Дифманометр принцип работы – виды, принцип работы и производители

Устройство и работа ДМ-3583М

Дифманометры ДМ-3583М работают в комплексе с вторичными приборами дифтрансформаторной системы типа КСД2, КСД3, КВД1, а так же с другими.

Эти оба прибора являются абсолютно взаимозаменяемы, один дифтрансформатор может обслуживать несколько дифманометров, периодически подключаясь, не требуя тарировки.

Принцип действия дифманометра ДМ-3583М основан на деформации чувствительного элемента, который реагирует даже на незначительное воздействие давления, в результате перемещается плунжер дифтрансформатора, который жестко соединен с чувствительным элементом. Перемещение плунжера, преобразуется в пропорциональное значение взаимной индуктивности первичной и двумя секциями вторичной обмотки, которые подключены встречно.

Взаимная индуктивность на прямую зависит  от перепада давления:

М (h) = Mд•(h/hmax) — М1

,

М (h) — значение взаимной индуктивности;

Mд — диапазон значений выходного сигнала;

h и hmax — пределы допустимой погрешности дифманометра, в % от предельного номинального перепада давления;

М1 = 0 (для ДМ-3583М)

 

             

       Рис. 1. Дифманометр

Чувствительным элементом ДМ-3583 (рис.1) является мембранный блок, который состоит из мембранных коробок  4 и 7, которые крепятся к перегородке 6. Сама перегородка 6 зажата двумя крышками 3 и 19 при помощи муфты 5 этим образует две рабочие камеры дифманометра (нижняя — плюс; верхняя — минус;).

Каждая мембранная коробка состоит из двух или четырех мембран. Внутренние полости мембранных коробок дифманометров между собой сообщаются. Через отверстие 20 эти полости наполняются этиленгликолем, после этого отверстие заваривается.

В нижнюю камеру дифманометра,  (знаком минус), к штуцеру 2 подведен канал с давлением Р1, а в верхнюю, к штуцеру 23 — подведен канал с давление Р2.

Давление Р1> Р2, в результате в камерах дифманометра возникает разность давлений (перепад).

Принцип работы мембранной камеры дифманометра

Под действием давления нижняя мембранная коробка сжимается, тем самым уменьшает объем и вытесняет рабочую жидкость в верхнюю коробку — увеличивая её в объеме, тем самым перемещая шток, который жестко крепится к плунжеру дифференциального трансформатора, а это уже изменяет взаимную индукцию между первичной и вторичной обмоткой.

Чувствительный элемент продолжает деформироваться до тех пор, пока силы, которые возникают от перепада давления, будут  уравновешены упругими силами мембранных коробок. В зависимости от назначения определенной модели дифманометра (номинальное значение перепада давления), мембранные коробки устанавливаются определенной жесткости.

 

При значительном воздействии давления с одной стороны (перегрузка) мембранная коробка не повредится, в таких ситуациях обе мембраны сложатся по профилю, при этом вытеснив рабочую жидкость во вторую мембранную коробку и это никак не повлияет на упругость мембраны, она останется в пределах допустимой упругости.

В верхней коробке находится ниппель 20, который соединен с плунжером 12 дифференциального трансформатора 16, сам плунжер расположен внутри разделительной трубки 18, в полости минусовой камеры.

На разделительной трубке находится катушка преобразователя, который резьбовым переходником 17 сопряжен с траверсой 10 и стопориться контргайкой 11.

Рис. 2. Схема электрическая принципиальная дифманометра:

а) ДМ-3583ФМ; б) ДМ-3583М.

 

На дифманометре ДМ-3583М установлен дифференциальный трансформатор , который состоит из первичной (компенсационной) и вторичной обмоток, размещенных на общем корпусе и защищены экраном. Защитный экран включает в себя две составляющие: неподвижный корпус 15, подвижный колпачок 14.

Представленная конструкция позволяет настраивать дифманометр с минимальной нелинейностью выходной зависимости, это настраивается плавным перемещением колпачка 14 по оси катушки.

После настройки, в ходе которой получают минимальную нелинейность выходной характеристики, положение колпачка 14 фиксируется винтами 13.

При настройки пределов измерения выходных сигналов используют потенциометр (переменное сопротивление R1) (Рис.2)

Монтаж дифманометра    

dm-3583.ru

принцип действия, типы и виды. Как выбрать дифференциальный манометр

Давление в газообразных и жидких средах относится к важнейшим показателям, измерение которых требуется для обслуживания коммуникационных и технологических систем. К рабочим объектам относятся различные фильтры, трубопроводные комплексы, устройства для кондиционирования и вентиляции. Используя дифференциальный манометр, пользователь выявляет не только характеристики действующего давления, но также получает возможность фиксировать разность между динамическими показателями. Знание этих данных облегчает контроль системы и повышает надежность эксплуатации. Помимо того, дифманометры применяются и для измерения расхода жидкости, газа или сжатого воздуха.

Принцип работы

В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты.

В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала.

Классификация

Ввиду сложности процессов измерения давления, характеристик рабочих сред и дальнейшего преобразования существует несколько вариантов дифференциальных манометров для работы в разных условиях. Кстати, дифференциальный манометр, принцип действия которого во многом определяется его конструкцией, по своему устройству ориентируется на возможность применения в конкретных средах – следовательно, из этого производится и классификация. Итак, производители выпускают следующие модели:

  • Группа жидкостных дифференциальных манометров, в которую входят поплавковые, колокольные, трубные и кольцевые модификации. В них измерительный процесс происходит на основе показателей жидкостного столба.
  • Цифровые дифманометры. Считаются наиболее функциональными, поскольку дают возможность измерять не только характеристики перепадов давления, но и скорость потоков сжатого воздушного, показатели влажности и температуры. Ярким представителем этой группы является дифференциальный манометр Testo, который также применяется в системах мониторинга окружающих сред, в аэродинамических и экологических исследованиях.
  • Категория механических устройств. Это сильфонные и мембранные версии, обеспечивающие измерение посредством отслеживания характеристик чувствительного к давлению элемента.

Двухтрубные модели

Данные приборы используются для измерения показателей давления и определения разностей между ними. Это устройства с видимым уровнем, который обычно представлен в U-образной форме. По конструкции такой дифференциальный манометр представляет собой установку из двух вертикальных сообщающихся трубок, которые фиксируются на деревянной или металлической основе. Обязательным компонентом устройства является и пластинка со шкалой. В ходе подготовки к измерению трубы заполняют рабочей средой.

Далее в одну из труб начинается подача измеряемого давления. Одновременно с этим вторая труба взаимодействует с атмосферой. В процессе измерения дельты обе трубки испытывают измеряемое давление. Двухтрубный дифференциальный манометр с жидкостным заполнением используется для измерения показателей разрежения, давления неагрессивных газов и воздушных сред.

Однотрубные модели

Однотрубные дифманометры обычно используются, если необходимо получить результат высокой точности. В таких устройствах применяется и широкий сосуд, на который действует давление с наибольшим коэффициентом. Единственная же трубка фиксируется к пластинке со шкалой, демонстрирующей данные разности, и сообщается с атмосферной средой. В процессе измерения перепадов давления с ней взаимодействует наименьшее из давлений. Рабочая среда заливается в манометр дифференциального давления до того момента, пока не будет достигнут нулевой уровень.

Под воздействием давления определенная доля жидкости перетекает в трубку из сосуда. Так как объем рабочей среды, которая переместилась в измерительную трубку, соответствует объему, вышедшему из сосуда, однотрубный дифманометр предусматривает измерение высоты лишь одного жидкостного столба. Иными словами, сокращается погрешность измерения. Тем не менее, и приборы этого типа не избавлены от недостатков.

Отклонения от оптимальных значений могут быть обусловлены температурным расширением в измерительных компонентах прибора, плотностью рабочей среды и другими погрешностями, которые, впрочем, характерны для всех разновидностей дифманометров. Например, дифференциальный манометр цифровой даже с учетом поправок на показатели плотности и температурные коэффициенты также имеет определенный порог погрешности.

Мембранные дифманометры

Главный подтип механических дифференциальных манометров, который также разделяется на устройства с металлическими и неметаллическими измерительными элементами. В приборах с плоской мембраной из металла расчеты происходят на основе фиксации характеристик прогибов в измерительном компоненте. Распространен и дифференциальный манометр, в котором мембрана выступает разделительной перегородкой для камер. В момент деформации противодействующая сила формируется цилиндрической спиральной пружиной, разгружающей измерительный элемент. Так происходит сопоставление двух разных величин давления.

Также некоторые модификации мембранных устройств снабжаются защитой от одностороннего воздействия – эта особенность конструкции позволяет их применять в измерении показателей избыточного давления. Несмотря на активное внедрение электроники в метрологическую отрасль в целом, мембранные средства измерения остаются востребованными и даже незаменимыми в некоторых областях. Например, высокотехнологичный дифференциальный манометр ДМЦ-01м цифрового типа, несмотря на эргономичность и высокую точность, имеет ряд ограничений по использованию в условиях, где возможна эксплуатация мембранных устройств.

Сильфонные версии

В таких моделях измерительных элементом выступает гофрированный короб из металла, дополненный спиральной пружиной. Плоскость прибора разделяется сильфоном на две части. Наибольшее воздействие давления приходится на камеру вне сильфона, а наименьшее – во внутреннюю полость. В результате воздействия давлений с разными силами чувствительный элемент деформируется в соответствии с величиной, пропорциональной искомому показателю. Это классические манометры дифференциальные, показывающие результаты измерений стрелкой на циферблате. Но есть и другие представители этого семейства.

Другие механические версии

Менее распространены кольцевые, поплавковые и колокольные устройства измерения разности давлений. Хотя среди них встречаются относительно точные бесшкальные и самопишущие модели, а также приборы с контактными электрическими устройствами. Передача данных в них обеспечивается дистанционно опять же, посредством электрической связи или за счет пневматики. Для определения расходных показателей на основе переменных разностей также выпускают механические приборы с суммирующими и интегрирующими дополнениями.

Цифровые дифманометры

Устройства этого типа кроме основных функций измерения разницы в давлении способны определять динамические показатели рабочих сред. Такие приборы обозначаются маркировкой ДМЦ-01м. Дифференциальный манометр цифровой, в частности, используется в системах контроля вентиляции производственных объектов, позволяет рассчитывать показатели потребления газа, учитывая температурные корректировки, а также вести учет средних расходов по измеренным позициям. Устройство снабжено микропроцессором, который автоматически ведет учет измерений и накопления информации по газоходу. Все получаемые сведения о результатах работы отображаются на дисплее.

Рекомендации по выбору

Расчетные операции с показателями давления требуют использования надежного прибора, максимально соответствующего условиям эксплуатации. В связи с этим важно определиться с перечнем функций, которые будет выполнять прибор. К примеру, дифференциальный манометр Testo 510 способен обеспечивать точные показания с температурной компенсацией и предоставлять данные на цифровом дисплее. В некоторых случаях требуется сигнализирующая модель, поэтому следует учитывать наличие данной опции.

Для максимально корректных данных заранее нужно сопоставить характеристики устройства с возможностью эксплуатации в конкретной рабочей среде. Не все приборы могут применяться в кислородных, аммиачных и фреоновых средах. По крайней мере, их точность может быть низкой.

fb.ru

виды и классификация дифференциальных манометров

Современные технологические процессы требует точного измерения  и регулирования параметров различных потоков (газ, пар, жидкость, химические компоненты), значения которых влияют на количественные и качественные показатели готовой продукции. 

Наиболее распространены на производствах дифференциальные манометры (перепадомеры), содержащие

преобразователь разности давления двух сред, по выходному сигналу которого можно судить о перепаде давления в двух точках замера, о расходе контролируемой среды, о ее уровне и т. п.

Классификация и типы

По методу измерения дифференциальные манометры подразделяются на две группы. Представителями первой группы являются механические дифманометры с чувствительными элементами в виде мембран, мембранных коробок или сильфонов. Вторую группу составляют жидкостные дифманометры с чувствительными элементами типа поплавка, колокола или полого кольца с внутренней перегородкой.

Определение величины давления в дифманометрах первой группы определяется величиной деформации упругих чувствительных элементов, а во второй группе – по величине уравновешивающего столба жидкости.

Обычно тип чувствительного элемента, воспринимающего давление контролирующей среды, содержится в названии дифманометров: мембранные, сильфонные, колокольные и т.п. Рассмотрим устройство и принцип действия каждого из этих типов.

Мембранные дифманометры. В этих приборах чувствительным элементом является металлическая или мягкая мембрана. С целью увеличения чувствительности мембраны выполняют гофрированными, из них изготавливают и мембранные коробки.

Конструктивно дифманометр (рис.1) представляет собой полый корпус с двумя герметичными камерами, образованными установкой мембраны. «Плюсовая» и «минусовая» камеры соединяются с точками отбора давления посредством импульсных трубок и вентильного блока.

Рис. 1 Мембранный дифманометр

  1. Катушки дифтрансформатора
  2. Пружина
  3. Сердечник дифтрансформатора
  4. Мембрана
  5. Штуцера «плюсовой» (нижней) и «минусовой» (верхней) камер.

Изменение разности давлений вызывает изменение положения мембраны, причем сила давления, действующая на мембрану, компенсируется упругостью пружины. Вместе с мембраной перемещается и связанный с ней штоком сердечник дифтрансформатора, вызывая пропорциональное изменение выходного сигнала.

