Давление в газообразных и жидких средах относится к важнейшим показателям, измерение которых требуется для обслуживания коммуникационных и технологических систем. К рабочим объектам относятся различные фильтры, трубопроводные комплексы, устройства для кондиционирования и вентиляции. Используя дифференциальный манометр, пользователь выявляет не только характеристики действующего давления, но также получает возможность фиксировать разность между динамическими показателями. Знание этих данных облегчает контроль системы и повышает надежность эксплуатации. Помимо того, дифманометры применяются и для измерения расхода жидкости, газа или сжатого воздуха.
Особенности дифференциальных микроманометров
Это мобильные приборы для замера разности давления до 3 кПа. Конструктивно эти приборы состоят из одной трубы, в которой устанавливают средства регулировки. Самая широко применяемая схема, представляет собой наклонную трубку. В полевых условиях традиционно применяют карманный дифманометр, которые отличает простота использования, но доработанная конструкция негативно сказывается на точности измерения.
Дифманометры монтируют в системы контроля технических систем и их безопасности. Они занимают место как обособленный прибор, так как составная часть технологической цепочки плотно взаимодействуя с управляющими приборами.
Между тем современные изделия, например, уже упоминавшийся дифференциальный манометр ДМЦ-01М обеспечивает ведение статистического материала по измеряемым параметрам. Это прибор может быть поставлен вместе с интерфейсом RS-232, это позволяет выполнить соединение дифманометра с персональным компьютером. В результате появляется возможность построения на основании относительно небольшого прибора станцию автоматического контроля с определенным набором функций диспетчеризации.
Но следует отметить, что цена такого изделия довольно высока, она может достигать суммы в 35 тысяч рублей. Приборы, обладающие меньшим функционалом, будут стоить, разумеется, дешевле, но и при этом их возможности останутся на месте.
Преимущества мембранных дифманометров
Мембранные дифманометры не требуют заполнения рабочей жидкостью. Их положительное отличие от других разновидностей приборов – малое запаздывание показаний. Чувствительный элемент – мембрана, разделяет плюсовую и минусовую камеры.
Из-за конструктивных особенностей противодействующую силу создает винтовая пружина. В результате уменьшается влияние гистерезиса и старения мембраны на функционирование устройства, возникает возможность значительно увеличить измеряемое перемещение мембран.
Современные дифманометры характеризуются высокой точностью измерения и небольшими габаритами.
Однотрубные модели
Приборы дозиметрического контроля: виды, общие характеристики, принцип работы
Однотрубные дифманометры обычно используются, если необходимо получить результат высокой точности. В таких устройствах применяется и широкий сосуд, на который действует давление с наибольшим коэффициентом. Единственная же трубка фиксируется к пластинке со шкалой, демонстрирующей данные разности, и сообщается с атмосферной средой. В процессе измерения перепадов давления с ней взаимодействует наименьшее из давлений. Рабочая среда заливается в манометр дифференциального давления до того момента, пока не будет достигнут нулевой уровень.
Под воздействием давления определенная доля жидкости перетекает в трубку из сосуда. Так как объем рабочей среды, которая переместилась в измерительную трубку, соответствует объему, вышедшему из сосуда, однотрубный дифманометр предусматривает измерение высоты лишь одного жидкостного столба. Иными словами, сокращается погрешность измерения. Тем не менее, и приборы этого типа не избавлены от недостатков.
Отклонения от оптимальных значений могут быть обусловлены температурным расширением в измерительных компонентах прибора, плотностью рабочей среды и другими погрешностями, которые, впрочем, характерны для всех разновидностей дифманометров. Например, дифференциальный манометр цифровой даже с учетом поправок на показатели плотности и температурные коэффициенты также имеет определенный порог погрешности.
Дифференциальный манометр: виды, принцип работы
Реле контроля уровня жидкости. принцип работы и схема подключения
Дифференциальный манометр – это устройство, которое применяют для выполнения замера перепада давления. С его помощью можно замерить уровень жидкости, находящейся в ёмкостях с повышенным напором. Манометр этого класса может быть использован для определения расхода жидкости или газа. У дифманометра есть другое название – датчик разности давлений.
Как пример можно рассмотреть манометр дифференциальный цифровой ДМЦ 01м. Это изделие применяют для замера напора в рабочей среде. Его довольно часто устанавливают в системы приточно-вытяжной вентиляции. Манометр обеспечивает расчет параметров потока газа, в том числе скорость и расход.
Это изделие способно рассчитывать параметры потоков газа, отводимые от источника загрязнения. В зависимости от измеряемого параметра различают следующие типы изделий:
- перепадомеры;
- расходомеры;
- уровнемеры.
Дифференциальные манометры широко используют в технологических процессах для выполнения замеров, контроля, фиксации и настройки перепада напора, расхода рабочей жидкости и ее уровня.
Расходомер – это изделие, которое применяют для замера расхода рабочей жидкости (жидкости, газов, пара), используя принцип перепада давления на сужающей диафрагме или сопла. Расходомер показывает результаты измерений в л/час, м3/час и пр.
