彈簧管壓力表的計(jì)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(guò)程控制和技術(shù)測(cè)量過(guò)程中，用于液體、氣體與蒸汽壓力測(cè) 量的工具儀表。其以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍寬、重復(fù)性好、價(jià)格低廉以及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)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(duì)經(jīng)營(yíng)建設(shè)以及安全生產(chǎn)造成嚴(yán)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(gè)月，彈簧管壓力表的檢 定工作給計(jì)量部門帶來(lái)了巨大的壓力，計(jì)量人員 往往要面對(duì)堆積如山的彈簧管壓力表的檢定工作， 又因?yàn)閺椈晒軌毫Ρ碓诟鱾€(gè)工位的重要性，其檢 定時(shí)間很急很緊，所以很多計(jì)量部門對(duì)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(jì)量過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)大批量的彈簧管 壓力表被報(bào)廢，造成了很大的資源浪費(fèi)。所以對(duì) 彈簧管壓力表的計(jì)量、調(diào)修進(jìn)行深入的研究也變 得十分重要了。
1.彈簧管壓力表簡(jiǎn)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(qiáng)的概念，其用字母表 示為“P”，國(guó)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(guó)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(qiáng)的概念，以前一種表述為準(zhǔn)。
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(diǎn)（或零點(diǎn)）的 壓力稱之為表壓，表壓可分為正壓和負(fù)壓；以完 全真空點(diǎn)為參考點(diǎn)（或零點(diǎn)）的壓力稱為絕壓； 任意兩個(gè)相關(guān)壓力以其中任意一個(gè)壓力作為另一壓力的參考點(diǎn)（或零點(diǎn)）的差值稱之為差壓。所 以按照參考點(diǎn)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(cè)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(guò)被測(cè)介質(zhì)傳導(dǎo)的壓力作用下，彈性敏感元件自 由端就會(huì)產(chǎn)生一定的直線位移，齒輪隨著連桿的 帶動(dòng)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(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的目的。
彈簧管壓力表按照其測(cè)量壓力值的不同，可 分為正壓壓力表（通常稱為壓力表）、負(fù)壓壓力表 (通常稱為真空表）和正負(fù)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?dú)鈮毫Ρ怼鍤鈮毫?/span> 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(diǎn)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(duì)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(jìn)行計(jì)量檢定。規(guī)程中也對(duì)檢定介 質(zhì)做出了相應(yīng)的要求：測(cè)量上限小于或等于0.25 MPa的壓力表，以清潔的空氣或無(wú)毒無(wú)害且化學(xué) 性能穩(wěn)定的氣體作為檢定介質(zhì)；測(cè)量上限大于 0. 25 MPa且小于或等于400 MPa的壓力表，以無(wú) 腐蝕性的液體或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器所要求使用的液體作 為工作介質(zhì)；測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(jì) 量過(guò)程中最常用的檢定介質(zhì)有空氣、氮?dú)狻⑺?/span> 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(cè)和手 感的方法進(jìn)行檢查，檢查壓力表裝配是否牢固有 無(wú)松動(dòng)，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(biāo)，氧氣壓力表在分度盤上必須標(biāo)以明確的紅 色“禁油”字樣或規(guī)范的禁油標(biāo)志，雙針壓力表 兩個(gè)接頭上應(yīng)有與兩個(gè)指針顏色相同的油漆標(biāo)記。 壓力表上應(yīng)有產(chǎn)品名稱、計(jì)量單位與數(shù)字、出場(chǎng) 編號(hào)、測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)、制造商或商標(biāo)、 生產(chǎn)年份及標(biāo)號(hào)等標(biāo)志信息。壓力表表面玻璃無(wú) 色透明，無(wú)妨礙讀數(shù)的缺陷或損傷，分度盤平整 光潔，數(shù)字和標(biāo)識(shí)清晰可見，指針應(yīng)能覆蓋最短 分度線長(zhǎng)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(jìn)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(duì)于帶有零位止銷的壓力表， 零位時(shí)指針應(yīng)緊靠止銷，如若存在“縮格’，“縮 格”應(yīng)不超過(guò)表1規(guī)定的最大允許誤差的絕對(duì)值; 對(duì)于不帶止銷的壓力表，零位時(shí)指針應(yīng)指示在零 位標(biāo)志內(nèi)，零位標(biāo)志的寬度不應(yīng)超過(guò)最大允許誤 差絕對(duì)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(guò)比對(duì)法來(lái) 實(shí)現(xiàn)的，主要是通過(guò)每一檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)器示值與被 檢表示值進(jìn)行直接比較。