彈簧管壓力表的校驗(yàn)

“熱工儀表檢修”學(xué)習(xí)材料工作任務(wù)2.1彈簧管壓力表的校驗(yàn)壓力和差壓是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的過程參數(shù)之一。在許多場合需要直接檢測、控制的壓力參數(shù)，如鍋爐的氣包壓力、爐膛壓力、煙道壓力；化學(xué)生產(chǎn)中的反應(yīng)斧壓力、加熱爐壓力等。此外，還有一些不易直接測量的參數(shù)，如液位、流量等參數(shù)往往需要通過壓力或差壓的檢測來間接獲取。因此，壓力和差壓的測量在各類工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中如石油、電力、化工、冶金、航天航空、環(huán)保、輕工等占有很重要的地位。第一節(jié)壓力的概念和表示方法在工程上將垂直而均勻作用在單位面積上的力稱為壓力，兩個(gè)測量壓力之間的差值稱為壓力差或壓差，工程上習(xí)慣叫差壓。在國際單位制和我國的法定計(jì)量單位中，壓力的單位采用牛頓/米2(N/m2)，通常稱為帕斯卡或簡稱帕(Pa)。帕(Pa)這個(gè)單位在實(shí)際應(yīng)用中太小，不方便，目前我國生產(chǎn)的各種壓力表都統(tǒng)一用kPa(103Pa)或MPa(106Pa)為壓力或差壓的基本單位。我國在試行法定計(jì)量單位以前還常用工程大氣壓(kg/cm2)、毫米水柱(mmH2O)和毫米汞柱(mmHg)等單位。另外在英美等西方國家的一些變送器中還常用bar(巴)作壓力的單位。表6.1.1為幾種壓力單位的換算關(guān)系。表6.1.1壓力單位換算表千帕■kPa兆帕MPa他力/(JceJcuTj汞柱■itirnFTp水社FloixiH-.0巴也ar磅康寸工#psi標(biāo)準(zhǔn)'ntm千tt/kPa110’0.01019727.3102001(H45O30.0C&969210001-二丄7.5QXIff51.02X10s101.45X応98692■'(.Ikgf'cin")980670098117356IQ114220<J6?8■liimHE0.13331.333X1曠1.36XL0';L13.61.333<IF1934XL(TL.316Xltr3怎菲水柱『imuH+OS.81X1護(hù)9.81xIO"5IQ4^3.56/19?LX曲1.42210'3：n-'巴fbar}1G00.11.C2750102X10'114.500.9S6S?磅廣寸訕血6.896JKX703XIff351.727036?9XLIT3168O5XId3杯準(zhǔn)大氣斥.atm101330.10131.0332初J.0332xi(r41.0L33l斗6961在工程上，被測壓力通常有絕對壓力、表壓和負(fù)壓(真空度)之分。三者關(guān)系如圖6.1.1所示。絕對壓力是指作用在單位面積上的全部壓力，用來測量絕對壓力的儀表稱為絕對壓力表。地面上空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓力之差稱為表壓，低于大氣壓力的被測壓力稱為負(fù)壓或真空度，其值為大氣壓力與絕對壓力之差。由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。圖6.1.1絕對壓力、表壓、負(fù)壓(真空度)關(guān)系

第二節(jié)：壓力的檢測方法和檢測儀表目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：液柱式壓力檢測液柱測壓法是以流體靜力學(xué)理論為基礎(chǔ)的壓力測量方法，一般采用充有水或汞等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測量。以此原理構(gòu)造的液柱壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度高，但不便于讀數(shù)和遠(yuǎn)傳，測量量程也受到一定的限制，一般在實(shí)驗(yàn)室或工程實(shí)驗(yàn)上使用。彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移進(jìn)行測量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。電氣式壓力檢測電氣式壓力檢測是利用敏感元件將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測量的儀表，如電阻、電荷量等?；钊綁毫z測活塞式壓力檢測是根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡硅碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量?