水平管测量方法的系统误差研究
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这种方法只需要单人即可以进行测量，降低了 “粗差”的发生几率，且操作便捷，值得推广。
因此，水平管测量方法的系统误差极值为：“干 燥状态PVC软管接触角为后退角时液面上升高度”与 “润湿状态PVC软管接触角为前进角时液面上升高度” 之间的差值，如图3所示。
三、水平管测量方法的系统误差
1.水平管方法的系统误差极值 无论是简易水平管测量法，还是水平管检定钢尺 测量法，因表面张力而产生的毛细现象都是系统误差产 生主要原因，如图2所示。
（2）不同厂家的PVC管对接触角滞后的影响 使用
毛细上升法，进行不同厂家生产的PVC软管对接触角影
响的试验，测量不同厂家的PVC软管，在纯净水中的前
进接触角与后退接触角的数据。A组为上海道冠橡塑五
金有限公司的内径2mm（±0.1mm） PVC软管，产地上
通用机械制造
GM Manufacture
水平管测量方法的系统误差研究
中国北方车辆有限公司 （北京 100040） 马春男
【摘 要】在石油化工行业大型设备的安装调试 过程中，水平管测量方法是一种常用的高程差测量方 法。这种测量方法，适用面广，操作便捷，对操作人员 技术水平要求低，被安装、质检人员广泛采用。但是， 这种测量方法所固有的系统误差往往被测量人员所忽 视。本文阐述了水平管测量方法的系统误差产生机理。 并通过试验，计算得出了这种测量方法在使用不同管径 水平管时的系统误差极值，供技术人员测量作业时参 考。
图2 φ2mm水平管两端液面高程差有时很大 水平管内液体接触角的大小，决定了毛细作用下 液体上升或下降的高度。又因为存在接触角滞后现象，
接触角的值会在[θ R，θ A]区间之内。当水平管接触角 分别为前进角和后退角时，液面间的高程差最大。施工 测量现场，使用简易水平管测量法测量时，可能存在这 样的情况，即：水平管一端固、液、气三相界的接触角 为前进接触角，而另一端的接触角为后退接触角。同样 水平管检定钢尺测量法，也可能存在这样的情况：测量 测点1时，水平管接触角为前进角；测量测点2时，水平 管接触角变为了后退角。
2.水平管检定钢尺测量法 还有一种方法，如图1所示，现场寻找一较大的盛 水器皿（一般是塑料桶），盛满水后，将PVC软管的一
二、水平管测量方法
在石油化工行业大型设备安装调试过程中，需要 测量测点之间的高程差时，一般会采用水准仪测量、水 平尺测量和水平管测量三种方法。水准仪测量虽然精度 高，但环境制约因素多、操作复杂，一般只会在关键 测点和终检验收时使用。水平尺只能测量设备的水平情 况。而水平管测量方法，因其取材便利、实施方便、对 作业人员要求低，被石化行业的施工、检验人员广泛采 用。以下为两种常用的水平管测量法。
2.PVC材料的接触角及主要影响因素分析
华东理工大学出版社出版的《材料表界面》中，
PVC的接触角数据为87°。美国TriStar Plastics公司的试
验数据，PVC材料的表面能、接触角见表表面能/ 接触角/ （dyn/cm） （°）
硬PVC Polyvinyl chloride，rigid
39
90
软PVC
Polyvinyl chloride， plasticized
35
89
硬PVC和软PVC主要区别为增塑剂添加剂量的不
同，软PVC的增塑剂使用量为硬PVC的3～5倍。上述数
据表明，以增塑剂为主的添加剂对PVC的接触角影响不
大。
（1）介质差异对接触角滞后的影响 使用毛细上
升法，进行不同介质对接触角影响的试验，测量上海道
又因为浸润状态的PVC软管的前进角与后退角，均 小于干燥状态的PVC软管的前进角与后退角。施工测量 现场，使用简易水平管测量法测量时，有可能出现水平 管一端润湿，而一端干燥的情况。在使用水平管检定钢 尺测量法时，也可能出现测量测点1时水平管是干燥状 态，而测量测点2时水平管被完全润湿的情况。
图3 系统误差极值为h1+h2
【关键词】PVC软管 高程差 接触角 毛细现象
