Виды манометров для измерения давления газа: выбор прибора для измерения давления газа и регулировки отопительного устройства

Измерение давления

Единицы измерения

Давление ниже атмосферного измеряется в нескольких единицах, включая: торр (также называемый миллиметрами ртутного столба, мм рт. Па). В США широко используются три единицы измерения: микрон как единица измерения давлений, достигаемых обратными насосами, торр для насосов высокого вакуума и сверхвысокого вакуума и дюймы ртутного столба для насосов грубой очистки.В Европе миллибар является общей единицей измерения давления. В Японии используется паскаль, но часто торр является второстепенным. Большинству авторов научных / технических статей рекомендуется использовать паскаль в единицах СИ, а некоторые и делают.

Единицы производны от:

• Паскаль – сила в 1 ньютон (1 кг, ускоряющаяся со скоростью 1 м / сек / сек), действующая на 1 м ²
• Миллибар —1000 раз больше силы 1 дина (1 г при ускорении со скоростью 1 см / сек./ сек) на 1 см ²
• Торр – 1/760 высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении
• Миллиторр или микрон —1000-я 1 Торр
• дюймов ртутного столба (вакуум) —1 / 29,92 раза больше высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении (принимая атмосферное давление за 0 дюймов ртутного столба)
• дюймов ртутного столба (прогнозы погоды) —1 / 29,92 высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении (принимая нулевое давление за 0 дюймов ртутного столба)

Диапазоны давления

Не существует «универсального» манометра, который может измерять давление от атмосферного до сверхвысокого (динамический диапазон 10 ¹⁵ ).По сути, для измерения давления используются три механизма, и выбор одного из них зависит от диапазона давления и остаточных газов в вакууме.

Базовые технологии:

Механические манометры имеют жидкостные или твердые диафрагмы, которые меняют положение под действием всех молекул газа, отскакивающих от них. Эти манометры измеряют абсолютное давление, на которое не влияют свойства газа / пара. К сожалению, этот тип манометра неэффективен ниже 10 ^-5 Торр.

Измерители свойств газа измеряют объемные свойства, такие как теплопроводность или вязкость. Они зависят от состава газа и эффективны в ограниченном диапазоне давлений от атмосферного до 10 ^-4 Торр.

Ионизационные манометры Для измерений в условиях высокого вакуума и сверхвысокого напряжения используется сбор заряда. Молекулы остаточного газа ионизируются электронами, и измеряется результирующий ионный ток. Хотя такие датчики будут ионизировать пары, а также постоянные газы, их реакция зависит от параметров, отличных от потенциала ионизации, что затрудняет точное измерение общего давления в газовых смесях.Ионизационные манометры охватывают диапазон давлений от 10 ^-4 Торр до 10 ^-10 Торр.

Типичное расположение двух датчиков, охватывающих интересующий диапазон от атмосферы до 1 x 10 ⁹ Торр, оставляет плохо закрытую полосу при давлениях, широко используемых при напылении, травлении, CVD и т. Д. К счастью, точные измерения, необходимые для воспроизводимой обработки между 10 ^-1 и 10 ^-3 Торр, могут быть выполнены путем добавления третьего датчика – емкостного манометра.

При выборе манометра, помимо диапазона давления, следует учитывать и другие характеристики: скорость откачки манометра; как на него влияют радиация, магнетизм, температура, вибрация и агрессивные газы; и повреждения, вызванные его включением при атмосферном давлении. Эти вопросы обсуждаются ниже в разделе «Как задать параметры в манометре», но их также можно найти в обширных текстах о вакууме, таких как «Руководство пользователя по вакуумной технологии» Джона Ф. О’Хэнлона A.

Вакуумметры

Механические манометры

Давление газа – это сумма всех индивидуальных сил, вызванных каждым атомом или молекулой, сталкивающейся с поверхностью в любой момент. Механические датчики регистрируют эту общую силу, отслеживая движение поверхности против (восстанавливающей) силы, пытаясь удержать поверхность на своем первоначальном месте. Поскольку механические датчики реагируют только на молекулярный импульс, они измеряют давление любого газа или пара.Они могут быть очень точными или неточными в зависимости от того, как регистрируется движение.

