如何校准压力表？你需要考虑的20件事

作者：Heikki Laurila 发布时间： 2017年4月5号下午3:29:26

校准压力表时需要考虑的20件事

压力表是过程工业中非常常见的仪器。与任何测量仪表一样，压力表需要定期校准，以确保其准确。校准压力表时有许多事情要考虑。本文列出了校准压力计时需要考虑的20件事。

请点击下图，下载相关的免费白皮书（英文版）：

本文讨论的20件事如下:

精度等级
压力介质
污染
高度差
管道泄漏测试
绝热效果
扭矩
校准/安装位置
产生压力
加压/运行压力表
读取压力值（分辨率）
校准点数
滞后（校准点方向）
“轻拍”仪表
校准周期数（重复性）
调整/校正
文件-校准证书
环境条件
计量可溯源性
校准不确定度 (TUR/TAR)

什么是压力？

在我们讨论校准压力表时要考虑的每一件事之前，让我们快速浏览几个基本概念。

什么是压力？压力是垂直于表面的力除以它所影响的面积。所以压力等于单位面积的力，或P = F / A.

世界各地都使用了大量不同的压力单位，这有时会非常令人困惑。根据公制，压力工程单位是Pascal（Pa），是每平方米面积受1牛顿的力，1 Pa = 1 N / m2。由于Pascal是一个非常小的单位，它最常用于系数，如百、千、百万。世界各地正在使用大量不同的压力单位。有关压力和不同压力单位及其背景的更多信息，请参阅博客文章压力单位和压力单位转换。

有关在线压力单位转换工具，请访问压力单位转换器页面（英文）。

压力类型

有几种不同的压力类型，包括表压、绝对压力、真空压力、压差和气压。这些压力类型的主要区别是测量压力的对比基准点。压力表也可用于所有这些压力类型。此外，还提供复合压力表，包括正表压和真空（负表压）压力的组合刻度。

有关不同压力类型的更多详细信息，请参阅压力校准基础知识-压力类型（英文版）。

压力表

谈到压力表，通常是指带有指针和压力表的模拟压力指示器。通常按照EN 837或ASME B40.100标准制造。

通常，这种模拟压力表是以波登管、隔膜膜片或膜盒为基础的。有一种机械结构，当压力增加时移动指针，导致指针在刻度盘上移动。

压力表分为不同的精度等级，规定了压力表的精度以及其他属性。可用压力范围通常分为几个步骤，系数1、1.6、2.5、4、6继续到下一个10（10、16、25、40、60）等。不同的规格直径（标度）通常为40、50、63、80、100、115、160和250 mm（1½、2、2½、4、4½和6英寸）。更精确的仪表通常具有更大的直径。

压力接头通常为符合ISO 228-1的平行管螺纹（G），或符合ANSI/ASME B1.20.1的锥形管螺纹（NPT）。。

也有数字压力表，是数字压力指示，而不是模拟指针。本文主要讨论模拟仪表，但大多数原理对两者都有效。

压力表通常用于所有行业，是一种非常常用的校准仪表。与任何过程测量设备一样，应定期校准，以确保其正确测量。仪表是机械仪表，增加了机械应力引起的误差风险。

有关为什么要校准仪表的更多信息，请参阅博客文章”为什么要校准“（英文版）？

有关仪器校准频率的更多信息，请参阅博客文章“仪器校准频率”（英文版）一文。

校准的基本原理

如果我们把压力表校准的原理最大程度的简化，可以这么说，当我们校准压力表时，我们提供一个已知的精确压力输入，并读取压力表上的指数，然后记录并比较这些指数。数值的差值是误差，误差应小于仪表要求的精度。

你应该考虑的20件事

本节列出了校准压力表时应考虑的20个最常见的问题。

1.精度等级

压力表有许多不同的精度等级。精度等级在ASME B40.100（精度等级0.1%至5%范围）和EN 837（精度等级0.1%至4%范围）标准中规定。精度等级规格通常为范围的“%”，表示如果精度等级为1%，并且刻度范围为0至100 psi，则精度为±1 psi。

确定您知道要校准的仪表的精度等级，因为这会决定可接受的精度等级，同时也会对校准过程产生其他影响。

2.压力介质

校准压力表时，最常见的压力介质是气体或液体。气体通常是常规的空气，但在某些应用中，它也可以是不同的气体，如氮气。最常见的液体是水或油。校准过程中的压力介质取决于仪表连接过程中使用的介质。介质也取决于压力范围。使用空气/气体校准低压表是可行的，但随着压力范围的增大，使用液体作为介质更为可行，也更安全。

3.污染

在安装过程中，压力表使用某种类型的压力介质，在选择校准介质时应考虑到这一点。在校准过程中，不应使用可能在仪表重新安装过程中导致问题的介质。另一方面，有时过程介质可能对校准设备有害。

