Дифференциальное давление это: Что такое дифференциальное давление? | Donaldson — Промышленная пыль, дым и масляный туман

Что такое дифференциальное давление? | Donaldson — Промышленная пыль, дым и масляный туман

Авторы: Билл Роскес (Bill Rosckes) и Ладжин Ларсен (LaJean Larsen), инженеры по применению в компании Donaldson Torit 

Все владельцы и операторы пылесборников стремятся к снижению выбросов, увеличению срока службы фильтров и снижению расхода сжатого воздуха. Однако многим из них не хватает базового понимания дифференциального давления, которое могло бы дать им необходимую информацию для сокращения расходов. В этой статье рассматривается значение дифференциального давления применительно к системам удаления сухой пыли.

Что такое дифференциальное давление?

Дифференциальное давление — это разность давлений на грязной (сторона фильтра или камера с загрязненным воздухом) и чистой (камера с чистым воздухом) сторонах пылесборника. Дифференциальное давление является мерой измерения общего сопротивления потоку воздуха между двумя камерами пылесборника. Как правило, общее сопротивление включает в себя потери в отверстиях трубной решетки, сопротивление чистого фильтрующего материала и сопротивление пыли, скопившейся на фильтрующем материале.

На что указывает дифференциальное давление?

Изменения дифференциального давления указывают на физические изменения в фильтрах. Внезапное снижение дифференциального давления может предупредить об утечке или разрыве фильтра. Внезапный рост дифференциального давления может указывать на нарушение работы системы очистки или выход из строя устройства выгрузки материала.

Постепенное увеличение дифференциального давления может быть связано с дополнительным сопротивлением потоку воздуха через пылесборник из-за скопившейся на фильтрах пыли. Показания сопротивления потоку можно использовать для определения относительного состояния фильтров по мере накопления пыли, чтобы очищать фильтры по необходимости.

Как измеряется дифференциальное давление?

Дифференциальное давление измеряется различными датчиками, в том числе *манометрами Magnehelic®, *манометрами Photohelic® или цифровыми электронными индикаторами перепада давления. Эти манометры обычно измеряют дифференциальное давление в дюймах водяного столба. Используются и другие единицы измерения, например миллиметры водяного столба, миллиметры ртутного столба, паскали.

Манометры, например Magnehelic, измеряют дифференциальное давление, но не поддерживают электронное управление. Другие манометры, например Photohelic, или цифровые электронные индикаторы перепада давления могут измерять дифференциальное давление и оснащаются выходом для управления очисткой фильтра с учетом дифференциального давления.

Как работает обычная система очистки?

Обычная система очистки фильтров в пылесборниках использует сжатый воздух. Система очистки состоит из воздушного коллектора, установленного на пылесборнике и подключенного к источнику сжатого воздуха. На коллектор установлены диафрагменные клапаны, оснащенные трубками, которые входят в пылесборник и подведены к каждому комплекту фильтров. Внутри каждого диафрагменного клапана установлена резиновая диафрагма, которая поддерживает одинаковое давление с обеих сторон клапана, что позволяет изолировать каждую трубку от коллектора.

На коллектор также установлен корпус с электромагнитными клапанами, число которых обычно совпадает с числом диафрагменных клапанов. Каждый электромагнитный клапан соединен с соответствующим диафрагменным клапаном трубкой, которая обычно имеет диаметр 0,64 см (0,25 дюйма).

Датчик дифференциального давления Тип DP

Датчик для измерения низкого и дифференциального давления Тип DP-10 на сухой газ

Типовой лист	PE 81.06
Погрешность	1,0%  (0,5%, 0,2%)
Питание	DC 12 … 30 V
Выходной сигнал	4-20мА, 2-х пров.
t измеряемой среды	— 10…+50°С
Защита	IP54
Части, контактирующ. со средой:	Al, Ms, CuBe, PUR, Ni
Присоединение	под шланг диаметр 6,6 x 11 мм

Дополнительная информация:

Принимаются заказы в единицах измерения: mh3O, Pa, kPa,  psi, mWS, in WC и др.

 

Выходной сигнал	Диапазон	Цена без НДС
4-20мА, 2-х пров.	0..0,5 (0,6; 1; 1,6) мбар	€ 604,36
4-20мА, 2-х пров.	0…1  (1,6) мбар	€ 510,45
4-20мА, 2-х пров.	0…2,5  (4;  5;  6;  10;  16;  20;  25;  40;  50;  60;  100;  160;  200;  250;  400;  500;  600;  1000) мбар	€ 467,54
4-20мА, 2-х пров.	0…2,5  (4;  5;  6;  10;  16;  20;  25;  40;  50;  60;  100;  160;  200;  250;  400;  500;  600;  1000) мбар	€ 467,54
4-20мА, 2-х пров.	0…2,5  (4;  5;  6;  10;  16;  20;  25;  40;  50;  60;  100;  160;  200;  250;  400;  500;  600;  1000) мбар	€ 467,54
4-20мА, 2-х пров.	— 1…+1 мбар	€ 596,21

 

Дополнительные опции (под заказ)
Другие единицы измерения	по запросу
LCD индикатор 3 1/2  разрядный	по запросу
Шкала в bar abs (от 600 мбар)	по запросу
Класс 0,5%	по запросу
Класс 0,2%	по запросу
Защита от перегрузки 10 — кратная	по запросу
Статич. давление max 2 bar	по запросу
Статич. давление max 2 bar + 10-кратная перегрузка	по запросу
Сигнальн. контакт (DC19 … 31V, вых. 0 … 10V, 3-пров.) 1	по запросу
Сигнальн. контакты (DC19 … 31V, вых. 0 … 10V, 3-пров.) 2	по запросу
Диапазоны 0…0,1 (0,2;  0,3;  0,4) мбар	по запросу

РАЗНИЦА МЕЖДУ BAR И BARG | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

В ключевое отличие между баром и баргом это бар указывает на абсолютное давление, тогда как бар изб. указывает на манометрическое давление. Давление — это сила, приложенная перпендикулярно к единице п

В ключевое отличие между баром и баргом это бар указывает на абсолютное давление, тогда как бар изб. указывает на манометрическое давление.

Давление — это сила, приложенная перпендикулярно к единице площади поверхности. Существует три типа давления: абсолютное давление, манометрическое давление и дифференциальное давление. Абсолютное давление — это измерение, которое мы производим относительно идеального вакуума, который использует абсолютную шкалу. Избыточное давление измеряется относительно давления окружающего воздуха, а дифференциальное давление — это давление между двумя точками. Мы используем разные единицы измерения этих трех типов.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое бар
3. Что такое Barg
4. Параллельное сравнение — столбец и бар в табличной форме
5. Резюме

Что такое бар?

Бар — это единица измерения, которую мы используем для измерения абсолютного давления. Это метрическая единица измерения давления, но она не входит в систему единиц СИ. Один бар в точности равен 100 000 Па (немного ниже атмосферного давления на уровне моря). Как производная, миллибар также используется как обычная единица измерения. Некоторые другие единицы, производные от bar, включают следующее:

• Мегабар
• Килобар
• Децибар
• Сантибар
• Миллибар

Более того, один бар приблизительно равен 0,987 атм, 14,50 фунтов на квадратный дюйм (абсолютное) и 750,06 мм рт. Часто мы приводим атмосферное давление воздуха в миллибарах. Здесь стандартное атмосферное давление на уровне моря составляет 1013,25 миллибар. Более того, многие инженеры используют термин bar, а не Pascal, потому что в системе единиц Pascal мы должны работать с большими числами.

Что такое Барг?

Бар изб. — единица измерения манометрического давления. Избыточное давление измеряется относительно давления окружающей среды. Следовательно, оно равно абсолютному давлению минус атмосферное давление. Кроме того, бар (изб.) — это единица измерения давления, определяемого как абсолютное давление минус атмосферное давление.

В чем разница между Bar и Barg?

Бар — это единица измерения, которую мы используем для измерения абсолютного давления, а бар изб. — единица измерения манометрического давления. Итак, это ключевое различие между bar и barg. Когда мы рассматриваем взаимосвязь между абсолютным давлением, манометрическим давлением и атмосферным давлением, мы можем получить абсолютное давление по манометрическому давлению плюс атмосферное давление.

Однако для манометрического давления это абсолютное давление минус атмосферное давление. Например, единица измерения «бар» полезна при измерениях в вакууме, тогда как единица «бар изб.» Важна при проведении измерений в присутствии атмосферного давления.

