Сантехник ...: Дифманометр — зачем нужен, виды, принцип работы

Как контролировать параметры жидкой или газовой среды в замкнутом пространстве, например, трубопровода? Как удалённо измерять параметры газа или жидкости в непрерывных технологических процессах? Ответ один — при помощи дифференциальных манометров. В статье мастер сантехник расскажет, что такое дифманометр.

Что это такое

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.

Устройство и принцип работы дифманометра

Общий принцип работы всех дифференциальных манометров основан на использовании разницы давлений в двух точках. Разница давлений приводит к движению сердечника в первичной обмотке дифтрасформатора. Считывание сигнала производится со вторичной обмотки через вторичные приборы трансформаторной системы. Для их подключение на корпусе прибора есть гнездо.

Виды

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

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.

Вследствие перепада давлений сформируется сила, воздействующая на перегородку — она повернет чувствительное кольцо таким образом, чтобы угол поворота был пропорционален разнице между двумя показателями давления.

Механические

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.

Цифровые

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.

В любом случае цифровые дифференциальные манометры обеспечивают максимальную точность, с которой другие датчики не могут даже сравниться.

Сферы применения

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.

Видео

В сюжете - Принцип измерения дифференциального давления