补偿式压力计

http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209051017_388774_2571111_3.jpgK0601手持式压差计是一种测量精度高、性能稳定操作简便的多功能压力计。该仪表根据压力源的波动情况选择实验室、标准工况及复杂工况三种测量方式，并具有温度显示和数据自动记录功能。该仪表广泛应用于气体的正压、负压、差压的测量。 分辨率：0.1Pa、1Pa 精度等级：0.5FS、1.0 FS 工作温度：-20-60℃电源：9V DC重量：0.3Kg外形尺寸：1407025（㎜） 液晶显示，数字直读、数码清零温度显示和9组数据自动记录功能自动温度补偿和智能数值稳定功能电池连续使用最高可达100小时以上功能选择和数值稳定功能，适合各种工况状态使用原装进口微差压传感器、高分辨率、高精度、高稳定性 常用量程范围：（单位：Pa 可根据客户需求定制）

机械式压力表是一种广泛使用的仪表，通常采用活塞式压力计进行校验。活塞式压力计作为一种基础的压力标准器，主要用于企事业单位的计量室实验室，在生产和科学实验中作为压力基准器使用。下面拆解一台量程为0.04MPa～0.6MPa的活塞式压力计。一、外观摆在工作台上的机器：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272204_568168_1807987_3.jpg各部分名称：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272205_568174_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272204_568170_1807987_3.jpg该机器型号YS-6，测量范围0.04MPa～0.6MPa,精度等级为0.05级（即0.05%，校核仪器精度都很高呵），西安仪表厂2010年8月生产：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272204_568171_1807987_3.jpg二、工作原理绘制仪器结构示意图如下（未画出检测禁油仪表时，接入的油水隔离器）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272204_568172_1807987_3.jpg仪器工作原理：活塞式压力计是根据流体静力学平衡原理和帕斯卡定律设计制造的。液压力由压力发生器产生，转动旋转手柄（摇把），丝杆推动工作活塞挤压工作液，将压力传递给测量活塞。测量时，托盘上放置标准砝码，测量活塞受到的液压作用力与活塞、托盘及标准珐码的质量所产生的压力相平衡时，测量活塞被托起并稳定在一定位置上，此时，标准压力表的读数就是压力读数，因此可以判断出被校压力表的准确性。三、仪器主要零件拆解1、拆油杯油杯用于给液压系统加液压介质——通常是特定的液压油，0.04～25MPa是变压器油、蓖麻油或与煤油的混合油；25MPa以上传压介质采用粘度很小的癸二酸二异辛酯，从而保证压力计有极高的灵敏度。旋下油杯截止阀手轮：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568180_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568181_1807987_3.jpg底部是针型截止阀：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568182_1807987_3.jpg2、拆油水隔离器在校验氧气表、乙炔表等严禁与油接触的压力表时，必需接入油水隔离器进行隔离（其它类型表可以不接入隔离器，直接接在被测表接口）。用六方扳手拆下隔离器排泄螺钉：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568183_1807987_3.jpg孔内是以前工作时留下的液体，工作完后没有及时排除：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568184_1807987_3.jpg隔离器下部螺纹，与仪器被测表接口相连：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568185_1807987_3.jpg这是取下的油水隔离器：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568186_1807987_3.jpg旋开排泄螺钉，倒出隔离器上部水压室的工作介质水，量不少，水中混有油、发黑，已经变质，如果直接用于禁油仪表测量，是非常危险的事：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272213_568187_1807987_3.jpg将隔离器夹在台钳上，用了很大的力，才将其旋开：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568188_1807987_3.jpg上部的隔膜被压凹没复原；下部是油压室，有一些锈蚀：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568