Дифференциальный манометр

 

 

Дифференциальные манометры применяются для измерений разницы между двумя отдельными давлениями. Базовым давлением является то, которое присутствует на стороне, взятой за эталонную. В качестве чувствительных элементов используются пружины тех же форм, что и в манометрах относительного давления. Как правило, чувствительные элементы подвергаются воздействию давления с обеих сторон. Установленная таким образом разность давлений передается с помощью стрелочного механизма непосредственно на шкалу. Если измеряемые давления одинаковы, измеряемый элемент остается неподвижным и показания прибора отсутствуют. Измерение низких разностных давлений возможно даже при высоком статическом давлении. Защита от высоких перегрузок обеспечивается с помощью пластинчатых чувствительных элементов. При выборе манометра следует учитывать допустимое статическое (рабочее) давление, а также максимально допустимую перегрузку со стороны «+» и «-». Для преобразования деформации чувствительного элемента в показания стрелки используются принципы, аналогичные принципам действия манометров избыточного давления.

Дифференциальный манометр.

 

Дифманометр, дифференциальный манометр, прибор для измерения разности (перепада) давлений; применяется также для измерений уровня жидкостей и расхода жидкости, пара или газа по методу перепада давлений. По принципу действия различают: жидкостные, в которых измеряемое давление или разрежение уравновешивается столбом жидкости, и механические, в которых давление уравновешивается силами упругости различных чувствительных элементов — мембраны, пружины, сильфона. Упругая деформация чувствительного элемента — величина, пропорциональная измеряемому давлению.   

Жидкостные дифманометры разделяются на трубные, поплавковые, кольцевые и колокольные. Трубные дифманометры бывают двухтрубные (U-образные) и однотрубные (с сосудом и вертикальной трубкой и с сосудом и наклонной трубкой, служащей для увеличения точности отсчёта при измерении малых величин). Действие двухтрубного дифманометра (рис. 1) основано на использовании сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью, столб которой одновременно является гидравлическим затвором и создаёт гидростатическое давление, противодействующее измеряемому. Один конец U-образной трубки, заполненной жидкостью, соединяют с замкнутым пространством, в котором надо измерить избыточное давление, а второй остаётся открытым (под барометрическим давлением). Разность уровней жидкости в трубках показывает избыточное давление.  Уравнение для однотрубного дифманометра с сосудом и вертикальной трубкой (рис. 2) аналогично уравнению для двухтрубного дифманометра. Величина перемещения жидкости в трубке однотрубного дифманометра прямо пропорциональна измеряемому перепаду давлений и зависит от соотношения квадратов диаметров или площадей сечения трубки и сосуда.

Чтобы упростить измерения, обычно принимают соотношение, при котором h2 будет отличаться от h1 не более чем на 1%; поэтому величиной h1 пренебрегают и отсчёт производят только по уровню жидкости в трубке. Для исключения погрешности шкала изготовляется с делениями, равными не 1 мм, а меньше (0,9 мм). Диапазон измерений U-образных дифманометров до 93 кн/м2 (700 мм рт. ст.) при давлении среды до 15 Мн/м2 (150 кгс/см2). Точность отсчёта в двух трубках ± 1 мм.

(рис.1)                        (рис.2) 

 Поплавковый дифманометр по принципу действия аналогичен однотрубному дифманометру с сосудом и вертикальной трубкой, только для измерения служит поплавок, передающий изменение уровня жидкости в сосуде на стрелку прибора. Диапазон измерения перепадов давления от 0 до 133 кн/м2 (от 0 до 1000 мм рт. ст.), при давлении среды до 16 Мн/м2 (160 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 1,5—2%.  

 Кольцевой дифманометр, или «кольцевые весы», имеет чувствительный элемент в виде полого кольца с перегородкой (рис. 3). В нижней части кольца, заполненного жидкостью (вода, масло, ртуть), укреплён компенсационный груз. При p1 = p2 уровень жидкости в обеих частях кольца одинаков, а центр тяжести груза находится на вертикальной оси, проходящей через центр кольца. При p1 > p2 жидкость в левой части опустится, а в правой поднимется. Усилие, создаваемое действием разности давлений на перегородку, вызывает момент, стремящийся повернуть кольцо по часовой стрелке.

Диапазон измерения перепадов давлений: для низкого давления (с водяным заполнением) до 1,6 кн/м2 (160 кгс/м2) при давлении среды до 150 кн/м2 (15000 кгс/м2); для среднего (с ртутным заполнением) — до 33 кн/м2 (250 мм рт. cт.) при давлении среды 3,2 Мн/м2 (32 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 0,5—1,5%.

 (рис.3)

 

Колокольный дифманометр (рис. 4) представляет собой колокол, погружённый в жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений внутри (большее) и снаружи (меньшее) колокола. Противодействующая измеряемому давлению сила создаётся утяжелением колокола (гидростатическое уравновешивание) или деформацией пружины, на которой подвешивается колокол (механическое уравновешивание).

Диапазон измерения перепада давлений от 40 н/м2 до 4 кн/м2 (от 4 до 400 кгс/м2) при давлении среды от 10 кн/м2 до 0,3 Мн/м2 (от 1000 кгс/м2 до 3 кгс/см2).

