В мире управления технологическими процессами существует множество измеряемых переменных, подпадающих под категории давления, температуры, уровня и расхода. Приборы для измерения этих переменных позволяют операторам контролировать состояние и движение жидкостей и газов.

Дифференциальные манометры - крупнейшая категория манометров "специального типа". Они используются для измерения фильтрации, расхода и уровня.

Дифференциальные манометры могут значительно снизить количество ошибок оператора, повысить эффективность процесса, защитить дорогостоящее оборудование и сократить время технического обслуживания.

Как работают дифференциальные манометры?

В отличие от стандартных манометров, которые измеряют давление в одной точке системы, манометры ΔP измеряют давление в двух точках и отображают разницу давлений между этими двумя точками на циферблате. Измеряемое давление может составлять от нескольких паскалей до нескольких Мега паскалей.

Фильтрация.

Наиболее популярным применением дифференциальных манометров является фильтрация. Фильтр удаляет нежелательные частицы или загрязняющие вещества из газовых или жидкостных систем. При засорении фильтра эффективность и давление падают. Вот четыре относительно рискованных метода определения этого состояния:

1. Плановое техническое обслуживание
   
   Нередко программы регулярного планового технического обслуживания используются для проверки компонентов и состояния процесса. В случае с фильтром, бригада технического обслуживания или оператор вскрывают корпус фильтра и осматривают его состояние. Для этого требуется отключить систему и часто проводить стравливание для удаления жидкости или газа. Эта инвазивная система контроля занимает много ценного времени и рабочей силы.
   
   Кроме того, многие корпусы фильтров имеют дюжину или более болтов, которые нужно открутить, чтобы увидеть фильтрующий элемент внутри. Часто после вскрытия, ремонтная бригада находит относительно чистый фильтр. В качестве альтернативы бригада может обнаружить, что фильтр давно пора обслуживать, поскольку в процессе не хватает необходимой жидкости. Что еще хуже, фильтр мог быть поврежден из-за "продувки фильтра", состояния, при котором фильтрующий элемент разрывается, образуя отверстие, через которое загрязняющие вещества проникали в нефильтрованном виде, что может привести к серьезным технологическим отклонениям.
   
   
2. Мониторинг фильтрации с помощью одного манометра
   
   Что, если пользователь фильтра хотел бы более активно следить за его исправностью? Почему бы просто не установить один стандартный манометр? Один манометр может информировать оператора об изменении давления и о том, когда пора предпринимать действия, такие как: обратная промывка фильтра или замена фильтрующего элемента. Проблема в том, что в большинстве процессов, рабочее давление не поддерживается на постоянном уровне. Из-за многих факторов (циклы включения-выключения насоса или компрессора, или циклы открытия-закрытия клапана), в большинстве процессов наблюдаются значительные колебания давления. Во многих системах такие колебания давления являются ожидаемыми и нормальными, в определенных пределах.
   
   
3. Контроль фильтрации с помощью двух манометров
   
   Установка двух одинаковых стандартных манометров на фильтре: одного - на входе в фильтр и одного - на выходе, является распространенным методом определения состояния фильтра. По мере засорения фильтра, манометр на входе начинает показывать давление выше, чем на выходе. К тому времени, когда фильтр будет готов к обратной промывке, разница между показаниями двух манометров может составлять 1 кгс\см² или более, в зависимости от типа фильтра. Чтобы получить эти показания, пользователю необходимо вычесть меньшее значение из большего.
   
   К сожалению, это создает две существенные проблемы для оператора оборудования. Во-первых, погрешности в точности при использовании этого метода усугубляются. Вместо того, чтобы иметь номинальную точность одного манометра, скажем, в 2%, погрешность будет удвоена до 4 %.
   
   Во-вторых, и это, возможно, более серьезная проблема, многие операторы не проинформированы, почему на фильтре установлены два манометра. Очень часто операторы не знают, что они должны вычитать показания одного манометра из показаний другого или не понимают важность этого расчета.
   
   
4. Отсутствие контроля фильтра
   
   Возможно, самым популярным действием для контроля "работоспособности" фильтра является бездействие. Очень часто, операторы хотели бы знать, когда фильтр работает, они просто ждут, когда произойдет что-то плохое. На многих фильтрах не установлен прибор для измерения расхода или давления. Оператор ждет, когда проблема в процессе проявится сама собой, часто после того, как ситуация достигла точки невозврата, и произошло повреждение. В этих случаях может потребоваться ремонт или замена компонентов технологического процесса.
   
   Решение — без математики, без ошибок и простое для понимания.
   
   Один дифференциальный манометр, установленный с использованием одних и тех же отводов на входе и выходе фильтра, может устранить отмеченные выше проблемы. За счет отказа от использования двух манометров уровень погрешности снизится до уровня точности манометра ΔP. Оператор также будет лучше понимать показания, не прибегая к "математическим расчетам".
   
