CN115993205A - 一种压力计量器具现场校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力计量器具现场校准方法，包括以下步骤：确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围；确定被校压力计量器具的性能要求；配套压力校准标准装置；将压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，评定校准结果的测量不确定度；出具证书；现场恢复。本发明通过试验确定了现场校准的环境温度范围，规定了在该环境温度范围内压力计量器具的计量性能要求；规定了压力校准标准装置的选择方法；规范了现场校准时的连接条件、连接方法和现场恢复方式；要求了校准方法和校准点的选择方式，可灵活适用于三种常见的压力计量器具的现场校准，提高压力计量器具现场校准的准确性、可靠性、可行性。

Description

一种压力计量器具现场校准方法

技术领域

本发明涉及压力计量器具校准技术领域，具体涉及一种压力计量器具现场校准方法。

背景技术

压力计量器具通过周期检定，保证其数据的准确有效和安全可靠。现有方法通常是将压力计量器具拆卸下来，送检到计量技术机构开展实验室检定，存在检定时效长、部分压力计量器具不易拆卸、生产工艺无法持续运行等问题，导致压力计量器具难以在规定的周期内开展正常的检定工作。

对此，授权公告号为CN203376111U的中国实用新型专利公开了一种石油钻井作业用压力表在线校准设备，通过三通接头和压力表校验台对被校表进行现场校准，但是这种方式存在以下问题：首先，压力计量器具的实验室检定对环境温度的要求为20℃±5℃，而在开展现场校准时，环境温度无法控制，压力示值随温度的变化而变化，无法确定压力计量器具现场校准适宜的环境温度，进而也就无法保证压力计量器具现场校准数据的有效性；其次，缺乏现场校准适用的校准标准装置的选型配套方法，无法控制其对被校压力计量器具校准结果不确定度的影响；另外，不规范的操作步骤，无法保证校准数据的准确可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全可靠的压力计量器具现场校准方法，解决压力计量器具进行现场及在线校准受限的问题，提高压力计量器具现场校准的准确性、可靠性、可行性。

为实现上述目的，本发明中的压力计量器具现场校准方法采用如下技术方案：

一种压力计量器具现场校准方法，包括以下步骤：

步骤一，确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围；

步骤二，依据步骤一确定的环境温度范围，确定被校压力计量器具的性能要求；

步骤三，配套适用于现场的压力校准标准装置；

步骤四，将满足现场校准要求的压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，评定校准结果的测量不确定度；

步骤五，根据校准结果出具证书；

步骤六，进行现场恢复。

上述技术方案的有益效果在于：本发明的校准方法首先确定了被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围，范围明确后可保证后续工作的准确性、可靠性和可行性，如果现场实际温度超出该范围，则无法保证校准结果的有效性，说明不适合开展现场校准。其次，本发明根据确定的环境温度范围，确定了被校压力计量器具的性能要求，方便后续校准工作的开展。然后，本发明配套了适用于现场的压力校准标准装置，保证了现场校准的准确性和可靠性。然后，利用满足现场校准要求的压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，评定校准结果的测量不确定度，完成校准过程，并根据校准结果出具证书，最后进行现场恢复。

本发明规范了操作步骤，考虑了被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围，确定了被校压力计量器具的性能要求，并配套适用于现场的压力校准标准装置，解决了压力计量器具进行现场及在线校准受限的问题，可提高压力计量器具现场校准的准确性、可靠性、可行性。

进一步地，为了方便确定环境温度范围，步骤一中，将被校压力计量器具设置在恒温试验箱中，利用恒温试验箱设定不同的温度，进行温度对被校压力计量器具的示值变化影响试验，根据试验数据确定所述的环境温度范围。

进一步地，为了方便试验操作，试验时，首先确定被校压力计量器具的温度试验点，然后通过试验，计算各温度试验点压力标准示值与被校压力计量器具显示值之间的差值，判断是否在相应检定规程或国标规定的最大允许误差范围内。

进一步地，为了方便确定被校压力计量器具的性能要求，步骤二中所述的性能要求包括示值误差和回程误差，示值误差应不大于最大允许误差，回程误差应不超过最大允许误差的绝对值。

