壓力儀表在工業自動控制中的應用研究

李佺+李建波+張洪銘

摘 要：近年來，隨著科學技術的不斷發展，我國工業化水平大幅提升。儀表自動化技術已廣泛應用到工業生產各個方面。壓力儀表工業生產制造中必要的組成。壓力是不單單是工業安全生產中的一個監測指標，在某些方面還會影響到產品質量。因此，在工業生產自動化控制中必須應用好壓力儀表。本文主要從壓力儀表的選擇出發，對其應用于工業自動化控制中的常見問題進行分析，并探討針對性解決措施。

關鍵詞：壓力儀表；工業生產；自動化控制

在工業生產中，壓力是一項重要參數。在一些工業生產中，壓力往往對生產效率及產品質量帶來很大影響。而壓力儀表就為生產自動控制系統提供壓力信息，進而為自控控裝置動作發出正確指令。如壓力儀表應用不當，則會造成壓力調控信息無法及時、準確獲取，嚴重的引發安全生產事故。因而，必須考慮到工業生產中相關介質的物理性質、壓力需求及生產環境等，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，應從這方面進行全面考慮。一是壓力測量時相關元件一般需要和被測介質密切接觸[1]，所以在選擇儀表類型時，首要考慮的就是其材料。比如：腐蝕性較強的介質必須選用不銹鋼材質元件；氨用類壓力儀表，則不應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的的腐蝕性；氧用類儀表，可選用常規材料元件， 但必須做到禁油，原因是油在流入氧氣系統后會有爆炸危險。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；如自控系統需要實現數字通信，那么要選用數字智能式壓力傳感元件。三是考慮應用環境，對于爆炸危險性大的環境，必須選用防爆型儀表；對于環境溫度很高或極低的情況，應選用溫度系數很小的轉換元件。

（二）確定量程

工業生產自控生產系統的壓力儀表，在選用時還需考慮具體的壓力測量需要，包括被測介質物理性質、環境、經濟性等方面[2]。壓力儀表的量程必須滿足實際要求，確保安全、穩定生產。為確保壓力儀表內部的彈性元件客運在彈性變形設計范圍之內正常穩定運行，在量程確定上，如基于靜態測試狀態下，既定被測量介質最大壓參數必須控制在儀表滿量程的2/3以內；如基于波動情狀態下，被測量介質最大壓必須控制在儀表滿量程的1/2以內。

（三）明確精度

精度就是儀表測量數據和實際水平的一致度，精度越高則表明自控系統誤差就越小。壓力儀表精度等級體現被側儀表和標準儀表的比較中，指示數值和實際數值最為接近準度，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級及2.5級六個級別。需要根據生產工藝要求，依據被測最小壓力值規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濟性，要不然會造成資源浪費，且對測量質量造成影響。

2 工業自動控制中壓力儀表常見問題及解決措施

（一）常見問題

在應用中，往往會因設備操作者的粗心或認知不足，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導致壓力儀表出現以下問題：

一是取壓管口和被測介質流向未能垂直，或未能和設備內壁有效平行，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，但在實際測量中儀表中的敏感元件和腐蝕性、高溫介質密切接觸而造成損壞[3]。比如：壓力儀表未裝配冷凝設備就用來測定高溫蒸汽壓力。或未裝配捕塵設備，就直接應用到含塵氣體的測壓中；未裝配隔離設備就用于腐蝕性介質的壓力測定。

三是在壓力儀表裝置位與取壓口未能在相同平面時，因對兩者的高度差未能及時修正而導致誤差。

四是未能全面考慮不同介質測壓時的壓力取出位。對于氣體介質，一般設在管道上側；對于蒸汽，則設在管道兩側；對于液體，則設在管道底側。

五是未能合理設定壓力表和取壓位的間距，如果間距過大則可能導致壓力讀取信息不準。此外，信號管道通常是設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生產自控系統中時，應分別將萬用表、干電池、指示燈等器件妥善接好，再通過調整鑰匙把上、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，此時綠燈被點亮，為確保壓力測量的準確性，應用萬用表測定其電阻大小，如果顯示為0，那么表示已達精度要求。此外，最小工作壓必須高于儀表總量程的1/3，如最小、最大工壓無法達到要求時，應優先考慮最大壓要求。再通過被測壓算出壓力儀表上、下限數據之后，還不能直接用來作為儀表測壓的具體范圍，還需要嚴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，進而確保能滿足工業生產自動控制的需要。

3.緩慢降低壓力。如壓力信號達到參數下限，此時紅燈點亮，同樣通過萬用表測定它的電阻值。如果其電阻值顯示為0，那么表示能穩定接通[4]。如果壓力與上、下限的觸點相接通，標準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合格之后，需要當即貼上合格證，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生一定形變，進而基于形變大小來表現出壓力變化。當前，在工業生產在控制系統中主要使用含有半導體的壓力傳感器。

3 結語

總而言之，壓力儀表在工業生產自控系統中發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、環境及被測介質性質，同時，還需滿足我國制定的工業生產壓力儀表規格標準。為確保壓力儀表功能的正常運行，保證工業生產的安全，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行處理。

參考文獻

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[2]金瑾.工作用一般壓力表的檢定和調修[J].科技創新導報，2011，7（21）：117-119.

[3]于斌，牛爽，魏革.化工生產控制過程中自動化儀表探討[J].中國石油和化工標準與質量，2012，16：28.

[4]崔黎明.自動化儀表在泵站中的應用[J].科技創業家，2012，23：165.