彈簧管壓力表常見故障的排除探討

壓力表是現(xiàn)代社會(huì)常用儀器儀表之一，在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致無法獲得準(zhǔn)確測(cè)量值，上海上儀股份公司從而造成待測(cè)系統(tǒng)壓力參數(shù)的失控。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障的定位和排除就顯得尤為重要。文章簡(jiǎn)要介紹了彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)、工作原理、檢定辦法以及在使用過程中可能出現(xiàn)的一些常見故障，并分析了相關(guān)故障產(chǎn)生的原因，探討了解決措施，希望能夠?qū)椈晒軌毫Ρ淼氖褂靡约熬S護(hù)人員提供幫助。

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和各領(lǐng)域自動(dòng)化程度的提高，無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、國防建設(shè)領(lǐng)域、科學(xué)研究領(lǐng)域，還是在人們的日常生活中，壓力表的使用都隨處可見。通常，以氣體、液體或者蒸汽作為動(dòng)力源的系統(tǒng)中，都會(huì)有壓力表的應(yīng)用，特別是在進(jìn)行密封性測(cè)試、儀器性能測(cè)試或者密封腔體內(nèi)介質(zhì)加熱時(shí)，都會(huì)引入壓力的概念并需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。壓力表的類型有許多種，在進(jìn)行壓力表的選型時(shí)，原則上需要考慮監(jiān)測(cè)介質(zhì)屬性、壓力范圍、精度要求等方面，同時(shí)還需要兼顧數(shù)值讀取的便捷性，以達(dá)到為科研和人們生產(chǎn)生活提供便利的目的。

通過研究測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以得到，彈性元件型壓力表相比于其他類型的壓力表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、通用性好、性價(jià)比高、維護(hù)修理方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，且使用較為方便，因此，在現(xiàn)代工業(yè)和生活中得到廣泛的應(yīng)用。尤其在鍋爐、化學(xué)工業(yè)、油田冶煉領(lǐng)域等類似環(huán)境惡劣、有防爆要求時(shí)，彈簧壓力表的優(yōu)勢(shì)更為明顯。但是，彈簧壓力表在使用過程中也會(huì)發(fā)生一些故障，導(dǎo)致測(cè)量不精確或者壓力表不工作的情況，因此，具備常見故障的分析能力和排除故障的能力具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。

2 彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)

壓力表根據(jù)不同的用途，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也存在差異。本文所要介紹的彈簧管壓力表外觀上一般呈扁圓形，使用頻率非常高的為 100 mm 直徑型，其次還有 60 mm以及 150 mm 等尺寸的彈簧管壓力表目前也有一定范圍的應(yīng)用；就精度等級(jí)而言，非常常用的是普通精度等級(jí)的 1.6 級(jí)或者 1.5 級(jí)的彈簧管壓力表；在結(jié)構(gòu)組成方面，彈簧管壓力表主要由玻璃罩、表殼、墊圈、表盤、指針、彈簧管、連桿、調(diào)節(jié)螺絲、中心齒輪、扇形齒輪、表基板以及上下夾板等零部件所組成。

2.2 彈簧管壓力表的工作原理

彈簧管壓力表是基于其內(nèi)部的彈簧管內(nèi)外弧壓力差設(shè)計(jì)而成的。表內(nèi)彈簧管的尺寸、材質(zhì)以及壁厚根據(jù)不同的量程需要可以進(jìn)行不同的組合。彈簧管壓力表的工作原理可大致描述為：壓力值大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的流體（液體或者氣體）進(jìn)入彈簧管內(nèi)，因?yàn)閺椈晒芡馊蛢?nèi)圈弧面截面積不同導(dǎo)致內(nèi)外圈存在壓力差，彈簧管在壓力差作用下發(fā)生彈性形變，開放的一端會(huì)向外延伸，帶動(dòng)拉桿和扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連接在中心軸上的指針會(huì)將中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)效果放大，指向表盤上的數(shù)字刻度，通過對(duì)指針尖部的數(shù)字的讀取，可以獲得所要測(cè)量的壓力值的大小。壓力表內(nèi)內(nèi)弧和外弧的壓力差越大，彈簧管形變量越大，中心軸旋轉(zhuǎn)的角度也就越大，指針也就隨著中心軸的旋轉(zhuǎn)指向表盤上更大的數(shù)字。

3 常見故障原因分析及排除方法

3.1 指針歸零失效，零位誤差大

壓力表在使用的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不歸零的情況，即在沒有外界負(fù)壓的情況下，壓力表指針會(huì)指向一個(gè)壓力值讀數(shù)，如果偏差值測(cè)量允許，就會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大干擾，影響生產(chǎn)或者生活，甚至?xí)?dǎo)致安全隱患的發(fā)生。壓力表出現(xiàn)不歸零故障的原因及排除故障的方法如下：（1）壓力表負(fù)載壓力過大，導(dǎo)致彈簧管形變量超過彈性系數(shù)允許值，出現(xiàn)不可回彈的變形。該類故障的解決措施為：取下指針，將指針指向零位重新安裝，進(jìn)行測(cè)試，若校準(zhǔn)后性能仍達(dá)不到使用要求，則需要更換彈簧管；（2）壓力表出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。一般是由于壓力表的固定螺絲松動(dòng)，使用專業(yè)工具緊固安裝螺絲即可；（3）壓力表內(nèi)齒輪脫牙。一般是由于壓力表扇形齒輪與齒輪軸的嚙合齒數(shù)過少導(dǎo)致的，需要拆開壓力表更換齒輪，并調(diào)整好齒輪與齒輪軸的嚙合齒數(shù)；（4）指針指示端出現(xiàn)變形。該故障主要是因壓力表的負(fù)載壓力變化過大導(dǎo)致，需要拆開壓力表更換指針；（5）工作一段時(shí)間后內(nèi)部腔體被阻塞，需要清理通道。

3.2 指針的指示端處于零位止擋銷之后

壓力表在工作一段時(shí)間后會(huì)偶發(fā)指針指示端位于表盤內(nèi)零位止擋銷以后的現(xiàn)象。該故障主要是由于壓力表的指針與刻度盤間距過大或者指針強(qiáng)度不夠，當(dāng)壓力表出現(xiàn)劇烈振動(dòng)時(shí)指針跳過止擋銷，跳到止擋銷之后并無法自行復(fù)位。解決辦法為：輕輕拆開壓力表保護(hù)蓋，將指針抬起撥至零位止擋銷處，調(diào)整指針與刻度盤之間的距離，避免同樣故障的再次發(fā)生。

3.3 輕敲壓力表時(shí)位移超過允許誤差

有些壓力表在增壓減壓過程中，輕輕敲擊外殼壓力表指針出現(xiàn)擺動(dòng)不止或者擺動(dòng)量超過示值誤差的絕對(duì)值，該類型故障產(chǎn)生的原因及處置措施有以下幾個(gè)方面：

（1）壓力表出廠前裝配過程中初始力矩過小。此時(shí)，打開壓力表，調(diào)整游絲松緊度，增大壓力表的初始力矩可以解決該問題；

（2）壓力表長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境下工作，導(dǎo)致游絲被腐蝕。該故障需要拆開壓力表更換游絲來解決；壓力表在使用一段時(shí)間后局部輪齒被磨損。輕微的磨損可以通過調(diào)節(jié)齒輪間嚙合位置作為臨時(shí)措施，若磨損嚴(yán)重則需要更換磨損的齒輪；

（3）壓力表內(nèi)游絲或者銷釘座脫落，導(dǎo)致壓力表游絲的外圈或者內(nèi)圈固定圈不受控制。這種情況需要將游絲座或者是銷釘重新裝到初始位置上；

（4）壓力表的指針和軸套鉚接強(qiáng)度不夠，指針與軸套出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象或表盤固定螺絲松動(dòng)。解決措施為，重新擰緊表盤固定螺絲，鉚接指針與軸套之間的連接，解決松動(dòng)問題；

（5）壓力表內(nèi)游絲接觸到表內(nèi)其他零部件或游絲亂圈，導(dǎo)致游絲運(yùn)動(dòng)受到限制。這種情況需要重新調(diào)整游絲或者消除游絲與相鄰零部件的接觸來解決。

3.4 指針偏轉(zhuǎn)不平穩(wěn)

