1　引言

         随着社会的发展和各领域自动化程度的提高，无论是在工农业生产领域、国防建设领域、科学研究领域，还是在人们的日常生活中，压力表的使用都随处可见。通常，以气体、液体或者蒸汽作为动力源的系统中，都会有压力表的应用，特别是在进行密封性测试、仪器性能测试或者密封腔体内介质加热时，都会引入压力的概念并需要进行监测。压力表的类型有许多种，在进行压力表的选型时，原则上需要考虑监测介质属性、压力范围、精度要求等方面，同时还需要兼顾数值读取的便捷性，以达到为科研和人们生产生活提供便利的目的。

 

         通过研究测试和经验总结可以得到，弹性元件型压力表相比于其他类型的压力表，具有结构简单、体积小、通用性好、性价比高、维护修理方便等诸多优点，且使用较为方便，因此，在现代工业和生活中得到广泛的应用。尤其在锅炉、化学工业、油田冶炼领域等类似环境恶劣、有防爆要求时，弹簧压力表的优势更为明显。但是，弹簧压力表在使用过程中也会发生一些故障，导致测量不精确或者压力表不工作的情况，因此，具备常见故障的分析能力和排除故障的能力具有较强的实践意义。

 

2　弹簧管压力表的结构和工作原理

2.1　弹簧管压力表的结构

         压力表根据不同的用途，其内部结构也存在差异。本文所要介绍的弹簧管压力表外观上一般呈扁圆形，使用频率非常高的为 100 mm 直径型，其次还有 60 mm以及 150 mm 等尺寸的弹簧管压力表目前也有一定范围的应用；就精度等级而言，非常常用的是普通精度等级的 1.6 级或者 1.5 级的弹簧管压力表；在结构组成方面，弹簧管压力表主要由玻璃罩、表壳、垫圈、表盘、指针、弹簧管、连杆、调节螺丝、中心齿轮、扇形齿轮、表基板以及上下夹板等零部件所组成。

 

2.2　弹簧管压力表的工作原理

         弹簧管压力表是基于其内部的弹簧管内外弧压力差设计而成的。表内弹簧管的尺寸、材质以及壁厚根据不同的量程需要可以进行不同的组合。弹簧管压力表的工作原理可大致描述为：压力值大于标准大气压的流体（液体或者气体）进入弹簧管内，因为弹簧管外圈和内圈弧面截面积不同导致内外圈存在压力差，弹簧管在压力差作用下发生弹性形变，开放的一端会向外延伸，带动拉杆和扇形齿轮转动，进一步带动中心轴转动，连接在中心轴上的指针会将中心轴的转动效果放大，指向表盘上的数字刻度，通过对指针尖部的数字的读取，可以获得所要测量的压力值的大小。压力表内内弧和外弧的压力差越大，弹簧管形变量越大，中心轴旋转的角度也就越大，指针也就随着中心轴的旋转指向表盘上更大的数字。

 

3　常见故障原因分析及排除方法 

3.1　指针归零失效，零位误差大

         压力表在使用的过程中经常会出现不归零的情况，即在没有外界负压的情况下，压力表指针会指向一个压力值读数，如果偏差值测量允许，就会对测量结果造成较大干扰，影响生产或者生活，甚至会导致安全隐患的发生。压力表出现不归零故障的原因及排除故障的方法如下：（1）压力表负载压力过大，导致弹簧管形变量超过弹性系数允许值，出现不可回弹的变形。该类故障的解决措施为：取下指针，将指针指向零位重新安装，进行测试，若校准后性能仍达不到使用要求，则需要更换弹簧管；（2）压力表出现晃动现象。一般是由于压力表的固定螺丝松动，使用专业工具紧固安装螺丝即可；（3）压力表内齿轮脱牙。一般是由于压力表扇形齿轮与齿轮轴的啮合齿数过少导致的，需要拆开压力表更换齿轮，并调整好齿轮与齿轮轴的啮合齿数；（4）指针指示端出现变形。该故障主要是因压力表的负载压力变化过大导致，需要拆开压力表更换指针；（5）工作一段时间后内部腔体被阻塞，需要清理通道。