Маклеод

Этот манометр, хотя и редко используется, в основном используется в качестве основного калибровочного стандарта для других манометров. Фактически, большой известный объем газа при неизвестном давлении улавливается в стеклянной колбе и сжимается путем повышения уровня ртути до тех пор, пока газ не окажется в небольшом закрытом капилляре известного объема. Поскольку соотношение между исходным и конечным объемами известно и конечное давление можно измерить, исходное давление рассчитывается по закону Бойля (P1 x V1 = P2 x V2).Манометры Маклеода особенно полезны в диапазоне от 1 Торр до 10 ^-4 Торр, но из-за сжатия не могут использоваться для измерения паров.

Бурдон

Бурдон

Типовые характеристики:

• Газ независимый
• от 1 до 760 торр
• Точность от 10 до 15%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 50 ° C

Когда закрытая изогнутая трубка овального сечения из медного сплава подключается к вакууму, атмосферное давление изгибает ее в большей или меньшей степени, в зависимости от внутреннего давления.Механическая сила перемещает стрелку индикатора через зубчатую связь. Манометры Бурдона используются в основном при измерении высокого давления (чаще всего присоединяются к регуляторам на газовых баллонах), но созданы различные варианты для измерения давления от 0 до 30 дюймов ртутного столба и используются для сублимационной сушки, «домашних» вакуумных систем, вакуума. пропитка и т. д., где основной проблемой является наличие вакуума, а не его точное измерение.

Пьезо

Типовые характеристики:

• Газонезависимый
• 0.От 1 до 1000 торр
• Погрешность 1%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Пьезорезистивные датчики давления обычно состоят из кремниевой пластины, которая обрабатывается на поверхности, которая превращает кристалл в подходящую отклоняющую диафрагму при воздействии нормального напряжения (давления). Толщина кристалла кремния в его минимальном сечении является основным фактором, определяющим диапазон давления манометра от 1500 до 0.1 торр. По мере того как диафрагма отклоняется под давлением, сопротивление пьезорезистивных элементов изменяется по величине, в результате чего сеть моста Уитстона выходит из равновесия. Подача напряжения на этот мост создает выходное напряжение, пропорциональное приложенному давлению. Если элементы имеют одинаковое сопротивление, будет нулевое выходное напряжение без перепада давления на диафрагме.

Емкостные манометры

Манометр

Типовые характеристики:

• Газ независимый
• Показывает четыре (4) декады ниже полной шкалы (F.S.) (т. Е. Манометр емкости 1000 торр = от 1000 до 0,1 торр, манометр емкости 0,1 торр = от 0,1 до 1e ^-5 торр)
• Погрешность от 0,25 до 0,50%
• Версии для окружающей среды или с подогревом
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Отклонение тонкой металлической диафрагмы, отделяющей известное давление от неизвестного, является мерой разницы давлений между двумя объемами. В емкостном манометре, как следует из названия, отклонение измеряется с использованием электрической емкости между диафрагмой и некоторыми неподвижными электродами.Емкостные манометры – самые точные устройства для измерения перепада или абсолютного давления всех газов (включая пары, которые не конденсируются при рабочей температуре манометра).

Измерительные головки указаны по их максимальному измеренному давлению (от 25 000 торр до 1 x 10 ^-1 торр), при этом каждая головка имеет динамический диапазон примерно на 10 ⁴ ниже этого. Обычно точность показаний датчика составляет 0,25%, при этом 0,08% можно получить из высокоточных продуктов.

В то время как манометры имеют заданную рабочую температуру, емкостные манометры можно настроить (перед покупкой) для работы при температурах выше окружающей среды. Эти «нагретые» блоки имеют внутри блока нагреватель, который нагревает мембрану до заданной температуры (например, 100 ° C). Это помогает поддерживать точность емкостного манометра, а также помогает снизить конденсацию паров на диафрагме (до тех пор, пока внутренняя температурная компенсация устройства не превышает температуру процесса).

