檢定彈簧管式壓力表常見(jiàn)故障解決與不確定度評(píng)定
介紹了彈簧管式壓力表在目前工業(yè)中的重要性，提出了彈簧管式壓力表在使用和檢定過(guò)程中存在 的問(wèn)題，以及在檢定過(guò)程中常見(jiàn)的故障和維修方法，并重點(diǎn)對(duì)彈簧管式壓力表進(jìn)行了詳細(xì)的不確定度分析評(píng)定。
在工業(yè)過(guò)程控制與技術(shù)測(cè)量過(guò)程中，由于彈簧管 式壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，測(cè)量范圍寬，可以直接測(cè)量 各種介質(zhì)的壓力，指示清楚直觀，操作、使用和維修 方便，且價(jià)格低廉，使得彈簧管式壓力i得到越來(lái)越 廣泛的應(yīng)用。由于目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大部分都使用彈簧管 式壓力表，因使用頻繁，也使得其在使用過(guò)程中出現(xiàn) 了各種各樣的問(wèn)題，所以對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制檢定、調(diào)修以 及不確定度評(píng)定是非常必要的一項(xiàng)工作。本\根據(jù)工 作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料，組合為本文內(nèi)容，希望能夠解決 大家在日常檢定過(guò)程中遇到的問(wèn)題。
1.彈簧管式壓力表工作原理
彈簧管式壓力表是由表殼部分、指針、刻度盤部 分、彈簧彎管、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分和管接頭等五個(gè)主要部 分組成。彈簧管式壓力表的工作原理是彈簧管在壓力 和真空作用下，產(chǎn)生彈性形變引起管端位移，其位移 通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行放大，傳遞給指示裝置，再由 指針在刻有法定計(jì)量單位的分度盤上指出壓力或真空 量值。彈簧管式壓力表所測(cè)量的壓力一般視為相對(duì)壓 力，一般相對(duì)點(diǎn)選為大氣壓力，刻度盤的指示范圍一 般做成270。，測(cè)量范圍—般在(XI?250 MPa。
2.常見(jiàn)故障與維修辦法
1）指針偏離零點(diǎn)，且示值的誤差遠(yuǎn)超過(guò)允許誤差 值，應(yīng)取下指針重新安裝并調(diào)校，必要時(shí)更換彈簧管。
2）每一檢定點(diǎn)超差值相同可以在升壓以后，在 除零點(diǎn)以外的第一個(gè)檢定點(diǎn)重新安裝指針，校準(zhǔn)示值 這里需要強(qiáng)調(diào)的是很多人習(xí)慣在零點(diǎn)調(diào)修，這種方法 是不科學(xué)的。
3）差值呈線性誤差。誤差逐漸增加時(shí)，將示值調(diào)節(jié) 螺釘向外移以增加臂長(zhǎng)；反之，則向內(nèi)移，減少臂長(zhǎng)。
4）示值超差先快（正誤差）后慢（負(fù)誤差）。反 時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯，擴(kuò)大拉桿與扇形齒輪的夾角；反 之，則順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯，縮小夾角經(jīng)過(guò)調(diào)整后。
誤差呈線性誤差，再移動(dòng)示值調(diào)節(jié)螺釘即可
5）示值在壓力一半附近超差升壓以后，可在中 間位置重新安裝指針，若不能消除誤差，就應(yīng)該調(diào)整 拉桿與扇形齒輪的夾角，進(jìn)行綜合調(diào)整。
6)僅有一兩個(gè)點(diǎn)超差檢查機(jī)芯在該點(diǎn)附近的配 合情況，當(dāng)為正差時(shí)，齒輪嚙合處有污物、毛刺；為 負(fù)差時(shí)，齒牙磨損或有裂縫，應(yīng)修補(bǔ)或更換。
7）對(duì)一塊壓力表多次調(diào)整，但來(lái)回差依然超差， 且指針不回零位，則可能是彈簧管變形，需重新更換
另外，在增減壓力過(guò)程中指針輕敲位移過(guò)大，會(huì)出 現(xiàn)指針遲滯、卡針等現(xiàn)象，造成這類現(xiàn)象的原因一般為 彈簧管式壓^表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，須做相應(yīng)處理( 調(diào)整結(jié)束后，裝配好儀表各部件，按照檢定規(guī)程 重新進(jìn)行檢定。
3.不確定度評(píng)定
3.1測(cè)量概述
1)測(cè)量依據(jù)
JJG52 - 1999《彈簧管式一般壓力表壓力真空表和 真空表檢定規(guī)程》。
2）環(huán)境條件
①溫度：（20 ±5)^：;②濕度：^85%
大氣壓；®靜置：2h以上。
