探究壓力表的檢定及常見(jiàn)故障處理方法

趙燁

天津市濱海新區(qū)檢驗(yàn)檢測(cè)中心 天津 300450

計(jì)量檢定是由國(guó)家有關(guān)計(jì)量單位和國(guó)家有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)的有法律、法規(guī)授權(quán)的計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行的檢驗(yàn)活動(dòng)。測(cè)試的主要內(nèi)容是測(cè)試測(cè)量?jī)x器的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和靈敏度，以確保測(cè)量?jī)x器在使用過(guò)程中能夠正常工作。檢定工作不是一次可以終身使用的驗(yàn)證，而是一項(xiàng)定期的檢驗(yàn)活動(dòng)。為了提高安全管理水平，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，保證工業(yè)機(jī)械正常有序運(yùn)行，需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中需要檢驗(yàn)的各類設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證。核實(shí)壓力表的外形、使用壽命、等級(jí)和產(chǎn)品合格證，核實(shí)壓力表的外蓋玻璃，避免假冒產(chǎn)品給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者造成損失。例如，檢查清洗玻璃是否正常，是否影響壓力表的正常讀數(shù)，檢查壓力表是否有誤差。壓力表主要用于企業(yè)液體、氣體、蒸汽管道和容器的壓力測(cè)量，它采用彈性敏感元件(如彈簧管)在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，其形狀變量與施加的壓力有一定的線性關(guān)系，它由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放大，測(cè)量的壓力由中心齒輪上的指針在刻度盤(pán)上指示。彈簧管壓力表作為基層檢定機(jī)構(gòu)，平時(shí)接觸最頻繁。本文論述了彈簧管式壓力表的檢定及常見(jiàn)故障處理方法。

1 彈簧管式壓力表的結(jié)構(gòu)與工作原理

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，壓力表作為一種以彈性敏感元件為感壓元件的測(cè)量壓力的儀表，可以及時(shí)直觀地測(cè)定出不同生產(chǎn)環(huán)境下的壓力[1]。

彈簧管式壓力表主要由單圈彈簧管、傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤(pán)等部分組成。彈簧管壓力表中的壓力敏感元件是單圈彈簧管，其結(jié)構(gòu)外形如圖1所示。彈簧管的一端封閉，作為位移輸出端；另一端開(kāi)口作為被測(cè)壓力輸入端。壓力從接頭引入彈簧管腔，由于壓力的作用，彈簧管的橫截面從橢圓形變?yōu)閳A形。同時(shí)，彈簧管的彎曲角度減小，管略微伸出，導(dǎo)致其自由端發(fā)生位移，從而帶動(dòng)連桿共同作用，由扇形齒輪和中心齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將自由端的線性位移轉(zhuǎn)化為中心齒輪軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)安裝在齒輪軸上的指針旋轉(zhuǎn)，指示實(shí)際壓力值。指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)中心齒輪下的游絲一起扭轉(zhuǎn)，使游絲具有一定的工作扭矩。游絲的作用是消除中心齒輪和扇形齒輪之間的配合間隙。當(dāng)壓力消除時(shí)，彈簧管?chē)L試恢復(fù)原始狀態(tài)，其恢復(fù)力和游絲扭矩將指針恢復(fù)為零。

1.接頭；2.外殼；3.刻度盤(pán)4指針；5.彈簧管；6.封頭；7.拉桿；8.齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖1 彈簧管壓力表法人結(jié)構(gòu)示意圖

平橢圓形、橢圓形和D形是彈簧管的常見(jiàn)橫截面形狀。橢圓截面和平橢圓截面易于制造，在相同的外形尺寸下具有很大的靈敏度；D形截面的靈敏度相對(duì)較小，工藝難度較大，但壓力測(cè)量范圍比橢圓形和扁橢圓形截面寬。雙零段主要用于一些要求彈性元件初始體積最小的儀器中；8字形厚壁平橢圓形截面彈簧管抗壓強(qiáng)度高，抗變形能力強(qiáng)，它通常用于高壓測(cè)量，偏心圓截面壓力彈簧管也廣泛應(yīng)用于高壓測(cè)量。

2 壓力表的檢定

2.1 外觀檢查

外觀檢查包括外形結(jié)構(gòu)、標(biāo)志、指示裝置、測(cè)量范圍、分度值、精度等級(jí)等[3]。

用目測(cè)檢查壓力表是否裝配牢固，有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，有無(wú)明顯的損傷。如發(fā)現(xiàn)壓力表外殼的固定螺絲松動(dòng)，應(yīng)立即將固定螺絲擰緊，以免在檢定過(guò)程中對(duì)示值的讀取造成影響。

