压力仪表在工业自动控制中的应用研究
李文龙+孙伟峰+王淼儿
摘 要：近年来，随着科学技术的不断发展，我国工业化水平大幅提升。仪表自动化技术已广泛应用到工业生产各个方面。压力仪表工业生产制造中必要的组成。压力是不单单是工业安全生产中的一个监测指标，在某些方面还会影响到产品质量。因此，在工业生产自动化控制中必须应用好压力仪表。本文主要从压力仪表的选择出发，对其应用于工业自动化控制中的常见问题进行分析，并探讨针对性解决措施。
关键词：压力仪表；工业生产；自动化控制
在工业生产中，压力是一项重要参数。在一些工业生产中，压力往往对生产效率及产品质量带来很大影响。而压力仪表就为生产自动控制系统提供压力信息，进而为自控控装置动作发出正确指令。如压力仪表应用不当，则会造成压力调控信息无法及时、准确获取，严重的引发安全生产事故。因而，必须考虑到工业生产中相关介质的物理性质、压力需求及生产环境等，确定压力仪表类型、精度及量程。
1 选择合适压力仪表
（一）选定类型
在选择压力仪表类型时，应从这方面进行全面考虑。一是压力测量时相关元件一般需要和被测介质密切接触[1]，所以在选择仪表类型时，首要考虑的就是其材料。比如：腐蚀性较强的介质必须选用不锈钢材质元件；氨用类压力仪表，则不应选用铜或其合金材料制成的元件， 原因就是氨气对铜有很强的的腐蚀性；氧用类仪表，可选用常规材料元件， 但必须做到禁油，原因是油在流入氧气系统后会有爆炸危险。二是压力仪表输出信号如仅仅是测定压力变化的，则要选用弹簧管式或液柱式直接指示仪表。比如：要把压力信号远传至控制中心的，那么要选用电气式压力传感元件；如自控系统需要实现数字通信，那么要选用数字智能式压力传感元件。三是考虑应用环境，对于爆炸危险性大的环境，必须选用防爆型仪表；对于环境温度很高或极低的情况，应选用温度系数很小的转换元件。
（二）确定量程
工业生产自控生产系统的压力仪表，在选用时还需考虑具体的压力测量需要，包括被测介质物理性质、环境、经济性等方面[2]。压力仪表的量程必须满足实际要求，确保安全、稳定生产。为确保压力仪表内部的弹性元件客运在弹性变形设计范围之内正常稳定运行，在量程确定上，如基于静态测试状态下，既定被测量介质最大压参数必须控制在仪表满量程的2/3以内；如基于波动情状态下，被测量介质最大压必须控制在仪表满量程的1/2以内。
（三）明确精度
精度就是仪表测量数据和实际水平的一致度，精度越高则表明自控系统误差就越小。压力仪表精度等级体现被侧仪表和标准仪表的比较中，指示数值和实际数值最为接近准度，在工业生产自控系统中的压力仪表精度主要分为0.05级、0.1级、0.25级、0.4级、1.0级、1.5级及2.5级六个级别。需要根据生产工艺要求，依据被测最小压力值规定的误差范围确定精度等级，但不得偏面追求高精度而未能考虑到实用性和经济性，要不然会造成资源浪费，且对测量质量造成影响。
2 工业自动控制中压力仪表常见问题及解决措施
（一）常见问题
在应用中，往往会因设备操作者的粗心或认知不足，及自控系统负荷运行后有关元器件的位置出现移动变化而未能及时调整等导致压力仪表出现以下问题：
一是取压管口和被测介质流向未能垂直，或未能和设备内壁有效平行，或存在凸起物等，均会对被测物的静压测定造成影响。
二是仪表自身为腐蚀性、高温测量的介质，但在实际测量中仪表中的敏感元件和腐蚀性、高温介质密切接触而造成损坏[3]。比如：压力仪表未装配冷凝设备就用来测定高温蒸汽压力。或未装配捕尘设备，就直接应用到含尘气体的测压中；未装配隔离设备就用于腐蚀性介质的压力测定。
三是在压力仪表装置位与取压口未能在相同平面时，因对两者的高度差未能及时修正而导致误差。
四是未能全面考虑不同介质测压时的压力取出位。对于气体介质，一般设在管道上侧；对于蒸汽，则设在管道两侧；对于液体，则设在管道底侧。
五是未能合理设定压力表和取压位的间距，如果间距过大则可能导致压力读取信息不准。此外，信号管道通常是设置在隔离阀到取压处，在最高部位需要装有排气器件，在最低处则需装排水器件。
（二）解决措施