Резюме — Бар vs Барг

Бар — это единица измерения, которую мы используем для измерения абсолютного давления, а бар изб. — единица измерения манометрического давления. Таким образом, это ключевое различие между bar и barg.

Гидростатическое давление: атмосферное, избыточное, вакууметрическое, абсолютное.

Несмотря на всю тривиальность и простоту вопроса, случается, что люди не вполне понимают суть понятий «абсолютное давление», «избыточное давление», «дифференциальное давление», (нормальное) «атмосферное давление» и др., путая их или не понимая их не только количественное, но и качественное отличие друг от друга. На этой странице мы решими написать несколько слов о понятии различных давлений. Мы не стремились представить ниже полную информацию по этому вопросу — ее можно без труда найти, например, в Википедии — а старались, наоборот, изложить основной смысл этих понятий кратко.

Что такое давление?

Всё на всё оказывает давление. Значит давление – это такая физическая величина, которая равна силе, действующей на единицу площади. Другими словами, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь. В латинице для обозначения давления используют знак P.

Давление бывает:

1. Атмосферное
2. Абсолютное
3. Избыточное

Атмосферное давление (барометрическое)

Атмосферное давление – это давление воздуха на землю.

Давление, которое больше всего важно для земной жизни – окружающее нас давление. Обозначается как “amb” от ambiens — окружающий. Это давление, образующееся путем силы, которую оказывает атмосфера на землю. Несмотря на то, что воздух прозрачен и мы не можем его ни потрогать, ни увидеть, мы знаем, что у него есть масса. Она оказывает давление на поверхность земли. Это и принято называть атмосферным давлением. Нормальное атмосферное давление равно 101,325 кПа.

Обратите внимание: чем больше высота над уровнем моря, тем ниже давление.

Также, благодаря прогнозам погоды, нам хорошо известно, что атмосферное давление меняется в зависимости от капризов погоды.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Перевод атмосфер в паскали

Избыточное давление

Оно представляет собой разницу между абсолютным и атмосферным давлением. Также такое давление можно создать искусственно в сосудах, паровых или водогрейных котлах. Избыточное давление показывает разницу между давлением внутри сосуда и атмосферным.

Если давление превышает атмосферное, то говорят о положительном избыточном давлении, если наоборот — используют понятие отрицательного избыточного давления.

Абсолютное давление

Абсолютное – это давление, отсчет которого производят от абсолютного нуля (вакуума).

Атмосферное

Наконец самым жизненно необходимым рассматриваемым видом давления для человека является атмосферное. Его обозначение на латыни — Pamb (amb – ambienes) — окружающий. Оно в первую очередь разнится от ранее рассмотренных типов тем, что значение получается методом измерения, точек отсчета у него нет.

Атмосферная величина складывается из массы атмосфер, окружающих земной шар на высоте до пятисот километров. Несмотря на тот факт, что в пределах этой высоты атмосферное давление примерно одинаковое, оно, в зависимости от метеорологических условий может сильно меняться.

Среднее значение Pamb на уровне моря имеет цифру в 101 325 Паскалей. Производители оборудования в Европе условно принимают эту величину за так называемый 1 Бар. Измерение атмосферного показателя в быту принято считать в мм ртутного столба. Нормальным считается значение 760 мм рт.ст. при температуре ноль градусов по Цельсия. Атмосферные погодные явления, такие, как циклоны и антициклоны заставляют изменяться величину в пределах 5 %.

Измерение абсолютного и избыточного давления

Атмосферное давление измеряют барометром, поэтому его еще называют барометрическим и обозначают Pamb или Pбар.

Нормальное атмосферное давление равно 1 атм=1,033 ат=1,013 x 100 000 Па=760 мм рт.ст.

Избыточное давление измеряют манометром, поэтому его еще называют манометрическим и обозначают Pe или Pизб.

Абсолютное

Абсолютное давление газа — это независимая величина, существующая в безвоздушном пространстве. С латыни «absolutus» переводится как отдельный, независимый. По другому можно сказать, что это измеряемый параметр относительно абсолютного нуля или вакуума.

Если данная величина находится между абсолютным «0» (вакуумом) и атмосферой (значение по уровню моря, равное 101325 Паскаль или ≈ 760 мм.рт.ст. или в барах — единица), то оно приравнивается к частичному «0» вакууму.

Если показатели абсолютной величины выше, чем показатель атмосферы воздуха, в данном моменте оно классифицируется избыточным. Точкой отсчета является показатель давления в атмосфере. Абсолютное значение вычисляется суммой величин избыточного и атмосферного показателя. Измеряется оно в системе СИ в Па (Паскалях).

Формула для вычисления абсолютного показателя выглядит следующим образом:

Pabs = Pamb + Pe,

где Pamb – атмосферное,

Pe – избыточное.

Дифференциальное

Разницей между двумя замеренными показателями называют дифференциальным давлением (pressure differentialis) – перепад или разность. Его используют для определения падения давления при использовании какого-либо оборудования. Как правило на фильтрах очистки сжатого газа или воздуха. К абсолютному значению или избыточному данный вид отношения не имеет.

Все вышеперечисленные виды измеряемых величин применяются при эксплуатации и проектировании газопроводов и трубопроводов промышленных и частных объектов, автомобильных систем газобалонного оборудования, снабженных датчиками абсолютного показателя (ДАД). Поэтому для общего развития не помешает знать данные понятия, но вдаваться в подробности не имеет смысла, если конечно не захочется понять физику процессов.

Электронная библиотека

Допустим, что имеется сосуд, к которому присоединена U-

образная трубка с какой-нибудь жидкостью (рис 2.1).

При открытом сосуде давление внутри него будет, очевидно, равно давлению окружающей среды, или атмосферному давлению (), и в этом случае жидкость в обоих коленах U-

образной трубки будет находиться на одном уровне по закону сообщающихся сосудов.

Если абсолютное давление в сосуде увеличить, то часть жидкости из левого колена трубки вытеснится в правое, вследствие чего образуется разность уровней. Теперь абсолютное давление в сосуде будет уравновешиваться давлением атмосферного воздуха () и избыточным давлением (), создаваемым столбом жидкости высотой (). Поэтому можно записать:

, (2.4)

откуда

. (2.5)

В термодинамических уравнениях всегда используют значение абсолютного давления в сосуде, так как именно оно является параметром состояния тела. Избыточное давление не является параметром состояния, так как его значение зависит от давления окружающей среды. Избыточное давление измеряется манометром, и поэтому часто еще называется манометрическим.

Рис. 2.1. Схема опыта для демонстрации избыточного давления

Теперь понизим абсолютное давление в сосуде так, чтобы оно стало меньше атмосферного (рис. 2.2). Тогда часть жидкости перейдет из правого колена в левое. Давление будет уравновешиваться абсолютным давлением изнутри () и давлением (), создаваемым столбом жидкости , и поэтому

(2.6)

или

, (2.7)

где – разность давления окружающей среды и абсолютного давления в сосуде, которое измеряется вакуумметром и называется вакуумметрическим.

Рис. 2.2. Схема опыта для демонстрации вакуумметрического давления

При измерении давления высотой ртутного столба следует иметь в виду, что показания прибора зависят не только от давления измеряемой среды, но и от температуры ртути, так как с изменением температуры изменяется и ее объем.

Например, при температуре выше 0 oС высота столба ртути будет больше, чем при том же давлении и температуре ртути 0 oС.

При температуре ниже 0 oС наблюдается обратное соотношение. Это следует учитывать при измерении давления ртутным манометром путем введения поправок, которые приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Поправки при измерении давления ртутным манометром

Температура столба ртути, oС	Поправка в мм на 1 м рт. ст.	Температура столба ртути, oС	Поправка в мм на 1 м рт. ст.
0	0	20	3,45
5	0,87	25	4,31
10	1,73	30	5,17
15	2,59

Пьезометрическая высота. Вакуум. Гидростатический напор

Полное (абсолютное) и манометрическое давление.

Если рассматривать гидростатическое давление жидкости на стенку сосуда, в который она налита, то в точке А

(рис.4) это давление будет выражаться зависимостью (2.14). С внешней стороны на стенку сосуда действует атмосферное давление
pа
. Следовательно, стенка сосуда будет испытывать давление, равное разности абсолютного гидростатического и атмосферного давлений. Превышение давления над атмосферным называется манометрическим или положительным избыточным гидростатическим давлением:

. (2.17)

Давление же p = pм + pа

, т.е. гидравлическое давление с учетом атмосферного, называется абсолютным гидростатическим давлением.