3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
0. 25級(jí)0?60 MPa彈賛管式精密壓力表。
4）被檢對(duì)象
1.6級(jí)0~40 MPa彈簧管式一般壓力表。
5）測(cè)量過(guò)程
通過(guò)升壓和降壓兩個(gè)循環(huán)將被測(cè)壓力表在各檢定 點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)器比較，讀取被檢表示值。此時(shí)被檢表示值 與標(biāo)準(zhǔn)器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力值之差值即為被檢壓力表的 示值誤差。
6）評(píng)定結(jié)果的使用
在符合上述條件下的測(cè)量，一般都可直接使用本 不確定度的評(píng)定結(jié)果。
3.2數(shù)學(xué)模型
?p=pi-ps
式中：Ap為被檢表的示差？ &為被檢表檢定點(diǎn)的 壓力示值；/;s為標(biāo)準(zhǔn)器檢定點(diǎn)的&力值。
根據(jù)數(shù)殺定義，靈敏系數(shù)就是對(duì)數(shù)學(xué)模型表達(dá)式 的各分量求偏導(dǎo)，則
3.3各相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析計(jì)算
l)重復(fù)性的影響
取—只1.6級(jí)、0?40 MPa,最小分度值為1 MPa的 彈簧管式一般壓力表，對(duì)該表進(jìn)行全量程的檢定，選取示
值誤差最大點(diǎn)30 Mpa,在該點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次，以該點(diǎn)的 測(cè)量重復(fù)性來(lái)估算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。如表1所示。
這里需要注意的是檢定規(guī)程表1規(guī)定“允許誤 差％ (按測(cè)量上限的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）”。既然測(cè)量結(jié)果 (即示值誤差）是按測(cè)量上限作分母得到的，因?yàn)闇y(cè) 量不確定度的表達(dá)形式應(yīng)該與測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式保 持一致，所以測(cè)量結(jié)果的不確定度也應(yīng)該是按測(cè)量上 限作分母計(jì)算得到。
2)溫度的影響
根據(jù)規(guī)程的規(guī)定，檢定彈簧管式一般壓力表的溫 度范圍為溫度對(duì)被檢表的影響，其表達(dá) 式為
?=kP、-20)
式中：厶為誤差；&為溫度影響系數(shù)，&=0.0004/^：; P為量程。
從表達(dá)式可以看出，誤差的分布服從均勻分布， 以半?yún)^(qū)間計(jì)算，有
3)示值變動(dòng)量的影響
JJG52 - 1999 呈7^直$云力;R
的最大允許值為允許基本誤差的一半，其分布也屬于 均勻分布，以全區(qū)間計(jì)算，有
4)估讀的影響
對(duì)于指針類的刻度儀表，要求估讀至最小分度值 的1/5,由于操作者的習(xí)慣視力及指針與刻度盤間有 距離，視線可能產(chǎn)生偏角，因此，估讀誤差同樣以± 1/5分度值估計(jì)，該誤差分布同樣服從均勻分布，以 半?yún)^(qū)間計(jì)算，有
3.4標(biāo)準(zhǔn)器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度
對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表而言，其概率分布服從正態(tài)分布（給定置信概率/, =0.99%),則查表得=2. 58,即
由于相對(duì)于一般壓力表，精密壓力表的溫度影響、 示值變動(dòng)量的影響估讀的影響較小，可以忽略不計(jì)。
3.6相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
3.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表 各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見(jiàn)表9
/a 0992 +0.0144 +0.0529 +0. 0034 +0.0008 +0. 0094 % =0. 42%
3.6相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
3.7相對(duì)擴(kuò)展不確定度
U^i = kuCTci =2 xO. 42 % =0. 84 %
3.8結(jié)果分析
對(duì)比于1.6%'該評(píng)定結(jié)果合理
