探討彈簧管式壓力表的計量檢測問題與對策

王瑞平

（華亭市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測所，甘肅平?jīng)?744100）

0 引言

彈簧管式壓力表是壓力表的一個重要類別，也是在工業(yè)生產(chǎn)中使用最普及、最廣泛的壓力表類型，彈簧管式壓力表以單圈的彈簧結(jié)構(gòu)最為常見。在化工、冶金等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，彈簧管式壓力表是最常用的壓力檢測儀器。想要對壓力表在計量檢測時出現(xiàn)的問題進行有效處理，首先要對彈簧管式壓力表的工作原理有所了解。

1 彈簧管式壓力表計量原理

彈簧管式壓力表的計量單位是壓強，壓強是眾多生產(chǎn)工程中的重要參數(shù)，在生產(chǎn)中通常將壓強稱為壓力。壓力監(jiān)測在輸油管道、受壓容器等工作場合是必不可少的。

壓力的計算公式：P=F/S。式中，F(xiàn)是物體作用力，單位N；S是受力面積，單位m2。物體以固態(tài)、氣態(tài)與液態(tài)三種形式存在，其中液體與氣體統(tǒng)稱為流體，施加于液體的壓力會均勻地分散到流體的各個點上，而氣體的彈力會使其壓力與體積成反比關(guān)系，即體積越大，產(chǎn)生的壓力越小。流體的壓力會被流體傳遞到容器側(cè)壁上。在生產(chǎn)實踐中，可以利用等價性質(zhì)對物體產(chǎn)生的壓力進行測量，而用于壓力檢測的裝置即為壓力表。

彈簧管式壓力表是利用流體產(chǎn)生的壓力通過彈簧的彈性傳遞，將壓力通過彈簧的固定端使中心軸在指針上產(chǎn)生位移變化，進而使指針指向相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而表示所產(chǎn)生的壓力的大小。壓力與位移變換的核心組件是彈簧管道，在彈簧管道通入壓力后，在橢圓形截面的壓力影響下形狀變成圓形，前后弧長一致。為了將壓力表的量程加大，可以使用多圈彈簧管道結(jié)構(gòu)，其工作原理和單圈彈簧管相同。彈簧管的材料選擇由介質(zhì)的性質(zhì)、所測壓力的范圍等決定，壓力＜20 MPa時通常采用磷銅材料，壓力＞20 MPa時采用不銹鋼或者合金鋼材料。此外，測量時必須依據(jù)所測量的介質(zhì)進行合理規(guī)避，比如測量氨介質(zhì)時，彈簧管必須采用不銹鋼材料。

2 彈簧管式壓力表計量檢測中的常見問題

2.1 壓力表無顯示

在彈簧管式壓力表進行測量時，壓力表指針靜止沒有位移變換或是小幅度擺動后重新回到零刻度的位置，即是壓力表無顯示的問題表現(xiàn)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于工作環(huán)境中的粉塵和大分子顆粒物較多，測量環(huán)境缺少相應(yīng)的防塵除塵措施，長此以往，大分子物質(zhì)附著在彈簧管道內(nèi)堵塞管道，進而影響彈簧管式壓力表的正常測量。彈簧管式壓力表的使用時間過長也是導(dǎo)致壓力表無法顯示的原因之一，彈簧管式壓力表的長期使用導(dǎo)致內(nèi)部齒輪磨損嚴(yán)重，無法有效運轉(zhuǎn)，彈簧也在長期的壓力拉扯下彈性能力大幅度下降，使壓力表在檢測到壓力時，也無法顯示其壓力數(shù)值[1]。

2.2 指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大

彈簧管式壓力表指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大的原因：傳動部件自身損壞或是在傳動件間存在過多的粉塵顆粒和油垢，影響傳動部件的正常轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致指針轉(zhuǎn)動緩慢。自由端與連接桿的連接縫隙較大也是壓力表不規(guī)則跳動的原因之一。當(dāng)兩部分出現(xiàn)松動時，壓力作用不能有效傳遞到彈簧管道上，使得數(shù)值無法準(zhǔn)確顯示。除此之外，指針受損彎曲、被測介質(zhì)受自身壓力波動影響較大等情況也會使指針的轉(zhuǎn)動停止或是大幅度跳動[2]。

