Измерение давления пульсирующих сред в большинстве случаев вызывает ускоренный износ в первую очередь деталей и узлов, находящихся в цепи передачи перемещения конца трубчатой пружины к трибке. Иллюстрацией пульсирующего режима могут быть значения давления в ресиверах поршневых компрессоров, патрубках питательных насосов котельных установок и др. В таких режимах стрелка манометра пульсирует – перемещается рывками вперед и назад. При этом амплитуда пульсаций может составлять до 20…30 % и более шкалы прибора. Основная нагрузка в данном случае приходится на зубчатую передачу сектор – трибка. Поэтому в таких режимах отмечается ускоренный износ зубьев этого соединения, что приводит к большим люфтам в передаточном механизме, а часто, при разбивании посадочных гнезд плат и износе цапф осевых держателей сектора и трибки, – к полному разрушению механизма.
Измерители с тензопреобразователями, как, впрочем, и с многими другими видами чувствительных элементов, а также мембраны разделителей не устойчивы к гидроударам, которые часто наблюдаются в тепловых сетях, особенно при пароводяных режимах. В таких режимах в короткий интервал времени давление рабочего тела скачкообразно возрастает в несколько раз, что может существенно снижать ресурс работы измерительных приборов.
При пульсационных нагрузках мембраны измерительных преобразователей, особенно когда на их поверхностях нанесены чувствительные слои, от частых деформаций снижают свой рабочий ресурс и ухудшают свои технические характеристики.
Чтобы уменьшить амплитуды выбросов пульсирующего давления на линии его подвода устанавливаются дополнительные устройства, например клапаны, сужающие шайбы, позволяющие увеличить гидравлическое сопротивление импульсной линии или подводящего канала. Однако такие меры должны соотносится с транспортным запаздыванием измеряемого параметра. При пульсирующем давлении требуется определять оптимальное соотношение между скоростью измерения и усредненным за определенный отрезок времени параметром.
Для снижения пульсаций, сглаживания давления измеряемой среды применяют различные методы В некоторых случаях на подводящей линии размещается вставка с пористым материалом. Причем пористость, как и длина вставки, выбирается исходя из задаваемых параметров пульсаций измеряемого давления.
К недостаткам пористых демпферов можно отнести их засоряемость и сложность, а в большинстве случаев невозможность регенерации.
В манометрических приборах традиционно используются дюзы (от нем. Duse – сопло, наконечник, отверстие, насадка). Дюза представляет собой вставку с малым проходным отверстием в центре (рис. 5.18). Она устанавливается в подводящем канале и ограничивает движение массы работ.
Рис. 5.18. Дюза в чего вещества между измеряемым виде сужающего потоком и полостью чувствительного устройства элемента.
Длина канала с отверстием малого диаметра не является определяющим во влиянии показатели демпфирования. Определяющим является диаметр отверстия, выбираемый в зависимости от вязкости измеряемой среды, требуемой величины усреднения и значений амплитуд пульсаций. По мнению некоторых исследователей эффективность демпфирования дюз ощутим при диаметре отверстий менее 0,3 мм.
Дюза может устанавливаться как одна, так и последовательно несколько, что увеличивает эффект демпфирования.
Более высокую степень демпфирования по сравнению с одной дюзой обеспечивает демпфер с камерой (рис.5.19).
Рис.5.19. Схема (а) и вид (б) демпферов с камерой.
Демпфер вворачивается в проходной канал присоединительного штуцера. Имеет традиционное, как и в дюзе (см. выше), входное отверстие. Следующая за входным отверстием камера, а также последующая перегородка увеличивают степень демпфирование сигнала. Такие устройства более эффективны по сравнению с дюзой, но продуктивны лишь при малых амплитудах колебаний давления измеряемой среды.
Основным недостатком демпферов в виде сужающего устройства является вероятность засорения малого проходного канала и недостаточная эффективность.
Представляет интерес использование для гашения пульсаций демпферного устройства с регулировочной иглой (рис.5.20). Регулировочная игла 1 устанавливается с помощью зажимного штуцера 2 в корпусе 3 демпферного устройства. Уплотнительная прокладка 4 обеспечивает герметичность конструкции.
Таким образом, канал измеряемого потока пульсирующего давления на пути к чувствительному элементу прибора перекрывается регулировочной иглой 1. Величина такого перекрытия определяет степень демпфирования измеряемого параметра.
Рис. 5.20. Схема (а) и вид (б) демпферного устройства с регулирующей иглой: 1 – регулировочная игла; 2 – зажимной штуцер; 3 – корпус; 4 – уплотнительная прокладка.
Конструкции демпферных устройств с регулировочными иглами получили широкое распространение, однако степень демпфирования у таких устройств не велика. Загрязнение проходного устройства демпферного устройства также может иметь место.
Конструкция демпферного блока с фильтром и иглой уменьшает вероятность засорения канала и обеспечивает работоспособность устройства в комплекте с манометром при измерении сред с различными параметрами пульсаций (рис. 5.21).
Рис. 5.21. Демпферный блок с фильтром и иглой: 1 – регулирующая игла; 2 – ввод; 3 – корпус; 4 – накидная гайка; 5 – фильтр
Регулирующая игла 1, закрепленная во вводе 2, образует с корпусом 3 демпфирующий зазор. Конструктивно корпус включает в себя непосредственно корпус 3 и накидную гайку 4. Фильтр 5 устанавливается перед демпфирующим зазором и обеспечивает циркулирование через него среды без сторонних включений.
