彈簧管式壓力表的工作原理及檢定

李法武

摘 要 壓力表是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的儀表，它的使用保證了工業(yè)生產(chǎn)過程的效率提高，減少了生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。為了保證壓力表測量的準(zhǔn)確性，壓力表必須按照撿定規(guī)程進(jìn)行定期檢定。本文對壓力表的工作原理及檢定進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞 壓力表工作原理；壓力表構(gòu)造；檢定

中圖分類號 TH7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0158-01

彈簧管式壓力表是用彈簧管感受壓力的壓力儀表。它在工程上有著廣泛的應(yīng)用，也是科研和國防建設(shè)中廣泛使用的一種壓力計(jì)量儀表。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，測量范圍寬，穩(wěn)定性能滿足工程需要，價(jià)格便宜，安全可靠，體積小以及指示清楚等。

1 彈簧管式壓力表的工作原理

在我國現(xiàn)有的壓力表生產(chǎn)中，為了便于生產(chǎn)、管理和使用上的方便，分別對測量范圍和測量準(zhǔn)確度各自規(guī)定了相應(yīng)的系列。

測量范圍：（0-1）MPa、（0-1.6）MPa、（0-2.5）MPa、（0-4）MPa、（0-6）MPa、（0-25）MPa、（0-60）MPa、（0-100）MPa等。

測量準(zhǔn)確度：1）一般壓力表1級、1.6級、2.5級、4級。2）精密壓力表0.06級、0.1級、0.16級、0.25級、0.4級、0.6級。

1.1 彈簧管壓力表的構(gòu)造

1）彈簧管：它的形狀是彎圓成弧形。通常為橢圓形狀的橫截面的無心管子。它的一端是連接在表體的管座上焊接一體的，而且和被測壓力的介質(zhì)相互通聯(lián)，管子的另外一面是密封的自由端，在壓力的作用下，該管的自由端發(fā)生移動，在固定的界限里，移動指數(shù)與該測量的壓力出現(xiàn)線性關(guān)系。

2）傳動系統(tǒng)：又可以叫做機(jī)芯，機(jī)芯的構(gòu)造是由扇形與中心兩個(gè)齒輪、游絲和上夾板和下夾板以及支柱等零部件組成的。傳動系統(tǒng)起到的作用是放大彈簧管自由端的略小移動，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Ρ碇羔樀膱A狀扭轉(zhuǎn)、移動。

3）指示系統(tǒng)：它是由指針、刻度盤構(gòu)成的，主要是將指針的轉(zhuǎn)動經(jīng)過刻度盤的分度指示顯示該儀表的被測壓力值。

4）表殼：它的主要用途是穩(wěn)住和維護(hù)彈簧管、傳動系統(tǒng)以及指示區(qū)域的各種零件。

無論普通壓力表還是精密表，它的工作流程是，被測方產(chǎn)生的壓力從接口位置進(jìn)入彈簧管中去，因產(chǎn)生壓力，彈簧管將發(fā)生形狀變化，由橢圓變成圓形。這樣使彈簧管的曲線度出現(xiàn)變小的情況，同時(shí)使管子發(fā)生伸展?fàn)顟B(tài)，這樣也讓該表的自由端發(fā)生移動。自由端移動時(shí)，是與該表的連桿同時(shí)移動，將扇形與中心齒輪二者構(gòu)成的傳動組織將自由端的線性移動改變成中心齒輪軸的移動，這樣可以連著按在齒輪的傳動系統(tǒng)將自由端的線性移動變?yōu)橹行凝X輪軸的移動，因此可以帶動起安裝在齒輪軸上面指針，將其發(fā)生轉(zhuǎn)動，指針發(fā)生轉(zhuǎn)動后，也會連動著中心齒輪下方的游絲發(fā)生改變，讓其發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的發(fā)生是為了將中心齒輪與扇形齒輪二者相互碰撞時(shí)發(fā)生空間的均勻，當(dāng)壓力消失后，彈簧管此時(shí)會發(fā)生原來的狀態(tài)。回到原來狀態(tài)后將其與該表的游絲相互配合將歸復(fù)指針回零。

1.2 彈簧管壓力表原理

壓力表在檢定壓力時(shí)，被檢定的壓力的介質(zhì)加到彈簧管中去，管壁接收被檢壓力，彈簧管橫截面出現(xiàn)形狀變化的情況，該截面出現(xiàn)形狀為圓形的跡象，彈簧管到達(dá)另一個(gè)位置，但是彈簧管橫截面還保持現(xiàn)狀，它會把在彈簧管軸線所在平面里面出現(xiàn)形狀的變化。用彈簧管的受力來探討，從彈簧管的軸線作一徑直于橢圓短軸的截面，然后截面里面的彈簧管產(chǎn)生壓力的作用，會將彈簧管向里面變成彎型，這時(shí)，截面外的彈簧管會得到這一點(diǎn)的沿半徑方向的力。所以，彈簧管接收壓力后，管子將形成直態(tài)，曲率也會變小，將彈簧管在均衡的移到另一位置。這個(gè)均衡的位置與沒有得到壓力時(shí)的位置進(jìn)行比較。相反，如果在檢定負(fù)壓時(shí)，彈簧管的曲率將會變多。如果彈簧管在改變時(shí)，其中心軸線發(fā)生改變之后還是中心軸線，但在改變之中，如果不理會縱向長度發(fā)生的略小變化，彈簧管的長度可以認(rèn)定為沒有發(fā)生

