彈簧管壓力表的計量技術(shù)研究
彈簧管壓力表是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、過程控制和技術(shù)測量過程中，用于液體、氣體與蒸汽壓力測 量的工具儀表。其以結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬、重復性好、價格低廉以及操作簡單等優(yōu)點成為各種壓力容器和特 種設(shè)備不可或缺的安全附件。壓力表的好壞將直接對經(jīng)營建設(shè)以及安全生產(chǎn)造成嚴重影響，所以彈簧管壓力表 的檢定工作就顯得尤為重要。
0.引言
彈簧管壓力表大量且廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)， 且其檢定周期最大為6個月，彈簧管壓力表的檢 定工作給計量部門帶來了巨大的壓力，計量人員 往往要面對堆積如山的彈簧管壓力表的檢定工作， 又因為彈簧管壓力表在各個工位的重要性，其檢 定時間很急很緊，所以很多計量部門對彈簧管壓 力表的檢定工作，只檢定不調(diào)修，不合格就買新 表重新?lián)Q，計量過程中就會出現(xiàn)大批量的彈簧管 壓力表被報廢，造成了很大的資源浪費。所以對 彈簧管壓力表的計量、調(diào)修進行深入的研究也變 得十分重要了。
1.彈簧管壓力表簡介
彈簧管壓力表中表述的‘‘壓力”的概念區(qū)別 于‘‘拉壓力”中‘‘壓力”的概念，彈簧管壓力表 中的‘‘壓力”是物理中壓強的概念，其用字母表 示為“P”，國際單位制單位表示為帕斯卡（Pa); 而‘‘拉壓力”中‘‘壓力”是物理中力的概念，其 用字母表示為“F”，國際單位制單位表示為牛頓 (N)。文中提及的‘‘壓力”的概念都是物理中壓 強的概念，以前一種表述為準。
大氣壓力是指地球表面大氣層中空氣柱所產(chǎn) 生的壓力；將大氣壓力作為參考點（或零點）的 壓力稱之為表壓，表壓可分為正壓和負壓；以完 全真空點為參考點（或零點）的壓力稱為絕壓； 任意兩個相關(guān)壓力以其中任意一個壓力作為另一壓力的參考點（或零點）的差值稱之為差壓。所 以按照參考點的不同，壓力可分為表壓、絕壓和 差壓二種。
彈簧管壓力表是測量并指示高于或者低于環(huán) 境（大氣）壓力（表壓類）的儀表，其核心部件 是彈性敏感元件。彈簧管壓力表的工作原理是通 過被測介質(zhì)傳導的壓力作用下，彈性敏感元件自 由端就會產(chǎn)生一定的直線位移，齒輪隨著連桿的 帶動轉(zhuǎn)換成角位移，指針0° -270°的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi) 指示，相應(yīng)的壓力值就指示在度盤上的相應(yīng)壓力 值部分，實現(xiàn)壓力測量的目的。
彈簧管壓力表按照其測量壓力值的不同，可 分為正壓壓力表（通常稱為壓力表）、負壓壓力表 (通常稱為真空表）和正負壓力都兼顧的壓力表 (通常稱為壓力真空表）；正壓壓力表按量程大小 又可分為微壓表（小于60kPa),低壓表（0MPa~ 6 MPa)、中壓表（6 MPa ~ 60 MPa)和高壓表 (100 MPa 以上）。
彈簧管壓力表根據(jù)用途的不同又可分為氧氣 壓力表、乙塊壓力表、氮氣壓力表、氬氣壓力 表等。
彈簧管壓力表根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別又可分為 耐震（抗振）壓力表、雙針壓力表、電接點壓力 表等。
