淺談減少彈簧式壓力儀表殘余變形提高測量準(zhǔn)確度的途徑
壓力計(jì)量的目的就是要保證 計(jì)量單位的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確、可 靠。在用彈簧式壓力儀表進(jìn)行壓力 計(jì)量時(shí)，其精度的高低，在靈敏度 確定之后，從本質(zhì)上講，主要取決 于彈性元件在壓力或疏空的作用 下,所顯示的彈性后效，彈性遲滯， 尤其是殘余變形量的大小。由于它 們的存在將導(dǎo)致壓力儀表示值的 失準(zhǔn)或失靈，而這在壓力計(jì)量中是 絕對(duì)不允許的，必須引起足夠的重 視。現(xiàn)就減少彈簧式壓力表殘余 變形，提高測量準(zhǔn)確度的途徑，分 以下幾個(gè)方面加以敘述。
1.合理地選擇儀表的精度等 級(jí)
由公式p = Ab/bx*y可以看 出，彈簧管的伸展角P與短軸的 增大Ab和原有初始角7成正 比，與短軸的量值b成反比。為提 高彈性元件的靈敏度,從設(shè)計(jì)角度 出發(fā)，往往采用材質(zhì)軟、壁薄的大 直徑管子，并將其盡量壓得扁平。 這樣做雖然可以提高靈敏度，但從 另一方面講，其適應(yīng)的能力卻不 強(qiáng)。在壓力或疏空的作用下，很容 易疲勞，產(chǎn)生塑性變形，破壞原有 的靈敏度，出現(xiàn)較大的誤差。因此， 在選擇測壓儀表時(shí)切不可片面地 單純追求高精度，除特殊需求外， 一般情況下，只要能滿足測量精度 的要求即可。
2.合理選擇測壓儀表的公稱 直徑
以彈簧管的曲率半徑p和初 始角7為函數(shù)的管端全部位移 量，可表示為：
S=p/-y xp
V(7~sin7) + (1-cos <y f。當(dāng)初始 角7=270°時(shí)，上式可寫成：S = 5.8pxp/*y。公式說明，彈簧管 自由端的位移量與彈簧管的曲率 半徑成正比。因此在同一測量范 圍，大表面的靈敏度比小表面的靈 敏度高。所以要根據(jù)具體情況，選 擇儀表的公稱直徑。若測量精度要 求不太高時(shí)，儀表的外徑不宜選得 過大。尤其是被測介質(zhì)為動(dòng)態(tài)壓力 時(shí)，彈簧管受到的沖擊力強(qiáng)，易產(chǎn) 生疲勞變形，反而減低了測量精 度。若測量靜態(tài)壓力且精度要求 高，條件允許時(shí)，應(yīng)盡量選擇公稱 直徑大的壓力儀表。
3.正確地選擇測壓儀表的工 作范圍
從測量的誤差分析，可知在同 一個(gè)絕對(duì)誤差的情況下，被測壓力 的降低,會(huì)使相對(duì)誤差增大。若被 測壓力接近于儀表極限壓力時(shí),測 量的相對(duì)誤差將是最小的。但彈簧 管靈敏度的高低，是用彈簧管的最 大工作壓力與在該壓力作用下所 產(chǎn)生的彈簧管自由端總位移量的 比值來確定的。sp \=s/p_,i X為常數(shù)時(shí)，即儀表的精度確定 后，彈性元件能保持自己彈性的時(shí)間是依據(jù)最大工作壓力的量值來 決定。在接近極限壓力情況下使 用，將會(huì)降低儀表的壽命，使其逐 漸積累變形，產(chǎn)生蠕變。因此，在保 證測量精度要求的前提下，需根據(jù) 壓力的特性，選擇合理的工作范 圍。若為靜態(tài)壓力時(shí),其工作壓力 應(yīng)選擇在儀表測量上限的2/3— 3/4處為宜。若為均勻動(dòng)態(tài)負(fù)荷壓 力時(shí)，其工作壓力應(yīng)選在測量上限 的2/3處為宜。若為可變負(fù)荷或 振蕩壓力時(shí)，最好選擇在測量上限 1/3，最大不超過1/2為宜。
4.根據(jù)流體的性質(zhì)選擇不同 類型的儀表
進(jìn)行壓力測量時(shí)，必須特別 注意流體的性質(zhì)，如果不充分考慮 流體性質(zhì)，測量就會(huì)失敗。對(duì)于專 用流體的壓力測量，國家都有規(guī) 定。但特別需要提出的是，溫度和 振動(dòng)沖擊對(duì)儀表的影響。由于材料線膨脹系數(shù)的變化而引起彈性系 數(shù)變化的例子屢見不鮮。在長期的 實(shí)踐中，已充分證明了這一點(diǎn)。例 如測量高溫氣體，當(dāng)采用耐振、耐 高溫儀表時(shí)，其使用壽命可達(dá)十年 之久，而精度始終在等級(jí)要求之 內(nèi)；而采用普通壓力表時(shí)，在不到 一個(gè)定檢期（定檢期為三個(gè)月）就 會(huì)發(fā)生彈性元件變形，引起較大的 誤差，平均使用至一個(gè)定檢期時(shí)， 其彈簧管的變形量已到了報(bào)廢的 臨界邊緣。因此不能忽視溫度和振 動(dòng)對(duì)彈簧管殘余變形的影響。在選 擇測壓儀表時(shí)，應(yīng)根據(jù)流體的性 質(zhì)，分別選擇耐高溫型、耐振動(dòng)型 或普通型。
5.設(shè)計(jì)合理的測壓系統(tǒng)
測壓系統(tǒng)是壓力計(jì)量的重要 保證環(huán)節(jié)，它是否合理對(duì)彈簧式儀 表的壽命、測量精度以及安全等都 有直接的影響。因此必須注意以下 幾點(diǎn)：
(1 )安裝導(dǎo)壓管，盡量避免 被測介質(zhì)直接進(jìn)人彈簧管內(nèi)，若測 量氣體壓力時(shí)還應(yīng)設(shè)置冷凝管，安 裝排水閥。導(dǎo)壓管應(yīng)盡量短，直徑 不宜過細(xì)。
(2 )選擇合理的安裝位置， 測壓儀表的安裝位置應(yīng)選在取壓 口的上方或側(cè)方，不要安裝在取壓 口的下方，以防因液柱高度差產(chǎn)生 的分壓作用在儀表的彈簧管上。
(3 )選擇適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，避開 高溫、振動(dòng)、塵埃場所。在露天安裝 時(shí)還應(yīng)注意防護(hù)設(shè)施，以避免彈簧 管氧化和材質(zhì)老化。
總之，要減少彈簧管式壓力儀 表的殘余變形，必須堅(jiān)持以預(yù)防為 主的方針，采取揚(yáng)長避短、統(tǒng)籌兼 顧的措施。這樣一定會(huì)將殘余變形 減少到最低程度，確保壓力計(jì)量的 準(zhǔn)確、可靠。