Перепадомер применяют для измерения разности давления рабочей среды по двум точкам измерения технологического процесса. Он показывает результаты измерения в Па, бар и пр.
Уровнемер используют для замера уровня рабочей жидкости по размеру ее столба. Это изделие, показывает результаты измерений в мерах длины – см, мм, м.
Кроме того, что они могут просто показывать, некоторые модификации могут подавать соответствующие сигналы и могут быть оснащены устройством дистанционной передачи информации УДПИ.
Ключевое отличие этих устройство заключено в том, он в состоянии зафиксировать сразу два значения. Разность между ними и отображается на панели манометра. Но, реальная характеристика не всегда играет важную роль. Достаточно установить пороговое значение при его достижении, манометр сформирует управляющий сигнал и направит его по назначению.
Методы получения параметров зависят от вида манометра, в частности, от того, какой чувствительный элемент применяют для получения информации. Существует и разница в методе отображения полученной информации.
Принципы работы манометров сводятся к деформационным процессам, происходящим в измерительных блоках, например, в сильфоне. Эта деталь и есть индикатор давления, который воспринимает скачки давления. Блок же исполняет роль преобразователя давления. Пользователь этого средства измерения получает данные о результате замеров в виде перемещения стрелки на панели индикации. Как правило, результат замеров показывается в Па.
Устройство дифференциального манометра
Большинство моделей содержат в конструкции целый комплекс манометрических деталей, функциональных компонентов и трубок для коммуникации между средами. Обязательным является и наличие нескольких измерительных камер, которые отделяются друг от друга именно манометрическими приспособлениями. В типовой схеме работы эти устройства и выполняют функции чувствительного элемента, фиксирующего разность давлений. Изменение состояния с колебанием той или иной характеристики в одной из сред дает сигнал и активируется механизм индикации. Опять же, средства выражения данных у дифференциального манометра различаются, как и реакции на изменения в системе в принципе. Корпус прибора выполняется из защищенных материалов – высокопрочного пластика или металла с антикоррозийным покрытием. Также корпус может иметь специальные элементы для установки, переноса или расположения в вязких и агрессивных средах. Особенно наличие таких дополнений важно для моделей прибора, которые используются в химической промышленности.
Применение контрольной стрелки максимального перепада давления.
Приборы для диагностики автомобиля
Контрольная стрелка максимального перепада давления (следящий указатель) — это дополнительная стрелка на шкале прибора, которая служит для индикации максимального достигнутого перепада давления среды в процессе эксплуатации прибора. Основная указательная стрелка прибора имеет возможность перемещать контрольную стрелку в сторону роста давления по мере увеличения перепада давления. При снижении перепада давления основная стрелка прибора возвращается в сторону меньших значений, а контрольная стрелка остается на величине максимального достигнутого значения. Для установки стрелки указателя максимального значения в нулевое положение данный указатель имеет ручку, расположенную с внешней стороны шкалы прибора.
Дифманометр с контрольной стрелкой максимального перепада давления
На удаленных объектах, на которых отсутствует постоянный технологический персонал, может произойти прорыв фильтрующего элемента. Оператор, при очередном посещении объекта, зафиксирует нулевой перепад давления и может сделать ошибочный вывод, что фильтр находится в удовлетворительном состоянии. Без контрольной стрелки невозможно точно проанализировать предыдущие показания, поэтому рекомендуется снабжать данной опцией все приборы, предназначенные для местной индикации.
Основные классификации
Большая часть диффманометров содержат в своем составе набор узлов и деталей. При их содействии поддерживаются коммуникационные связи между средами. В состав устройства в обязательном порядке должны входить камеры, которые отделены друг от друга приспособлением, с помощью них проводят замеры. То есть эти устройства играют роль чувствительного компонента, который и фиксирует разницу давлений.
Для изготовления корпуса применяют полимеры или металл с антикоррозийным покрытием. Корпус оснащают специальными компонентами, которые применяют для транспортировки и закрепления устройств на рабочем месте.
Во-первых, надо разделить небольшие конструктивные отличия между разными манометрами. В практической деятельности используют стационарные и переносные устройства. Первые фиксируют непосредственно на месте выполнения замера. Вторые применяют при обследовании того или иного технологического процесса.
По способу подачи данных можно выделить следующие модификации устройства.
Стрелочный
Это классическое представление аналоговых измерительных изделий. Полученное значение показывает стрелка, перемещающаяся по установленной шкале. Такие модели отличаются высокой надежностью, но по части показателей точности, аналоговые манометры значительно уступают цифровым.
Цифровой манометр
Это устройство выводит результаты замера на установленный монитор. На такие изделия может быть уставлен микрочип, которые используют для формирования команд, направляемых на исполнительный механизм. Манометры этого класса устанавливают непосредственно в технологические линии. Управление исполнительными механизмами осуществляются с помощью электрических сигнал от 4 до 20 мА.
Мембранный дифманометр
В основании дифференциального манометра этого типа лежит пластина, выполненная из металла или из другого упругого материала. Иногда, для повышения эффективности мембран их делают гофрированными.
