探究壓力表的檢定及常見故障處理方法

趙燁

天津市濱海新區檢驗檢測中心 天津 300450

計量檢定是由國家有關計量單位和國家有關部門批準的有法律、法規授權的計量機構進行的檢驗活動。測試的主要內容是測試測量儀器的穩定性、準確性和靈敏度，以確保測量儀器在使用過程中能夠正常工作。檢定工作不是一次可以終身使用的驗證，而是一項定期的檢驗活動。為了提高安全管理水平，實現安全生產，保證工業機械正常有序運行，需要對生產過程中需要檢驗的各類設備進行測量和驗證。核實壓力表的外形、使用壽命、等級和產品合格證，核實壓力表的外蓋玻璃，避免假冒產品給生產經營者造成損失。例如，檢查清洗玻璃是否正常，是否影響壓力表的正常讀數，檢查壓力表是否有誤差。壓力表主要用于企業液體、氣體、蒸汽管道和容器的壓力測量，它采用彈性敏感元件(如彈簧管)在壓力作用下產生彈性變形，其形狀變量與施加的壓力有一定的線性關系，它由傳動機構放大，測量的壓力由中心齒輪上的指針在刻度盤上指示。彈簧管壓力表作為基層檢定機構，平時接觸最頻繁。本文論述了彈簧管式壓力表的檢定及常見故障處理方法。

1 彈簧管式壓力表的結構與工作原理

在實際的工業生產領域中，壓力表作為一種以彈性敏感元件為感壓元件的測量壓力的儀表，可以及時直觀地測定出不同生產環境下的壓力[1]。

彈簧管式壓力表主要由單圈彈簧管、傳動放大機構、指針、刻度盤等部分組成。彈簧管壓力表中的壓力敏感元件是單圈彈簧管，其結構外形如圖1所示。彈簧管的一端封閉，作為位移輸出端；另一端開口作為被測壓力輸入端。壓力從接頭引入彈簧管腔，由于壓力的作用，彈簧管的橫截面從橢圓形變為圓形。同時，彈簧管的彎曲角度減小，管略微伸出，導致其自由端發生位移，從而帶動連桿共同作用，由扇形齒輪和中心齒輪組成的傳動機構將自由端的線性位移轉化為中心齒輪軸的旋轉，從而帶動安裝在齒輪軸上的指針旋轉，指示實際壓力值。指針轉動時，帶動中心齒輪下的游絲一起扭轉，使游絲具有一定的工作扭矩。游絲的作用是消除中心齒輪和扇形齒輪之間的配合間隙。當壓力消除時，彈簧管嘗試恢復原始狀態，其恢復力和游絲扭矩將指針恢復為零。

1.接頭；2.外殼；3.刻度盤4指針；5.彈簧管；6.封頭；7.拉桿；8.齒輪傳動機構圖1 彈簧管壓力表法人結構示意圖

平橢圓形、橢圓形和D形是彈簧管的常見橫截面形狀。橢圓截面和平橢圓截面易于制造，在相同的外形尺寸下具有很大的靈敏度；D形截面的靈敏度相對較小，工藝難度較大，但壓力測量范圍比橢圓形和扁橢圓形截面寬。雙零段主要用于一些要求彈性元件初始體積最小的儀器中；8字形厚壁平橢圓形截面彈簧管抗壓強度高，抗變形能力強，它通常用于高壓測量，偏心圓截面壓力彈簧管也廣泛應用于高壓測量。

2 壓力表的檢定

2.1 外觀檢查

外觀檢查包括外形結構、標志、指示裝置、測量范圍、分度值、精度等級等[3]。

用目測檢查壓力表是否裝配牢固，有無松動現象，有無明顯的損傷。如發現壓力表外殼的固定螺絲松動，應立即將固定螺絲擰緊，以免在檢定過程中對示值的讀取造成影響。

壓力表的產品名稱、生產廠家、計量單位、出廠編號等標志應清晰完整。

壓力表的表玻璃應無色透明，表面無損傷開裂，刻度盤應平整光潔，數字及各標志應清晰可辨。

指針的長度、寬度應符合規程要求并不能有松動現象。

2.2 零位誤差檢定

(1)帶有止銷的壓力表，在無壓力情況下，指針應緊靠止銷，中間不應有間隙；

(2)沒有止銷的壓力表，在無壓力的情況下，指針應位于零位標志之間[4]，零位標志的寬度應不超過被檢壓力表最大允許誤差絕對值的2倍。

2.3 示值誤差檢定

(1)在壓力表檢定之前要做好以下兩件事情，一是壓力表在檢定之前必須在滿足檢定環境條件下恒溫靜置2小時后方可進行后續項目的檢定；二是對檢定時標準器的選取要符合規程要求，即標準器的最大允許誤差絕對值應不大于被檢表最大允許誤差絕對值的1/4。檢定時，從零位開始緩慢加壓到第一個檢定點，待壓力穩定后，先讀取標準器的示值，再讀取一般壓力表的示值，然后用手指輕敲壓力表的表殼，讀取壓力表的示值并記錄下來。輕敲前后被檢壓力表示值與標準器示值之差，即為該壓力表第一檢定點的示值誤差(兩次讀數均按分度值的1/5估讀)，至此完成第一個檢定點的檢定[5]。按上述方法對壓力表其余的檢定點進行檢定，直至對測量上限進行檢定結束。耐壓3min后，緩慢均勻降壓進行反向檢定，直至回到零位，完成壓力表示值誤差的檢定[6]。