；钊綁毫τ?jì)的測量精度較高，允許誤差可以小到0.05%?0.02%，普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力檢測儀表進(jìn)行檢定。這里主要介紹彈性式壓力儀表和電氣式壓力儀表。第三節(jié)：彈性式壓力儀表彈性式壓力儀表是利用彈性元件在外力的作用下產(chǎn)生形變來測量壓力的，其種類繁多，在工業(yè)上的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。彈性元件彈性元件是彈性式壓力表的測壓敏感元件，彈性壓力表的測量性能主要取決于彈性元件的彈性特性，與彈性元件的材料、形狀、工藝等有關(guān)，而且對溫度敏感性強(qiáng)。不同的彈性元件測壓范圍也不同，工業(yè)上常用的彈性式壓力表所使用的彈性元件主要有膜片、波紋管、彈簧管等，如圖6.1.2所示。西安電力高等專科學(xué)校XI'ANELECTRICPOWERCOLLEGE平薄膜 波紋膜 波紋管 單圈孫簧管 多圈弾蜜管圖6.1.2彈性元件示意圖1） 膜片膜片是一種圓形薄板或薄膜，周邊固定在殼體或基座上。將膜片成對地沿著周邊密封焊接，就構(gòu)成了膜盒。當(dāng)膜片兩邊的壓力不等時(shí)就會產(chǎn)生位移。位移可直接帶動傳動機(jī)構(gòu)指示。但是膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度不高，一般為2.5級。膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號。2） 波紋管波紋管是一種具有同軸環(huán)狀波紋，能沿軸向伸縮的壓力彈性元件。當(dāng)它受到軸向力作用時(shí)能產(chǎn)生較大的伸長和收縮位移。一般可在其頂端安裝傳動機(jī)構(gòu)，帶動指針直接讀數(shù)。其特點(diǎn)是靈敏度高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測較低的壓力（l.OPa?106Pa），但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到1.5級。3） 彈簧管彈簧管是一根彎曲成圓弧形、橫截面呈橢圓形或近乎橢圓形的空心管。它的一端焊接在壓力表的管座上固定不動，并與被測壓力的介質(zhì)相連通。管的另一端是封閉的，稱為自由端。被測壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個(gè)內(nèi)腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移。彈簧管有單圈和多圈之分，單圈彈簧管自由端位移變化量較小，而多圈彈簧管的自由端位移變化量較大。彈簧管式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理彈簧管式壓力表主要由彈簧管、傳動機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)盒表殼組成，如圖6.1.3所示。圖6.1.3彈簧管壓力表1－彈簧管；2－拉桿；3－扇形齒輪；4－中心齒輪；5－指針；6－面板；7－游絲；8－調(diào)節(jié)螺釘；9－接頭當(dāng)被測壓力從彈簧管的固定端輸入時(shí)，彈簧管的自由端產(chǎn)生位移。在一定的范圍內(nèi)，該位移與被測的壓力成線性關(guān)系。傳動機(jī)構(gòu)又稱機(jī)心，是把彈簧管受到壓力作用時(shí)自由端所產(chǎn)生的位移傳遞給刻度指示部分的。它由扇形齒、中心齒輪、游絲等組成，彈簧管自由端位移很小，如果不預(yù)先放大很難看出位移的大小。彈簧管自由端的位移是直線移動，而壓力表的指針進(jìn)行的是圓弧形旋轉(zhuǎn)位移。所以必須使用傳動機(jī)構(gòu)將彈簧管的微量位移加以放大，并把彈簧管的自由端的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)閮x表指針的圓弧形旋轉(zhuǎn)位移。指示機(jī)構(gòu)包括指針、刻度盤等，其主要作用是將彈簧管的變形通過指針轉(zhuǎn)動指示出來，從而在刻度盤上讀取直接指示的壓力值。表殼又稱機(jī)座，其主要作用是固定和保護(hù)儀表的零部件。在生產(chǎn)中，常需要把壓力控制在一定范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。這就需采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管式壓力表增加一些附加裝置，即成為此類壓力表，如電接點(diǎn)信號壓力表。彈簧管式壓力表結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要求，儀表精度最高可達(dá)0.15級。