В состав дифференциального мембранного устройства входят две емкости, предназначенные для замера параметров рабочей жидкости. Емкости связаны между собой блоком, оснащенные импульсными трубками.Разница давлений может закрепляться при помощи штока. Он связан с органом измерения. При предельных колебаниях шток вызывает изменения сигнала на выходе из прибора. Это и гарантирует отображение получаемых параметров.
Сильфонный дифманометр
Дифференциальный манометр этого класса часто называют показывающим. Конструктивно оно состоит из показывающей и сильфонной частей. Отображающая часть представляет собой корпус круглой формы. Внутри него устанавливают индикаторный механизм стрелочного типа. Цена деления такого устройства составлять 1 мбар. Сильфонные манометры нашли свое применение в системах отопления, водоснабжения. Кроме этого их устанавливают в комплексах газоснабжения, по которым транспортируют нейтральные газы.
В рабочей части дифференциального манометра установлены элементы упругой механики, они состоят из сильфонов, пружин и пр. то есть, активная среда оказывает воздействие на демпфирующую систему, та в свою очередь передает сигналы на систему индикации. Устройства этого класса отличаются высокой точностью замера, так как механика не восприимчива к воздействию температуры и влаги
Ртутный дифманометр
Он отличается сложностью конструкции. Работа этого изделия основана на определении гидростатических характеристик по ртутному столбику. Применяя взаимодействующие сосуды, прибор фиксирует разницу давлений методом оценки и сравнивания избыточных уровней в столбах жидкостей.
Особенность устройств этого типа заключается в плотности рабочей жидкости. Это сводит к минимуму воздействие капиллярных сил.
Ртутные дифференциальные приборы отличает высокая чувствительность к температурам. Поэтому для ликвидации температурного воздействия на них устанавливают приборы настройки.
Конструктивные особенности и устройство
Основу рабочей группы измерителя разности давлений составляет чувствительная металлическая пластина или другой упругий элемент. В некоторых случаях, чтобы повысить чувствительность, мембраны делают гофрированными.
Дифманометр включает:
- поводок
- рычаг
- две герметичные камеры («плюсовую» и «минусовую») для измерения давления.
Камеры соединены друг с другом с помощью вентильного блока. Разность давлений фиксируется штоком сердечника, связанным с чувствительным элементом. При колебаниях он приводит к пропорциональному изменению выходного сигнала. Это создает эффект индикации.
Фото — внешний вид мембранного дифманометра
Давление воды в водопроводе
Малый напорный уровень
При достаточно низком напоре, что проявляется посредством достаточно слабой подачей воды непосредственно из крана и указывает о вполне низком уровне. Достаточно актуальной и распространенной проблемой является для жителей верхних этажей, а также владельцев загородных жилищ. Слабое давление в водопроводе будет отказывать работать многие необходимые бытовые приборы, что станет весомой проблемой, а также появится желание исправить такую ситуацию.
Выполнение монтажных работ, для установки оборудования, что способно увеличить такой показатель является основополагающей методикой для обеспечения решения такого вопроса. Естественно, прежде чем применять современные агрегаты, предназначенные для этих целей, следует определить не засорена ли система, что может также являться одной из причин такого явления.
Определенным образом такую проблему вполне можно устранить при помощи специализированного насосного агрегата, что будет способствовать повышению давления либо модернизацией самой системы при помощи интеграции станции насосной с накопителем.
Естественно, более рациональный и подходящий способ следует определить непосредственно самому собственнику, что определяется преследуемыми целями, а также необходимыми объемами жидкости, что потребуется для полноценного обеспечения жилища.
Достоинства дифманометров.
Применение манометров дифференциального давления позволяет точно определять состояние фильтрующих элементов. Отпадает необходимость в плановой замене, при которой существует вероятность обнаружить фильтр в исправном состоянии. Замена фильтрующих элементов достаточно трудоемкий процесс, зачастую требующий остановки производства, а следовательно, приводит к убыткам
Поэтому так важно производить замену фильтров только при явной необходимости
Для интеграции в систему управления приборы могут дополнительно снабжаться токовыми выходами или сигнализирующими контактами. Это опция особенно полезна для фильтров с возможностью принудительной очистки, так как позволяет автоматизировать процесс. При засорении датчик подаст сигнал в систему о необходимости обратной продувки, например, в случае с воздушными фильтрами на входе газогенератора (газовой турбины).
В качестве замены дифманометра можно использовать два обыкновенных манометра. При этом погрешность измерения возрастает, так как она равна сумме погрешностей каждого прибора. К тому же, возникает риск ошибки при ручном подсчете величины разности давлений. В случае низких значений перепада давления такой метод потребует применения манометров высокого класса точности и, соответственно, высокой стоимости, по отношению к варианту применения дифманометра.
| Индикаторы перепада давления модели 522 | Дифманометр модели 240 |
Существуют модели с упрощенной цветной шкалой, так называемые индикаторы перепада давления.
