摘要：本文介绍压力表的结构特点、工作原理和几种日常检定中最常见的压力表故障排除方法及修理技巧
关键词：弹簧管压力表；故障；排除
一、概述
在工农业生产中，凡是利用液体、气体或蒸汽等介质作为动力、传递力、燃料的场合，都会迁到压力的测量问题。因此，要用到各种压力计量器具来测量压力的有无、大小和变化。今天压力仪表的应用越来越广，种类繁多，结构日趋完善，有的还兼能记录和控制生产的工艺过程。利用气体或蒸汽的介质作为动力、传递力、燃料的场合，在检定和使用过程中，都要特别注意防油措施。比如：使用的工具要禁油，并有明显的禁油标志；检定过程中手要保持无油操作；使用的抹布也要禁油。在压力、温度和流量等生产过程常遇的检测和控制参数中，压力测量发展得较早，应用也广。农业抽水灌溉，工业中的各种水压机、液压机，电厂的锅炉、水泵、蒸汽管道，以及石油、化工、轻纺、……，真可说是各行各业。
二、结构特点及工作原理
压力表主要用于液体、气体与蒸汽压力和真空的测量。
压力表的工作原理是弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力或真空量值。
管状弹簧式压力表、真空表及压力真空表
管状弹簧式压力表是最广泛应用的弹簧式压力仪表中的一种。这种弹簧管是博登（E•Bourdon）于1852年首先用来测量压力的，因此，弹簧管一般又叫博登管（因译音不同又称包端管）。
这种压力表（图1）的管子是否成圆形并具有椭圆形或扁圆形的截面。管子（1）的一端焊在支持器（2）上，与压力表外壳连接。支持器（2）下面有接头管（3），在接头管（3）上有连接螺纹，接头管（3）内有一个与管子(1)内腔相连通的管道。支持器（2）上有一块供固定传动机构用的支持板。管子（1）的自由端以铰链方式与拉杆（4）相连，拉杆（4）的另一端也以铰链的方式与扇形齿轮（5）相连。扇形轮齿（5）能在自己轴上旋转。扇形齿轮(5)的上端以齿轮的呲合方式与装在中心轴小齿轮（在图中看不见）相接合，小齿轮轴所通过的孔与扇形齿轮轴所通过的孔是在同一块薄板上。为了消除小齿轮与扇形齿轮呲合的中间间隙，需要装有螺旋形游丝（6），游丝（6）的一端与小齿轮相连，而另一端与固定机构的任何部分相连接。由于这种装置使小齿轮经常借游丝的弹力而压紧扇形齿轮，因而消除了齿轮呲合中的中间间隙。在小齿轮的轴上，安装有指针（7），指针的指示端靠近刻有字盘（8）的度标上。
当压力表借助于接头管（8）与被测压力相连接时，压力介质就充满了管子（1）的内腔中，并且在压力的作用下，使管子的自由端向右上方移动。由于管端的移动，拉杆（4）使扇形齿轮（5）转动一定的角度，因而小齿轮与压力表的指针（7）也同时转动了一定的角度。按指针在度标上的位置，便可确定被测压力的量值。由于管子自由端在规定范围内的移动，与管内所受压力成正比，因此，这种压力表的度标，通常都是均匀刻度的。
真空表和压力真空表的构造完全与管状弹簧压力表相类似。
根据前面所谈管子的特性知道，若把管子与造成疏空的空间相连通，管子将卷缩，管端的位移不是向右上方而是向右下方。由种情况下管子更弯曲了，所以真空表的指针将从右至左移动。
图1 弹簧式压力表的结构
1—管子；2—支持器；3—接头管；4—拉杆；5—扇形此轮；6—游丝；7—指针；8—表盘。
传 动 机 构
由于被测的压力在某些情况下所引起的弹性元件位移是不大的，所以一般为了扩大弹簧式压力仪表的灵敏度和使压力表所表示的示值更加明显起见，常常使用放大的传动机构。借助于放大的传动机构，使弹性元件的位移变成了指针在放大比例上的回转运动或前进运动。
