弹性元件式一般压力表的检定与调修

高宇

摘 要：弹性元件式一般压力表是当前较为普遍的一款测量仪表，它主要是运用弹性元件的弹性测量特点对压力数值进行检测，一般压力表产品价格也相对较为便宜，结构组成简洁、携带方便、使用安全可靠，被广泛应用于生产活动中。以弹性元件式一般压力表的检定与调修为题，通过对压力表的概念、工作原理及结构组成、常见故障以及应对举措进行分析研究，以便对压力表的使用情况进行精细化管理，节约企业成本，促进企业节能增效。

关键词：弹性元件；压力表检定；调修

中图分类号：TH812                                  文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2023）02-0055-03

1 压力表概述及其计量单位

压力表作为常见的一种压力测量器具，被用来直接测量系统压力，其通常应用于气体、液体以及蒸汽等方面进行压力测量。弹性元件式的一般压力表，一般都是被放置在压力容器或者是管子上，便于管理人员对压力数值变化进行实时监测，掌握压力变化情况。

压力单位一般包括两类：一类是国家计量单位；另一类是非法定计量单位。物理学上一般所讲的法定测量单位为帕，符号形式为Pa，在具体使用过程中也可能转化为Pa、kPa、MPa等形式，而使用的非法定测量单位则为kgf/ cm2、mbar、Psi等。

2 压力表工作原理及结构组成

2.1 工作原理

弹性元件的普通低压表（精密低压表）都是采用弹簧管做为灵敏单元性元件，根据其弹性计量特性对压力值进行测量。由于弹簧变化将导致空气管端位置出现偏移，而这种位移在空气机械传动的过程中将被放大并把这个变化结果传送到指示设备，而指针则在机器构造的转动状态下开始旋转，并在有规定测量机构的分度盘上表示所测气压和真空量值。

2.2 结构组成

具体结构组成包括：①机械敏感元件和机座，包含弹簧机构管、密封堵头、带螺丝扣接口的支撑装置、定位及水平拉杆；②齿轮传动机构，包含扇形螺杆、中心驱动的小齿条、指针轴承、游丝、上夹板、下夹板、定位螺丝；③指示设备，包含手指、表盘；④外壳封装部分，包含机壳、玻璃面板、罩壳、衬圈、定位螺。

3 压力表选用

技术人员在选择压力表时应当遵循经济性原则，从类别、型号、量程、压力值测量准确度等几个方面综合考虑挑选压力表。应针对所要求安装压力表的环境而选用各种介质的压力表，如安装在相对潮湿或太过干燥会形成大量灰尘等的不良环境中，相关人员则应选用抗腐蚀性较强的外壳材质，或保护级别较高的压力表。比较常用的压力表保护级别有四类，依次是：IP54、IP55、IP65、IP66。

不同的压力表测量压力的范围值不同，常见的压力表分为4种：①膜盒压力表。适用于测量压力的范围为-40～+40 kPa。②弹簧管压力表或波纹管压力计。适用于测量压力的范围为+40kPa及以上。③压力真空表。适用于测量压力的范围为-100～+2400 kPa。④弹簧管真空表。适用于测量压力的范围为-100～0 kPa。

4 压力表安装

4.1 一般安裝规则

技术人员在安装压力表时应遵循相关安装规则，安装规则有如下5点。

第一，压力表在进行定位安装时，须将压力表与水平面保持垂直状态，且表盘要朝着操作者便于观测记录的方位。

第二，安装压力表对介质压力进行测量时应避免在弯道口选取压点，应在直线管道上选取压点，便于进行压力测量的同时，方便维修人员对压力表进行保养与维修。在安装高压取源元件时应注意将部件安装在介质温度变动最灵敏的地方，并需注意配件的最顶端要处在设备表面和管路的内壁之间。若安装压力表的测量介质主要是气体，则必须在管路的上半部分设置压力表；如果测量介质为蒸汽，则应在管子上半部分与水平中心线之间不大于45°的夹角范围内安装压力表；而如果测量介质为液体，则在管子下半部分与水平中心线之间形成的45°的夹角范围内安装压力表。

第三，通常设置压力表的位置一般为1.5 m，与人的眼睛相对齐平的地方，以便操作员可以清晰精确的对压力表进行检查；如果安装的是高压压力表，高度也要随之改变，通常在人的头顶以上的地方，就需要在压力表前方设置防护罩以保证检测人的安全；而如果是用来对液体和蒸汽介质的高压检测，那么安装压力表的高度就必须和取压口的高度相齐平，以便确保压力表展示数值的准确性。需要注意的是技术人员在选取安装压力表的位置时要远离经常有机械操作的地方，避免因机械操作失误对压力表造成损坏。

