油罐數(shù)字壓力表設(shè)計(jì)探討

肖碩武，鄒 旺

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412000）

油罐數(shù)字壓力表設(shè)計(jì)探討

肖碩武，鄒 旺

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412000）

油罐常用U型壓力計(jì)或機(jī)械式壓力表作為壓力監(jiān)控設(shè)備，可靠性能低。立足數(shù)字儀表的深入發(fā)展，探討設(shè)計(jì)一種用于油罐的壓力監(jiān)控儀表，可對(duì)壓力的精確測(cè)量、顯示等功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有利于進(jìn)一步提高油庫管理的信息化、自動(dòng)化水平。

油罐；數(shù)字壓力表；設(shè)計(jì)

Abstract：U type pressure gauge or mechanical pressure gauge is used as pressure monitoring equipment in oil tank，and its reliability is low.Based on the in-depth development of digital instrument，explore the design of a monitoring instrument for pressure tank，the foundation can accurately measure and display function of pressure on the realization of remote monitoring of the pressure，is conducive to further improve the oil depot management informatization，automation level.

Key words：oil tank；digital pressure gauge；design

在油料儲(chǔ)存過程中，為了防止油罐內(nèi)外壓差過大，特別是負(fù)壓過大損壞油罐，油庫需要安裝U型壓力計(jì)等壓力監(jiān)控裝置對(duì)罐內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)控。目前油庫比較普遍使用的是U型壓力計(jì)，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)，然而，在長期的使用過程中，也暴露了許多問題，是油庫不可忽視的安全隱患。

1 油罐壓力監(jiān)控存在的主要問題

1.1 U型壓力計(jì)

U型壓力計(jì)因其簡單、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)使其在過去很長一段時(shí)間內(nèi)得到了廣泛運(yùn)用，同時(shí)，其弊端也是顯而易見和不可忽視的。

（1）做工粗糙，影響壓力計(jì)效能的正常發(fā)揮。壓力計(jì)內(nèi)部的U型管用普通的塑料線卡固定，固定不牢靠，很容易發(fā)生松動(dòng)和脫落，影響正常使用。

（2）開放的U型壓力計(jì)容易導(dǎo)致指示液氧化揮發(fā)和異物侵入。

（3）密封性能差，引起連通膠管中油氣泄露。

（4）信息化程度低，無法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油信息的自動(dòng)化。

1.2 機(jī)械式微壓力檢測(cè)儀表

此類儀表近年才被研制出現(xiàn)，具有優(yōu)于U型壓力計(jì)的諸多特點(diǎn)。

（1）外形簡潔美觀。采用圓形表盤不銹鋼外殼，體積較小，檢查維護(hù)方便。

（2）全封閉式設(shè)計(jì)。采用了金屬外殼封裝，能有效防止灰塵等異物侵入到儀表內(nèi)部，保證儀表內(nèi)部工作環(huán)境良好。

（3）指針表盤指示壓力。該儀表通過波紋管感應(yīng)氣體壓力驅(qū)動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，表盤上標(biāo)識(shí)刻度識(shí)別氣體壓力，指針位置可以準(zhǔn)確地顯示壓力數(shù)據(jù)。

（4）可進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。該儀表可將波紋管的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，并通過線路輸出到微機(jī)等顯示終端，對(duì)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并可實(shí)現(xiàn)壓力報(bào)警功能。

2 油罐數(shù)字壓力表需求分析

基于對(duì)行業(yè)現(xiàn)狀的分析，可以得出結(jié)論：現(xiàn)有壓力監(jiān)控裝置仍然不能滿足行業(yè)的需要。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，為研制新的替代產(chǎn)品提供了可能。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)?；谛碌膲毫鞲衅鳎岢隽巳碌慕鉀Q方案，設(shè)計(jì)一種油罐數(shù)字壓力表，該裝置滿足如下使用要求：

