淺談壓力儀表在工業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生產領域，對于保障工業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自動化的發展，壓力儀表在工業生產自動化控制中的重要性也越發突出，極大地促進了工業生產效率和生產安全性水平的提高，成為工業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生產自動控制中的應用進行了探討。

關鍵詞：壓力儀表；工業生產；儀表自動控制；應用

在工業生產中，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。隨著科學技術的發展，現代工業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生產中，實現了對工業生產的自動化、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、及時而精確的調節控制與報警提示，極大地提高了工業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材質元件即可。二是要考慮儀表測量使用的環境，如在環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；如在靜態測試狀態下，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。在工業生產自控系統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，并在工業生產實際應用中帶來許多不便。

2 壓力儀表在工業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）