Дифференциальный манометр: виды, принцип работы и производители

Типы измерительных приборов

Манометры — это компактные приборы, предназначенные для измерения избыточного давления рабочей среды. С их помощью производится визуальный контроль за технологическим процессом. Технологическое оборудование может разрушиться при увеличении максимального значения.
Для многих встает проблема, какие бывают манометры и для чего. В зависимости от типа среды, способа снятия показаний и места установки различают следующие виды:

• В зависимости от измерительного механизма: мембранные;
• пружинные;
• жидкостные;
• электроконтактные;
• дифференциальные.

Пружинный прибор предназначен, чтобы измерять показатели повышенной нагрузки жидкости или газа. Технология измерения основана на способности деформирования под действием нагрузки. К пружине закреплена указательная стрелка. Перед стрелкой располагается панель с расчерченной шкалой.

В другом варианте такого прибора выступает трубка Бурдона. Она имеет форму полусферы и, с одной стороны, глухая. Подаваемая нагрузка разгибает трубку, а одновитковая пружинка с индикаторной стрелкой поворачивается вокруг оси на угол расправления.

Мембранные измерители отличаются от пружинных приборов принципом измерения. Работают они за счет пневматической компенсации. Прогибание мембраны зависит от приложенной нагрузки.

Вариантов измерительных механизмов множество:

• мембрана плоская гофрированная;
• сильфонная мембрана.

Жидкостные манометры работают по образу сообщающихся сосудов. В них два столба жидкости уравновешиваются. Можно сказать, что таким способом измеряется гидростатическое давление. На одной из трубок находится шкала. Приборы имеют малый диапазон измерения 10−100 Па и поэтому используются в лабораториях.

Электроконтактные измерители используются для определения значений разряжения (вакуума). К ним относятся вакуумметры и мановакуумметры. Работают с нейтральными жидкостями и газами, потому что изготавливаются из стали и латуни.

Образцовые манометры, по сути своей, являются эталонами, при помощи которых происходит проверка исправности рабочих манометров. Они имеют высокую точность благодаря зубчатой передаче передаточного механизма.

Специальные манометры названы так, потому что предназначены для измерения давления газов одного типа. Например, ацетилена, аммиака, кислорода и прочих. На передней части прибора указывается назначение, а его корпус окрашивается в определенный цвет:

• черный — углекислота;
• синий — кислород;
• красный — пропан;
• желтый — аммиак.

Виброустойчивые приборы предназначаются для отслеживания высокого скачкообразного давления или для сред, вызывающих сильные вибрации.

Самопишущие приборы производят измерения и сразу же производят запись результатов в виде диаграммы.

Судовыми манометрами производится измерение воды и пара в котлах, масла и дизельного топлива для силовой установки. При работе в условиях повышенной влажности они должны быть влаго- и виброустойчивыми.

Железнодорожные, как видно из названия, используются в локомотивах и подвижных составах железнодорожного транспорта. Их особенностью является преобразование полученных результатов в электронный и другой вид.

Дифференциальные приборы относятся к категории сложного оборудования. Работа измерителя основана на деформировании нескольких блоков, входящих следящий механизм. Определение показаний происходит после уравновешивания блоков, когда стрелка перестает перемещаться.

Каждый прибор имеет погрешность измерений и манометры не исключение. Они делятся на несколько точностных классов:

1. 0,15;
2. 0,25;
3. 0,4;
4. 0,6;
5. 1,0;
6. 1,5;
7. 2,5;
8. 4,0.

Дифманометры

Стоимость — 1300 рублей с НДС.

Дифференциальный манометр (прессостат, дифманометр)

Функции и применение:

• Контроль степени загрязнения фильтра — измерение перепада давлений воздуха до и после фильтра.
• Контроль работы вентиляторной группы с клиноременной передачей — сигнализация об отсутствии напора воздуха на вентиляторе путем измерения давлений на стороне всаса и на выходе вентилятора.
• Контроль работы вентиляторной группы с прямым приводом при наличии в агрегате электрического нагревателя.

Устройство:

• Пружинная мембрана при отключении от заданной разницы давлений вызывает соответствующее переключение с помощью механического блока электрических контактов (сигнал о загрязнении фильтров или сигнал о работе вентиляторной группы).
• Корпус: полимерный материал.

Программное обеспечение

Программное обеспечение манометров дифференциальных цифровых ДМЦ-01 разделяется на две части:

1. Метрологически незначимая часть, состоящая из внешнего программного обеспечения (для модификации М), используемого для наглядного представления результатов измерений на экране персонального компьютера, считывания результатов измерений из памяти манометров, а также ведения архива данных. Для модификации А сбор результатов измерений может быть осуществлен любой терминальной программой, например, при помощи HyperTerminal, входящей в стандартный комплект поставки операционной системы Microsoft Windows.

2. Метрологически значимая часть, состоящая из внутреннего программного обеспечения. Работой встроенного программного обеспечения управляет микропроцессор, расположенный внутри корпуса прибора на электронной плате. Обработка метрологических данных происходит на основе жестко определенного алгоритма без возможности его изменения.

Защита программного обеспечения осуществляется путем записи бита защиты при программировании микропроцессора в процессе производства манометра. Установленный бит защиты запрещает чтение кода микропрограммы, поэтому модификация программного обеспечения (умышленная или неумышленная) невозможна. Снять бит защиты можно только при полной очистке памяти микроконтроллера вместе с программой, находящейся в его памяти.

Для отображения информации используется жидкокристаллический дисплей манометра.

Идентификация встроенного программного обеспечения может быть произведена при включении манометра, а внешнего – при запуске программы на ПК. Номер версии встроенного программного обеспечения индицируется на жидкокристаллическом дисплее манометра, а номер версии внешнего программного обеспечения индицируется во вкладке «О программе».

Значимой частью номера версии программного обеспечения является первая цифра. Цифры в номере после точки обозначают модификации программного обеспечения, заключающиеся в несущественных для технических характеристик изменениях (например, изменения шрифтов выводимой информации, порядка ее вывода на дисплее и в окне программы и т. п.) или устранениях незначительных программных дефектов.

Сведения об идентификационных данных внешнего ПО для манометров модификации М.

Сведения об идентификационных данных встроенного ПО на основе микроконтроллера.

Уровень защиты программного обеспечения манометров дифференциальных цифровых ДМЦ-01 от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню А по МИ 3286-2010.

Для защиты от несанкционированного вскрытия прибора на стыке двух частей пластмассового корпуса и на одном из винтов под задней крышкой аккумуляторного отсека наклеены специальные пломбы, которые разрушаются при попытке вскрыть прибор.

На заднем шильдике с наименованием прибора, его заводским номером и датой выпуска, в местах скручивания частей прибора винтами, сделана специальная перфорация, которая разрушается при попытке вскрытия прибора.

Места наклеивания специальной пломбы и перфорации заднего шильдика указаны на рис. 2.

Что это за датчик и когда используется

Электроконтактный манометр — это датчик, который применяется для измерения избыточного и вакуумметрического давлений в разных средах (жидкость, газ, пар), используется в качестве сигнализирующего устройства прямого действия и позволяет управлять производственными процессами, при этом особым условием к среде является исключение ее кристаллизации.

ЭКМ применяется для выдачи сигналов управления исполнительным механизмам, которые поддерживают значения давления в трубопроводе, а также компрессорных установках, гидросистемах, пневмооборудованиях или бытовых автоклавах на определённом значении.

Электроконтактный манометр пользуется популярностью во многих отраслях промышленности и инфраструктурных системах:

• Энергетика;
• Металлургия;
• Нефтегазовая и нефтехимическая промышленность;
• Системы водоснабжения;
• Машиностроительные установки;
• Генерация тепла и его распределение.