1.在把压力传感器装配到工业生产自控系统中时，应分别将万用表、干电池、指示灯等器件妥善接好，再通过调整钥匙把上、下两个压力信号限定在总量程的1/4～3/4间。
2.缓缓增加压力。如压力信号升至上限，此时绿灯被点亮，为确保压力测量的准确性，应用万用表测定其电阻大小，如果显示为0，那么表示已达精度要求。此外，最小工作压必须高于仪表总量程的1/3，如最小、最大工压无法达到要求时，应优先考虑最大压要求。再通过被测压算出压力仪表上、下限数据之后，还不能直接用来作为仪表测压的具体范围，还需要严格依照我国制定的压力传感器不同量程、精度等级选择最为合理的仪表，进而确保能满足工业生产自动控制的需要。
3.缓慢降低压力。如压力信号达到参数下限，此时红灯点亮，同样通过万用表测定它的电阻值。如果其电阻值显示为0，那么表示能稳定接通[4]。如果压力与上、下限的触点相接通，标准压力值与测得的压力值间的误差不得超过允许误差的1.5倍。压力传感器在测定确认合格之后，需要当即贴上合格证，并做好铅封。另外，压力仪表仅仅可以测定压力的信号是基于弹性元件受压下发生一定形变，进而基于形变大小来表现出压力变化。当前，在工业生产在控制系统中主要使用含有半导体的压力传感器。
3 结语
总而言之，压力仪表在工业生产自控系统中发挥着不可替代的作用，在选用时必须全面考虑其类型、量程、精度、环境及被测介质性质，同时，还需满足我国制定的工业生产压力仪表规格标准。为确保压力仪表功能的正常运行，保证工业生产的安全，还需对其使用中的常见问题有所掌握，以便采取针对性措施进行处理。
参考文献
[1]余光成.论消毒柜选用和维护策略[J].现代商贸工业，2011，6（13）：225-226
[2]金瑾.工作用一般压力表的检定和调修[J].科技创新导报，2011，7（21）：117-119.
[3]于斌，牛爽，魏革.化工生产控制过程中自动化仪表探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2012，16：28.
[4]崔黎明.自动化仪表在泵站中的应用[J].科技创业家，2012，23：165.
摘 要：近年来，随着科学技术的不断发展，我国工业化水平大幅提升。仪表自动化技术已广泛应用到工业生产各个方面。压力仪表工业生产制造中必要的组成。压力是不单单是工业安全生产中的一个监测指标，在某些方面还会影响到产品质量。因此，在工业生产自动化控制中必须应用好压力仪表。本文主要从压力仪表的选择出发，对其应用于工业自动化控制中的常见问题进行分析，并探讨针对性解决措施。
关键词：压力仪表；工业生产；自动化控制
在工业生产中，压力是一项重要参数。在一些工业生产中，压力往往对生产效率及产品质量带来很大影响。而压力仪表就为生产自动控制系统提供压力信息，进而为自控控装置动作发出正确指令。如压力仪表应用不当，则会造成压力调控信息无法及时、准确获取，严重的引发安全生产事故。因而，必须考虑到工业生产中相关介质的物理性质、压力需求及生产环境等，确定压力仪表类型、精度及量程。
1 选择合适压力仪表
（一）选定类型
在选择压力仪表类型时，应从这方面进行全面考虑。一是压力测量时相关元件一般需要和被测介质密切接触[1]，所以在选择仪表类型时，首要考虑的就是其材料。比如：腐蚀性较强的介质必须选用不锈钢材质元件；氨用类压力仪表，则不应选用铜或其合金材料制成的元件， 原因就是氨气对铜有很强的的腐蚀性；氧用类仪表，可选用常规材料元件， 但必须做到禁油，原因是油在流入氧气系统后会有爆炸危险。二是压力仪表输出信号如仅仅是测定压力变化的，则要选用弹簧管式或液柱式直接指示仪表。比如：要把压力信号远传至控制中心的，那么要选用电气式压力传感元件；如自控系统需要实现数字通信，那么要选用数字智能式压力传感元件。三是考虑应用环境，对于爆炸危险性大的环境，必须选用防爆型仪表；对于环境温度很高或极低的情况，应选用温度系数很小的转换元件。
（二）确定量程