2.3 測量指針無法歸零

在彈簧管式壓力表完成測量后，指針指向不是零刻度的原因：在測量檢測前壓力表的初始位置不在零刻度，因此測量結(jié)束后指針回位也不是零刻度；或是彈簧管式壓力表游絲轉(zhuǎn)矩的標(biāo)準(zhǔn)值較低，在壓力測量時，由于壓力的驅(qū)動可以正常運行，但當(dāng)檢測結(jié)束后轉(zhuǎn)矩的力度達不到標(biāo)準(zhǔn)，壓力表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，齒輪間的轉(zhuǎn)動摩擦力變化較大，齒輪無法正常運轉(zhuǎn)，進而使指針的指向并非零刻度。

2.4 測量人員不夠?qū)I(yè)

彈簧管式壓力表結(jié)構(gòu)簡單，工作原理易懂，造成使用者對儀器的操作使用不嚴(yán)謹，沒有對壓力表進行深入了解便操作使用，然而彈簧管式壓力表對使用環(huán)境、安裝配件、外用零件和相關(guān)的保護措施要求較高，如果操作不規(guī)范，會使彈簧管式壓力表的使用壽命大幅度縮短，壓力表無法保持良好的工作狀態(tài)。錯誤的操作使用，往往會使壓力表僅僅在幾次使用后，其測量準(zhǔn)確性便大幅降低甚至報廢。對測量人員的要求，不僅在于能合理規(guī)范使用彈簧管式壓力表，還要具備測量后的管理與保護意識，因此使用機構(gòu)需要引用專業(yè)人才進行彈簧管式壓力表的計量檢測。

3 彈簧管式壓力表計量檢測問題的應(yīng)對措施

3.1 壓力表無顯示應(yīng)對措施

壓力表能否正常顯示，很大程度上取決于彈簧管式壓力表的使用環(huán)境。彈簧管式壓力表使用環(huán)境需要符合相關(guān)要求，在霧霾嚴(yán)重天氣、空氣的酸性度較強或空氣濕度較重時，需要在彈簧管式壓力表的表面采取防護措施，使其內(nèi)部零件免受環(huán)境的侵蝕，以保證檢測的準(zhǔn)確性。適宜的壓力測量范圍在40 MPa以上，40 MPa以下的壓力測量需要使用波紋管壓力計或者模盒壓力表等其他測量儀器。測量液體容器的壓力時，如果內(nèi)部液體是強酸性腐蝕型或是易燃易爆型，需要使用耐振壓力表或防爆型壓力控制器[3]。

儀器管理人員要定期對彈簧管式壓力表進行維護、保養(yǎng)，根據(jù)使用環(huán)境進行周期性清洗，利用專業(yè)的清理工具清洗管道內(nèi)部的污濁，進而保證彈簧管的暢通。彈簧管式壓力表內(nèi)部零件磨損程度也要進行定期檢查，當(dāng)出現(xiàn)磨損情況嚴(yán)重時，應(yīng)立即進行零件的更換，并在更換完成后進行調(diào)試，保證壓力表的正常測量。齒輪間的摩擦阻力需要進行測量，使其符合彈簧管式壓力表的使用標(biāo)準(zhǔn)，不僅要保證齒輪間的相互嚙合，還要防止其間隙過小、阻力過大。

3.2 指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大的應(yīng)對措施

彈簧管式壓力表指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大，多數(shù)是由于安裝配件精確性和測量范圍的準(zhǔn)確性不高。彈簧管式壓力表在進行壓力測量時需要一些輔助設(shè)備，如在測量80℃以上的氣體時需要安裝虹吸器；測量冷凝點低的氣體時，為了測量方便，會在測量壓力過程中加入分離器；空氣介質(zhì)中含有大量粉塵和大顆粒固體時使用除塵器，防止粉塵流入彈簧管式壓力表中，影響測量數(shù)值的精確性；在高溫高熱的工作環(huán)境下，為了避免外界因素對壓力表使用壽命的影響，需要采取隔熱、降溫等安全措施。在對穩(wěn)定壓力進行測量時，壓力值應(yīng)在壓力表測量范圍上限值的1/3～2/3。測量壓力波動較大時，壓力值應(yīng)在壓力表測量范圍上限值的1/3～1/2[4]。測量壓力大于40 MPa時，壓力值應(yīng)在壓力表測量范圍上限值的1/2。對于壓力表準(zhǔn)確度的選擇，需要根據(jù)測量時的最小壓力相對誤差要求。