應(yīng)該注意的是檢定介質(zhì) 選擇為液體時(shí)，被檢壓力表與標(biāo)準(zhǔn)器的受壓點(diǎn)應(yīng)基本保持在同一水平位置。壓力表上標(biāo)有數(shù)字的 分度線選取作為示值誤差的檢定點(diǎn)，真空表的測(cè) 量上限檢定點(diǎn)應(yīng)選取當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ?/span>90%以上的 點(diǎn)。檢定過(guò)程中應(yīng)該從零點(diǎn)緩慢均勻的加壓到每 個(gè)需要檢定的檢定點(diǎn)直至測(cè)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(diǎn)降 壓到每個(gè)檢定點(diǎn)直至零位。 在每個(gè)檢定點(diǎn)的 進(jìn)程 和回程，使用手指輕敲壓力表外殼，分別讀取每 個(gè)檢定點(diǎn)被檢壓力表的示值，以分度值的五分之 一估讀進(jìn)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(jìn)行讀數(shù)。每一檢定點(diǎn)壓力表示 值與標(biāo)準(zhǔn)器示值之差此檢定點(diǎn)的示值誤差；同一 檢定點(diǎn)升壓、降壓輕敲表殼后壓力表示值之差的 絕對(duì)值稱為回程誤差；同一檢定點(diǎn)前后兩次輕敲 表殼指針位移變化所引起的示值變動(dòng)量稱為輕敲 指針位移量；目力觀測(cè)指針偏轉(zhuǎn)的情況檢查指針 偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。誤差檢定過(guò)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(xiàng)目。
另外電接點(diǎn)壓力表還需要有設(shè)定點(diǎn)偏差檢定、 切換差檢定、絕緣電阻檢查、絕緣強(qiáng)度檢查；帶 檢驗(yàn)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(xiàng)目和內(nèi)容。
3.彈簧管壓力表檢定過(guò)程中的問(wèn)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(guò)程中壓力儀表過(guò)載、 彈簧管式壓力表在運(yùn)輸過(guò)程中運(yùn)輸不當(dāng)、安裝過(guò) 程中手握表頭擰緊而不是用扳手?jǐn)Q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(wèn) 題的調(diào)修處理主要考慮是對(duì)針,打開壓力表表殼用 起針器卸下被檢表的指針,在零點(diǎn)位置對(duì)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(diǎn)進(jìn)行初步檢查;或者在某一檢定點(diǎn)位置進(jìn)行對(duì) 針后重新安裝,加壓到其他檢定點(diǎn)并泄壓到零點(diǎn)進(jìn) 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(wú)反應(yīng)
當(dāng)對(duì)被檢彈簧管壓力表所在的壓力管路進(jìn)行 加壓，標(biāo)準(zhǔn)表已有動(dòng)作或活塞式壓力計(jì)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(dòng)的現(xiàn)象稱之為彈簧管壓力表 加壓指針無(wú)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(rèn)截止 閥確已打開后，加壓無(wú)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(duì)調(diào)被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表的位 置（標(biāo)準(zhǔn)表作為標(biāo)準(zhǔn)器）、將被檢壓力表?yè)Q位安裝 在另一個(gè)檢壓口導(dǎo)孔（有兩個(gè)被檢檢壓扣的活塞 式壓力計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器），或者在原被檢口導(dǎo)孔上加 一確認(rèn)完好的標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行測(cè)試。確認(rèn)不存在檢壓 口堵塞后，最后需要考慮被檢表接頭導(dǎo)壓口部分 是否存在堵塞，部分壓力表的接頭導(dǎo)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(shí)，因彈性元件無(wú)法接觸壓力源，而使得壓 力表指針就不會(huì)動(dòng)作。處置方案為將緩沖螺釘或 者緩沖帽擰下來(lái)，然后再次加壓檢查。造成彈簧 管壓力表加壓指針無(wú)反應(yīng)的原因還可能包括以下 原因：緊固螺釘松動(dòng)，指針?biāo)蓜?dòng)，指針刮蹭表盤、 嚙合滑牙、彈簧管泄露等原因，緊固螺釘松動(dòng)， 指針?biāo)蓜?dòng)，指針刮蹭表盤、此類原因應(yīng)通過(guò)禁錮 螺釘、重新安裝指針、重新確定指針角度來(lái)處理。 另外還包括嚙合滑牙，彈簧管泄露等原因，此類原因無(wú)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(guò)程中指針“跳針、滯 針”這種情況發(fā)生的概率還是較大的。簡(jiǎn)單舉例 說(shuō)明，比如標(biāo)準(zhǔn)表平穩(wěn)加壓到一個(gè)檢定點(diǎn)10 MPa 時(shí)，被檢彈簧管壓力表指針在平穩(wěn)移動(dòng)過(guò)程中突 然被彈至12 MPa,這種現(xiàn)象就叫做“跳針”；當(dāng)標(biāo) 準(zhǔn)表壓力平穩(wěn)回落至10 MPa時(shí)，被檢表指針平穩(wěn) 回落過(guò)程中突然停在12 MPa不隨壓力降低而回落， 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表壓力平穩(wěn)回落至8 MPa時(shí)，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(yùn)輸 過(guò)程中振動(dòng)造成的，表盤發(fā)生徑向方向移動(dòng)，使 機(jī)芯中軸或針庫(kù)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(jī)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(guò)緊; 軸徑不同心不吻合等。這類情況的解決通常是通 過(guò)對(duì)彈簧管壓力表內(nèi)部連接件進(jìn)行檢查，通過(guò)對(duì) 中軸齒牙與扇形齒輪齒牙部分進(jìn)行清潔處理，校 正彎曲的中軸，調(diào)整表針角度等方式進(jìn)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(guò)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(gè)固定值；②誤差成比例的 增加或減少；③僅某一點(diǎn)超差；④回程超差。