2.彈簧管壓力表的檢定
《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空 表檢定規(guī)程》是現(xiàn)在執(zhí)行的彈簧管壓力表檢定規(guī)程。檢定規(guī)程中規(guī)定的檢定環(huán)境要求為：溫度 (20 ±5) °C,相對濕度不大于85% ,壓力為大氣 壓力，彈簧管壓力表應(yīng)在上述的檢定環(huán)境中靜置 2 h及以上方可進行計量檢定。規(guī)程中也對檢定介 質(zhì)做出了相應(yīng)的要求：測量上限小于或等于0.25 MPa的壓力表，以清潔的空氣或無毒無害且化學 性能穩(wěn)定的氣體作為檢定介質(zhì)；測量上限大于 0. 25 MPa且小于或等于400 MPa的壓力表，以無 腐蝕性的液體或根據(jù)標準器所要求使用的液體作 為工作介質(zhì)；測量上限大于400 MPa的壓力表，以 藥用甘油和乙二醇的混合液或根據(jù)標準器所要求 使用的液體作為檢定介質(zhì)。 在彈簧管壓力表的計 量過程中最常用的檢定介質(zhì)有空氣、氮氣、水、 變壓器油、癸二酸二酯等。
2.1彈簧管壓力表外觀檢查
彈簧管壓力表的外觀檢查主要是以目測和手 感的方法進行檢查，檢查壓力表裝配是否牢固有 無松動，檢查壓力表可見部分是否存在明顯的瑕 疵，檢定介質(zhì)要求的不同，壓力表上要有規(guī)定的 色標，氧氣壓力表在分度盤上必須標以明確的紅 色“禁油”字樣或規(guī)范的禁油標志，雙針壓力表 兩個接頭上應(yīng)有與兩個指針顏色相同的油漆標記。 壓力表上應(yīng)有產(chǎn)品名稱、計量單位與數(shù)字、出場 編號、測量范圍、準確度等級、制造商或商標、 生產(chǎn)年份及標號等標志信息。壓力表表面玻璃無 色透明，無妨礙讀數(shù)的缺陷或損傷，分度盤平整 光潔，數(shù)字和標識清晰可見，指針應(yīng)能覆蓋最短 分度線長度的三分之一到三分之二，且其寬度不 大于分度線的寬度。
2.2彈簧管壓力表零位誤差檢定
彈簧管壓力表的零位誤差檢定通常是由目力 觀察進行的，在示值誤差檢定前作一次、在示值 誤差檢定后作一次。對于帶有零位止銷的壓力表， 零位時指針應(yīng)緊靠止銷，如若存在“縮格’，“縮 格”應(yīng)不超過表1規(guī)定的最大允許誤差的絕對值; 對于不帶止銷的壓力表，零位時指針應(yīng)指示在零 位標志內(nèi)，零位標志的寬度不應(yīng)超過最大允許誤 差絕對值的2倍。
2.3彈簧管壓力表誤差檢定
彈簧管壓力表示值誤差檢定是通過比對法來 實現(xiàn)的，主要是通過每一檢定點標準器示值與被 檢表示值進行直接比較。應(yīng)該注意的是檢定介質(zhì) 選擇為液體時，被檢壓力表與標準器的受壓點應(yīng)基本保持在同一水平位置。壓力表上標有數(shù)字的 分度線選取作為示值誤差的檢定點，真空表的測 量上限檢定點應(yīng)選取當?shù)卮髿鈮毫Φ?/span>90%以上的 點。檢定過程中應(yīng)該從零點緩慢均勻的加壓到每 個需要檢定的檢定點直至測量上限，加壓到壓力 上限后切斷壓力源，耐壓3min,隨后依次逐點降 壓到每個檢定點直至零位。 在每個檢定點的 進程 和回程，使用手指輕敲壓力表外殼，分別讀取每 個檢定點被檢壓力表的示值，以分度值的五分之 一估讀進行讀數(shù)，再次用手指輕敲壓力表外殼， 再次讀數(shù)并記錄輕巧指針位移量，同樣以分度值 的五分之一估讀進行讀數(shù)。