彈簧管式壓力表的工作原理及檢定
壓力表是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的儀表，它的使用保證了工業(yè)生產(chǎn)過程的效率提高，減少了生產(chǎn)過程 中安全事故的發(fā)生。為了保證壓力表測(cè)量的準(zhǔn)確性，壓力表必須按照撿定規(guī)程進(jìn)行定期檢定。本文對(duì)壓力表的工作 原理及檢定進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。
彈簧管式壓力表是用彈簧管感受壓力的壓力儀表。 它在工程上有著廣泛的應(yīng)用，也是科研和國(guó)防建設(shè)中廣 泛使用的一種壓力計(jì)量?jī)x表。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維 護(hù)方便，測(cè)量范圍寬，穩(wěn)定性能滿足工程需要，價(jià)格便 宜，安全可靠，體積小以及指示清楚等。
1.彈簧管式壓力表的工作原理
在我國(guó)現(xiàn)有的壓力表生產(chǎn)中，為了便于生產(chǎn)、管 理和使用上的方便，分別對(duì)測(cè)量范圍和測(cè)量準(zhǔn)確度各自 規(guī)定了相應(yīng)的系列。
測(cè)量范圍：（0-1)MPa、（0-1.6)MPa、（0-2.5) MPa、 (0-4)MPa、 (0-6)MPa、 （0-25)MPa、 （0-60) MPa、(0-100)MPa 等。
測(cè)量準(zhǔn)確度：1) 一般壓力表1級(jí)、1.6級(jí)、2.5級(jí)、 4級(jí)。2)精密壓力表0.06級(jí)、0.1級(jí)、0.16級(jí)、0.25級(jí)、 0.4 級(jí)、0.6 級(jí)。
1.1彈簧管壓力表的構(gòu)造
彈簧管：它的形狀是彎圓成弧形。通常為橢圓 形狀的橫截面的無心管子。它的一端是連接在表體的管 座上焊接一體的，而且和被測(cè)壓力的介質(zhì)相互通聯(lián)，管 子的另外一面是密封的自由端，在壓力的作用下，該管 的自由端發(fā)生移動(dòng)，在固定的界限里，移動(dòng)指數(shù)與該測(cè) 量的壓力出現(xiàn)線性關(guān)系。
傳動(dòng)系統(tǒng)：又可以叫做機(jī)芯，機(jī)芯的構(gòu)造是由 扇形與中心兩個(gè)齒輪、游絲和上夾板和下夾板以及支柱 等零部件組成的。傳動(dòng)系統(tǒng)起到的作用是放大彈簧管自 由端的略小移動(dòng)’并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Ρ碇羔樀膱A狀扭轉(zhuǎn)、 移動(dòng)。
指示系統(tǒng)：它是由指針、刻度盤構(gòu)成的，主要 是將指針的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過刻度盤的分度指示顯示該儀表的被 測(cè)壓力值。
表殼：它的主要用途是穩(wěn)住和維護(hù)彈簧管、傳 動(dòng)系統(tǒng)以及指示區(qū)域的各種零件。
無論普通壓力表還是精密表，它的工作流程是， 被測(cè)方產(chǎn)生的壓力從接口位置進(jìn)入彈簧管中去，因產(chǎn)生 壓力，彈簧管將發(fā)生形狀變化，由橢圓變成圓形。這樣 使彈簧管的曲線度出現(xiàn)變小的情況，同時(shí)使管子發(fā)生伸 展?fàn)顟B(tài)，這樣也讓該表的自由端發(fā)生移動(dòng)。自由端移動(dòng) 時(shí)，是與該表的連桿同時(shí)移動(dòng)，將扇形與中心齒輪二者 構(gòu)成的傳動(dòng)組織將自由端的線性移動(dòng)改變成中心齒輪軸 的移動(dòng)，這樣可以連著按在齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)將自由端的 線性移動(dòng)變?yōu)橹行凝X輪軸的移動(dòng)，因此可以帶動(dòng)起安裝 在齒輪軸上面指針，將其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，指針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)后， 也會(huì)連動(dòng)著中心齒輪下方的游絲發(fā)生改變，讓其發(fā)生旋 轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的發(fā)生是為了將中心齒輪與扇形齒輪 二者相互碰撞時(shí)發(fā)生空間的均勻，當(dāng)壓力消失后，彈簧 管此時(shí)會(huì)發(fā)生原來的狀態(tài)?；氐皆瓉頎顟B(tài)后將其與該表 的游絲相互配合將歸復(fù)指針回零。
1.2彈簧管壓力表原理