Также ЭКМ востребованы в системах автоматики безопасности ТЭЦ, ЦТП и котельных.

Разновидности моделей датчиков

Производством электроконтактных манометров занимается немало производителей, некоторые предлагают достаточно широкую линейку моделей, приведенный ниже перечень разделен согласно различным заводам-изготовителям:

• ТМ (ТВ, ТМВ), 10-ой серии;
• PGS23.100, PGS23.160;
• ЭКМ100Вм, ЭКМ160Вм;
• ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06, ДМ2005Сг и ее аналог ТМ-610.05 РОСМА.

Все перечисленные модели делятся на манометры с микровыключателями и с магнитомеханическими контактами. Также производители выпускают приборы во взрывозащищенном исполнении и виброустойчивые или жидконаполненные (внутри заполнены диэлектрическим маслом, чаще всего глицерином) чтобы показания стрелки манометра «не скакали» при повышенной пульсации измеряемой среды. Глицерин внутри ЭКМ не даст стрелке быстро перемещаться.

Принцип работы электроконтактных манометров

Принцип работы ЭКМ заключается в замыкании или размыкании подвижным контактом некого уставочного значения. Подвижным контактом электроконтактного манометра является показывающая давление стрелка, которая поворачивается при изменении давления в измеряемой среде. Уставочное (регулируемое) значение выставляется вручную с помощью двух стрелок (минимальное и максимальное значение). Эти стрелки манометра после установки значений неподвижны.

Значение подвижной стрелки в рабочем процессе, как правило, находится между двумя уставочными, но при пересечении ей предельного значения происходит замыкание либо размыкание контактов внутренней электрической цепи (зависит от типа исполнения модели). Данные контакты можно использовать в различных релейных схемах для управления, например, пневматическими или электромагнитными клапанами, а также магнитными пускателями различных двигателей.

На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность.

Как правильно измерить давление

Манометры существуют разные, следовательно, и принцип работы у них отличается. Пользоваться манометром несложно, какой бы тип механизма не находился в ваших руках. А чтобы данные отличались высокой точностью и не пришлось делать повторные замеры, необходимо придерживаться некоторых правил:

1. Измерения нужно проводить на полностью остывших колёсах. После движения автомобиля нужно выждать не менее 3 часов. Связано это с наличием взаимосвязи между давлением и температурой газов, которые находятся в замкнутом пространстве. В нагретом колесе давление будет на 15% больше от его реального показателя. В зимнее время измеряемый показатель будет заниженным примерно на 10%.
2. Контроль должен быть регулярным. На изношенной резине, которая интенсивно эксплуатируется, желательно выполнять замеры перед каждым выездом. В других случаях будет разумно выполнять проверку каждую неделю.
3. Цифровые устройства могут проводить замер в тот момент, когда система отсоединяется от ниппеля. Такая ситуация объясняется перекалибровкой. В таких ситуациях именно заключительное показание будет наиболее точным.
4. В случае с шинами, которые отличаются от стандартных, ориентироваться нужно на рекомендации производителя резины.
5. Измерения правильно проводить в автомобиле, который не загружен. С грузом давление должно быть выше нормы.
6. Для передвижения по песку можно давление сделать несколько ниже нормы. В этом случае автомобилю будет проще передвигаться по такой дороге, сцепление с дорогой станет более уверенным и возрастёт проходимость ТС. Каменистый грунт, снеговой наст и лужи не являются поводом для экспериментов с показателями резины.

Не пренебрегайте покупкой манометра, ведь за давлением в шинах нужно следить постоянно. Низкий, равно как и высокий, уровень будет снижать безопасность передвижения.

#Давление#Как пользоваться#Прибор

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.