每一檢定點壓力表示 值與標準器示值之差此檢定點的示值誤差；同一 檢定點升壓、降壓輕敲表殼后壓力表示值之差的 絕對值稱為回程誤差；同一檢定點前后兩次輕敲 表殼指針位移變化所引起的示值變動量稱為輕敲 指針位移量；目力觀測指針偏轉(zhuǎn)的情況檢查指針 偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。誤差檢定過程中包含了示值誤差檢 定、回程誤差檢定、輕敲指針位移檢定和指針平 穩(wěn)性檢查等項目。
另外電接點壓力表還需要有設(shè)定點偏差檢定、 切換差檢定、絕緣電阻檢查、絕緣強度檢查；帶 檢驗指針壓力表還需要做兩次升壓示值之差檢定； 雙針雙管壓力表還需要做兩管不連通性檢查及兩 指針示值之差檢定；有禁油要求的壓力表還需要 做禁油要求檢查等。
2.4彈簧管壓力表檢定結(jié)果
彈簧管壓力表的檢定結(jié)果一般分為兩類，檢 定結(jié)果為“合格”應(yīng)出具檢定證書；檢定結(jié)果為 “不合格”出具檢定結(jié)果通知書，在檢定結(jié)果通知 書中應(yīng)明確不合格項目和內(nèi)容。
3.彈簧管壓力表檢定過程中的問題討論
3.1彈簧管壓力表指針不在零位（包括指針脫落） 彈簧管壓力表在使用過程中壓力儀表過載、 彈簧管式壓力表在運輸過程中運輸不當、安裝過 程中手握表頭擰緊而不是用扳手擰緊使表頭產(chǎn)生 應(yīng)力變形、壓力表老化、表針生銹,表盤變形等原因 都可能引起彈簧管壓力表指針不在零位。此類問 題的調(diào)修處理主要考慮是對針,打開壓力表表殼用 起針器卸下被檢表的指針,在零點位置對針后重新 安裝，使其指針指示在零位位置，加壓檢定其他檢 定點進行初步檢查;或者在某一檢定點位置進行對 針后重新安裝,加壓到其他檢定點并泄壓到零點進 行初步檢查。然后帶上表殼開始常規(guī)檢定。
3.2彈簧管壓力表加壓指針無反應(yīng)
當對被檢彈簧管壓力表所在的壓力管路進行 加壓，標準表已有動作或活塞式壓力計上砝碼已 經(jīng)升起或壓力管路內(nèi)已經(jīng)有了壓力且壓力已經(jīng)略 大于壓力表的零位最大允許誤差，但是被檢表的 指針保持在零位不動的現(xiàn)象稱之為彈簧管壓力表 加壓指針無反應(yīng)現(xiàn)象。檢定中出現(xiàn)此現(xiàn)象首先考 慮與被檢表連接的截止閥是否打開，在確認截止 閥確已打開后，加壓無法應(yīng)現(xiàn)象仍然存在；需要 考慮被檢壓力表接頭連接處檢壓孔是否堵塞，檢 查橡膠皮碗是否損壞，檢查接頭中心孔密封圈是 否悶死。處置方案為：對調(diào)被檢表與標準表的位 置（標準表作為標準器）、將被檢壓力表換位安裝 在另一個檢壓口導孔（有兩個被檢檢壓扣的活塞 式壓力計作為標準器），或者在原被檢口導孔上加 一確認完好的標準表進行測試。確認不存在檢壓 口堵塞后，最后需要考慮被檢表接頭導壓口部分 是否存在堵塞，部分壓力表的接頭導壓口位置處 擰入了緩沖螺釘或者緩沖帽，緩沖孔很小，如若 此緩沖孔被雜物堵塞或者根本沒有緩沖孔，自然 加壓時，因彈性元件無法接觸壓力源，而使得壓 力表指針就不會動作。處置方案為將緩沖螺釘或 者緩沖帽擰下來，然后再次加壓檢查。造成彈簧 管壓力表加壓指針無反應(yīng)的原因還可能包括以下 原因：緊固螺釘松動，指針松動，指針刮蹭表盤、 嚙合滑牙、彈簧管泄露等原因，緊固螺釘松動， 指針松動，指針刮蹭表盤、此類原因應(yīng)通過禁錮 螺釘、重新安裝指針、重新確定指針角度來處理。 另外還包括嚙合滑牙，彈簧管泄露等原因，此類原因無法調(diào)修，判定為不合格。