Сильфонные дифманометры. Чувствительным элементом в этих дифманометрах служит сильфон – гофрированная коробка или трубка, помещенный в герметичную полость корпуса. Внутренние полости корпуса и сильфона являются рабочими камерами, соединенными с точками отбора давления. Чем больше отличаются давления в рабочих камерах, тем больше перемещение подвижной части сильфона. Подвижная часть сильфона механически связана с преобразователем перемещения в электрический сигнал.

Колокольные дифманометры. Элементом, реагирующим на изменение давления служит колокол, полупогруженный в жидкость и меняющий свое положение в функции разности давлений. Давление от точек отбора подается внутрь колокола (плюсовая камера) и в полость с жидкостью (минусовая камера). Компенсация силы, действующей на колокол, осуществляется за счет упругости пружины.

Кольцевые дифманометры. В дифманометре этого типа чувствительный элемент представляет собой полое кольцо с внутренней перегородкой. Половина полости кольца заполнена жидкостью, а давление от точек отбора подается через штуцера по обе стороны перегородки. Кольцо закреплено с возможностью поворота. При равенстве давлений одинаковые уровни жидкости оказывают одинаковое давление на перегородку – кольцо находится в равновесии. При уменьшении давления с одной из сторон перегородки, уровень жидкости в ней повысится, а в другой стороне понизится. Сила, обусловленная перепадом давлений и действующая на перегородку, повернет кольцо на угол, пропорциональный разности давлений.

Поплавковые дифманометры. В поплавковых манометрах давления жидкостей и перепадомерах о величине контролируемого параметра судят по положению подвижного поплавка. Конструктивно прибор содержит два сообщающихся сосуда разного сечения, заполненных ртутью, причем сосуд большего сечения соединен с плюсовой импульсной линией. При колебаниях перепада давления синхронно изменяется уровень ртути в плюсовом сосуде и положение находящегося в ней поплавка. Поплавок системой кинематики связан с отсчетным механизмом. 

dm-3583.ru

Особенности дифференциальных манометров

Разность давлений — это явление наблюдается как у человеческого организма, так и в различных технологических системах. Разность давления может быть как отрицательным явлением, так и положительным, то есть  вредным или положительным. В некоторых ситуациях не важна величина этого давления, а важна именно разность (дельта) давления между двумя различными средами. Для замера этой разности и послужил дифманометр дм — это прибор преобразующий разность давлений в выходной сигнал.Он является линейной зависимостью постоянного тока. Величина разности давлений в системе выводится на цифровое табло, благодаря чему оператор может контролировать давление в гидравлической системе или пневматической. В гидравлических системах рабочим телом выступает жидкость. В замкнутой системе, то есть нет связи с атмосферой, рабочее тело в основном находится под давлением, так как оно выполняет какую-то работу. На выполнение работы требуется накопление энергии и чтоб контролировать эту энергию (в виде давления) нужны дифференциальные манометры. Также эти приборы могут измерять расход рабочего тела. В роли рабочего тела чаще всего выступает жидкость или пар (вода), но бывают другие случаи, в системах которых протекает газ, нефть, бензин или просто сжатый воздух, а также много других веществ.

Принцип работы

Принцип действия дифференциальных манометров основан на деформации сильфонного блока, который воспринимает тот самый перепад давления в системе, о котором речь шла выше. Сильфонный блок, в свою очередь, преобразовывает разность давлений в угловое перемещение стрелки указателя или пера. За перемещение указателя отвечает рычажный механизм. Стрелка указателя двигается до тех пор, пока воздействует сила, которая возникает в результате воздействия перепада давления в системе, это происходит до тех пор пока сила не уравновесится силами упругой деформации двух сильфонов и противодействующих пружин блока и торсионной выводной трубки. Также существуют дифманометры с пневматической системой передачи силы возде2йствия разности давлений на указательную стрелку. У таких дифманометров принцип действия основан на преобразовании перепада давления в системе в пропорциональную ему величину давления сжатого воздуха. Еще один тип — дифманометров (например ДМ) с металлической мембранной, принцип основан на упругой деформации мембраны, которая разделяет полости с разными давлениями.

Также существуют дифманометры ДМ с внешними электрическими соединениями — вторичными приборами ЭПИД. Такого типа дифманометры очень распространены, а принцип действия основан на преобразовании величины давления в системе, которое пропорционально изменяется величине давлению сжатого воздуха, который подсоединяется к прибору. Такие дифференциальные манометры работают с вторичными регулирующими приборами  агрегатной унифицированной системы (АУС), и ещё может быть в связке с другими (вторичными) пневматическими приборами.

Дифманометр мембранный пневматический, ещё один тип измерительных приборов, чувствительным элементом в таких устройствах выступает устройство измерительного блока, который компенсирует усилие разности давлений в системе.

dm-3583.ru

Что такое манометр дифференциального давления


Вступление

Различные типы и виды измерений буквально окружают нашу жизнь. Мы сталкиваемся с измерительной аппаратурой буквально на каждом шагу, используя данные измерений, как что-то обыденное, как данность. Согласитесь, что смотря на спидометр своего автомобиля или электрический счетчик квартиры, вы вряд ли задумываетесь, что это измерительные приборы. Другое дело специалисты. Они должны знать, зачем и для чего нужен тот или иной измерительный прибор, как он работает и как им пользоваться.

Манометр дифференциального давления

Таким пространным вступлением, я хотел представить новую серию статей про различные измерительные приборы, самого широкого назначения. Далее читаем про манометр дифференциального давления или сразу выбирайте манометры деформационные дифференциального давления для своих нужд.

Назначение дифманометра, заложено в его названии. Манометр это прибор для измерений давления газа или жидкости. Дифференциальный означает, что прибор измеряет разницу двух величин сравнением. Читателям этого сайта хорошо знакомо понятие дифференциального тока, есть такое понятие и для давления. В отличие от абсолютного давления, нолём измерения которого является вакуум, дифференциальное давление сравнивает два давления, одно из которых выбрано за контрольное.

Например, у вас бак с закачанной в него жидкостью или газом. Жидкость (газ) находится под давлением величиной X. Со временем, уровень жидкости понизился, это значит, что давление упало до значения Y. Разница между этими давлениями и будет дифференциальное давление, которое должен показать манометр дифференциального давления.

Во многих технологических процессах падение давления технологически недопустимо и даже опасно. Дифференциальные манометры следят за этим, более того при достижении минимальных величин, манометры могут управлять отключением процесса или сигнализировать о проблеме.

Работает манометр дифференциального давления в газообразных средах и жидкостях. Идеально подходят и активно используются для измерений потерь давления в фильтрах кондиционирования, а также в системах вентиляции. Используются дифференциальные манометры в системах отопления и водоснабжения, для измерения разницы давлений при прохождении насосов и фильтров.

Как работает дифференциальный манометр

Механический  дифференциальный манометр работает, сравнивая два давления, воспринимаемые упругой мембраной расположенной в манометре. При изменении давления с одной стороны мембраны она сдвигается, приводя в движение стрелку манометра.

