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压力仪表在油田中的应用及提高测量准确性的方法

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：梁晓鹏

[导读] 摘要：近年来，压力表行业的发展发生了很大变化，压力表的种类也从原来单一的通用压力表发展到多品种、多用途、新技术、新材料等。

        长庆油田第一采油厂陕西延安 717408
        摘要：近年来，压力表行业的发展发生了很大变化，压力表的种类也从原来单一的通用压力表发展到多品种、多用途、新技术、新材料等。压力表广泛应用于油田企业的各个领域，特别是在油田工业自动化生产中，压力、温度和流量是重要的控制参数。然而，随着压力仪表的不断升级，对其应用的要求也越来越高。如何在油田应用中保证压力仪表测量数据的准确性，值得思考。
        关键词：压力仪表；油田；测量数据；弹簧管压力表；
        压力仪器是油田生产中常用的仪器，压力仪器测得的数据可以为油田生产开发提供依据。因此，做好压力仪表在油田的应用，提高测量数据的准确性是十分必要的。在研究过程中，首先简要介绍了压力仪表的相关技术和概念，并以弹簧管压力表为例，重点研究了压力仪表在油田中的应用以及如何提高测量数据的准确性，使压力仪表在油田生产中准确有效。
        一、压力仪表的相关概念
        1.通用压力表。压力表一般用于测量不腐蚀铜和铜合金的气体、蒸汽和液体，其最高精度可达1级。
        2.精密压力表。精密压力表主要指精度在0.4以上的压力表。精密压力表可用作校准普通压力表的标准。
        3.压力表的精度等级。压力表的精度等级主要是指最大基本误差与测量上限之比所对应的百分比。
        4.误差。误差是指测量值或测量结果与客观真值之间的差异，在数值表达式中可以称为误差，而测量结果引起的误差主要是测量结果与其真值之间的差异，也称为绝对误差。
        5.修正值。修正值主要指数值与误差相同方向相反的值，即“修正值＝－误差”或“修正值＝真值－给出值”.
        6.允许基本误差。允许的基本误差主要0是指弹簧管压力表在常规条件下使用后的最大误差。
        7.准确度等级。精度等级主要是指允许基本误差的绝对值与压力表测量范围之比所对应的百分比。
        8.压力表的校准。为了保证压力表的准确性，从而达到指示正确、运行安全可靠的目的，通常需要对压力表进行定期检定。
        二、压力仪表的分类、工作原理和组成
        1.压力仪器的分类。（1）根据弹性元件的不同，压力仪表可分为五种：c形弹簧管压力表、波纹管压力表、螺旋弹簧管压力表、膜片压力表和波纹管压力表；（2）根据仪表用途的不同，压力仪表可分为通用压力表和专用压力表，其中前者主要包括通用压力表、氨压力表、氧压力表和电接触压力表等。后者主要包括防腐压力表、隔膜压力表、抗振压力表和波纹管压力表等。（3）根据被测压力的不同，压力仪表可分为微型压力表、超高压表、高压表、中压表和低压表五种，具体测量范围见表1。
        表１各压力表的测量范

        （4）根据精度等级的不同，压力仪表可分为普通压力表和精密压力表，其中前者主要包括4级、2.5级、1.6级和1级。后者的精度主要包括0.4、0.25、0.16、0.1。（5）根据安装方式的不同，压力表可分为四种：盘装连接压力表、螺纹连接压力表、卡箍连接压力表和法兰连接压力表。
        2.通用压力仪表的工作原理。一般压力仪的工作原理是弹簧管在压力和真空条件下发生弹性变形，导致管端位移。位移经机械传动机构（主要是机芯和连杆）放大后传递到指示装置，然后通过指针在仪表盘上部偏转，从而指示出相应的压力值。
        3.通用压力仪表的组成。压力仪表一般由接头、密封件、弹簧管、机芯、指针、连杆、表盘、表壳、盖圈、衬圈、表玻璃等组成。在压力仪表中，关键部件是弹簧管、接头和机芯，如图1所示。

