壓力表在油田的應用及提高測量準確性方法

壓力儀表是油田生產中常見的一種儀表，壓力儀表測量所得的數據可為油田生產發展提供依據，因 此，做好壓力儀表在油田中的應用工作，上海自儀公司提升測量數據的準確性必不可少。在研究過程中，首先對壓力儀表相關的技術和概念做出簡要介紹，并以彈簧管壓力表為例，重點對壓力儀表在油田中的應用以及如何提高測量數據的準確性進行研究，使壓力儀表在油田實際生產中得以準確、有效地應用。

引言

近些年來，壓力表行業的發展變化非常巨大，壓力表的種類也由原來單一的一般壓力表向多品種、多用途、新工藝、新材料等 方 向 發 展。壓力表被廣泛應用于油田企業各領域之中，尤其是在油田工業自動化生產中，壓力值與溫度值、流量值均屬于重要的控制參數。但 伴 隨 著 壓力儀表的不斷更新換代，對其應用的要求也在不斷提升，如何保證壓力儀表在油田應用過程中的測量數據準確性，值得人們深 思。因 此，本 文 以 典 型 的、常 用 的 彈 簧 管壓力表為例，對其具體應用以及如何提高其測量數據的準確性進行重點探討。

１壓力儀表相關技術簡介

１．１ 相關概念

１．１．１ 一般壓力表

一般壓力表通常是用于測量對銅以及銅合金不起腐蝕作用 的 氣 體、蒸汽和液體的儀表，其非常高精度可達１級。

１．１．２ 精密壓力表

精密壓力表主要指的是精度在 ０．４ 級 以 上（含 ０．４級）的壓力表。精密壓力表能夠當作檢定一般壓力表的一種標準器。

１．１．３ 壓力表精度等級

壓力表精度等級主要指的是非常大基本誤差同測量上限之間的比值對應的百分數。

１．１．４ 誤差

誤差指的是測得的值或測量結果與客觀真值存在差異，所產生的這種差異在數值表現方面即可稱為誤差［２］。而測量結果產生的誤差主要是測量結果同其真值之差，也叫絕對誤差。

１．１．５ 修正值

修正值主要指的是數值大小同誤差相同且方向相反的值，即“修正值＝－誤差”或“修正值＝真值－給出值”。

１．１．６ 允許基本誤差

允許基本誤差主要指的是彈簧管壓力表在常規條件下使用后所出現的非常大誤差。

１．１．７ 準確度等級

準確度等級主要是指允許基本誤差絕對值同壓力表測量范圍之間的比值所對應的百分數。

１．１．８ 壓力表檢定

為了使壓力表量值準確度得到保證，從 而 實 現 指 示正確、運行安全可靠的目的，通常要將壓力表實施周期檢定。

１．２ 壓力儀表的分類、工作原理及構成

１．２．１ 壓力儀表的分類

（１）按照彈性元件方面存在的差異，可將壓力儀表劃為 Ｃ 形彈簧管壓力表、膜盒壓力表、螺旋彈簧管壓力表、膜片壓力表以及波紋管壓力表５種。

（２）按照儀表用途方面存在的差異，可將壓力儀表劃分為一般用途壓力表及特殊用途壓力表。其 中，前 者 主要包含一般壓力表、氨壓力表、氧壓表以及電接點壓力表等；后者主要包含 防 腐 壓 力 表、隔 膜 壓 力 表、耐 振壓 力 表以及膜盒壓力表等。

（３）按測量壓力大小方面的差異，可將壓力儀表劃分為微壓表、超高壓表、高壓表、中壓表以及低壓表５種，其具體測量范圍。

（４）按精度等級方面的差異，可將壓力儀表劃分為一般壓力表以及精密壓力表。其 中，前者精度主要包含４級、２．５級、１．６級以及１級；后者精度主要包含０．４級、０．２５級、０．１６級以及０．１級。

（５）按照安裝方式方面的差異，可將壓力表劃分為盤裝連接壓力表、螺紋連接壓力表、夾子式連接壓力表以及法蘭連接壓力表４種。

１．２．２ 一般壓力儀表的工作原理

一般壓力儀表的工作原理主要是彈簧管在受到壓力以及真空的條件下，形成彈性變形進而導致管端位移，其產生的位移經機械傳動機構（主要是機芯和連桿）實現放大，并向指示裝置傳遞，再通過指針在儀表盤上部產生偏轉，從而指示出相應的壓力值。

１．２．３ 一般壓力儀表的構成

一般壓力儀表通常由接頭、封口片、彈簧管、機芯、指 針、連桿、表盤、表殼、罩圈、襯圈、表玻璃等零件構成。在壓力儀表中，其關鍵零部件為彈簧管、接 頭 以 及 機 芯。

２ 壓力儀表在油田中的應用

從上述內容可以了解到，壓力儀表的種類繁多，本文將以彈簧管壓力表為例，對其技術應用做進一步探討。

２．１ 彈簧管壓力表的結構

彈簧管壓力表的主要結構即為傳動機構、彈簧管、表殼以及指示機構，氧氣表、一般壓力表以及真空表等均在此類儀表范疇之中。

２．２ 如何選擇壓力表測量上限

壓力表在１／３量限之下的部分，因相對誤差比較大，故不適合在實際生產中使用；壓 力 表 在３／４量 限 之上 的部分，若對其長時間使用，則會造成彈簧管過早出現蠕變或是殘余變形，從而使儀表精度降低，所以也不適合在實際生產中使用。故壓力表的非常佳使用范圍是測量上限的１／３～３／４。在對壓力表的測量上限進行選擇時，可 依 據以下公式來完成計算：