В некоторых моделях дифманометра есть выводы на электронные контакты, которые позволяют подключить системы автоматики или сигнализации. Сигнализирующие устройства манометра могут быть с магнитным и без магнитным поджатием, с индуктивными или электронными размыкателями.

Манометры из нержавеющей стали могут работать в агрессивных средах.

Есть манометры дифференциального давления с встроенными в корпус элементами Холла, который преобразует механическое движение стрелки в электрический выходной сигнал.

Вывод

Из статьи мы узнали, что такое манометр дифференциального давления. Общая познавательная информация. Ссылка вначале статьи рабочая и имеет практическое значение для профессионалов.

©ehto.ru

Еще статьи


Похожие статьи:

ehto.ru

Жидкостные дифманометры. Устройство. Принцип действия.

  1. Деформационные дифманометры. Устройство. Принцип действия.

  2. Вторичный прибор ТРМ.

  1. Датчик измерения давления Метран-100.

  1. Калибратор давления Метран-501.

  1. Измерение расхода (газ, пар, жидкость). Установка датчиков.

Среди большого разнообразия методов измерения расхода наибольшее распространение в энергетике получил метод переменного перепада давления.

Чтобы измерить расход методом переменного перепада давления, необходимо к неподвижному сужающему устройству, установленному в трубопроводе, подсоединить вторичный прибор (дифференциальный нанометр) измеряющий перепад давления на этом сужающем устройстве.

В качестве сужающих устройств в системах измерения расхода используются диафрагмы, сопла и сопла Вентури. С точки зрения гидродинамики эти три типа сужающих устройств отличаются между собой величиной безвозвратной потери напора Δpп при прочих равных условиях.

Необходимо обратить внимание на измерение расхода жидкостей и газов при помощи напорных трубок, на их конструкцию и способ выбора точек, в которых измеряется динамический напор.

Необходимо знать схемы соединения сужающего устройства с дифференциальным манометром, при измерении расхода жидкости и газа с установкой дифманометра ниже и выше сужающего устройства, назначение газосборников и конденсатосборников, обратив особое внимание на измерение расхода пара и место установки уравнительных конденсационных сосудов.

  1. Классификация методов и средств измерения расхода.

  1. пневмометрический метод. Расход измеряется по скорости потока в одной или нескольких точках поперечного сечения канала или трубопровода.

  2. Метод переменного перепада давления. Опр-ие расхода по перепаду давления на местных сужающих устройствах (диафрагмы, соплы, сопло-Винтури). Диаметр труб не более 50 мм.

  3. Метод постоянного перепада давления. Расход опр-ют по скорости перемещения потока подвижного сопротивления.

  4. Электромагнитные (индукционные) устройства по трмо-ЭДС.

  5. Тахометрический метод. Исп-ся струевыпрямители

  6. Ультрозвуковой метод. Изм-ие расхода по смещению звуковых колебаний движущейся средой.

  1. Стандартные сужающие устройства.

При измерении расхода методом переменного перепада давления используются правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД50-213-80.

Стандартные (нормализованные) сужающие устройства должны отвечать требованиям этих правил и применяться для измерения расхода вещества без их индивидуальной градуировки.

Диафрагмы. При измерении расхода жидкости широкое распространение получили диафрагмы, благодаря простоте конструкции, удобству монтажа и демонтажа. Стан­дартные диафрагмы (рис. 3.7), представляющие собой диск с отверстием, могут быть с угловым или фланцевым способом отбора перепада давления. 

 

Рис. 3.7. Схемы стандартных диафрагм: а – с угловым способом отбора перепада давления; б – с фланцевым способом отбора перепада давления l = 25,4  А, мм, где А зависит отD и модуля сужающего устройства m = (D)2

Конструктивно диафрагмы выполняются камерными или бескамерными. В бескамерных диафрагмах отбор перепада давления осуществляется через отверстия в трубопроводе или фланцах.

Кольцевые камеры предназначаются для осреднения и выравнивания давления по периметру сечения. В результате этого повышается точность измерения. Камеры выполняют в ободах или обоймах диафрагмы. Для труб диаметром более 400 мм камеры выполняются в виде кольцевой трубки, охватывающей трубопровод.

Точность измерений расхода с помощью диафрагм существенно зависит от качества их установки и наличия перед ними участков труб расчетного диаметра без дополнительных источников возмущений (заусенцы, сварные швы, колена, тройники, запорная арматура). 

Основным недостатком диафрагмы является то, что она обладает большим гидравлическим сопротивлением и вызывает значительные потери напора.

Расходомерные сопла. Основное уравнение расхода (3.3) справедливо и для сопел. Расходомерное сопло (рис. 3.8) представляет собой устройство с круглым отверстием, имеющим плавно сужающуюся часть на входе и цилиндрическую часть на выходе.

Точность измерения расхода соплами несколько выше точности измерения диафрагмами благодаря отсутствию дополнительной погрешности на недостаточную остроту входной кромки. Сопла в качестве сужающих устройств для расходомеров распространения не получили, так как потери напора в них немногим меньше, чем в диафрагмах, а изготовление их значительно сложнее.

Сужающим устройством, обладающим высокой точностью измерения расхода и не создающим больших потерь напора, является сопло Вентури.

Соплом Вентури называется сужающее устройство, входная часть которого выполнена по форме стандартного сопла, а в устье имеется конус, служащий для уменьшения потерь напора.

В зависимости от длины и центрального угла конуса различают длинные и укороченные сопла Вентури. В системах водоснабжения и водоотведения чаще используются укороченные сопла Вентури. Сопла Вентури изготавливают двух типов (рис. 3.9). 

Рис. 3.9. Схема сопел Вентури: а – первого типа; б – второго типа

 

Первый тип предназначен для труб с условным проходом от 50 до 200 мм, выполняется с соплом из цветных металлов и чугунным корпусом. Второй тип предназначен для труб условным проходом от 250 до 1400 мм.

При установке сопла Вентури необходимо соблюдать соосность трубы и сопла. Вблизи сопла Вентури должны отсутствовать источники, приводящие к искажению потока.

Трубы Вентури. Трубы Вентури были предложены ранее других сужающих устройств. В зависимости от размеров диффузора трубы Вентури[1] бывают короткими и длинными. Различают три конструктивных исполнения труб Вентури:

А – стальные сварные из листового материала на Dу = 2001400 мм, Ру до 16 МПа;

Б – с литыми необработанными входными частями, обработанной горловиной на Dу = 100800 мм, Ру до 25 МПа;

В – с обработанными входным патрубком, конусом и горловиной на Dу = 50250 мм,  Ру до 4 МПа.

Наиболее простыми и удобными в изготовлении являются сварные трубы Вентури.

Стандартные трубы Вентури (рис. 3.10) состоят из следующих основных частей: входного цилиндра, сужающего конуса, горловины, расширяющегося ко­нуса и выходного цилиндра. Все части собираются путем сварки. Отбор давления осуществляется из усредняющих кольцевых камер. В нижней части кольцевых камер устанавливаются пробковые краны для спуска жидкости.

