淺談壓力儀表在工業(yè)生產自動控制中的應用

畢曉峰

摘 要：壓力儀表是測量并指示高于環(huán)境壓力的儀表，包括對各種管路壓力的測量，壓力儀表的應用幾乎遍及于所有的工業(yè)生產領域，對于保障工業(yè)安全生產和產品質量具有十分重要的作用。隨著當前科學技術的進步和工業(yè)自動化的發(fā)展，壓力儀表在工業(yè)生產自動化控制中的重要性也越發(fā)突出，極大地促進了工業(yè)生產效率和生產安全性水平的提高，成為工業(yè)生產中儀表自動控制技術應用的代表。本文主要對壓力儀表在工業(yè)生產自動控制中的應用進行了探討。

關鍵詞：壓力儀表；工業(yè)生產；儀表自動控制；應用

在工業(yè)生產中，壓力是一項重要的工藝測量參數，例如在煉焦、冶金等工業(yè)生產中，壓力的控制往往是與生產效率、產品質量乃至生產的安全性密切相關的。在過去，對于壓力的讀取和控制基本都是通過人工操作來完成的，不僅難以實現對壓力精準、及時的控制，而且有時還會因為人為操作失誤而帶來較為嚴重的后果。隨著科學技術的發(fā)展，現代工業(yè)生產逐步加快了同自動化技術的結合，各種自動控制技術不斷應用到工業(yè)生產中，實現了對工業(yè)生產的自動化、數字化和智能化控制。壓力儀表的自動控制就是自動化技術應用的重要方面，其自動控制不僅為工業(yè)生產提供了精確的壓力指示，而且在一定的參數設置下，還可通過自控裝置可對壓力進行自動的、及時而精確的調節(jié)控制與報警提示，極大地提高了工業(yè)生產的工藝技術水平。壓力儀表屬于精密儀器，其自動控制過程也會受到很多因素的影響，因此，在應用中必須要充分考慮生產條件、壓力需求等，合理確定壓力儀表類型、量程和精度。

1 選擇合適的壓力儀表

1.1 類型選擇

選擇壓力儀表類型時，主要應從以下方面進行考慮：由于一般壓力儀表在測量時，相關元件會與被測介質密切接觸，因此，在選擇儀表類型時，首要考慮的就是被測介質和儀表的材質，這也是確保儀表能夠長期穩(wěn)定工作的關鍵。例如，氨水壓力的測量就應避免選擇銅與銅合金材料元件，因為氨對銅有較強的腐蝕性，對于具有一定腐蝕性的介質的測量，應選用不銹鋼材質元件；對于一般的水壓、氣壓的測量選用常規(guī)材質元件即可。二是要考慮儀表測量使用的環(huán)境，如在環(huán)境溫度很低或很高的情況下，應選用溫度系數較小的轉換元件；在具有爆炸危險性的環(huán)境中，需選用防爆型儀表。三是應考慮儀表的使用功能，如果僅是測量壓力變化的，則要選用液柱式或彈簧管式直接指示儀表。

1.2 確定量程

壓力儀表的選用必須綜合考慮工作環(huán)境、測量任務內容以及經濟性等方面的要求，其量程必須滿足生產實際需要，保證安全、穩(wěn)定生產。為確保壓力儀表內部的彈性元件在彈性變形設計范圍之內正常運行，在確定量程時，如基于波動狀態(tài)下，被測量介質最大壓必須控制在儀表滿量程的1/2以內；如在靜態(tài)測試狀態(tài)下，既定被測量介質最大壓力參數必須控制在儀表滿量程的2/3以內。

1.3 確定精度

測量精度代表了測量數據與實際水平的一致性，儀表自動控制是以測量數據為基礎的，因此，測量精度越高，數據越精確，則說明自控系統(tǒng)的誤差就越小，相應的生產工藝參數的控制就越準確。在工業(yè)生產自控系統(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、2.5級7個級別。壓力儀表的精度需根據生產工藝的技術要求以及生產實際情況，依據被測最小壓力值規(guī)定的誤差范圍確定精度等級。雖然較高的精度有利于自動控制的精確性，但精度并非越高越好，相反，過度的追求高精度反而會對儀表自動控制的實用性、經濟性帶來影響，增加控制操作的難度，并在工業(yè)生產實際應用中帶來許多不便。

2 壓力儀表在工業(yè)生產自動控制應用中的常見問題及解決措施

2.1 常見問題

在工業(yè)生產應用中，由于設備操作者知識技能不足，粗心大意，操作失誤，或是設備選擇應用不當，安裝不合理，檢維修不到位，以及自控系統(tǒng)負荷運行后有關元器件的位置出現移動變化而未能及時調整等，這些都會導致壓力儀表及自控系統(tǒng)經常出現各種問題。

（1）儀表中的敏感元件和高溫、腐蝕性介質密切接觸而造成損壞。如壓力儀表未裝配捕塵設備，就直接測量含塵氣體壓力；未裝配冷凝設備就用來測定高溫蒸汽壓力；未裝配隔離設備就用于腐蝕性介質的壓力測定。

（2）安裝不當，取壓管口未能和設備內壁有效平行，與未能和設備內壁有效平行，或存在凸起物阻擋，這些都會對靜壓測定造成影響。

（3）取壓位和壓力表的間距設置過大，導致壓力讀取信息不準確。

（4）未能全面考慮不同介質測壓時的壓力取出位，導致無法測量或測壓不準。比如對于液體，取出位應設在管道底側；對于氣體介質，一般設在管道上側。

（5）在壓力儀表取壓口與裝置位未能在相同平面時，因未能對兩者的高度差進行及時修正而導致誤差。

2.2 解決措施

（1）在儀表自動控制系統(tǒng)裝配壓力傳感器時，應分別將干電池、萬用表、指示燈等器件連接牢靠，再通過調整鑰匙把上、下兩個壓力信號限定在總量程的約1/4～3/4以內，避免壓力信號過大或過小，甚至超出量程。

（2）緩慢增加壓力，如壓力信號升至上限，綠燈被點亮，此時應用萬用表對其電阻大小進行測定，如電阻測定為零，則表示精度已達到要求。此外，最小工作壓必須高于儀表總量程的1/3，如最小、最大工壓無法達到量程要求時，則應優(yōu)先考慮最大壓。在通過被測壓算出壓力儀表上、下限數據之后，還需依照我國制定的壓力傳感器精度等級、不同量程選用最為合理的儀表，以滿足工業(yè)生產儀表自動控制的需求。

（3）緩慢降低壓力，壓力信號達到參數設定下限時，紅燈點亮，此時同樣用萬用表測量電阻值，如果阻值測定為零，則表示能穩(wěn)定接通。當壓力與上、下限觸點相接通時，測定壓力值與標準壓力值之間的誤差不得超過允許誤差的1.5倍，通過這些措施來保障壓力儀表在自動控制系統(tǒng)中的正常應用。

參考文獻

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（作者單位：河鋼集團邯鋼自動化部）