第四節(jié)：壓力表的選用為了使壓力表在生產(chǎn)過程中能起到應(yīng)有的作用，首先要正確選用和安裝壓力表。壓力表的選用壓力表的選用應(yīng)根據(jù)工藝要求，合理地選擇壓力表的種類、型號、量程和精度等級等。確定儀表量程。根據(jù)被測壓力的大小來確定儀表的量程。在選擇儀表的上限時(shí)應(yīng)留有充分的余地。一般在被測壓力穩(wěn)定的情況下，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的2/3；測量脈動壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的1/2；測量高壓時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過儀表上限值的1/3。為了測量的準(zhǔn)確性，所測得的壓力值不能太接近儀表的下限值，即儀表的量程不能選得過大，一般被測壓力的最小值應(yīng)不低于儀表量程的1/3。選用儀表的精度根據(jù)生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來確定壓力表的精度。選擇時(shí)，應(yīng)在滿足生產(chǎn)要求的情況下盡可能選用精度較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的壓力表。儀表類型的選擇選擇儀表時(shí)應(yīng)考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度的高低、黏度的大小、易燃易爆和是否有腐蝕性等；還要考慮現(xiàn)場環(huán)境條件，如高溫、潮濕、振動和電磁干擾等；還必須滿足工藝生產(chǎn)提出的要求，如是否需要遠(yuǎn)傳、自動報(bào)警或記錄等。第五節(jié)：壓力表的校驗(yàn)(一)．壓力表檢修必須按照國家檢定規(guī)程進(jìn)行檢定1．檢定條件如下：a．檢定設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)器采用彈簧管式精密壓力表、精密真空表，其他同等級精確度的標(biāo)準(zhǔn)器。校驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)器的綜合誤差應(yīng)不大于被檢壓力表基本誤差絕對值的1／3。b其他設(shè)備。主要有壓力校驗(yàn)器；氣體壓力源、真空源；工作電壓為500V的兆歐表；檢定氧氣表用的隔離器。校驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為(20±5)°C。檢定用工作介質(zhì)。①測量上限不超過0.25MPa的壓力表，工作介質(zhì)為清潔的空氣，或無毒、無害和化學(xué)性能穩(wěn)定的氣體；②測量上限0.25?250MPa的壓力表，工作介質(zhì)為無腐蝕性的液體；③測量上限400?1000MPa的壓力表，為藥用甘油和乙二醇混合液或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器所要求使用的工作介質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)器與壓力表使用液體為工作介質(zhì)時(shí)，它們的受壓點(diǎn)應(yīng)基本在同一水平面上，否則應(yīng)考慮由液柱高度差所產(chǎn)生的壓力誤差。安裝。將被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表安裝在壓力表校驗(yàn)器上，接頭內(nèi)應(yīng)放置密封墊，以防止泄露。零點(diǎn)檢查有零點(diǎn)限止釘?shù)膬x表，其指針應(yīng)緊靠在限止釘上。無零點(diǎn)限止釘?shù)膬x表，其指針應(yīng)在零點(diǎn)分度線寬度范圍內(nèi)。4．檢定項(xiàng)目一般壓力表的檢定項(xiàng)目有示值誤差、回程誤差和輕敲變動量三項(xiàng)，對于電接點(diǎn)壓力表應(yīng)增加絕緣電阻項(xiàng)目。5．檢定方法檢定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)器和被檢表受壓點(diǎn)應(yīng)在同一個(gè)平面上，如不在同一個(gè)平面應(yīng)考慮液柱差產(chǎn)生的誤差。壓力表的示值應(yīng)按照分度值的1／5估讀。壓力表的示值檢定按標(biāo)有數(shù)字的分度線進(jìn)行。檢定時(shí)平穩(wěn)升壓（或降壓），當(dāng)示值達(dá)到上限時(shí)，切斷壓力源（或真空源），耐壓3min。然后按原檢定點(diǎn)平穩(wěn)地降壓（或升壓）倒序回檢。（1） 檢定點(diǎn)一般不少于5點(diǎn)，應(yīng)包括常用點(diǎn)。