活塞式压力计

活塞式压力计的写法

活塞式压力计介绍

活塞式压力计是一种最基础的压力标准器。主要由手摇压力发生器、标准活塞测量头、标准砝码组、液压系统以及各种操控阀门组成。

主要技术指标

功能：

量传活塞压力计；检定压力计、压力表、压力变送器等。

型号：

CW-6T、CW-60T、CW-250T、CW-600T、CW-800T、CW-1000T、CW-1600T、CW-2500T

测量范围：

0.04～0.6MPa；

0.1～6MPa；

0.5～25Mpa；

1～60Mpa；1～80Mpa；

2～100MPa；

2～160Mpa；

5～250Mpa

准确度：

0.005级（±0.005[[%]]）；0.01级（±0.01[[%]]）；

0.02级（±0.02[[%]]）；0.05级（±0.05[[%]]）

活塞材料：

活塞杆：碳化钨活塞筒：碳化钨砝码材料：0.02[%]不锈钢0.05[%]碳钢

工作介质

25MPa以下为变压器油或变压器油与煤油的混合油20℃时运动粘度9~12厘池酸值不大于0.05毫克KOH/克。25MPa以上（含25MPa）为癸二酸酯（癸二酸二异戊酯或癸二酸二异辛酯）20时运动粘度20~25厘池，酸值不大于0.05毫克KOH/克。

工作介质

变压器油或变压器油与煤油的混合油20℃时运动粘度9~12厘池酸值不大于0.05毫克KOH/克癸二酸酯（癸二酸二异戊酯或癸二酸二异辛酯）20时运动粘度20~25厘池，酸值不大于0.05毫克KOH/克。

国外技术参数

高性能的活塞式压力计的长期稳定度已经使其成为高准确度压力计量领域不可或缺的一种工具。随着准确度水平的提高，质量保证要求的增强以及工作时自动化程度的提高，活塞式压力计必须不断革新以担负起其在压力量值传递体系中的关键角色。

福禄克公司压力计量部（DHI）最着名于世的产品和技术就是其先进的活塞式压力计。这些高精度，高性能的活塞式压力计代表着世界水平的活塞压力计，其用户都是计量实验室，压力产品的着名制造商以及那些国际着名企业和国防单位的计量部门。福禄克的活塞式压力计之所以能够达到如此高的水平，是基于其精湛的制作工艺，不断开发的各种专利技术以及数十年的经验积累。

福禄克的DHI压力计量部在开发新一代活塞式压力计时提出了四点设计目标，包括：

确保支持当今以及未来准确度的要求；

提供一台现代化的全智能压力校准器，彻底改变压力计量的传统概念；

减小并尽可能消除操作者对测量的影响，提高测量的复现性；

改善活塞式压力计的人机操作界面，使操作更简单，更方便，并提高工作效率。

基准级活塞压力计覆盖完整压力量程

福禄克的活塞式压力计为基准级压力计量器具，其准确度优于读数的0.002（20ppm），是目前世界上活塞式压力计的水平。中国、美国、英国、德国、日本等三十多个国家的计量技术机构及国防部门的计量单位均采用福禄克的活塞压力计产品作为压力基准装置。

福禄克的活塞式压力计产品覆盖了从绝压下非常低的气压到液体介质高压的完整压力量程，提供从真空到500MPa完整的压力基准装置解决方案，满足直至计量部门的压力计量需要。

尽管覆盖不同的量程和介质可能需要几款活塞压力计平台和特定的附件，但是整个系列中都保持了一致的用户界面和工作原理。在大多数情况下，仅需要两款活塞压力平台，4种活塞套筒模块和两组砝码即可获得完备的气压和油压的校准能力。这样就实现了系统之间的一致性，方便操作和培训。操作者无需学习和操作几款完全不同的系统来覆盖完整的压力范围。通过减少所支持的计量设备的数量来降低维护成本。

