Как работает дифманометр кратко

Обновлено: 04.07.2024

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. Что такое дифманометр разберём в этой статье.

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.

Дифманометр устройство

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.

Типы дифманометров

По методам измерения разницы давлений выделяют две большое группы дифференциальных манометров.

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.

Заключение

За последние годы отечественное машиностроение освоила и выпускает большое количество самых разнообразных перепадо- и расходо- меров. В том числе мембранных, поплавковых, колокольных, кольцевых, сильфонных дифманометров. Уже существует ультразвуковые расходомеры для жидкой агрессивной или нейтральной среды.

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.

Что это такое?

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.

Таким образом, дифманометр можно назвать прибором, принцип работы которого базируется на разнице давлений. Использование этих сведений многократно облегчает систему контроля за оборудованием, повышает долговечность и надежность оборудования.

Устройство и принцип работы

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.

Особенно актуально наличие подобных дополнений для приборов, используемых на химических производствах.

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

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.

Дифференциальный манометр – это показывающий прибор, который применяют для выполнения замера перепада давления.

Назначение

С его помощью можно провести измерения уровня жидкостей в резервуарах под давлением или расхода жидкости, газа и пара с помощью диафрагм методом измерения перепада давления на сужающем устройстве. У дифманометра есть другое название – датчик разности давлений.

По устройству различаются:

жидкостные, для замера уровня рабочей жидкости по величине гидростатического столба;
механические, которые измеряют деформацию мембраны;
цифровые, позволяющие измерить не только разность давлений газа в вентиляциях, газоходах, но и скорость воздушного потока, температуру и влажность.

По способу подачи данных:

стрелочный дифманометр;
цифровой дифманометр;
мембранный дифманометр;
сильфонный дифманометр;
ртутный дифманометр.

Принцип действия

Дифференциальный манометр состоит из измерительных камер, отделенных друг от друга манометрическим элементом. При деформации стрелка перемещается, пока действует сила, возникающая в результате перепада давлений. Передача смещения измерительного элемента и индикация давления осуществляется, пока силы не будут уравнены.

Сферы применения

Дифференциальный манометр используется для контроля засорения фильтров на проточных линиях, в котельных, измерения перепада давления в пневматических, компрессорных и насосных установках, распределительных станциях, для контроля появления дополнительных сопротивлений на работающем оборудовании.

В работе множества устройств, систем постоянно возникает необходимость в измерении давления рабочей среды (жидкости, газ, пара), подаваемой в трубопроводной системе. Особенно важны эти показатели на предприятиях, где применяют непрерывные технологические процессы, например, на предприятиях по переработке углеводородов.

Для точного измерения применяют дифференциальный манометр.

Дифференциальный манометр: виды, принцип работы

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, м 3 /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.

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.

Изменение характеристик рабочей среды приводит к активации механизма индикации. Кроме этого, средства индикации у манометра этого класса могут различаться.

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.

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.

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.

Поверка манометров

Дифференциальные манометры, как и все измерительные приборы, должны проходить обязательную поверку в аттестованных лабораториях Росстандарта.

Читайте также: