概述

        壓力表根據(jù)測量原理等依據(jù)劃分成很多種類，檢定過程中多數(shù)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(nèi)敏感元件（彈簧管）的彈性形變，由表內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（扇形結(jié)構(gòu)和杠桿結(jié)構(gòu)） 將壓力形變傳導(dǎo)至指針，引起指針轉(zhuǎn)動(dòng)，在表盤上指示數(shù)值［1］。如今壓力表的應(yīng)用已極為普遍，幾乎遍及所有工業(yè)流程和科研領(lǐng)域，其準(zhǔn)確性關(guān)系到安全生產(chǎn)的保障，對設(shè)備的運(yùn)行至關(guān)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(jìn)行調(diào)修后投入使用，對壓力表計(jì)量檢定和節(jié)約成本起到至關(guān)重要的作用，通過幾年的實(shí)踐與研究，總結(jié)出一些檢定與調(diào)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(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行計(jì)量檢定，在其投入使用后按一定周期進(jìn)行檢定以確保其準(zhǔn)確可靠。JJG （鐵道） 193—2017《機(jī)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(guī)定，機(jī)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(gè)月。各車間可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和管理辦法規(guī)定壓力表檢定周期，但不得超過6 個(gè)月。壓力表的檢定按順序分為以下幾個(gè)步驟：在規(guī)定環(huán)境條件恒溫 2 h，選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備，檢定壓力表的各示值誤差，處理檢定結(jié)果。

 

1.1 檢定環(huán)境

環(huán)境是測量誤差的幾大來源之一，通過溫度和濕度兩項(xiàng)參數(shù)量化環(huán)境條件，根據(jù) JJG （鐵道）193—2017 和 JJG 52—2013 規(guī)定檢定環(huán)境溫度為（20 ± 5）℃，濕度不大于 85% RH，在該環(huán)境下恒溫至少 2 h 后才能檢定。除保證該環(huán)境條件要有檢定合格的溫濕度計(jì)外，減小環(huán)境因素造成的誤差還要注意以下幾點(diǎn)：① 溫濕度計(jì)應(yīng)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(yuǎn)的門口及空調(diào)旁，避免陽光直射，以免溫度波動(dòng)過大，測出溫度與實(shí)際情況不符；② 避免在實(shí)驗(yàn)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(huì)對濕度造成影響。

 

1.2 標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備的選擇

 

在標(biāo)準(zhǔn)器的選擇上應(yīng)注意是否檢定合格并在使用期限內(nèi)，以及其較大允許誤差是否符合要求。為保證工作生產(chǎn)需要，一般備有 2 套標(biāo)準(zhǔn)器，若標(biāo)準(zhǔn)器到期應(yīng)及時(shí)送檢。JJG 52—2013 規(guī)定“ 標(biāo)準(zhǔn)器的較大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被檢壓力表較大允許誤差的 1/4。”［1］ 活塞式壓力計(jì)或精密數(shù)字壓力計(jì)由于其本身準(zhǔn)確度高，一般不會(huì)存在問題，但若選擇彈簧管式精密壓力表作為標(biāo)準(zhǔn)器，其量程的區(qū)別可能對檢定結(jié)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(jī)車車輛專用壓力表 （機(jī)車車輛專用壓力表準(zhǔn)確度統(tǒng)一為 1.6 級）。壓力表允許誤差（∆允）的計(jì)算公式如下：

 

∆允=±（壓力表測量量程×準(zhǔn)確度級別/%）。

（1）在配套設(shè)備的選擇上，應(yīng)注意其是否運(yùn)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(shè)備應(yīng)定期清潔，以避免異物通過氣口進(jìn)入管道造成堵塞，妨礙設(shè)備正常運(yùn)行。應(yīng)定期更換各閥門密封圈，防止發(fā)生漏氣現(xiàn)象。檢定氧氣壓力表、乙炔壓力表等需要禁油的壓力表時(shí)，需再準(zhǔn)備一套工具及推車，與檢定一般壓力表及機(jī)車壓力表的工具分開使用。工作臺(tái)應(yīng)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(shù)據(jù)讀取

壓力表數(shù)據(jù)的讀取應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①人員方面，人員視線應(yīng)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(yīng)佩戴矯正后的眼鏡再進(jìn)行檢定工作，否則讀數(shù)可能存在偏差。②數(shù)據(jù)讀取方式方面，JJG （鐵道）193—2017 規(guī)定“壓力表的示值應(yīng)按分度值的1/5 估讀”。這表示數(shù)據(jù)的讀取必須在被檢表上，其誤差計(jì)算結(jié)果的修約間隔也應(yīng)為該表分度值的 1/5。