Область применения.
|
|
Принцип работы и классы оборудования
Существуют различные системы, в разных блоках которых нагнетается различное давление. Речь идёт не только о глобальных отопительных системах. Те же условия возникают и на нефтеперерабатывающем заводе или на станции по транспортировке газа.
Причём, для поддержания работоспособности системы, нет необходимости в точном понимании давления в различных камерах системы. Нужно знать лишь величину его изменения.
Именно это и показывает дифманометр. Ниже приводятся различные конструкции. Все они служат одной и той же цели:
- сильфонная;
- пневматическая;
- диафрагменная.
Стоит отметить, что первый тип является наиболее распространённым. Разница в давлениях рабочих камер, которая оказывается на сильфонный блок дифманометра преобразуется в электрический сигнал.
В дальнейшем он может использоваться по-разному: выводиться на дисплей прибора или передаваться в центр управления для принятия дальнейшего решения.
Ртутный дифманометр
Входит в обширную группу жидкостных манометров, имея при этом одно из самых технически сложных конструкционных исполнений. Принцип действия прибора основывается на определении гидростатических показателей давления по столбу жидкости – в данном случае ртути. Используя также систему взаимодействия сообщающихся сосудов, устройство определяет разность давлений путем фиксации и сравнения избыточных уровней в жидкостных столбах. К особенностям ртутных дифференциальных манометров можно отнести высокую плотность рабочей среды, что минимизирует негативное влияние капиллярных сил.
Кроме того, для защиты рабочего процесса от внешнего воздействия при статическом давлении до 5 МПа могут задействоваться и дополнительные элементы контроля начального положения обслуживаемого столба жидкости. К тому же ртутные дифманометры отличаются чувствительностью к температурам, поэтому для устранения эффекта теплового влияния устройства иногда снабжаются средствами регулировки нулевого уровня чувствительной среды.
Классификация
Ввиду сложности процессов измерения давления, характеристик рабочих сред и дальнейшего преобразования существует несколько вариантов дифференциальных манометров для работы в разных условиях. Кстати, дифференциальный манометр, принцип действия которого во многом определяется его конструкцией, по своему устройству ориентируется на возможность применения в конкретных средах – следовательно, из этого производится и классификация. Итак, производители выпускают следующие модели:
- Группа жидкостных дифференциальных манометров, в которую входят поплавковые, колокольные, трубные и кольцевые модификации. В них измерительный процесс происходит на основе показателей жидкостного столба.
- Цифровые дифманометры. Считаются наиболее функциональными, поскольку дают возможность измерять не только характеристики перепадов давления, но и скорость потоков сжатого воздушного, показатели влажности и температуры. Ярким представителем этой группы является дифференциальный манометр Testo, который также применяется в системах мониторинга окружающих сред, в аэродинамических и экологических исследованиях.
- Категория механических устройств. Это сильфонные и мембранные версии, обеспечивающие измерение посредством отслеживания характеристик чувствительного к давлению элемента.
Назначение мембранного дифманометра
Чтобы следить за показателем давления, измерять перепады, используют специальные приборы – дифференциальные манометры. В отличие от простого манометра, который измеряет давление в выбранной точке, дифманометр использует разницу давлений в двух точках замера.
Существует много разновидностей дифференциальных манометров, самый распространенный из которых – мембранный. Это измерительный комплект, состоящий из нескольких комплектующих:
- первичного прибора-датчика, который подключается к сужающему устройству;
- 1-2 вторичных приборов.
Дистанционная связь между датчиком и вторичным прибором происходит электрическим путем. Зачастую используют устройства с датчиками, которые оснащены упругими и вялыми мембранами.
Принцип работы
В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты.
В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала.
Двухтрубные модели
Данные приборы используются для измерения показателей давления и определения разностей между ними. Это устройства с видимым уровнем, который обычно представлен в U-образной форме. По конструкции такой дифференциальный манометр представляет собой установку из двух вертикальных сообщающихся трубок, которые фиксируются на деревянной или металлической основе. Обязательным компонентом устройства является и пластинка со шкалой. В ходе подготовки к измерению трубы заполняют рабочей средой.
Далее в одну из труб начинается подача измеряемого давления. Одновременно с этим вторая труба взаимодействует с атмосферой. В процессе измерения дельты обе трубки испытывают измеряемое давление. Двухтрубный дифференциальный манометр с жидкостным заполнением используется для измерения показателей разрежения, давления неагрессивных газов и воздушных сред.
Модели фирмы Testo
является одним из ведущих разработчиков измерительных и метрологических устройств. Сегмент дифманометров представлен несколькими сериями, которые используются в вентиляционных системах, газопроводах, котельной автоматике и другом оборудовании. В числе наиболее популярных моделей этой марки можно назвать дифференциальный манометр Testo 510, работающий в диапазоне от 0 до 100 гПа. Аппарат достаточно простой, как в физическом обращении, так в управлении электронным функционалом. На поверхности располагаются магниты для удобной инсталляции, а посредством эргономичной рабочей панели пользователь может настраивать прибор на разные режимы измерения, подключая также средства компенсации по температуре и плотности воздуха.