进一步地，为了方便配套压力校准标准装置，步骤三中，依据被校压力计量器具的准确度等级、量程，以及步骤一中确定的环境温度范围，配套压力校准标准装置，并评定压力校准标准装置的不确定度，配套后的压力校准标准装置的测量不确定度应不大于被校压力计量器具最大允许误差绝对值的1/4。

进一步地，为了方便使用，压力校准标准装置包括压力标准器、压力发生器、测量尺、温湿度表、直流电流表或直流电压表与标准电阻的组合。

进一步地，为了方便连接，步骤四中进行连接时，将被校压力计量器具现场拆卸下来与压力校准标准装置进行离线校准连接，或者是被校压力计量器具不拆卸，直接与压力校准标准装置进行在线校准连接。

进一步地，为了方便进行离线校准连接，压力校准标准装置包括压力标准器、压力发生器、直流电流表或直流电压表与标准电阻的组合；被校压力计量器具包括压力变送器、数字压力计和弹性元件式压力表，压力变送器的离线校准连接分为压力输入部分和电流输出部分；在压力输入部分，压力发生器的两个接口分别连接压力标准器和被校压力变送器，利用压力发生器分别按照选定的压力校准点对压力标准器和被校压力变送器缓慢加压或者是抽取真空；在电流输出部分，被校压力变送器连接电源，将压力信号转换为直流电信号，输出的电流或电压在直流电流表或直流电压表上显示；数字压力计或弹性元件式压力表的离线校准连接包括利用压力发生器的两个接口分别连接压力标准器、被校数字压力计或弹性元件式压力表，利用压力发生器缓慢加压或者抽取真空至选定的压力校准点。

进一步地，为了方便进行在线校准连接，压力校准标准装置包括压力标准器和压力发生器；被校压力计量器具的在线校准连接包括：首先，现场应有可以对被校压力计量器具泵压的连接接口，应能切断与系统压力的连接；其次，可靠连接后，切换系统流程，系统中具有有毒有害物质时，应先进行吹扫及置换，然后断开被校压力计量器具电源，利用压力连接接头连接压力发生器，使压力发生器的压力能同步到达被校压力计量器具和压力标准器。

进一步地，为了方便校准，步骤四中在进行连接后，首先进行示值校准，记录数据；然后处理数据，计算示值误差和回程误差，数据结果符合步骤二的性能要求则进行不确定度评定，不符合则进行调试，调试后要再次进行示值校准，数据结果符合被校压力计量器具的性能要求后进行不确定度评定，若仍不符合将被校压力计量器具替换为符合要求的压力计量器具，不符合要求的被校压力计量器具返回实验室开展检定。

附图说明

图1为本发明中压力计量器具现场校准方法的流程图；

图2为本发明在进行温度对压力变送器和数字压力计的示值变化影响试验所得到的温度-压力变化折线图；

图3为本发明中压力变送器的离线校准连接示意图；

图4为本发明中数字压力计或弹性元件式压力表的离线校准连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例1如图1所示，包括以下步骤：

步骤一，确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围；步骤二，依据步骤一确定的环境温度范围，确定被校压力计量器具的性能要求；步骤三，配套适用于现场的压力校准标准装置；步骤四，将满足现场校准要求的压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，评定校准结果的测量不确定度；步骤五，根据校准结果出具证书；步骤六，进行现场恢复。

具体地，在步骤一(S1)中：将被校压力计量器具设置在恒温试验箱中，利用恒温试验箱设定不同的温度，进行温度对被校压力计量器具的示值变化影响试验，根据试验数据，确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围；若超出限定的环境温度的要求，则无法保证校准结果的有效性。

压力示值随着温度的变化会有相应的变化，试验时首先确定被校压力计量器具的温度试验点，然后通过试验，计算在各温度试验点压力标准示值与被校压力计量器具显示值之间的差值，判断是否在相应检定规程或国标规定的最大允许误差范围内，以确定开展现场校准时环境温度范围的要求。

本实施例中的被校压力计量器具包括压力变送器、数字压力计和弹性元件式压力表，下面分别对这三种压力计量器具进行试验。

S11：依据GB/T 18271.3—2017《过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第3部分：影响量影响的试验》，通过试验确定压力变送器、数字压力计适宜现场校准的的环境温度。

