Потреба в точному вимірі тиску виникає в різних областях. Найбільш вимогливі до точності вимірюваних показників виробничі підприємства, на яких обслуговуються складні технологічні процеси. Комплексно визначати перепади тиску в таких умовах дозволяє диференціальний манометр (дифманометр), який має різні техніко-конструкційні та функціональні виконання.
Принцип роботи приладу
Головною відмінністю диференціальних моделей манометра є фіксація відразу двох значень, різниця між якими і відображається у якості цільового показника. Більш того, в найпростіших системах не завжди має значення конкретна величина. Може встановлюватися лише пороговий рівень різниці, при досягненні якого спрацьовує індикатор. Наприклад, якщо різниця тисків у двох середовищах досягла критичного коефіцієнта, прилад автоматично згенерує вихідний сигнал, лінійно пов’язаний із постійним струмом. Сам спосіб фіксації вихідних даних реалізується по-різному в залежності від типу диференціального манометра тиску і його чутливого елемента. Різняться і способи подання кінцевої інформації. В даному випадку була описана елементарна модель з виведенням сигналу, який сам по собі може запускати ланцюг відповідних реакцій. Але існують і більш складні пристрої, в яких здійснюється постійний контроль декількох показників тиску в пов’язаних середовищах.
Пристрій диференціального манометра
Більшість моделей містять в конструкції цілий комплекс манометричних деталей, функціональних компонентів і трубок для комунікації між середовищами. Обов’язковим є наявність декількох вимірювальних камер, які відокремлюються один від одного саме манометрическими пристосуваннями. У типовій схемі роботи ці пристрої виконують функції чутливого елемента, що фіксує різницю тисків. Зміна стану з коливанням тієї чи іншої характеристики в одній з середовищ дає сигнал і активується механізм індикації. Знову ж таки, засоби вираження даних у диференціального манометра розрізняються, як і реакції на зміни в системі в принципі. Корпус приладу виконується із захищених матеріалів – високоміцного пластику або металу з антикорозійним покриттям. Також корпус може мати спеціальні елементи для встановлення, перенесення або розташування у в’язких і агресивних середовищах. Особливо наявність таких доповнень важливо для моделей приладу, які використовуються в хімічній промисловості.
Основні класифікації
В першу чергу варто виділити конструкційні відмінності між різними дифманометрами. Наприклад, існують стаціонарні і портативні пристрої – відповідно, перші один раз встановлюються в точці виміру і більше не змінюють положення, а другі використовуються нетривалий час при обстеженні тієї чи іншої технологічної середовища. За способом представлення інформації можна виділити три різновиди приладу:
- Стрілочний дифманометр. Класичне виконання аналогового вимірювального пристрою, який показує значення через рух стрілки на шкалі. Такі моделі фізично надійні, проте поступаються за точністю більш сучасним і розвиненим апаратів.
- Цифровий диференціальний манометр. Пристрій виводить дані за результатами вимірів на дисплей. При наявності мікропроцесора оператор може давати цифрових моделей команди щодо подальших дій залежно від зафіксованих показників. Тобто прилад виступає в якості контролера.
- Моделі з струмовим виходом. Як правило, апарати цієї групи інтегруються в технологічні ланцюжки і подають сигнали струму від 4 до 20 мА на виконавче обладнання.
Тепер можна детальніше ознайомитися з дифманометрами, що розрізняються за механізмом вимірювання різниці тиску.
Мембранний дифманометры
В основі робочої групи мембранного вимірника різниці тисків знаходиться чутлива металева пластина або інший пружний, але в той же час сприйнятлива до коливань елемент. До речі, в цілях підвищення чутливості мембрани іноді роблять гофрованими. Пристрій також включає дві герметичні камери для вимірювання тиску, які з’єднуються між собою вентильним блоком з імпульсними трубками. Різниця тисків в диференціальному манометрі мембранного типу фіксується штоком сердечника, який безпосередньо пов’язаний з чутливим елементом. При порогових коливаннях шток викликає пропорційні зміни вихідного сигналу, що і забезпечує ефект індикації.
Сильфонний дифманометр
Також цей варіант приладу називають показує. Конструкція сильфонних манометрів ґрунтується на двох частинах – показує і сильфони. Що стосується першої частини, то її, як правило, представляє цілий корпус середнім діаметром 150-200 мм, всередині якого укладено стрілочний трибко-секторний механізм. Ціна поділки зазвичай становить 1 мбар, що оптимально для вимірювання технологічних показників тиску. Диференціальний манометр з сильфоном, зокрема, використовується в системах тепло-енергетики і газопостачання, обслуговуючих не агресивні середовища зразок азоту, аргону, повітря і т. д.
Робоча частина пристрою формується засобами деформації пружної механіки, що складається з сильфонів, пружин і торсіонної трубки. Власне, активне середовище впливає на демпферну систему, яка передає фізичні сигнали елементам показує системи. Причому точність сильфонних пристроїв досить висока, оскільки механіка не сприймає перешкоди від температурно-вологісних негативних факторів.