独特的模块化活塞设计

除了精密的活塞制造工艺，福禄克在设计活塞的时候，采用了很多的专利和特殊技术，从而保证了其精确性，耐用性，方便性等。其中最重要的技术就是可更换的模块化活塞设计和制造。为了保证活塞和套筒加工的精密性和一致性，它们都是一一对应的，配套成对。传统的活塞压力计更换活塞和套筒时不是很方便，因此通常不同的量程只能使用不同的压力平台。而福禄克的活塞是模块化的，也就是活塞和套筒组合好的。不同的模块可以在一个共同的平台上使用。

这种模块化设计的活塞有以下几个好处：

无需使用工具就可以在数秒钟内更换活塞模块，也就是更换了压力量程。

模块为密封装置，不会由于更换等原因造成活塞内部受到污染而引起测量误差。

由于模块将活塞和套筒集成在一体，避免了反复拆装，从而限度减少了磨损，保证了精度，提高了测试的一致性和复现性。

精密的活塞模块制造工艺

众所周知，高性能活塞式压力计的核心就是活塞系统本身的精密程度。活塞系统是由活塞以及活塞套筒组合而成。活塞和套筒的配合程度越好，其性能就越高。

福禄克的活塞及其套筒都是使用特殊工艺制造，其的尺寸与设计值的偏差在0.2mm之内。这样就使得活塞和套筒之间的间隙非常小，例如35mm的气压活塞套筒的典型间隙小于1mm。这样小的间隙就不是仅靠机械加工，包括最精密的机械加工所能够达到的。要达到如此之高的精密程度，都是手工制作而成。而且活塞和套筒都是一一配对组成的。所有这些活塞组，也称之为活塞模块，都是由有几十年制作经验的大师手工制作完成的。这已经超出了一般传统机械制造的概念。在福禄克公司DHI压力部门，有数十位积累了数十年经验的制作工艺大师来专门制作这种高精密的活塞模块（活塞及其套筒）。在的制作过程中，他们使用特殊的软布不断地打磨，并且凭着多年的经验和感觉来判断活塞和套筒的紧密结合程度。即使如此，能够真正达到精度的活塞模块的比例也只有不到10。因此这种高性能，高精度的活塞模块就是一个非常精密的工艺品，价格自然不菲。这样精密的活塞加工水平带来的好处是：1）获得的计量性能；2）化（延长）了活塞的漂浮时间，方便了检测；3）在高压时减少了需要加砝码的数量，减轻了校准时的工作强度，提高了工作效率。这些性能都给用户带来了很多实际的价值。

正是这种由工艺大师精心制作的活塞模块才保证了福禄克活塞压力计的高性能和高精度，同时也是其他压力计厂商很难达到的水平。

精密的同心砝码加载技术

尽管有上面所说的的活塞设计以及精密的活塞加工工艺，但是整个活塞压力计的优异性能还受到加载砝码的影响。其主要影响包括活塞套筒的垂直性以及和砝码加载的同心性。也就是活塞套筒的轴线和重力加速度方向尽可能平行，加载的砝码尽可能与活塞套筒的轴线同心。保证活塞套筒的垂直性和砝码加载的性能也是福禄克活塞压力计的设计和制造重点之一。为了保证砝码加载的性能，加载部分的独立零部件减少至两个，活塞盖和砝码加载盘。经过精密加工后的砝码加载盘在安装好以后，与活塞轴心的误差小于±20微米。这种设计和精密制造确保了砝码加载和活塞套筒轴保持很好的同心。

模块化的活塞，精密的制造工艺加上精密的砝码加载技术使得福禄克的活塞式压力计保持世界的水平。

高度集成的智能系统

传统的活塞式压力计大多是纯机械的装置，几乎没有任何电子的技术。在操作过程中，需要手工加压，使活塞漂浮起来，并且手动让其旋转起来并保持一定的速度和稳定性。然后观察被检测压力仪表的数值，记录测试结果并进行相关的计算。这种传统的操作全部是手动操作，很多步骤都是要依靠操作人员的经验来完成的。现在福禄克DHI压力计量部的新式活塞压力计彻底改变了这种情况。在新的活塞式压力计中采用了大量的高新电子技术，从而使全手动，繁琐的活塞压力计量变成简单，自动和方便的方式。

