彈性元件式一般壓力表的檢定與調(diào)修

高宇

摘 要：彈性元件式一般壓力表是當(dāng)前較為普遍的一款測(cè)量?jī)x表，它主要是運(yùn)用彈性元件的彈性測(cè)量特點(diǎn)對(duì)壓力數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)，一般壓力表產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)較為便宜，結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)潔、攜帶方便、使用安全可靠，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)活動(dòng)中。以彈性元件式一般壓力表的檢定與調(diào)修為題，通過對(duì)壓力表的概念、工作原理及結(jié)構(gòu)組成、常見故障以及應(yīng)對(duì)舉措進(jìn)行分析研究，以便對(duì)壓力表的使用情況進(jìn)行精細(xì)化管理，節(jié)約企業(yè)成本，促進(jìn)企業(yè)節(jié)能增效。

關(guān)鍵詞：彈性元件；壓力表檢定；調(diào)修

中圖分類號(hào)：TH812 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）02-0055-03

1 壓力表概述及其計(jì)量單位

壓力表作為常見的一種壓力測(cè)量器具，被用來直接測(cè)量系統(tǒng)壓力，其通常應(yīng)用于氣體、液體以及蒸汽等方面進(jìn)行壓力測(cè)量。彈性元件式的一般壓力表，一般都是被放置在壓力容器或者是管子上，便于管理人員對(duì)壓力數(shù)值變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握壓力變化情況。

壓力單位一般包括兩類：一類是國(guó)家計(jì)量單位；另一類是非法定計(jì)量單位。物理學(xué)上一般所講的法定測(cè)量單位為帕，符號(hào)形式為Pa，在具體使用過程中也可能轉(zhuǎn)化為Pa、kPa、MPa等形式，而使用的非法定測(cè)量單位則為kgf/ cm2、mbar、Psi等。

2 壓力表工作原理及結(jié)構(gòu)組成

2.1 工作原理

彈性元件的普通低壓表（精密低壓表）都是采用彈簧管做為靈敏單元性元件，根據(jù)其彈性計(jì)量特性對(duì)壓力值進(jìn)行測(cè)量。由于彈簧變化將導(dǎo)致空氣管端位置出現(xiàn)偏移，而這種位移在空氣機(jī)械傳動(dòng)的過程中將被放大并把這個(gè)變化結(jié)果傳送到指示設(shè)備，而指針則在機(jī)器構(gòu)造的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下開始旋轉(zhuǎn)，并在有規(guī)定測(cè)量機(jī)構(gòu)的分度盤上表示所測(cè)氣壓和真空量值。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

具體結(jié)構(gòu)組成包括：①機(jī)械敏感元件和機(jī)座，包含彈簧機(jī)構(gòu)管、密封堵頭、帶螺絲扣接口的支撐裝置、定位及水平拉桿；②齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包含扇形螺桿、中心驅(qū)動(dòng)的小齒條、指針軸承、游絲、上夾板、下夾板、定位螺絲；③指示設(shè)備，包含手指、表盤；④外殼封裝部分，包含機(jī)殼、玻璃面板、罩殼、襯圈、定位螺。

3 壓力表選用

技術(shù)人員在選擇壓力表時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，從類別、型號(hào)、量程、壓力值測(cè)量準(zhǔn)確度等幾個(gè)方面綜合考慮挑選壓力表。應(yīng)針對(duì)所要求安裝壓力表的環(huán)境而選用各種介質(zhì)的壓力表，如安裝在相對(duì)潮濕或太過干燥會(huì)形成大量灰塵等的不良環(huán)境中，相關(guān)人員則應(yīng)選用抗腐蝕性較強(qiáng)的外殼材質(zhì)，或保護(hù)級(jí)別較高的壓力表。比較常用的壓力表保護(hù)級(jí)別有四類，依次是：IP54、IP55、IP65、IP66。