Ртутний дифманометр
Входить у велику групу рідинних манометрів, маючи при цьому одне з самих технічно складних конструктивних виконань. Принцип дії приладу грунтується на визначенні гідростатичних показників тиску стовпа рідини – в даному випадку ртуті. Використовуючи також систему взаємодії сполучених посудин, пристрій визначає різницю тисків шляхом фіксації і порівняння надлишкових рівнів в рідинних стовпах. До особливостей ртутних диференціальних манометрів можна віднести високу щільність робочої середовища, що мінімізує негативний вплив капілярних сил.
Крім того, для захисту робочого процесу від зовнішнього впливу при статичному тиску до 5 МПа можуть задіюватися і додаткові елементи контролю початкового положення обслуговуваного стовпа рідини. До того ж ртутні дифманометры відрізняються чутливістю до температур, тому для усунення ефекту теплового впливу пристрої іноді забезпечуються засобами регулювання нульового рівня чутливої середовища.
Особливості диференціальних микроманометров
Це компактні переносні вимірювачі різниці тиску величиною до 3 кПа. Конструкційно такі моделі являють собою однотрубочные прилади, в яких також передбачаються засоби регуляції поділу шкал, пристосування для підвищення точності контролю даних, оптичні пристрої і т. д. найпоширеніша варіація микроманометров – це лабораторні апарати з похилою трубкою. У польових умовах зазвичай застосовується кишеньковий диференціальний манометр, який відрізняється зручністю в експлуатації, але оптимізована конструкція позначається на низькій точності до 0,5%. До речі, професійні повноформатні дифманометры характеризуються точністю на рівні 0,1-0,2%.
Моделі фірми Testo
Виробник «Тісто» є одним з провідних розробників вимірювальних і метрологічних пристроїв. Сегмент дифманометров представлений декількома серіями, які використовуються у вентиляційних системах, газопроводах, котельної автоматики та іншому обладнанні. У числі найбільш популярних моделей цієї марки можна назвати диференціальний манометр Testo 510, працюючий в діапазоні від 0 до 100 гПа. Апарат досить простий, як в фізичному обігу, так в управлінні електронним функціоналом. На поверхні розташовуються магніти для зручної інсталяції, а за допомогою ергономічної робочої панелі користувач може настроювати прилад на різні режими вимірювання, підключаючи також засоби компенсації по температурі і щільності повітря.
Моделі «ЕКО-ІНТЕХ»
Вітчизняне підприємство також випускає вимірювачі тиску в декількох серіях. Наприклад, апарат ДМЦ-01М відноситься до професійної техніки, за допомогою якої можна розраховувати різниці і ступеня розрядження тиску в газових середовищах. Пропонуються і спеціальні модифікації для контролю витрати і швидкості повітряних потоків за допомогою фірмових напірних трубок. До особливостей диференціального манометра ДМЦ-01М можна віднести можливість роботи в автоматичному режимі і підтримку оброблювальних операцій з готовими даними,
Моделі компанії WIKA
Ще один російський виробник, що пропонує як стандартні виконання диманометров, так і вузькоспеціалізовані моделі з додатковими опціями і розширеними робочими діапазонами. Наприклад, крім основної функції контролю різниці тисків деякі версії дозволяють в тій же обслуговується системі відслідковувати стан насосів, фільтрів, вентиляційних установок та іншого інженерного обладнання. Як і диференціальні манометри Testo з цифровою індикацією, апарати WIKA з лінійки DELTA-plus підтримують декілька варіантів представлення даних. Доступні користувачеві і різні інструменти обробки даних з широким спектром каналів операторського оповіщення. Розробляє виробник і спеціальні версії для експлуатації в суворих умовах. Це моделі, виконані з високоякісних міцних матеріалів, захищені від підвищених температур, вологості і механічних впливів.
Висновок
Дифманометры щільно входять в блоки контролю і безпеки багатьох технологічних інженерних систем у якості складової апаратури. Вони можуть займати місце в системі і як самостійний прилад, виконуючи замкнутий спектр функцій, і як ланка в технологічному ланцюгу, взаємодіючи з системою автоматикою. Разом з цим, наприклад, цифровий диференціальний манометр ДМЦ-01М дозволяє вести статистику за вимірюваним значенням. В розширеній комплектації він поставляється з інтерфейсом RS-232, який відкриває і можливість підключення до комп’ютера. В результаті оператор може побудувати на базі невеликого приладу контрольно-керуючу станцію з базовим набором диспетчерських функцій. Втім, і вартість такої апаратури чимала – та ж модель ДМЦ-01М оцінюється в 35 тис. руб. Менш функціональні і розвинені технологічно прилади доступні в середньому за 20-25 тис. руб. Але і в цих випадках мова буде йти про професійних пристроях з достатньою для промислового використання рівнем точності. Залишається лише підібрати модель з підходящим для конкретних умов принципом дії.