(рис.4)

 

 

 Механические дифманометры разделяются на мембранные с плоской упругой металлической мембраной (рис. 5) и с неметаллической мембраной и сильфонные. В мембранных дифманометрах упругая металлическая мембрана прогибается под влиянием измеряемого давления, по величине прогиба определяют давление. В некоторых конструкциях дифманометра мембрана служит только для разделения камер. Противодействующую силу при деформации создаёт тарированная цилиндрическая спиральная пружина, которая разгружает мембрану. Некоторые мембранные дифманометры имеют защиту от односторонней перегрузки и могут применяться для измерения не только перепадов, но и избыточных давлений.

Диапазон измерения давления от 0 до 6,3 кн/м2 (0—630кгс/м2) и от 0,16 до 0,63 Мн/м2 (1,6—6,3 кгс/см2); диапазон перепада давлений до 133 кн/м2 (1000 мм рт. cт.) при максимальном давлении среды до 60 Мн/м2 (600 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 1,5%.

 Дифманометр с неметаллическими мембранами (из резины и т.п. материалов) имеют только цилиндрическую спиральную пружину, не воспринимают изгибающих моментов и сжимающих усилий и работают только на растяжение. Для увеличения перемещения они изготовляются гофрированными и имеют жёсткий центр, образованный двумя металлическими дисками.

Диапазон измерений перепада давлений до 133 кн/м2 (1000мм рт. cт.) при давлении среды до 6,4 Мн/м2 (64 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 1—2%.  

 Сильфонные дифманометры имеют чувствительный элемент — гофрированную металлическую коробку (сильфон) с тарированной цилиндрической спиральной пружиной. Сильфон разделяет полость дифманометра на две камеры. Большее давление подводится в полость над сильфоном, а меньшее — внутрь. Под действием разности давлений сильфон прогибается на величину, пропорциональную измеряемому давлению.

Диапазон измерений до 25 кн/м2 (2500 кгс/м2) при давлении среды до 32 Мн/м2 (320 кгс/см2). Основная приведённая погрешность ± 0,5—1%. 

Поплавковые, кольцевые, колокольные и механические дифманометры изготовляются показывающими, самопишущими и бесшкальными (с электрической или пневматической дистанционной передачей показаний), с электрическим контактным устройством. дифманометра для измерения расхода по методу переменного перепада выпускаются с интегрирующими и суммирующими устройствами. Дальнейшее развитие конструирования дифманометра идёт по пути усовершенствования механического дифманометра.

( рис.5)

Классификация, виды, принцип  действия и назначение дифманометров.

Дифманометры широко применяются в технологических процессах для измерения, контроля, регистрации и регулирования перепада-разности давления, расхода, уровня.

Дифманометр-расходомер – это прибор, измеряющий расход вещества (жидкость, газ,  пар) по принципу перепада давлений на сужающем устройстве (стандартные диафрагмы и сопла) или вводимых в поток гидро- или аэродинамическом сопротивлениях.

 

Дифманометр-расходомер отградуирован в единицах измерения массового или объемного расхода (масса(объем)/время, например: л/мин, л/с, м3/час, т/час).

 

Дифманометр-перепадомер – это прибор, измеряющий перепад (разность) давления жидких и газообразных сред в двух точках измерения технологического цикла.

Дифманометр-перепадомер градуируется соответственно в единицах измерения давления (Па, кПа, МПа, бар, кгс/м2, кгс/см2).

 

Дифманометр-уровнемер – это прибор, измеряющий уровень жидких сред по величине гидростатического столба. Дифманометр-уровнемер градуируется соответственно в единицах измерения длины (мм, см, м).

 

По принципу действия и конструкции дифференциальные манометры (Дифманометры) подразделяются на три основных группы: пружинные, жидкостные и компенсационные. 
 
Пружинный дифманометр – это прибор, в котором  перепад давления измеряется по перемещению упругого чувствительного элемента – пружины (трубка бурдона, мембрана, сильфон). 
 
Жидкостной дифманометр– это прибор, в котором перепад давления измеряется величиной гидростатического столба жидкости, уравновешивающего перепад. К жидкостным относятся трубные (U-образные), поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры. 
 
Компенсационный дифманометр – это прибор, принцип действия основного блока (пневмо или электросилового преобразователя), которого основан на силовой компенсации усилия, развиваемого упругими чувствительными элементами (сильфон или мембрана) измерительного блока. Модификации компенсационные дифманометров удобны для непрерывного преобразования перепада давления в пропорциональный пневматический или электрический сигнал дистанционной передачи, что позволяет использовать в комплекте с вторичными приборами (измерителями-регуляторами).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры дифманометров:

 

 

         Портативный дифференциальный манометр

• Диапазон измерения давления: 0...2 гПа, 0...20 гПа, 0...200 гПа, 0...2000 гПа (в зависимости от модификации) 
• Диапазон измерения скорости потока: 2...17,5 м/с, 5...55 м/с, 10...100 м/с (в зависимости от модификации) 
• Одновременное отображение результатов измерения скорости потока и давления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 Портативный дифференциальный манометр

 

                                   Диапазон измерения давления: 0...100 гПа 

                                   Измерение скорости потока трубкой Пито

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           

ДСП-4Сг-М1 – дифманометр показывающий сигнализирующий.  
Предельно допускаемые рабочие избыточные давления  0,0063 ... 0,63 МПа.  
Верхние пределы измерений манометрической части  0.63 ... 160 м.

 

 

 

 

 

 

Список литературы и  материалов:

 

Кремлевский П. П., Расходомеры, 2 изд., М. — Л., 1963;

 

Приборы, средства автоматизации и системы управления. Москва 1987.

 

http://www.manotom-tmz.ru/content/115.html

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/

 

http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/