不同的壓力表測(cè)量壓力的范圍值不同，常見的壓力表分為4種：①膜盒壓力表。適用于測(cè)量壓力的范圍為-40～+40 kPa。②彈簧管壓力表或波紋管壓力計(jì)。適用于測(cè)量壓力的范圍為+40kPa及以上。③壓力真空表。適用于測(cè)量壓力的范圍為-100～+2400 kPa。④彈簧管真空表。適用于測(cè)量壓力的范圍為-100～0 kPa。

4 壓力表安裝

4.1 一般安裝規(guī)則

技術(shù)人員在安裝壓力表時(shí)應(yīng)遵循相關(guān)安裝規(guī)則，安裝規(guī)則有如下5點(diǎn)。

第一，壓力表在進(jìn)行定位安裝時(shí)，須將壓力表與水平面保持垂直狀態(tài)，且表盤要朝著操作者便于觀測(cè)記錄的方位。

第二，安裝壓力表對(duì)介質(zhì)壓力進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)避免在彎道口選取壓點(diǎn)，應(yīng)在直線管道上選取壓點(diǎn)，便于進(jìn)行壓力測(cè)量的同時(shí)，方便維修人員對(duì)壓力表進(jìn)行保養(yǎng)與維修。在安裝高壓取源元件時(shí)應(yīng)注意將部件安裝在介質(zhì)溫度變動(dòng)最靈敏的地方，并需注意配件的最頂端要處在設(shè)備表面和管路的內(nèi)壁之間。若安裝壓力表的測(cè)量介質(zhì)主要是氣體，則必須在管路的上半部分設(shè)置壓力表；如果測(cè)量介質(zhì)為蒸汽，則應(yīng)在管子上半部分與水平中心線之間不大于45°的夾角范圍內(nèi)安裝壓力表；而如果測(cè)量介質(zhì)為液體，則在管子下半部分與水平中心線之間形成的45°的夾角范圍內(nèi)安裝壓力表。

第三，通常設(shè)置壓力表的位置一般為1.5 m，與人的眼睛相對(duì)齊平的地方，以便操作員可以清晰精確的對(duì)壓力表進(jìn)行檢查；如果安裝的是高壓壓力表，高度也要隨之改變，通常在人的頭頂以上的地方，就需要在壓力表前方設(shè)置防護(hù)罩以保證檢測(cè)人的安全；而如果是用來對(duì)液體和蒸汽介質(zhì)的高壓檢測(cè)，那么安裝壓力表的高度就必須和取壓口的高度相齊平，以便確保壓力表展示數(shù)值的準(zhǔn)確性。需要注意的是技術(shù)人員在選取安裝壓力表的位置時(shí)要遠(yuǎn)離經(jīng)常有機(jī)械操作的地方，避免因機(jī)械操作失誤對(duì)壓力表造成損壞。

第四，在壓力表與管道的連接處應(yīng)當(dāng)安裝密封墊片，選用的密封墊片需與被測(cè)壓力高低以及被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)相契合，以便確保壓力表測(cè)出的壓力值更加準(zhǔn)確。市面上的密封墊片種類數(shù)量繁多，技術(shù)人員在選購(gòu)密封墊片時(shí)應(yīng)明確被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如果被測(cè)介質(zhì)溫度低于80℃且壓力值低于2 MPa時(shí)，可以選用橡皮墊片；溫度低于450℃且壓力值低于5 MPa時(shí)，可以選用石棉墊片；如果所測(cè)量介質(zhì)的溫度及壓力值均高于前邊所提到的數(shù)值，便需要選用退火紫銅或鋁墊片。安裝人員需要高度關(guān)注的是在安裝氧氣壓力表時(shí)，注意不能裝配含有油脂或者是含有有機(jī)物的密封墊片，而安裝乙炔壓力表時(shí)，不可選用銅質(zhì)的密封墊片，這兩點(diǎn)都是為了避免發(fā)生爆炸而造成嚴(yán)重?fù)p失。