為了改善指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大的情況，需要潤滑齒輪，減少摩擦力的產(chǎn)生。注重連接桿的連接性能，防止疏松現(xiàn)象，兩端的螺絲需要擰緊，并控制力度得當(dāng)，保持連接桿靈活性的同時又不使連接性能失效。除此之外，還要檢查指針和夾板，當(dāng)指針出現(xiàn)彎曲時及時修正，保證指針軸與夾板位于同一水平線上。調(diào)小閥門的開關(guān)，可以降低壓力波動對壓力表數(shù)值的影響，不會出現(xiàn)指針大幅度振動的情況。

3.3 指針無法歸零的應(yīng)對措施

首先，彈簧管式壓力表在使用前需要認真檢查，確認指針是否處于零刻度的位置，如有誤差及時調(diào)整。其次，調(diào)整傳動輪，使齒輪間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，避免阻力過大，影響壓力值的測量。最后，要注意游絲轉(zhuǎn)矩，確保游絲扭矩力度可以使壓力表正確測量，無壓力時指針位于零刻度上。此外，在使用彈簧管式壓力表進行壓力測量時，盡可能選用壓力符合其測量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的被測物。如果長時間使用彈簧管式壓力表測量超出測量范圍的被測物，會使壓力表內(nèi)部零用件長時間處于高負荷狀態(tài)，彈簧管道也會由于多次極限拉伸，使彈性效果失效，降低測量值的準(zhǔn)確性。在測量開始前，應(yīng)對被測物有一定的初步了解，查閱相關(guān)資料，確定被測物的壓力值范圍，從而選用正確的測量儀器和方法進行測量。

3.4 使用專業(yè)人員進行測量

彈簧管式壓力表的使用機構(gòu)多為工業(yè)領(lǐng)域，其技術(shù)工人學(xué)習(xí)能力、實際操作能力較強，可以迅速了解并掌握彈簧管式壓力表的使用方法。但在初始階段，仍需要相關(guān)專業(yè)人員進行指導(dǎo)。應(yīng)用彈簧管式壓力表的企業(yè)要統(tǒng)一組織培訓(xùn)相關(guān)使用者，學(xué)習(xí)使用方法、使用規(guī)范、設(shè)備管理等相關(guān)知識，并在實際演示中進行示范，使工作人員認識到不符合標(biāo)準(zhǔn)的使用方法會造成哪些危害。實施考核制度，考核通過的人員才能使用彈簧管式壓力表進行實際測量。

4 彈簧管式壓力表的管理與維護

彈簧管式壓力表在計量檢測時出現(xiàn)以上問題，主要是因為日常管理工作不夠細致，對彈簧管式壓力表的保護維修不夠及時，所以應(yīng)進一步加強管理和保養(yǎng)。

（1）建立一套全面的管理養(yǎng)護體系，相關(guān)企業(yè)在使用彈簧管式壓力表時，應(yīng)組織專業(yè)人員進行檢查、檢測與調(diào)試。

（2）判斷彈簧管式壓力表的是否能夠正常使用，取決于測量前的準(zhǔn)備工作是否完善，比如面對特定的測量環(huán)境時，輔助工具、安全措施是否準(zhǔn)備到位。

（3）使用壓力表時，是否對被測物做出了正確的測量，如果測量數(shù)據(jù)存在誤差，需要對壓力表進行全面檢查，調(diào)整內(nèi)部零部件，保證測量的準(zhǔn)確性。

（4）后期保養(yǎng)除了清洗外，還要對彈簧管式壓力表的儲存進行管理。不要將壓力表置放于高溫、潮濕的環(huán)境中，減少與煙塵的接觸時間，避免高溫導(dǎo)致的內(nèi)部金屬零件生銹，潮濕環(huán)境使壓力表零件摩擦力大幅度降低，達不到壓力測量的標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

綜上所述，彈簧管式壓力表的工作原理簡單，操作方便，但在計量檢測時會受多種因素影響產(chǎn)生壓力表無顯示、指針轉(zhuǎn)動緩慢或跳動幅度過大、測量后指針無法歸零等問題，分析問題成因，采取針對性的解決措施，才能保證彈簧管式壓力表測量的準(zhǔn)確性，在生產(chǎn)實踐中發(fā)揮重要作用。