在彈簧管壓力表檢定過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，不 管在增壓還是降壓過(guò)程中總是增加或減少一個(gè)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(dòng)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(guò)調(diào)整表盤位置進(jìn)行處理；如果不 行，首先禁錮表盤，然后增壓或降壓到某一標(biāo)準(zhǔn) 整數(shù)壓力值，用起針器卸下被檢表的指針，在該 點(diǎn)對(duì)針后重新安裝，使其指示壓力值與標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(guò)程中常見的一種現(xiàn)象。彈簧管壓力表傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比是一個(gè)常數(shù),傳動(dòng)比的量值不恰當(dāng) 就造成了這種誤差，這類情況通常是通過(guò)調(diào)整傳動(dòng) 比的量值進(jìn)行調(diào)修的，調(diào)整方法為：松開示值調(diào)整 螺釘,確定移動(dòng)方向，調(diào)整扇形齒輪的杠桿臂比,使得個(gè)檢定點(diǎn)都不超差，然后擰緊調(diào)整螺釘即可。對(duì) 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(guò)調(diào)整傳動(dòng)比的量值進(jìn)行壓力表的調(diào)修。
彈簧管壓力表檢定過(guò)程中某一點(diǎn)的示值超差， 其他點(diǎn)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(guò)對(duì)表內(nèi)進(jìn)行清潔，齒牙部分上油潤(rùn)滑 處理。如果扇形齒輪存在壞齒，此表無(wú)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(guò)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(guò) 大；②游絲過(guò)緊或過(guò)松；③零件傳動(dòng)過(guò)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(jìn)行排查，對(duì)連接件及齒牙 進(jìn)行清潔或調(diào)整游絲來(lái)進(jìn)行處理，嚴(yán)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(guò)程中輕敲位移超差主要 是由于傳動(dòng)部件存在摩擦力、游絲過(guò)松或過(guò)緊、 螺釘松動(dòng)、示值調(diào)節(jié)螺釘安裝不正確、指針?biāo)蓜?dòng) 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(duì)于這一情況對(duì)以上可能出 現(xiàn)的原因逐一進(jìn)行檢查，通過(guò)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(jìn)行處理，嚴(yán)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(guò)程中對(duì)壓力表正反行程 檢定到最后一點(diǎn)反行程的零點(diǎn)時(shí)，完全泄壓標(biāo)準(zhǔn) 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(jī)械傳動(dòng)部分摩擦力過(guò)大、彈性 形變后恢復(fù)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(jī)芯固定位置不當(dāng)造成初始角過(guò)小，游絲是否過(guò) 緊或過(guò)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(diǎn)， 調(diào)整游絲等方法。 嚴(yán)重的情況應(yīng)判定為不合格。
通過(guò)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(guò)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(yán)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(yàn)證
彈簧管壓力表檢定過(guò)程中，對(duì)存在問(wèn)題的壓 力表，采取相應(yīng)調(diào)修措施進(jìn)行處理后，應(yīng)根據(jù)規(guī) 程對(duì)其進(jìn)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(gè)誤差的同 時(shí)增大或引入了另一個(gè)誤差這種情況的發(fā)生。保 證量值傳遞的準(zhǔn)確性。
如果對(duì)存在問(wèn)題的彈簧管壓力表進(jìn)行反復(fù)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(duì)該彈簧管壓力表進(jìn)行降級(jí)檢 定（降級(jí)合格應(yīng)修改壓力表表盤上的等級(jí)標(biāo)志）， 降級(jí)檢定應(yīng)與使用方溝通獲得許可后才可進(jìn)行降 級(jí)處理，否則只能判定為不合格。降級(jí)檢定仍然 不合格，則判定為不合格。
5.結(jié)束語(yǔ)
計(jì)量檢定工作是一項(xiàng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎P(guān)系著 人們生產(chǎn)生活的方方面面；檢定過(guò)程必須保證科 學(xué)、客觀、公正;檢定結(jié)果必須保證準(zhǔn)確、可靠；檢定 人員處理檢定工作中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)必須本著科學(xué)、 高效、服務(wù)的理念。以此，本文主要對(duì)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(shí)、工 作經(jīng)驗(yàn)與積累,從本人日常檢定與對(duì)二級(jí)站人員培 訓(xùn)的角度進(jìn)行了一定的淺析。調(diào)修的尺度與技巧 需要實(shí)踐的積累,實(shí)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。
