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1、活塞壓力計(jì)的基本原理
活塞式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)原理設(shè)計(jì)的,即作用在活塞有效面積上流體壓力與所負(fù)荷重力相平衡,如圖1所示。
活塞壓力計(jì)應(yīng)懸浮在活塞筒中并處于一個(gè)固定位置。為了避免產(chǎn)生靜摩擦力,在工作時(shí)使活塞桿與活塞筒之間有一相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),活塞筒與活塞桿之間有一相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使活塞桿處于活塞筒中間位置。所產(chǎn)生壓力大小基本公式如下:
式中:Ae為參考溫度下活塞的有效面積,m2;m為砝碼、活塞及連接件總質(zhì)量,kg;g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?/span>m·s2。
2、活塞壓力計(jì)的一般檢定[1.2]
(1)活塞有效面積的檢定方法分為起始平衡法和直接平衡法(也稱全壓法),在我國(guó)過(guò)去的活塞壓力計(jì)檢定規(guī)程中都規(guī)定采用起始平衡法對(duì)活塞有效面積進(jìn)行檢定,新修訂的JJG59-2007《活塞壓力計(jì)檢定規(guī)程》中增加了直接平衡法,并分別規(guī)定了使用這兩種方法進(jìn)行檢定的條件。
(2)規(guī)程上規(guī)定在兩個(gè)活塞參數(shù)相同或準(zhǔn)確度要求低時(shí)才使用該方法,在使用起始平衡法時(shí)沒(méi)有實(shí)時(shí)修正,需要檢測(cè)環(huán)境溫度的穩(wěn)定度。悅進(jìn)等人指出環(huán)境溫度不是主要影響量,但溫度的變化卻對(duì)結(jié)果影響很大。使用直接平衡法時(shí),需要準(zhǔn)確測(cè)量高度差和砝碼質(zhì)量。
(3)以油為介質(zhì)的活塞壓力計(jì)中,其直接平衡法的公式為:
式中:Aer、Aet為被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和參考標(biāo)準(zhǔn)的有效面積,T為被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì),R為標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì),mi為活塞桿、承重掛盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量,αp、αc為活塞桿和活塞筒的熱膨脹系數(shù),ρa、ρm為大氣和砝碼密度,ρf為液體介質(zhì)的密度,h為參考面的高度差,中括號(hào)的第二項(xiàng)其正負(fù)值取決于參考面的高低。不同介質(zhì)(變壓器油或癸二酸二異辛酯和氣體)其高度差測(cè)不準(zhǔn)帶來(lái)的誤差相差很大,如對(duì)于產(chǎn)生1MPa的標(biāo)準(zhǔn)壓力,1mm油柱測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)的相對(duì)誤差為:
同理1mm氣柱測(cè)量帶來(lái)的相對(duì)誤差為1×10-7。比較平衡法會(huì)減小高度差測(cè)不準(zhǔn)帶來(lái)的影響。由此可見(jiàn),在氣體活塞有效面積的檢定中,可以使用直接平衡法。在油介質(zhì)活塞有效面積的檢定中,使用起始平衡法是合理的。起始平衡法的公式為:
當(dāng)被檢活塞壓力計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的溫度發(fā)生變化時(shí),加上溫度修正公式變?yōu)椋?/span>
如果被檢活塞壓力計(jì)和參考活塞壓力計(jì)的材質(zhì)參數(shù)*相等,則上式可簡(jiǎn)化為:
前提是平衡點(diǎn)的溫度是基本保持不變的,否則需要對(duì)平衡點(diǎn)溫度變化引起的誤差進(jìn)行修正。
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