浅析自动化测压仪表在油气管道领域中的应用研究

摘要：随着科技的飞速发展，我国各类工业自动化系统也得到了快速发展，近年来，在油气管道领域自动化测压仪表得以广泛应用，并迅速成为油气管道领域各工业设施自动化系统中的重要组成部分，其在工业自动化系统中发挥着重要的作用。本文首先对油气管道领域中自动化测压仪表使用情况进行了简单介绍，随后介绍了自动化测压仪表的主要类型和性能指标，最后对自动化测压仪表在油气管道应用中的主要故障、维护管理和发展趋势进行了浅析。

关键词：自动化仪表 测压仪表 油气管道 应用

1、油气管道领域中自动化测压仪表的使用情况

我国油气管道事业近年来突飞猛进地发展，在油气管道领域里，分输站、泵站等各类专用场站星罗棋布，在以上诸多场站当中，自动化测压仪表成为油气管道领域中工业设施自动化系统中的重要组成部分，自动化测压仪表能够自动完成测量待测部位压力的功能，第一时间对输油气管道的运行工况进行反映和显示，给设备运行操作人员提供第一手资料；其能够及时准确地将数据信号提供给自动化控制系统；还能够将分析数据快速地提供给信息处理系统。通常情况下，自动化测压仪表的构成可以分为三部分：一是传感器，其主要作用是充分发挥各种信号的作用，对被测压力的模拟量进行检测；二是变送器，其主要作用是实现把传感器检测到的模拟信号转换成4～20mA的电信号；三是显示器，其主要作用是对测量结果加以显示。由此可知，要想实现自动化系统的安全有效运行，具备良好的自动化仪表是前提条件。

2、自动化测压仪表的主要类型和性能指标

2.1 自动化测压仪表的主要类型

2.1.1 隔离型膜盒压力变送器

关于隔离型膜盒压力变送器，其普遍应用于泵进出口等震动较大、阀井等安装检修不便的压力测量时使用，该测试仪器的工作原理是先让被测介质经由取压管道，然而再进入外薄膜盘内，当外膜片上接受压力信号时通过硅油的传递原封不动的将外膜片的压力传递到了普通膜盒上，测出外膜片所感受的压力。

2.1.2 扩散硅式压力变送器

关于扩散硅式压力变送器，其属于电阻应变式变送器的一种，通常情况下被用于管道压力值被远程监控或参与自动控制的测量使用。扩散硅式压力变送器主要应用了集成电路技术方法，通过扩散工艺让半导体基片上产生应变电阻，其中的变化率与被测压力之间成正比例关系。因为单晶硅拥有较高的弹性性能、弹性相对滞后而不易发生蠕变，因此压阻效应较大，测量精准度较高。

2.1.3 弹簧管压力表

关于弹簧管压力表，其应用主要是对管道油气压力进行现场指示，该测量仪器是将弹簧管作为测量元件使用。通过被测压力的作用，弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的弹性特性，将压力转变为弹簧管自由端的弹性位移，带动指针发生偏转，从而将被测压力指示出来。

2.2 自动化测压仪表的性能指标

我们在选择自动化测压仪表时，必须对其性能指标了解掌握，主要包括以下几个方面：一是精确度指标，一般而言，自动化检测仪表的精确度需要在±1%之间；二是响应时间指标，主要指自动化检测仪表指示信息的显示时间；三是输出信号指标，通常情况下自动化检测仪表的模拟信号输出应该是4～20mA电信号，并且负载高于600Ω；四是仪表电源，分别是两线制220V、50Hz和两线制24V，DC；五是工作电源，需要选择独立电源作为工作电源；六是监测仪表，通常选择数显仪较为合适。

3、自动化测压仪表在油气管道领域应用中的主要故障、维护管理和发展趋势

3.1 自动化测压仪表在油气管道领域应用中的主要故障

自动化测压仪表在油气管道领域应用中的主要故障比例图参见图1。

由图1可知，自动化测压仪表在油气管道领域应用中由于人为的破坏以及维护管理问题发生的故障均属于人为因素故障，例如在对一些自动化元部件进行更换过程中，操作人员型号选取错误，芯片和电路板安装使用错误，由于电路参数不匹配而造成芯片或电路板烧毁问题；进行电路板或电路的操作时，由于操作不当或者设定参数错误，未能及时更换和处理各种耗费部件等失误而导致的仪器损坏问题。

