引言

        隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟實力的提升，壓力儀表得到了廣泛的發(fā)展，其種類也不再單一，而是呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢，在制作工藝、原材料、設(shè)計構(gòu)造以及用途等方面得到了創(chuàng)新。在油田的生產(chǎn)過程中，溫度值、壓力值和流量值等均是油田自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵參數(shù)。盡管壓力儀表得到了多樣化的創(chuàng)新與發(fā)展，但其測量高精確性一直是壓力儀表不斷重點改進的方面，如何提升壓力儀表的測量準確性來保障油田的生產(chǎn)，值得深入研究。文章以典型的彈簧管壓力儀表為例，探討其在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用，并重點研究提高壓力儀表測量準確度的方法。

 

1 壓力儀表相關(guān)技術(shù)簡介

1.1 壓力儀表相關(guān)概念

        壓力儀表是一件精密的測量儀器，一般由接頭、表盤玻璃、表殼、彈簧管、指針、連桿、機芯等元件組成，其中，接頭、機芯以及彈簧管是壓力儀表測量時非常為關(guān)鍵的零部件。其工作原理是將勢能的轉(zhuǎn)化體現(xiàn)為數(shù)字的形式供人們讀取，壓力儀表的彈簧管是主要受力部件，當(dāng)其收到壓力時，會發(fā)生可逆轉(zhuǎn)的彈性形變，引起彈簧管中管端的位置變化，管端連接連桿，通過連桿和機芯將受力情況放大，表盤指針的偏轉(zhuǎn)代表受力的大小，在表盤的刻度上讀出數(shù)字，即為壓力測量值 [1]。

 

        常用壓力表的制作材料為銅以及銅合金，測量的對象只能是不會與銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體、液體或者蒸汽。測量精度非常高時稱為１級。有一種精密壓力表，其精度遠超普通壓力儀表，其非常小精密度為 0.4 級，因此其可當(dāng)作普通壓力表精確度的鑒定儀器。壓力表精度等級依據(jù)其允許的測量誤差評定，常規(guī)彈簧管壓力表在正常使用后會產(chǎn)生一定的誤差，其非常大數(shù)值的誤差稱為允許基本誤差。在實際的測量使用中，要對壓力表進行周期檢定，以確保其測量的準確性、可靠性。

 

1.2 壓力儀表的分類

        （1）壓力表的測量精度有等級之分，一般壓力表的精密度由大到小分別為 1 級、1.6 級、2.5 級和 4 級，精密壓力表的測量精度也分為 4 個等級，等級數(shù)字分別為一般壓力表的十分之一。

        （2）壓力表的安裝方式也有所不同。常見的幾類分別是螺紋連接壓力表、盤裝連接壓力表、法蘭連接壓力表和夾子式連接壓力表。

        （3）壓力儀表在各行各業(yè)都有用到，依據(jù)其不同用途，壓力儀表可以分為普通用途壓力表和特殊用途壓力表。例如電接點壓力表、氨壓力表和氧壓力表等都屬于普通用途壓力表，另外像耐振壓力表、隔膜壓力表以及防腐壓力表等屬于特殊測量用途壓力儀表。

        （4）按照壓力表內(nèi)部彈性元件存在的差異，可將壓力儀表分為如圖 1 所示的 5 中類型。

        （5）壓力表的測量范圍不是完全相同的，在使用中盡量根據(jù)被測量物選擇合適測量范圍的壓力表，壓力表的類別與測量范圍劃分如表１所示 [2]。

2 壓力儀表在油田中的應(yīng)用

2.1 彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)

        以經(jīng)典的彈簧管壓力表為例，研究壓力表在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用。與上述氧氣表、真空表等同屬于一般壓力表，彈簧管壓力表的彈簧管、傳動機構(gòu)、機芯、表盤等是其測量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

 

2.2 壓力表測量上限選擇

        對壓力變化較為敏感的壓力表適合壓力較小的被測量物，若選擇使用承受壓力較大的壓力表測量較輕壓力的物體，彈簧管的位移不明顯，在三分之一量限之下的部分，會導(dǎo)致較大的測量誤差，因此無法廣泛應(yīng)用。彈簧管承受能力有限，若在彈簧彈性的四分之三以上，或者壓力過大會導(dǎo)致壓力儀表的彈性受損，長時間如此使用會使壓力儀表精度降低，使用壽命縮短。所以彈簧管壓力表的非常佳使用范圍是其測量范圍的 1/3 到 3/4，那么選擇壓力表的測量上限時，依據(jù)公式進行選擇即可，即 ： 壓力表測量上限 = 被測非常大壓力值 ×（4/3） （1）

 

2.3 一般壓力表的精度選擇

        在實際使用中，要首先選擇出精度合適的壓力表，一般壓力表精度的選擇依靠以下兩種方式 : 一種是依據(jù)以往的工作經(jīng)驗，直觀判斷 ；第二種是依靠科學(xué)的計算方法，選擇合適的精確度等級，準確度等級的評定標準按照壓力儀表使用過程中允許的測量誤差范圍給出，計算公式為 :儀表準確度等級＝允許基本測量值誤差上限 ×100%現(xiàn)階段，常用的普通壓力表準確度等級及誤差范圍非常好檢定標準如表 2 所示。

