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压力表在油田中的应用及提高测量准确性的方法

发布日期:2020-01-15 11:19:32  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:摘 要 压力仪表是油田生产中常见的一种仪表,压力仪表测量所得的数据可为油田生产发展提供依据,因 此,做好压力仪表在油田中的应用工作,提升测量数据的准确性必不可少。在研究过程中,首先对压力仪表相关的技术和概念做出简要介绍,并以弹簧管压力表为例,重点对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进行研究,使压力仪表在油田实际生产中得以准确、有效地应用。......
 
    摘 要 压力仪表是油田生产中常见的一种仪表,压力仪表测量所得的数据可为油田生产发展提供依据,因 此,做好压力仪表在油田中的应用工作,提升测量数据的准确性必不可少。在研究过程中,首先对压力仪表相关的技术和概念做出简要介绍,并以弹簧管压力表为例,重点对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进行研究,使压力仪表在油田实际生产中得以准确、有效地应用。
 
    引言
    近些年来,压力表行业的发展变化非常巨大,压力表的种类也由原来单一的一般压力表向多品种、多用途、新工艺、新材料等 方 向 发 展。压力表被广泛应用于油田企业各领域之中,尤其是在油田工业自动化生产中,压力值与温度值、流量值均属于重要的控制参数。但 伴 随 着 压力仪表的不断更新换代,对其应用的要求也在不断提升,如何保证压力仪表在油田应用过程中的测量数据准确性,值得人们深 思。因 此,本 文 以 典 型 的、常 用 的 弹 簧 管压力表为例,对其具体应用以及如何提高其测量数据的准确性进行重点探讨。 
 
    1压力仪表相关技术简介
    1.1 相关概念
    1.1.1 一般压力表
    一般压力表通常是用于测量对铜以及铜合金不起腐蚀作用 的 气 体、蒸汽和液体的仪表,其非常高精度可达1级。 
 
    1.1.2 精密压力表
    精密压力表主要指的是精度在 0.4 级 以 上(含 0.4级)的压力表。精密压力表能够当作检定一般压力表的一种标准器[1]。 
 
    1.1.3 压力表精度等级
    压力表精度等级主要指的是非常大基本误差同测量上限之间的比值对应的百分数。 
 
    1.1.4 误差
    误差指的是测得的值或测量结果与客观真值存在差异,所产生的这种差异在数值表现方面即可称为误差[2]。 而测量结果产生的误差主要是测量结果同其真值之差,也叫绝对误差。 
 
    1.1.5 修正值
    修正值主要指的是数值大小同误差相同且方向相反的值,即“修正值=-误差”或“修正值=真值-给出值”。
 
    1.1.6 允许基本误差
    允许基本误差主要指的是弹簧管压力表在常规条件下使用后所出现的非常大误差。 
 
    1.1.7 准确度等级
    准确度等级主要是指允许基本误差绝对值同压力表测量范围之间的比值所对应的百分数。 
 
    1.1.8 压力表检定
    为了使压力表量值准确度得到保证,从 而 实 现 指 示正确、运行安全可靠的目的,通常要将压力表实施周期检定。
 
     1.2 压力仪表的分类、工作原理及构成
     1.2.1 压力仪表的分类
    (1)按照弹性元件方面存在的差异,可将压力仪表划为 C 形弹簧管压力表、膜盒压力表、螺旋弹簧管压力表、膜片压力表以及波纹管压力表5种,如图1所示。
 

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    (2)按照仪表用途方面存在的差异,可将压力仪表划分为一般用途压力表及特殊用途压力表。其 中,前 者 主要包含一般压力表、氨压力表、氧压表以及电接点压力表等;后者主要包含 防 腐 压 力 表、隔 膜 压 力 表、耐 振 压 力 表以及膜盒压力表等。 
 
    (3)按测量压力大小方面的差异,可将压力仪表划分为微压表、超高压表、高压表、中压表以及低压表5种,其具体测量范围如表1所示[3]。
 

2.jpg

 
 
    (4)按精度等级方面的差异,可将压力仪表划分为一般压力表以及精密压力表。其 中,前者精度主要包含4 级、2.5级、1.6级以及1级;后者精度主要包含0.4级、0.25级、0.16级以及0.1级。 
 
    (5)按照安装方式方面的差异,可将压力表划分为盘装连接压力表、螺纹连接压力表、夹子式连接压力表以及法兰连接压力表4种。 
 
    1.2.2 一般压力仪表的工作原理
    一般压力仪表的工作原理主要是弹簧管在受到压力以及真空的条件下,形成弹性变形进而导致管端位移,其产生的位移经机械传动机构(主要是机芯和连杆)实现放大,并向指示装置传递,再通过指针在仪表盘上部产生偏转,从而指示出相应的压力值[4]。 
 
    1.2.3 一般压力仪表的构成
    一般压力仪表通常由接头、封口片、弹簧管、机芯、指 针、连杆、表盘、表壳、罩圈、衬圈、表玻璃等零件构成。在压力仪表中,其关键零部件为弹簧管、接 头 以 及 机 芯,如 图2所示。
 

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    2  压力仪表在油田中的应用
    从上述内容可以了解到,压力仪表的种类繁多,本文将以弹簧管压力表为例,对其技术应用做进一步探讨。 
 