Сильфонный дифманометр

Также этот вариант прибора называют показывающим. Конструкция сильфонных манометров основывается на двух частях – показывающей и сильфонной. Что касается первой части, то ее, как правило, представляет круглый корпус средним диаметром 150-200 мм, внутри которого заключен стрелочный трибко-секторный механизм. Цена деления обычно составляет 1 мбар, что оптимально для измерения технологических показателей давления. Дифференциальный манометр с сильфоном, в частности, используется в системах тепло-энергетики и газоснабжения, обслуживающих не агрессивные среды наподобие азота, аргона, воздуха и т. д.

Рабочая же часть устройства формируется средствами деформации упругой механики, состоящей из сильфонов, пружин и торсионной трубки. Собственно, активная среда воздействует на демпферную систему, которая передает физические сигналы элементам показывающей системы. Причем точность сильфонных устройств довольно высокая, поскольку механика не воспринимает помехи от температурно-влажностных негативных факторов.

Виды измерительных приборов

Приборы для измерения давления подразделяются на такие разновидности:

• Тягонапоромеры — это мановакуумметр, который имеет крайние пределы измерения не выше 40 кПа.
• Тягомеры — вакуумметр, который имеет предел измерения равный (-40) кПа.
• Напорометр — это манометр малого избыточного давления (+40) кПа.
• Мановакуумметры — это устройства, которые способны измерять как вакуумметрическое, так и избыточное давление в пределах 60−240000 кПа.
• Вакуумметр — устройство, измеряющее разрежение (давление, которое ниже атмосферного).
• Манометр — устройство, которое способно измерять избыточное давление, то есть разность между абсолютным давлением и барометрическим. Его пределы колеблются от 0,06 до 1000 МПа.

Большинство импортных и отечественных манометров изготавливаются по всем общепринятым стандартам. Именно по этой причине существует возможность замены одной марки на другую.

При выборе прибора необходимо опираться на такие показатели:

• Расположение штуцера — осевое или радиальное.
• Диаметр резьбы штуцера.
• Класс точности прибора.
• Диаметр корпуса.
• Предел измеряемых значений.

Мембранный дифманометры

В основе рабочей группы мембранного измерителя разности давлений находится чувствительная металлическая пластина или другой упругий, но в то же время восприимчивый к колебаниям элемент. К слову, в целях повышения чувствительности мембраны иногда делают гофрированными. Устройство также включает две герметичные камеры для измерения давления, которые соединяются между собой вентильным блоком с импульсными трубками. Разность давлений в дифференциальном манометре мембранного типа фиксируется штоком сердечника, который напрямую связан с чувствительным элементом. При пороговых колебаниях шток вызывает пропорциональные изменения выходного сигнала, что и обеспечивает эффект индикации.

Виды манометров

Везде, где нужно контролировать уровень давления, необходима установка таких приборов. В противном случае не избежать нарушений технологических процессов, что, в свою очередь, может спровоцировать критическую ситуацию. Выделяют 7 групп манометров в зависимости от ожидаемых условий работы.

Образцовые манометры

• Для проверки измерительного оборудования (других манометров).
• Работают с минимальной погрешностью в разных средах.
• Класс точности – от 0,05 до 0,2.

Электроконтактные

• Обеспечивают контроль и предупреждение о достижении критического уровня разрушающей нагрузки.
• Работают со встроенным механизмом управления электросетями: при достижении критических нагрузок отключают оборудование или сбрасывают давление до безопасного уровня через клапан.
• Могут применяться в жидких и газообразных средах.

Общетехнические

• Могут использоваться в незамерзающих средах.
• Отличаются хорошей устойчивостью к вибрации.
• Монтируются на транспортных и отопительных системах.
• Класс точности – 1,0-2,5.

Самопишущие

• Обеспечивают визуальный контроль состояния системы, а также фиксацию показателей.
• Записывают данные в виде диаграммы, по которой можно проследить уровень давления в динамике.
• Используются в основном на предприятиях пищевой промышленности и тепловых электростанциях.