壓力表測量上限＝被測非常大壓力值×（４／３）

２．３ 如何選擇一般壓力表的精度

對壓力表精度做出選擇通常有兩種方法：其 一 為 經驗或習慣方法；其 二 為 計 算 方 法。以儀表測量過程中允許的非常大絕對誤差值為根據來對儀表選擇等級進行計算，計算公式如下：

２．４ 彈簧管壓力表準確度等級允許基本誤差的計算

現階段，經常使用的一般壓力表準確度等級及允許基本誤差見表２［５］（依據國家檢定規程）。

３如何提高壓力儀表測量數據的準確性

３．１ 測量及測量誤差

測量主要指的是為了使被測對象的量值得到確定的所有操作。壓力表在進行壓力測量時，由于測量方法的不完善、測量工具 的 不 精 確，測量過程中受條件的波動、測量者認識經驗的限制以及操作方法不當等原因影響，不可避免地造成測量結果與測量真實值之間存在一個差值，這個差計通常成為測量誤差。測量誤差通常用 ΔＸ 表示，其表達式如下：ΔＸ ＝Ｘ －Ｘ０式中，ΔＸ 表示測量誤差；Ｘ 表示測量結果；Ｘ０ 表示被測量的真實值。

測量誤差 ΔＸ 有大小及正負之分，同時也有單位。測量誤差的大小以及正負分別表示測量值偏離真實值程度以及方向，而誤差的廣義概念則可認為是偏離真值的給出值同真值之間的差，即：絕對誤差＝給出值－真值

測量誤差依據性質劃分可分為系統誤差、隨 機 誤 差以及粗大誤差。系統誤差示值大小直接影響著測量結果的準確性，故在進行測量時，應該盡量對所有可能形成系統誤差的因素進 行 評 估，并創造條件盡量避免或是減少系統誤差。

３．２ 如何利用修正值

修正值是為了消除系統誤差、提高數據的精準性而使用的，其大小與誤差絕對值相等，方向與誤差相反。修正值又稱更正值 或 校 正 值，是測量中常用的一種誤差表示方法，通常用符號Ｃ 表示，其表達式為： Ｃ ＝Ｘ０ －Ｘ ＝－ΔＸ

３．３ 實際值測量

在量值傳遞中，某一儀器的修正值是用上一級標準儀器檢定后給出 的。比較準確的儀器常以表格、曲 線 或公式的形式給出。在對壓力進行測量時，可 通 過 測 得 結果同已知修正值之間相加，從而得出被測量的實際值，也就是：Ｘ０ ＝Ｘ ＋Ｃ

所以在進行壓力測量時，壓力測量值加上修正值后就可以認為是真實值，這基本消除系統誤差的影響，從而提高了壓力表測量數據的準確性。但在測量中利用修正值時，必須在儀器檢定的有效期內使用，否 則 應 重 新 檢定。因絕對誤差不能夠確切地反映出測量的精密度和準確度，只有相對誤差能夠反映測量的準確程度，現以儀表相對引用誤差為例給出計算公式：式中，Ｘｍ 代表儀表的測量上限值，其性質如下：

（１）相對誤差是通過百分數來進行表示的，它屬于一個比值，也是一個無名數，其數值大小同被測量單位之間沒有任何關系。

（２）它能反映誤差大小和方向。

（３）它能夠確切反映測量精確度。

３．４ 提高測量數據準確性的方法以及程序

根據上述內容，壓力表在油田應用以及提高測量數據的準確性的方法大致歸納為以下幾個方面：

（１）在使用壓力表進行油田各領域壓力測量時，都應該遵循以上所述原則、程序。

（２）需要得知被測值壓力大小，從而正確選擇壓力表的使用范圍和精度，了解壓力表允許使用誤差范圍。

（３）在實施數據測量時，因測量技術受現階段科學技術發展水平以及人的生理條件等因素的制約，不 可 能 做到盡善盡美，所以測量結果同真值之間會存在一定的差值，也就是誤差。誤差主要包括環境誤差、設 備 誤 差、方法誤差以及人員誤差等，應該以客觀原因為根據，對誤差來源做出具體分 析。總而言之，在確定測量結果的準確度時，必須全面分析以上誤差，盡量做到不重復、不遺漏，從而使誤差得以減小或消除。如果系統誤差能夠使用校驗儀表來求得與該誤差相應的校正值，并加至測量結果中進行消除，那么就能得到測量結果真實值，進而實現儀表測量數據精準性的提升。

４ 結語

綜上所述，在油田生產中，壓力儀表已經得到普遍應用，但壓力儀表的測量數據準確性與油田生產的效率、質量息息相關，故本文以彈簧管壓力表為例，對壓力表在油田中的應用進行 了 分 析，上海自儀公司并對如何提高測量數據的準確性做出進一步的 探 討，得出提升壓力儀表測量數據準確性的方法，希望能夠為實際測量工作提供一些借鑒。