Рекомендуемые модели:
| Модель | Погрешность | Диапазон дифференциального давления | Рабочее Давление | Электрические опции |
| ±2% | От 0-5 PSID (0-0.35 bar) до 0-110 PSID (0-7 bar) | 6000 PSID (400 bar) | Сигнализирующие контакты | |
| ±2% | От 0-5 PSID (0-0.35 bar) до 0-110 PSID (0-7 bar) | 6000 PSID (400 bar) | Сигнализирующие контакты, Токовый выход 4-20 мА | |
| ±5% | От 0-5 PSID (0-0.35 bar) до 0-110 PSID (0-7 bar) | 3000 PSID (200 bar) | Сигнализирующие контакты | |
| ±2% | От 0-20″ H20 (0-50 mbar) до 0-100 PSID (0-7 bar) | 1500 PSID (102 bar) | Токовый выход 4-20 мА | |
| ±2% или 5% | От 0-25 PSID (0-1.7 bar) до 0-100 PSID (0-7 bar) | 3000 PSID (200 bar) | Токовый выход 4-20 мА | |
| ±2% | От 0-20″ H20 (0-50 mbar) до 0-25 PSID (0-1.7 bar) | 3000 PSID (200 bar) | Токовый выход 4-20 мА | |
| ±5% | От 0-50″ H20 (0-125 mbar) до 0-30 PSID (0-2.0 bar) | 1000 PSID (69 bar) | Сигнализирующие контакты | |
| ±5% | От 0-5 PSID (0-0.35 bar) до 0-50 PSID (0-3.5 bar) | 1000 PSID (69 bar) | Сигнализирующие контакты |
Уточнить текущую цену и купить дифманометры для фильтров Вы можете, обратившись к нам по контактным координатам, указанным на странице Контакты или заполнив контактную форму «Написать нам», расположенную справа на текущей странице данного сайта.
Ознакомиться с другими моделями Вы можете на странице Манометры дифференциальные.
Принцип — действие — дифманометр
Принцип действия дифманометров основан на электрической силовой компенсации усилия, развиваемого мембраной под действием измеряемого перепада давления.
Принцип действия дифманометров основан на использовании деформации сильфонного блока, воспринимающего измеряемый перепад давления и преобразующего его в угловое перемещение указателя или пера с помощью рычажного передающего механизма. Указатель или перо поворачивается до тех пор, пока сила, вызываемая перепадом давления, не уравновесится силами упругих деформаций двух сильфонов и винтовых противодействующих пружин блока и торсионной выводной трубки.
| Схема мембранного дифманометра с пневматической системой передачи показаний. |
Принцип действия дифманометра основан на преобразовании перепада давления измеряемой среды в пропорциональную ему величину давления сжатого воздуха.
| Схема внешних электрических соединений дпф-манометров ДМ с вторичным прибором ЭПИД. |
Принцип действия дифманометра основан на преобразовании величины измеряемого давления в пропорциональную величину давления сжатого воздуха, подводимого к прибору.
Принцип действия дифманометров с металлической мембраной заключается в измерении упругой деформации мембраны, возникающей под действием разности давлений в полостях, разделяемых этой мембраной. Перемещение мембраны может измеряться различными ст / особами: механическим, пневматическим, электрическим.
Принцип действия дифманометра аналогичен ранее описанному дифманометру ДКО.
| Схема внешних электрических соединений дпф-манометров ДМ с вторичным прибором ЭПИД. |
Принцип действия дифманометра основан на преобразовании величины измеряемого давления в пропорциональную величину давления сжатого воздуха, подводимого к прибору.
| Схема внешних электрических соединений диф-манометров ДМ с вторичным прибором ЭПИД. |
Принцип действия дифманометра основан па преобразовании величины измеряемого давления в пропорциональную величину давления сжатого воздуха, подводимого к прибору. Дифманометр ДМПК-100 работает с вторичными и регулирующими приборами агрегатной унифицированной системы ( АУС), а также с любым вторичным пневматическим прибором, рассчитанным на изменение входного давления от 0 2 до 1 кГ / слг.
| Дифманометр мембранный пневматический ДМПК-100. |
Принцип действия дифманометра основан на компенсации усилия, развиваемого упругим чувствительным элементом измерительного блока.
| Тепловой щит котла.| Камерная диафрагма.| Схема измерения расхода пара дифманометром. |
2.4.3. Дифманометры
Малые величины дифференциального давления могут измеряться приборами на основе упругих и вялых мембран, сильфонов, а также комбинированных с другими упругими элементами конструкциями. Конструкций достаточное количество, однако они имеют свои особенности.