第五，壓力表和取壓口連接處需要安裝開關(guān)閥門，以便維護(hù)管理人員對(duì)儀器的經(jīng)常維護(hù)和檢查，開關(guān)閥門應(yīng)設(shè)置在接近取壓口的地方，導(dǎo)壓管應(yīng)根據(jù)一定的高度來設(shè)置，若被測(cè)介質(zhì)是空氣，則在最低端安裝排出設(shè)施，若被測(cè)介質(zhì)是液體和蒸汽，則在最高端安裝排出設(shè)施。

4.2 壓力表安裝附件的選用

由于被測(cè)介質(zhì)通常處于流動(dòng)的狀態(tài)，為了降低或消除介質(zhì)狀態(tài)會(huì)對(duì)壓力示值產(chǎn)生的影響，需根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際情況做出改善舉措。

當(dāng)對(duì)高于60℃的介質(zhì)或者是蒸汽進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以選用冷凝管或虹吸器來減少溫度變化會(huì)對(duì)壓力示值產(chǎn)生的影響；當(dāng)被測(cè)量介質(zhì)含有大量微生物或者流動(dòng)速度過快時(shí)，可以選擇過濾器、緩沖器等裝置降低影響；當(dāng)被測(cè)量介質(zhì)中有被腐蝕的現(xiàn)象或者有化學(xué)作用影響時(shí)，可以選用恰當(dāng)?shù)母綦x器來減少影響；當(dāng)被測(cè)量介質(zhì)受低溫影響出現(xiàn)結(jié)晶或者是粘稠狀態(tài)時(shí)，可以選用夾套來進(jìn)行保溫。

除此之外，介質(zhì)還會(huì)因各種各樣的原因出現(xiàn)不同的狀況，需要根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)采取針對(duì)性舉措來確保壓力值的準(zhǔn)確性。

5 壓力表檢定

5.1 檢定分類

對(duì)壓力表進(jìn)行檢定十分必要，從管理原則上來看主要分為兩種檢定：一是首次檢定，是指對(duì)未曾接受過檢定的儀器進(jìn)行的初次檢定；二是后續(xù)檢定，是指在儀器接受過初次檢定后進(jìn)行的任何一次檢定。兩者的最終目標(biāo)都是為了確保壓力示值的準(zhǔn)確性[1]。

從管理性質(zhì)來看也可分為兩種檢定：一是強(qiáng)制檢定。強(qiáng)制檢定是指按照《中華人民共和國(guó)強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具目錄》中相關(guān)要求，當(dāng)壓力表被應(yīng)用于進(jìn)行商貿(mào)往來、安全防護(hù)、公共衛(wèi)生事業(yè)、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)制檢定，壓力表需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制檢定，只有檢定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)才能夠進(jìn)行使用。二是非強(qiáng)制檢定。此類檢定不屬于政府強(qiáng)制執(zhí)行的范疇，而是壓力表使用者自己根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)要求自行組織的檢定，還需要使用者針對(duì)計(jì)量器具建立使用臺(tái)賬登記冊(cè)，根據(jù)使用情況制定檢定周期計(jì)劃表，對(duì)使用單位內(nèi)部的壓力表實(shí)施檢定。

5.2 檢定周期

使用單位在購(gòu)置壓力表并安裝完畢進(jìn)行投入使用時(shí)，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定要求對(duì)壓力表進(jìn)行檢定，檢定結(jié)果顯示合格后才可進(jìn)行使用。通常要求實(shí)行強(qiáng)制檢定的壓力表檢定周期為6個(gè)月，而未強(qiáng)制檢定的壓力表檢定周期則要求使用機(jī)構(gòu)按照企業(yè)實(shí)際狀況，規(guī)定檢定時(shí)間。