Трубы Вентури присоединяют к стальным трубопроводам сваркой. В некоторых случаях допускается присоединение на фланцах.

Особенностью стандартных труб Вентури является их малая металлоемкость. Необходимые длины прямых участков перед трубами Вентури существенно меньше, чем перед диафрагмами и соплами. Преимуществом труб являются малые потери напора, возможность измерения расхода загрязненной жидкости, долговечность. Единственным существенным недостатком является громоздкость.

studfiles.net

3. Деформационные манометры и дифманометры

В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная последнему деформация или сила преобразуется в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. Большинство деформационных манометров и дифманометров содержат упругие чувствительные элементы, осуществляющие преобразование давления в пропорциональное перемещение рабочей точки.

Наиболее распространенные упругие чувствительные элементы представлены на рис. 7, к их числу относятся трубчатые пружины (рис. 7,а), сильфоны (рис. 7,6), плоские и гофрированные мембраны (рис. 7,в, г) мембранные коробки (рис. 7,д), вялые мембраны с жестким центром (рис. 7, е).

Статической (упругой) характеристике чувствительного элемента, связывающей перемещение рабочей точки с давлением, присуще наличие начальной зоны пропорциональных перемещений рабочей точки, в которой имеют место упругие деформации, и нелинейной области, в которой возникают пластические деформации. Несовершенство упругих свойств материалов чувствительных элементов обусловливает наличие гистерезиса статической характеристики и упругое последействие. Последнее проявляется в запаздывании перемещения рабочей точки по отношению к приложенному давлению и медленном возвращении ее в начальное положение после снятия давления.

Форма и крутизна статической характеристики зависят от конструкции чувствительного элемента, материала, температуры. Рабочий диапазон выбирается в области упругих деформаций с обеспечением запаса на случай перегрузки чувствительного элементадавлением. Упругие свойства чувствительных элементов характеризуются коэффициентом жесткости по силе:

где F, S — соответственно сила, действующая на упругий чувствительный элемент (перестановочное усилие), и эффективная площадь элемента; h — перемещение рабочей точки.

Полые одновитковые трубчатые пружины (рис. 7,а), имеют эллиптическое или плоскоовальное сечение. Один конец пружины, в который поступает измеряемое давление, закреплен неподвижно в держателе, второй (закрытый) может перемещаться. Под действием разности измеряемого внутреннего давления и внешнего атмосферного трубчатая пружина деформируется: малая ось сечения трубки увеличивается, большая уменьшается, при этом пружина раскручивается и ее свободный конец совершает перемещение в 1—3 мм. Для давлений до 5 МПа трубчатые пружины изготовляют из латуни, бронзы, а для более высоких давлений — из легированных сталей и сплавов никеля.

Рис. 7. Упругие чувствительные элементы

Сильфонные и мембранные чувствительные элементы имеют более широкие возможности для увеличения эффективной площади с целью получения требуемого перестановочного усилия, что позволяет использовать их для измерения малых избыточных давлений и разрежения, Сильфон (рис. 7,б) представляет собой тонкостенную трубку с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке. Жесткость сильфона зависит от материала, наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки заготовки, радиуса закругления гофр и угла их уплотнения, числа гофр. Сильфоны бывают цельнотянутыми и сварными. Благодаря значительному прогрессу в технологии изготовления сильфонов они получили широкое распространение в манометрах и дифманометрах ГСП.

Наиболее разнообразными по конструкции являются мембранные чувствительные элементы. Представленная на рис. 7,е, плоская или пластинчатая мембрана представляет собой гибкую тонкую пластину, закрепленную по окружности. Под действием разности давлений, действующих с обеих сторон на мембрану, ее центр перемещается. Плоская мембрана имеет нелинейную упругую характеристику и малые перемещения рабочей точки, в связи с чем ее в основном применяют для преобразования давления в силу (пьезоэлектрические преобразователи) или поверхностные деформации (тензопреобразователи).

Для улучшения статической характеристики используют гофрированные мембраны и мембранные коробки (рис. 7, ). Профили мембран могут быть пильчатыми, трапецеидальными, синусоидальными. Гофрирование мембраны приводит к увеличению ее жесткости, спрямлению статической характеристики и увеличению зоны пропорциональных перемещений рабочей точки. Более широко используются мембранные коробки, которые представляют собой сваренные или спаянные по внешней кромке мембраны. Жесткость коробки вдвое ниже жесткости каждой из мембран. В дифманометрах, чувствительных элементах регуляторов прямого действия используются мембранные блоки, включающие две коробки и более.

В напоромерах и тягомерах применяются вялые мембраны (рис. 7, е), изготовленные из бензомаслостойкой прорезиненной ткани. В центре мембраны крепятся металлические пластины, в одну из которых упирается винтовая пружина, выполняющая функции упругого элемента.

Упругие свойства материалов чувствительных элементов зависят от температуры; так, у трубчатых пружин температурный коэффициент снижения жесткости при росте температуры достигает 3 1/°С. Это определяет необходимость защиты приборов от воздействия высоких температур измеряемой среды. С течением времени у упругих чувствительных элементов накапливаются пластические деформации и уменьшаются упругие. Это приводит к снижению крутизны статической характеристики прибора и ее смещению. Процесс изменения статической характеристики ускоряется при повышенной температуре и пульсации измеряемого давления. Конструкция деформационных манометров и дифманометров обычно предусматривает возможность коррекции отклонений показаний или выходного сигнала, вызванных старением упругого чувствительного элемента.

В соответствии с используемым в приборах типом рассмотренных выше чувствительных элементов деформационные манометры разделяются на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные, разновидности этих групп приборов рассмотрены ниже.

Трубчато-пружинные манометры. Большинство показывающих, самопишущих, сигнализирующих манометров и преобразователей давления с трубчатой пружиной являются устройствами прямого преобразования, в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего, регистрирующего, контактного устройства, элемента пневматического или электрического преобразователя.

Схема показывающего трубчато-пружинного манометра представлена на рис. 8. Одновитковая трубчатая пружина / с одного конца приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя заканчивается шестигранной головкой и штуцером, с помощью которого к манометру подсоединяется трубка, подводящая давление. Свободный конец пружины 1 припаян к пробке 3, которая шарнирно соединяется с поводком 4. При перемещении свободного конца пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 5 относительно оси О, вызывая поворот шестерни (трибки) 6 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 7. Пружина, не показанная на рисунке, обеспечивает поджатие зубцов трибки к зубцам сектора, устраняя люфт. Статическая характеристика манометра может подстраиваться путем изменения точки закрепления поводка 4 в прорези сектора 5. На рис. 8 показано радиальное размещение штуцера; выпускаются также манометры с осевым размещением штуцера.