首先，参考国标中的方式，选择试验温度。具体是在(-20～50)℃范围内，以10℃为温度试验间隔，在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃的8个温度试验点利用恒温试验箱依次升高(降低)温度直至被试装置规定的温度上(下)限。

然后，选择压力校准标准装置、压力试验点及试验方法，其中压力校准标准装置包括压力标准器和压力发生器，压力标准器提供校准用标准压力值，压力发生器提供压力源。选用的压力校准标准装置引入的扩展不确定度U₉₅不超过试验用被校压力变送器、数字压力计最大允许误差绝对值的1/4。按量程均匀选择5个压力试验点，在温度稳定后，用压力发生器打压至各个压力试验点，记录并计算各个压力试验点下压力标准器与试验用被校压力变送器、数字压力计的示值误差。

然后进行数据分析，发现在(0～40)℃的范围内，所有压力变送器、数字压力计的示值误差均在最大允许误差范围内；低于0℃或高于40℃的，示值易发生突变，如图2所示。

结论：压力变送器随着温度的升高，输出值逐渐下降；随着温度的降低，输出值逐渐上升。现场校准时，压力变送器、数字压力计温度应控制在(0～40)℃的范围内。

S12：依据GB/T 1226—2017《一般压力表》，通过试验确定弹性元件式压力表适宜现场校准的的环境温度。

首先，选择试验温度。选择-15℃、20℃、50℃为试验温度，利用恒温试验箱依次升高(降低)温度直至规定的温度上(下)限。

然后，选择压力校准标准装置、压力试验点及试验方法，压力校准标准装置包括压力标准器和压力发生器，压力标准器提供校准用标准压力值，压力发生器提供压力源。选用的压力标准器的最大允许误差绝对值不大于试验用被校压力表最大允许误差绝对值的1/4，试验用被校压力表按表盘上标有数字的分度线选择压力试验点，在温度稳定后，用压力发生器打压至各个压力试验点，记录并计算各个压力试验点下压力标准器与试验用被校压力表的示值误差。

其中，参照GB/T 1226—2010中5.7条“温度影响”的要求，当使用环境温度偏离(20±5)℃时，压力表的示值误差应不超过公式(1)规定的范围：

Δ＝±(δ+KΔt) (1)，式中：

δ—压力表准确度等级百分数，％；

Δt—∣t₂-t₁∣，单位为摄氏度(℃)；

t₂—环境温度范围内的任意值，单位为摄氏度(℃)；

t₁—当t₂高于25℃时，为25℃；当低于15℃时，为15℃；

K—温度影响系数，其值为0.04％/℃；

Δ—环境温度偏离(20±5)℃时的最大允许误差，％。

然后进行数据分析。分析试验用被校压力表的温度试验数据，发现当环境温度为(20±5)℃时，压力表示值误差均在检定规程规定的最大允许误差范围内；当环境温度偏离(20±5)℃时，压力表的示值误差均未超过公式(1)规定的加入附加误差后的示值误差最大允许范围，但当环境温度超过(0～40)℃的范围时，示值误差曲线同样易产生非线性变化。

结论：随着温度的升高，压力示值会相应往正值方向增大；反之，随着温度的降低，压力示值会相应往负值方向增大。现场校准时，环境温度应控制在(0～40)℃范围内。

在步骤二(S2)中：依据S1确定现场校准适用的环境温度为(0～40)℃，利用相应的规程规范，确定被校计量器具的性能要求，性能要求包括示值误差、回程误差。

S21：压力计量器具的示值误差应不大于最大允许误差。依据步骤S1所要求的现场校准环境温度，首先确定对最大允许误差的要求。

S211：压力变送器、数字压力计最大允许误差的确定。

依据GB/T 34073—2017《物联网压力变送器规范》中“5.3有关影响量的影响”的规定，环境温度变化对压力变送器、数字压力计示值的影响应控制在表1所述的范围内。

表1环境温度变化影响量

由此可知，在现场环境温度(0～40)℃的范围内，压力变送器、数字压力计在不同温度条件下，最大允许误差为：(20±5)℃时，压力计量器具的最大允许误差按量程的百分比计算；当温度偏离(20±5)℃时，压力变送器和数字压力计的下限值温度系数及量程温度系数输出变化每10℃增加1个输出量程的百分数。