改變。

活節(jié)螺絲將拉桿和扇形齒輪接連起來。將活節(jié)螺絲的固定位置挪動，可以讓傳動組織的傳遞比發(fā)生變化。彈簧管在承擔(dān)最大壓力時(shí)，會將自由端的角位發(fā)生移動。

彈簧管和大部分彈性敏感元件相同，擁有彈性后效的特點(diǎn)，當(dāng)外力作用消失后，彈簧管不會馬上復(fù)原到最初的狀態(tài)。彈性后效對彈性式儀表準(zhǔn)確度等級起著決定性的影響。我們稱加在彈性元件上的負(fù)載在其彈性范圍內(nèi)進(jìn)行緩慢變化時(shí)，負(fù)載特性曲線不重合的現(xiàn)象為彈性遲滯。彈性元件的彈性后效與彈性遲滯二者通常是一起發(fā)生的。根據(jù)他們的存在，才出現(xiàn)了該壓力表的示值誤差。彈簧管的殘余變形是指外力作用消失后，長時(shí)間彈簧管不能恢復(fù)到原來的形狀和寸的現(xiàn)象。如塑性變形、疲勞變形和蠕變等。彈性元件殘余變形的存在，將導(dǎo)致壓力儀表值得失靈、失準(zhǔn)或示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象，這樣的儀表不宜繼續(xù)使用。

2 彈簧管壓力表的檢定

單圈彈簧管式壓力表的檢定，按檢定規(guī)程進(jìn)行。檢定中所采用的活塞壓力計(jì)，它的最大允差的絕對值不可以大于該壓力表允許誤差絕對值的1/4。

在檢定精密壓力表時(shí)，因?yàn)榫鼙肀韮?nèi)的元件是要達(dá)到溫度的要求，所以在檢定精密壓力表時(shí)應(yīng)在規(guī)定溫度的環(huán)境下放置2h以上才能進(jìn)行檢定。

如果壓力表開始運(yùn)行后，在不產(chǎn)生壓力或疏空時(shí)，在加壓檢定之前和降壓檢定之后應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)檢查，它必須符合：

1）帶零點(diǎn)限止銷的壓力表，零點(diǎn)和指針銷要保持緊靠的局面，其縮格不可以超過該壓力表的允許誤差。

2）如果該壓力表沒有零位止銷，那么該壓力表的零點(diǎn)線與指針最尖端處所產(chǎn)生的誤差不可以超過壓力表的允許誤差。

3）真空表指針是要在零點(diǎn)分度線寬度范圍里，該零點(diǎn)分度線的寬度控制在該真空表允許誤差的1.5倍。

4）精密壓力表的零點(diǎn)位置不得裝有零位限止銷，以免限止指針的移動。

一般壓力表的示值檢定按有數(shù)字的分度線進(jìn)行，檢定時(shí)逐漸增加壓力或疏空，當(dāng)檢定點(diǎn)達(dá)到測量上限后，普通壓力表需耐壓3min，然后按原檢定點(diǎn)倒序回檢，檢定過程中壓力表指針的轉(zhuǎn)動應(yīng)在全分度范圍內(nèi)平穩(wěn)無跳動或卡住現(xiàn)象。

精密壓力表示值誤差檢定點(diǎn)應(yīng)不少于8個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)應(yīng)均勻分布在整個(gè)分度盤上，檢定時(shí)應(yīng)均勻地升高壓力或疏空，在上限位置耐壓3min后，按原檢定點(diǎn)倒序回檢。

在檢定壓力表的過程中，要對該壓力表進(jìn)行輕敲位移前的讀數(shù)，和輕敲位移后的讀數(shù)。示值檢定主要計(jì)算三項(xiàng)誤差：

（1）示值誤差。對任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。在測量范圍內(nèi)，該壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于規(guī)定的允許誤差。

（2）回程誤差。對任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。該壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于規(guī)定的允許誤差。

（3）輕敲位移。對任何一個(gè)點(diǎn)，在升壓和降壓測量時(shí)，輕敲表殼后引起的指針產(chǎn)生變動值，任一輕敲變動值，應(yīng)小于允許誤差絕對值的二分之一。

壓力表是一種使用量大面廣的計(jì)量器具，掌握其工作原理之后，對檢定工作也是有很大幫助的。總之，檢定人員在檢定壓力表時(shí)一定要按照檢定規(guī)程嚴(yán)格

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