Специальные

• Для работы со специальными газами (например, аммиаком, аргоном)
• Выпускаются в цветных корпусах, что позволяет отличить их от других устройств.
• Класс точности – от 1,0 до 2,5.

Железнодорожные

• Для механизмов, обслуживающих рельсовый электротранспорт.
• Отличаются повышенной стойкостью к вибрации.
• Постоянное механическое воздействие на корпус не приводит к искажению полученных данных.

Судовые

• Поставляются в корпусе, защищенном от внешнего воздействия и атмосферных осадков.
• Могут устанавливаться не только на судах, но и на уличных газовых распределителях.
• Подходят для жидких и газообразных сред.

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.

«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.

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.

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.

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.

Группа безопасности

Ставится группа безопасности на подающий трубопровод на выходе из котла. Она должна контролировать его работу и параметры системы. Состоит из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана.

Группа безопасности котла ставится на подающем трубопроводе до первого ответвления

Манометр дает возможность контролировать давление в системе. По рекомендациям оно должно находится в пределах 1,5-3 Бар ( в одноэтажных домах это 1,5-2 Бар, в двухэтажных — до 3 Бар). При отклонении от данных параметров надо принимать соответствующие меры. Если давление упало ниже нормы, надо проверить нет ли где течи, а потом добавить некоторое количество теплоносителя в систему. При повышенном давлении все несколько сложнее: необходимо проверить в каком режиме работает котел, не перегрел ли он теплоноситель. Также проверяется работа циркуляционного насоса, корректность работы манометра и предохранительного клапана. Именно он должен сбрасывать излишек теплоносителя при превышении порогового значения по давлению. К свободному патрубку предохранительного клапана подсоединяют трубу/шланг, которую выводят в канализацию или дренажную систему. Тут лучше делать так, чтобы была возможность контролировать срабатывает ли клапан — при частом сбросе воды надо искать причины и устранять их.

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.

Модели от компании Testo

Фирма является одним из ведущих проектировщиков и изготовителем различного рода измерительных систем. Дифференциальные манометры представлены модельными рядами, которые устанавливают в системах вентиляции, газопроводных систем, тепловых сетях и пр. Один из самых популярных представителей приборов от этой компании по праву считают Testo 510.

Он способен работать в диапазоне рабочих давлений от 0 до 100 гПа. Этот аппарат прост в использовании и обслуживании. На корпусе установлены магниты, которые обеспечивают его плотную установку.

Общие сведения

Жидкие и газообразные вещества воздействуют с определенной силой на соприкасающиеся с ними тела. Величина этого воздействия, зависящая от свойств вещества и внешних факторов (температуры, сжатия и др.), характеризуется понятием давление.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности к площади поверхности при условии равномерного распределения силы по всей площади. Различают абсолютное и избыточное давление.

Абсолютное давление — это полное давление газа или жидкости с учетом всех действующих сил, в том числе давления атмосферного воздуха. Избыточное давление — это разность между абсолютным и атмосферным давлением при условии, что абсолютное давление больше атмосферного. В технике, как правило, измеряют избыточное давление.

Абсолютное давление может быть меньше атмосферного. Если при этом их разность имеет небольшую величину, то ее называют разрежением, если она достаточно велика — вакуумом.

Для измерения избыточного давления применяют манометры, в связи, с чем это давление часто называют манометрическим. Разрежение и вакуум измеряют вакуумметрами, атмосферное давление — барометрами.

Единицей измерения давления в системе СИ является ньютон на квадратный метр (Н/м2). Однако выпускаемые приборы градуируют пока в старых единицах — миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.), миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.) и технических атмосферах (кгс/см2).

Одна техническая атмосфера равна давлению на площадь в 1 см2 столба ртути высотой 735,56 мм при температуре 0°С или столба воды высотой 10 м при температуре 4° С, т. е. 1 кгс/см2= = 735,56мм рт. ст. = 104мм вод. ст.

