Дифференциальный манометр: виды, принцип работы и производители

Потребность в точном замере давления возникает в разных областях. Наиболее требовательны к точности замеряемых показателей производственные предприятия, на которых обслуживаются сложные технологические процессы. Комплексно определять перепады давления в таких условиях позволяет дифференциальный манометр (дифманометр), который имеет разные технико-конструкционные и функциональные исполнения.

Принцип работы прибора

Главным отличием дифференциальных моделей манометра является фиксация сразу двух значений, разность между которыми и отражается в качестве целевого показателя. Более того, в простейших системах не всегда имеет значение конкретная величина. Может устанавливаться лишь пороговый уровень разности, при достижении которого срабатывает индикатор. Например, если разность давлений в двух средах достигла критического коэффициента, прибор автоматически сгенерирует выходной сигнал, линейно взаимосвязанный с постоянным током. Сам способ фиксации исходных данных реализуется по-разному в зависимости от типа манометра дифференциального давления и его чувствительного элемента. Различаются и способы представления конечной информации. В данном случае была описана элементарная модель с выводом сигнала, который сам по себе может запускать цепь ответных реакций. Но существуют и более сложные устройства, в которых осуществляется постоянный контроль нескольких показателей давления в связанных средах.

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.

Основные классификации

В первую очередь стоит выделить конструкционные отличия между разными дифманометрами. Например, существуют стационарные и карманные устройства – соответственно, первые один раз устанавливаются в точке измерения и больше не меняют положения, а вторые используются непродолжительное время при обследовании той или иной технологической среды. По способу представления информации можно выделить три разновидности прибора:

• Стрелочный дифманометр. Классическое исполнение измерительного аналогового устройства, которое показывает значение через движение стрелки по шкале. Такие модели физически надежны, однако уступают по точности более современным и развитым аппаратам.
• Цифровой дифференциальный манометр. Устройство выводит данные по результатам замеров на дисплей. При наличии микропроцессора оператор может давать цифровым моделям команды по дальнейшим действиям в зависимости от зафиксированных показателей. То есть прибор выступает в качестве контроллера.
• Модели с токовым выходом. Как правило, аппараты этой группы интегрируются в технологические цепочки и подают сигналы тока от 4 до 20 мА на исполнительное оборудование.

Теперь можно детальнее ознакомиться с дифманометрами, различающимися по механизму измерения разности давления.

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.

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.

Ртутный дифманометр

Входит в обширную группу жидкостных манометров, имея при этом одно из самых технически сложных конструкционных исполнений. Принцип действия прибора основывается на определении гидростатических показателей давления по столбу жидкости – в данном случае ртути. Используя также систему взаимодействия сообщающихся сосудов, устройство определяет разность давлений путем фиксации и сравнения избыточных уровней в жидкостных столбах. К особенностям ртутных дифференциальных манометров можно отнести высокую плотность рабочей среды, что минимизирует негативное влияние капиллярных сил.

Кроме того, для защиты рабочего процесса от внешнего воздействия при статическом давлении до 5 МПа могут задействоваться и дополнительные элементы контроля начального положения обслуживаемого столба жидкости. К тому же ртутные дифманометры отличаются чувствительностью к температурам, поэтому для устранения эффекта теплового влияния устройства иногда снабжаются средствами регулировки нулевого уровня чувствительной среды.

Особенности дифференциальных микроманометров

Это компактные переносные измерители разности давления величиной до 3 кПа. Конструкционно такие модели представляют собой однотрубочные приборы, в которых также предусматриваются средства регуляции деления шкал, приспособления для повышения точности контроля данных, оптические устройства и т. д. Самая распространенная вариация микроманометров – это лабораторные аппараты с наклонной трубкой. В полевых условиях обычно применяется карманный дифференциальный манометр, который отличается удобством в эксплуатации, но оптимизированная конструкция сказывается на низкой точности до 0,5%. К слову, профессиональные полноформатные дифманометры характеризуются точностью на уровне 0,1-0,2%.

Модели фирмы Testo

Производитель «Тесто» 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 «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,

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.

Заключение

Дифманометры плотно входят в блоки контроля и безопасности многих технологических инженерных систем в качестве составной аппаратуры. Они могут занимать место в системе и как самостоятельный прибор, выполняя замкнутый спектр функций, и как звено в технологической цепи, взаимодействуя с управляющей автоматикой. Вместе с этим, например, цифровой дифференциальный манометр ДМЦ-01М позволяет вести статистику по измеряемым значениям. В расширенной комплектации он поставляется с интерфейсом RS-232, который открывает и возможность подключения к компьютеру. В итоге оператор может построить на базе небольшого прибора контрольно-управляющую станцию с базовым набором диспетчерских функций. Впрочем, и стоимость такой аппаратуры немалая – та же модель ДМЦ-01М оценивается в 35 тыс. руб. Менее функциональные и развитые технологически приборы доступны в среднем за 20-25 тыс. руб. Но и в этих случаях речь будет идти о профессиональных устройствах с достаточным для промышленного использования уровнем точности. Остается лишь подобрать модель с подходящим для конкретных условий принципом действия.