Если сосуд открыт, как на рис.3, то давление на свободную поверхность жидкости равно атмосферному давлению pа

, т.е.
p0 = pа
. В этом случае манометрическое давление представляет собой весовое давление жидкости, равное

. (2.18)

Давление можно измерять также высотой столба, какой – либо жидкости (воды, ртути, спирта и т.д.), что видно из формулы (2.16).

Учитывая формулу (2.16), из уравнений (2.17) и (2.18) получим

. (2.19)

Рис.4

В выражении (2.19) переменными величинами являются лишь h

и
pм
, следовательно, манометрическое давление
pм
в любой точке жидкости характеризуется только глубиной ее погружения или, иначе, глубина погружения любой точки характеризует манометрическое давление в ней.

Если в точке А к резервуару, наполненному жидкостью, присоединить открытую в атмосферу трубку (см.рис.4), то уровень жидкости в такой трубке установится на отметке, большей или меньшей

отметки уровня жидкости в резервуаре в зависимости от того, будет ли p0

больше или меньше
pа
. Такие трубки называют пьезометрами, или, в общем случае, жидкостными манометрами. Высоту
h
называют пьезометрической, или манометрической высотой. Пьезометрическая высота является мерой гидростатического давления в линейных единицах. Если атмосферное давление
pа
(техническую атмосферу), равное 1кгс/м2=10тс/м2=9,81∙104Н/м2, выразить пьезометрической высотой h (в метрах водяного столба), то получим

м вод. ст.

Следовательно, одна техническая атмосфера измеряется высотой столба воды 10 м.

Пользуясь пьезометром, можно определить давление в любой точке жидкости путем отсчета высоты столба жидкости.

Если абсолютное гидростатическое давление в какой-либо точке жидкости (рис. 5) меньше атмосферного (p

а

),то манометрическое давление в ней будет отрицательным. Например, если в точке А (рис.5)
pА
/
=
6 м вод.ст., то получаем

м вод. ст. = -0,4ат.

В буквальном выражении можно записать

, где .

Отсюда – вакуумметрическая высота,

где p0/

+
hА=pА/
−высота, отвечающая абсолютному гидростатическому давлению в точке
А
:

м вод. ст.

Знак минус указывает, что давление в рассматриваемом баллоне А

меньше атмосферного на 0,4 атм, а жидкость в ней сжата давлением 0,6 атм, следовательно, не испытывает растягивающих напряжений.

Рис.5

Недостаток абсолютного давления до атмосферного называют вакуумом (от латинского vacuum

− разрежение). Высоту столба жидкости, измеряющую вакуум, называют вакуумной высотой и обозначают:

. (2.20)

Из выражения (2.20) следует, что вакуум может меняться в пределах от 10 м вод. ст. (1ат) до нуля.

Приборы для измерения вакуума называют вакуумметрами или обратными пьезометрами.

Рассмотрим жидкость в закрытом резервуаре с давлением на свободной поверхности p0

(рис. 6). Выберем в этом резервуаре две произвольные точки
А
и
В
и присоединим к каждой из них по пьезометру. Для сопоставления величин выберем плоскость сравнения (линия 0-0). Обозначим координаты (отметки) точек
А
и
В
по отношению к плоскости сравнения 0-0 через
zА
и
zВ
. Если избыточное гидростатическое давление в этих точках соответственно
pА
и
pВ
, то пьезометрические высоты в пьезометрах, подключенных к точкам
А
и
В
соответственно будут равны
pА/
и
pВ/ .

Рис.6

Суммы высот ZА+pА/

или
ZВ=pВ/
называются гидростатическим напором в данной точке жидкости относительно выбранной плоскости сравнения 0–0. Согласно уравнению (2.21), эти суммы равны между собой. Следовательно, для данного объема жидкости гидростатический напор относительно выбранной плоскости сравнения есть величина постоянная, т.е.

. (2.21)

Если же к точкам А

и
В
подсоединить запаянные сверху трубки, из которых откачан весь воздух, то жидкость в этих трубках поднимается выше, чем в пьезометрах на высоту
pа/
, отвечающую атмосферному давлению.

Высота подъема уровня жидкости в запаянной трубке будет выражать абсолютное гидростатическое давление в точке, к которой трубка присоединена.

WIKA: 700.01 — Манометр дифференциального давления

Применения

• Фильтрующие установки
• Насосы, компрессоры
• Охлаждающие контуры
• Трубопроводы

Особенности

• Диапазоны измерения перепада, модель 700.01: от 0 … 400 мбар до 0 … 10 бар, модель 700.02: от 0 … 160 мбар до 0 … 2.5 бар
• Прочный и компактный корпус из нержавеющей стали
• Высокое рабочее давление (статическое давление), опционально 100, 250 или 400 bar (модель 700.02 до 100 бар максимум)
• Допустимая односторонняя перегрузка равна значению допустимого рабочего давления
• Измерительная система и/или корпус заменяются на месте установки
• Электроконтакты встраиваются и заменяются на месте установки 

Описание

Параметр	Значение
Номинальный рамер, мм	80
Класс точности	модель 700.01: 3
	модель 700.02: 5
Диапазоны	Модель 700.01: от 0 … 400 мбар до 0 … 10 бар
	Максимальное рабочее давление: 100, 250 или 400 бар
	Модель 700.02: от 0 … 160 мбар до 0 … 2,5 бар
	Максимальное рабочее давление: 100 бар (диапазоны 0 … 160 мбар и 0 … 250 мбар: 50 бар)

Модель 700.01 в частности предназначена для измерения перепада давления в условиях высокого рабочего давления в системах газо- и воздухоподпготовки и обеспечения. Модель 700.02, исполнение с разделительной мембраной, пригодна для жидких сред, поэтому может использоваться в системах водоподготовки и водоснабжения.

Исполнение с разделительной мембраной модели 700.02 предназначено для жидких измеряемых сред и находит таким образом применение также в области водоочистки и водоснабжения. Данный поршневой дифференциальный манометр обеспечивает особые преимущества благодаря своей компактной, модульной конструкции. Это даёт возможность производить замену измерительной системы и индикаторного корпуса непосредственно на местах, а также последующую установку и настройку электроконтактов. Для прибора типа 700.01 возможна последующая установка крепёжного фланца спереди.

Несмотря на высокую стойкость к односторонним-, двухсторонним- и переменным перегрузкам достигающим максимального значения рабочего давления, вес стандартного прибора невелик. Прибор типа 700.01 весит ок. 220 гр., прибор типа 700.02 – 500 гр. Компактный дизайн и измерительная система из нержавеющей стали служат в интересах многостороннего и экономического решения Ваших измерительных задач.

Что такое перепад давления?

В мире техники, работающей под давлением, часто неправильно понимаемый и упускаемый из виду компонент промышленных технологических систем — это манометры дифференциального давления. Дифференциальное давление — это широкая категория показаний давления, в которую можно классифицировать многие типы давления, включая абсолютное и манометрическое давление. Итак, что отличает перепад давления и каково значение при расчете перепада давления?

Во-первых, перепад давления (DP или ∆P) — это разница между любыми двумя приложенными давлениями.Почти все показания давления считаются показаниями дифференциального давления, поскольку давление измеряется как абсолютное давление по отношению к вакууму или манометрическое давление по отношению к атмосферному давлению.

Однако разница между вакуумом, манометрическим и дифференциальным давлением является эталонным значением давления. Абсолютное давление имеет фиксированное значение 0 фунтов на кв. Дюйм, полный вакуум. Двунаправленное давление или манометрическое давление имеет фиксированное эталонное значение атмосферного давления, установленное значение, которое колеблется в зависимости от атмосферных условий.

Дифференциальное давление, как правило, является мерой давления, при которой считываемые и контрольные значения являются переменными. Перепад давления рассчитывается путем вычитания одного из этих значений из другого. Если труба A течет при давлении 100 фунтов на кв. Дюйм, а труба B — при 30 фунтах на квадратный дюйм, перепад давления будет 70 фунтов на квадратный дюйм.

Как такая простая концепция может быть настолько важной для промышленных технологических систем? Одно из применений дифференциального давления — контроль потока и фильтрации в промышленных системах.Перепад давления используется, чтобы определить, есть ли в трубопроводе какие-либо засорения или загрязнения при прохождении частиц через отверстия и фильтры. Если часть трубы забьется, это вызовет изменение давления, что приведет к увеличению или уменьшению перепада давления. На определенном уровне оператору потребуется провести техническое обслуживание трубопровода, чтобы он снова начал работать эффективно. Контролируя перепад давления между трубами, оператор может гарантировать чистоту и безопасность своей продукции, при этом экономичность и эффективность использования ресурсов.