 

2 壓力表調(diào)修

在檢定壓力表的過程中，會(huì)遇到示值誤差超差的問題，這時(shí)壓力表的調(diào)修工作就顯得至關(guān)重要。有些壓力表可能需經(jīng)多次調(diào)修才能合格，而不合格的壓力表則應(yīng)進(jìn)行降級或報(bào)廢處理。

 

壓力表的調(diào)試和修理是不同的，如只需調(diào)試壓力表的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或指示裝置就能使壓力表合格，便是調(diào)試；如需要拆洗、補(bǔ)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(diào)修壓力表，必須了解其構(gòu)造及工作原理，才能進(jìn)行誤差調(diào)試，從而解決問題。

 

2.1 構(gòu)造

壓力表構(gòu)造如圖 1 所示［2］。

彈簧管：管內(nèi)壓力變化使管自由端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，管內(nèi)壓力與自由端位移成線性關(guān)系。傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （機(jī)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(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰�。指示機(jī)構(gòu)：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(zhuǎn)動(dòng)指示出來，從而在刻度盤上讀取直接指示的壓力值。表殼 （機(jī)座） ：主要作用是固定和保護(hù)彈簧管、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和指示機(jī)構(gòu)。

 

2.2 工作原理

壓力表的測量原理可根據(jù)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(shí)際壓力，其零點(diǎn)為絕對真空； P0 為大氣壓力。

當(dāng) PA＞P0 時(shí)，相對壓力為表壓力用 Pg 表示，是用儀器測得的壓力。

當(dāng) PA＜P0 時(shí)，相對壓力為負(fù)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(zhì) （如空氣、油、水等） 的壓力作用下而產(chǎn)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(chǎn)生的微量位移呈線性關(guān)系（即胡克定律 F = kx，k 為彈性系數(shù)，與彈性體的材料有關(guān)），該微量位移由傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （扇形齒輪、中心齒輪、游絲等） 放大，再由指示機(jī)構(gòu) （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(diào)試

以下列舉了在壓力表檢定中遇到的一些故障與調(diào)修方法。

 

2.3.1 接頭螺紋損壞

在檢定壓力表的過程中，會(huì)出現(xiàn)被檢表無法安放在檢測臺(tái)上的情況，導(dǎo)致無法開展后續(xù)檢定。出現(xiàn)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(yán)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(yán)重，影響表接頭周長，則報(bào)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(nèi)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(tái)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(dòng)機(jī)構(gòu)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?biāo)蓜?dòng)，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(dòng)，調(diào)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(gè)點(diǎn)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(jī)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(shí)，調(diào)節(jié)活節(jié)螺絲向外移動(dòng)。當(dāng)增加齒輪的臂長時(shí)，若誤差逐漸遞減，則調(diào)節(jié)螺絲向內(nèi)移動(dòng)；當(dāng)減少齒輪的臂長時(shí)，為方便調(diào)節(jié)，較好用記號筆在活節(jié)螺絲原來所在位置做好標(biāo)記，方便控制調(diào)節(jié)距離。③ 指針只在被檢點(diǎn)中一兩個(gè)點(diǎn)超差，可能齒輪相應(yīng)位置有缺損或異物，應(yīng)及時(shí)清理或者更換零件。

 

2.3.5 指針偏轉(zhuǎn)不平穩(wěn)

指針偏轉(zhuǎn)不平穩(wěn)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(diào)整；②2 個(gè)齒輪有積污或銹蝕，可以清潔齒輪或?qū)�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(gè)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(yán)重變形，可更換游絲或用鑷子調(diào)整；③ 齒輪嚙合松動(dòng)，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸調(diào)節(jié)游絲，加緊齒輪之間的嚙合。

 

3 結(jié)語

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

 

現(xiàn)有的壓力表調(diào)修方法缺點(diǎn)是花費(fèi)時(shí)間長，有些更換零件調(diào)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(wěn)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(shí)間。檢定人員在不斷發(fā)現(xiàn)問題的同時(shí)，也要更好地解決問題，不斷實(shí)踐、總結(jié)，才能促進(jìn)檢定技術(shù)的規(guī)范和完善，把工作真正做得又好又快。