5.3 檢定項(xiàng)目

對(duì)氣壓表實(shí)施檢測(cè)的項(xiàng)目主要有：外形、零位誤差、示值誤差、回程偏差、輕敲位置、表針的偏轉(zhuǎn)平滑性。

根據(jù)特殊項(xiàng)目，專用的壓力表也可能有其他檢查事項(xiàng)，例如對(duì)氧氣測(cè)壓的壓力表也必須進(jìn)行無油脂檢查；而對(duì)于檢驗(yàn)指針壓力表，則必須檢驗(yàn)前二次升壓的數(shù)據(jù)并比對(duì)數(shù)據(jù)之間的差異是否在一定范圍以內(nèi)；而針對(duì)裝有電接點(diǎn)等傳感器的壓力表，則必須檢查壓力表絕緣電阻強(qiáng)度等。

5.4 檢定方法

通常對(duì)壓力表進(jìn)行檢定時(shí)所遵循的方法均需按照J(rèn)JG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》執(zhí)行[2]，檢定時(shí)需遵循以下4點(diǎn)要求：①估讀壓力表顯示的數(shù)值時(shí)應(yīng)按分度值1/5進(jìn)行讀數(shù)，否則容易造成大額誤差。②壓力表內(nèi)部的彈性元件在受到壓力或者是壓力被消除后，內(nèi)部的彈簧并不是立刻發(fā)生變形，而是在這段時(shí)間內(nèi)持續(xù)發(fā)生變形，這種變形情況被稱之為彈性后效。因此，在使用壓力表進(jìn)行測(cè)壓時(shí)要在升降壓過程中耐壓時(shí)間持續(xù)在3 min左右，而對(duì)于經(jīng)過修整的壓力表則需要耐壓10 min。③技術(shù)人員在對(duì)壓力表的測(cè)定中，應(yīng)選用合適的測(cè)定工作材料，并盡量符合壓力表的特殊要求。比如氧氣壓力表，在進(jìn)行檢定時(shí)應(yīng)防止出現(xiàn)油脂。在檢查的介質(zhì)中應(yīng)選用較清潔的空氣，甚至是安全無害具備很高安全性的純凈水[3]。④在對(duì)壓力表進(jìn)行測(cè)定時(shí)還應(yīng)注意附近的環(huán)境狀況。測(cè)定時(shí)的環(huán)境溫度宜在15～25℃左右，且空氣中的相對(duì)濕度宜不超過85%，且所處環(huán)境壓力為正常大氣壓力，但按照規(guī)定在完成測(cè)定前壓力計(jì)須在上述標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的環(huán)境條件下，靜置至少2 h。

6 壓力表常見故障及調(diào)修

6.1 零點(diǎn)超差及調(diào)修

壓力表的指針?biāo)诘母叨缺仨毷橇憧潭?，意味著此時(shí)的壓力為零。但是由于壓力表長(zhǎng)期處在使用中，有可能會(huì)發(fā)生零點(diǎn)偏移的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致壓力表產(chǎn)生零點(diǎn)值超差的情況。而這會(huì)造成實(shí)際計(jì)算的壓力值與表盤上標(biāo)示的氣壓值之間出現(xiàn)偏差。出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的原因大致有3種[4]：一是壓力表內(nèi)部的齒輪與原本設(shè)定的嚙合位置出現(xiàn)偏移；二是既定嚙合位置附近的齒輪因長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)受到嚴(yán)重磨損；三是零部件游絲過松導(dǎo)致無張緊力。

針對(duì)零點(diǎn)超差故障問題的調(diào)修辦法主要有3點(diǎn)：一是將壓力表內(nèi)的中心軸齒輪和扇形齒輪位置加以調(diào)節(jié)，使得齒輪可以順利地旋轉(zhuǎn)；二是將機(jī)架部位加以調(diào)節(jié)，避開損壞嚴(yán)重的部位，將嚙合位置調(diào)后，保證齒輪可以更加契合轉(zhuǎn)動(dòng)；三是收緊游絲，撥下指針進(jìn)行加壓，使得表盤指針能夠準(zhǔn)確無誤的指向零刻度。