第四，在压力表与管道的连接处应当安装密封垫片，选用的密封垫片需与被测压力高低以及被测介质性质相契合，以便确保压力表测出的压力值更加准确。市面上的密封垫片种类数量繁多，技术人员在选购密封垫片时应明确被测介质的性质，如果被测介质温度低于80℃且压力值低于2 MPa时，可以选用橡皮垫片；温度低于450℃且压力值低于5 MPa时，可以选用石棉垫片；如果所测量介质的温度及压力值均高于前边所提到的数值，便需要选用退火紫铜或铝垫片。安装人员需要高度关注的是在安装氧气压力表时，注意不能装配含有油脂或者是含有有机物的密封垫片，而安装乙炔压力表时，不可选用铜质的密封垫片，这两点都是为了避免发生爆炸而造成严重损失。

第五，压力表和取压口连接处需要安装开关阀门，以便维护管理人员对仪器的经常维护和检查，开关阀门应设置在接近取压口的地方，导压管应根据一定的高度来设置，若被测介质是空气，则在最低端安装排出设施，若被测介质是液体和蒸汽，则在最高端安装排出设施。

4.2 压力表安装附件的选用

由于被测介质通常处于流动的状态，为了降低或消除介质状态会对压力示值产生的影响，需根据被测介质的实际情况做出改善举措。

当对高于60℃的介质或者是蒸汽进行测量时，可以选用冷凝管或虹吸器来减少溫度变化会对压力示值产生的影响；当被测量介质含有大量微生物或者流动速度过快时，可以选择过滤器、缓冲器等装置降低影响；当被测量介质中有被腐蚀的现象或者有化学作用影响时，可以选用恰当的隔离器来减少影响；当被测量介质受低温影响出现结晶或者是粘稠状态时，可以选用夹套来进行保温。

除此之外，介质还会因各种各样的原因出现不同的状况，需要根据被测介质的性质采取针对性举措来确保压力值的准确性。

5 压力表检定

5.1 检定分类

对压力表进行检定十分必要，从管理原则上来看主要分为两种检定：一是首次检定，是指对未曾接受过检定的仪器进行的初次检定；二是后续检定，是指在仪器接受过初次检定后进行的任何一次检定。两者的最终目标都是为了确保压力示值的准确性[1]。

从管理性质来看也可分为两种检定：一是强制检定。强制检定是指按照《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》中相关要求，当压力表被应用于进行商贸往来、安全防护、公共卫生事业、环境保护监测中时需进行强制检定，压力表需要在规定的时间内进行强制检定，只有检定结果符合标准才能够进行使用。二是非强制检定。此类检定不属于政府强制执行的范畴，而是压力表使用者自己根据相关法律法规要求自行组织的检定，还需要使用者针对计量器具建立使用台账登记册，根据使用情况制定检定周期计划表，对使用单位内部的压力表实施检定。

5.2 检定周期

使用单位在购置压力表并安装完毕进行投入使用时，应按照相关规定要求对压力表进行检定，检定结果显示合格后才可进行使用。通常要求实行强制检定的压力表检定周期为6个月，而未强制检定的压力表检定周期则要求使用机构按照企业实际状况，规定检定时间。

5.3 检定项目

对气压表实施检测的项目主要有：外形、零位误差、示值误差、回程偏差、轻敲位置、表针的偏转平滑性。

根据特殊项目，专用的压力表也可能有其他检查事项，例如对氧气测压的压力表也必须进行无油脂检查；而对于检验指针压力表，则必须检验前二次升压的数据并比对数据之间的差异是否在一定范围以内；而针对装有电接点等传感器的压力表，则必须检查压力表绝缘电阻强度等。

5.4 检定方法

通常对压力表进行检定时所遵循的方法均需按照JJG 52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》执行[2]，检定时需遵循以下4点要求：①估读压力表显示的数值时应按分度值1/5进行读数，否则容易造成大额误差。②压力表内部的弹性元件在受到压力或者是压力被消除后，内部的弹簧并不是立刻发生变形，而是在这段时间内持续发生变形，这种变形情况被称之为弹性后效。因此，在使用压力表进行测压时要在升降压过程中耐压时间持续在3 min左右，而对于经过修整的压力表则需要耐压10 min。③技术人员在对压力表的测定中，应选用合适的测定工作材料，并尽量符合压力表的特殊要求。比如氧气压力表，在进行检定时应防止出现油脂。在检查的介质中应选用较清洁的空气，甚至是安全无害具备很高安全性的纯净水[3]。④在对压力表进行测定时还应注意附近的环境状况。测定时的环境温度宜在15～25℃左右，且空气中的相对湿度宜不超过85%，且所处环境压力为正常大气压力，但按照规定在完成测定前压力计须在上述标准所规定的环境条件下，静置至少2 h。