壓力表的產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)廠家、計(jì)量單位、出廠編號(hào)等標(biāo)志應(yīng)清晰完整。

壓力表的表玻璃應(yīng)無(wú)色透明，表面無(wú)損傷開(kāi)裂，刻度盤(pán)應(yīng)平整光潔，數(shù)字及各標(biāo)志應(yīng)清晰可辨。

指針的長(zhǎng)度、寬度應(yīng)符合規(guī)程要求并不能有松動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 零位誤差檢定

(1)帶有止銷(xiāo)的壓力表，在無(wú)壓力情況下，指針應(yīng)緊靠止銷(xiāo)，中間不應(yīng)有間隙；

(2)沒(méi)有止銷(xiāo)的壓力表，在無(wú)壓力的情況下，指針應(yīng)位于零位標(biāo)志之間[4]，零位標(biāo)志的寬度應(yīng)不超過(guò)被檢壓力表最大允許誤差絕對(duì)值的2倍。

2.3 示值誤差檢定

(1)在壓力表檢定之前要做好以下兩件事情，一是壓力表在檢定之前必須在滿足檢定環(huán)境條件下恒溫靜置2小時(shí)后方可進(jìn)行后續(xù)項(xiàng)目的檢定；二是對(duì)檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器的選取要符合規(guī)程要求，即標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差絕對(duì)值應(yīng)不大于被檢表最大允許誤差絕對(duì)值的1/4。檢定時(shí)，從零位開(kāi)始緩慢加壓到第一個(gè)檢定點(diǎn)，待壓力穩(wěn)定后，先讀取標(biāo)準(zhǔn)器的示值，再讀取一般壓力表的示值，然后用手指輕敲壓力表的表殼，讀取壓力表的示值并記錄下來(lái)。輕敲前后被檢壓力表示值與標(biāo)準(zhǔn)器示值之差，即為該壓力表第一檢定點(diǎn)的示值誤差(兩次讀數(shù)均按分度值的1/5估讀)，至此完成第一個(gè)檢定點(diǎn)的檢定[5]。按上述方法對(duì)壓力表其余的檢定點(diǎn)進(jìn)行檢定，直至對(duì)測(cè)量上限進(jìn)行檢定結(jié)束。耐壓3min后，緩慢均勻降壓進(jìn)行反向檢定，直至回到零位，完成壓力表示值誤差的檢定[6]。

(2)壓力真空表真空部分的示值誤差檢定：壓力測(cè)量上限(0.3～2.4)MPa，疏空時(shí)指針應(yīng)能指向真空方向；壓力測(cè)量上限為0.15MPa，真空部分檢定兩個(gè)點(diǎn)的示值誤差；壓力測(cè)量上限為0.06MPa，真空部分檢定三個(gè)點(diǎn)示值誤差[7]。

(3)真空表應(yīng)按當(dāng)?shù)卮髿鈮?0%以上疏空度進(jìn)行耐壓3min。

(4)回程誤差，輕巧位移，指針偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性均在進(jìn)行示值誤差檢定的同時(shí)進(jìn)行。

3 壓力表檢定過(guò)程中常見(jiàn)的故障及排除方法

3.1 升壓時(shí)壓力表指針沒(méi)有變化

(1)如彈簧管堵塞，那就清洗彈簧管，使彈簧管通暢，起到傳壓作用；(2)指針?biāo)蓜?dòng)，就需要重新安裝指針并使其牢固；(3)中心齒輪與扇形齒輪脫開(kāi)，沒(méi)有嚙合在一起，就松開(kāi)機(jī)芯的下夾板上的螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯使中心齒輪與扇形齒輪嚙合上，如果是齒輪損壞，就需要更換相應(yīng)的零件。

3.2 示值誤差超差及調(diào)整

(1)壓力表檢定時(shí)，每個(gè)檢定點(diǎn)示值都超差，而超出的誤差值都相同，這種誤差的調(diào)整方法是取下指針，然后升壓到第一個(gè)檢定點(diǎn)，將指針重新固定上，即可消除。

(2)在檢定壓力表時(shí)，示值誤差會(huì)逐點(diǎn)增大(或減小)直至在接近測(cè)量上限時(shí)超差，這種情況的誤差屬于線性誤差，也是比較好調(diào)整的故障。

1.中心軸齒輪；2.下夾板；3.游絲；4.上夾板；5.扇形齒輪：6.拉桿圖2 扇形齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)節(jié)與扇形齒輪尾端連接的拉桿的位置，正超差就增大力臂的長(zhǎng)度，負(fù)超差就減小力臂的長(zhǎng)度[8]。