Вакуум измеряют в процентах атмосферного давления или в тех же единицах, что и давление. Средняя величина давления атмосферного воздуха определена в результате многочисленных измерений и составляет 760мм.рт.ст.,

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

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.

Манометр дифференциального давления

Таким пространным вступлением, я хотел представить новую серию статей про различные измерительные приборы, самого широкого назначения. Далее читаем про манометр дифференциального давления или сразу выбирайте манометры деформационные дифференциального давления для своих нужд.

Назначение дифманометра, заложено в его названии. Манометр это прибор для измерений давления газа или жидкости. Дифференциальный означает, что прибор измеряет разницу двух величин сравнением. Читателям этого сайта хорошо знакомо понятие дифференциального тока, есть такое понятие и для давления. В отличие от абсолютного давления, нолём измерения которого является вакуум, дифференциальное давление сравнивает два давления, одно из которых выбрано за контрольное.

Например, у вас бак с закачанной в него жидкостью или газом. Жидкость (газ) находится под давлением величиной X. Со временем, уровень жидкости понизился, это значит, что давление упало до значения Y. Разница между этими давлениями и будет дифференциальное давление, которое должен показать манометр дифференциального давления.

Во многих технологических процессах падение давления технологически недопустимо и даже опасно. Дифференциальные манометры следят за этим, более того при достижении минимальных величин, манометры могут управлять отключением процесса или сигнализировать о проблеме.

Работает манометр дифференциального давления в газообразных средах и жидкостях. Идеально подходят и активно используются для измерений потерь давления в фильтрах кондиционирования, а также в системах вентиляции. Используются дифференциальные манометры в системах отопления и водоснабжения, для измерения разницы давлений при прохождении насосов и фильтров.

Однотрубные модели

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.

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.

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.

Рекомендации по выбору

Расчетные операции с показателями давления требуют использования надежного прибора, максимально соответствующего условиям эксплуатации

В связи с этим важно определиться с перечнем функций, которые будет выполнять прибор. К примеру, дифференциальный манометр Testo 510 способен обеспечивать точные показания с температурной компенсацией и предоставлять данные на цифровом дисплее

В некоторых случаях требуется сигнализирующая модель, поэтому следует учитывать наличие данной опции.

Для максимально корректных данных заранее нужно сопоставить характеристики устройства с возможностью эксплуатации в конкретной рабочей среде. Не все приборы могут применяться в кислородных, аммиачных и фреоновых средах. По крайней мере, их точность может быть низкой.

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.

Модели компании WIKA

Еще один российский производитель, предлагающий как стандартные исполнения диманометров, так и узкоспециализированные модели с дополнительными опциями и расширенными рабочими диапазонами. Например, помимо основной функции контроля разности давлений некоторые версии позволяют в той же обслуживаемой системе отслеживать состояние насосов, фильтров, вентиляционных установок и другого инженерного оборудования. Как и дифференциальные манометры Testo с цифровой индикацией, аппараты WIKA из линейки DELTA-plus поддерживают несколько вариантов представления данных. Доступны пользователю и различные инструменты обработки данных с широким спектром каналов операторского оповещения. Разрабатывает производитель и специальные версии для эксплуатации в суровых условиях. Это модели, выполненные из высококачественных стойких материалов, защищенные от повышенных температур, влажности и механических воздействий.

Модели «ЭКО-ИНТЕХ»

Отечественное предприятие также выпускает измерители давления в нескольких сериях. Например, аппарат ДМЦ-01М относится к профессиональной технике, посредством которой можно рассчитывать разности и степени разряжения давлений в газовых средах. Предлагаются и специальные модификации для контроля расхода и скорости воздушных потоков посредством фирменных напорных трубок. К особенностям дифференциального манометра ДМЦ-01М можно отнести возможность работы в автоматическом режиме и поддержку обрабатывающих операций с готовыми данными,

Применение контрольной стрелки максимального перепада давления.

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.