Дифференциальный манометр для измерения и контроля при высоких избыточных давлениях

Аннотация
Представлены манометрические приборы для измерения малых дифференциальных давлений (от 0,2 кПа) при высоких избыточных давлениях (до 40 МПа). Приборы имеют следующие исполнения: показывающие; сигнализирующие, взрывозащищенные.

Измерение и контроль разности давлений при высоких избыточных параметрах является одной из актуальных задач современной манометрии.

Актуальность обусловлена, например, необходимостью контроля рабочего ресурса фильтров в газотранспортных системах, отслеживания засорения проточного канала в системах измерения расхода и пр.

Основные требования к таким приборам заключаются в высокой надежности при разумной цене.

Рис. 1. Дифманометр с магнитомеханическим преобразователем: 1 - поворотный магнит; 2 - стрелка: 3 - корпус; 4 - механический поршень с закрепленным на нем магнитом; 5 - фторопластовый сальник; 6 - рабочий канал; 7 - пробка; 3 - диапазонная пружина; 9 - блок электрических контактов

В настоящей статье описан дифференциальный манометр, обеспечивающий измерение малых величин от С.2 кПа) при высоких значениях избыточного давления (до 40 МПа).

Принципиальная схема предлагаемого для эксплуатации показывающего дифманометра с магнитомеханическим преобразователем представлена на рис. 1. Поворотный магнит 1, на торце которого установлена стрелка 2, размещен в корпусе 3, изготавливаемом из немагнитного металла. Механический поршень 4 с закрепленным на нем магнитом, уплотненный фторопластовым сальником 5, в зависимости от разности «минусового» и «плюсового» давлений перемещается в рабочем канале 6. Со стороны «минусового» давления механический поршень 4 контактирует с пробкой 7. Разность «плюсового» и «минусового» давлений преобразовывается в перемещение механического поршня 4. Через пробку 7 такому перемещению противодействует диапазонная пружина 8.

Таким образом, среда «плюсового» давления через соответствующий подводящий штуцер воздействует на механический поршень и перемещает его вместе с пробкой 7 по каналу 6 до уравновешивания такого смещения противодействующими силами - «минусовым» давлением и диапазонной пружиной. Перемещение механического поршня 4 с закрепленным на нем магнитом приводит к связанному с ним магнитным взаимодействием угловому перемещению поворотного магнита 1 и соответственно указательной стрелки 2. В результате измеряемая разность давлений преобразовывается в угловое перемещение указательной стрелки.

Согласование диапазона шкалы с угловым перемещением указательной стрелки достигается подбором упругих характеристик диапазонной пружины 8.

В ряде конструкций фторопластовый сальник 5 заменяется на эластичную мембрану, что повышает надежностные характеристики прибора. Мембрана также может изготавливаться из различных материалов в зависимости от агрессивности среды.

Рис. 2. Вид показывающего дифференциального манометра ДП63 с диаметром корпуса 63 мм на предельный перепад в 25 кПа при избыточном давлении 20 МПа

Для изготовления внутренних элементов применяются латуни, сплавы алюминия или нержавеющей стали.

Приборы с магнитомеханическими преобразователями отличаются устойчивостью к воздействию высокого статического давления (до 40 МПа). Они обеспечивают относительно небольшую погрешность (около 2 %) при измерении даже малых величин перепада (от 0,2 кПа).

Для контроля давления в дифманометре с магнитомеханическим преобразователем предусмотрен блок 9 с электрическими контактами типа «геркон». Принцип работы таких контактов показан на рис. 3. В стеклянную малогабаритную колбу 1, герметичную и заполненную инертным газом, введены контакты (рис. За): О - общий; НЗ - нормально замкнутый; НО - нормально разомкнутый (открытый). Общий контакт О в колбе имеет продолжение в виде подвижного лепестка 2. Без воздействия внешнего магнитного поля подвижный лепесток 2 с контактом НЗ в данной схеме образует замкнутую цепь (рис. За).

При воздействии внешнего магнитного поля г:.; 35 подвижный лепесток 2 замыкает элект рическую цепь с контактом НО, который без внешнего магнитного поля был незамкнутым.

Рис. 3, Принципиальная схема электронных контактов типа «геркон» в нейтральном состоянии (а) и при воздействии магнитного поля (б): 1 - стеклянная колба; 2 - подвижный лепесток

Электронные контакты функционируют без внешнего электрического питания, работоспособны на малых токах и напряжениях и имеют разрывную мощность до 60 Вт. Покрытие непосредственно контактов родием, а также заполнение стеклянной ампулы инертным газом обеспечивают высокую надежность их срабатываний. В нормальных режимах работы количество срабатываний достигает 10б... 107. При низком вольтаже (до 5 В - порог искрообразования) число срабатываний возрастает до 109.

Контакты имеют малую массу и преимущества перед механическими контактами при работе в условиях повышенных вибрационных воздействий.

Промышленные приборы измерения и контроля дифференциального давления изготавливают в корпусах 63, 80,100 и 160 мм, они имеют вид, представленный на рис. 4.

а), б)
Рис. 4. Вид электроконтактных дифференциальных манометров в корпусе 100 мм (а) и 150 мм (б)

Сигнализирующая группа размещается на тыльной стороне индикаторного блока и включает по выбору одну или две группы контактов. Автономность измерительного и сигнализирующего блоков предопределяет определение уставок на стадии лабораторного обслуживания.

В процессе сертификации находится электроконтактный дифманометр с видом взрывозащиты «искробезопасная цепь».

Рис. 5. Вид взрывозащищенного электроконтактного дифференциального манометра с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка»

Во взрывозащищенном варианте дифманомет- ра вида «взрывобезопасная оболочка» (рис. 5) сигнализирующая группа размещена автономно, в отдельном механически прочном корпусе. Передача линейного перемещения механического поршня организована посредством магнитомеханической связи и штока, размещенного в герметичном кожухе из нержавеющей стали.

Промышленные испытания дифференциальных манометров с магнитомеханическим преобразованием показали их высокую надежность и хорошие метрологические характеристики. При умеренных ценах на эти приборы производитель надеется на их активное использование в разрешении проблем измерений и контроля малых перепадов при больших избыточных давлениях.

Юрий Владимирович Мулев, д-р техн. наук, ген. директор, Алексей Юрьевич Мулев, руководитель отдела продаж, Михаил Юрьевич Мулев, нач. сервисного центра, НПО «ЮМАС», г. Москва, e-mail: mulev@mail.ru