壓力表出現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的現(xiàn)象一般可分為兩種情況，非常好種是指針運(yùn)動(dòng)時(shí)存在抖動(dòng)。出現(xiàn)這種情況的原因可能有兩種：（1）壓力表內(nèi)扇形齒輪和小齒輪處進(jìn)灰或者是扇形齒輪歪斜，通過清洗污漬或矯正扇形齒輪可以消除指針抖動(dòng)；（2）壓力表的指針出現(xiàn)變形導(dǎo)致指針與分度盤接觸，通過矯正指針軸使指針與分度盤不再接觸可以解決該問題；第二種是指針在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在遲滯并伴有突跳現(xiàn)象。這種問題可能是由以下 5 種原因?qū)е碌模?/span>

（1）壓力表內(nèi)傳動(dòng)零部件間生銹或者進(jìn)灰，導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡頓。這時(shí)候需要將生銹部位進(jìn)行除銹處理并清理污漬處，若部分零部件生銹嚴(yán)重?zé)o法全面除銹則需要更換零部件；（2）壓力表內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件配合過緊導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不暢。這種情況需要重新調(diào)整傳動(dòng)零部件間的間隙至合適，并添加適量的潤滑劑；（3）壓力表內(nèi)上下夾板間兩組支承孔同心度差，造成機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性差。這種問題通常是因?yàn)楸韮?nèi)不同支柱的長(zhǎng)度存在差異或者鉚接時(shí)引起支柱歪斜所致，可以在支柱處添加墊片使各支柱長(zhǎng)度趨同來解決該類問題；（4）表內(nèi)拉桿兩端小孔和其相連接處配合不當(dāng)，導(dǎo)致拉桿卡死。這種問題可以通過調(diào)整配合，使拉桿恢復(fù)靈活來解決；（5）壓力表的輪徑與輪軸同心度差。這種故障一般通過矯正輪軸來解決。

3.5 指針指示失靈

彈簧管壓力表在負(fù)載情況下，指針失靈一般可分為 3 種情況；非常好種是壓力表在負(fù)載情況下不轉(zhuǎn)動(dòng)；第二種情況是指針在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)正常，但在負(fù)載壓力接近測(cè)量上限的 -? 處指針出現(xiàn)卡頓停在某一位置；第三種情況是指針負(fù)載后轉(zhuǎn)動(dòng)正常，但是在靠近測(cè)量上限時(shí)撤掉負(fù)載后指針無法自行返回。壓力表指針回轉(zhuǎn)異常的原因和相應(yīng)的解決措施如下：（1）壓力表的工作環(huán)境振動(dòng)較大，導(dǎo)致彈簧管與拉桿之間連接的銷釘或者螺絲脫落，只要將脫落的銷釘或者螺絲重新進(jìn)行安裝，然后將彈簧管與拉桿連接在一起，擰緊螺絲即可；（2）壓力表內(nèi)扇形齒輪與中心齒輪間阻尼過大。一般可通過在支柱上添加墊片來增大齒輪山下夾板之間的間隙來解決該問題。壓力表指針在上限位置 1/3—3/4 處卡的原因可能有 2 種：（1）壓力表內(nèi)傳動(dòng)部件生銹，可將生銹零件進(jìn)行更換來解決該問題；（2）壓力表內(nèi)齒輪嚙合處出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致齒形改變。這種故障一般會(huì)導(dǎo)致其他零部件受損，需要在磨損的齒輪處細(xì)致的檢查并更換所有磨損的零部件；壓力表撤掉負(fù)載后指針無法回位的問題通常是由于壓力表外殼直徑過小或者壓力表內(nèi)構(gòu)件過于緊湊導(dǎo)致。在長(zhǎng)時(shí)間不斷變化的負(fù)載作用下，彈簧管會(huì)出現(xiàn)不可逆的變形，導(dǎo)致彈簧管管端非常大位移被殼體內(nèi)壁限制，需要將變形的彈簧管更換掉。