Одной из наиболее простых, универсальных и получивших широкое применение являются дифнапоромеры (дифманометры) с конструкциями на основе мембран и мембранных коробок/2-18/. В одном из вариантов (рис. 2.73) мембранная коробка 1
, внутрь которой через подводящий штуцер держателя
2
поступает «плюсовое» давление, является чувствительным элементом дифманометра. Под воздействием этого давления смещается подвижный центр мембранной коробки.
| Рис. 2.73. Показывающий дифференциальный манометр на основе мембранной коробки: 1 – мембранная коробка; |
«Минусовое» давление через подводящий штуцер держателя 3
подается внутрь герметичного корпуса
4
прибора и воздействует на мембранную коробку снаружи, создавая противодействие перемещению ее подвижного центра. Таким образом «плюсовое» и «минусовое» давления уравновешивают друг друга, а перемещение подвижного центра мембранной коробки свидетельствует о величине разностного – дифференциального давления. Этот сдвиг через передаточный механизм передается на указательную стрелку
6
, которая на шкале циферблата
7
показывает измеряемое дифференциальное давление.
Диапазон измеряемого давления определяется свойствами мембран и ограничивается, как правило, в пределах от 0 до 0,4…40 кПа. При этом класс точности составляет, как правило, 2,5 или 1,5.
Обязательная конструктивная герметичность корпуса определяет высокую защищенность от внешних воздействий и определяется в основном уровнем IP66.
В качестве материала для чувствительных элементов приборов используется бериллиевая и другие бронзы, а также нержавеющая сталь; для штуцеров, передаточных механизмов – медные сплавы, коррозионно-стойкие сплавы, включая нержавеющую сталь различных марок.
Приборы могут изготавливаться в корпусах малых (63 мм), средних (100мм), и больших (160 мм) диа-
метров.
К недостаткам дифманометров (дифнапоромеров) на основе мембранной коробки следует отнести высокие требования к герметичности корпуса и небольшие рабочие избыточные давления, ограниченные прочностью корпуса.
Дифманометр с вертикальной мембраной (рис. 2.74) состоит из «плюсовой» 1
и «минусовой»
2
рабочих камер, разделенных чувствительной гофрированной мембраной
3
. Под воздействием давления мембрана деформируется, в результате чего перемещается ее центр вместе с закрепленным на нем передающим штоком
4
. Линейное смещение штока в передаточном механизме
5
преобразуется в осевое вращение трибки, и соответственно указательной стрелки, отсчитывающей на шкале прибора измеряемое давление.
| Рис. 2.74. Мембранные показывающие дифференциальные манометры с вертикальной мембраной: 1 – «плюсовая» камера; |
Для сохранения работоспособности чувствительной гофрированной мембраны при превышении максимального допустимого статического давления предусмотрен открывающийся предохранительный клапан 6
. Причем конструкции этих клапанов могут быть различны. Соответственно такие приборы не могут использоваться, когда не допускается контакт сред из «плюсовой» и «минусовой» камер.
Высокая стоимость защитных фланцев мембраны, а также сложность вывода за пределы зоны давления механического перемещения центра этой мембраны приводят к относительно высокой стоимости изделия и, соответственно, не широкому его использованию.
В конструкции показывающего дифференциального манометра с горизонтальной мембраной (рис. 2.75) линейное перемещение центра мембраны вынесено за пределы измерительной области с помощью металлических сильфонов.
| Рис.2.75. Мембранный показывающий дифференциальный манометр с горизонтальной мембраной: 1 – «плюсовая» камера; |
Традиционные плюсовая 1 и минусовая 2 камеры, соответственно, помещены в единый защитный блок 3
, состоящий из двух частей, между которыми установлена гофрированная мембрана
4
. В центре этой мембраны закреплен толкатель 5, передающий перемещение от мембраны, через сектор
6
, трибку
7
к стрелке
8
. В этом передаточном звене линейное перемещение толкателя преобразуется в осевое вращение стрелки
8
, отслеживающей на шкале циферблата
9
измеряемое давление. В этой конструкции применена сильфонная система вывода толкателя из зоны рабочего давления. Разделительный сильфон
10
своим основанием герметично закрепляется на центре чувствительной мембраны, а верхней частью также герметично прикрепляется к входному блоку. Такая конструкция исключает контакт измеряемой и окружающей сред.
Конструкция входного блока предусматривает возможность промывки или продувки «плюсовой» и «минусовой» камер и обеспечивает применение таких приборов для работы даже в условиях загрязненных рабочих сред.
В конструкции дифманометра с горизонтальной мембраной дополнительная установка двух металлических сильфонов повышает надежность конструкции, но существенно снижает ее метрологические характеристики.
Разновидностью дифманометра с горизонтальной мембраной и двумя металлическими сильфонами является конструкция, представленная на рис.2.76. Мембрана 1 закреплена между двумя фланцами 2 и 3. На центре мембраны 1 установлен толкатель 4, конец которого подвижно соединен с коромыслом 5. Смещение центра мембраны 1 через толкатель 4 передается на коромысло 5, перемещение конца которого является индикатором величины измеряемого перепада. Отделение зоны измеряемого давление от внешней среды осуществляется с помощью эластичного уплотнителя 6.
В последующем перемещение конца коромысла 5 на указательную стрелку передается с помощью трибко-секторного механизма.
Плюсовое давление подается на вход 7, минусовое – на вход 8.
Рис. 2.76. Схема мембранного дифманометра с эластичным уплотнением выхода: 1 – мембрана; 2 – фланец нижний; 3 – фланец верхний; 4 – толкатель; 5 – коромысло; 6 – эластичный уплотнитель; 7 – плюсовой вход; 8 – минусовой вход.