 

3.2　指针的指示端处于零位止挡销之后

         压力表在工作一段时间后会偶发指针指示端位于表盘内零位止挡销以后的现象。该故障主要是由于压力表的指针与刻度盘间距过大或者指针强度不够，当压力表出现剧烈振动时指针跳过止挡销，跳到止挡销之后并无法自行复位。解决办法为：轻轻拆开压力表保护盖，将指针抬起拨至零位止挡销处，调整指针与刻度盘之间的距离，避免同样故障的再次发生。

 

3.3　轻敲压力表时位移超过允许误差

         有些压力表在增压减压过程中，轻轻敲击外壳压力表指针出现摆动不止或者摆动量超过示值误差的绝对值，该类型故障产生的原因及处置措施有以下几个方面：

（1）压力表出厂前装配过程中初始力矩过小。此时，打开压力表，调整游丝松紧度，增大压力表的初始力矩可以解决该问题；

（2）压力表长期处于恶劣环境下工作，导致游丝被腐蚀。该故障需要拆开压力表更换游丝来解决；压力表在使用一段时间后局部轮齿被磨损。轻微的磨损可以通过调节齿轮间啮合位置作为临时措施，若磨损严重则需要更换磨损的齿轮；

（3）压力表内游丝或者销钉座脱落，导致压力表游丝的外圈或者内圈固定圈不受控制。这种情况需要将游丝座或者是销钉重新装到初始位置上；

（4）压力表的指针和轴套铆接强度不够，指针与轴套出现晃动现象或表盘固定螺丝松动。解决措施为，重新拧紧表盘固定螺丝，铆接指针与轴套之间的连接，解决松动问题；

 

（5）压力表内游丝接触到表内其他零部件或游丝乱圈，导致游丝运动受到限制。这种情况需要重新调整游丝或者消除游丝与相邻零部件的接触来解决。

 

3.4　指针偏转不平稳

压力表出现指针偏转不平稳的现象一般可分为两种情况，非常好种是指针运动时存在抖动。出现这种情况的原因可能有两种：（1）压力表内扇形齿轮和小齿轮处进灰或者是扇形齿轮歪斜，通过清洗污渍或矫正扇形齿轮可以消除指针抖动；（2）压力表的指针出现变形导致指针与分度盘接触，通过矫正指针轴使指针与分度盘不再接触可以解决该问题；第二种是指针在转动时存在迟滞并伴有突跳现象。这种问题可能是由以下 5 种原因导致的：

 

         （1）压力表内传动零部件间生锈或者进灰，导致传动机构卡顿。这时候需要将生锈部位进行除锈处理并清理污渍处，若部分零部件生锈严重无法全面除锈则需要更换零部件；（2）压力表内运动部件配合过紧导致运动不畅。这种情况需要重新调整传动零部件间的间隙至合适，并添加适量的润滑剂；（3）压力表内上下夹板间两组支承孔同心度差，造成机构传动性差。这种问题通常是因为表内不同支柱的长度存在差异或者铆接时引起支柱歪斜所致，可以在支柱处添加垫片使各支柱长度趋同来解决该类问题；（4）表内拉杆两端小孔和其相连接处配合不当，导致拉杆卡死。这种问题可以通过调整配合，使拉杆恢复灵活来解决；（5）压力表的轮径与轮轴同心度差。这种故障一般通过矫正轮轴来解决。

 