Трубчато-пружинные показывающие манометры выпускаются с верхним пределом измерения от 0,1 МПа (1 кгс/см2) до 103 МПа (кгс/см2) в соответствии со стандартным рядом. Пружинные вакуумметры имеют диапазон измерения —0 МПа, а мановакуумметры при нижнем пределе измерения 0,1 МПа имеют верхний предел измерения по избыточному давлению от 0,1 до 2,4 МПа. Образцовые показывающие пружинные манометры имеют класс точности 0,15; 0,25 и 0,4; рабочие 1,5; 2,5; 4, рабочие повышенной точности 0,6 и 1.

Рис. 8. Трубчато-пружинный показывающий манометр

Промышленностью выпускаются механические показывающие и самопишущие манометры с одновитковой (типа МТ) и многовитковой (типа МТМ) трубчатой пружиной. Принципиальная схема последнего приведена на рис. 9. Под действием измеряемого давления свободный правый конец трубчатой многовитковой пружины 1 перемещается, вызывая поворот оси 2 и сидящего на ней рычага 3. Последний соединен с тягой 4, которая с помощью рычага 5 поворачивает ось 6, на которую насажен П-образный рычаг 7, заканчивающийся пером 8. В показывающих приборах на ось 6 насажен рычаг 9, тягой соединенный с сектором, перемещающим трибку показывающей стрелки. Дисковая диаграмма 10 совершает один оборот за 12 или 24 ч, ее вращение осуществляется электрическим двигателем или часовым механизмом. Класс точности показывающих и самопишущих манометров 1; 1,5, они относятся к числу крупногабаритных приборов, размеры которых определяются диаметром дисковой диаграммы.

Как показывающие, так и самопишущие манометры могут содержать дополнительные устройства, осуществляющие замыкание электрической цепи при определенном значении из меряемого давления, преобразована перемещения конца трубчатой пружины в пропорциональный электрически или пневматический сигнал.

Для сигнализации предельных отклонения давления в цепях защиты и позиционного регулирования широко применяются электроконтактные манометры. Схема манометра типа ЭКМ представлена на рис. 10. В показывающий манометр дополнительно введены две стрелки 2, 3, к которым упругими токоподводами поджаты электрические контакты 4. Стрелки 2, 3 с помощью торцевого ключа и поводка 5 устанавливаются против значений сигнализируемого давления. Показывающая стрелка 1 также снабжена электрическим контактом 6. Если давление находится в пределах рабочего диапазона, то электрические цепи сигнализации разомкнуты. При достижении показывающей стрелкой любой из контактных замыкается электрическая цепь, вызывая срабатывание сигнализации. Электрические контакты остаются замкнутыми при нахождении показывающей стрелки за пределами рабочего диапазона давления, поскольку стрелки 2, 3 ограничивают смещение контактов внутрь рабочего диапазона, а вне его контакты увлекаются показывающей стрелкой 1. Класс манометров и вакуумметров 1,5; пределы измерения соответствуют стандартному ряду.

Рис. 9. Самопишущий манометр типа МТС

На рис. 11 представлена схема трубчато-пружинного манометра МЭД с дифференциально-трансформаторным преобразователем 1, имеющего на выходе сигнал переменного тока частотой 50 Гц. Выпускаются модификации манометров МЭД с отсчетным устройством, класс точности обеих модификаций 1, верхние пределы измерения—от 0,1 до 160 МПа по стандартному ряду. В настоящее время на базе манометров МЭД начат выпуск манометров МП, имеющих на выходе унифицированный токовый сигнал. Для его получения в прибор введен усилитель, преобразующий изменения взаимной индуктивности в пропорциональный токовый сигнал. Предельная приведенная погрешность не превышает 1 %.

В преобразователях имеющих унифицированный токовый и пневматический сигналы часто используется принцип статического уравновешивания. Схема трубчатого пружинного манометра с компенсацией магнитных потоков типа МПЭ представлена на рис. 11,12. Свободный конец манометрической пружины 1 связан с постоянным магнитом 2, который перемещается между двумя магнитопроводами 3. В результате взаимодействия поля постоянного магнита 2 с полями, создаваемыми обмотками возбуждения и обратной связи, на входе усилителя возникает небаланс измерительного моста, преобразуемый в выходной унифицированный сигнал.

Рис. 10. Электроконтактный манометр

Рис. 11. Схема манометра МЭД с дифферентально-трансформаторным преобразователем

Рис. 12. Схема пружинного манометра МПЭ

Поскольку в манометрах МПЭ отрицательная обратная связь используется для компенсации магнитного потока постоянного магнита, упругий чувствительный элемент и магнитный преобразователь не охвачены обратной связью. В связи с этим изменениехарактеристик упругого чувствительного элемента и магнитных преобразователей в прямом канале и в цепи обратной связи влияют на коэффициент передачи преобразователей давления.

Манометры МПЭ выпускаются в соответствии со стандартным рядом с верхними пределами измерения от 4 до 60 МПа, на выходе приборы имеют токовый унифицированный сигнал 0—5 мА при сопротивлении нагрузки до 2,5 кОм, класс 1.

Преобразователи давления с силовой компенсацией характеризуютсяопорой 5 перемещаются, при этом отклоняется сердечник дифференциально-трансформаторного преобразователя в, вызывая последовательно изменения сигнала на входе и выходе усилителя УП, а также силы, развиваемой электросиловым механизмом обратной связи. Для снижения жесткости подвижной системы все рычаги крепятся на ленточных опорах.

Преимуществом преобразователей с силовой компенсацией является, увеличением числа элементов, охваченных обратной связью. Схема пружинного манометра с силовой компенсацией типа МП-Э представлена на рис. 13, а. Усилие от манометрической пружины 1, приложенное к Т-образному рычагу 2, компенсируется усилием от электросилового механизма обратной связи, включающего постоянный магнит 7 и подвижную катушку 8, обтекаемую выходным током I. Начальная установка рычажной системы производится пружиной 3, изменение натяжения которой осуществляется через отверстие 9 в крышке прибора (рис. 13, б).

Рис. 13. Схема электрического манометра с силовой компенсацией типа МПЭ

При неравенстве моментов, развиваемых манометрической пружиной и электросиловым механизмом обратной связи, рычаги 2, 4 вместе с подвижнойчто на коэффициент передачи не влияют характеристики чувствительного элемента и элементов, охваченных обратной связью: дифференциально-трансформаторного преобразователя, усилителя. Это обеспечило возможность создания на рассмотренном принципе действия образцовых преобразователей давления типа ИПД, имеющих класс точности 0,06. Недостатком приборов с силовой компенсацией является их низкая виброустойчивость.

Манометры с силовой компенсацией типа МП-Э выпускаются с верхним пределом измерения от 4 до 100 МПа, выходной сигнал — постоянный ток 0—5 (20) мА, суммарное сопротивление нагрузки не должно превышать 2,5 кОм, класс точности 0,6; 1; 1,5.