189_1807987_3.jpg用平口改刀撬出隔膜：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568190_1807987_3.jpg取下隔膜，这是上部水压室，内壁已被腐蚀，渣滓不堪入目：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568191_1807987_3.jpg渣滓是内部的防腐层脱落块（可能是某种塑料喷涂层），说明内部防腐工艺没过关：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568192_1807987_3.jpg用清洁剂、钢丝球进行清洗：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568193_1807987_3.jpg清洁后的图片，可以看出，机件是普通钢，镀铜后，再覆涂塑料，但工艺不过关，才短短几年时间，防腐层就完全失效：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272214_568194_1807987_3.jpg这是清洗后的隔离器全部零件：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568195_1807987_3.jpg该油水隔离器是隔膜型，绘制结构示意图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568196_1807987_3.jpg油水隔离器工作原理：首先将下接头接在仪器被测表接口上（此时关闭被测表管道截止阀），松开排泄螺钉和上接头，将清洁水从上接头加入，直到水从排泄孔漫出，然后旋上排泄螺钉和上接头，将被测表安装在上接头，旋紧。启动压力发生器，打开截止阀，管道内的油进入隔离器油压室，将压力通过隔膜传递给水压室的水，然后进入被测表。工作完后，首先将压力发生器摇把退回原位（即给管道系统降压），关闭被测表油压截止阀，取下被测表。工作一段时间后，被测表没有压力显示，检查水压室的水是否减少，补充加入水即可。3、拆卸测量活塞http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568198_1807987_3.jpg旋下托盘下面活塞缸的螺纹帽：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568199_1807987_3.jpg取出活塞（杆）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568200_1807987_3.jpg再取下活塞缸：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509272215_568201_1807987_3.jpg取下的活塞缸及活塞（杆）。活塞和活塞缸采用高强度，高硬度和低温度线胀系数的合金钢、

[font=&][color=#333333]高精度压力数字压力计以其量程的灵活匹配，最大限度满足客户需求。此设备标配为单通道单模块，还可以选装大气压参考模块以模拟表压和绝压。可根据用户具体需求定制。这个特点使LPG2500特别适合用于需要对不同量程的压力装置进行数据比对的场合。[/color][/font][font=&][color=#333333]应用领域：实验室，工业现场等[/color][/font][font=&][color=#333333]LPG2500高精度数字压力计可测量当前压力。精确定度可达到：0.01%，解决现场测量标准，比如：实验室测量当前大气压力，达到高精度要求。解决风洞微压测量和高压风洞测量。[/color][/font][font=&][color=#333333]产品特点[/color][/font][font=&][color=#333333]. 精确度最高达到：0.01%FS[/color][/font][font=&][color=#333333]. 支持多通道[/color][/font][font=&][color=#333333]. 人性化智能设计[/color][/font][font=&][color=#333333]. 支持外部通讯[/color][/font][font=&][color=#333333]. 可用于差压表测试等[/color][/font][font=&][color=#333333]. 多精度可选择：0.01%、0.02%、0.05%[/color][/font][font=&][color=#333333]. 工作最大压力范围可订制[/color][/font][font=&][color=#333333]应用客户：理化研究所、中国物理所等。[/color][/font][font=&][color=#333333]服务理念：系统软件终身免费服务；[/color][/font][font=&][color=#333333]定期进行用户回访；[/color][/font][font=&][color=#333333]免费系统使用培训[/color][/font][font=&][color=#333333]提供7X24小时服务，服务热线：13520277456[/color][/font][font=&][color=#333333]选购配件[/color][/font][font=&][color=#333333]l 工业级仪表箱:[/color][/font][font=&][color=#333333]工业级仪表箱用于 LPG2500的运输，也可作为LPG2500空运容器。