Более широко распространенное применение дифференциального давления включает создание избыточного давления в кабинах самолетов. Большинство современных людей когда-нибудь в своей жизни летали на самолетах. Вы взлетаете, и почти сразу у вас начинают хлопать уши из-за изменения давления, когда вы поднимаетесь в небо. Это легкий симптом резкого изменения давления, которое испытывает самолет. Измеряя давление снаружи и соответственно контролируя давление в кабине, люди могут с комфортом путешествовать на высоте 35000 футов, не нуждаясь в кислородной маске и не испытывая каких-либо негативных последствий для здоровья.

WIKA предлагает три типа манометров дифференциального давления — поршневые, двухдиафрагменные и цельносварные / полностью из нержавеющей стали — для различных применений давления и температуры.

Ссылки по теме:

Дифференциальное давление — обзор

Измерение перепада давления

Сенсоры для измерения перепада давления могут использоваться как для измерения расхода воздуха, так и расхода жидкости. На рынке представлены различные датчики для конкретных применений, используемые для измерения расхода воздуха и давления, а также датчики перепада давления, используемые для измерения жидкостей.Расходомеры дифференциального давления являются наиболее распространенным типом используемых устройств, особенно для измерения расхода жидкости.

Работа расходомеров дифференциального давления основана на концепции, согласно которой падение давления на расходомере пропорционально квадрату расхода; расход определяется путем измерения разности давлений и извлечения квадратного корня.

Расходомеры с перепадом давления, как и большинство расходомеров, имеют первичный и вторичный элементы. Первичный элемент вызывает изменение кинетической энергии для создания перепада давления в трубе.Устройство должно быть правильно согласовано с размером трубы, условиями потока и свойствами измеряемой жидкости. Кроме того, точность измерения элемента должна быть хорошей в разумном диапазоне. Вторичный элемент измеряет перепад давления и выдает сигнал, который преобразуется в фактическое значение расхода.

Для измерения расхода воздуха к обычным устройствам измерения перепада давления относятся трубки Пито (см. Рисунок 10.1.1) и множество других типов трубок, решеток и решеток для измерения давления скорости.Все эти чувствительные элементы в сочетании с датчиком низкого перепада давления создают сигнал, пропорциональный квадратному корню из скорости жидкости.

Рисунок 10.1.1. Трубка Пито.

Трубка Пито состоит из двух трубок, которые измеряют давление в разных местах трубы. Одна трубка измеряет статическое давление, обычно у стенки трубы, а другая измеряет ударное давление (статическое давление плюс скоростной напор). Чем выше скорость потока, тем больше давление удара.Трубки Пито используют разницу между ударным и статическим давлением для расчета расхода. Трубки Пито — недорогие устройства, но у них есть недостаток, заключающийся в том, что они измеряют поток только в одной точке и должны быть установлены в точке максимального потока. Изменения профиля скорости могут вызвать серьезные ошибки. Также они склонны к засорению. Усредняющие трубки Пито имеют несколько портов для измерения расхода в нескольких точках; это позволяет учесть изменение профилей скорости.

Рисунок 10.1.2 показан пример измерения скоростного давления с помощью манометра с U-образной трубкой.

Рисунок 10.1.2. Измерение скоростного давления с помощью U-образного манометра.

Некоторые системы измерения расхода на основе дифференциального давления включают датчики с возможностью извлечения квадратного корня из измеренного давления электронным способом и выдачи сигнала, линейного по отношению к скорости. Другие выдают сигнал, пропорциональный измеренному давлению, и зависят от системы управления для вычисления квадратного корня.Как только скорость получена, поток можно найти, умножив его на площадь поперечного сечения воздуховода. Диапазон скорости ограничен диапазоном и разрешением используемого датчика давления. Большинство блоков дифференциального давления ограничены минимальной скоростью в диапазоне от 400 до 600 футов в минуту. Максимальная скорость ограничена только прочностью датчика.

Для измерения расхода воды устройства измерения перепада давления обычно либо измеряют скоростное давление (тип вставной трубки), либо измеряют падение давления при известном ограничении.Обычно используются диафрагмы, сопла, трубки Вентури и Пито.

Датчики потока с вставной трубкой обычно изготавливаются из трубки с множеством отверстий по ширине потока, чтобы получить среднее значение разности скоростей по трубке, и внутренней перегородкой между входными и выходными отверстиями для получения разности давлений. Измерители со вставной трубкой имеют низкую постоянную потерю давления и могут быть удовлетворительными для многих распространенных применений.

Концентрическая диафрагма является самым простым и наименее дорогостоящим из устройств дифференциального давления. Диафрагма сужает поток жидкости и создает перепад давления на пластине (см. Рисунок 10.1.3). Это приводит к высокому давлению на входе и низкому давлению на выходе, которое пропорционально квадрату скорости потока. Диафрагма обычно дает большую общую потерю давления, чем другие элементы потока. Одним из преимуществ этого устройства является то, что стоимость не увеличивается значительно с размером трубы.

Рис. 10.1.3. Концентрическое отверстие.

Трубки Вентури — самые большие и дорогие устройства перепада давления. Они работают, постепенно сужая диаметр трубы и измеряя возникающее падение давления (см. Рисунок 10.1.4). Затем расширяющаяся секция устройства дифференциального давления возвращает поток, близкий к его первоначальному давлению. Как и в случае с диафрагмой, измерение перепада давления преобразуется в соответствующий расход. Трубки Вентури обычно можно использовать только в тех случаях, когда требуется низкий перепад давления и высокая точность считывания.Их часто используют в трубах большого диаметра.

Рисунок 10.1.4. Трубка Вентури.

Проточные сопла на самом деле представляют собой разновидность трубки Вентури, при этом отверстие сопла представляет собой эллиптическое ограничение потока, но не имеет выходной площади для восстановления давления (рисунок 10.1.5). Отводы давления расположены примерно на 1/2 диаметра трубы ниже по потоку и на 1 диаметр трубы выше по потоку. Сопло потока представляет собой высокоскоростной расходомер, используемый там, где высокая турбулентность (числа Рейнольдса выше 50 000), как в приложениях с потоком пара.Падение давления в сопле потока находится между перепадом давления трубки Вентури и диафрагмы (от 30 до 95 процентов).

Рисунок 10.1.5. Проточная насадка.

К преимуществам приборов для измерения дифференциального давления относятся их низкая стоимость, простота эксплуатации и установки, а также проверенные рабочие характеристики. Это хорошо изученная технология. К недостаткам этих устройств можно отнести постоянную потерю давления; скопление грязи и засорение; большие размеры и громоздкость некоторых устройств; и непригодность для использования с некоторыми типами жидкостей.

Введение в измерение перепада давления

Измеряя перепад давления, пользователи могут легко и точно контролировать состояние фильтра, уровни жидкости в закрытых резервуарах, скорость потока жидкости внутри трубы и даже выходной крутящий момент гидравлических двигателей.

Есть три метода измерения давления. Наиболее распространенный тип измерения давления — это манометрическое давление относительно атмосферного давления. Это любое давление, приложенное к системе сверх атмосферного давления, также известное как давление окружающей среды.Ярким примером измерения манометрического давления является давление в шинах автомобиля.

Абсолютное давление относительно полного вакуума измеряет давление независимо от изменений атмосферного давления. Измерение абсолютного давления используется в приложениях, где критически важно контролировать пик вакуума, и необходимо в лабораториях, метеорологии, авиации и других областях.

Основы работы с манометрами дифференциального давления и перепада давления

Δp = p1 — p2

Дифференциальное давление — третий метод измерения давления — это просто разница между двумя приложенными давлениями, часто называемая дельта p (Δp).В примере Δp = p1 — p2.