В конструкции мембранного дифманометра с эластичным уплотнением выхода максимальное рабочее избыточное давление определяется свойствами уплотнения коромысла. Чем выше механические свойства такого уплотнения, тем больше величина рабочего избыточного давления, но хуже метрологические характеристики.
Двухкамерная система измерения дифференциального давления применена в конструкции прибора, показанного на рис. 2.77. Измеряемые потоки среды направляются в «плюсовую» 1
и «минусовую»
2
рабочие камеры, основными функциональными элементами которых являются автономные чувствительные мембраны. Преобладание одного давления над другим приводит к линейному перемещению передающего штока
3
, которое через коромысло
6
передается соответственно на сектор
4
, трибку
5
и систему стрелочной индикации измеряемого параметра.
Дифманометры с двухкамерной системой измерения используются для измерения малых дифференциальных давлений при не очень высоких статических нагрузках, вязких сред и сред с твердыми вкраплениями.
Магнитомеханический принцип преобразования дифференциального давления в систему отсчета показаний по круговой шкале и организации системы контроля из-за удобства и простоты конструкции, относительно низкой стоимости и высокой надежности получил активное применение в современных измерительных приборах.
| Рис.2.77. Мембранный двухкамерный показывающий дифманометр: 1 – «плюсовая» камера; |
Принцип работы дифманометра с магнитомеханической системой преобразования сигнала/2-28/ представлен на рис. 2.78. Поворотный магнит 1
, на торце которого установлена стрелка
2
, размещен в корпусе
3
, выполненном из немагнитного металла. Механический поршень 4 с закрепленным на нем магнитом, уплотненный фторопластовым сальником
5
, может передвигаться в рабочем канале
6
. Механический поршень
4
со стороны «минусового» давления подпирает пробка
7
, в свою очередь, поджимаемая диапазонной пружиной
8
.
Рис. 2.78. Схема дифманометра с магнитомеханическим преобразователем: 1
– поворотный магнит;
2
– стрелка;
3
– корпус;
4
– механический поршень с закрепленным на нем магнитом;
5
– фторопластовый сальник;
6
– рабочий канал;
7
– пробка;
8
– диапазонная пружина;
9
– блок электрических контактов.
Среда «плюсового» давления через соответствующий подводящий штуцер воздействует на механический поршень и перемещает его вместе с пробкой 7
по каналу
6
до уравновешивания такого смещения противодействующими силами – «минусовым» давлением и диапазонной пружиной. Перемещение механического поршня 4 с закрепленным на нем магнитом приводит к связанному с ним магнитным взаимодействием угловому перемещению поворотного магнита 1 и, соответственно, указательной стрелки 2. Таким образом измеряемая разность давлений преобразовывается в угловое перемещение указательной стрелки.
Согласование диапазона шкалы с угловым перемещением указательной стрелки достигается подбором упругих характеристик диапазонной пружины 8.
В ряде конструкций фторопластовый сальник 5 заменяется на эластичную мембрану, что повышает надежностные характеристики прибора.
В дифманометре с магнитомеханическим преобразователем предусмотрен блок 9
, замыкающий или размыкающий соответствующие электрические контакты при прохождении вблизи его механического поршня с магнитом. Принцип работы таких контактов более подробно описан в разделе 3.1.
Одной из основных конструктивных проблем дифманометров, работающих при больших избыточных давлениях, является возможность передачи линейного перемещения чувствительного элемента или его части через защитную оболочку прибора. При измерении малых перепадов давления чувствительные элементы – это, как правило, мембраны, развивают очень малые переустановочные усилия, что конструктивно затрудняет передачу их линейных перемещений через защитную оболочку прибора.
Приборы с магнитомеханической системой преобразования линейного перемещения поршня в осевое вращение трибки и установленной на ней показывающей стрелки обеспечивают передачу линейного перемещения поршня через защитную оболочку прибора путем взаимодействия магнитных полей и последующего преобразования в механическое перемещение вне этой оболочки.
Повышение чувствительности приборов с магнитомеханической системой преобразования достигается увеличением площади элемента, разделяющего «плюсовое« и «минусовое» давления. Таким элементом, являющимся разделителем разных давлений и одновременно первичным преобразователем, может служить мембрана, как в конструкции, представленной на рис.2.79. Основные элементы системы идентичны представленным на рис.2.78. Отличие состоит в мембране 10, которая разделяет «плюсовое» и «минусовое» давления. Перемещение центра этой мембраны через толкатель 11 передается на поршень с закрепленным на нем магнитом.
Рис.2.79. Схема дифманометра с магнитомеханическим преобразователем для измерения малых перепадов давления:
10
– мембрана;
11
– толкатель;
12
– пробка.
Пробка 12 служит для сервисного обслуживания прибора, монтажа или смены диапазонной пружины.
