值。而利用本文的方法后,無須再次計(jì)算,直接用格數(shù)和表中的判定數(shù)比較。比如經(jīng)查表4在第六行可以看到,量程為1 MPa、分度值為0.02 MPa的壓力表在(0~90)%量程中格數(shù)判定數(shù)為4,在(90~100)%量程中格數(shù)判定數(shù)為6。結(jié)合上文所講的簡化壓力表記錄方法,可以用整數(shù)化表示:分別為(0~90)%量程中不超過4、(90~100)%量程中不超過6。從表2可以看到,整數(shù)化后的最大示值誤差為-2,最大回程誤差為1,最大輕敲位移為1,可判定這幾項(xiàng)符合技術(shù)要求。可以看出,不需要原始記錄的繁瑣計(jì)算也可以通過查詢表判斷出示值項(xiàng)目是否合格。
3 結(jié)語
基于JJG 52-2013對壓力表的量程、計(jì)量單位、分度值等規(guī)定,總結(jié)出常用壓力表的最大允許誤差的格數(shù)判定表。由于示值可以用標(biāo)準(zhǔn)值加示值誤差表示,利用JJG 52-2013中壓力表的估讀方法,整數(shù)化簡化壓力表原始記錄,結(jié)果的整數(shù)值與查詢格數(shù)判定表所得數(shù)相比較,快速簡便地判定示值合格。這種壓力表檢定的簡化方法不再需要寫出每個具體示值并進(jìn)行計(jì)算比較,提高了效率,縮短了檢定時間。檢定人員可以按此方法總結(jié)出各種等級規(guī)格的壓力表查詢表,在檢定時隨時查詢,及時比較出示值結(jié)果,并且還可以配合Excel等軟件處理數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)更高效率更少錯誤的電子記錄。