電子壓力開關是以高性能電子元器件為基礎，以進口高精度壓力敏感元件為測量元件，采用先進的數(shù)字電路把壓力敏感元伯感應的電力信號轉換成開關信號，具有準確度高、體積小、易操作、使用和安裝等優(yōu)點，廣泛應用于化工、機械、水文、電力等系統(tǒng)的壓力控制和自動化過程控制系統(tǒng)中。
　1研制開發(fā)重要性和必要性
　目前，國內(nèi)針對原油的運送方式主要采用管道加熱輸送工藝。原油在管道輸 送中每間隔40～90 km就設一個分站來進行加熱、加壓。為降低能源消耗我國輸油管道都進 行了現(xiàn)代化技術改造實現(xiàn)了計算機監(jiān)控。在輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)中為保護管線防止出站壓力超 高造成爆管，在出站及泵出口匯管處安裝了壓力開關。為防止輸油泵抽空在進站管線及泵入 口管線上也安裝了壓力開關。但目前使用的壓力開關存在如下問題：
　(1)工作不可靠在對進站壓力開關進行校驗時多次發(fā)現(xiàn)，當給定壓力低于設定壓力時，壓 力開關仍不動作，當用物體敲擊時又恢復正常。
　(2)誤動作用戶反應曾多次發(fā)生當管線內(nèi)壓力產(chǎn)生輕微波動時造成甩泵。致使某些壓力 開關長期不能投用，使輸油泵失去應有的保護，帶來不安全因素。
　(3)精度低、校準難在校驗時需反復進行試驗才能確定設定值。
　(4)密閉流程解除后由于進站壓力較低，使壓力開關無法使用。為解決現(xiàn)有壓力開關存在的這些問題，研制高可靠性、高精度和智能電子壓力開關十分必要 。
　2產(chǎn)品結構及關鍵技術
　(1)結構原理
　智能電子壓力開關外型如圖1所示。它的結構由壓力傳感器、主機板及防 爆外殼等部分組成。
　智能電子壓力開關原理框圖見圖2。
　智能電子壓力開關由以下幾部分組成：
　1壓力傳感器件采用單晶硅智能壓力傳感器。該傳感器具有高精度（±0.075%）、高穩(wěn)定性（ 優(yōu)于0.1%fs／年）、抗高過壓和高靜壓（耐壓16 mpa）、量程遷移比大（20∶1）等特點。選用 單晶硅智能壓力傳感器作為傳感部件，使智能電子壓力開關的控制精度及可靠性有了保證。
　2信號調(diào)理部分采用集成運放及電子元件組成，它對壓力傳感器信號進行調(diào)理，變成微電腦 能接受的信號，送給微電腦。
　3微電腦采用低功耗嵌入式單片機c8051f007，該單片機具有供電電壓低（2.7～3.6 v）、 功耗低（可低于1 ma）、體積小（8 mm×8 mm）、功能強等特點。該單片機具有12bit adc,35 6bram,32kflash mcu。微電腦將采集到的壓力信號進行分析、處理、記憶，消除干擾及壓力 波動，發(fā)出正確的壓力開關狀態(tài)信號。
　4電子開關將微電腦發(fā)出的壓力開關狀態(tài)信號轉化為智能電子壓力開關的導通及斷開。　
　5校準按鈕，在對智能電子壓力開關校驗時只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自動記憶當 前壓力值，并把該值作為智能電子壓力開關設定值，從而實現(xiàn)壓力開關的智能校驗。
　6流程選擇開關，旁接罐流程、密閉流程可設置不同的門檻值，旁接罐流程設置的門檻值可 適當降低，從而克服了旁接罐流程壓力開關不能投用的難題。
　(2)關鍵技術
　1模型識別技術 輸油泵入口壓力較低時會對葉輪產(chǎn)生氣蝕造成輸油泵的損壞，因此輸 油站設置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)并在進站及泵入口安裝了壓力開關，當進站壓力較低時調(diào)節(jié)系統(tǒng)首 先進行調(diào)節(jié)，當自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后進站壓力若繼續(xù)下降，達到壓力開關動作值時就會進行 甩泵從而達到保護輸油泵的目的。但實際運行情況表明當發(fā)生異常情況時，由于自動調(diào)節(jié)系 統(tǒng) 存在滯后，未等自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)揮作用壓力開關就產(chǎn)生動作造成甩泵。突然甩泵給輸油設備 造成的危害比短時間泵入口壓力超低造成的危害還要大。合理的選擇是依據(jù)泵站實際情況建 立泵入口壓力允許模型，壓力開關依據(jù)該模型進行識別，決定是否甩泵。 以魯寧線為例，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)滯后約為2 s，調(diào)節(jié)閥單行程耗時約為9 s。當發(fā)生異常情況造 成進站壓力下降時，進站壓力在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用下其變化曲線如圖3所示，壓力開關的識別 模型如下： y的單位：mpa
　2信號自動分段技術
　經(jīng)過對現(xiàn)場信號多次模型分析，采用信號自動分段技術與模型識別技術從而能有效的克服壓 力波動等各種干擾，提 高壓力開關的可靠性。 信號自動分段方法的基本原理是選用一個固定的窗選取平穩(wěn)運行的信號作為參考段，不 斷與 當前信號作比較，非平穩(wěn)性（如上站停泵引起的信號特性的變化）可以由不同段之間的過程統(tǒng) 計特性和頻譜 性的改變顯示出來。一般根據(jù)幾種判據(jù)，當判據(jù)大于一定的閾值或當前段低于 設定值時，就認為信號進入了另一段 （異常段）。
　3平均幅值距離 前段信號值）。
　4均方根距離
　5斜率均值距離　擬合數(shù)據(jù)段長度） 當前段信號的斜率 kci為 xci～ xc（i+j）段的最小二乘擬合 斜率,j為擬合數(shù)據(jù)段長度） 定義波形結構統(tǒng)計判據(jù)d=ad1+bd2+cd3，其中權值a、b、c根據(jù)檢測要求和3個 距 離的 重要性，通過 實驗確定。通過每段計算出的d與dthres閾值相比較，來確定 信號是否進入新段（異常 段），同時，當前段小于給定值時也確定信號 進入新段（異常段）。 信號進入新段后設置t=0（識別 模型內(nèi)的t），開始計時，并進行模型識別。 識別判據(jù)b=xc-yt�� 其中yt由y計算， 為當前 段信號的均值，當判據(jù)b小于0時壓力 開關 動作。若進入新段8 s內(nèi)判據(jù)b均大于0，新段結束程序進入 到平 穩(wěn)段。
　3與同類產(chǎn)品的比較
　智能電子壓力開關目前與普通的壓力開關相比有如下特點：
　采用了模型識別技術克服了現(xiàn)有壓力開關的壓力瞬間超低時，壓力開關動作造成不正常 甩泵。
　增加了流程選擇開關，旁接罐流程、密閉流程可設置不同的閾值，旁接罐流程設置的閾 值可適當降低，從而解決了旁接罐流程壓力開關不能投用的問題。
　增設了校準按鈕，在對智能電子壓力開關校驗時只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自 動記憶當前壓力值，并把該值作為“智能電子壓力開關”設定值，從而實現(xiàn)壓力開關的智能 校驗。