S212：弹性元件式压力表最大允许误差的确定。

依据GB/T 1226—2010中5.7条“温度影响”的要求，在(0～40)℃范围内；弹性元件式压力表在不同温度条件下最大允许误差为：(20±5)℃时，弹性元件式压力表的最大允许误差按量程的百分比计算；当环境温度偏离(20±5)℃时，弹性元件式压力表的最大允许误差应不超过公式(1)规定的范围。

S213：现场校准对示值误差的要求，示值误差不超过相应被校压力计量器具的最大允许误差，即为符合要求。

S22：现场校准对回程误差的要求为：被校压力计量器具的回程误差不超过最大允许误差的绝对值。

在步骤三(S3)中：依据被校压力计量器具的准确度等级、量程，及S1确定的现场校准适用的环境温度，配套压力校准标准装置，并评定压力校准标准装置的不确定度，当满足以下要求时，可使用该压力校准标准装置开展现场校准工作：配套后的压力校准标准装置的测量不确定度不大于被校压力计量器具最大允许误差绝对值的1/4。

S31：所述可开展现场校准的被校压力计量器具的准确度等级包括：压力变送器的准确度等级为0.2(0.25)级、0.5级、1.0级、1.5级；数字压力计的准确度等级为0.2级、0.5级、1.0级、1.6级、2.5级、4.0级；压力表的准确度等级为1.0级、1.6(1.5)级、2.5级、4.0级。

S32：压力校准标准装置包括：压力标准器、压力发生器、绝缘电阻表、测量尺、温湿度表、直流电流表或直流电压表与标准电阻的组合，其作用分别为：压力标准器提供校准用标准压力值；直流电流表提供校准压力变送器时输出信号值的测量标准；直流电压表作为压力变送器电压输出信号值的测量标准；标准电阻：通常为100Ω(或250Ω)，与直流电压表组合取代直流电流表作为压力变送器电流输出信号值的测量标准；测量尺采用钢卷尺，在现场校准时用来测量被校压力计量器具与压力标准器取压口的参考平面之间的高度差；压力发生器提供压力源；温湿度表用于测量现场的环境温度和相对湿度。

S33：对压力校准标准装置的要求为：成套后的压力校准标准装置引入的扩展不确定度U₉₅应不大于被校压力计量器具最大允许误差绝对值的1/4。以压力变送器为例，对扩展不确定度进行评定：

压力变送器的测量模型为：

或中：

ΔI—压力变送器各校准点的示值误差，mA；

I—压力变送器正行程或反行程各校准点的实际输出值，mA；

I_m—压力变送器电流输出量程，16mA；

P—压力标准器输入的压力值，MPa；

P_m—压力变送器压力量程，60MPa；

I₀—压力变送器输出电流起始值，4mA。

根据计算得知：I对测量模型输出量的灵敏系数C₁＝1，P对测量模型输出量的灵敏系数C₂＝-0.267mA·MPa^-1。

在压力标准器为0.02级，直流电流表为7位半的条件下，计算成套后的压力校准标准装置在校准时引入的扩展不确定度。

直流电流表的最大允许示值误差为：±(0.01％×示值+0.0015mA)，压力变送器的输出电流的最大值为20mA，所以半宽度a＝(0.01％×20+0.0015)mA＝0.0035mA。在区间内可认为服从均匀分布，取

故：

压力标准器的测量范围为(0～60)MPa，准确度等级为0.02级，最大允许误差为Δ＝a＝±0.02％×60＝±0.012MPa，服从均匀分布，取

故：

汇总标准不确定度分量(见表2)。

表2标准不确定度一览表

输入量I和P的标准不确定度不相关，根据不确定度传播定律，其压力校准标准装置的合成标准不确定度为：

取包含因子k＝2,则其扩展不确定度为：

U＝k×u_c＝0.0054 mA (6)

