壓力儀表在工業(yè)自動控制中的應(yīng)用研究

李佺+李建波+張洪銘

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國工業(yè)化水平大幅提升。儀表自動化技術(shù)已廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)各個方面。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)中的一個監(jiān)測指標(biāo)，在某些方面還會影響到產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在工業(yè)生產(chǎn)自動化控制中必須應(yīng)用好壓力儀表。本文主要從壓力儀表的選擇出發(fā)，對其應(yīng)用于工業(yè)自動化控制中的常見問題進(jìn)行分析，并探討針對性解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力儀表；工業(yè)生產(chǎn)；自動化控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，壓力是一項重要參數(shù)。在一些工業(yè)生產(chǎn)中，壓力往往對生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大影響。而壓力儀表就為生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)提供壓力信息，進(jìn)而為自控控裝置動作發(fā)出正確指令。如壓力儀表應(yīng)用不當(dāng)，則會造成壓力調(diào)控信息無法及時、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，應(yīng)從這方面進(jìn)行全面考慮。一是壓力測量時相關(guān)元件一般需要和被測介質(zhì)密切接觸[1]，所以在選擇儀表類型時，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)后會有爆炸危險。二是壓力儀表輸出信號如僅僅是測定壓力變化的，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，對于爆炸危險性大的環(huán)境，必須選用防爆型儀表；對于環(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，在選用時還需考慮具體的壓力測量需要，包括被測介質(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)測試狀態(tài)下，既定被測量介質(zhì)最大壓參數(shù)必須控制在儀表滿量程的2/3以內(nèi)；如基于波動情狀態(tài)下，被測量介質(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

精度就是儀表測量數(shù)據(jù)和實際水平的一致度，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、0.1級、0.25級、0.4級、1.0級、1.5級及2.5級六個級別。需要根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，依據(jù)被測最小壓力值規(guī)定的誤差范圍確定精度等級，但不得偏面追求高精度而未能考慮到實用性和經(jīng)濟(jì)性，要不然會造成資源浪費(fèi)，且對測量質(zhì)量造成影響。

2 工業(yè)自動控制中壓力儀表常見問題及解決措施

（一）常見問題

在應(yīng)用中，往往會因設(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)移動變化而未能及時調(diào)整等導(dǎo)致壓力儀表出現(xiàn)以下問題：

一是取壓管口和被測介質(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，均會對被測物的靜壓測定造成影響。

二是儀表自身為腐蝕性、高溫測量的介質(zhì)，但在實際測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)備就用來測定高溫蒸汽壓力?；蛭囱b配捕塵設(shè)備，就直接應(yīng)用到含塵氣體的測壓中；未裝配隔離設(shè)備就用于腐蝕性介質(zhì)的壓力測定。

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

四是未能全面考慮不同介質(zhì)測壓時的壓力取出位。對于氣體介質(zhì)，一般設(shè)在管道上側(cè)；對于蒸汽，則設(shè)在管道兩側(cè)；對于液體，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，如果間距過大則可能導(dǎo)致壓力讀取信息不準(zhǔn)。此外，信號管道通常是設(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，應(yīng)分別將萬用表、干電池、指示燈等器件妥善接好，再通過調(diào)整鑰匙把上、下兩個壓力信號限定在總量程的1/4～3/4間。

2.緩緩增加壓力。如壓力信號升至上限，此時綠燈被點(diǎn)亮，為確保壓力測量的準(zhǔn)確性，應(yīng)用萬用表測定其電阻大小，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、最大工壓無法達(dá)到要求時，應(yīng)優(yōu)先考慮最大壓要求。再通過被測壓算出壓力儀表上、下限數(shù)據(jù)之后，還不能直接用來作為儀表測壓的具體范圍，還需要嚴(yán)格依照我國制定的壓力傳感器不同量程、精度等級選擇最為合理的儀表，進(jìn)而確保能滿足工業(yè)生產(chǎn)自動控制的需要。

3.緩慢降低壓力。如壓力信號達(dá)到參數(shù)下限，此時紅燈點(diǎn)亮，同樣通過萬用表測定它的電阻值。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)壓力值與測得的壓力值間的誤差不得超過允許誤差的1.5倍。壓力傳感器在測定確認(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定壓力的信號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

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，在選用時必須全面考慮其類型、量程、精度、環(huán)境及被測介質(zhì)性質(zhì)，同時，還需滿足我國制定的工業(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，還需對其使用中的常見問題有所掌握，以便采取針對性措施進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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[3]于斌，牛爽，魏革.化工生產(chǎn)控制過程中自動化儀表探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，16：28.

[4]崔黎明.自動化儀表在泵站中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012，23：165.