壓力儀表在工業(yè)自動(dòng)控制中的應(yīng)用研究

李文龍+孫偉峰+王淼兒

摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)化水平大幅提升。儀表自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)方面。壓力儀表工業(yè)生產(chǎn)制造中必要的組成。壓力是不單單是工業(yè)安全生產(chǎn)中的一個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，在某些方面還會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中必須應(yīng)用好壓力儀表。本文主要從壓力儀表的選擇出發(fā)，對(duì)其應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，并探討針對(duì)性解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力儀表；工業(yè)生產(chǎn)；自動(dòng)化控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，壓力是一項(xiàng)重要參數(shù)。在一些工業(yè)生產(chǎn)中，壓力往往對(duì)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)很大影響。而壓力儀表就為生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)提供壓力信息，進(jìn)而為自控控裝置動(dòng)作發(fā)出正確指令。如壓力儀表應(yīng)用不當(dāng)，則會(huì)造成壓力調(diào)控信息無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確獲取，嚴(yán)重的引發(fā)安全生產(chǎn)事故。因而，必須考慮到工業(yè)生產(chǎn)中相關(guān)介質(zhì)的物理性質(zhì)、壓力需求及生產(chǎn)環(huán)境等，確定壓力儀表類型、精度及量程。

1 選擇合適壓力儀表

（一）選定類型

在選擇壓力儀表類型時(shí)，應(yīng)從這方面進(jìn)行全面考慮。一是壓力測(cè)量時(shí)相關(guān)元件一般需要和被測(cè)介質(zhì)密切接觸[1]，所以在選擇儀表類型時(shí)，首要考慮的就是其材料。比如：腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)必須選用不銹鋼材質(zhì)元件；氨用類壓力儀表，則不應(yīng)選用銅或其合金材料制成的元件， 原因就是氨氣對(duì)銅有很強(qiáng)的的腐蝕性；氧用類儀表，可選用常規(guī)材料元件， 但必須做到禁油，原因是油在流入氧氣系統(tǒng)后會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。二是壓力儀表輸出信號(hào)如僅僅是測(cè)定壓力變化的，則要選用彈簧管式或液柱式直接指示儀表。比如：要把壓力信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制中心的，那么要選用電氣式壓力傳感元件；如自控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，那么要選用數(shù)字智能式壓力傳感元件。三是考慮應(yīng)用環(huán)境，對(duì)于爆炸危險(xiǎn)性大的環(huán)境，必須選用防爆型儀表；對(duì)于環(huán)境溫度很高或極低的情況，應(yīng)選用溫度系數(shù)很小的轉(zhuǎn)換元件。

（二）確定量程

工業(yè)生產(chǎn)自控生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力儀表，在選用時(shí)還需考慮具體的壓力測(cè)量需要，包括被測(cè)介質(zhì)物理性質(zhì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性等方面[2]。壓力儀表的量程必須滿足實(shí)際要求，確保安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。為確保壓力儀表內(nèi)部的彈性元件客運(yùn)在彈性變形設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)正常穩(wěn)定運(yùn)行，在量程確定上，如基于靜態(tài)測(cè)試狀態(tài)下，既定被測(cè)量介質(zhì)最大壓參數(shù)必須控制在儀表滿量程的2/3以內(nèi)；如基于波動(dòng)情狀態(tài)下，被測(cè)量介質(zhì)最大壓必須控制在儀表滿量程的1/2以內(nèi)。

（三）明確精度

精度就是儀表測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)際水平的一致度，精度越高則表明自控系統(tǒng)誤差就越小。壓力儀表精度等級(jí)體現(xiàn)被側(cè)儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表的比較中，指示數(shù)值和實(shí)際數(shù)值最為接近準(zhǔn)度，在工業(yè)生產(chǎn)自控系統(tǒng)中的壓力儀表精度主要分為0.05級(jí)、0.1級(jí)、0.25級(jí)、0.4級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)及2.5級(jí)六個(gè)級(jí)別。需要根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，依據(jù)被測(cè)最小壓力值規(guī)定的誤差范圍確定精度等級(jí)，但不得偏面追求高精度而未能考慮到實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，要不然會(huì)造成資源浪費(fèi)，且對(duì)測(cè)量質(zhì)量造成影響。