测量范围为(0～60)MPa，准确度等级为0.2级的被校压力变送器的最大允许误差为±0.032MPa。压力校准标准装置引入的扩展不确定度U应不大于被校压力变送器最大允许误差绝对值的1/4，即U≤|±0.032mA/4|＝0.008mA，因此，成套后的压力校准标准装置符合现场校准的要求。

若评定后，压力校准标准装置引入的扩展不确定度U大于被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4，则该压力校准标准装置不能满足现场校准的要求，需重新进行配套。

在步骤四(S4)中，利用满足现场校准要求的压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，根据所记录的数据进行校准结果的不确定度评定，表征赋予被测量的值的分散性。

S41：首先，压力计量器具在连接时，将被校压力计量器具现场拆卸下来与压力校准标准装置进行离线校准连接，或者是被校压力计量器具不拆卸，直接与压力校准标准装置进行在线校准连接。

S411：现场拆卸下来的被校压力计量器具离线校准时的连接方式包括以下内容：

a：被校压力变送器的离线校准时的连接，分为压力输入部分和电流输出部分，如图3所示，在压力输入部分，压力发生器的两个接口分别连接压力标准器和被校压力变送器，利用压力发生器分别按照选定的压力校准点对压力标准器和被校压力变送器缓慢加压(或者是抽取真空)；在电流输出部分，被校压力变送器连接24V电源或厂家要求电压的电源，将压力信号转换为4mA～20mA(或1V～5V)的直流电信号，为了保证压力变送器输出稳定的电流(或电压)，需要串联负载电阻，负载电阻按照制造单位规定选取，最终，输出的电流(或电压)在直流电压表或直流电压表上显示(输出的直流电流也可以为直流电压表与标准电阻之商)。

b：数字压力计或弹性元件式压力表的离线校准时的连接，如图4所示，包括利用压力发生器的两个接口上分别连接压力标准器、被校数字压力计或弹性元件式压力表，利用压力发生器缓慢加压(或抽取真空)至选定的压力校准点。

S412：被校压力计量器具在线校准时的连接包括以下内容：

a：在线校准时，现场应有可以对被校压力计量器具泵压的连接接口(如三通阀、三阀组、五阀组等)，应能切断与系统压力的连接，以保证为被校压力计量器具泵压时不影响生产系统运行。被校压力计量器具测量及连接部分在承受测量压力时，不得有泄露现象。

b：可靠连接后，切换系统流程，系统中具有有毒有害等物质时，应先进行吹扫及置换，具体是关闭截止阀，切断被校压力计量器具与油气管线的连接，放空被校压力计量器具内压力。将阀组的取压阀、放空阀、平衡阀等开/关到校准前位置，断开被校压力计量器具电源，利用压力连接接头连接压力发生器，使压力发生器的压力能同步到达被校压力计量器具、压力标准器。连接完毕后，使导压管中充满传压介质，进行预压，检查压力计量器具及控制阀门的密封性；如有泄漏，重新连接。

S42：连接后开展现场校准，记录并处理校准数据；根据所记录的数据进行校准结果的不确定度评定，表征赋予被测量的值的分散性。校准过程包括：

S421：示值校准，记录数据。具体过程为：

S4211：首先根据实际选取工作介质。当工作介质为气体时，校准时传压介质应为洁净、无腐蚀性的气体；当工作介质为液体时，校准时传压介质可以是液体也可以是洁净、无腐蚀性的气体；当明确要求禁油时，应采取禁油措施。

S4212：校准前调整被校压力计量器具，用改变输入压力的办法对输出下限值和上限值进行调整，使其与理论的下限值和上限值相一致。

S4213：选择压力校准点，被校压力变送器和数字压力计校准点的选择应按量程基本均匀分布，一般应包括上限值、下限值、常用值在内不少于5个校准点进行校准。被校弹性元件式压力表的校准点应按标有数字的分度线选取，真空部分测量上限的校准点按当地大气压90％以上选取。在线校准无法开展满量程校准时，可根据现场实际选择包括量程的1/3、常用点、量程的2/3等至少3个校准点。

S4214：示值误差校准方法：利用压力发生器从下限开始平稳地输入压力到压力标准器和被校压力计量器具的各校准点(称为上行程)，然后反方向平稳改变压力到各个校准点(称为下行程)，为一次循环。被校压力计量器具至少进行两个循环的校准，有利于开展校准结果的不确定度评定。读取并记录示值。在校准的过程中不允许调整零点和量程，在接近校准点时，输入压力应缓慢、平稳，避免过冲现象。