Приборы с магнитомеханическими преобразователями отличаются устойчивостью к воздействию высокого статического давления — до 40 МПа. При этом обеспечивают измерение и контроль дифференциального давления от 0 до 0,25 кПа…7 МПа с относительно небольшой погрешностью (около 2 %).
Корпус прибора изготавливается из металлических немагнитных металлов таких как нержавеющая сталь, сплав Монел, алюминий, медные сплавы, синтетические массы. Материал выбирается исходя из условий эксплуатации, свойств измеряемой среды. Также определяется материал уплотнения магнитного поршня, мембраны. Здесь применяется нержавеющая сталь (SS316,SS302) для пробки и диапазонной пружины, нитрилкаучук (Buna-N), фторированный каучук (Viton) этилен-пропиленовые (EPDM) каучук.
Варьированием используемых в конструкции приборов материалов обеспечивает применяемость таких приборов для различных газов, включая горючие типа пропан-бутан, разных по агрессивности сред.
Модели приборов с магнитомеханической системой в корпусах 63, 80, 100, 150 мм обеспечивают функционирование индикации (отображение на цифровой шкале с определенной погрешностью) измеряемого перепада давления, а также могут дополняться блоками электрических контактов в различных исполнениях. Более детально конструкции сигнализирующих групп приборов с магнитомеханическими системами описаны в разделе 3.1.
Как пример на рис.2.80 показан вид дифференциального манометра ДП в корпусе 63 мм (ДП63).
Рис.2.80. Вид дифференциального показывающего манометра с магнитомеханическим
преобразователем
Активно дифференциальные манометры с магнитомеханическим преобразователем применяются для контроля засорения фильтров на проточных линиях, появления дополнительных гидро- и аэродинамических сопротивлений на работающем оборудовании, включая расходомеры, запорные устройства и др.
Что такое дифманометр?
Один из способов контроля и измерения параметров пневматических и гидравлических систем в различных технологических процессах основан на использовании разницы давления в точках замера.
Приборы, принцип работы которых основан на измерении и использовании разницы давлений, называют дифференциальные манометры или дифманометры.
В отличие от простого манометра, который измеряет давление в выбранной точке измерения, дифманометр использует разницу давлений в двух точках замера. Разница давлений создаёт в приборе, а точнее в его конвертере, электрический сигнал, отражающий состояние системы.
Получаемый электрический сигнал, через блок преобразования и линеаризации (БПЛ) выводиться на экраны операторов. В более простом виде, сигнал выводится на стрелочные указатели. То есть, дифманометр можно рассматривать, как прибор состоящих из двух частей, конвертора и блока БПЛ.
Цифровые дифманометры
Устройства этого типа кроме основных функций измерения разницы в давлении способны определять динамические показатели рабочих сред. Такие приборы обозначаются маркировкой ДМЦ-01м. Дифференциальный манометр цифровой, в частности, используется в системах контроля вентиляции производственных объектов, позволяет рассчитывать показатели потребления газа, учитывая температурные корректировки, а также вести учет средних расходов по измеренным позициям. Устройство снабжено микропроцессором, который автоматически ведет учет измерений и накопления информации по газоходу. Все получаемые сведения о результатах работы отображаются на дисплее.
Типы дифманометров
По методам измерения разницы давлений выделяют две большое группы дифференциальных манометров.
Во-первых, это механические дифманометры. В них используется механический элемент, который воспринимает разницу давлений, например, мембрана. Манометр с мембраной, называют дифманометр мембранный. Они наиболее популярны и распространены. Посмотреть пример наиболее характерного мембранного дифференциального манометра ДМ-3583М вы можете на сайте adventex.ru/difmanometr-dm-3583m. Используются мембранные приборы для измерений:
- расхода пара, газа, жидкости;
- уровня жидкостей;
- разницы вакуумного и избыточного давлений.
Кроме мембранных механических дифманометров выпускают приборы с элементами восприятия давления — мембранные коробки и сильфоны.
Во-вторых, в противовес механическим дифманометрам, выпускают жидкостные дифференциальные манометры с элементами восприятия — поплавок, колокол, полое кольцо с перегородкой.
Мембранные дифманометры
Главный подтип механических дифференциальных манометров, который также разделяется на устройства с металлическими и неметаллическими измерительными элементами. В приборах с плоской мембраной из металла расчеты происходят на основе фиксации характеристик прогибов в измерительном компоненте. Распространен и дифференциальный манометр, в котором мембрана выступает разделительной перегородкой для камер. В момент деформации противодействующая сила формируется цилиндрической спиральной пружиной, разгружающей измерительный элемент. Так происходит сопоставление двух разных величин давления.
Также некоторые модификации мембранных устройств снабжаются защитой от одностороннего воздействия – эта особенность конструкции позволяет их применять в измерении показателей избыточного давления. Несмотря на активное внедрение электроники в метрологическую отрасль в целом, мембранные средства измерения остаются востребованными и даже незаменимыми в некоторых областях. Например, высокотехнологичный дифференциальный манометр ДМЦ-01м цифрового типа, несмотря на эргономичность и высокую точность, имеет ряд ограничений по использованию в условиях, где возможна эксплуатация мембранных устройств.