3.3彈簧管壓力表指針‘‘跳針、滯針”
彈簧管壓力表在檢定過程中指針“跳針、滯 針”這種情況發(fā)生的概率還是較大的。簡單舉例 說明，比如標準表平穩(wěn)加壓到一個檢定點10 MPa 時，被檢彈簧管壓力表指針在平穩(wěn)移動過程中突 然被彈至12 MPa,這種現(xiàn)象就叫做“跳針”；當標 準表壓力平穩(wěn)回落至10 MPa時，被檢表指針平穩(wěn) 回落過程中突然停在12 MPa不隨壓力降低而回落， 當標準表壓力平穩(wěn)回落至8 MPa時，被檢表指針又 突然彈回至8 MPa,這種現(xiàn)象就叫做‘‘滯針”，這 兩種情況的發(fā)生主要考慮以下幾方面因素：運輸 過程中振動造成的，表盤發(fā)生徑向方向移動，使 機芯中軸或針庫的外圈接觸或刮蹭到表盤的部位， 從而有一定的阻力產(chǎn)生；壓力表機芯部分的連接 件連接配合不良，連桿、封口片、指針刮蹭表盤 或表面玻璃；中軸與扇齒之間有異物或間隙過緊; 軸徑不同心不吻合等。這類情況的解決通常是通 過對彈簧管壓力表內(nèi)部連接件進行檢查，通過對 中軸齒牙與扇形齒輪齒牙部分進行清潔處理，校 正彎曲的中軸，調(diào)整表針角度等方式進行調(diào)修。
3.4彈簧管壓力表示值超差
在彈簧管壓力表檢定過程中示值超差的壓力 表以示值超差的形式不同，主要分為以下幾類： ①總是增加或減少一個固定值；②誤差成比例的 增加或減少；③僅某一點超差；④回程超差。
在彈簧管壓力表檢定過程中經(jīng)常會出現(xiàn)，不 管在增壓還是降壓過程中總是增加或減少一個固 定值的示值超差現(xiàn)象，這種誤差主要是由于指針 安裝不正確或表盤安裝不緊松動引起的。這類情 況是比較容易處理的，如果調(diào)整表盤位置禁錮后 能解決，則通過調(diào)整表盤位置進行處理；如果不 行，首先禁錮表盤，然后增壓或降壓到某一標準 整數(shù)壓力值，用起針器卸下被檢表的指針，在該 點對針后重新安裝，使其指示壓力值與標準整數(shù) 壓力值一致即可。
誤差成比例增加或減少，部分檢定點的誤差超 出最大允許誤差范圍也是一種在日常彈簧管壓力 表檢定過程中常見的一種現(xiàn)象。彈簧管壓力表傳 動機構(gòu)的傳動比是一個常數(shù),傳動比的量值不恰當 就造成了這種誤差，這類情況通常是通過調(diào)整傳動 比的量值進行調(diào)修的，調(diào)整方法為：松開示值調(diào)整 螺釘,確定移動方向，調(diào)整扇形齒輪的杠桿臂比,使得個檢定點都不超差，然后擰緊調(diào)整螺釘即可。對 于其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)的彈簧管壓力表同樣適用，都是通 過調(diào)整傳動比的量值進行壓力表的調(diào)修。
彈簧管壓力表檢定過程中某一點的示值超差， 其他點都在允差范圍內(nèi)的現(xiàn)象也偶有發(fā)生。這種 情況的出現(xiàn)，主要應(yīng)檢查零件配合情況是否良好、 連桿是否靈活，齒牙是否有異物或損壞。這類情 況通常通過對表內(nèi)進行清潔，齒牙部分上油潤滑 處理。如果扇形齒輪存在壞齒，此表無法調(diào)修， 判定為不合格。