Но зачем вообще использовать манометр дифференциального давления (DP)? Почему бы просто не разместить стандартный манометр в точках измерения p1 и p2, а затем попросить техника определить разницу? Помимо дополнительного времени и усилий, необходимых для ручных вычислений, датчик перепада давления лучше по нескольким причинам:

• Чувствительность . Манометры дифференциального давления предназначены для обнаружения мельчайших разностей, которые человеческий глаз не видит. В качестве примера, давайте поместим два стандартных датчика по обе стороны от индикатора. Оба указателя могут показывать 100 фунтов на кв. Дюйм, но датчик перепада давления будет достаточно чувствительным, чтобы уловить разницу в 10 дюймов по высоте. ₂ O (дюймы водяного столба). , или 0.36 фунтов на квадратный дюйм. Манометр дифференциального давления показывает только Δp; он в основном устраняет весь ненужный «шум».
• Диапазон . Диапазон измерения дифференциального манометра может составлять от 0,2 ″ H ₂ O для систем кондиционирования воздуха и до 15 000 фунтов на кв. Дюйм для манометра с трубкой Бурдона. Даже при очень низких диапазонах перепада давления манометр должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать очень высокое рабочее давление.
• Давление рабочее. Помимо диапазона перепада давления очень важно максимальное рабочее давление.Не зная рабочего давления, мы не можем определить правильный манометр DP для применения. Рабочее давление почти в каждом приложении DP значительно выше, чем фактический диапазон DP.
• Опции . Дифференциальные приложения часто требуют другого положения портов давления, дополнительных портов давления и других технологических соединений, чем типичная наружная резьба ¼ ”или ½” NPT, используемая на стандартных манометрах. Для измерения уровня жидкости нормой может быть комбинированное верхнее / нижнее соединение (всего четыре штуцера давления) в сочетании с внутренней резьбой ¼ ”NPT.Для фильтров типичны линейные соединения (также известные как торцевые соединения), а для измерения низкого давления в системах обработки воздуха наиболее часто используется заусеничное соединение для шланга.

  Существует также множество вариантов для единиц измерения , помимо фунтов на квадратный дюйм, бар и дюймов водяного столба. При измерении содержимого в приложениях для измерения уровня жидкости пользователи могут выбирать между весами, которые показывают в фунтах, килограммах или галлонах. В приложениях с потоком манометры дифференциального давления часто показывают показания в кубических футах в минуту (стандартные кубические футы в минуту), галлонах в минуту (галлонах в минуту), м³ / с (кубических метрах в секунду) и т. Д.А в авиации с помощью трубок Пито манометр дифференциального давления измеряет скорость в узлах или милях.

Четыре приложения для измерения перепада давления

Измерение перепада давления выходит за рамки обычного измерения давления. Действительно, этот тип измерения давления является средством, с помощью которого во многих отраслях промышленности отслеживаются условия фильтрации, уровень жидкости, расход жидкости и выходной крутящий момент.

Манометр DP, модель 700.04

1. Мониторинг фильтров

Это наиболее распространенное приложение для измерения перепада давления, которое используется в промышленных масляных фильтрах, мониторинг воздушных фильтров в газовых турбинах и мониторинг фильтров — например, мембранные датчики — в воде. / очистные сооружения.Датчики перепада давления для этих отраслей включают модели 700.04, 732.25 и 732.51. Для обнаружения очень низкого давления в коммерческих и промышленных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, продукты серии air2guide от WIKA, такие как A2G-10, являются отличными вариантами, как и 716.11.

По мере засорения фильтра перепад давления увеличивается. Для дополнительного удобства и производительности выберите манометр DP с выходным сигналом, такой как A2G-15, для удаленного мониторинга состояния фильтра.

Измерение уровня жидкости в герметичном резервуаре

2.Измерение уровня жидкости

В открытом сосуде, где ничего не находится под давлением, для расчета уровня жидкости достаточно простого манометра. Но в герметичном резервуаре с жидкой и газовой фазами единственный способ контролировать этот уровень жидкости — это вычесть сторону низкого давления (газ или пар) из стороны высокого давления (жидкость).

WIKA имеет около десятка технологий для измерения уровня в резервуарах. Выбор включает криоманометр для резервуаров сжиженного газа, который может быть дополнен датчиками уровня жидкости и рабочего давления для использования выходного сигнала в системе телеметрии.Устройство телеметрии используется для удаленного наблюдения за уровнем в резервуаре вашего клиента и для заправки по мере необходимости.

3. Измерение расхода

Расходомер FlowPak

Первичный элемент потока, такой как диафрагма, сопло, трубка Вентури, сопло Вентури или наш высокоточный FlowPak (FLC-HHR-FP), создает сужение от большего диаметра на входе (точка 1) к меньшему диаметру на выходе (точка 2). Это сужение трубы вызывает падение давления, пропорциональное квадрату расхода.Используя уравнение Бернулли, можно связать перепад давления жидкости со скоростью ее потока. Таким образом, комбинация манометра дифференциального давления и первичного расходомера создает надежный расходомер.

4. Контроль буровой головки

В гидравлических системах датчик перепада давления с трубкой Бурдона может использоваться для измерения выходного крутящего момента поршневых двигателей. Манометр измеряет падение давления двигателя, питающего редуктор, путем одновременного измерения давления на напорной и обратной сторонах оборудования во время работы.Измеряя перепад давления, манометр DP рассчитывает величину крутящего момента, создаваемого гидравлическим двигателем.

Как выбрать манометр дифференциального давления

Подобно выбору стандартного манометра, при выборе манометра DP учитывается несколько критериев. Вот несколько вопросов, которые следует задать при выборе манометра дифференциального давления:

1. Какой диапазон дифференциального давления требуется для данного приложения? Это разница давления, которую вы хотите видеть на шкале.
2. Какое максимальное рабочее давление процесса? Это максимальное давление, при котором система способна работать в течение длительного периода.
3. С какой средой будут контактировать смачиваемые части? Смачиваемые части обычного манометра — это, в основном, только трубка Бурдона и технологическое соединение. Манометр дифференциального давления иногда имеет две камеры; в одной камере несколько частей — механизм, указатель, циферблат, окно и прокладка — могут контактировать с носителем.Для агрессивных сред может потребоваться нержавеющая сталь или специальный материал.
4. Что это за приложение? Выбор манометра DP часто зависит от того, используется ли он для контроля фильтра, измерения уровня жидкости, измерения расхода или контроля буровой головки.
5. Есть ли особые требования? WIKA производит манометры DP для определенных отраслей промышленности, например, соответствующие требованиям NACE манометры для высокосернистого газа (сероводорода) или манометры, очищенные для работы с кислородом.
6. Какой тип крепления потребуется датчику? Монтаж может быть очень специфичным для отрасли. Кроме того, некоторые манометры могут быть очень громоздкими и тяжелыми, весить до 30 фунтов (13,6 кг). Клиент может выбрать из различных типов кронштейнов — не только передний или задний фланец, но и кронштейны для монтажа на трубе, кронштейны Бартона, H- или C-кронштейны для измерения уровня жидкости и т. Д.
7. Как насчет других вариантов? ? Манометры дифференциального давления WIKA могут поставляться с переключателями для автоматизации процессов, выходными сигналами для удаленного мониторинга и коллекторами, которые включают запорные клапаны и байпас для выравнивания давления.

WIKA Разница для измерения перепада давления

WIKA — мировой лидер в области решений для измерения давления, и измерение перепада давления не исключение. Что отличает нас от наших конкурентов, так это широта нашей продукции. Многие из наших конкурентов специализируются только на одной или двух технологиях. У нас есть восемь различных типов технологий DP:
• Поршневой тип
• Поршневой тип с диафрагмой
• Магнитное движение без трения
• Трубка Бурдона
• Одинарная диафрагма
• Двойная диафрагма
• Капсула
• Пружина сжатия с диафрагмой

Мы предлагаем все Технологии DP за исключением для сильфонов из-за их чувствительности к скачкам давления, особенно при измерении уровня жидкости.Лучшим выбором будет любая из диафрагменных технологий.

Имея 41 различную модель манометров дифференциального давления, у клиентов есть большой выбор, в котором некоторым может быть сложно ориентироваться. Вот почему перед покупкой всегда рекомендуется сначала связаться с нами. Специалисты по давлению в WIKA USA могут помочь вам найти лучшую продукцию для вашего конкретного применения и требований.

Продукты, упомянутые в этой статье:

Дифференциальное давление

Руководство по измерению перепада давления, включая пояснения, приложения и выбор продуктов для измерения давления с перепадом давления.

Дифференциальное давление — это разница давлений между двумя отдельными точками.

Перепад давления можно измерить между двумя точками в независимых системах или между двумя разными точками в одной и той же системе.

Продукты

Устройства измерения перепада давления для измерения разности давлений между двумя точками на фильтре для контроля его состояния или на сужении в трубе для измерения скорости потока.

Преобразователи постоянного тока 4-20 мА

Преобразователи дифференциального давления с выходным сигналом токовой петли от 4 до 20 мА для измерения перепадов давления жидкостей или газов.

Преобразователи dp с выходным напряжением

Преобразователи дифференциального давления с усиленным выходом для измерения dp с 3-проводными выходами 0-5, 1-5, 0-10, 1-10 В.

