Малый перепад при большом общем давлении
Дифференциальный манометр измеряет Δp=p₁−p₂. Он может контролировать загрязнение фильтра, напор потока или гидростатический уровень, но физическая величина определяется местами отбора давления и заполнением соединений. Один и тот же прибор способен видеть малый перепад на фоне большого давления обеих сторон. Диапазон измерения перепада и допустимое статическое давление являются разными характеристиками.
Например, для p₁=1,205 МПа и p₂=1,200 МПа перепад равен 0,005 МПа, или 5 кПа. Нельзя выбирать прибор только по шкале 0–10 кПа: его корпус и чувствительный узел должны быть рассчитаны на общее давление около 1,2 МПа и возможную разность давлений при нештатных состояниях. Допустимая односторонняя перегрузка не обязана совпадать с допустимым статическим давлением.
Жидкостный, поплавковый и мембранный принцип
В U-образном дифманометре при одинаковой измеряемой жидкости в обеих ветвях, одинаковой высоте точек подключения и более плотной манометрической жидкости зависимость имеет вид Δp=(ρм−ρс)g h. Здесь h — вертикальная разность уровней раздела, ρм — плотность манометрической жидкости, ρс — плотность среды. Формула ρм g h подходит лишь когда плотностью среды можно пренебречь. Для разных отметок подключения нужно составлять баланс давления по всей гидростатической цепи.
Поплавковая конструкция преобразует изменение уровня в перемещение поплавка и далее в показание. В резервуарном приборе большая и малая площади сосудов делают перемещения уровней неодинаковыми, поэтому шкала учитывает геометрию. Мембранный прибор воспринимает перепад усилием на мембрану; деформация передаётся механизму или электрическому преобразователю. Для него важны давление обеих сторон, устойчивость нуля и совместимость материалов.
| Параметр | Почему он нужен | Что не следует смешивать |
|---|---|---|
| Диапазон Δp | Определяет масштаб измерения | Не задаёт допустимое давление корпуса |
| Статическое давление | Нагружает обе стороны | Не равно рабочему перепаду |
| Односторонняя перегрузка | Возникает при неравном нагружении | Не подтверждается одной статической характеристикой |
| Плотность заполнения | Создаёт напор в соединениях | Не всегда равна плотности процесса |
| Высотные отметки | Меняют гидростатический баланс | Нулевое показание не доказывает равные давления в точках процесса |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Условный пример плотностной поправки
Пусть точки отбора расположены на одной высоте, среда имеет плотность 1000 кг/м³, манометрическая жидкость — 1200 кг/м³, разность уровней h=0,400 м. При g=9,80665 м/с² получаем Δp=(1200−1000)×9,80665×0,400=784,532 Па. Ошибочный расчёт только по плотности манометрической жидкости дал бы 4707,192 Па, то есть результат в шесть раз больше. Плотности в примере заданы условно; химическая совместимость и конструкция такого прибора не предполагаются.
Для отдельной заполненной импульсной линии столб жидкости плотностью 1000 кг/м³ высотой 0,100 м даёт напор 980,665 Па. Если такой некомпенсированный столб присутствует только с одной стороны, его вклад сравним с полезным перепадом предыдущего примера. Знак зависит от высотных отметок и направления гидростатического перехода, поэтому нельзя назначать поправку без схемы.
Почему показание меняется без изменения процесса
Разное заполнение двух линий, газовые включения, конденсат или неодинаковая температура заполнения изменяют передачу давления. Засорение одной линии может замедлить отклик и создать правдоподобное постоянное показание. Для оценки результата записывают, что находится в каждой линии, где расположены точки отбора и чувствительный элемент, и какие температурные условия действуют.
При измерении уровня закрытого сосуда дифференциальный канал может вычитать давление газового пространства, но дополнительные жидкостные столбы остаются частью модели. При измерении расхода дифманометр выдаёт перепад, который пересчитывают по характеристике первичного устройства. Квадратичную связь расхода нельзя применять к фильтру или произвольному сопротивлению без соответствующего обоснования. Последовательность работы с вентильным блоком определяется конкретной схемой и инструкцией, а не общей формулой перепада.
Первичные источники
- WIKA, Introduction to differential pressure — перепад и статическое давление
- WIKA 716.11 / 736.11 — отдельное нормирование перепада и рабочего давления
- WIKA, Closed-vessel hydrostatic level — разность давлений и гидростатическая модель