        图２压力仪表结构组成
        三、压力仪表在油田中的应用
        1.弹簧管压力表的结构。弹簧管压力表的主要结构是传动机构、弹簧管、表壳和指示机构。氧气表、一般压力表、真空计都属于这类仪表的范畴。
        ２．如何选择压力表的测量上限？压力表低于1/3极限的部分，由于相对误差大，不适合实际生产。压力表长期使用会造成弹簧管过早蠕变或残余变形，降低仪器精度，不适合实际生产。因此，压力表的最佳使用范围是测量上限的1/3 ~ 3/4。当选择压力表的测量上限时，可根据以下公式完成计算：
        压力表测量上限＝被测最大压力值×（４/３）
        3.普通压力表精度如何选择？压力表精度的选择通常有两种方法：一种是经验法或惯用法；第二是计算方法。仪器选择等级根据仪器测量过程中允许的最大绝对误差值计算，计算公式如下：

        4. 弹簧管压力表精度等级允许基本误差的计算。目前常用压力表的精度等级和允许基本误差见表2（根据国家检定规程）。
        表２一般压力表准确度等级及允差表

        四、如何提高压力仪表测量数据的准确性
        1.测量和测量误差。测量主要是指确定被测对象的值的所有操作。压力表在测量压力时，由于测量方法不完善、测量工具不精确、条件波动、测量人员知识和经验的限制、操作方法不当等原因，不可避免地会出现测量结果与实际测量值之间的差异，通常称为测量误差。测量误差通常用Δx表示，其表达式如下：
        ΔX＝X－X０
        式中，Δx为测量误差；x为测量结果；x0为被测实际值。测量误差Δx可分为大小、正负以及单位。测量误差的大小和正负分别表示偏离实际值的程度和方向，而广义的误差概念可以看作是给定值与实际值之间的差值，即：
        绝对误差＝给出值－真值
        测量误差按其性质可分为系统误差、随机误差和粗差。系统误差的显示直接影响测量结果的准确性。因此，在测量中，应尽可能地对可能形成系统误差的各种因素进行评价，创造条件尽量避免或减少系统误差。
        2. 如何使用校正值？校正值用于消除系统误差，提高数据的准确性。它的大小等于误差的绝对值，但方向与误差相反。修正值，又称校正值或修正值，是测量中常用的误差表示方法，通常用符号C表示，其表达式为：
         C＝X０－X＝－ΔX
        ３．实际值测量。在量值传递中，仪器的校正值是经过上标准仪器验证后给出的。更精确的仪器往往以表格、曲线或公式的形式给出。测量压力时，可将测量结果与已知的修正值相加，得到测量的实际值，即：
        X０＝X＋C
        因此，在压力测量中，压力测量值加上修正值后可以视为真值，基本消除了系统误差的影响，从而提高了压力表测量数据的准确性。但在测量中使用校正值时，必须在仪器检定有效期内使用，否则应重新检定。由于绝对误差不能准确反映测量的精度和准确度，只有相对误差才能反映测量的准确度，以仪器相对参考误差为例给出了计算公式：

        公式中，X m代表仪器的上限值，其性质如下：（1）相对误差用百分数表示，属于一个比值，一个未知数，其数值与被测单位无关。（2）它能反映误差的大小和方向。（3）能准确反映测量精度。
        3. 提高测量数据准确性的方法和程序。根据以上内容，压力表在油田中的应用以及提高测量数据精度的方法可以大致概括为：（1）在油田的各个领域使用压力表测量压力时，应遵循上述原则和程序；（2）要了解测量值的压力，以便正确选择压力表的使用范围和精度，了解压力表的允许误差范围；（3）实施数据测量时，由于测量技术受到目前科技发展水平和人体生理条件的限制，不可能做到完美，所以测量结果与真实值会有一定的差异，即误差。误差主要包括环境误差、设备误差、方法误差和人员误差等。基于客观原因，要具体分析误差来源。总之，在确定测量结果的准确性时，必须综合分析以上误差。尽量不要重复或省略，以减少或消除错误。如果可以利用校准仪器获得与系统误差对应的校正值，并将其加入测量结果中进行消除，那么就可以获得测量结果的真实值，进而提高仪器测量数据的准确性。
        总之，在油田生产中，压力仪表得到了广泛的应用，但压力仪表测量数据的准确性与油田生产的效率和质量密切相关。因此，以弹簧管压力表为例，分析了压力表在油田中的应用，进一步探讨了如何提高测量数据的准确性，并得出了提高压力仪表测量数据准确性的方法，希望能为实际测量工作提供一些参考。
        参考文献：
        [１]刘鹏．自动化测压仪表在油田的应用及其维护．2019.
        [２]郎大萍．关于压力仪表在油田中的应用及提高测量准确性的方法.2019.