箱子由高强度抗冲击材料做成，外观为黑色,包含一个把手和一个伸缩拉杆；箱体内部专门根据LPG2500定制的高密度EVC泡沫，并且箱体内具有设备备件的储存空间。仪表箱体结实的特性和在恶劣环境的对设备的保护，非常适合成为LPG2500运输的保护箱体。[img=,520,520]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205261433047774_606_5627570_3.jpg!w520x520.jpg[/img][img=,520,520]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205261433047676_8628_5627570_3.jpg!w520x520.jpg[/img][img=,520,520]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205261433046017_1593_5627570_3.jpg!w520x520.jpg[/img][/color][/font][font=&][color=#333333]l 校准证书[/color][/font][font=&][color=#333333]每台LPG2500出厂时可溯源至计量院，可代送国家计量单位出具证书。[/color][/font]

[color=#990000][size=16px]摘要：现有的[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]加速量热仪普遍存在单热电偶温差测量误差大造成绝热效果不好，以及样品球较大壁厚造成热惰性因子较大，都使得[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]测量精度不高。为此本文提出了技术改进解决方案，一是采用多只热电偶组成的温差热电堆进行温差测量，二是采用样品球外的压力自动补偿减小样品球壁厚，三是用高导热金属制作样品球提高球体温度均匀性，四是采用具有远程设定点和串级控制高级功能的超高精度[/size][size=16px]PID[/size][size=16px]控制器，解决方案可大幅度提高[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]精度。[/size][/color][align=center][size=16px][color=#990000][b]==============================[/b][/color][/size][/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter）简称ARC，是一种用于危险品评估的热分析仪器，可以提供绝热条件下化学反应的时间-温度-压力数据。加速量热仪（ARC）基于绝热原理，能精确测得样品热分解初始温度、绝热分解过程中温度和压力随时间的变化曲线，尤其是能给出DTA和DSC等无法给出的物质在热分解初期的压力缓慢变化过程。典型的加速量热仪的结构如图1所示。为了保证加速量热计的测量精度，ARC装置需要实现以下两个重要条件：[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热计典型结构,500,267]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121740385310_8045_3221506_3.jpg!w690x369.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 ARC加速量热仪典型结构[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）被测样品始终处于绝热环境。绝热环境的实施需采用等温绝热方式，即样品球周围的护热加热器温度始终与样品球温度保持一致，两者的温差越小，样品散失或吸收的热量则越小，量热仪测量精度越高。[/size][size=16px] （2）空心结构样品球（样品池或样品容器）的壁厚越薄越好，以最大限度减少热惰性因子，减少球体吸热和放热影响。[/size][size=16px] 在目前的各种商品化ARC加速量热仪中，并不能很好的实现上述两个边界条件，主要存在以下几方面的问题：[/size][size=16px] （1）样品温度和护热温度仅采用了两只热电偶温度传感器，而热电偶的测温精度和一致性本身就较差，仅靠两只热电偶测温和控温，很难保证达到很好的等温效果，往往会造成漏热严重的现象，导致测量精度较差。热电偶在使用一段时间后，这种现象会更加突出。[/size][size=16px] （2）因为化学反应过程中会产生高温高压，使得现有ARC的样品球壁厚必须较厚以具有较大的耐压强度，避免样品球或量热池产生形变或破裂，但这势必增大了热惰性因子。这种壁厚较厚和较大热惰性因子，是造成ARC加速量热仪测量误差较大的另一个主要原因。