压力表读取示值时，按分度值的1/5估读。应对每个校准点进行轻敲，并记录轻敲后的示值，在测量上限时，切断压力源(或真空源)，耐压3min。

S422：处理数据。数据结果符合S21、S22的要求，则进行不确定度评定，不符合则进行调试；调试后要再次进行示值校准及计算，对数据符合要求的进行不确定度评定；若仍不符合要求，将被校压力计量器具替换为符合要求的压力计量器具，不符合要求的被校压力计量器具返回实验室开展检定。

处理数据方法为：

S4221：高度差的修正。校准时，被校压力计量器具取压口与压力标准器取压口的参考平面应在同一水平面上。若不在同一水平面，用钢卷尺测量高度差，由高度差引起的校准附加误差应对校准结果进行修正。

当高度差不大于公式(7)的计算结果时，引起的误差可忽略不计，否则应按修正公式(8)予以修正。

式中：

h—允许的高度差，单位为米(m)；

a—准确度等级；

P_m—输入的量程，单位为帕、千帕或兆帕(Pa、kPa或MPa)；

ρ—工作介质密度，单位为千克每立方米(kg/m³)；

g—校准地点重力加速度，单位为米每平方秒(m/s²)。

Δp＝ρ·g·h (8)，式中：

ρ—工作介质密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；

g—检定地点重力加速度，单位为米每平方秒(m/s2)；

h—被校压力计量器具取压口与压力标准器取压口的高度差，单位为米(m)。

S4222：示值误差和回程误差的计算。

被校压力变送器示值误差和回程误差的计算。压力变送器在压力下限值时，对应的输出直流电信号为4mA；在压力上限值时对应的输出直流电信号为20mA；对于中间均匀分布的压力校准点对应的理论直流电信号，以输出直流电流为例，计算方法为校准点(MPa)/量程(MPa)×16mA+4mA。计算时，示值误差为通过直流电流表输出的实测直流电信号值减去计算出来的理论直流电信号值；回程误差为被校压力变送器同一校准点上行程或下行程实际输出直流电信号值之差的绝对值。

被校数字压力计和弹性元件式压力表示值误差和回程误差的计算。被校数字压力计和弹性元件式压力表的示值误差为上行程或下行程各校准点的实际示值与标准压力值之差；回程误差为同一校准点上行程或下行程实际示值之差的绝对值。

S4223：对被校压力计量器具计量性能的判断。现场校准时，示值误差不超过相应被校压力计量器具的最大允许误差，即为符合要求；回程误差不超过相应被校压力计量器具最大允许误差的绝对值，即为符合要求。对不符合要求的被校压力计量器具进行调试，直至符合要求；若仍然不符合要求，则利用计量性能符合要求的压力计量器具进行替换。

S4224：对被校压力计量器具每个点的校准结果进行不确定度评定。

压力计量器具校准结果的不确定度评定包括：输入量的标准不确定度评定、合成标准不确定度评定和扩展不确定度评定；其中，输入量的标准不确定度包括有：标准器引入的标准不确定度和温度影响引入的标准不确定度；被测压力计量器具测量重复性(或分辨率，二者取其较大值)引入的不确定度和环境温度引入的标准不确定度。

具体评定方法，以数字压力计校准结果的不确定度评定方法为例：

A.1数学模型

A.1.1建立数学模型

数学模型见公式(J.1)：

ΔP＝P_x-P_b…(J.1)，式中：

ΔP—数字压力计示值误差，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)；

P_x—被校数字压力计的示值，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)；

P_b—标准压力值，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)。

灵敏度对数学模型微分得灵敏系数，见公式(J.2)：

A.2输入量的标准不确定度的评定

A.2.1输入量的标准不确定度u₁(P_x)的评定

(1)被校表测量重复性引入的不确定度u₁(P_x)

输入量的标准不确定度主要来源于被校数字压力计测量重复性。选择0.5级(0～60)MPa的数字压力计，选择5个点进行3个循环测量，单次实验标准差s_i计算见公式J.3；所得测量列为表A.1；

