新型石油储罐压力计研究与应用

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Research and application of new oil storage tank manometerYANG Chong ，CHANG Yi-min ，WANG Yan-li ，LV Hai-cui(1.Xian Changqing Technology Engineering，CO，LTD，Xion 710018，China；2.Haojing Colege，Shaanxi e ofScience&Technology，Xianyang 712046，China)Abstract：In orde to solve the problem of the oil fields，refineries and the other large steel vault tank pressure，in the years ofoil and gas field development work ，the author who combined the actual situation of the unit，developed an efective micro-pressure instrumentation.Solve the problems in the steel vault tank micro-pressure detection，eliminated security risks，achieve the purpose of production safety。

Key words：micro-pressure instrumentation；the oil tank；large dial；elastic film大容量钢制拱顶罐在油 田站尝各种规模的油库、炼油厂及化工厂中使用量巨大，容量在几十到几万方不等。由于大 容量 钢 制 拱 顶罐 存 在 机械 上 的 脆 弱性 和安 全 方 面 的 因素，罐顶都设有呼吸阀，使罐 内压力维持在罐体机械强度能承受的压力下工作 ，-般压力随工况和季节的温度变化在50-100 mmH20波动。由于钢制拱顶罐压力为毫米水柱级压力，用普通真空压力表显示其压力因其量程刻度范围太大(典型值为-0.1～0.06 MPa)，压力的变化难于观察，因此钢制拱顶罐上-般不安装压力计，靠呼吸阀平衡压力。罐内压力不能显示并观察 ，对大罐的安全很不利 ，尤其是呼吸阀失灵时情况很严 重。

在结合本单位实际情况。研制出-种有效的微压检测仪表 ，从而解决 了大罐压力检测问题[21，消除安全隐患.达到安全 生产 的 目的。

1 压力计原理本压力计是-种就地显示钢制拱顶罐内压力的压力计 ，压力计的结构总图如图 1所示。储罐压力通过引压咀 1进入感压室 3，压力作用在感压膜片5上，储罐压力为±0.0 mm H20表压时，膜片在上下平衡弹簧 7的作用下处在平衡位置。当储罐压力增大时.压力作用在膜片下部，膜片周围有环型超薄伸缩波纹膜 6与膜片5边沿和膜片筒 l9内壁用超强耐油胶 16粘接.作用在膜片的压力不会泄露 ，此压力推动膜片上收稿 日期 ：2012-06-05 稿件编号：201206028移拉伸膜片下部的膜片平衡弹簧，膜片上部的平衡弹簧收缩3(膜片上部的平衡弹簧在±0.0 mmH20表压时已被拉伸)，同时推动传动杆 13和传动齿条 22上移 。传动齿条 22通过齿牙带动指针齿轮 23反时针方向转动，压力指针 25掖时针方向转动在压力刻度盘 26上指示出对应的储罐正压力。当储罐压力为负压时.大气压力通过呼吸咀 2进入呼吸室，推动膜片 5下移，此时压力指针 25顺时针方向转动.在压力刻度盘26上指示出对应的储罐负压力。

2 结构描述1)膜片具有-定的有效感压面积 ，其有效感压面积为膜片 5面积和环型超薄伸缩波纹膜 6面积的总和 ，即感压筒的内截面积.按 314.0 cmz计算(感压筒半径按 l0.0 cm计。若增加灵敏度，可增大感压筒的直径)，1.0 mm H20(即 1 mm水柱)的压力对膜片 5能产生 31.4克的向上推力，膜片平衡弹簧 7采用拉伸弹力小于 20克的弹簧 .因此 1毫米水柱的压力 就能被显示出 。

2)膜片平衡弹簧 7在±0.0 Inn H20表压压力时均被拉伸，在整个刻度盘所显示的压力范围内线性伸缩 ，因此能线性地显示储罐压力。

3)压力计显示表头 29直径可做到 0.5 m，以罐顶法兰安装方式安装在罐顶上 ，阅读醒 目。也可以引压管方式安装在罐旁基座上。

作者简介：杨 充(1982-)，男，陕西西安人 ，硕士，工程师。研究方向：油气田地面工程仪表、自控系统。

- 100-杨 充。等 新型石油储罐压力计研究与应用图 l 新型石油储罐压力计原理图Fig.1 New type oil tank pressure gauge principle diagram注：l取压 咀 2呼吸咀 3感 压 室 4呼吸 室 5感 压膜 片 6环形耐油超薄伸缩波纹膜：膜片平衡弹簧 8弹簧挂架 9弹簧挂钩 10传动杆连接件 l1传动杆连接 件与膜 片 固定螺钉 12传动杆连接 与传动杆 固定削钉 13传 动杆 14传动 导向管 15传动导 向管固定盘 16高强耐油粘接胶 17固定 小螺栓 18感压 筒 19膜 片筒 2O导向筒 21内螺纹 筒盖 22传动 齿务 23指针齿轮 24压 力计指针连接按件 25压力计指针 26压 力计刻度盘 27传 动齿条导轨 28传动齿条与传 动连接 削钉 29压力计显示头壳体 30固定基座螺栓控。