在各种弹簧式压力仪表中，所采用的传动机构，其种类和形式是很多的。但最常见的有两种，这就是在上一节中谈到的扇形齿轮传动机构和杠杆传动机构。下面就简单地介绍一下其作用原理。
1、扇形齿轮传动机构
如图2所示。扇形齿轮转动机构由上下薄片（1）（图中上膜片没有表示出来），扇形齿轮（2），小齿轮（3），拉杆（4）和游丝（5）组成。小齿轮（3）和扇形齿轮（2）以自己的轴（6）在薄片（1）的孔中自由地转动。上下两个薄片彼此平行地安装，并牢实地紧固着。当机构装配好后，扇形齿轮，小齿轮，游丝和拉杆处于两个薄片的中间。整个装置以其下薄片，牢固地安装在压力表支持器的上部。
图2 扇形齿轮传动机构示意图
当在压力的影响下，由于拉杆与弹性元件的自由端连接，故自由端的移动就带动拉杆，使扇形齿轮转动一个角度。由于扇形齿轮与小齿轮是用呲合方式连接的，所以，使得小齿轮也跟着转动，因而指针也在表盘上跟着产生移动。
如图所示，扇形齿轮的下臂上开有一个槽口，拉杆就可以用螺钉安装在槽口的任何位置上，借此即可方便地改变扇形齿轮的臂比。扇形齿轮之所以做成这样，是因为各个管子具有不同的管端位移，当扇形齿轮回转某一个角度（a）时，则扇形齿轮上端任何一点所通过的弧长为：
L=Ra
式中：L——表示弧长
R——表示半径
A——表示转动角度
而拉杆装在扇形齿轮下臂的一点，它所通过的弧长为：
I=ra
式中I、r、a分别为弧度、半径、角度。
将（3.1）与（3.2）式相除，则得：
求出L则有：
L=I
为了使表盘刻度的度标量值固定，L和R必须是不变的，而I和r的量值是可变的。并且I的值由管端位移来决定，而r可以变动。
假设I增大了，即管端的位移太大，则表盘的度标必大于所应用的度标。为了减少L，必须用降落拉杆的方法来增大r。当I减小时，即管端的位移较小时，必须减小r（即将拉杆向上提起）以使L固定不变。
应用扇形传动机构可以制成同心的刻度度标，即在这种表盘度标上指针的轴是在表盘的中心。这种度标所具有的角度为270º。
2.杠杆传动机构
当压力表需要灵敏度较低，或当仪表在受震动的装置上进行工作时，应使用杠杆传动机构。
这种传动机构一般都是由杠杆、拉杆、指针轴组成的。如图3所示，杠杆2插入指针轴加厚部分的孔内，并用一个制动螺钉（5）固定。改变杠杆臂，即可进行调整传动比。
图3 乙、丙上所示的机构具有同类的构造：
图3 乙所示的机构中，在予先拧下 销紧螺帽后，活动钉4可以在纵向连接片3上移动。图丙上所示，杠杆2借制动螺钉5固定在指针轴上它载着纵向连接片3，拧松活动钉4后，可以移动连接片，改变传动比。
图3 丁为具有横向连接片3的机构。拧松活动钉4后可调整传动比。
图3 戊所示的杠杆机构，由于杠杆2和拨杆7形状特殊而容易弯曲。具有杠杆传动机构与具有扇形齿轮传动机构压力表的调整方法基本相同。
当弹性元件在压力作用下，自由端移动时，拉杆拉紧杠杆，杠杆使指针轴转动，带动指针在表盘度标上转动。
在前面已经看到，为了消除传动机构上齿间间隙和接合中自然活动空隙，应用游丝是完全必要的。当机构是多环节的，和弹性元件的引导力不大时，在杠杆传动机构中也必须使用游丝。
图3 杠杆传动机构的结构
1—针轴；2—杠杆；3—连接片；4—活动钉；
5—制动螺丝；6—杆销钉；7—拔杆；8—弹簧管封闭端上的销钉。
三、弹簧管压力表在使用中出现故障的原因分析
l 游丝紊乱
游丝紊乱是使用中超负荷或者受到较大冲击或者自行拆卸造成人为损坏所致。当它处于正常位置时，给中心齿轮一反时针方向的线性平稳的回复力，如果游丝被紊乱，这种回复力将消失，就会出现：①指针跳摆，数值不稳，增大偶然误差②零位误差大；③增大了传递的摩擦力，使系统误差加大。