壓力表在檢定壓力時(shí)，被檢定的壓力的介質(zhì)加到 彈簧管中去，管壁接收被檢壓力，彈簧管橫截面出現(xiàn)形 狀變化的情況，該截面出現(xiàn)形狀為圓形的跡象，彈簧管 到達(dá)另一個(gè)位置，但是彈簧管橫截面還保持現(xiàn)狀，它會(huì) 把在彈簧管軸線所在平面里面出現(xiàn)形狀的變化。用彈簧 管的受力來探討，從彈簧管的軸線作一徑直于橢圓短軸 的截面，然后截面里面的彈簧管產(chǎn)生壓力的作用，會(huì)將 彈簧管向里面變成彎型，這時(shí)，截面外的彈簧管會(huì)得到 這一點(diǎn)的沿半徑方向的力。所以，彈簧管接收壓力后， 管子將形成直態(tài)，曲率也會(huì)變小，將彈簧管在均衡的移 到另一位置。這個(gè)均衡的位置與沒有得到壓力時(shí)的位置 進(jìn)行比較。相反，如果在檢定負(fù)壓時(shí)，彈簧管的曲率將 會(huì)變多。如果彈簧管在改變時(shí)，其中心軸線發(fā)生改變之 后還是中心軸線，但在改變之中，如果不理會(huì)縱向長(zhǎng)度 發(fā)生的略小變化，彈簧管的長(zhǎng)度可以認(rèn)定為沒有發(fā)生 改變。
活節(jié)螺絲將拉桿和扇形齒輪接連起來。將活節(jié)螺 絲的固定位置挪動(dòng)，可以讓傳動(dòng)組織的傳遞比發(fā)生變化。 彈簧管在承擔(dān)最大壓力時(shí)，會(huì)將自由端的角位發(fā)生移動(dòng)。
彈簧管和大部分彈性敏感元件相同，擁有彈性后 效的特點(diǎn)，當(dāng)外力作用消失后，彈簧管不會(huì)馬上復(fù)原到 最初的狀態(tài)。彈性后效對(duì)彈性式儀表準(zhǔn)確度等級(jí)起著決 定性的影響。我們稱加在彈性元件上的負(fù)載在其彈性范 圍內(nèi)進(jìn)行緩慢變化時(shí)，負(fù)載特性曲線不重合的現(xiàn)象為彈 性遲滯。彈性元件的彈性后效與彈性遲滯二者通常是一 起發(fā)生的。根據(jù)他們的存在，才出現(xiàn)了該壓力表的示值誤差。彈簧管的殘余變形是指外力作用消失后，長(zhǎng)時(shí)間 彈簧管不能恢復(fù)到原來的形狀和寸的現(xiàn)象。如塑性變形、 疲勞變形和蠕變等。彈性元件殘余變形的存在，將導(dǎo)致 壓力儀表值得失靈、失準(zhǔn)或示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象，這樣的 儀表不宜繼續(xù)使用。
2.彈簧管壓力表的檢定
單圈彈簧管式壓力表的檢定，按檢定規(guī)程進(jìn)行。 檢定中所采用的活塞壓力計(jì)，它的最大允差的絕對(duì)值不 可以大于該壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/4。
在檢定精密壓力表時(shí)，因?yàn)榫鼙肀韮?nèi)的元件是 要達(dá)到溫度的要求，所以在檢定精密壓力表時(shí)應(yīng)在規(guī)定 溫度的環(huán)境下放置2h以上才能進(jìn)行檢定。
如果壓力表開始運(yùn)行后，在不產(chǎn)生壓力或疏空時(shí)， 在加壓檢定之前和降壓檢定之后應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)檢查，它必 須符合：
1)帶零點(diǎn)限止銷的壓力表，零點(diǎn)和指針銷要保持 緊靠的局面，其縮格不可以超過該壓力表的允許誤差。
2)如果該壓力表沒有零位止銷，那么該壓力表的 零點(diǎn)線與指針最尖端處所產(chǎn)生的誤差不可以超過壓力表 的允許誤差。
3)真空表指針是要在零點(diǎn)分度線寬度范圍里，該 零點(diǎn)分度線的寬度控制在該真空表允許誤差的1.5倍。
4)精密壓力表的零點(diǎn)位置不得裝有零位限止銷， 以免限止指針的移動(dòng)。
一般壓力表的示值檢定按有數(shù)字的分度線進(jìn)行，檢定時(shí)逐漸增加壓力或疏空，當(dāng)檢定點(diǎn)達(dá)到測(cè)量上限后， 普通壓力表需耐壓3min，然后按原檢定點(diǎn)倒序回檢’檢 定過程中壓力表指針的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)在全分度范圍內(nèi)平穩(wěn)無跳 動(dòng)或卡住現(xiàn)象。
精密壓力表示值誤差檢定點(diǎn)應(yīng)不少于8個(gè)點(diǎn)，這 些點(diǎn)應(yīng)均勻分布在整個(gè)分度盤上，檢定時(shí)應(yīng)均勻地升高 壓力或疏空’在上限位置耐壓3min后，按原檢定點(diǎn)倒 序回檢。
在檢定壓力表的過程中，要對(duì)該壓力表進(jìn)行輕敲 位移前的讀數(shù)，和輕敲位移后的讀數(shù)。示值檢定主要計(jì) 算二項(xiàng)誤差：
(1)示值誤差。對(duì)任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。在 測(cè)量范圍內(nèi)，該壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于 規(guī)定的允許誤差。
(2)回程誤差。對(duì)任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。該 壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于規(guī)定的允許誤差。
(3)輕敲位移。對(duì)任何一個(gè)點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲表殼后引起的指針產(chǎn)生變動(dòng)值，任一輕敲變 動(dòng)值，應(yīng)小于允許誤差絕對(duì)值的二分之一。
壓力表是一種使用量大面廣的計(jì)量器具，掌握 其工作原理之后，對(duì)檢定工作也是有很大幫助的。總 之，檢定人員在檢定壓力表時(shí)一定要按照檢定規(guī)程嚴(yán)格 檢定。