(3)有時(shí)測(cè)量上下限示值誤差在允許誤差范圍之內(nèi)，但是中間示值的誤差超差，有時(shí)又會(huì)出現(xiàn)中間示值的誤差在允許誤差之內(nèi)，上下限示值誤差超差。遇到這種情況，要綜合調(diào)整，用常規(guī)方法無(wú)法調(diào)整到位的話，可采用調(diào)整齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置。如測(cè)量上下限合格，中間超差，可將齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向左或右移動(dòng)一點(diǎn)；如果測(cè)量上下限超差，中間合格，則將齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向上或下移動(dòng)一點(diǎn)，從而消除上述誤差[9]。

3.3 輕敲位移的超差及調(diào)整

在檢查點(diǎn)的中間敲擊壓力表。在壓力表指針移動(dòng)的過(guò)程中，可以判斷壓力表的分接位移故障。造成這種現(xiàn)象的主要原因有兩種情況：

(1)游絲的力矩過(guò)小，使中心齒輪與扇形齒輪的嚙合出現(xiàn)較大間隙，在此情況下將游絲收縮或擴(kuò)張的程度加大一些，就能消除輕敲位移。

(2)傳動(dòng)部件之間產(chǎn)生較大的摩擦，造成了輕敲位移現(xiàn)象。

a.由于使用環(huán)境差造成壓力表機(jī)芯出現(xiàn)灰塵、油污、銹跡等現(xiàn)象，引起了輕敲位移，這時(shí)可使用汽油、鐘表油對(duì)機(jī)芯進(jìn)行清洗，去除污物，使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

b.由于上下夾板的間距過(guò)小或上下夾板變形使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，就稍微調(diào)大上下夾板的間距，使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)活絡(luò)。

c.彈簧管自由端與扇形齒輪尾部的拉桿連接處不在同一平面上，彈簧管在受力產(chǎn)生形變時(shí)，拉桿兩端就會(huì)扭曲不正，可以將拉桿用工具扭成S形來(lái)消除摩擦。

壓力表檢定方法的討論：現(xiàn)在計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)內(nèi)部對(duì)壓力表示值誤差的檢定存在兩種不同方法，即正校法與反校法。

正校法按《JJG52-2013彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》的檢定規(guī)程7.3.3示值誤差檢定(c)的描述：檢定時(shí)，從零位開(kāi)始均勻緩慢地加壓至第一個(gè)檢定點(diǎn)(即標(biāo)準(zhǔn)表的示值)，然后讀取被檢表的示值并記錄。

反校法與正校法正好相反，升壓到被檢壓力表的第一個(gè)檢定點(diǎn)，讀取標(biāo)準(zhǔn)表的顯示值。

之所以有人提出反校法是認(rèn)為一般壓力表的示值是按分度值的1/5進(jìn)行估讀的，誤差較大，而標(biāo)準(zhǔn)表的分度值比一般壓力表小，估讀的示值誤差較小，精確度要高。但反校法讀取的是標(biāo)準(zhǔn)表的示值，計(jì)算出來(lái)的也是標(biāo)準(zhǔn)表的示值誤差，不是被檢表的示值誤差，包括回程誤差與輕敲位移都無(wú)法反映出被檢表的真實(shí)情況。對(duì)于法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的壓力表，檢定人員采用反校法是不符合壓力表檢定規(guī)程，不符合國(guó)家量值傳遞規(guī)律的，是不可取的。

結(jié)語(yǔ)

檢定工作不是檢定一次就可以終生使用，而是一種定期進(jìn)行的檢定活動(dòng)。為了提高安全管理水平，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，保證工業(yè)機(jī)械正常有序運(yùn)行，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中需要檢驗(yàn)的各類設(shè)備進(jìn)行計(jì)量檢定。對(duì)壓力表的外部形狀、壽命、等級(jí)和產(chǎn)品合格證進(jìn)行檢定，并對(duì)壓力表外蓋玻璃進(jìn)行檢定，以免假冒產(chǎn)品給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者造成損失。例如，檢查清潔玻璃是否正常，是否影響壓力表正常讀數(shù)，檢查壓力表誤差。誤檢工作需要壓力表的回零誤差較大的壓力表，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施，以確保企業(yè)安全生產(chǎn)?？傊?，為了能夠達(dá)到完成壓力表的檢定工作的目標(biāo)，就必須提升檢定人員的專業(yè)素質(zhì)，首先要端正檢定人員的工作態(tài)度，嚴(yán)格按照檢定規(guī)程，在檢定過(guò)程中逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，逐步提高檢定能力；其次要加強(qiáng)檢定人員的專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，采用自學(xué)和組織相關(guān)檢定人員共同學(xué)習(xí)交流的方式來(lái)提高檢定技能，從而切實(shí)提高壓力表檢定的效率，保證壓力表檢定工作的可靠性。