1）戶外工作穩(wěn)定性好（工作壽命>6a）、精度高（最小精確到1mmH2O）、重復(fù)性好、低溫漂；

2）鋁合金外殼，堅(jiān)固抗震，本安防爆，防水防塵；

3）具有反相保護(hù)、限流保護(hù)功能和增強(qiáng)型防雷保護(hù)功能，適合比較惡劣的現(xiàn)場環(huán)境；

4）微功耗，獨(dú)立電池供電，每組電池可3～5a連續(xù)供電，并具有電池容量報(bào)警功能；

5）動(dòng)態(tài)位液晶數(shù)字顯示（相當(dāng)于41/2位），可以顯示壓力數(shù)值和時(shí)間，壓力顯示值單位為Pa或mmH2O；

6）遠(yuǎn)程對(duì)壓力監(jiān)控，可通過通信電纜遠(yuǎn)程傳輸壓力信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離終端的壓力同步監(jiān)控；

7）可選RS485、RS232等通訊模塊；

8）可選4～20mA、0～5V、1～5V、或特殊要求的模擬信號(hào)輸出模塊；

9）可選峰值測(cè)試功能，300～500次/s的采集速率可保證峰值的真實(shí)性；

10）具備在線檢測(cè)功能。

3 基本工作原理

該裝置安裝于油罐上，通過壓力傳感器與油罐內(nèi)氣體空間接觸，感應(yīng)油罐內(nèi)氣體壓力后，將壓力轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并在液晶顯示屏上顯示壓力數(shù)值，方便巡查工作人員檢查罐內(nèi)空間壓力是否在正常范圍內(nèi)。當(dāng)負(fù)壓或正壓超過規(guī)定數(shù)值時(shí)，裝置本身能發(fā)出聲光報(bào)警，提示現(xiàn)場工作人員及時(shí)采取措施保護(hù)油罐。裝置采用了低功耗電路，可采用電池供電，減少了電纜供電的麻煩，電池可連續(xù)工作3～5a，穩(wěn)定性良好。

4 應(yīng)用前景分析

該儀表防爆性能優(yōu)良、使用維護(hù)方便、穩(wěn)定性優(yōu)良、通用性能好，在軍地油庫和加油站均可得到應(yīng)用，可靠性和穩(wěn)定性等完全超越現(xiàn)有裝置，可在油料行業(yè)中進(jìn)行推廣。

1）安全防爆。根據(jù)該壓力監(jiān)控裝置所處爆炸危險(xiǎn)場所的特殊性，設(shè)計(jì)采用本質(zhì)安全型防爆，可通過管道連接安裝在任何方便查庫人員巡檢的位置。因此一般安裝于油罐頂部，也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置于油罐周圍任何位置上。因此該裝置適用于任何軍內(nèi)外油料倉庫使用環(huán)境，是保障油庫安全的利器。

2）使用維護(hù)方便。該裝置通過液晶窗口顯示壓力數(shù)值，直接明了，測(cè)量精確，巡檢人員非常容易對(duì)油罐的壓力狀況進(jìn)行判斷，同時(shí)能顯示當(dāng)前查庫時(shí)間，還設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警功能，提醒巡檢人員或遠(yuǎn)程控制終端掌握情況并及時(shí)處置。

3）穩(wěn)定性優(yōu)良。裝置使用獨(dú)立電池供電，采用微功耗電路設(shè)計(jì)，使電池連續(xù)穩(wěn)定工作時(shí)間達(dá)到1a以上，期間根本無需進(jìn)行檢修?？刂齐娐凡捎脝纹瑱C(jī)電路，其本身具備的穩(wěn)定性賦予了裝置優(yōu)良的穩(wěn)定性能，確保了裝置長時(shí)間無故障工作。

4）經(jīng)濟(jì)適用。由于該裝置的信息化、自動(dòng)化程度高，決定了其成本必然有所提高。一旦產(chǎn)品得到推廣，產(chǎn)品形成規(guī)?；a(chǎn)，成本將得到大幅度降低，達(dá)到客戶滿意的程度。同時(shí)，由于其穩(wěn)定的工作性能，一次投資多年收益，油庫安全得到有效保證，從這個(gè)角度來說是符合經(jīng)濟(jì)適用要求的。

[1] 郭睿.智能數(shù)字壓力表設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2011，（21）.

Discussion on Design of Digital Pressure Gauge for Oil Tank

Xiao Shuo-wu，Zou Wang

TP391.41

A

1003–6490（2017）09–0109–02

2017–06–12

肖碩武（1984—），女，湖南株洲人，講師，主要從事藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)工作。