仪表内可能有灰尘，会进入校准设备并造成损害。使用气体压力仪表时，可以使用污垢/水分收集器，但对于液体压力仪表，应在校准前清洁仪表。

最极端的过程情况之一是当测量仪用于测量氧气的压力。如果在校准仪表期间有任何润滑脂进入高压氧气系统，则会非常危险，并可能导致爆炸。

4.高度差

如果校准设备和待校准的仪表处于不同的高度，则管道中压力介质的静水压力可能产生误差。当使用气体作为介质时，这通常不是问题，因为与液体相比，气体较轻。但是当液体用作介质时，管道中的液体由于静水压力因具有重量而可能产生误差。误差的大小取决于液体的密度和高度的不同，就像重力使液体落入管道内。如果无法使校验仪和仪表处于同一高度，则应计算高度差的影响并在校准期间将其考虑在内。

静水压力影响示例：

静水压力计算如下

Ph = ρ g h

在这个公式里：

Ph=静水压力

ρ=液体密度 (kg/m³）

g=当地重力（m/s²）

h=高度差（m）

例如：如果介质为水（密度为997.56 kg/m3），则当地重力为9.8 m/s2，并且测试中的设备和参考设备之间存在1米（3.3英尺）的差异，这将导致9.8 kPa（98 mbar或1.42 psi）的误差。

请注意，根据要测量的压力，由高度差引起的误差可能非常显著。

5.管道泄漏测试

如果在校准过程中管道出现任何泄漏，则可能会发生无法预测的损失。因此，应在校准前进行泄漏测试。最简单的泄漏测试是给系统加压，让压力稳定一段时间，并监测压力不会下降太多。一些校准系统（压力控制器）可以保持压力，即使在发生泄漏的情况下，如果它有一个连续的控制器调整压力。在这种情况下，很难看到泄漏，因此应关闭控制器从而使关闭的系统能够进行泄漏测试。如下一章所述，在封闭系统中，尤其是在气体介质中，也应始终考虑绝热效应。

6.绝热效果

在以气体为压力介质的封闭系统中，气体的温度影响气体的体积，从而影响压力。

当压力迅速升高时，气体的温度会升高，温度升高会使气体膨胀，从而使气体具有更大的体积和更高的压力。当温度开始冷却时，气体体积变小，这将导致压力下降。这种压力降看起来像是系统中的泄漏，但实际上是由于气体温度变化引起的绝热效应造成的。压力变化越快，效果越大。随着温度的稳定，由这种效应引起的压力变化将逐渐变小。

所以，如果你很快改变压力，在判断系统无泄漏之前，一定要让它稳定一段时间。

7.扭矩

尤其是对扭矩敏感的压力表，在将压力接头连接到压力表时不要用力过大，否则会损坏压力表。按照制造商的说明确定允许的扭矩。认真选择使用适当的工具、适当的适配器和密封件。

8.校准/安装位置

由于压力表是机械仪表，其位置会影响读数。因此，建议在过程中使用的相同位置校准仪表。还应考虑制造商的操作/安装位置规范。

安装位置的典型规格是，位置变化5度不应使仪表指示超过精度等级的一半（0.5倍）。

9.产生压力

要校准压力表，您需要为压力表提供压力源。

有不同的方法可以做到这一点：你可以使用一个手动压力泵，一个带瓶子的压力调节器，甚至用一个自重测试仪。一个自重测试仪将提供一个非常准确的压力，你不需要一个单独的校验仪来测量压力，但自重测试仪非常昂贵，几乎无法移动，使用要求多，需要谨慎使用，而且很容易弄脏。

使用压力校准手泵产生压力和使用精确的压力测量装置（校验仪）测量压力更为常见。压力控制器也可用于提供压力。

10.加压/运行压力表

由于它的机械结构，压力表在使用中总是会有一些摩擦，并且可能会随着时间的推移而改变其轨迹，因此在校准之前应该加压运行。如果压力表有一段时间没有施加压力，更应如此。要进行加压，请提供规格上的最大压力，让它停留一分钟，然后释放压力并等待一分钟。在开始进行实际校准循环之前，应重复此过程2-3次。

11.读取压力值（分辨率）

模拟压力表的刻度可读性有限。它有大刻度和小刻度标记，但当指示器位于刻度标记之间时，很难准确读取压力值。当指针正好在刻度线处时，更容易读取。因此，建议调整输入压力，使指针正好处于指示标记处，然后记录相应的输入压力。如果你只是提供一个准确的输入压力，然后试图读取指示器，因为读取精度有限，将会产生误差。

此外，垂直观察仪表刻度的指示也很重要。许多精密仪表在指针后面的刻度盘上都有反射镜。这面镜子帮助你读取它，当针的反射镜就正好在实际针的后面你就可以读取了。此时你知道你在垂直/垂直地读取仪表。

下图中的左侧仪表很难准确读取，因为指示器位于刻度线之间，而右侧仪表很容易读取，因为施加的压力经过调整，指针正好位于刻度线上：

许多高精度压力表都在刻度盘上安装了一面镜子，当指针的镜面图像隐藏在指针后面时，或借助指针的反射弧时，可以帮助观察仪表的垂直方向：

剩余主题

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此处未涉及的其他主题包括：

校准点数
滞后（校准点方向）
“轻拍”仪表
校准周期数（重复性）
调整/校正
文件-校准证书
环境条件
计量可溯源性
校准不确定度 (TUR/TAR)

如何校准压力表？你需要考虑的20件事