   На циферблате дифференциального манометра также может быть красная дуга, указывающая на то, что фильтр засорен или вот-вот засорится, что также известно как "аварийное состояние". Это аварийное состояние было бы еще более повышенным, если бы на циферблате датчика DP были надписи "фильтр" или "очистка" и "замена".

Другие области применения дифференциальных манометров

Как и фильтры, другие элементы технологической системы со временем могут приходить в негодность, и за ними может потребоваться контроль. Теплообменники, насосы, клапаны, конденсаторы и испарители - все они создают перепад давления при износе или засорении. Как и фильтры, проблемы, которые они вызывают, могут быть серьезными.

Контроль перепада давления, где бы он ни происходил, может предоставить дополнительные возможности для улучшения условий процесса и экономии. Насосы и компрессоры перемещают жидкость или воздух в рамках каждого технологического процесса с высокими затратами. Снижение потерь давления в каждом технологическом компоненте может снизить потребность в более крупных и дорогих насосах и компрессорах и, как правило, обеспечить более эффективный поток и более качественный конечный продукт.

Перепад давления в теплообменниках

Количество теплообменников, продаваемых на промышленных рынках велико. Эти теплообменники могут стоить 2 миллиона рублей и более. Подобно фильтрам, теплообменники часто защищают оборудование, стоимость которого во много раз превышает эту сумму. Со временем теплообменники покрываются ржавчиной или засоряются, что указывает на необходимость промывки.

Это состояние, которое, как и фильтры, может создавать множество проблем для процесса или оборудования. Часто удивительно обнаружить, что ничего не установлено для контроля работы теплообменника. Производители теплообменников стараются помочь клиентам, предлагая дорогой теплообменник с недорогим дифференциальным манометром, стоимостью 0,005 % от цены теплообменника, для контроля перепада давления в теплообменнике. К сожалению, клиент часто покупает дорогой теплообменник, но исключает из заказа позицию № 2 - манометр ΔP - решение, которое могло бы сэкономить ему многие миллионы рублей в будущем!

Перепад давления в потоке.

Расход - еще одно распространенное применение дифференциальных манометров. Сегодня используется бесчисленное множество типов расходомеров. Методом номер один для измерения расхода, является контроль расхода при перепаде давления. Расходомеры ΔP являются особенно привлекательными вариантами для труб большего размера. Стоимость многих расходомеров растет экспоненциально по мере увеличения диаметра трубы, поскольку масштаб проточного элемента должен увеличиваться для обработки таких больших потоков.

Популярное решение заключается в разрезании трубы, установке диафрагмы и измерении перепада давления на диафрагме. Расходомер ΔP предназначен для вычисления отношения квадратного корня между расходом и создаваемым перепадом давления с использованием закона Бернулли. Это решение с высокой точностью и минимальными затратами.

Подобно диафрагменным пластинам, трубы Вентури и расходомерные сопла также создают небольшие перепады давления, которые используют перепад давления и квадратный корень для измерения расхода.

Перепад давления в измерении уровня жидкости

Дифференциальные манометры также измеряют уровень жидкости. Простым и относительно недорогим решением является использование дифференциального манометра для индикации уровня жидкости в резервуаре. В открытых резервуарах сторона высокого давления манометра ΔP выводится на дно резервуара, в то время как сторона низкого давления соединена с атмосферой. В этом сценарии манометр перепада давления измеряет столб жидкости в резервуаре, в результате чего отображаются показания, отражающие высоту жидкости в резервуаре, часто отображая показания в миллибарах или кПа, от уровня воды или процент заполнения.

Для резервуаров под давлением, таких как криогенные резервуары, сторона высокого давления ΔP снова вынесена на дно резервуара, а сторона низкого давления вынесена на верхнюю часть резервуара. Результатом является измерение столба жидкости в резервуаре (высоты жидкости), часто дающее показания в миллибарах или процентах заполнения.

Преимущества измерения манометров дифференциального давления

Общим для этих применений является простота. Во всех случаях требуется только подсоединить к трубе или резервуару манометр перепада давления. Для измерения расхода нет необходимости в большом, тяжелом и дорогом расходомере или, в случае измерения уровня жидкости, в длинном поплавковом датчике или ультразвуковом преобразователе уровня. Дифференциальные манометры могут быть гораздо менее инвазивными и, следовательно, менее дорогостоящими. Из-за простоты техническое обслуживание дифференциальных систем часто выполняется относительно быстро и просто.

Существуют альтернативы дифференциальным манометрам, но они могут быть дорогостоящими, если комплексно учитывать риски и эксплуатационные расходы. Капитальное оборудование и процессы стоят дорого. Их можно защитить с помощью недорогого дифференциального манометра.

Полезные ссылки:

• Статья "Промышленные манометры дифференциального давления НТА-Пром"
• Скачать опросный лист
• Конфигуратор манометров