6 压力表常见故障及调修

6.1 零点超差及调修

压力表的指针所在的高度必须是零刻度，意味着此时的压力为零。但是由于压力表长期处在使用中，有可能会发生零点偏移的现象，进而导致压力表产生零点值超差的情况。而这会造成实际计算的压力值与表盘上标示的气压值之间出现偏差。出现这个现象的原因大致有3种[4]：一是压力表内部的齿轮与原本设定的啮合位置出现偏移；二是既定啮合位置附近的齿轮因长期运转受到严重磨损；三是零部件游丝过松导致无张紧力。

针对零点超差故障问题的调修办法主要有3点：一是将压力表内的中心轴齿轮和扇形齿轮位置加以调节，使得齿轮可以顺利地旋转；二是将机架部位加以调节，避开损坏严重的部位，将啮合位置调后，保证齿轮可以更加契合转动；三是收紧游丝，拨下指针进行加压，使得表盘指针能够准确无误的指向零刻度。

6.2 检定过程中示值误差超差及调整

示值误差是指在对压力表进行检定的过程中，出现表盘所示压力值与实际被测量压力值之间存在较大误差的情况，这个问题共包括：①出现示值误差先正后负超差的问题；②出现示值误差先负后正超差问题。这两个问题的产生，都是因为扇形齿轮和中心轴承齿轮之间的啮合位发生偏差引起的。

针对示值误差超差问题的解决途径如下[5]：提前对驱动机芯和拧紧螺丝时所在位置上的情况进行标注，标注完毕后再进行调整。要求技术人员通过自身的实践经验多次松开拧紧螺丝驱动机芯，并沿着逆时针方向进行旋转，然后利用转动方式对扇形驱动臂的起始角度进行改变并进一步减小夹角角度，进而对螺丝进行拧紧，然后再按照超差的数值情况对力臂进行调节，并由此来对线性误差做出调整。而针对第二种情况的处理方式，则是在记录好驱动机芯在拧紧螺栓调整时的位置后，再对扇形的驱动臂起始角度进行调整，并不断扩大夹角角度，进而对螺栓加以拧紧调整，使得在测量过程中的相对偏差范围可以保持一致。然后再依据超差的状况对力臂加以调节，并调整线性误差范围即可。

6.3 示值变动量超差及调整

示值变动量超差，是在对压力表进行轻微施压后或进行轻按时发现示值产生了变动，而发生这个现象相对因素主要有以下3点：一是压力表的指针和轴心配合松动；二是压力表的啮合间的缝隙太大；三是压力表零部件游丝预紧力不足。

针对示值变动量超差故障的处理方法有以下3点：第一，通过物理方式用力按压指针使得指针与心轴更加牢固；第二，将心轴与扇形齿轮之间的距离进行调整，如若不能解决则需更换扇形齿轮，若是齿轮磨损严重则应将啮合位置调整至符合要求；第三，加大游丝预加张（拉）力，然后再进行齿轮啮合。

7 结语

当前社会工业生产环境在不断发生变化，弹性元件式一般压力表的应用范围也越来越广。压力表为人工机械产物，在使用时不可避免会出现误差，从而导致出现测量值不准确的现象。因此，相关企业在使用压力表前应按照规定对压力表进行检定，确保投入使用的压力表符合相关规程要求，使得压力表示值更加准确。

参考文献

[1] 王卫华.弹性元件式一般压力表检定和记录的研究[J].计量与测试技术，2022，49（7）：41-45.

[2] JJG 52-2013.弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程[S].

[3] 曹向宇.弹性元件式一般压力表检定过程中几个问题的探讨[J].装备制造技术，2020（9）：166-167.

[4] 童小戈.浅析弹性元件式一般压力表的检定及调修[J].科技资讯，2019，17（21）：53-54.

[5] 顾全，黄莉，梁晓雄，等.弹性元件式一般压力表检定的一种简化方法[J].上海计量测试，2019，46（5）：21-23.