3.5　指针指示失灵

         弹簧管压力表在负载情况下，指针失灵一般可分为 3 种情况；非常好种是压力表在负载情况下不转动；第二种情况是指针在一定范围内转动正常，但在负载压力接近测量上限的 -¾ 处指针出现卡顿停在某一位置；第三种情况是指针负载后转动正常，但是在靠近测量上限时撤掉负载后指针无法自行返回。压力表指针回转异常的原因和相应的解决措施如下：（1）压力表的工作环境振动较大，导致弹簧管与拉杆之间连接的销钉或者螺丝脱落，只要将脱落的销钉或者螺丝重新进行安装，然后将弹簧管与拉杆连接在一起，拧紧螺丝即可；（2）压力表内扇形齿轮与中心齿轮间阻尼过大。一般可通过在支柱上添加垫片来增大齿轮山下夹板之间的间隙来解决该问题。压力表指针在上限位置 1/3—3/4 处卡的原因可能有 2 种：（1）压力表内传动部件生锈，可将生锈零件进行更换来解决该问题；（2）压力表内齿轮啮合处出现严重磨损，导致齿形改变。这种故障一般会导致其他零部件受损，需要在磨损的齿轮处细致的检查并更换所有磨损的零部件；压力表撤掉负载后指针无法回位的问题通常是由于压力表外壳直径过小或者压力表内构件过于紧凑导致。在长时间不断变化的负载作用下，弹簧管会出现不可逆的变形，导致弹簧管管端非常大位移被壳体内壁限制，需要将变形的弹簧管更换掉。

 

3.6　无法保压

         压力表无法保压一般存在两种表现形式，非常好种是当压力表的负载稳定时，示值无法稳定，指针示值逐渐下降；第二种是压力表在负载作用情况下，突然出现指针示值下降的情况。出现非常好种情况的原因以及解决措施有以下 4 种：（1）压力表的检测介质具有腐蚀性，使得弹簧管被腐蚀出现裂纹等进而造成压力表密封性不良，导致压力出现下降，需要更换同种尺寸并且具有良好耐腐蚀性的弹簧管；（2）压力表在变化的载荷环境下工作，使得弹簧管出现疲劳性裂纹或者弹簧管两端出现渗漏，需要更换损伤的弹簧管或者对渗漏处进行补焊；（3）压力表机座在铸造时存在沙眼、夹杂等生产缺陷，经过长时间的变化载荷作用后出现渗漏，需要更换规格相同的机座或者在缺陷处进行补焊措施；（4）压力表机座与其连接管之间的螺纹连接不良，导致密封性不佳，需要在螺纹连接处加密封剂或者密封圈，并确认螺纹有足够的预紧力。第二种现象一般出现在钢制的弹簧管压力表中，有以下两种可能的原因：（1）压力表弹簧管本身存在质量问题，在负载正常的情况下出现裂纹甚至破裂；（2）压力表量程选择不当。若选择的压力表量程接近被测介质的负载压力，造成压力表长时间处于满载状态甚至存在过载情况而引起弹簧管疲劳破坏。这时需要更换同规格的弹簧管，需要注意的是在进行压力表的选择时，需要预留测量余量，避免压力表满载或者过载情况的发生。

 

3.7　机座螺纹无法拧紧

         压力表机座与其相配合的管道进行连接时，无法拧紧或者密封性能不达标而出现泄漏现象。这种故障一般是由于机座上螺纹和与其相连接的管道上螺母螺纹不匹配造成的。在进行装配时需要注意检查螺纹连接处牙距是否一致、螺纹是否完整。轻微的螺纹损伤可以进行适当的返修，无法返修的需要进行更换。

 

4　弹簧管压力表的计量检定与维护

         弹簧管压力表在使用过程中，除了要了解常见的故障及其解决措施以外，还需要注意日常的检定与保养维护。

 

4.1　弹簧管压力表的计量检定

4.1.1　检定前准备工作

         进行压力表的检定前，需要先检查测试环境的温湿度，保证测试环境符合规范要求，并需要防止外界的腐蚀性气体的干扰。检定工作台上需要铺橡皮圈，然后放置好检测器。油杯中要事先注满传压介质，来对校验器的管路进行清洗，测试的油路要进行接头、垫片等部位的全面检查，确保无变形、破损等情况存在。标准压力表和被校准压力表在安装时，要注意表盘朝向一致，表盘中心高度相同，并与水平面相垂直。