一、前言
目前，石化行业普遍实行“三年一大修”的保养 制度。大修维护时，所有设备均需要解体保养、维护后 再重新进行安装。在重新安装过程中，技术人员普遍使 用水平管测量方法进行高程差的测量。
1.简易水平管测量法 取一根长度适当的直径8～20mmPVC软管，将清 水或者带颜色的水注入软管中。由两人配合进行操作， 各持软管的一端。一人将软管一端放置到测点1附近， 上下移动水平管，使得管内水平面与测点1相平，另一 人拿水平管的另一端到测点2附近。如果管内液面与测 点2水平，则说明测点1与测点2高程相同。如液面与测 点2的高度不一致，配合卷尺或检定钢尺的使用，可以 测量出测点1与测点2之间高程差。 这种方法，需要两人同时观测液面，人为误差较 大，一般仅在两测点进行水平检测时或在特定场合使 用。
图1 水平管检定钢尺测量法
64 通用机械 2019年 第6期
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端浸入桶内，将剩余的PVC软管放在低于水平面以下， 从另一端抽气，使得管内充水。当管内充满水后，用透 明胶带把PVC软管的抽气端顺着粘在检定钢尺上。
测量时，将检定钢尺竖直放在测点1处，读取管内 液平面处的钢尺读数。如此，再读出测点2处的钢尺读 数。两个钢尺读数之差就是两测点之间的高程差。
冠橡塑五金有限公司的内径2mm（±0.1mm） PVC软
管，在不同介质中的前进接触角与后退接触角的数据。
A组介质为电导率小于4μS/cm的反渗透纯净水；B组
介质为生理盐水； C组介质为自来水，每组试验次数10
次。试验数据采用SPSS 19.0 统计软件进行方差分析，
P＜0.05为差异有统计学意义。试验结果，3组测量数据
差异无统计学意义（见表2）。
表2 不同介质的试验数据
试验参数 平均数/mm 标准差/mm
F P
A组 －4.73 0.14
B组 －4.75 0.16 0.46 0.955
C组 －4.74 0.13
65 通用机械
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因此，水平管测量方法的系统误差极值为：“干 燥状态PVC软管接触角为后退角时液面上升高度”与 “润湿状态PVC软管接触角为前进角时液面上升高度” 之间的差值，如图3所示。
三、水平管测量方法的系统误差
1.水平管方法的系统误差极值 无论是简易水平管测量法，还是水平管检定钢尺 测量法，因表面张力而产生的毛细现象都是系统误差产 生主要原因，如图2所示。
（2）不同厂家的PVC管对接触角滞后的影响 使用
毛细上升法，进行不同厂家生产的PVC软管对接触角影
响的试验，测量不同厂家的PVC软管，在纯净水中的前
进接触角与后退接触角的数据。A组为上海道冠橡塑五
金有限公司的内径2mm（±0.1mm） PVC软管，产地上
通用机械制造
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水平管测量方法的系统误差研究
中国北方车辆有限公司 （北京 100040） 马春男
【摘 要】在石油化工行业大型设备的安装调试 过程中，水平管测量方法是一种常用的高程差测量方 法。这种测量方法，适用面广，操作便捷，对操作人员 技术水平要求低，被安装、质检人员广泛采用。但是， 这种测量方法所固有的系统误差往往被测量人员所忽 视。本文阐述了水平管测量方法的系统误差产生机理。 并通过试验，计算得出了这种测量方法在使用不同管径 水平管时的系统误差极值，供技术人员测量作业时参 考。
图2 φ2mm水平管两端液面高程差有时很大 水平管内液体接触角的大小，决定了毛细作用下 液体上升或下降的高度。又因为存在接触角滞后现象，
接触角的值会在[θ R，θ A]区间之内。当水平管接触角 分别为前进角和后退角时，液面间的高程差最大。施工 测量现场，使用简易水平管测量法测量时，可能存在这 样的情况，即：水平管一端固、液、气三相界的接触角 为前进接触角，而另一端的接触角为后退接触角。同样 水平管检定钢尺测量法，也可能存在这样的情况：测量 测点1时，水平管接触角为前进角；测量测点2时，水平 管接触角变为了后退角。