С использованием одной и той же элементной базы выпускаются трубно-пружинные манометры с унифицированным пневматическим выходным сигналом 0,02—0,1 МПа (0,2— 1 кгс/см2). Отличие этих приборов от рассмотренных выше состоит в использовании индикатора рассогласования типа сопло — заслонка, пневмоусилителя и сильфона обратной связи, преобразующего выходное давление в усилие. Манометры пневматические типа МП-П выпускаются на те же пределы измерения, что и МП-Э, класс точности приборов 0,5; 1, давление питающего воздуха 0,14 МПа, предельная длина линий связи от преобразователя до вторичного прибора составляет 300 м.

Сильфонные манометры и дифманометры. Сильфонные чувствительные элементы используются в механических показывающих и самопишущих приборах следующих типов: МСП, МСС (манометры), МВСС (мановакуумметры), ВСП, ВСС (вакуумметры), ДСП, ДСС (дифманометры), НСП, НСС (напоромеры), ТмСП, ТмСС (тягомеры), ТНСП, THCG (тягонапоромеры). В этих приборах внутри сильфона находится пружина, определяющая диапазон измерения прибора. Сочленение рабочей точки сильфона с показывающим или регистрирующим устройством выполняется так же, как и у пружинных манометров, схема которых была представлена на рис. 9. Сильфонные манометры имеют диапазон измерения более узкий, чем пружинные. Так, верхний предел измерения у приборов МС составляет 0,025—0,4 МПа, класс точности манометров 1; 1,5.

Вакуумметры и мановакуумметры имеют нижний предел измерения 0,1 МПа, верхний: в первом случае О, а во втором — избыточное давление 0,06—0,3 МПа; класс точности приборов 1,6; 2,5. Напоромеры НС и тягомеры ТмС выпускаются соответственно с верхним и нижним пределом измерения от 0,25 до 25 кПа, а тягонапоромеры ТмНС с пределами измерения от ±0,12 до ±12 кПа, класс приборов 2,5. У сильфонных механических дифманометров в качестве чувствительного элемента используется сильфонный блок, схема которого представлена на рис. 14, а, на рис. 14,б дан внешний вид дифманометра.

Рис. 14. Сильфонный дифманометр типа ДС: а —схема сильфонного блока; б —внешний вид

Под действием разности давлений рабочий сильфон 1, находящийся в плюсовой камере дифманометра, сжимается и кремнийорганическая жидкость 2, заполняющая внутреннюю полость сильфона 1, частично вытесняется во внутреннюю полость сильфона 3, находящегося в минусовой камере дифманометра. При этом перемещается шток 4, жестко соединенный с дном сильфона 3, Работающие на растяжение пружины 5 одним концом прикреплены к неподвижному стакану 6, a другим — к концу штока 4, Со штоком 4 соединен конец рычага 7, который с помощью торсиона 5, отделяющего внутреннюю полость дифманометра от атмосферы, поворачивает ось 9, связанную с записывающим или показывающим устройством. Резиновые кольца 10 служат для ограничения хода штока 4 при односторонних перегрузках. Первые три гофра 11 представляют собой термокомпенсатор, воспринимающий изменение внутреннего объема жидкости 2 при изменении температуры прибора.

Дифманометры ДС имеют верхний предел измерения от 6,3 кПа до 0,16 МПа при статическом давлении 16 и 32 МПа, класс точности 1; 1,5.

Сильфоны широко используются в качестве чувствительных элементов в преобразователях давления со статическим уравновешиванием: в приборах с компенсацией магнитных потоков, в электрических и пневматических преобразователях давления с силовой компенсацией,

Сильфонные дифманометры с компенсацией магнитных потоков выпускаются в следующих модификациях: напоромеры ДСЭН с верхним пределом измерения от 1 до 4 кПа, с теми же нижними пределами по разрежению тягомеры ДСЭТ и тягонапоромеры ДСЭТН с диапазоном измерения — 200—200 Па. Класс точности приборов 1; 1,5. Сильфонные дифманометры— расходомеры ДСЭР имеют на выходе токовый сигнал, линейно зависящий от расхода через сужающее устройство. При этом ток (в мА) связан с разностью давлений на входе дифманометра следующим соотношением:

где Δpмакс — верхний предел измерения дифманометра. Квадратичная зависимость между разностью давлений и выходным током реализуется за счет нелинейной характеристики усилителя, введенного в цепь обратной связи. Сильфонные дифманометры ДСЭР имеют те же пределы измерения, что и напоромеры, статическое давление среды — до 2,5 кПа, класс точности 1,5.

В электрических и пневматических преобразователях давления с силовой компенсацией Сильфонные чувствительные элементы являются основными. От пружинных манометров с силовой компенсацией, рассмотренных выше, эти приборы отличаются лишь типом чувствительного элемента и точкой его подсоединения к Т-образномурычагу (рис. 13). Сильфонные электрические и пневматические преобразователи с силовой компенсацией выпускаются в следующих модификациях: напоромеры ,Π с верхними пределами измерения от 0,4 до 40кПа, тягомеры ТС-Э,П с нижними пределами измерения от —0,4 до —40 кПа, тягонапоромеры ТНС-Э, Π с диапазоном измерения от —200 до 200 кПа и от —20 до 20 кПа, манометры МС-Э, Π с верхним пределом измерения от 0,04 до 2,5 МПа. С теми же верхними пределами измерения при нижнем —0,1 МПа выпускаются мановакуумметры МВС-Э, П. Класс точности перечисленных модификаций приборов 0,5; 1.

В манометрах абсолютного давления МАС-Э, П, выпускаемых с верхним пределом измерения от 6 кПа до 2,5 МПа, к концам Т-образного рычага подсоединяются два сильфона, один из которых вакуумирован, а в другой подается измеряемое давление. Класс точности MAC зависит от диапазона измерения и находится в пределах от 0,6 до 2,5. В дифманометрах сильфонных ДС-Э, П, выпускаемых с верхним пределом измерения от 4 кПа до 0,63 МПа при статическом давлении до 40 МПа, используются в качестве чувствительных элементов сильфонные блоки, по конструкции близкие к рассмотренным выше и представленным на рис. 14. Отличие состоит в том, что в ДС-Э, П сильфоны служат для преобразования разности давлений в силу и винтовая пружина в связи с этим используется лишь для предотвращения сближения клапанов с уплотняющими кольцами. Вывод микронных перемещений штока из полости высокого давления осуществляется через уплотняющую мембрану. Класс точности дифманометров 0,6; 1; 1,5.