Изменение демпфирующего зазора между регулирующей иглой и корпусом, как и у описанной выше конструкции, обеспечивает оптимальный выбор между характеристиками сглаживания измерений и временем запаздывания измеряемого давления.
К недостаткам такой конструкции можно отнести необходимую периодическую замену фильтров.
В конструкции, представленной ниже, загрязненность среды не влияет на работоспособность демпфирующего устройства.
Рис. 5.22. Демпферный блок с эластичным колпаком: 1 – основа; 2 – гнездо манометра; 3 – перего-родка; 4 – эластичный колпак; 5 – манометр; 6 – подводящий штуцер;
Демпферный блок с разделителем (рис. 5.22) представляет собой корпус, состоящий из основы 1 и гнезда манометра 2, между которыми размещается перегородка 3. К ней герметично присоединен эластичный колпак 4. В центре перегородки имеется отверстие малого диаметра, служащее демпфером. Внутренний объем эластичного колпака с внутренней полостью чувствительного элемента мано-метра 5 образуют единое замкну-тое пространство, которое запол-няется жидкостью.
Среда измеряемого давления через подводящий штуцер 6 поступает внутрь основы и воздействует на эластичный колпак. При избыточном давлении последний стремится уменьшить свои размеры – сжаться, что вызывает переток находящейся внутри него жидкости через демпферное отверстие 7 во внутреннюю полость чувствительного элемента манометра. При этом малый диаметр проходного отверстия и нежесткость формы и объема эластичного колпака позволяют отсечь основные пульсации давления измеряемой среды. Чем меньше диаметр отверстия, тем больше степень сглаживания измеряемой среды, поступающей во внутреннюю полость чувствительного элемента измерителя.
Конструкция демпферного устройства с эластичным колпаком не получила широкого применения из-за не высокой степени надежности этого колпака.
Другим типом приспособлений для сглаживания пульсаций давления измеряемой среды могут служить устройства, у которых гашение скачков достигается малым размером канала (на уровне долей миллиметра) и большой его длиной (от десятков сантиметров до сотен метров). На рис. 5.23 представлено демпферное устройство с капиллярным каналом.
Измеряемая среда пульсирующего давления через подводящий штуцер 1, пористый фильтр 2 и демпферную шайбу 3 поступает в капиллярный канал, образованный конусом 4 и корпусом 5. Внутренняя наклонная плоскость корпуса 5 имеет чистую поверхность. Канал в виде спирали нарезан на внешней стороне конуса. Площадь его поперечного сечения и форма принимаются в зависимости от задаваемых параметров рабочей среды.
Выход капиллярного канала через дополнительное отверстие 6 соединен с выходом устройства.
Герметичность конструкции обеспечивается уплотнительной прокладкой 7 и резьбовой крышкой 8.
Рис.5.23. Схема (а) и вид (б) демпферного устройства с капиллярным каналом: 1 – подводящий штуцер; 2 – пористый фильтр; 3 – демпферная шайба; 4 – конус; 5 – корпус; 6 – дополнительное отверстие; 7 - уплотнительная прокладка; 8 – резьбовая крышка.
Демпферное устройство с капиллярным каналом показало хорошие результаты и успешно применяется на чистых средах, в которых не допускается наличие вкраплений, которые могут засорить рабочий канал.
Более широкое распространение в последние годы получило демпферное устройство, рабочая часть которого представляет набор шайб с малыми отверстиями, размещенных на определенном расстоянии друг от друга (рис. 5.24). В корпусе 1 устройства устанавливаются шайбы 2 и 3, которые имеют одинаковые габаритные размеры, но различаются расположением отверстий друг относительно друга. Шайбы и при установке в корпусе дистанциируются вставкой 4. Таким образом создаются малые камеры рабочей среды. Измеряемая среда пульсирующего давления через одну из шайб поступает в малую камеру и из-за смещения отверстий в шайбах друг относительно друга вынуждена изменять направление движения. Таким образом, она проходит серпантинный путь, на котором и из-за которого происходит гашение пульсаций.
Рис. 5.24. Схема (а) и вид (б) демпферного устройства с набором шайб: 1 – корпус; 2 и 3 – шайбы; 4 – вставка; 5 – фиксатор
Диаметр отверстий в шайбах, их расположение и количество камер в значительной мере определяют степень сглаживания пульсирующего параметра.
Фиксатор 5 обеспечивает собираемость конструкции и позволяет неподвижно фиксировать шайбы.
Демпферные устройства с набором шайб успешно применяются в промышленной эксплуатации на протяжении нескольких десятков лет.
Определенную степень демпфирования могут вносить подводящие коммуникации. Так, обеспечивающие нормальные температурные условия работы манометра сифонные отводы, в особенности конструкции, в которых имеются гидравлические петли, позволяют в значительной степени уменьшить пульсации измеряемой среды.
Демпфирование измеряемой среды может также производиться трехходовыми кранами и игольчатыми клапанами, установленными на импульсной линии подсоединения манометра. Степень демпфирования в этом случае во многом зависит от конструкции применяемых устройств.
