探讨弹簧管式压力表的计量检测问题与对策

2021-01-24王瑞平

设备管理与维修 2021年22期

王瑞平

（华亭市质量技术监督检测所，甘肃平凉 744100）

0 引言

弹簧管式压力表是压力表的一个重要类别，也是在工业生产中使用最普及、最广泛的压力表类型，弹簧管式压力表以单圈的弹簧结构最为常见。在化工、冶金等工业生产领域，弹簧管式压力表是最常用的压力检测仪器。想要对压力表在计量检测时出现的问题进行有效处理，首先要对弹簧管式压力表的工作原理有所了解。

1 弹簧管式压力表计量原理

弹簧管式压力表的计量单位是压强，压强是众多生产工程中的重要参数，在生产中通常将压强称为压力。压力监测在输油管道、受压容器等工作场合是必不可少的。

压力的计算公式：P=F/S。式中，F是物体作用力，单位N；S是受力面积，单位m2。物体以固态、气态与液态三种形式存在，其中液体与气体统称为流体，施加于液体的压力会均匀地分散到流体的各个点上，而气体的弹力会使其压力与体积成反比关系，即体积越大，产生的压力越小。流体的压力会被流体传递到容器侧壁上。在生产实践中，可以利用等价性质对物体产生的压力进行测量，而用于压力检测的装置即为压力表。

弹簧管式压力表是利用流体产生的压力通过弹簧的弹性传递，将压力通过弹簧的固定端使中心轴在指针上产生位移变化，进而使指针指向相应的数据，从而表示所产生的压力的大小。压力与位移变换的核心组件是弹簧管道，在弹簧管道通入压力后，在椭圆形截面的压力影响下形状变成圆形，前后弧长一致。为了将压力表的量程加大，可以使用多圈弹簧管道结构，其工作原理和单圈弹簧管相同。弹簧管的材料选择由介质的性质、所测压力的范围等决定，压力＜20 MPa时通常采用磷铜材料，压力＞20 MPa时采用不锈钢或者合金钢材料。此外，测量时必须依据所测量的介质进行合理规避，比如测量氨介质时，弹簧管必须采用不锈钢材料。

2 弹簧管式压力表计量检测中的常见问题

2.1 压力表无显示

在弹簧管式压力表进行测量时，压力表指针静止没有位移变换或是小幅度摆动后重新回到零刻度的位置，即是压力表无显示的问题表现。造成这种现象的主要原因是由于工作环境中的粉尘和大分子颗粒物较多，测量环境缺少相应的防尘除尘措施，长此以往，大分子物质附着在弹簧管道内堵塞管道，进而影响弹簧管式压力表的正常测量。弹簧管式压力表的使用时间过长也是导致压力表无法显示的原因之一，弹簧管式压力表的长期使用导致内部齿轮磨损严重，无法有效运转，弹簧也在长期的压力拉扯下弹性能力大幅度下降，使压力表在检测到压力时，也无法显示其压力数值[1]。

2.2 指针转动缓慢或跳动幅度过大

弹簧管式压力表指针转动缓慢或跳动幅度过大的原因：传动部件自身损坏或是在传动件间存在过多的粉尘颗粒和油垢，影响传动部件的正常转动，导致指针转动缓慢。自由端与连接杆的连接缝隙较大也是压力表不规则跳动的原因之一。当两部分出现松动时，压力作用不能有效传递到弹簧管道上，使得数值无法准确显示。除此之外，指针受损弯曲、被测介质受自身压力波动影响较大等情况也会使指针的转动停止或是大幅度跳动[2]。

2.3 测量指针无法归零

在弹簧管式压力表完成测量后，指针指向不是零刻度的原因：在测量检测前压力表的初始位置不在零刻度，因此测量结束后指针回位也不是零刻度；或是弹簧管式压力表游丝转矩的标准值较低，在压力测量时，由于压力的驱动可以正常运行，但当检测结束后转矩的力度达不到标准，压力表内部的结构发生形变，齿轮间的转动摩擦力变化较大，齿轮无法正常运转，进而使指针的指向并非零刻度。

2.4 测量人员不够专业

弹簧管式压力表结构简单，工作原理易懂，造成使用者对仪器的操作使用不严谨，没有对压力表进行深入了解便操作使用，然而弹簧管式压力表对使用环境、安装配件、外用零件和相关的保护措施要求较高，如果操作不规范，会使弹簧管式压力表的使用寿命大幅度缩短，压力表无法保持良好的工作状态。错误的操作使用，往往会使压力表仅仅在几次使用后，其测量准确性便大幅降低甚至报废。对测量人员的要求，不仅在于能合理规范使用弹簧管式压力表，还要具备测量后的管理与保护意识，因此使用机构需要引用专业人才进行弹簧管式压力表的计量检测。