回程超差也是在彈簧管壓力表檢定過程中出 現(xiàn)頻率較高的一種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是 由以下幾種原因造成的：①零件結(jié)合部位間隙過 大；②游絲過緊或過松；③零件傳動過程中存在 不正常的摩擦力；④彈簧管內(nèi)有污物，或老化變 形。這類情況應(yīng)逐一進行排查，對連接件及齒牙 進行清潔或調(diào)整游絲來進行處理，嚴重的需要更 換零部件或判定為不合格。
3.5彈簧管壓力表輕敲位移超差
彈簧管壓力表檢定過程中輕敲位移超差主要 是由于傳動部件存在摩擦力、游絲過松或過緊、 螺釘松動、示值調(diào)節(jié)螺釘安裝不正確、指針松動 或者指針與刻度盤或表面玻璃有摩擦、齒輪嚙合 不好等原因造成的。對于這一情況對以上可能出 現(xiàn)的原因逐一進行檢查，通過禁錮螺釘、將游絲 足夠盤緊或張大，調(diào)整連接桿，重新安裝螺釘, 調(diào)整指針距離，清洗齒牙等方式進行處理，嚴重 的情況應(yīng)判定為不合格。
3.6彈簧管壓力表指針不回零
彈簧管壓力表檢定過程中對壓力表正反行程 檢定到最后一點反行程的零點時，完全泄壓標準 器回零，而被檢彈簧管壓力表的指針卻沒有回到 零位的現(xiàn)象稱之為指針不回零。這種現(xiàn)象發(fā)生的 原因主要包括：機械傳動部分摩擦力過大、彈性 形變后恢復較慢等。這種情況的處理主要應(yīng)該檢 查連桿連接是否靈活，齒牙是否清潔，是否存在 機芯固定位置不當造成初始角過小，游絲是否過 緊或過松，彈簧管是否存在老化殘余變形等。此 類情況的調(diào)修主要考慮清潔齒牙，調(diào)整連接點， 調(diào)整游絲等方法。 嚴重的情況應(yīng)判定為不合格。
通過彈簧管壓力表檢定工作的日常積累，在 彈簧管壓力表檢定與調(diào)修過程中存在以下情況應(yīng) 更換零部件或判定為不合格，齒輪上存在壞齒， 游絲嚴重老化或發(fā)生紊亂，彈簧管泄露，彈簧管 殘余老化或存在殘余變形等。
4.彈簧管壓力表調(diào)修后的驗證
彈簧管壓力表檢定過程中，對存在問題的壓 力表，采取相應(yīng)調(diào)修措施進行處理后，應(yīng)根據(jù)規(guī) 程對其進行重新檢定（二次檢定），確保處理措施 的有效性，力求避免、減小或消除一個誤差的同 時增大或引入了另一個誤差這種情況的發(fā)生。保 證量值傳遞的準確性。
如果對存在問題的彈簧管壓力表進行反復調(diào) 修，示值誤差仍然不能消除或減小，或引入或增 大了其他誤差，應(yīng)對該彈簧管壓力表進行降級檢 定（降級合格應(yīng)修改壓力表表盤上的等級標志）， 降級檢定應(yīng)與使用方溝通獲得許可后才可進行降 級處理，否則只能判定為不合格。降級檢定仍然 不合格，則判定為不合格。
5.結(jié)束語
計量檢定工作是一項科學嚴謹?shù)墓ぷ鳎P(guān)系著 人們生產(chǎn)生活的方方面面；檢定過程必須保證科 學、客觀、公正;檢定結(jié)果必須保證準確、可靠；檢定 人員處理檢定工作中出現(xiàn)的問題時必須本著科學、 高效、服務(wù)的理念。以此，本文主要對壓力、彈簧管 壓力表工作原理、及其檢定與調(diào)修的相關(guān)知識、工 作經(jīng)驗與積累,從本人日常檢定與對二級站人員培 訓的角度進行了一定的淺析。調(diào)修的尺度與技巧 需要實踐的積累,實踐與理論的完美結(jié)合才能保證 彈簧管壓力表的檢定與調(diào)修更輕松更高效。
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