Цифровые датчики dp

Датчики перепада давления с цифровыми интерфейсами для связи RS485, RS232 или USB с компьютером

Датчики перепада давления воздуха

Датчики перепада давления воздуха для контроля и управления давлением воздуха в фильтрах, через управляющие лопатки вентиляции, в шкафах с ламинарным потоком воздуха и между перегородками чистых помещений.

Датчики влажного / влажного перепада давления

Wet Wet Датчики и преобразователи дифференциального давления, совместимые с жидкими средами на обоих напорных патрубках.

Искробезопасные датчики dp

Искробезопасные датчики перепада давления с сертификатом EEx для использования во взрывоопасных средах с искробезопасным зональным барьером.

Датчики перепада давления

Датчики перепада давления с регулируемым диапазоном измерения с выходными сигналами, которые может настраивать пользователь для повышения или подавления нулевого положения и уменьшения диапазона полного диапазона.

Датчики dp нижнего диапазона

Датчики перепада давления низкого диапазона для измерения очень малых перепадов давления.

Высокоточные датчики dp

Высокоточные датчики перепада давления для измерения с высокой точностью и разрешением для получения точных показаний dp.

Приложения

В основном датчик перепада давления используется для измерения разницы давления жидкости или газа через сужение в трубе.Затем расход может быть определен путем преобразования показаний перепада давления с помощью уравнения Бернулли. Поскольку поток пропорционален квадратному корню из перепада давления в закрытой трубе, иногда предпочтительно использовать квадратный корень выходной сигнал от датчика перепада давления, чтобы упростить преобразование в измерение расхода.

Другие области применения для измерения дифференциального давления:

Измерение гидростатического уровня содержимого резервуара, при котором газ в верхней части резервуара не выпускается.Для определения истинного гидростатического давления измеряется разница в давлении между нижней и верхней частью.

Контроль утечек путем измерения разницы в давлении между контролируемым эталонным давлением и испытываемым компонентом, находящимся под одинаковым давлением.

Скорость полета с использованием трубки Пито, которая обеспечивает два воздушных канала: один для измерения общего давления воздуха, обращенного к воздушному потоку, а другой — для статического давления, измеряемого перпендикулярно воздушному потоку.Разница между двумя каналами обеспечивает давление скорости воздуха. Этот метод используется на самолетах для измерения скорости воздуха и в аэродинамических трубах для моделирования скорости воздуха для проверки аэродинамики объекта.

Справочные руководства и инструменты

Статьи и онлайн-инструменты, помогающие в выборе, установке и использовании продуктов и приложений для измерения дифференциального давления.

Вопросы и ответы

Дифференциал и датчик

Когда нужно измерять перепад давления вместо манометрического?

Вы могли бы использовать дифференциал, когда вам нужно измерить давление между двумя точками подключения, и когда эталонное давление (отрицательная сторона) не совпадает с атмосферным давлением.

С какой стороны передатчика DP подключать к вакууму

Какая сторона соединений импульсной линии для датчика dp является стороной вакуума или всасывания нагнетателя?

Если выходной сигнал преобразователя dp масштабирован для диапазона положительного давления, например От 0 до +1 бар = от 4 до 20 мА, тогда вы можете измерить всасывание от 0 до -1 бар, но подключите вакуум к отрицательной стороне, а положительную сторону оставьте в атмосферу.

Понимание разницы между абсолютным, избыточным и дифференциальным давлением

Чтобы выбрать правильный датчик давления для конкретного применения, помимо диапазона давления, в первую очередь необходимо рассмотреть тип измерения давления.Датчики давления измеряют определенное давление по сравнению с эталонным давлением и могут быть разделены на устройства абсолютного, манометрического и дифференциального давления. Эти термины будут объяснены на основе пьезорезистивных датчиков давления First Sensor.

Рисунок 1: Сравнение абсолютного, избыточного и дифференциального давления

Абсолютное давление

Абсолютное давление относится к вакууму свободного пространства (нулевому давлению). На практике абсолютные пьезорезистивные датчики давления измеряют давление относительно эталонного высокого вакуума, герметизированного за чувствительной диафрагмой.Вакуум должен быть незначительным по сравнению с измеряемым давлением. Датчики абсолютного давления First Sensor предлагают диапазоны от 1 бара или даже 700 мбар, а также диапазоны барометрического давления.

Рисунок 2: Принцип датчика абсолютного давления (пьезорезистивная технология)

Примеры

• Датчики абсолютного давления используются для измерения барометров или высотомеров атмосферного давления. Для этих применений предлагаются специальные диапазоны барометрического давления, например.грамм. от 600 … 1100 мбар или 800 … 1100 мбар. (примеры продукции: HCA-Baro, HDI)
• Кроме того, датчики абсолютного давления гарантируют, что в вакуумных упаковочных машинах применяется фиксированное вакуумное давление для герметизации и сохранения пищевых продуктов независимо от местного ежедневного давления воздуха (примеры продуктов: HCE, SSI).

Избыточное давление

Избыточное давление измеряется относительно атмосферного давления окружающей среды. Среднее атмосферное давление на уровне моря составляет 1013,25 мбар. Изменения атмосферного давления из-за погодных условий или высоты непосредственно влияют на выходной сигнал датчика избыточного давления.Избыточное давление выше, чем давление окружающей среды, называется положительным давлением. Если измеренное давление ниже атмосферного, оно называется отрицательным или вакуумметрическим давлением. В общем, вакуум — это объем пространства, в котором практически нет материи. В зависимости от качества вакуум делится на разные диапазоны, например, низкий, высокий и сверхвысокий вакуум.

Датчики избыточного давления имеют только один порт давления. Давление окружающего воздуха направляется через вентиляционное отверстие или вентиляционную трубку к задней стороне чувствительного элемента и, таким образом, компенсируется.

Рисунок 3: Принцип датчика избыточного давления (пьезорезистивная технология)

Примеры

• Типичным примером измерения избыточного давления является контроль давления в шинах. Здесь правильное положительное давление выше давления окружающей среды определяет оптимальные характеристики шины. (примеры продуктов: HCE, SSI)
• Во время гидростатического измерения уровня жидкости в вентилируемых резервуарах или открытых резервуарах необходимо компенсировать изменения атмосферного давления, чтобы избежать ложных показаний уровня.Могут использоваться как погружные датчики уровня с вентиляционной трубкой, так и установленные снаружи резьбовые датчики давления с вентиляционным отверстием. (примеры продукции: CTE9000, KTE8000CS)
• В аспирационных устройствах в медицинской технике применяется отрицательное избыточное давление (вакуум) для удаления секрета или слизи при лечении ран, хирургии или неотложной помощи. (примеры продукции: HCE, HDI)

Перепад давления

Дифференциальное давление — это разница между любыми двумя рабочими давлениями p1 и p2.Следовательно, датчики дифференциального давления должны иметь два отдельных порта давления с трубными или резьбовыми соединениями. Датчики давления с усилением First Sensor могут измерять положительную и отрицательную разность давлений, то есть p1> p2 и p1 p2), например. от 0 … 1 бар или 0…2,5 мбар, и более высокое давление должно быть приложено к порту давления, определяемому как «высокое давление».

Рисунок 4: Принцип датчика дифференциального давления (пьезорезистивная технология)

Примеры

• Датчики перепада давления используются, например, в медицинских устройствах для определения дыхательного потока или в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для управления потоком воздуха. Внутреннее ограничение канала потока, такое как элемент ламинарного потока или диафрагма, создает минимальный перепад давления в потоке газа, который является мерой объемного расхода.Датчики перепада давления измеряют это падение давления на элементе (примеры изделий: HCLA).
• Тот же принцип используется при мониторинге фильтра. Когда фильтр начинает засоряться, сопротивление потоку и, следовательно, падение давления на фильтре увеличивается. Датчики перепада давления контролируют это падение давления и активируют сигнал тревоги при достижении критических значений (примеры продуктов: BTEL5000, HCE).

Датчик измерения перепада давления | FUTEK

Что такое датчик перепада давления? Как они работают при измерении дифференциального давления?

Описание преобразователя давления, принцип работы и типы.Ознакомьтесь с функциями и возможностями различных датчиков измерения давления в этом подробном руководстве.

Преобразователи давления

производятся в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем сенсоров, с использованием одной из самых передовых технологий в сенсорной индустрии: тензометрических датчиков с металлической фольгой. Датчик давления определяется как датчик, который преобразует входное механическое давление в электрический выходной сигнал (определение датчика давления).Существует несколько типов датчиков давления в зависимости от размера, емкости, метода измерения, технологии измерения и требований к выходу.

Что такое датчик давления?