 

4.1.2　选型原则和检定方法

         由于弹簧管压力表结构较为简单，价格低廉，使用时可以直接通过压力表表盘读出被测系统的压力，因而在生产生活中得到了广泛的应用。但是，工作环境、安装方式以及操作人员的技术水平会对压力表的精度和使用寿命造成较大影响，所以需要对压力表的选型，安装和操作进行严格的规范。进行压力表的选型时、要注意所选压力表的量程应当为被测系统非常大压力的1.5~3.0 倍，表盘直径大于 100 mm 时，需要在刻度盘上用显眼的颜色标记出压力警戒线。

 

4.1.3　压力表检定

         对于普通企业中使用的压力表，使用单位可根据国家规定和行业准则，结合自身情况由企业内部质量部门进行校验，或者是根据国家标准和要求，委托具有相关资质的第三方检测机构进行压力表的校准和审核。通常情况下，所有压力表都需要按照一定的周期进行相关的校准和检定，检验其测量精度是否符合使用要求，对于检定合格的压力表张贴检定机构的合格字样标签。

 

4.1.4　压力表的校准

         （1）外观检查。压力表进行校准时，首先应该检查压力表的表盘、指针、刻度盘、标识等，检查完毕后对检查结果进行真实记录，然后与合格标准进行对比以确定其是否合格。尤其要检查压力表的零位误差是否符合要求。（2）示值误差检定。在进行压力表的升压、降压检定时，需要对比压力表的显示读数、刻度线读数与标准压力表读数的差值。检定时，要注意保持升压和降压过程的匀速，待指针稳定后视线与指针保持水平进行读数。（3）真空检定。首先要保证真空检定器是经过质检合格的，检定时将待检压力表与标准压力表同步放置在真空环境中，间隔一段时间后记录检定结果。

 

4.2　弹簧管压力表的维护

         压力表的使用范围越来越广，检测压力和检测介质也各不相同。选择压力表时，首先应该确定待测介质的量程需要。为了保护弹簧管压力表内弹性元件的形变量不超过允许要求，在弹性形变量内稳定可靠的工作，必须预留足够的量程余量，当待测压力波动不大时，系统非常大压力不能超过压力表量程的 3/4；当待测介质压力波动较大时，系统非常大压力不能超过压力表量程的 2/3。此外，为了保证测量精度，待测压力不应低于压力表量程的 1/3。量程选择过小可能会造成表内元件受损。为了保证压力表持续稳定的工作，需要在使用时注意以下 7 个方面：（1）压力表接入管路后初次使用时，应该缓慢打开管路的通断阀门，避免压力表受到突发的冲击；（2）使用过程中做好点检工作，维持压力表的清洁和完整度；（3）当测量介质有腐蚀性时，应在压力表处设置隔离装置，保护压力表接头盒弹簧管不受腐蚀；（4）当待测介质脉动频繁的时，需要预装阻尼装置反向补偿冲击来保护压力表不被损伤；（5）对于有电信号反馈的压力表，需要定期测试电信号的灵敏性；（6）当压力表在使用过程中出现轻微的指针跳动或者示值误差、指针不回零或者指针旋转卡顿时，需要及时进行全面的检查和维护保养，避免压力表带病工作，防止小毛病发展成大问题。压力表维修后需要再次进行检定和校准，校准合格后方能投入使用。（7）压力表出现故障时，严禁非专业人员进行拆卸和维修。

 

5　结语

         现代社会中，压力表的使用越来越多，很多监测领域都需要依靠压力表进行压力参数的监控。本文就弹簧管压力表的结构、日常使用维护、检定和常见故障以及故障排除方法进行了详细的介绍，旨在为压力表使用和维护人员提供参考，当压力表出现故障的时候，可以及时地查找故障原因并进行故障排除，恢复压力表功能，保证压力参数的监控需要。