 

3 如何提高壓力儀表測量數(shù)據(jù)的準確性

3.1 測量及測量誤差

        測量的目的是使被測量對象得到準確的數(shù)值顯示，儀器的測量數(shù)值不能完全精準地代表被測量對象的物理性質(zhì)，而是一個近似值。在實際的使用過程中，測量方法的不規(guī)范、儀器精確度不同、甚至測量環(huán)境的影響都有可能產(chǎn)生測量誤差，使得測量結(jié)果偏離測量真實值。這個差值我們稱之為測量誤差 [3]。通常用 X 代表測量誤差數(shù)值，其表達式為 :

         ΔX=X-X0 （2）

 

公式（2）中的，測量結(jié)果用 X 表示，X0 表示測量真實值，二者的差值就是測量誤差 ΔX，ΔX 的數(shù)值代表測量值偏離真值的大小，正負代表方向。絕對誤差即測量誤差給出值與被測量真值的差值，計算方式為 ：

         絕對誤差＝給出值 - 真值 （3）

 

        測量誤差包括多方因素，有隨機誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差三種類型，一般粗大誤差很容易發(fā)現(xiàn)，計算時可以直接剔除，隨機誤差難以避免，因此在測量過程中，盡量確保系統(tǒng)的科學(xué)使用，增加油田環(huán)境、溫度等有可能形成誤差因素的評估，減少系統(tǒng)誤差來縮小測量誤差的大小，提高測量精確度，使測量結(jié)果無限接近于真值。

 

3.2 如何利用修正值

誤差是測量過程中不可完全避免的現(xiàn)象，實際計算中為了降低測量誤差的影響，提高測量準確度，常常引入修正值進行計算。其與誤差絕對值相比，數(shù)值大小相同，方向相反。修正值的作用就是彌補誤差或者校正測量值的準確性，通常用符號 C 表示，其計算方式為 ：

         C ＝ X0 － X ＝－ ΔX （4）

 

3.3 實際值測量

在儀器的測量過程中，儀器的修正值 C 通常由比其精確度更高的標準儀器經(jīng)檢定后給出 [4]。為得到較為準確的測量結(jié)果，通常會將測量所得結(jié)果與標準修正值相加，這個數(shù)值就當(dāng)做被測量的實際值，表達方式為 ：

         X0 ＝ X ＋ C （5）

 

        經(jīng)修正值矯正以后的壓力測量值就可以認為是被測量的實際值或者真實值。修正值的準確性對測量實際值的精確度有直接的影響，因此在壓力儀表工作中利用修正值時，必須保證修正值在精密儀器檢定的有效周期內(nèi)，否則必須重新檢定，給出新的修正值。相對誤差非常能夠反映出測量的準確性，以儀表相對引用誤差為例，給出表達方式 :

        公式（6）中，Xm 表示壓力儀表測量上限值，相對誤差是兩種數(shù)據(jù)之間的比值，以百分比為單位，依據(jù)相對誤差的大小和方向，可以較為確切地反映出壓力儀表的測量精確度。

 

3.4 提高測量數(shù)據(jù)準確性的方法以及程序

依據(jù)上述對測量準確度的分析，壓力表在油田中的應(yīng)用以及提高其測量準確性的方法大致歸納為以下三方面 :

        (1) 壓力儀表在油田各領(lǐng)域都被廣泛使用，但每個領(lǐng)域的使用標準、過程等都是一樣的。

        (2) 在實際測量之前，需要估算或者計算判定被測對象壓力的大小，從而選擇壓力量程和精度都較為合適的壓力儀表，避免造成過大的測量誤差和壓力儀表的損壞 [5]。

        (3) 在壓力數(shù)據(jù)的實際測量過程，總會有不可避免的因素導(dǎo)致測量結(jié)果與測量真值之間存在一定的誤差，這些誤差主要來自油田環(huán)境、壓力設(shè)備、測量人員因素等。在測量中不能完全去除這些因素，但是可以規(guī)范操作和考慮周全來盡量減小這些因素的影響，從而使得測量值無限接近于測量真值。精密度較高儀器對壓力儀表的校驗與有效的校正值可以很大程度上削減誤差的大小，因此測量計算中，將測量值與校正值相加可作為測量真實值，進而提升壓力儀表數(shù)據(jù)測量準確性。

 

4 結(jié)語

        在油田生產(chǎn)各領(lǐng)域都離不開壓力儀表的使用，壓力儀表的測量準確性關(guān)乎到油田生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。文章以彈簧管壓力儀表為例，對油田中壓力表的上線與精度選擇進行了分析，重點研究了提高壓力儀表在油田生產(chǎn)中數(shù)據(jù)測量時的準確性方法，得出了減小誤差的壓力儀表測量真實值計算方法，希望能夠為油田實際測量工作提供一些參考建議。