3 弹簧管式压力表计量检测问题的应对措施

3.1 压力表无显示应对措施

压力表能否正常显示，很大程度上取决于弹簧管式压力表的使用环境。弹簧管式压力表使用环境需要符合相关要求，在雾霾严重天气、空气的酸性度较强或空气湿度较重时，需要在弹簧管式压力表的表面采取防护措施，使其内部零件免受环境的侵蚀，以保证检测的准确性。适宜的压力测量范围在40 MPa以上，40 MPa以下的压力测量需要使用波纹管压力计或者模盒压力表等其他测量仪器。测量液体容器的压力时，如果内部液体是强酸性腐蚀型或是易燃易爆型，需要使用耐振压力表或防爆型压力控制器[3]。

仪器管理人员要定期对弹簧管式压力表进行维护、保养，根据使用环境进行周期性清洗，利用专业的清理工具清洗管道内部的污浊，进而保证弹簧管的畅通。弹簧管式压力表内部零件磨损程度也要进行定期检查，当出现磨损情况严重时，应立即进行零件的更换，并在更换完成后进行调试，保证压力表的正常测量。齿轮间的摩擦阻力需要进行测量，使其符合弹簧管式压力表的使用标准，不仅要保证齿轮间的相互啮合，还要防止其间隙过小、阻力过大。

3.2 指针转动缓慢或跳动幅度过大的应对措施

弹簧管式压力表指针转动缓慢或跳动幅度过大，多数是由于安装配件精确性和测量范围的准确性不高。弹簧管式压力表在进行压力测量时需要一些辅助设备，如在测量80℃以上的气体时需要安装虹吸器；测量冷凝点低的气体时，为了测量方便，会在测量压力过程中加入分离器；空气介质中含有大量粉尘和大颗粒固体时使用除尘器，防止粉尘流入弹簧管式压力表中，影响测量数值的精确性；在高温高热的工作环境下，为了避免外界因素对压力表使用寿命的影响，需要采取隔热、降温等安全措施。在对稳定压力进行测量时，压力值应在压力表测量范围上限值的1/3～2/3。测量压力波动较大时，压力值应在压力表测量范围上限值的1/3～1/2[4]。测量压力大于40 MPa时，压力值应在压力表测量范围上限值的1/2。对于压力表准确度的选择，需要根据测量时的最小压力相对误差要求。

为了改善指针转动缓慢或跳动幅度过大的情况，需要润滑齿轮，减少摩擦力的产生。注重连接杆的连接性能，防止疏松现象，两端的螺丝需要拧紧，并控制力度得当，保持连接杆灵活性的同时又不使连接性能失效。除此之外，还要检查指针和夹板，当指针出现弯曲时及时修正，保证指针轴与夹板位于同一水平线上。调小阀门的开关，可以降低压力波动对压力表数值的影响，不会出现指针大幅度振动的情况。

3.3 指针无法归零的应对措施

首先，弹簧管式压力表在使用前需要认真检查，确认指针是否处于零刻度的位置，如有误差及时调整。其次，调整传动轮，使齿轮间隙符合标准，避免阻力过大，影响压力值的测量。最后，要注意游丝转矩，确保游丝扭矩力度可以使压力表正确测量，无压力时指针位于零刻度上。此外，在使用弹簧管式压力表进行压力测量时，尽可能选用压力符合其测量标准范围内的被测物。如果长时间使用弹簧管式压力表测量超出测量范围的被测物，会使压力表内部零用件长时间处于高负荷状态，弹簧管道也会由于多次极限拉伸，使弹性效果失效，降低测量值的准确性。在测量开始前，应对被测物有一定的初步了解，查阅相关资料，确定被测物的压力值范围，从而选用正确的测量仪器和方法进行测量。

3.4 使用专业人员进行测量

弹簧管式压力表的使用机构多为工业领域，其技术工人学习能力、实际操作能力较强，可以迅速了解并掌握弹簧管式压力表的使用方法。但在初始阶段，仍需要相关专业人员进行指导。应用弹簧管式压力表的企业要统一组织培训相关使用者，学习使用方法、使用规范、设备管理等相关知识，并在实际演示中进行示范，使工作人员认识到不符合标准的使用方法会造成哪些危害。实施考核制度，考核通过的人员才能使用弹簧管式压力表进行实际测量。