[/size][size=16px] （3）由于首先要保证壁厚和耐压强度，量热池所用材质往往是高强度金属，但这些金属材质相应的热导率往往较低，较低的热导率则会影响量热池侧壁温度的快速均匀。这种低导热材质所带来的样品球温度非均匀性问题，又会造成周边护热温度控制的误差，所带来的连锁效果会进一步降低测量精度。[/size][size=16px] 为了解决目前ARC加速量热仪存在的上述问题，本文提出了以下解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 解决方案主要包括两方面的技术改进，一是采用多只热电偶构成温差热电堆来提高温差检测的灵敏度和更好的保证绝热环境，二是在样品球外增加气体压力自动补偿。改进后的ARC加速量热仪的结构及控制装置如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图,550,283]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121741195817_6742_3221506_3.jpg!w690x356.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在如图2所示的高温高压控制装置中，采用了4对热电偶组成的热电堆来检测样品球与护热加热器之间的温差，这样可以使温差测量灵敏度提高4倍，即可使原来采用单只热电偶的量热计测量精度得到大幅提高。在实际应用中，热电堆中的热电偶数量并不限制于4只，可以根据ARC结构和体积采用更多的热电偶，由此可进一步提高温差测量灵敏度，但在选择热电偶时，需要采用尽可能细的热电偶丝，以减少热量通过热电偶丝进行传递。[/size][size=16px] 对于补偿压力的控制，如图2所示，在ARC中增加了一路高压气路。压力控制回路由压力传感器、压力调节器和PID控制器构成，通过压力调节器将来自高压气源（如氮气）的压力进行自动减压控制，使得高温高压腔体内的压力始终跟踪样品球内的压力变化，从而尽可能降低样品球内外的压力差。压力调节器是一个内置压力传感器、PID控制器和两只高速进出气阀门的压力控制装置，可直接接收外部压力设定信号进行快速和准确的压力控制，非常适用于像ARC量热仪高温高压腔这样的密闭腔室的气体压力控制。压力调节器的压力控制范围为0~5MPa（表压），如需要更高压力调节，则需增加一个高压背压阀，但压力调节还是通过压力调节器。[/size][size=16px] 在图2所示的高温高压控制装置中，温差传感器的灵敏度、压力传感器测量精度以及压力调节器控制精度都决定了ARC加速量热计边界条件是否精确，但这些部件对ARC的最终测量精度贡献还需PID控制器来决定。PID控制器作为ARC绝热量热仪的核心仪表，需要满足以下要求才能真正保证最终精度：[/size][size=16px] （1）在量热仪绝热实现方面，采用温差热电堆，可灵敏检测出样品球与护热加热器之间的微小温差变化，但温差灵敏度最终是要通过PID控制器的检测精度得以保证，由此要求PID控制器应有尽可能高的采集精度。同样，绝热控制的最终效果是温差越小越好，这也对PID控制器的控制输出提出了很高的要求，即要求控制精度越高越好。本解决方案中选择了VPC2021系列的超高精度PID控制器，这是目前国际上最高精度的工业用小尺寸PID调节器，具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，可完全满足微小温差热电势信号高精度检测和高精度温度控制的要求。[/size][size=16px] （2）在量热仪高压补偿控制方面，需要对高温高压腔室内的气体压力进行跟踪控制以尽可能的减小样品球内外的压力差。在压力控制回路中，压力传感器用来检测样品球内部的压力变化，同时此传感器的输出压力值又作为高温高压腔室压力控制的设定值，PID控制器根据此设定值来动态控制高温高压腔室压力，这就要求PID控制器具有远程设定点功能，并具有与压力调节器组成串级控制回路的功能，而本解决方案配置的VPC2021系列PID控制器则具备这种高级控制功能。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案采用了温差热电堆和压力补偿两种技术手段对现有ARC加速量热仪进行改进，改进后的ARC加速量热仪具有以下特点：[/size][size=16px] （1）温差热电堆可明显提高温差检测灵敏度，可更好的实现绝热效果。[/size][size=16px] （2）压力补偿可使得样品球的壁厚更薄，并降低了样品球材质的强度要求，样品球就可以采用高导热金属，在降低样品球热惰性因子的同时，更能提高样品球整体的温度均匀性，可显著提高量热仪测量精度。[/size][size=16px] （3）采用了具有远程设定点和串级控制这些高级功能的超高精度PID控制器，可充分发挥上述技术改进措施的优势，真正使ARC加速量热仪测量精度的提高得到了保障。[/size][size=16px] （4）所采用的技术手段，可推广应用到其它形式的热反应量热仪中。[/size][align=center][color=#990000][b][/b][/color][/align][align=center][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/align][size=16px][/size]