Приборы теплотехнического контроля. Дифференциальные манометры

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 дифманометров

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.