2 齿啮合面和配合孔角部磨损严重
这种情况会引起数值误差大而且不稳定，有卡针的现象。发生这种损坏，主要是因为压力表在一固定的不稳定的载荷下长时间使用造成的，因而压力传递过程中有了较大补偿或毛刺阻碍而使计量值超差。
3 指针不回零
压力表检定规程要求卸压后，指针必须能自由地回复到原位置，正常的表零位状态只受到游丝给予的很小的回复力，如果经升压后又卸压，指针回不到零位，说明此表零位状态增加了回复力方向的力。这种力来自于摩擦阻力或形变的剩余张力。摩擦阻力主要发生在游丝、连杆、铰链、齿啮合部位。如果游丝粘圈或绞乱，连杆铰链活动不灵，啮合部位有行刺．都将使摩擦力急增，使指针回不到零位。使这些主要部件恢复到正常状态即可排除不回零现象。
4 误差曲线非常混乱
压力表的严重失准及误差曲线的混乱归纳为曲线误差，如图l、图2所示。
（1）波浪形误差产生波浪形示值。这种情况是由于传递系统有较大摩擦阻力或敏感元件老化造成的调整时，首先必须保证机械传递系统有好的传动性能，即各组件处在正常的工作状态。比如连杆的工作状态为：两端孔转动灵活，两端结合面互相平行，扇形齿轮齿面光滑完整，转轴与中心轴平行且旋转灵活，只有在消除了传动系统的误差后．才能确定弹性后效误差。而弹性后效是不能通过调修排除的．只能据其误差大小作降级或报废处理。
(2)双相形误差产生前慢后快或前快后慢的示值。这种情况往往超差很大。主要原因是扇形齿轮短臂端的调整螺钉所占的行程位置不对，反应在扇形齿轮轴线和连杆曲线的夹角不合适。
四、压力表示值误差的调整
1 压力表示值变化的规律
(1)压力表在整个行程中连杆移动和角度的大小与指针在刻度盘上偏转角度的大小成正比例关系。按要求，指针存全行程中转动的角度，应与刻度盘上所刻角度的大小相等，即以270°时为最佳。否则．中间刻度的两侧示值将出现快、慢变化的不同，产生非线性误差。
(2)顺时针转机芯，刻度前半部指针走得慢，刻度后半部指针走得快。逆时针转机芯，刻度前半部指针走得快．刻度后半部指针走得慢。
(3)改变连杆与扇形齿问夹角的大小，可以调整非线性误差。调小连杆与扇形齿间夹角，指针在前半部分刻度走得快，指针在后半部分刻度走得慢。调大连杆与扇形齿问夹角，则相反。
(4)改变示值调整螺钉的位置，可以调整线性误差。示值调节螺钉往右(下)移，指针走得慢；示值调节螺钉往左(上)移，指针走得快。
(5)自由端向左扳(移)，刻度前半部指针走得快，刻度后半部指针走得慢。自由端向右扳(移)，刻度前半部指针走得慢，刻度后半部指针走得快。指针处于满度时的误差，常是因为初始角小，未到满度连杆已被拉足，限制了自由端位移的变化量，一般多采用扳(移)自由端办法。扳自由端的方向，则与上面方法相反。
结语：总之，造成压力表故障的原因多种多样，需对故障现象作具体分析，查明原因，正确地对压力表进行检定、修理、校准及误差调整，才能确保压力表示值准确，工作可靠
参考文献
[1]《压力计量》热工计量人员技术考核辅导资料 华中电管局计量考核办公室编.
[2]中华人民共和国国家计量检定规程JJG52-1999《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》国家质量技术监督局发布.
论文作者:余芳,孟旋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：扇形论文; 压力表论文; 指针论文; 齿轮论文; 误差论文; 机构论文; 刻度论文; 《电力设备》2018年第27期论文;