3.6 無法保壓

壓力表無法保壓一般存在兩種表現(xiàn)形式，非常好種是當(dāng)壓力表的負(fù)載穩(wěn)定時(shí)，示值無法穩(wěn)定，指針示值逐漸下降；第二種是壓力表在負(fù)載作用情況下，突然出現(xiàn)指針示值下降的情況。出現(xiàn)非常好種情況的原因以及解決措施有以下 4 種：（1）壓力表的檢測(cè)介質(zhì)具有腐蝕性，使得彈簧管被腐蝕出現(xiàn)裂紋等進(jìn)而造成壓力表密封性不良，導(dǎo)致壓力出現(xiàn)下降，需要更換同種尺寸并且具有良好耐腐蝕性的彈簧管；（2）壓力表在變化的載荷環(huán)境下工作，使得彈簧管出現(xiàn)疲勞性裂紋或者彈簧管兩端出現(xiàn)滲漏，需要更換損傷的彈簧管或者對(duì)滲漏處進(jìn)行補(bǔ)焊；（3）壓力表機(jī)座在鑄造時(shí)存在沙眼、夾雜等生產(chǎn)缺陷，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的變化載荷作用后出現(xiàn)滲漏，需要更換規(guī)格相同的機(jī)座或者在缺陷處進(jìn)行補(bǔ)焊措施；（4）壓力表機(jī)座與其連接管之間的螺紋連接不良，導(dǎo)致密封性不佳，需要在螺紋連接處加密封劑或者密封圈，并確認(rèn)螺紋有足夠的預(yù)緊力。第二種現(xiàn)象一般出現(xiàn)在鋼制的彈簧管壓力表中，有以下兩種可能的原因：（1）壓力表彈簧管本身存在質(zhì)量問題，在負(fù)載正常的情況下出現(xiàn)裂紋甚至破裂；（2）壓力表量程選擇不當(dāng)。若選擇的壓力表量程接近被測(cè)介質(zhì)的負(fù)載壓力，造成壓力表長(zhǎng)時(shí)間處于滿載狀態(tài)甚至存在過載情況而引起彈簧管疲勞破壞。這時(shí)需要更換同規(guī)格的彈簧管，需要注意的是在進(jìn)行壓力表的選擇時(shí)，需要預(yù)留測(cè)量余量，避免壓力表滿載或者過載情況的發(fā)生。

3.7 機(jī)座螺紋無法擰緊

壓力表機(jī)座與其相配合的管道進(jìn)行連接時(shí)，無法擰緊或者密封性能不達(dá)標(biāo)而出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。這種故障一般是由于機(jī)座上螺紋和與其相連接的管道上螺母螺紋不匹配造成的。在進(jìn)行裝配時(shí)需要注意檢查螺紋連接處牙距是否一致、螺紋是否完整。輕微的螺紋損傷可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆敌?，無法返修的需要進(jìn)行更換。

4 彈簧管壓力表的計(jì)量檢定與維護(hù)

彈簧管壓力表在使用過程中，除了要了解常見的故障及其解決措施以外，還需要注意日常的檢定與保養(yǎng)維護(hù)。

4.1 彈簧管壓力表的計(jì)量檢定

4.1.1 檢定前準(zhǔn)備工作

進(jìn)行壓力表的檢定前，需要先檢查測(cè)試環(huán)境的溫濕度，保證測(cè)試環(huán)境符合規(guī)范要求，并需要防止外界的腐蝕性氣體的干擾。檢定工作臺(tái)上需要鋪橡皮圈，然后放置好檢測(cè)器。油杯中要事先注滿傳壓介質(zhì)，來對(duì)校驗(yàn)器的管路進(jìn)行清洗，測(cè)試的油路要進(jìn)行接頭、墊片等部位的全面檢查，確保無變形、破損等情況存在。標(biāo)準(zhǔn)壓力表和被校準(zhǔn)壓力表在安裝時(shí)，要注意表盤朝向一致，表盤中心高度相同，并與水平面相垂直。

4.1.2 選型原則和檢定方法

由于彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用時(shí)可以直接通過壓力表表盤讀出被測(cè)系統(tǒng)的壓力，因而在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，工作環(huán)境、安裝方式以及操作人員的技術(shù)水平會(huì)對(duì)壓力表的精度和使用壽命造成較大影響，所以需要對(duì)壓力表的選型，安裝和操作進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范。進(jìn)行壓力表的選型時(shí)、要注意所選壓力表的量程應(yīng)當(dāng)為被測(cè)系統(tǒng)非常大壓力的1.5~3.0 倍，表盤直徑大于 100 mm 時(shí)，需要在刻度盤上用顯眼的顏色標(biāo)記出壓力警戒線。

4.1.3 壓力表檢定

對(duì)于普通企業(yè)中使用的壓力表，使用單位可根據(jù)國家規(guī)定和行業(yè)準(zhǔn)則，結(jié)合自身情況由企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量部門進(jìn)行校驗(yàn)，或者是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和要求，委托具有相關(guān)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓力表的校準(zhǔn)和審核。通常情況下，所有壓力表都需要按照一定的周期進(jìn)行相關(guān)的校準(zhǔn)和檢定，檢驗(yàn)其測(cè)量精度是否符合使用要求，對(duì)于檢定合格的壓力表張貼檢定機(jī)構(gòu)的合格字樣標(biāo)簽。

4.1.4 壓力表的校準(zhǔn)

（1）外觀檢查。壓力表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，首先應(yīng)該檢查壓力表的表盤、指針、刻度盤、標(biāo)識(shí)等，檢查完畢后對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行真實(shí)記錄，然后與合格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比以確定其是否合格。尤其要檢查壓力表的零位誤差是否符合要求。（2）示值誤差檢定。在進(jìn)行壓力表的升壓、降壓檢定時(shí)，需要對(duì)比壓力表的顯示讀數(shù)、刻度線讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)壓力表讀數(shù)的差值。檢定時(shí)，要注意保持升壓和降壓過程的勻速，待指針穩(wěn)定后視線與指針保持水平進(jìn)行讀數(shù)。（3）真空檢定。首先要保證真空檢定器是經(jīng)過質(zhì)檢合格的，檢定時(shí)將待檢壓力表與標(biāo)準(zhǔn)壓力表同步放置在真空環(huán)境中，間隔一段時(shí)間后記錄檢定結(jié)果。

4.2 彈簧管壓力表的維護(hù)

壓力表的使用范圍越來越廣，檢測(cè)壓力和檢測(cè)介質(zhì)也各不相同。選擇壓力表時(shí)，首先應(yīng)該確定待測(cè)介質(zhì)的量程需要。為了保護(hù)彈簧管壓力表內(nèi)彈性元件的形變量不超過允許要求，在彈性形變量?jī)?nèi)穩(wěn)定可靠的工作，必須預(yù)留足夠的量程余量，當(dāng)待測(cè)壓力波動(dòng)不大時(shí)，系統(tǒng)非常大壓力不能超過壓力表量程的 3/4；當(dāng)待測(cè)介質(zhì)壓力波動(dòng)較大時(shí)，系統(tǒng)非常大壓力不能超過壓力表量程的 2/3。此外，為了保證測(cè)量精度，待測(cè)壓力不應(yīng)低于壓力表量程的 1/3。量程選擇過小可能會(huì)造成表內(nèi)元件受損。為了保證壓力表持續(xù)穩(wěn)定的工作，需要在使用時(shí)注意以下 7 個(gè)方面：（1）壓力表接入管路后初次使用時(shí)，應(yīng)該緩慢打開管路的通斷閥門，避免壓力表受到突發(fā)的沖擊；（2）使用過程中做好點(diǎn)檢工作，維持壓力表的清潔和完整度；（3）當(dāng)測(cè)量介質(zhì)有腐蝕性時(shí)，應(yīng)在壓力表處設(shè)置隔離裝置，保護(hù)壓力表接頭盒彈簧管不受腐蝕；（4）當(dāng)待測(cè)介質(zhì)脈動(dòng)頻繁的時(shí)，需要預(yù)裝阻尼裝置反向補(bǔ)償沖擊來保護(hù)壓力表不被損傷；（5）對(duì)于有電信號(hào)反饋的壓力表，需要定期測(cè)試電信號(hào)的靈敏性；（6）當(dāng)壓力表在使用過程中出現(xiàn)輕微的指針跳動(dòng)或者示值誤差、指針不回零或者指針旋轉(zhuǎn)卡頓時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行全面的檢查和維護(hù)保養(yǎng)，避免壓力表帶病工作，防止小毛病發(fā)展成大問題。壓力表維修后需要再次進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，校準(zhǔn)合格后方能投入使用。（7）壓力表出現(xiàn)故障時(shí)，嚴(yán)禁非專業(yè)人員進(jìn)行拆卸和維修。

5 結(jié)語

現(xiàn)代社會(huì)中，壓力表的使用越來越多，很多監(jiān)測(cè)領(lǐng)域都需要依靠壓力表進(jìn)行壓力參數(shù)的監(jiān)控。本文就彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)、日常使用維護(hù)、檢定和常見故障以及故障排除方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，旨在為壓力表使用和維護(hù)人員提供參考，當(dāng)壓力表出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以及時(shí)地查找故障原因并進(jìn)行故障排除，恢復(fù)壓力表功能，上海上儀股份公司保證壓力參數(shù)的監(jiān)控需要。