   2.1 弹簧管压力表的结构
    弹簧管压力表的主要结构即为传动机构、弹簧管、表壳以及指示机构,氧气表、一般压力表以及真空表等均在此类仪表范畴之中。 
 
    2.2 如何选择压力表测量上限
    压力表在1/3量限之下的部分,因相对误差比较大,故不适合在实际生产中使用;压 力 表 在3/4量 限 之 上 的部分,若对其长时间使用,则会造成弹簧管过早出现蠕变或是残余变形,从而使仪表精度降低,所以也不适合在实际生产中使用。故压力表的非常佳使用范围是测量上限的1/3~3/4。在对压力表的测量上限进行选择时,可 依 据以下公式来完成计算:
 
    压力表测量上限=被测非常大压力值×(4/3) 
 
    2.3 如何选择一般压力表的精度
    对压力表精度做出选择通常有两种方法:其 一 为 经验或习惯方法;其 二 为 计 算 方 法。以仪表测量过程中允许的非常大绝对误差值为根据来对仪表选择等级进行计算,计算公式如下:
 
4.jpg
 
    2.4 弹簧管压力表准确度等级允许基本误差的计算
    现阶段,经常使用的一般压力表准确度等级及允许基本误差见表2[5](依据国家检定规程)。
 
5.jpg
 
    3如何提高压力仪表测量数据的准确性
    3.1 测量及测量误差
    测量主要指的是为了使被测对象的量值得到确定的所有操作。压力表在进行压力测量时,由于测量方法的不完善、测量工具 的 不 精 确,测量过程中受条件的波动、测量者认识经验的限制以及操作方法不当等原因影响,不可避免地造成测量结果与测量真实值之间存在一个差值,这个差计通常成为测量误差。测量误差通常用 ΔX 表示,其表达式如下:
 
    ΔX =X -X0 
 
    式中,ΔX 表示测量误差;X 表示测量结果;X0 表示被测量的真实值。
 
    测量误差 ΔX 有大小及正负之分,同时也有单位。测量误差的大小以及正负分别表示测量值偏离真实值程度以及方向,而误差的广义概念则可认为是偏离真值的给出值同真值之间的差,即:
 
    绝对误差=给出值-真值
 
    测量误差依据性质划分可分为系统误差、随 机 误 差以及粗大误差。系统误差示值大小直接影响着测量结果的准确性,故在进行测量时,应该尽量对所有可能形成系统误差的因素进 行 评 估,并创造条件尽量避免或是减少系统误差。 
 
    3.2 如何利用修正值
    修正值是为了消除系统误差、提高数据的精准性而使用的,其大小与误差绝对值相等,方向与误差相反。修正值又称更正值 或 校 正 值,是测量中常用的一种误差表示方法,通常用符号C 表示,其表达式为
 
: C =X0 -X =-ΔX 
 
    3.3 实际值测量
    在量值传递中,某一仪器的修正值是用上一级标准仪器检定后给出 的。比较准确的仪器常以表格、曲 线 或公式的形式给出。在对压力进行测量时,可 通 过 测 得 结果同已知修正值之间相加,从而得出被测量的实际值,也就是: 
 
    X0 =X +C 
 
    所以在进行压力测量时,压力测量值加上修正值后就可以认为是真实值,这基本消除系统误差的影响,从而提高了压力表测量数据的准确性。但在测量中利用修正值时,必须在仪器检定的有效期内使用,否 则 应 重 新 检定。因绝对误差不能够确切地反映出测量的精密度和准确度,只有相对误差能够反映测量的准确程度,现以仪表相对引用误差为例给出计算公式:
 
6.jpg
 
    式中,Xm 代表仪表的测量上限值,其性质如下: 
 
    (1)相对误差是通过百分数来进行表示的,它属于一个比值,也是一个无名数,其数值大小同被测量单位之间没有任何关系。 
 
    (2)它能反映误差大小和方向。 
 
    (3)它能够确切反映测量精确度。 
 
    3.4 提高测量数据准确性的方法以及程序
    根据上述内容,压力表在油田应用以及提高测量数据的准确性的方法大致归纳为以下几个方面: 
 
    (1)在使用压力表进行油田各领域压力测量时,都应该遵循以上所述原则、程序。
 
    (2)需要得知被测值压力大小,从而正确选择压力表的使用范围和精度,了解压力表允许使用误差范围。 
 
    (3)在实施数据测量时,因测量技术受现阶段科学技术发展水平以及人的生理条件等因素的制约,不 可 能 做到尽善尽美,所以测量结果同真值之间会存在一定的差值,也就是误差。误差主要包括环境误差、设 备 误 差、方法误差以及人员误差等,应该以客观原因为根据,对误差来源做出具体分 析。总而言之,在确定测量结果的准确度时,必须全面分析以上误差,尽量做到不重复、不遗漏,从而使误差得以减小或消除。如果系统误差能够使用校验仪表来求得与该误差相应的校正值,并加至测量结果中进行消除,那么就能得到测量结果真实值,进而实现仪表测量数据精准性的提升。 
 
    4 结语
    综上所述,在油田生产中,压力仪表已经得到普遍应用,但压力仪表的测量数据准确性与油田生产的效率、质量息息相关,故本文以弹簧管压力表为例,对压力表在油田中的应用进行 了 分 析,并对如何提高测量数据的准确性做出进一步的 探 讨,得出提升压力仪表测量数据准确性的方法,希望能够为实际测量工作提供一些借鉴。

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