Все о дифманометрах

При работе многих систем, устройств и производственных механизмов время от времени возникает необходимость в измерении колебаний давления жидкостей, газа и прочих рабочих сред, подаваемых по трубопроводам.

Особенно актуальны эти сведения на заводах и фабриках, где технологические процессы идут непрерывно, например, в цехах по переработке углеводородных соединений.

В этом случае необходим специальный измерительный механизм — дифференциальный манометр.

Измерение перепадов уровня давления в жидких, паро- и газообразных смесях относится к категории базовых параметров, расчет которых важен для точного и корректного обслуживания производственных и инженерно-коммуникационных систем. К таким объектам относят механизмы вентиляции, кондиционирующую технику и всевозможные фильтры. При помощи дифференциального манометра можно установить основные параметры рабочего давления, а кроме того, зафиксировать различие между отдельными динамическими параметрами.

Помимо этого, дифференциальные манометры можно применять для проведения расчетов параметров расходования сжатого воздуха, газообразных веществ, воды, масла и многих других жидкостей.

Один из самых эффективных методов контроля и измерения рабочих показателей гидравлических и пневматических установок в разных технологических процессах основывается на установлении давления в нескольких отдельных участках, так называемых местах замера.

Если простой манометр измеряет давление в одной конкретной точке измерения, то дифференциальный манометр проводит замеры на двух участках. Разница между ними формирует электрический сигнал, который показывает состояние функциональной системы. Через блок преобразования и линеаризации этот сигнал выводится на дисплей оператора. В самых простых моделях не всегда отражается определенная величина, некоторые конструкции предусматривают пороговые параметры. Когда разность давлений приближается к критическому коэффициенту, устройство автоматически формирует выходной сигнал. Он, в свою очередь, линейно связан с постоянным током.

Сам вариант фиксации полученных данных реализуется разными способами в зависимости от типа конструкции манометров и его чувствительного элемента. А также могут различаться способы подачи итоговых сведений. Так, самая простая модель после получения сигнала запускает цепь ответных реакций. Однако производители предлагают и более сложные механизмы, в которых контроль показателей давления в связанных между собой узлах выполняется непрерывно.

Большинство дифференциальных манометров включает комплекс манометрических элементов, функциональных деталей, а также трубок для взаимодействия и коммуникации между отдельными средами. Обязательным считается присутствие сразу нескольких измерительных камер, они разделяются между собой метрическими приспособлениями. В типовой рабочей схеме они берут на себя функции чувствительного элемента, фиксирующего разницу между давлениями. В случае колебания того или иного параметра, либо изменения состояния одной из сред, устройство считывает информацию, формирует сигнал, и запускает механизм индикации. Способы отражения данных у дифманометров варьируются так же, как и общие типы реакций на изменения, происходящие в рабочей системе.

Корпус прибора изготавливается из высокопрочной пластмассы либо металла, покрытого антикоррозийным составом. Некоторые модели предусматривают специальные детали для переноса или размещения вязких составов.

Основанием для классификации дифференциальных манометров является вариант чувствительного элемента, откликающегося на давление контролируемой среды. Как правило, он содержится в наименовании измерительного механизма. Устройства могут быть колокольными, мембранными, кольцевыми, поплавковыми и прочими. Остановимся подробнее на особенностях работы основных видов, их достоинствах и недостатках.

Жидкостные дифманометры включают в себя кольцевые, поплавковые, а также колокольные решения. Процесс измерения в них производится с учетом разности давлений жидкостного столба.

• Поплавковые. Такие измерительные приборы предусматривают поплавок. Конструкционно он напоминает пару сообщающихся между собой сосудов разного диаметра, заполненных ртутной жидкостью. При этом сосуд с большим сечением взаимосвязан с положительной линией импульсов. В случае колебаний и скачков давления автоматически будет изменяться и объем ртути в плюсовом сосуде, а также размещение поплавка. Кинематический поплавок тесно взаимосвязан с отсчетным механизмом.

• Колокольные. В каких конструкциях на изменение параметров давления отдельных сред реагирует колокол. Он погружается в жидкую среду наполовину и в зависимости от разницы давления изменяет свое положение. Сигналы от точек измерения направляются в плюсовую камеру (сам колокол) и параллельно в минусовую камеру (полость с жидкостью). Как результат, сила, воздействующая на колокол, компенсируется за счёт упругости пружинного блока.

• Кольцевые. Эти приборы основаны на применении в качестве чувствительного блока полого кольца. Оно разделено внутренней перегородкой, при этом половину полости заполняют жидкостью. Кольцо зафиксировано таким образом, чтобы сохранялась возможность поворота. Давление от участков измерения подаётся по обе стороны от перегородки через штуцер.

Если давление в разных точках отбора будет одинаковым, то равные уровни измеряемых сред будут оказывать на перегородку равное давление — в этом случае кольцо будет держаться в равновесии. В том случае, если давление с какой-либо из сторон увеличится, то объем жидкости в ней снизится, а с другой стороны, наоборот, повысится.