6.2 檢定過程中示值誤差超差及調(diào)整

示值誤差是指在對(duì)壓力表進(jìn)行檢定的過程中，出現(xiàn)表盤所示壓力值與實(shí)際被測(cè)量壓力值之間存在較大誤差的情況，這個(gè)問題共包括：①出現(xiàn)示值誤差先正后負(fù)超差的問題；②出現(xiàn)示值誤差先負(fù)后正超差問題。這兩個(gè)問題的產(chǎn)生，都是因?yàn)樯刃锡X輪和中心軸承齒輪之間的嚙合位發(fā)生偏差引起的。

針對(duì)示值誤差超差問題的解決途徑如下[5]：提前對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)芯和擰緊螺絲時(shí)所在位置上的情況進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注完畢后再進(jìn)行調(diào)整。要求技術(shù)人員通過自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多次松開擰緊螺絲驅(qū)動(dòng)機(jī)芯，并沿著逆時(shí)針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，然后利用轉(zhuǎn)動(dòng)方式對(duì)扇形驅(qū)動(dòng)臂的起始角度進(jìn)行改變并進(jìn)一步減小夾角角度，進(jìn)而對(duì)螺絲進(jìn)行擰緊，然后再按照超差的數(shù)值情況對(duì)力臂進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由此來對(duì)線性誤差做出調(diào)整。而針對(duì)第二種情況的處理方式，則是在記錄好驅(qū)動(dòng)機(jī)芯在擰緊螺栓調(diào)整時(shí)的位置后，再對(duì)扇形的驅(qū)動(dòng)臂起始角度進(jìn)行調(diào)整，并不斷擴(kuò)大夾角角度，進(jìn)而對(duì)螺栓加以擰緊調(diào)整，使得在測(cè)量過程中的相對(duì)偏差范圍可以保持一致。然后再依據(jù)超差的狀況對(duì)力臂加以調(diào)節(jié)，并調(diào)整線性誤差范圍即可。

6.3 示值變動(dòng)量超差及調(diào)整

示值變動(dòng)量超差，是在對(duì)壓力表進(jìn)行輕微施壓后或進(jìn)行輕按時(shí)發(fā)現(xiàn)示值產(chǎn)生了變動(dòng)，而發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象相對(duì)因素主要有以下3點(diǎn)：一是壓力表的指針和軸心配合松動(dòng)；二是壓力表的嚙合間的縫隙太大；三是壓力表零部件游絲預(yù)緊力不足。

針對(duì)示值變動(dòng)量超差故障的處理方法有以下3點(diǎn)：第一，通過物理方式用力按壓指針使得指針與心軸更加牢固；第二，將心軸與扇形齒輪之間的距離進(jìn)行調(diào)整，如若不能解決則需更換扇形齒輪，若是齒輪磨損嚴(yán)重則應(yīng)將嚙合位置調(diào)整至符合要求；第三，加大游絲預(yù)加張（拉）力，然后再進(jìn)行齒輪嚙合。

7 結(jié)語

當(dāng)前社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境在不斷發(fā)生變化，彈性元件式一般壓力表的應(yīng)用范圍也越來越廣。壓力表為人工機(jī)械產(chǎn)物，在使用時(shí)不可避免會(huì)出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致出現(xiàn)測(cè)量值不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。因此，相關(guān)企業(yè)在使用壓力表前應(yīng)按照規(guī)定對(duì)壓力表進(jìn)行檢定，確保投入使用的壓力表符合相關(guān)規(guī)程要求，使得壓力表示值更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1] 王衛(wèi)華.彈性元件式一般壓力表檢定和記錄的研究[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2022，49（7）：41-45.

[2] JJG 52-2013.彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程[S].

[3] 曹向宇.彈性元件式一般壓力表檢定過程中幾個(gè)問題的探討[J].裝備制造技術(shù)，2020（9）：166-167.

[4] 童小戈.淺析彈性元件式一般壓力表的檢定及調(diào)修[J].科技資訊，2019，17（21）：53-54.

[5] 顧全，黃莉，梁曉雄，等.彈性元件式一般壓力表檢定的一種簡(jiǎn)化方法[J].上海計(jì)量測(cè)試，2019，46（5）：21-23.