概述

        壓力表根據測量原理等依據劃分成很多種類，檢定過程中多數遇到的是彈簧管壓力儀表 （以下簡稱“壓力表”）。這種儀表以彈簧管為敏感元件測量壓力大小，其工作原理是通過表內敏感元件（彈簧管）的彈性形變，由表內轉動機構（扇形結構和杠桿結構） 將壓力形變傳導至指針，引起指針轉動，在表盤上指示數值［1］。如今壓力表的應用已極為普遍，幾乎遍及所有工業流程和科研領域，其準確性關系到安全生產的保障，對設備的運行至關重要。在檢定中降低壓力表的示值誤差，對不合格的壓力表進行調修后投入使用，對壓力表計量檢定和節約成本起到至關重要的作用，通過幾年的實踐與研究，總結出一些檢定與調修的方法。

 

1 壓力表檢定

在壓力表投入使用之前，按照壓力表計量檢定規程進行計量檢定，在其投入使用后按一定周期進行檢定以確保其準確可靠。JJG （鐵道） 193—2017《機車車輛專用壓力表》和 JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》 規定，機車車輛專用壓力表和一般壓力表的較長檢定周期不超過 6 個月。各車間可根據實際生產需要和管理辦法規定壓力表檢定周期，但不得超過6 個月。壓力表的檢定按順序分為以下幾個步驟：在規定環境條件恒溫 2 h，選擇相應的標準器和配套設備，檢定壓力表的各示值誤差，處理檢定結果。

 

1.1 檢定環境

環境是測量誤差的幾大來源之一，通過溫度和濕度兩項參數量化環境條件，根據 JJG （鐵道）193—2017 和 JJG 52—2013 規定檢定環境溫度為（20 ± 5）℃，濕度不大于 85% RH，在該環境下恒溫至少 2 h 后才能檢定。除保證該環境條件要有檢定合格的溫濕度計外，減小環境因素造成的誤差還要注意以下幾點：① 溫濕度計應放在離檢定儀器較近的地方，避免放在窗邊、離檢定儀器較遠的門口及空調旁，避免陽光直射，以免溫度波動過大，測出溫度與實際情況不符；② 避免在實驗室或儀器旁放置影響濕度的物品，如熱水瓶或盆栽綠植等，否則會對濕度造成影響。

 

1.2 標準器和配套設備的選擇

 

在標準器的選擇上應注意是否檢定合格并在使用期限內，以及其較大允許誤差是否符合要求。為保證工作生產需要，一般備有 2 套標準器，若標準器到期應及時送檢。JJG 52—2013 規定“ 標準器的較大允許誤差絕對值應不大于被檢壓力表較大允許誤差的 1/4。”［1］ 活塞式壓力計或精密數字壓力計由于其本身準確度高，一般不會存在問題，但若選擇彈簧管式精密壓力表作為標準器，其量程的區別可能對檢定結果造成影響。如量程為 1.6 MPa，0.25 級的精密壓力表，可以用來檢定量程為 1 MPa，1.6 級的一般壓力表，但不能檢定量程為 1 000 kPa（1 MPa） 的機車車輛專用壓力表 （機車車輛專用壓力表準確度統一為 1.6 級）。壓力表允許誤差（∆允）的計算公式如下：

 

∆允=±（壓力表測量量程×準確度級別/%）。

（1）在配套設備的選擇上，應注意其是否運行正常、無故障，是否為需要滿足特殊檢定要求的壓力表。配套設備應定期清潔，以避免異物通過氣口進入管道造成堵塞，妨礙設備正常運行。應定期更換各閥門密封圈，防止發生漏氣現象。檢定氧氣壓力表、乙炔壓力表等需要禁油的壓力表時，需再準備一套工具及推車，與檢定一般壓力表及機車壓力表的工具分開使用。工作臺應保持潔凈，避免油污，若使用水油分離器，每次使用完畢后需用干凈的布擦拭干凈，避免壓力表接觸到油。

 

1.3 壓力表數據讀取

壓力表數據的讀取應注意以下幾個方面：①人員方面，人員視線應與表面刻度盤平行，如果檢定人員本身存在散光、近視或左右眼視力不平衡的狀況，應佩戴矯正后的眼鏡再進行檢定工作，否則讀數可能存在偏差。②數據讀取方式方面，JJG （鐵道）193—2017 規定“壓力表的示值應按分度值的1/5 估讀”。這表示數據的讀取必須在被檢表上，其誤差計算結果的修約間隔也應為該表分度值的 1/5。

 

2 壓力表調修

在檢定壓力表的過程中，會遇到示值誤差超差的問題，這時壓力表的調修工作就顯得至關重要。有些壓力表可能需經多次調修才能合格，而不合格的壓力表則應進行降級或報廢處理。

 

壓力表的調試和修理是不同的，如只需調試壓力表的傳動機構或指示裝置就能使壓力表合格，便是調試；如需要拆洗、補焊，甚至更換零件的，屬于修理。兩者的成本也不盡相同，想要更好地調修壓力表，必須了解其構造及工作原理，才能進行誤差調試，從而解決問題。

 

