高壓**器的溫度和壓力的校准
很多人經常會問高壓蒸汽**器的溫度、壓力、時間，到底該如何校准？我國目前尚未出台高壓蒸汽**器等相關**設備計量參數的檢定規程或校准規範，實驗人員在定期校驗的過程中缺少必要的技術依據。本文探討下，高壓蒸汽**器壓力、溫度、時間等參數的校准方法，爲實驗人員提供多種校准途徑，供**監管中選擇。
初步判定，高壓蒸汽**器的*高工作壓力大于或等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和*高工作溫度高于或等于標准沸點的液體的固定式容器及移動式容器，使用單位應當對在用特種設備的**附件、**保護裝置、測量調控裝置及有關附屬儀器儀表進行定期校驗、檢修，並作出記錄。
基本參數：
①額定工作壓力不大于0.25MPa。
②**工作溫度：115~138℃。
壓力指示儀表校准方法：
爲確保現場校准結果的可靠性，應遵循下列基本原則：
1）環境條件：
溫度：（20±5）℃；若無法保證，可適當放寬。但需對溫度影響進行評定，並在校准結果中加以修正。
相對濕度：不大于80%。
2）計量標准器：
選用的標准器其測量範圍應大于或等于被校壓力指示儀表的測量範圍，其示值*大允許誤差**值應不大于被校壓力指示儀表*大允許誤差**值的1/3（數字式）或1/4（模擬式）。
方法一：現場校准法
此方法適用于手提式、立式等工作容積較小的、且具有手動放汽閥的高壓蒸汽**器。通常高壓蒸汽**器在放汽閥的尾部會備有金屬軟管，便于合理地排放冷空氣。因此，只需將金屬軟管與檢定用壓力校驗器連接可靠，保證氣密性，即，能按檢定規程對高壓蒸汽**器的壓力指示儀表進行現場校准。
操作要點:
金屬軟管的耐壓需要大于等于400kPa，若無法達到，需更換成滿足要求的壓力連接軟管，構成校准系統的壓力氣密性不應超過0.1 kPa/min。
校准設備：
標准器選用數字壓力計（不低于0.2級，上限不超過500 kPa）或精密壓力表（不低于0.4級，上限值視被檢壓力指示儀表而定），配套設備選用氣體壓力校驗器（穩定性優于0.02% FS，工作壓力大于600 kPa）。
現場校准法的壓力校准上限常常受到高壓蒸汽**器上安裝的**閥額定工作壓力的限制，當無法校准到被校壓力指示儀表上限壓力時，可給出*高額定工作壓力的校准值。
方法二：直接比較法
此方法適用于安裝有測試連接器的高壓蒸汽**器。通常爲大型、直接蒸汽式。
操作要點:
將壓力標准器連接于**室管路中的壓力連接器上。若壓力連接器上的管螺紋與壓力標准器螺紋不配，應采取轉接方法，確保連接可靠及氣密性要求。
校准設備：
標准器推薦用數字壓力計（不低于0.2 級，上限不超過500 kPa），其使用環境應能達到140℃，且計量性能不變或可修正。若用彈簧管式精密壓力表（不低于0.4 級，上限值視被檢壓力指示儀表而定），其允許誤差應考慮溫度變化引起的附加誤差。
其示值誤差ΔPn按下式計算：
ΔPn ≤ ±（δ + 0.04Δt）% ×Pm （1）
式中：
δ－准確度等級，Δt－使用溫度與校准時的溫度之差，Pm－量程。所有校准項目僅針對壓力示值誤差。直接比較法是用**器中的蒸汽壓力做工作介質，由于受蒸汽工作壓力的限制，因此校准點不能按規程覆盖壓力指示儀表的量程，只能依托壓力控制器或溫度控制器，在**器使用壓力或溫度範圍內確定壓力校准點。再由于**器在選定的工作壓力時要求應能恒壓，但實際做不到，總有壓力波動，因此校准時就必須要求讀數迅速、准確，且采用多次讀數求平均值的方法確定校准結果。
校准結果處理：
壓力示值誤差
ΔP = Pa-Pn （2）
式中：
ΔP-被校壓力指示儀表示值誤差，kPa；
Pa-被校壓力指示儀表示值讀數平均值，kPa；
Pn-標准器示值讀數平均值，kPa。
方法三：實時比較法
此方法適用于所有類型的高壓蒸汽**器，標准器采用無線測量連接方式。
操作要點：
標准器按使用說明書要求設置工作程序，完成後直接放置到**室靠近被檢壓力指示儀表處，啓動**器，達到正常工作狀態時即可進行校准工作。校准過程中同樣應注意高壓蒸汽**器壓力波動對校准結果的影響。