Перво-наперво. Начнем с основ. Датчик давления — это преобразователь или прибор, который преобразует входное механическое давление в газах или жидкостях в электрический выходной сигнал. Датчик давления состоит из чувствительного к давлению элемента, который может измерять, обнаруживать или контролировать прикладываемое давление, и электронных компонентов для преобразования информации в электрический выходной сигнал.

Давление определяется как величина силы (оказываемой жидкостью или газом), приложенной к единице «площади» (P = F / A), и общепринятыми единицами измерения давления являются Паскаль (Па), Бар (бар), Н / мм2 или psi (фунтов на квадратный дюйм). В датчиках давления часто используется пьезорезистивная технология, поскольку пьезорезистивный элемент изменяет свое электрическое сопротивление пропорционально испытываемой деформации (давлению).

Как работает датчик дифференциального давления?

Чтобы понять, как работает датчик дифференциального давления и как измерять давление, во-первых, необходимо понять лежащие в основе физики и материаловедения принцип работы датчика давления и пьезорезистивный эффект , который измеряется тензодатчиком (иногда называемый тензодатчиком ).Тензорезистор из металлической фольги — это датчик, электрическое сопротивление которого зависит от приложенного давления. Другими словами, он преобразует силу, давление, растяжение, сжатие, крутящий момент и вес (также известные как датчики веса) в изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить.

Тензодатчики — это электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке зигзагообразно. Когда эту пленку натягивают, она вместе с проводниками растягивается и удлиняется. Когда его толкают, он сокращается и становится короче.Это изменение формы вызывает изменение сопротивления в электрических проводниках. Деформация, приложенная к датчику давления, может быть определена на основе этого принципа, поскольку сопротивление тензодатчика увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с уменьшением.

Рис. 1. Тензорезистор из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

Посетите наш магазин датчиков давления. Доступно более 60+ типов датчиков!

Конструктивно датчик тензометрического датчика давления состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из металлической фольги .Корпус этих датчиков давления обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, чтобы выдерживать высокие давления, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к своей исходной форме, когда давление снимается.

Датчик давления преобразует давление в электрический сигнал. В промышленных датчиках давления FUTEK используется пьезорезистивный эффект, который заключается в тензодатчиках из металлической фольги, установленных на диафрагме.При изменении давления диафрагма меняет форму, вызывая изменение сопротивления в тензодатчиках, что позволяет измерять изменения давления электрически. Наши датчики давления, естественно, вырабатывают электрический сигнал в милливольтах, который изменяется пропорционально давлению и напряжению возбуждения датчика (мВ / В — милливольт на вольт). Однако мы предлагаем датчики давления с внутренними аналоговыми усилителями. Датчики давления со встроенными усилителями генерируют сигналы либо с переменным напряжением, т.е.е. ± 10 В или переменный ток (т. Е. Выход датчика давления 4-20 мА). Однако, если вашему приложению требуется усилитель с цифровым датчиком давления или USB-датчиком давления, обратитесь к нашим приборам датчиков давления и странице магазина усилителей.

Тензодатчики расположены в так называемой схеме усилителя на мосту Уитстона (см. Анимированную схему ниже). Это означает, что четыре тензодатчика соединены между собой как контурная цепь, и измерительная сетка измеряемого давления выровнена соответствующим образом.

Тензометрические мостовые усилители обеспечивают регулируемое напряжение возбуждения и преобразуют выходной сигнал мВ / В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя. Сигнал, генерируемый тензометрическим мостом, является сигналом низкой мощности и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ) или компьютеры. Таким образом, функции формирователя сигнала датчика давления включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала.

Кроме того, изменение выходного сигнала усилителя откалибровано так, чтобы оно было пропорционально давлению, приложенному к изгибу, которое можно рассчитать с помощью уравнения цепи датчика давления.

Рис. 2: Цепь датчика измерения давления.

Посетите наш магазин датчиков давления. Поговорите с инженером сегодня!

Как измерить перепад давления?

Дифференциальное давление — это измерение разницы давления между двумя значениями давления или двумя точками давления в системе , таким образом, измерение того, насколько эти две точки отличаются друг от друга, а не их величиной относительно атмосферного давления или другого эталонного давления, например как абсолютный вакуум.Это отличается от датчика статического или абсолютного давления, который будет измерять давление, используя только один порт, и обычно датчики дифференциального давления комплектуются двумя портами, к которым могут быть присоединены трубы и подключены к системе в двух разных точках давления, откуда может возникнуть перепад давления. быть измеренным и рассчитанным.

Обычно два измеряемых давления собираются через трубку и соединяются с противоположными сторонами одной напорной мембраны. Отклонение диафрагмы, положительное или отрицательное относительно исходного или исходного состояния, определяет разницу давлений.

Однако в некоторых промышленных приложениях вместо одного датчика давления, принимающего измерения давления из двух разных портов и сравнивающего их, можно использовать два отдельных датчика относительного давления. Это может быть случай, когда требуются два разных типа датчиков из-за ограничений среды (разница в индексе коррозии жидкости требует другого корпуса датчика) или даже из-за разницы в среде (газ и жидкость).

Использование двух датчиков перепада давления и системы управления для вычитания сигнала позволяет инженерам-технологам измерять не только перепад давления, но также уровень, расход, границу раздела и даже плотность.Цель этой статьи не в том, чтобы подробно описать все эти возможности, а в том, чтобы дать обзор всего спектра вторичных приложений при независимом использовании датчиков дифференциального давления.

На рисунке ниже показано типичное приложение, в котором для измерения перепада давления требуются два разных датчика относительного давления. Один датчик установлен в верхней части резервуара под давлением и измеряет давление газа. Второй датчик давления установлен на дне емкости и измеряет давление жидкости.Измерение давления в нижней части сосуда измеряет общее давление, оказываемое жидкостью и газом над ней, в то время как датчик давления наверху измеряет только статическое давление, оказываемое только газами. Такая компоновка позволяет вычесть давление газа из общего измерения на дне, оставляя давление, создаваемое жидкостью, и позволяет инженерам-технологам определять уровень резервуара, расход (скорость изменения уровня) или косвенно плотность жидкости. жидкость.

h = (P2 — P1) / (ρ * г)

• h = высота столба жидкости [м]
• P2 = гидростатическое давление на глубине h
• P1 = давление заключенного газа в сосуде
• ρ = плотность жидкости [кг / м³]
• г = сила тяжести [м / с²]

Рис. 3: Как работает датчик дифференциального давления? Измерение уровня в резервуаре с помощью датчика измерения перепада давления.

Два других типа измерения давления, абсолютное давление и относительное давление, описаны ниже.

Датчик абсолютного или вакуумного давления: Этот датчик измеряет абсолютное давление , , которое определяется как давление, измеренное относительно абсолютного герметичного вакуума .Датчики абсолютного давления используются в приложениях, где требуется постоянное опорное значение . Эти приложения требуют привязки к фиксированному давлению, поскольку их нельзя просто привязать к окружающему давлению окружающей среды. Например, этот метод используется в высокопроизводительных промышленных приложениях, таких как мониторинг вакуумных насосов, измерение давления жидкости, промышленная упаковка, управление производственными процессами, а также аэрокосмический и авиационный контроль. Когда дело доходит до измерения давления воздуха, особенно для таких приложений, как барометрические измерения погоды или высотомеры, предпочтительным устройством является датчик абсолютного давления.

Посетите наш магазин датчиков давления. Обратитесь к нашему специалисту по применению сегодня!

Манометрическое или относительное давление Преобразователь : Манометрическое давление — это просто особый случай перепада давления с давлениями, измеряемыми дифференциально, но всегда относительно местного давления окружающей среды . В этом же отношении абсолютное давление также можно рассматривать как дифференциальное давление, когда измеренное давление сравнивается с абсолютным вакуумом.Изменения атмосферного давления из-за погодных условий или высоты непосредственно влияют на выходной сигнал датчика избыточного давления. Манометрическое давление выше, чем давление окружающей среды, называется положительным давлением. Если измеренное давление ниже атмосферного, оно называется отрицательным или вакуумметрическим давлением.

Рис. 4: Измерение давления с помощью датчика давления в водяной насосной системе

Типы технологий измерения давления или принципы работы

Существует множество технологий измерения давления, или принципов измерения, способных преобразовывать давление в измеримый и стандартизированный электрический сигнал.В этой статье основное внимание будет уделено типам коллекторов силы, которые используют датчик силы (то есть диафрагму) для измерения деформации (или отклонения) из-за приложенной силы по площади (давления).