工业生产自控生产系统的压力仪表，在选用时还需考虑具体的压力测量需要，包括被测介质物理性质、环境、经济性等方面[2]。压力仪表的量程必须满足实际要求，确保安全、稳定生产。为确保压力仪表内部的弹性元件客运在弹性变形设计范围之内正常稳定运行，在量程确定上，如基于静态测试状态下，既定被测量介质最大压参数必须控制在仪表满量程的2/3以内；如基于波动情状态下，被测量介质最大压必须控制在仪表满量程的1/2以内。
（三）明确精度
精度就是仪表测量数据和实际水平的一致度，精度越高则表明自控系统误差就越小。压力仪表精度等级体现被侧仪表和标准仪表的比较中，指示数值和实际数值最为接近准度，在工业生产自控系统中的压力仪表精度主要分为0.05级、0.1级、0.25级、0.4级、1.0级、1.5级及2.5级六个级别。需要根据生产工艺要求，依据被测最小压力值规定的误差范围确定精度等级，但不得偏面追求高精度而未能考虑到实用性和经济性，要不然会造成资源浪费，且对测量质量造成影响。
2 工业自动控制中压力仪表常见问题及解决措施
（一）常见问题
在应用中，往往会因设备操作者的粗心或认知不足，及自控系统负荷运行后有关元器件的位置出现移动变化而未能及时调整等导致压力仪表出现以下问题：
一是取压管口和被测介质流向未能垂直，或未能和设备内壁有效平行，或存在凸起物等，均会对被测物的静压测定造成影响。
二是仪表自身为腐蚀性、高温测量的介质，但在实际测量中仪表中的敏感元件和腐蚀性、高温介质密切接触而造成损坏[3]。比如：压力仪表未装配冷凝设备就用来测定高温蒸汽压力。或未装配捕尘设备，就直接应用到含尘气体的测压中；未装配隔离设备就用于腐蚀性介质的压力测定。
三是在压力仪表装置位与取压口未能在相同平面时，因对两者的高度差未能及时修正而导致误差。
四是未能全面考虑不同介质测压时的压力取出位。对于气体介质，一般设在管道上侧；对于蒸汽，则设在管道两侧；对于液体，则设在管道底侧。
五是未能合理设定压力表和取压位的间距，如果间距过大则可能导致压力读取信息不准。此外，信号管道通常是设置在隔离阀到取压处，在最高部位需要装有排气器件，在最低处则需装排水器件。
（二）解决措施
1.在把压力传感器装配到工业生产自控系统中时，应分别将万用表、干电池、指示灯等器件妥善接好，再通过调整钥匙把上、下两个压力信号限定在总量程的1/4～3/4间。
2.缓缓增加压力。如压力信号升至上限，此时绿灯被点亮，为确保压力测量的准确性，应用万用表测定其电阻大小，如果显示为0，那么表示已达精度要求。此外，最小工作压必须高于仪表总量程的1/3，如最小、最大工压无法达到要求时，应优先考虑最大压要求。再通过被测压算出压力仪表上、下限数据之后，还不能直接用来作为仪表测压的具体范围，还需要严格依照我国制定的压力传感器不同量程、精度等级选择最为合理的仪表，进而确保能满足工业生产自动控制的需要。
3.缓慢降低压力。如压力信号达到参数下限，此时红灯点亮，同样通过万用表测定它的电阻值。如果其电阻值显示为0，那么表示能稳定接通[4]。如果压力与上、下限的触点相接通，标准压力值与测得的压力值间的误差不得超过允许误差的1.5倍。压力传感器在测定确认合格之后，需要当即贴上合格证，并做好铅封。另外，压力仪表仅仅可以测定压力的信号是基于弹性元件受压下发生一定形变，进而基于形变大小来表现出压力变化。当前，在工业生产在控制系统中主要使用含有半导体的压力传感器。
3 结语
总而言之，压力仪表在工业生产自控系统中发挥着不可替代的作用，在选用时必须全面考虑其类型、量程、精度、环境及被测介质性质，同时，还需满足我国制定的工业生产压力仪表规格标准。为确保压力仪表功能的正常运行，保证工业生产的安全，还需对其使用中的常见问题有所掌握，以便采取针对性措施进行处理。
参考文献
[1]余光成.论消毒柜选用和维护策略[J].现代商贸工业，2011，6（13）：225-226
[2]金瑾.工作用一般压力表的检定和调修[J].科技创新导报，2011，7（21）：117-119.
[3]于斌，牛爽，魏革.化工生产控制过程中自动化仪表探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2012，16：28.
[4]崔黎明.自动化仪表在泵站中的应用[J].科技创业家，2012，23：165.