式中：

P_x—被校点实际示值，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)；

P—变量P_i的测量平均值，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)；

s_i—单次实验标准差，单位为千帕、兆帕(kPa、MPa)；

n—测量次数。

表A.1实验标准偏差

则重复测量引入的标准不确定度为：

u₁(P_x)＝s_i

(2)由数字压力计分辨率引入的测量不确定度u₂(P_r)

数字压力计示值的最后一位所代表的压力为0.01MPa，误差分布服从均匀分布，则包含因子

则由数字压力计的分辨率引入的测量不确定度为：

(3)环境温度引入的标准不确定度u₃(P_t)

环境温度引入的标准不确定度近似估计为均匀分布，包含因子为

温度影响引入的误差为：

Δ(P_t)＝±0.001％FS×Δt＝±0.00001×60×5＝±3(kPa)

按均匀分布估计，则：

(4)压力标准器引入的标准不确定度u₄(P_s)的评定

压力标准器引入的标准不确定度主要来源是压力标准器的误差。此时，压力标准器在该量程的最大允许误差不超过±0.03MPa。

按均匀分布估计，包含因子为

则

由于u₃(P_t)和u₄(P_s)相互独立，因此：

A.3合成标准不确定度的评定

A.3.1标准不确定度

标准不确定度见表A.2。

表A.1标准不确定度一览表

A.3.2合成标准不确定度的计算

由于u₁(P_x)、u2(P_r)相互影响，而且u₁>u₂，因此在这两项影响因素中，u₁包含了u₂；其他分量彼此独立，所以合成不确定度计算公式见公式(J.4)；计算数据见表A.3；

A.4扩展不确定度的确定

取包含因子k＝2，扩展不确定度计算公式见公式(J.5)；计算数据见表A.3；

U＝k×u_c…(J.5)

表A.3各测量点的不确定度

被校压力变送器、弹性元件式压力表不确定度评定可参照该方法进行不确定度评定。

在步骤五(S5)中：依据原始记录及对校准结果的处理，出具证书。所述证书的内容包括：

S51：被校压力计量器具证书的内容包括且不仅包括：委托单位、器具名称、型号、生产厂家、测量范围准确度等级、校准时的环境条件、标准器信息、校准数据、测量不确定度、校准及核验人员、校准日期等。

S52：压力计量器具的校准周期可根据使用环境条件、频繁程度和重要性来确定。建议现场校准时压力变送器、数字压力计一般不超过1年；压力表一般不超过半年；在线校准时所有计量器具一般不超过半年。

在步骤六(S6)中：校准后的现场恢复。校准结束后，拆卸压力校准标准装置。离线校准的压力计量器具重新安装到管线上，检查其密封性；在线校准的压力计量器具，将阀组的取压阀、放空阀、平衡阀恢复原位，系统切换到生产流程，恢复现场计量数据采集。

综上所述，本发明提供的压力计量器具现场校准方法，通过大量试验确定了现场校准的环境温度范围，并规定了在该环境温度范围内压力计量器具的计量性能要求；规定了压力校准标准装置的选择方法；规范了现场校准时的连接条件、连接方法和现场恢复方式；要求了校准方法和校准点的选择方式。本发明的校准方法可灵活适用于三种常见的压力计量器具的现场校准，解决压力计量器具进行现场及在线校准受限的问题，提高压力计量器具现场校准的准确性、可靠性、可行性。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例2：与实施例1不同的是，被校压力计量器具只包括压力变送器、数字压力计和弹性元件式压力表三者中的一种或两种，相应的校准方法与实施例1相同。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例3：与实施例1不同的是，压力校准标准装置中的测量尺可以采用直尺、角尺、皮尺或者测距仪，温湿度表可以替换为温度表。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例4：与实施例1不同的是，配套后的压力校准标准装置的测量不确定度也可以不大于被校压力计量器具最大允许误差绝对值的1/5，或者是其他合理数值。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例5：与实施例1不同的是，被校压力计量器具的性能要求还可以包括其他检定规程上所规定的参数。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例6：与实施例1不同的是，在确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围时，不是采用恒温试验箱，而是采用其他的加热装置，使现场局部范围内保持恒定的温度。