自动化测压仪表在油气管道领域应用中的非人为故障主要指线路故障以及元器件故障两类。接触不良和绝缘不良都是最为常见的线路故障，当发生接触不良故障时，电路相当于开路状态，存在着较大的偶然性因素，因此发现较为困难，其导致接触不良的因素有很多，大体包括：插件发生松动、焊接不良以及接点表面发生氧化等；而人们对于绝缘不良故障也很少重视，如果电路板上由于表面处理不良等因素形成绝缘不良，其结果可能直接造成信号串线和泄漏等，最终使电路板工作不稳定，严重情况会损坏电路板。

自动化测压仪表在油气管道领域应用中的密封问题是自动化测压仪表最严重的故障所在，其主要包括两个方面内容：一是自动化测压仪表由于密封不良，而导致雨水或其它液体流入仪表内部，造成了仪表故障；二是部分仪表盖可能密封不良，导致了仪表内部元件或者线路可能因为物理、化学以及电化学作用等发生了侵蚀和腐蚀等现象。

3.2 自动化测压仪表的维护管理

(1)管理人员必须加大巡检工作力度，做到每天定时巡检，一般需保证在两次以上，期间必须严格执行化学工业部颁发的《设备维护检修规程》等规程标准；

(2)对于一些容易发生冷藏、结晶和沉积介质的仪表，需要针对各自情况制定出确切可行的详细的排污计划等；

(3)定期开展仪表的巡检维护，保温伴热，确保仪表测量系统能够安全运行工作，一旦发现问题立即给予处理解决；

(4)做好防腐蚀工作，有效解决仪表腐蚀问题，一般可以使用隔离和使用针对不同腐蚀介质元件这两种措施加以解决；

(5)做好防雷电工作。一般可以采取屏蔽、等电位连接与接地、电泳保护等措施，确保仪表不会受到雷击而发生损坏。

3.3 自动化测压仪表的发展趋势

(1)总线化趋势。在众多自动化设施当中，通常将现场设备作为现场仪表看待。随着现场总线技术的应用，使得分布式测试和组建集中十分便利。然而，随着市场的快速发展，要求自动化仪表也要符合市场需求。集中测控主要应用在无法实现远程、大范围以及复杂测控要求的情况下，这就需要组建一个任意现场都能实现共享数据的网络，这种情况下基于现场总线的控制系统得以发展。如今，市场总线已经国际自动化技术发展的主要表现形式之一，其发展的同时也给如自动化测压仪表等过程测量仪表带来了新的发展机遇，并且为实现仪表的高稳定性、高精度性、高可靠性、高适应性等赋予了新的发展平台。

(2)智能化趋势。未来自动化仪表的主要发展方向就是实现智能化。从目前来看，智能自动化技术在仪表领域中已被广泛推广和应用，由于其具备可靠性强，性能好、精度高、智能化等优势，发展前景良好。智能自动化技术能够为仪表与测量领域开辟广阔空间。可以利用智能化软件的功能，有效提高现有测量系统的性能和效率，对传统测量系统功能进行扩展，使仪器仪表的性能能够达到高速、高效、多功能等需求；此外，新的智能化仪器驱动软件规范的出现，使得虚拟仪器结构和性能也改进了许多，而仪表的网络应用中，基于英特网和模拟识别软件的仪器的出现，使远程测量和采集数据、分类存储和应用等已经变为了现实。

(3)开放性趋势。就目前来看，油气管道领域应用的检测仪器的软件核心大都还是采用Linux等嵌入式系统，硬件核心主要还是微处理器，而在信息时代，相关仪器仪表与计算机的关联度将更加密切。Agilent公司相关人员已明确提出，未来的仪器仪表在设备上要具备与计算机同样的接口等，以方便地实现同各种现场执行器或测控仪表的链接，最终各种智能化仪表之间将建立相互连接的开放式系统。

4、结语

伴随油气管道领域自动化技术的进一步发展和提高，油气管道领域的生产和管理等方面也必须符合时代发展要求。现代油气管道领域自动化系统必须将计算机、控制、通信、网络、管理等技术集于一体。随着智能自动化技术的深入推广和应用，更加智能化的自动测压仪表势相信会成为未来的发展趋势，希望其能够为油气管道领域自动化技术的提升做出贡献。

参考文献

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