校准設備:
壓力無線測量系統（准確度不低于0.2 級，測量上限不大于500 kPa，使用環境不低于140℃），能實時測量壓力並顯示、記錄測量結果。
實時比較法同樣采用**器中的蒸汽壓力做工作介質，因此其校准方法和直接比較法是相同的。標准器示值一般由電腦按時間間隔直接采集並記錄，校准中只需記錄被檢壓力指示儀表的示值。與直接比較法相比，其安裝位置靈活，操作方法簡單，適用性更強，且校准過程中利用微機做爲顯示記錄設備，因此校准過程直觀、可控，客戶更易接受。校准結果處理按公式（2）。
方法四：記錄比較法
此方法同樣適用于所有類型的高壓蒸汽**器，操作要點同實時比較法。標准器采用記錄式壓力無線測量系統，其技術指標要求不變。與實時比較法所采用的標准器相比，其體積更小，適用于更小的工作空間，但記錄式缺少實時測量數據傳輸功能，無法准確掌握校准過程，只能被動接受記錄結果。爲使測量結果可靠，常需延長校准時間，或當校准結果不甚滿意時，常需進行多次操作以獲得*佳校准結果。校准結果處理同樣按公式（2）。
將溫度傳感器置于被校高壓**器的中心點位置，並讓高壓**器進行一次完整的**過程，升溫過程中，注意將**器腔體內空氣完全排出。達到**溫度後，每2min測試一組數據，測試30min，得到15組數據，溫度波動度爲測得的15組數據中的實際溫度*大值減去實際溫度*小值，除以2，並冠以“±”表示。GB/T30690-2014提出**循環中，**溫度範圍的實測值一般不高于設定值3℃，壓力範圍應與實測溫度範圍相對應。同時考慮測量不確定度應小于被測設備*大允許示值誤差的五分之一到三分之一之間，即0.6～1.0℃。本文着重討論不同容積的高壓**器在兩種常見校准方法下的中心點溫度、壓力校准結果，校准環境溫度爲20.0～21.0℃，環境相對濕度爲45%～50%。
方法一：無線溫度壓力數據采集器校准法
無線溫度壓力數據采集器是將傳感器采集到的溫度及壓力數據記錄在采集器內。測試前，無線溫度壓力數據采集器設置相應的程序，將該采集器置于被校**器腔體中心點位置進行校准。測試結束後，通過計算機配套的信號轉換器以及軟件讀取記錄的數據。目前，該類數據采集器的溫度測試准確度爲±0.1℃、壓力測試准確度爲±0.1KPa，一次可記錄近2萬個數據，工作動力爲設備內的锂電池，使用壽命爲5年左右。這種校准方式是由于沒有引入外部連接線，**器腔體密封完好，確保數據真實可靠，該設備可直接測得**器腔體內的實際壓力值，但該套裝置的初期成本達數十萬元，且使用壽命也僅在五年左右，需要通過電腦讀取分析采集數據，如需實時監測數據，則需投入更高的資金。因而，該類裝置在基層計量校准機構、**器用戶等群體中並沒有得以廣泛推廣。
方法二：熱電偶校准
熱電偶是常見的測溫傳感器，測試前，將較細的T型熱電偶（一般線徑≤1.0mm）一端置于高壓蒸汽**器腔體中心點，盖好高壓蒸汽**器，並盡量使其密封，高壓蒸汽**器開始工作後，有少量蒸汽通過熱電偶引出口溢出，但高壓蒸汽**器仍可繼續升溫工作，升溫過程中，將**器腔體內的空氣完全排出，當高壓蒸汽**器處于**狀態時，通過數據采集器對溫度數據進行采集。根據Antoine方程將測得的溫度數據換算爲理論壓力值，並與無線溫度壓力數據采集器測得的數據進行對比。該方法使用目前廣泛使用的熱電偶，使高壓蒸汽**器的校准變得方便簡單，但由于熱電偶的引入，使得整個**過程中始終有漏氣點的存在，在一定程度上會對測試結果有所影響。
小結
在四種壓力校准方法比較來看，實時比較法具有突出的優勢，不僅操作簡單，而且校准過程可視。鍋內壓力波動可采用同步讀數的方法予以減小，校准結果可靠，不確定度小。采用熱電偶對高壓蒸汽**器進行校准時，存在小漏氣孔，溫度校准存在一定偏差。無論采用無線溫度壓力數據采集器，還是采用熱電偶對高壓蒸汽**器進行校准時，其升溫過程均符合Clausius－Clapeyron方程。
上海倍繡科學儀器有限公司，多年銷售代理YAMATO高壓**器，有豐富的技術服務團隊，解決您的各種問題。