本发明中压力计量器具现场校准方法的实施例7：与实施例1不同的是，在进行温度对被校压力计量器具的示值变化影响试验时，也可以直接通过被校压力计量器具显示值的变化情况，确定可开展现场校准的环境温度范围。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压力计量器具现场校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定被校压力计量器具可开展现场校准的环境温度范围；

步骤二，依据步骤一确定的环境温度范围，确定被校压力计量器具的性能要求；

步骤三，配套适用于现场的压力校准标准装置；

步骤四，将满足现场校准要求的压力校准标准装置与被校压力计量器具进行连接，开展现场校准，记录并处理校准数据，评定校准结果的测量不确定度；

步骤五，根据校准结果出具证书；

步骤六，进行现场恢复。

2.根据权利要求1所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，步骤一中，将被校压力计量器具设置在恒温试验箱中，利用恒温试验箱设定不同的温度，进行温度对被校压力计量器具的示值变化影响试验，根据试验数据确定所述的环境温度范围。

3.根据权利要求2所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，试验时，首先确定被校压力计量器具的温度试验点，然后通过试验，计算各温度试验点压力标准示值与被校压力计量器具显示值之间的差值，判断是否在相应检定规程或国标规定的最大允许误差范围内。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，步骤二中所述的性能要求包括示值误差和回程误差，示值误差应不大于最大允许误差，回程误差应不超过最大允许误差的绝对值。

5.根据权利要求1~3任意一项所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，步骤三中，依据被校压力计量器具的准确度等级、量程，以及步骤一中确定的环境温度范围，配套压力校准标准装置，并评定压力校准标准装置的不确定度，配套后的压力校准标准装置的测量不确定度应不大于被校压力计量器具最大允许误差绝对值的1/4。

6.根据权利要求5所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，压力校准标准装置包括压力标准器、压力发生器、测量尺、温湿度表、直流电流表或直流电压表与标准电阻的组合。

7.根据权利要求1~3任意一项所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，步骤四中进行连接时，将被校压力计量器具现场拆卸下来与压力校准标准装置进行离线校准连接，或者是被校压力计量器具不拆卸，直接与压力校准标准装置进行在线校准连接。

8.根据权利要求7所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，压力校准标准装置包括压力标准器、压力发生器、直流电流表或直流电压表与标准电阻的组合；被校压力计量器具包括压力变送器、数字压力计和弹性元件式压力表，压力变送器的离线校准连接分为压力输入部分和电流输出部分；在压力输入部分，压力发生器的两个接口分别连接压力标准器和被校压力变送器，利用压力发生器分别按照选定的压力校准点对压力标准器和被校压力变送器缓慢加压或者是抽取真空；在电流输出部分，被校压力变送器连接电源，将压力信号转换为直流电信号，输出的电流或电压在直流电流表或直流电压表上显示；数字压力计或弹性元件式压力表的离线校准连接包括利用压力发生器的两个接口分别连接压力标准器、被校数字压力计或弹性元件式压力表，利用压力发生器缓慢加压或者抽取真空至选定的压力校准点。

9.根据权利要求7所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，压力校准标准装置包括压力标准器和压力发生器；被校压力计量器具的在线校准连接包括：首先，现场应有可以对被校压力计量器具泵压的连接接口，应能切断与系统压力的连接；其次，可靠连接后，切换系统流程，系统中具有有毒有害物质时，应先进行吹扫及置换，然后断开被校压力计量器具电源，利用压力连接接头连接压力发生器，使压力发生器的压力能同步到达被校压力计量器具和压力标准器。

10.根据权利要求1~3任意一项所述的压力计量器具现场校准方法，其特征在于，步骤四中在进行连接后，首先进行示值校准，记录数据；然后处理数据，计算示值误差和回程误差，数据结果符合步骤二的性能要求则进行不确定度评定，不符合则进行调试，调试后要再次进行示值校准，数据结果符合被校压力计量器具的性能要求后进行不确定度评定，若仍不符合将被校压力计量器具替换为符合要求的压力计量器具，不符合要求的被校压力计量器具返回实验室开展检定。

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