Группа механических приборов представлена одновитковыми мембранами и сильфонными версиями. Они работают на основе отслеживания свойств элемента, обладающего чувствительностью к давлению.

• Мембранные. Импульсным элементом здесь становится мягкая либо металлическая мембрана. В ряде моделей мембраны делают гофрированными. Это способствует повышению чувствительности.

• Сильфонные. Здесь в качестве чувствительного элемента используется гофротрубка либо коробка, размещенная в герметично закрытой полости корпуса устройства — сильфоне. Ее полости, а также корпуса выполняют роль рабочих камер, они соединены с участками замера давления. Чем выше перепад между давлениями в отдельных камерах, тем интенсивнее будет амплитуда перемещения подвижного блока сильфона. При этом подвижная часть прибора подаёт импульс, который трансформируется в электрический сигнал.

Наиболее практичными считаются модели цифровых дифференциальных манометров. Они позволяют измерять не просто величину колебаний давления, но также и скорость движения потока сжатого воздуха, показывают уровень нагрева и влажности. Наиболее известным представителем этой группы признан дифманометр Testo. Его применение широко востребовано в аэродинамических исследованиях и экологических системах мониторинга окружающей среды.

Цифровые дифференциальные приборы актуальны при организации вентиляции производственных цехов. Они позволяют вычислять объем потребления газа с учётом температуры. Кроме того, устройство делает возможным своевременное выполнение корректировок и ведение реестра учетных данных о среднем расходовании измеряемых позиций. Устройство оборудовано микропроцессором, который в автоматическом режиме производит учёт измерений с последующим накоплением данных по газоходу. Все полученные результаты обследования выводятся на монитор.

Корпус прибора изготовлен из нержавеющей стали. В нём размещается надежная электроника, обеспечивающая долговечность индикаторов и точность передаваемых показаний. Дополнительную защиту создаёт прорезиненная крышка.

Такие модели отличаются многочисленными преимуществами:

• отсутствие необходимости в интерпретации получаемых данных оператором;
• отсутствие риска ошибки параллакса;
• устойчивость проведения измерений даже в условиях повышенной вибрации;
• некоторые модели предусматривают подсветку.

Впрочем, имеются и некоторые минусы:

• потребность в источнике питания;
• невозможность скидывать осциллирующие значения.

В своей работе цифровые манометры могут использовать не только электрическую энергию, но также энергию батареи, мощность контура и даже солнечную энергию. Принимая решение о выборе таких устройств, необходимо иметь в виду определенные факторы. Перечислим их.

• Заряд батареи. Основной недостаток применения дифференциального манометра с аккумуляторным питанием заключается в том, что батарею придется время от времени менять. Подчас прибор перестает работать в самый неожиданный момент. В то же время устройство с батареей станет незаменимым в полевых условиях. Типовое время действия этих моделей составляет 4000 часов, энергоёмкость минимальна.
• Сила контура. Такие модели собирают необходимые данные в точке выполнения измерения без привязки к эксплуатационному ресурсу батареи. Однако устройство требует обязательного доступа к электросети.
• Энергия солнца. Это экологичная технология. Конструкционно такие модели работают по тому же принципу, что и датчики с аккумуляторным питанием. Их преимущество заключается в том, что оператору не нужно полагаться на батарею, которую рано или поздно придётся поменять. Недостаток в том, что подобное оборудование нуждается в постоянном источнике света.

Назначение дифференциального манометра заключено в самом его названии. Как известно, манометр представляет собой устройство для измерения давления жидкостных сред, пара и газа. Термин «дифференциальный» означает, что необходимая величина вычисляется за счёт разницы измеренных данных с их последующим сравнением. Существует понятие «дифференциального давления», когда сравниваются два типа давления — при этом одно из них взято за контрольное.

Поясним на примере. Предположим, у вас имеется бак, в который закачана жидкость. Она дает давление X. С течением времени объем жидкости снижается, в этом случае давление падает до уровня Y. Величина разницы между X и Y будет тем самым дифференциальным давлением, которое фиксирует прибор дифманометр.

Существует множество технологических процессов, в которых падение давления неприемлемо, а в ряде случаев даже небезопасно. Дифференциальный механизм выполняет контроль, а при достижении критических величин может автоматически информировать либо даже запустить процесс отключения. Соответственно, основной сферой применения дифференциального манометра являются производственные системы, отвечающие за координирование и контроль давления разных сред. Приборы измеряют уровни жидкости, проводят вычисления разности вакуумно-метрических и избыточных давлений.

Некоторые приборы оборудуются дополнительными элементами, увеличивающими функционал устройства. В наиболее современных моделях предусмотрен дифференциально-трансформаторный индикатор. Он во многом облегчает действия обслуживающего оператора, контролирующего работу оборудования. Такой датчик позволяет передавать показания на другой приёмник дистанционно. Электронные и электроконтактные дифференциальные манометры используются для наиболее широкого спектра вычислений в самых разных отраслях промышленности. Их используют в машиностроении, работе сервисных компаний и испытательных предприятий. Оборудование служит в компаниях, связанных с гидравликой, пневматикой и обслуживанием насосов.