Резистивный или пьезорезистивный эффект: Резистивные датчики измерения давления используют изменение электрического сопротивления тензодатчика, прикрепленного к диафрагме (также известной как элемент изгиба), которая подвергается воздействию среды под давлением.

Тензодатчики часто состоят из металлического резистивного элемента на гибкой основе, прикрепленной к диафрагме (т.е.е. тензорезистор из металлической фольги) или нанесенный непосредственно с использованием тонкопленочных технологий.

Обычно тензодатчики подключаются по схеме моста Уитстона, чтобы максимизировать выходной сигнал датчика и снизить чувствительность к ошибкам. Это наиболее часто используемая сенсорная технология для измерения давления общего назначения, в которой используется тот же принцип, что и у весоизмерительного датчика.

Видео на YouTube: Миниатюрный датчик давления (PFT510) | Датчик давления с мембраной, устанавливаемой заподлицо.

Посетите наш магазин датчиков давления. Доступно более 60+ датчиков!

Емкостный: Емкостные датчики давления используют диафрагму, которая отклоняется под действием приложенного давления, чтобы создать переменный конденсатор для определения деформации из-за приложенного давления. При приложении давления внешнее давление сжимает диафрагму, и значение емкости уменьшается. Когда давление сбрасывается, диафрагма возвращается к своей первоначальной форме, и за ней следует емкость.В обычных технологиях используются металлические, керамические и кремниевые диафрагмы. Емкость можно откалибровать для получения точных показаний давления.

Емкостные датчики, которые отображают изменение емкости при отклонении одной пластины под действием приложенного давления, могут быть высокочувствительными и выдерживать большие перегрузки. Однако ограничения на материалы, а также требования к соединению и герметизации могут ограничивать области применения.

Пьезоэлектрический эффект: Пьезоэлектрические датчики давления используют свойство пьезоэлектрических материалов, таких как керамика или металлизированный кварц, генерировать электрический потенциал на поверхности, когда материал подвергается механическому напряжению и создается деформация.Величина заряда пропорциональна приложенному давлению, а полярность определяется направлением давления. Электрический потенциал накапливается и быстро рассеивается при изменении давления, что позволяет измерять быстро изменяющиеся динамические давления.

Стандарты измерения давления

Давление обычно измеряется в единицах силы на единицу площади поверхности (P = F / A). В физической науке символ давления — p, а единица измерения давления в системе СИ — паскаль (символ: Па).Один паскаль — это сила в один Ньютон на квадратный метр, действующая перпендикулярно поверхности. Другими обычно используемыми единицами измерения давления для определения уровня давления являются фунты на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм) и бар. Использование единиц давления имеет региональные и прикладные предпочтения: фунты на квадратный дюйм обычно используются в Соединенных Штатах, а бар — предпочтительная единица измерения в Европе.

90 570 100 000 90 571

	Паскаль	Бар	Стандартная атмосфера	Фунтов на квадратный дюйм
	(Па)	(бар)	(атм)	(фунтов на кв. Дюйм или фунт-сила / дюйм 2 )
1 Па	1	10 −5 бар	9.8692 × 10 −6 атм	1,45 x 10 −4
1 бар	1	0,98692	14,5038
1 атм	1013,25	1.01325	1	14.6959
1 фунт / кв. Дюйм или фунт-сила / дюйм 2	6 894,76	0,06894	0,06804	1

Почему так важна калибровка датчика давления?

Калибровка датчика давления — это регулировка или набор корректировок, которые выполняются на датчике , или приборе (усилителе), чтобы убедиться, что датчик работает как точно или безошибочно, насколько это возможно.

Каждый датчик подвержен ошибкам измерения . Эти структурные неопределенности представляют собой просто алгебраическую разницу между значением, которое отображается на выходе датчика , и фактическим значением измеряемой переменной или известными эталонными давлениями. Ошибки измерения могут быть вызваны многими факторами:

Смещение нуля (или баланс нуля датчика давления): Смещение означает, что выходной сигнал датчика при нулевом давлении (истинный ноль) выше или ниже идеального выходного сигнала.Кроме того, стабильность нуля относится к степени, в которой преобразователь поддерживает баланс нуля при постоянных условиях окружающей среды и других переменных.

Линейность (или нелинейность): Некоторые датчики имеют полностью линейную характеристическую кривую, что означает, что выходная чувствительность (крутизна) изменяется с разной скоростью во всем диапазоне измерения. Некоторые датчики достаточно линейны в желаемом диапазоне и не отклоняются от прямой (теоретически), но некоторые датчики требуют более сложных вычислений для линеаризации выходного сигнала.Таким образом, нелинейность датчика давления — это максимальное отклонение фактической калибровочной кривой от идеальной прямой линии, проведенной между выходами без давления и номинальным давлением, выраженное в процентах от номинального выхода.

Гистерезис: Максимальная разница между показаниями на выходе датчика для одного и того же приложенного давления; одно показание получается путем увеличения давления от нуля, а другое — за счет уменьшения давления от номинального выхода. Обычно он измеряется при половине номинальной мощности и выражается в процентах от номинальной мощности.Чтобы свести к минимуму ползучесть, измерения следует проводить как можно быстрее.

Повторяемость (или неповторяемость): Максимальная разница между показаниями на выходе датчика для повторяющихся входов при одинаковом давлении и условиях окружающей среды. Это означает способность датчика поддерживать постоянный выходной сигнал при многократном приложении одинакового давления.

Температурный сдвиг диапазона и нуля: Изменение выходного сигнала и нулевого баланса, соответственно, из-за изменения температуры преобразователя.

Рис. 5: Калибровочная кривая датчика давления.

Каждый датчик давления имеет «характеристическую кривую» или «калибровочную кривую», которая определяет реакцию датчика на входной сигнал. Во время регулярной калибровки с использованием калибровочной машины датчика мы проверяем смещение нуля датчика и линейность, сравнивая выходной сигнал датчика с эталонными весами и регулируя реакцию датчика на идеальный линейный выходной сигнал. Оборудование для калибровки датчика давления также проверяет гистерезис, повторяемость и температурный сдвиг, когда заказчики запрашивают его для некоторых критических приложений измерения давления.

Для получения дополнительной информации о калибровке, пожалуйста, обратитесь к нашей странице часто задаваемых вопросов о калибровке сенсора.

Если у вас есть дополнительные вопросы о терминах и определениях калибровки, обратитесь к нашему Глоссарию терминов калибровки датчиков.

Хотите знать, какие услуги по калибровке мы предлагаем для вашего датчика и / или системы?

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше!

Как часто следует калибровать датчик давления?

Поскольку датчик тензометрического датчика давления подвержен постоянному использованию, старению, дрейфу выходного сигнала, перегрузкам и неправильному обращению, FUTEK настоятельно рекомендует ежегодно проводить повторную калибровку.Частая повторная калибровка помогает подтвердить, сохраняла ли датчик свою точность с течением времени, и предоставляет сертификат калибровки весоизмерительного датчика, чтобы показать, что датчик по-прежнему соответствует спецификациям.

Однако, когда датчик используется в критических приложениях и суровых условиях, датчики давления могут потребовать еще более частой калибровки. Пожалуйста, проконсультируйтесь о соответствующих интервалах калибровки с нашей группой технической поддержки, которая поможет вам оценить наиболее экономичный интервал обслуживания калибровки для вашего датчика.

Датчики перепада давления | Setra Systems

Основы дифференциального давления

Что такое перепад давления? Перепад давления (DP или ΔP) — это просто разница между двумя силами давления. Обычно перепад давления измеряется на объекте, таком как фильтр, для измерения разницы или изменений давления. Поскольку давление на одной «стороне» увеличивается или уменьшается непропорционально другой, перепад давления будет соответственно изменяться.

Почему важен перепад давления? Перепад давления важен в контексте систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в основном для повышения эффективности. В обычных условиях здания поддержание перепада давления обеспечивает достаточный воздушный поток для кондиционирования здания, не перегружая систему, предотвращая ненужное потребление энергии. Например, измерение перепада давления на фильтрах в воздуховодах ОВК также помогает при профилактическом обслуживании, сокращая как краткосрочные, так и долгосрочные затраты.

Как работают датчики перепада давления? Преобразователи дифференциального давления разработаны с использованием емкостной сенсорной технологии. Эти датчики имеют тонкие диафрагмы, расположенные между двумя параллельными металлическими пластинами. При приложении внешнего давления диафрагма слегка изгибается, вызывая изменение емкости и, следовательно, изменение выходного сигнала датчика.

Что такое емкостной датчик давления? Емкостной датчик давления — это датчик, который измеряет перепад давления с помощью емкостной технологии.