2.水平管检定钢尺测量法 还有一种方法，如图1所示，现场寻找一较大的盛 水器皿（一般是塑料桶），盛满水后，将PVC软管的一
二、水平管测量方法
在石油化工行业大型设备安装调试过程中，需要 测量测点之间的高程差时，一般会采用水准仪测量、水 平尺测量和水平管测量三种方法。水准仪测量虽然精度 高，但环境制约因素多、操作复杂，一般只会在关键 测点和终检验收时使用。水平尺只能测量设备的水平情 况。而水平管测量方法，因其取材便利、实施方便、对 作业人员要求低，被石化行业的施工、检验人员广泛采 用。以下为两种常用的水平管测量法。
2.PVC材料的接触角及主要影响因素分析
华东理工大学出版社出版的《材料表界面》中，
PVC的接触角数据为87°。美国TriStar Plastics公司的试
验数据，PVC材料的表面能、接触角见表表面能/ 接触角/ （dyn/cm） （°）
硬PVC Polyvinyl chloride，rigid
39
90
软PVC
Polyvinyl chloride， plasticized
35
89
硬PVC和软PVC主要区别为增塑剂添加剂量的不
同，软PVC的增塑剂使用量为硬PVC的3～5倍。上述数
据表明，以增塑剂为主的添加剂对PVC的接触角影响不
大。
（1）介质差异对接触角滞后的影响 使用毛细上
升法，进行不同介质对接触角影响的试验，测量上海道
又因为浸润状态的PVC软管的前进角与后退角，均 小于干燥状态的PVC软管的前进角与后退角。施工测量 现场，使用简易水平管测量法测量时，有可能出现水平 管一端润湿，而一端干燥的情况。在使用水平管检定钢 尺测量法时，也可能出现测量测点1时水平管是干燥状 态，而测量测点2时水平管被完全润湿的情况。
图3 系统误差极值为h1+h2
【关键词】PVC软管 高程差 接触角 毛细现象
一、前言
目前，石化行业普遍实行“三年一大修”的保养 制度。大修维护时，所有设备均需要解体保养、维护后 再重新进行安装。在重新安装过程中，技术人员普遍使 用水平管测量方法进行高程差的测量。
1.简易水平管测量法 取一根长度适当的直径8～20mmPVC软管，将清 水或者带颜色的水注入软管中。由两人配合进行操作， 各持软管的一端。一人将软管一端放置到测点1附近， 上下移动水平管，使得管内水平面与测点1相平，另一 人拿水平管的另一端到测点2附近。如果管内液面与测 点2水平，则说明测点1与测点2高程相同。如液面与测 点2的高度不一致，配合卷尺或检定钢尺的使用，可以 测量出测点1与测点2之间高程差。 这种方法，需要两人同时观测液面，人为误差较 大，一般仅在两测点进行水平检测时或在特定场合使 用。
图1 水平管检定钢尺测量法
64 通用机械 2019年 第6期
通用机械制造
GM Manufacture
端浸入桶内，将剩余的PVC软管放在低于水平面以下， 从另一端抽气，使得管内充水。当管内充满水后，用透 明胶带把PVC软管的抽气端顺着粘在检定钢尺上。
测量时，将检定钢尺竖直放在测点1处，读取管内 液平面处的钢尺读数。如此，再读出测点2处的钢尺读 数。两个钢尺读数之差就是两测点之间的高程差。
冠橡塑五金有限公司的内径2mm（±0.1mm） PVC软
管，在不同介质中的前进接触角与后退接触角的数据。
A组介质为电导率小于4μS/cm的反渗透纯净水；B组
介质为生理盐水； C组介质为自来水，每组试验次数10
次。试验数据采用SPSS 19.0 统计软件进行方差分析，
P＜0.05为差异有统计学意义。试验结果，3组测量数据
差异无统计学意义（见表2）。
表2 不同介质的试验数据
试验参数 平均数/mm 标准差/mm
F P
A组 －4.73 0.14
B组 －4.75 0.16 0.46 0.955
C组 －4.74 0.13
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