準(zhǔn)確度等級低于2．5級的儀表，其校準(zhǔn)點(diǎn)可以取三點(diǎn)，但必須包括常用點(diǎn)。（2） 對于每一個(gè)檢定點(diǎn)，在升壓和降壓檢定時(shí)，輕敲表殼指針穩(wěn)定后讀數(shù)。（3） 示值誤差、回程誤差和輕敲位移誤差的要求。1） 儀表的示值誤差，不應(yīng)超過儀表的允許誤差。2） 儀表的回程誤差，不應(yīng)超過儀表允許誤差的絕對值。3） 儀表的輕敲位移，不應(yīng)超過儀表允許誤差絕對值的1／2。（4） 對于壓力真空表真空部分檢定要求。1） 測量上限為0.3?2.4MPa的壓力真空表疏空后應(yīng)能指向真空方向。2） 測量上限為0.15MPa真空部分檢定兩點(diǎn)示值。3） 測量上限為0.06MPa真空部分檢定三點(diǎn)示值。（5） 對于電接點(diǎn)壓力表的特殊檢定要求。1）絕緣電阻。壓力表的電氣部分與表殼之間的絕緣電阻在環(huán)境溫度15?35。C,相對濕度不大于80%時(shí)，應(yīng)小于20Mr2。2）設(shè)定點(diǎn)誤差和切換差檢定。使設(shè)定指針位于設(shè)定值上，平穩(wěn)緩慢的升壓或降壓，直至信號接通或斷開為止，在標(biāo)準(zhǔn)器上讀取壓力值為上切換差或下切換差。3）設(shè)定點(diǎn)誤差應(yīng)滿足表3-2-2要求。表3-2-2 電接點(diǎn)設(shè)定點(diǎn)誤差要求準(zhǔn)確度等級設(shè)定點(diǎn)偏差的允許值（以量程的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）%直接作用式磁助作用式1±1±0.5?士41.6(1.5)±1.62.5±2.54） 切換差要求。直接作用式應(yīng)不大于允許誤差的絕對值。磁助作用式應(yīng)不大于量程的5%。5） 電接點(diǎn)壓力表的接點(diǎn)動作誤差應(yīng)符合廠家規(guī)定值。對于廠家未規(guī)定接點(diǎn)動作誤差的，其動作誤差應(yīng)不超過儀表允許誤差的絕對值的1.5倍。.6.檢定結(jié)果處理（1） 經(jīng)檢定合格的壓力表應(yīng)發(fā)檢定證書，證書上說明合格的準(zhǔn)確度等級，強(qiáng)制檢定的附有封泥標(biāo)志。（2） 經(jīng)檢定不合格的壓力表，發(fā)檢定不合格通知書，并注明不合格項(xiàng)及內(nèi)容。（3）封裝。壓力表校驗(yàn)合格后，應(yīng)予封印，標(biāo)明校驗(yàn)日期。對于不符合原等級的壓力表可以降級使用，但必須更改精確度等級標(biāo)志。檢定周期壓力表的檢定周期一般不超過半年。彈簧管壓力表的誤差調(diào)整。a.固定誤差的調(diào)整。這種誤差的特征是在整個(gè)量程范圍內(nèi)，被檢表讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)總是相差某一固定值。它是由于指針安裝不正確引起的，特別是帶有零點(diǎn)限制釘?shù)膲毫Ρ?。調(diào)整方法是：重新定針。b線性誤差的調(diào)整。其特征是，在整個(gè)測量范圍內(nèi)，被檢表示值與標(biāo)準(zhǔn)表之差成比例地增加或減小。引起誤差的原因是儀表的傳動比發(fā)生了變化。調(diào)整方法是：誤差成比例增大時(shí)，將扇形齒輪與連桿間的螺釘往外移，以減小傳動比；誤差成比例減小時(shí)，將此螺釘往里移，以增大傳動比。對此項(xiàng)誤差需反復(fù)調(diào)整，直到誤差值在允許范圍內(nèi)。c非線性誤差的調(diào)整。非線性誤差是儀表的誤差隨壓力的升高或減小由正值逐步變?yōu)樨?fù)值，或由負(fù)值逐步變?yōu)檎?。非線性誤差的產(chǎn)生是由于全行程中指針的轉(zhuǎn)角大于或小于表盤的標(biāo)度角。調(diào)整方法是：調(diào)整機(jī)芯的位置，即改變扇形齒輪與連桿間夾角的大小。誤差先正后負(fù)時(shí)，松開固定機(jī)芯的螺釘，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)機(jī)芯，或?qū)椈晒茏杂啥伺c連桿連接螺釘向外移，以擴(kuò)大連桿與扇形齒輪間的夾角；誤差先負(fù)后正時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)機(jī)芯，或?qū)⒆杂啥寺葆斚蚶镆?，縮小連桿與扇形齒輪的夾角。經(jīng)上述調(diào)整后并不能消除儀表的誤差，而是使非線性誤差變成線性誤差，此時(shí)再按線性誤差調(diào)整方法進(jìn)行調(diào)整，直至誤差在允許誤差的范圍內(nèi)。機(jī)芯安裝不正，指針不在彈簧管圓弧中心，也會造成儀表指示值的非線性誤差。此時(shí)應(yīng)松開