Диференціальний манометр: принцип дії, типи та види. Як вибрати диференційний манометр

Тиск в газоподібних і рідких середовищах відноситься до найважливіших показниками, вимірювання яких вимагається для обслуговування комунікаційних і технологічних систем. До робітників об'єктів відносяться різні фільтри, трубопровідні комплекси, пристрої для кондиціонування і вентиляції. Використовуючи диференційний манометр, користувач виявляє не тільки характеристики чинного тиску, але також отримує можливість фіксувати різницю між динамічними показниками. Знання цих даних полегшує контроль системи і підвищує надійність експлуатації. Крім того, Дифманометри застосовуються і для вимірювання витрати рідини, газу або стисненого повітря.

Принцип роботи

У більшості манометрів технологія визначення та розрахунку даних базується на деформаційних процесах в спеціальних вимірювальних блоках, наприклад, в сильфонну. Цей елемент виступає індикатором, що сприймає перепади тиску. Блок стає і перетворювачем різниці в показниках тиску - користувач отримує інформацію у вигляді переміщення стрілки покажчика на приладі. Крім того, дані можуть бути представлені в Паскалях, охоплюючи весь вимірювальний спектр. Такий спосіб відображення інформації, наприклад, забезпечує диференційний манометр Testo 510, який в процесі вимірювання позбавляє користувача від необхідності тримати його в руці, тому що на задній стороні приладу передбачені спеціальні магніти.

У механічних ж пристроях головним індикатором слугує розташування стрілки, контрольоване системою важеля. Рух покажчика відбувається до моменту, поки перепади в системі не перестануть впливати певної сили. Класичний приклад даної системи показує диференційний манометр ДМ серії 3538М, який забезпечує пропорційне перетворення дельти (різниці тиску) і надає результат оператору у вигляді уніфікованого сигналу.

Класифікація

Зважаючи на складність процесів вимірювання тиску, характеристик робочих середовищ і подальшого перетворення існує кілька варіантів диференціальних манометрів для роботи в різних умовах. До речі, диференційний манометр, принцип дії якого багато в чому визначається його конструкцією, за своїм устроєм орієнтується на можливість застосування в конкретних середовищах - отже, з цього виробляється і класифікація. Отже, виробники випускають наступні моделі:

• Група рідинних диференціальних манометрів, в яку входять поплавкові, дзвонові, трубні і кільцеві модифікації. У них вимірювальний процес відбувається на основі показників рідинного стовпа.
• Цифрові дифманометри. Вважаються найбільш функціональними, оскільки дають можливість вимірювати не тільки характеристики перепадів тиску, але і швидкість потоків стисненого повітряного, показники вологості та температури. Яскравим представником цієї групи є диференційний манометр Testo, який також застосовується в системах моніторингу навколишніх середовищ, в аеродинамічних і екологічних дослідженнях.
• Категорія механічних пристроїв. Це сильфонні і мембранні версії, що забезпечують вимір допомогою відстеження характеристик чутливого до тиску елемента.

Двотрубні моделі

Дані прилади використовуються для вимірювання показників тиску і визначення різниць між ними. Це пристрої з видимим рівнем, який зазвичай представлений в U-подібній формі. По конструкції такий диференційний манометр являє собою установку з двох вертикальних сполучених трубок, які фіксуються на дерев'яній або металевій основі. Обов'язковим компонентом пристрою є і платівка зі шкалою. У ході підготовки до вимірювання труби заповнюють робочим середовищем.

Далі в одну з труб починається подача вимірюваного тиску. Одночасно з цим друга труба взаємодіє з атмосферою. У процесі вимірювання дельти обидві трубки відчувають вимірюється тиск. Двотрубний диференційний манометр з рідинним заповненням використовується для вимірювання показників розрідження, тиску неагресивних газів і повітряних середовищ.

Однотрубні моделі

Однотрубні дифманометри зазвичай використовуються, якщо необхідно отримати результат високої точності. У таких пристроях застосовується і широкий посудину, на який діє тиск з найбільшим коефіцієнтом. Єдина ж трубка фіксується до платівці зі шкалою, яка демонструє дані різниці, і повідомляється з атмосферним середовищем. У процесі вимірювання перепадів тиску з нею взаємодіє найменше з тисків. Робоча середу заливається в манометр диференціального тиску до того моменту, поки не буде досягнутий нульовий рівень.