2 工業(yè)自動(dòng)控制中壓力儀表常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

（一）常見(jiàn)問(wèn)題

在應(yīng)用中，往往會(huì)因設(shè)備操作者的粗心或認(rèn)知不足，及自控系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行后有關(guān)元器件的位置出現(xiàn)移動(dòng)變化而未能及時(shí)調(diào)整等導(dǎo)致壓力儀表出現(xiàn)以下問(wèn)題：

一是取壓管口和被測(cè)介質(zhì)流向未能垂直，或未能和設(shè)備內(nèi)壁有效平行，或存在凸起物等，均會(huì)對(duì)被測(cè)物的靜壓測(cè)定造成影響。

二是儀表自身為腐蝕性、高溫測(cè)量的介質(zhì)，但在實(shí)際測(cè)量中儀表中的敏感元件和腐蝕性、高溫介質(zhì)密切接觸而造成損壞[3]。比如：壓力儀表未裝配冷凝設(shè)備就用來(lái)測(cè)定高溫蒸汽壓力?；蛭囱b配捕塵設(shè)備，就直接應(yīng)用到含塵氣體的測(cè)壓中；未裝配隔離設(shè)備就用于腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)定。

三是在壓力儀表裝置位與取壓口未能在相同平面時(shí)，因?qū)烧叩母叨炔钗茨芗皶r(shí)修正而導(dǎo)致誤差。

四是未能全面考慮不同介質(zhì)測(cè)壓時(shí)的壓力取出位。對(duì)于氣體介質(zhì)，一般設(shè)在管道上側(cè)；對(duì)于蒸汽，則設(shè)在管道兩側(cè)；對(duì)于液體，則設(shè)在管道底側(cè)。

五是未能合理設(shè)定壓力表和取壓位的間距，如果間距過(guò)大則可能導(dǎo)致壓力讀取信息不準(zhǔn)。此外，信號(hào)管道通常是設(shè)置在隔離閥到取壓處，在最高部位需要裝有排氣器件，在最低處則需裝排水器件。

（二）解決措施

1.在把壓力傳感器裝配到工業(yè)生產(chǎn)自控系統(tǒng)中時(shí)，應(yīng)分別將萬(wàn)用表、干電池、指示燈等器件妥善接好，再通過(guò)調(diào)整鑰匙把上、下兩個(gè)壓力信號(hào)限定在總量程的1/4～3/4間。

2.緩緩增加壓力。如壓力信號(hào)升至上限，此時(shí)綠燈被點(diǎn)亮，為確保壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)定其電阻大小，如果顯示為0，那么表示已達(dá)精度要求。此外，最小工作壓必須高于儀表總量程的1/3，如最小、最大工壓無(wú)法達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮最大壓要求。再通過(guò)被測(cè)壓算出壓力儀表上、下限數(shù)據(jù)之后，還不能直接用來(lái)作為儀表測(cè)壓的具體范圍，還需要嚴(yán)格依照我國(guó)制定的壓力傳感器不同量程、精度等級(jí)選擇最為合理的儀表，進(jìn)而確保能滿足工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制的需要。

3.緩慢降低壓力。如壓力信號(hào)達(dá)到參數(shù)下限，此時(shí)紅燈點(diǎn)亮，同樣通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)定它的電阻值。如果其電阻值顯示為0，那么表示能穩(wěn)定接通[4]。如果壓力與上、下限的觸點(diǎn)相接通，標(biāo)準(zhǔn)壓力值與測(cè)得的壓力值間的誤差不得超過(guò)允許誤差的1.5倍。壓力傳感器在測(cè)定確認(rèn)合格之后，需要當(dāng)即貼上合格證，并做好鉛封。另外，壓力儀表僅僅可以測(cè)定壓力的信號(hào)是基于彈性元件受壓下發(fā)生一定形變，進(jìn)而基于形變大小來(lái)表現(xiàn)出壓力變化。當(dāng)前，在工業(yè)生產(chǎn)在控制系統(tǒng)中主要使用含有半導(dǎo)體的壓力傳感器。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，壓力儀表在工業(yè)生產(chǎn)自控系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用，在選用時(shí)必須全面考慮其類型、量程、精度、環(huán)境及被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)，同時(shí)，還需滿足我國(guó)制定的工業(yè)生產(chǎn)壓力儀表規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。為確保壓力儀表功能的正常運(yùn)行，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全，還需對(duì)其使用中的常見(jiàn)問(wèn)題有所掌握，以便采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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