(2)壓力真空表真空部分的示值誤差檢定：壓力測量上限(0.3～2.4)MPa，疏空時指針應能指向真空方向；壓力測量上限為0.15MPa，真空部分檢定兩個點的示值誤差；壓力測量上限為0.06MPa，真空部分檢定三個點示值誤差[7]。

(3)真空表應按當地大氣壓90%以上疏空度進行耐壓3min。

(4)回程誤差，輕巧位移，指針偏轉平穩性均在進行示值誤差檢定的同時進行。

3 壓力表檢定過程中常見的故障及排除方法

3.1 升壓時壓力表指針沒有變化

(1)如彈簧管堵塞，那就清洗彈簧管，使彈簧管通暢，起到傳壓作用；(2)指針松動，就需要重新安裝指針并使其牢固；(3)中心齒輪與扇形齒輪脫開，沒有嚙合在一起，就松開機芯的下夾板上的螺釘，轉動機芯使中心齒輪與扇形齒輪嚙合上，如果是齒輪損壞，就需要更換相應的零件。

3.2 示值誤差超差及調整

(1)壓力表檢定時，每個檢定點示值都超差，而超出的誤差值都相同，這種誤差的調整方法是取下指針，然后升壓到第一個檢定點，將指針重新固定上，即可消除。

(2)在檢定壓力表時，示值誤差會逐點增大(或減小)直至在接近測量上限時超差，這種情況的誤差屬于線性誤差，也是比較好調整的故障。

1.中心軸齒輪；2.下夾板；3.游絲；4.上夾板；5.扇形齒輪：6.拉桿圖2 扇形齒輪傳動機構的結構示意圖

調節與扇形齒輪尾端連接的拉桿的位置，正超差就增大力臂的長度，負超差就減小力臂的長度[8]。

(3)有時測量上下限示值誤差在允許誤差范圍之內，但是中間示值的誤差超差，有時又會出現中間示值的誤差在允許誤差之內，上下限示值誤差超差。遇到這種情況，要綜合調整，用常規方法無法調整到位的話，可采用調整齒輪傳動機構的位置。如測量上下限合格，中間超差，可將齒輪傳動機構向左或右移動一點；如果測量上下限超差，中間合格，則將齒輪傳動機構向上或下移動一點，從而消除上述誤差[9]。

3.3 輕敲位移的超差及調整

在檢查點的中間敲擊壓力表。在壓力表指針移動的過程中，可以判斷壓力表的分接位移故障。造成這種現象的主要原因有兩種情況：

(1)游絲的力矩過小，使中心齒輪與扇形齒輪的嚙合出現較大間隙，在此情況下將游絲收縮或擴張的程度加大一些，就能消除輕敲位移。

(2)傳動部件之間產生較大的摩擦，造成了輕敲位移現象。

a.由于使用環境差造成壓力表機芯出現灰塵、油污、銹跡等現象，引起了輕敲位移，這時可使用汽油、鐘表油對機芯進行清洗，去除污物，使齒輪轉動靈活。

b.由于上下夾板的間距過小或上下夾板變形使齒輪轉動不靈活，就稍微調大上下夾板的間距，使齒輪轉動活絡。

c.彈簧管自由端與扇形齒輪尾部的拉桿連接處不在同一平面上，彈簧管在受力產生形變時，拉桿兩端就會扭曲不正，可以將拉桿用工具扭成S形來消除摩擦。

壓力表檢定方法的討論：現在計量檢定機構內部對壓力表示值誤差的檢定存在兩種不同方法，即正校法與反校法。

正校法按《JJG52-2013彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》的檢定規程7.3.3示值誤差檢定(c)的描述：檢定時，從零位開始均勻緩慢地加壓至第一個檢定點(即標準表的示值)，然后讀取被檢表的示值并記錄。

反校法與正校法正好相反，升壓到被檢壓力表的第一個檢定點，讀取標準表的顯示值。

之所以有人提出反校法是認為一般壓力表的示值是按分度值的1/5進行估讀的，誤差較大，而標準表的分度值比一般壓力表小，估讀的示值誤差較小，精確度要高。但反校法讀取的是標準表的示值，計算出來的也是標準表的示值誤差，不是被檢表的示值誤差，包括回程誤差與輕敲位移都無法反映出被檢表的真實情況。對于法定計量檢定機構的壓力表，檢定人員采用反校法是不符合壓力表檢定規程，不符合國家量值傳遞規律的，是不可取的。

結語

檢定工作不是檢定一次就可以終生使用，而是一種定期進行的檢定活動。為了提高安全管理水平，實現安全生產，保證工業機械正常有序運行，必須對生產過程中需要檢驗的各類設備進行計量檢定。對壓力表的外部形狀、壽命、等級和產品合格證進行檢定，并對壓力表外蓋玻璃進行檢定，以免假冒產品給生產經營者造成損失。例如，檢查清潔玻璃是否正常，是否影響壓力表正常讀數，檢查壓力表誤差。誤檢工作需要壓力表的回零誤差較大的壓力表，應及時采取相應措施，以確保企業安全生產。總之，為了能夠達到完成壓力表的檢定工作的目標，就必須提升檢定人員的專業素質，首先要端正檢定人員的工作態度，嚴格按照檢定規程，在檢定過程中逐漸積累經驗，逐步提高檢定能力；其次要加強檢定人員的專業知識的學習，采用自學和組織相關檢定人員共同學習交流的方式來提高檢定技能，從而切實提高壓力表檢定的效率，保證壓力表檢定工作的可靠性。