Під впливом тиску певна частка рідини перетікає в трубку з посудини. Так як обсяг робочого середовища, яка перемістилася в вимірювальну трубку, відповідає обсягу, що вийшов з посудини, однотрубний дифманометр передбачає вимірювання висоти лише одного рідинного стовпа. Іншими словами, скорочується похибка вимірювання. Тим не менше, і прилади цього типу не позбавлені від недоліків.

Відхилення від оптимальних значень можуть бути обумовлені температурним розширенням у вимірювальних компонентах приладу, щільністю робочого середовища та іншими похибками, які, втім, характерні для всіх різновидів дифманометрів. Наприклад, диференційний манометр цифровий навіть з урахуванням поправок на показники щільності і температурні коефіцієнти також має певний поріг похибки.

Мембранні дифманометри

Головний підтип механічних диференціальних манометрів, який також поділяється на пристрої з металевими і неметалевими вимірювальними елементами. У приладах з плоскою мембраною з металу розрахунки відбуваються на основі фіксації характеристик прогинів у вимірювальному компоненті. Поширений і диференціальний манометр, в якому мембрана виступає розділової перегородкою для камер. У момент деформації протидіюча сила формується циліндричної спіральної пружиною, що розвантажує вимірювальний елемент. Так відбувається зіставлення двох різних величин тиску.

Також деякі модифікації мембранних пристроїв забезпечуються захистом від одностороннього впливу - ця особливість конструкції дозволяє їх застосовувати у вимірі показників надлишкового тиску. Незважаючи на активне впровадження електроніки в метрологічну галузь у цілому, мембранні засоби вимірювання залишаються затребуваними і навіть незамінними в деяких областях. Наприклад, високотехнологічний диференційний манометр ДМЦ-01м цифрового типу, незважаючи на ергономічність і високу точність, має ряд обмежень щодо використання в умовах, де можлива експлуатація мембранних пристроїв.

Сильфонні версії

У таких моделях вимірювальних елементом виступає гофрований короб з металу, доповнений спіральною пружиною. Площина приладу розділяється сильфоном на дві частини. Найбільше вплив тиску припадає на камеру поза сильфона, а найменше - у внутрішню порожнину. У результаті впливу тисків з різними силами чутливий елемент деформується відповідно до величини, пропорційної шуканого показником. Це класичні манометри диференціальні, що показують результати вимірювань стрілкою на циферблаті. Але є й інші представники цього сімейства.

Інші механічні версії

Менш поширені кільцеві, поплавкові і дзвонові пристрої вимірювання різниці тисків. Хоча серед них зустрічаються відносно точні безшкальний і самописні моделі, а також прилади з контактними електричними пристроями. Передача даних в них забезпечується дистанційно знову ж таки, за допомогою електричного зв'язку або за рахунок пневматики. Для визначення витратних показників на основі змінних різниць також випускають механічні прилади з суммирующими і інтегруючими доповненнями.

Цифрові дифманометри

Пристрої цього типу крім основних функцій вимірювання різниці в тиску здатні визначати динамічні показники робочих середовищ. Такі прилади позначаються маркуванням ДМЦ-01м. Диференціальний манометр цифровий, зокрема, використовується в системах контролю вентиляції виробничих об'єктів, дозволяє розраховувати показники споживання газу, враховуючи температурні коригування, а також вести облік середніх витрат по виміряних позиціях. Пристрій забезпечений мікропроцесором, який автоматично веде облік вимірювань та накопичення інформації по газоходу. Всі одержані відомості про результати роботи відображаються на дисплеї.

Рекомендації по вибору

Розрахункові операції з показниками тиску вимагають використання надійного приладу, максимально відповідає умовам експлуатації. У зв'язку з цим важливо визначитися з переліком функцій, які виконуватиме прилад. Приміром, диференційний манометр Testo 510 здатний забезпечувати точні свідчення з температурною компенсацією і надавати дані на цифровому дисплеї. У деяких випадках потрібно сигналізує модель, тому слід враховувати наявність даної опції.

Для максимально коректних даних заздалегідь потрібно зіставити характеристики пристрою з можливістю експлуатації в конкретній робочій середовищі. Не всі прилади можуть застосовуватися в кисневих, аміачних і фреонових середовищах. Принаймні, їх точність може бути низькою.