5)图 l中筒体 (件号 18、19、20、21)部分为剖视图，表头29为去掉表头 盖的视图 .表头盖玻璃 圆板下 有不透光膜 片将齿条 22及齿轮 23遮档，只能视见指针 25和刻度盘 26p。

3 关键技术3.1 测量部分测量部分组成由波纹管、范围弹簧组 、扭管、单向过载保护装置、阻尼装置 、外壳等部件组成。

1)波纹管由 3jl恒弹性材料冲压成膜片后滚焊而成，其特点是线性好，有效面积-致，因而可以提高仪表精度。高低压波纹管由6个波纹组成，外端与连杆紧固连接。温度补偿波纹管由2个波纹组成，连接在高压波纹管的端部，内堵上有 4个凶 。

保证了它与高低压波纹管内部的填充液相同，其作用是温度补偿波纹管随周围温度变化膨胀或收缩，进行温度补偿 ，从而大大减少了温度附加误差。

2)范围弹簧组由范围弹簧组和支架组成。范围弹簧组氩桓在弹簧架上.其外圆通过支柱固定在中心基座上，内圆与调整帽连接，当差压增大时，连杆带动调整帽向右移动，从而范围弹簧被拉伸，范围弹簧组有 Ni42CrTi恒弹性材料冷卷后在真空炉内进行弥散硬化处理，不同差压上限，采用不同规格的范围弹簧组。

3)扭 管扭管是测量部分的输出轴，-方面能将波纹管内腔与外界空间隔离开来.另-方面将连杆的位移以转角的方式传给显示部分。

4)单向过载保护装置由单向过载保护阀和密封环组成仪表在使用过程中，-旦出现单向过载 ，-端波纹管压缩，另-端波纹管伸长 ，连杆迅速由-方移向另-方，从而带动单向过载保护阀紧紧靠在密封环上切断高、低压波纹管间填充液的流动，此时连杆不再移动，由于填充液是不可压缩的，有效保护了高、低压波纹管不致 损坏。

5)阻尼 装置由阻尼阀、阻尼环和阻尼旁路组成。根据被测流体脉动振幅和频率程度不同。调节阻尼阀的位置 .从而改变阻尼旁路的截面积，达到改变仪表阻尼时间的目的，顺时针方向旋转阻尼阀，阻尼时间增长。反之缩短。

6)外壳高压外壳和低压外壳，用内六角螺钉连接 ，中心基座夹在其中，分别构成高低压室，两端有引压孑L，分别和高低压接头连接，上部装有排气阀，下部装有排液阀。

3.2 显示部分扭管反时针转动 ，带动四连杆机构动作 ，四连杆机构作用将转角放大，主要有主动杆 ，连杆和从动杆组成I41，从动杆掖时针移动 ，最大转角 270。，它的同-轴上装有扇形齿轮与中心齿轮相齿合 ，将转角放大到 270。，并带动大指针旋转指示。由于驱动力大，采用 中50o mm直径大显示屏，配醒目的指针使得操作人员在很远的地方就能看到罐顶压力显示 ，方便人工压力控制。由于采用大显示屏，使得分辨力得到很大提高，可达到±1 mm H20t。

4 研究结果根 据大 罐 的压 力特 点 .研 制 出检测 量 程为 -200～200mmH：0的压力表，且表盘直径突破了常用压力表 6盘直径几倍，以便安装在大罐上便于巡检读数 ，表盘直径为 0.5 m，在大罐上或管路上安装用法兰安装。同时该压力计已安装在庄- 联轻烃厂大罐抽气装置上运行-年，且效果 良好，具有很大的市场前景。

(下转第 104页)- 101-《电子设计工程)2013年第6期由以上实验数据表明可见：在相同温度变化和电源波动的情况下 。经过数据融合后的数据误差明显减少。其误差值小于静态时称重值的 1.39%.非线性误差为 1.16%，由此可见 ，融合后的值更接近理论值。所以说基于最优加权分配原则的多传感器数据融合技术能够有效降低或消除传感器在工作过程中受多种因素的交叉干扰影响嘲。

5 结束语针对车辆动态称重系统的结构和特点.笔者采用了几种数据融合计算方法，有效地提高车辆动态称重系统抗干扰能力，保证测量的可靠性和准确性。通过多次实验，文中设计的动态称重系统技术参数达到 ：在静态模式时 .精确度高于2O kg；动态模式时，车辆以低于 20 km/h的速度通过，误差小于静态时称重值的 1.39% 非线性误差为 1.16%(轴载荷和总重)。本动态称重系统主要特性包括重量轻 ，便于携带；可外接计算机辅助设备：具有动静态两种工作方式：精确测量动态车辆的重量：自动将所测车辆重量与存储资料比较 以确定车辆的净重或车是否超重等数据 ：全自动化的称重过程 ：资料 自动存储以便检索、统计。