Мембранные манометры и дифманометры. Мембранные упругие чувствительные элементы, чаще в виде мембранных коробок, используются в приборах для измерения напора и разрежения. Схема профильного напоромера типа НМП и его внешний вид представлены на рис. 15. Измеряемое давление через штуцер / на задней стенке прибора подается во внутреннюю полость мембранной коробки 2. С помощью системы рычагов и тяг3, изображенных на схеме упрощенно, перемещение центра мембранной коробки преобразуется в пропорциональный угол поворота оси 4, на которую насажена показывающая стрелка 5, перемещающаяся вдоль профильной шкалы 6. Для настройки начального сложения показывающей стрелки используется корректор 7, находящийся на лицевой панели. Эти приборы выпускаются так же, как тягомеры и тягонапоромеры. Диапазон измерения приборов достигает 25 кПа в соответствии со стандартным рядом при классе точности 1,5; 2,5.

Рис. 15. Схема и внешний вид мембранного напоромера НМП

Риc. 16. Схема мембранного дифманометра

Мембранные чувствительные элементы применяются в преобразователях давления как с прямым преобразованием измеряемой величины, так и со статическим уравновешиванием. На рис. 16 представлена схема дифманометра типа ДМ, имеющего встроенный дифференциально-трансформаторный преобразователь 1. Чувствительном элементом служит мембранныйблок, верхняя мембранная коробка 2 которого находится в минусовой камере, куда поступает меньшее из измеряемых давлений. Нижняя мембранная коробка 3 находится в плюсовой камере дифманометра. Через трубку 4 внутренние полости мембранных коробок 2 к 3, заполненные дистиллятом или кремнийорганической жидкостью, сообщаются.

Под действием разности давлений нижняя мембранная коробка 3 сжимается и часть воды перетекает в мембранную коробку 2, вызывая ее деформацию и перемещение сердечника 5. Последний находится внутри разделительной трубки 6, выполненной, как и стержень 7, из немагнитного материала. Снаружи трубки 6 находится катушка дифференциально-трансформаторного преобразователя I. Мембраны каждой из коробок имеют одинаковый профиль, благодаря чему при односторонних перегрузках статическим давлением одна из коробок складывается, и чувствительный элемент сохраняет свою упругую характеристику. Нижняя мембранная коробка имеет малую жесткость, и с ее помощью осуществляется компенсация температурных изменений объема жидкости, находящейся внутри мембранного блока.

Дифманометры ДМ имеют в соответствии со стандартным рядом верхний предел измерения от 1,6 кПа до 0,63 МПа при статическом давлении 6,3; 25 и 63 МПа, класс точности дифманометров 1; 1,5.

С аналогичным мембранным блоком выпускаются дифманометры ДМЭ и ДМЭР с компенсацией магнитных потоков. Дифманометры имеют верхний предел измерения 4—25 кПа и 0,04—0,63 МПа в соответствии со стандартным рядом, расчетное статическое давление до 40 МПа, класс точности дифманометров 1. Дифманометры-расходомеры ДМЭР имеют класс точности 1,5, и подобно сильфоны дифманометрам ДСЭР их выходной сигнал постоянного тока 0—5 мА связан с измеряемым перепадом давления следующимсоотношением: где — верхний предел измерения дифманометра. Формирование указаний нелинейной зависимости осуществляется с помощью нелинейной обратной связи.

Чувствительный элемент в виде мембранной коробки используется в мембранных электрических манометрах ММЭ с компенсацией магнитных потоков и в манометрах абсолютного давления МАДМЭ. Первые имеют верхний предел измерения от 0,16 до 2,5 МПа, вторые 0,01 и 0,06 МПа.

В дифманометрах с силовой компенсацией электрических и пневматических типа ДМ-Э, П; ДМ-ЭР в качестве чувствительных элементов используется вялая мембрана с жестким центром и упругой винтовой пружиной. Принцип действия приборов с силовой компенсацией рассмотрен выше, в § 10.5. Дифманометры могут использоваться в качестве напоромеров, тягомеров и тягонапоромеров. Диапазон измерения приборов составляет 0,16—6,3 кПа при статическом давлении 0,25 и 1 МПа, класс точности 1; 1,5.

В тепло физических испытаниях манометры с мембранными чувствительными элементами используются для измерения быстрых изменений давления и его пульсаций. При высокой жесткости мембраны и малом диаметре частоты ее собственных колебаний достигают 10— 15 кГц и выше, а полоса пропускания манометров 2—4 кГц. Для преобразования перемещений мембраны в электрический сигнал используются индуктивные и емкостные преобразователи. Схема индукционного датчика давления ДД представлена на рис. 17. При изменении зазора между мембраной 1, и индуктивным преобразователем 2 по гиперболической зависимости меняется его индуктивное сопротивление, которое измеряется с помощью моста переменного тока. Подключение последнего к датчику осуществляется с помощью разъема 3. Для исключения влияния динамики подводящих линий на характеристики манометра датчики ввинчиваются в стенку трубопровода, где производится измерение давления.

Особое место среди приборов давления занимают колокольные дифманометры (рис. 18). Рассмотрение этого прибора в разделе деформационных манометров обусловлено использованием в качестве упругого элемента пружины 1, на которой подвешен колокол 2, плавающий в разделительной жидкости 3. Колокол имеет тонкие стенки, к его нижней части прикреплено кольцо 4, в котором сосредоточена основная масса колокола. По этой причине изменение разности высотразделительной жидкости вне колокола и внутри него практически не влияет на выталкивающую силу, действующую на колокол. При отсутствии разности давлений колокол находится в крайнем нижнем положении, уровни разделительной жидкости вые колокола и под ним совпадают. При подаче большего из измеряемых давлений под колокол он всплывает, при этом баланс действующих на колокол сил определяется уравнением

, (12)

где GK, — соответственно сила тяжести колокола и площадь его дна; k,

k — жесткость пружины и ее растяжение.

Рис. 17. Схема индукционного датчика давления ДД

Рис. 18. Схема колокольного дифманометра ДК

Согласно (12) перемещение связанного с дном колокола сердечника5 дифференциально-трансформаторного преобразователя 6 линейно зависит от действующей разности давлений: . Перемещение сердечника 5 дифференциально-трансформаторного преобразователя вызывает изменение на его выходе сигнала переменного тока. Колокольные дифманометры ДК имеют пределы измерений от ±0,2 докПа при классе точности 1,5. В колокольных дифманометрах ДКОФ применяются ферродинамические преобразователи.

Разнообразие рассмотренных выше конструкций упругих чувствительных элементов в сочетании с возможностью изменения в широких пределах их эффективной площади обеспечивает деформационным манометром наиболее широкий диапазон измеряемых давлений по сравнению с другими типами манометров. В связи с этим из пяти упомянутых выше групп общепромышленных приборов четыре относятся к деформационным. Следует отметить, что упругие чувствительные элементы частично используются в преобразователях давления «Сапфир-22», отнесенных к группе электрических манометров. Сводные данные по областям применения групп общепромышленных измерительных приборов и преобразователей давления приведены на рис. 19.

Рис. 19. Диапазоны измерения приборов давления основных общепромышленных групп

studfiles.net

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.