2.1 構造

壓力表構造如圖 1 所示［2］。

彈簧管：管內壓力變化使管自由端產生位移，帶動傳動機構動作，管內壓力與自由端位移成線性關系。傳動機構 （機芯）：由扇形齒輪、中心齒輪、游絲等組成，主要作用是放大彈簧管自由端微量位移，并將直線位移轉變為指針的角位移。指示機構：由指針、刻度盤等組成，主要作用是將彈簧管的彈性變形量通過指針轉動指示出來，從而在刻度盤上讀取直接指示的壓力值。表殼 （機座） ：主要作用是固定和保護彈簧管、傳動機構和指示機構。

 

2.2 工作原理

壓力表的測量原理可根據以下公式得出：

PA = P0 + Pg ， （2）

或

PA = P0 - Pv 。 （3）

式 （2） 和式 （3） 中，PA為絕對壓力，是物體所承受的實際壓力，其零點為絕對真空； P0 為大氣壓力。

當 PA＞P0 時，相對壓力為表壓力用 Pg 表示，是用儀器測得的壓力。

當 PA＜P0 時，相對壓力為負壓 （又稱疏空或真空表壓力），用 Pv表示。

 

壓力表工作的基本原理是：利用各種不同類型的彈性敏感元件在被測介質 （如空氣、油、水等） 的壓力作用下而產生的彈性形變來測量壓力。彈性敏感元件所受壓力（F）與彈簧管的彈性形變（x）產生的微量位移呈線性關系（即胡克定律 F = kx，k 為彈性系數，與彈性體的材料有關），該微量位移由傳動機構 （扇形齒輪、中心齒輪、游絲等） 放大，再由指示機構 （指針、刻度盤等） 指示出壓力示值。常用壓力表彈簧管為 C 型管又稱單圈彈簧管（見圖 1）。

 

2.3 誤差調試

以下列舉了在壓力表檢定中遇到的一些故障與調修方法。

 

2.3.1 接頭螺紋損壞

在檢定壓力表的過程中，會出現被檢表無法安放在檢測臺上的情況，導致無法開展后續檢定。出現這種情況可能是壓力表螺紋在使用過程中損壞。若損壞不嚴重，如部分螺紋歪斜、缺失，可以更換接頭或送入車間重新車削一下螺紋；若損壞嚴重，影響表接頭周長，則報廢處理。

 

2.3.2 壓力表指針無指示

壓力表指針無指示一般有以下 3 種情況：

① 彈簧管內堵塞，可用銅絲疏通或清洗彈簧管。

② 漏氣，檢查壓力表接頭與檢測臺之間有無橡膠墊片，若沒有，可裝上合適墊片；檢查彈簧管和傳動機構連接處是否焊接牢固，若有裂縫需重新焊接。③ 如果中心齒輪和扇形齒輪磨損過多，則需要更換。

 

2.3.3 指針不回零位

指針不回零位一般有以下 4 種情況：① 指針松動，在不通壓力的情況下把指針卸下，在零位重新安裝；② 中心軸彎曲，用尖嘴鉗矯正中心軸即可；③ 表盤松動，調整表盤擰緊螺絲，若沒有螺絲可用透明膠固定；④彈簧管殘余形變變大，需要重裝指針或更換彈簧管。

 

2.3.4 示值誤差超差

示值誤差超差存在以下 3 種情況：① 指針在每一個點的示值誤差相同，可以升壓至表量程的1/3~1/2 處或重要測量值處，重新安裝指針。如機車車輛專用壓力表可在 500 kPa 或 600 kPa 處重新安裝指針。② 指針呈線性誤差，即誤差逐漸增加時，調節活節螺絲向外移動。當增加齒輪的臂長時，若誤差逐漸遞減，則調節螺絲向內移動；當減少齒輪的臂長時，為方便調節，較好用記號筆在活節螺絲原來所在位置做好標記，方便控制調節距離。③ 指針只在被檢點中一兩個點超差，可能齒輪相應位置有缺損或異物，應及時清理或者更換零件。

 

2.3.5 指針偏轉不平穩

指針偏轉不平穩存在以下 2 種情況：① 游絲損壞或散亂，可更換游絲或用鑷子調整；②2 個齒輪有積污或銹蝕，可以清潔齒輪或對齒輪嚙合處除銹并加潤滑油。

 

2.3.6 輕敲位移超差

輕敲位移超差存在以下 3 種情況：① 2 個齒輪局部磨損，需更換齒輪或改變齒輪嚙合位置；② 制作游絲的材料彈性差或游絲嚴重變形，可更換游絲或用鑷子調整；③ 齒輪嚙合松動，可通過轉動中心軸調節游絲，加緊齒輪之間的嚙合。

 

3 結語

為提高壓力表的檢定合格率，保障生產安全有效進行，分析檢定壓力表過程中可能導致示值誤差的情況。研究總結壓力表出現故障導致不合格的原因及解決方法，確保一些本應報廢的壓力表能夠被修理好并重新投入使用，可以對減少報廢率、減輕單位成本起到積極作用。

 

現有的壓力表調修方法缺點是花費時間長，有些更換零件調整游絲的過程繁瑣，并不能減少人工成本。還有一些類似于穩定性差的故障并沒有解決，接下來有待研究未解決的故障，以及如何縮短修理壓力表時間。檢定人員在不斷發現問題的同時，也要更好地解決問題，不斷實踐、總結，才能促進檢定技術的規范和完善，把工作真正做得又好又快。