下面简单介绍一下这个系统的构成和主要特点：活塞压力计主要由以下几个部分构成：活塞压力电子平台、终端控制和显示器、活塞以及活塞套筒、砝码组四大部分。此外还有压力发生器/调节器等附件。

这一整套系统完成了高智能，高性能的活塞压力计量和测试，它提供了如下特殊性能：

1.高度集成的全智能电子检测、控制

活塞压力计的底座是一个复杂的高性能计算机系统，嵌入了多功能的软件，内置了多种传感器，充分发挥了计算机，数据采集和处理的优势。而智能底座连接至一个终端，作为和操作者的交互界面。它可以显示各种提示，数据，结果等，也可以让操作者利用键盘输入各种指令。简单，快速，方便。

这种全电子的检测控制系统彻底改变了传统活塞压力的方式和概念，将活塞压力计带入到智能电子仪器的时代。这种电子仪器的方式可以提供很多测量的参数，包括：相对湿度，大气压，环境温度，活塞套筒温度，参考真空（PG7601）。它还可以记录和调用活塞套筒和砝码的计量数据，计算补偿的压力-质量和质量-压力值，从而提供了基于性能的“就绪/未就绪”的状态指示。

底座还提供RS232和IEEE488接口，可以连接PC完成控制和显示。

2.智能的活塞漂浮设计

传统的活塞压力计，操作的时候最为单调，需要细致操作反复调整压力使活塞漂浮起来。只有当施加的压力和活塞加载的质量一致或相等的时候活塞才会漂浮起来。小了活塞不能漂浮。大了，活塞可能会在没有任何警告的情况下突然升起，造成活塞上冲，从而会损害活塞。因此，施加压力的过程是非常精密的。为了不发生过冲得情况下找到这个压力点，就需要缓慢谨慎地控制压力。

福禄克的活塞压力计在设计的时候就考虑到这一点。在活塞的结构中特别增加了活塞预载系统，从而可以检测到活塞的漂浮（无论是手动操作还是自动操作）。当活塞将要离开行程的末端（也就是即将浮起）的时候提前发出预警的信息。如图所示，预载系统是由弹簧控制的行程停止机构完成的。弹簧的弹力大约相当于活塞上两公斤质量的重力。预载系统的原理就是通过弹簧提前施加了一个压力，使得在施加的压力等于加载砝码的压力之前就开始使活塞脱离行程末端。正是由于这个预载系统，福禄克的活塞压力计就可以检测到活塞的早期移动，并发出声音，亮光等预警信号，提示活塞即将离开行程的末端开始浮起。只有活塞在行程的末端时预载系统才会工作，一旦活塞浮起来以后，预载系统不会影响活塞的正常移动。

原理图

活塞式压力计是一种最基础的压力标准器。主要由手摇压力发生器、标准活塞测量头、标准砝码组、液压系统以及各种操控阀门组成。本页向您提供这种活塞式压力计原理图。如下图所示：

活塞式压力计原理图

活塞式压力计的工作原理如图所示，当油杯阀处于开启状态下，可通过手摇压力发生器（或称压力校验器）为系统填充介质；当油杯阀处于关闭状态下，活塞式压力计便成为一个密闭的压力系统。再通过手摇压力发生器为这一密闭的系统进行压力操控。在整个工作进程中，活塞式压力计将遵循流体静力学平衡原理稳定工作。当您在活塞底盘上添加或减少砝码后，系统的压力会随之发生变化。要使系统的压力与活塞底盘及其连接件和当时所承载的标准砝码的质量总和的作用力平衡，还需通过手摇压力发生器为系统升压（降压）操控，使活塞底盘升（降）到指定位置。处于这种状态下的系统压力就是一个标准的压力值。显然，这就是压力概念定义的实践，这一压力量值的准确程度将完全取决于活塞系统的有效面积和专用砝码的质量精度。如果需要解除系统的密闭状态，只要通过手摇压力发生器将系统压力下调到活塞底盘的初始位置后，缓慢开启油杯针阀即可。可见，这种活塞式压力计的工作原理十分简单。