Мембранные манометры

Как и емкостной манометр, эти манометры используют отклонение тонкой металлической (или кремниевой) диафрагмы, отделяющей известное давление от неизвестного. Однако в этом типе датчика отклонение измеряется тензодатчиком, прикрепленным к диафрагме. Хотя это ограничивает минимальное измеряемое давление до 1 Торр, оно обеспечивает стабильное, воспроизводимое считываемое устройством давление до 1200 Торр.

Приборы для измерения состояния газа

Значения теплопроводности или вязкости для каждого конкретного газа различаются и нелинейно зависят от давления.Измерители свойств газа, представленные типичными газами вакуумной камеры, неточны. Это и множество других источников неотъемлемой погрешности позволяют предположить, что показания манометра приемлемы для регистрации повторяющихся событий давления, но мало полезны при измерении абсолютного давления.

Термопара

Термопара (T / C)

Типовые характеристики:

• Зависит от газа
• 1e ^-3 до 760 торр или 1e ^-3 до 1 торр
• Обычно пассивный (требуется контроллер)
• Точность 50% выше 10 Торр, 15% ниже 10 Торр
• Постоянный ток, переменная температура
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 100 ° C

Нить накала в датчике термопары нагревается до определенной температуры с помощью постоянного тока.Когда молекулы взаимодействуют с нитью, тепло передается с заданной скоростью (в зависимости от теплопроводности молекул), что вызывает разницу температур. Эта переменная температура измеряется и преобразуется в выходное напряжение, за которым следует давление. Чем выше давление (больше молекул), тем больше перепад температур. Из-за конструкции датчика и размещения нити накала датчики термопары обычно не используются для измерений выше 10 Торр, поскольку множество молекул имеет тенденцию сливаться на определенной части нити, что приводит к неточности.

Со временем молекулы будут прилипать к нити, что приведет к неточным измерениям. В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном манометре). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет должным образом обработан, и все остаточные количества испарится. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Пирани

Пирани

Типовые характеристики:

• Зависит от газа
• 1e ^{-4 от} до 1000 торр
• Точность 50% выше 10 Торр, точность 10% ниже 10 Торр
• Постоянная температура, переменный ток
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

В датчике Пирани две нити, часто платиновые, используются в качестве двух плеч моста Уитстона.Эталонная нить накала погружается в газ с фиксированным давлением, а измерительная нить подвергается воздействию системного газа. Обе нити нагреваются током через мост, но, в отличие от большинства Т / К, датчик Пирани использует не постоянное напряжение или мощность, а постоянную температуру нити. Молекулы газа, ударяясь о погруженный элемент, отводят энергию, которая обнаруживается и заменяется цепью обратной связи к источнику питания. Датчик Пирани будет измерять в том же диапазоне, что и датчик термопары, но увеличен до 1e ^-4 Торр.Однако у этого манометра есть та же проблема, что и у термопары выше 10 Торр.

Со временем молекулы будут прилипать к нити, что приведет к неточным измерениям. В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном манометре). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет должным образом обработан, и все остаточные количества испарится. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Конвекция

Пирани с улучшенной конвекцией

Типовые характеристики:

• Зависит от газа
• 1e ^{-4 от} до 1000 торр
• Точность 5% выше 10 Торр, точность 10% ниже 10 Торр
• Постоянная температура, переменная температура
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Пирани с улучшенной конвекцией очень похож на датчик Пирани в том, что на нить накала подается ток для поддержания постоянной температуры.Когда молекулы взаимодействуют с нитью, тепло от нити отводится, и для поддержания постоянной температуры требуется больше тока. Этот перепад тока преобразуется в напряжение, а затем в давление. Однако такая конструкция датчика позволяет равномерно перемещаться вокруг нити за счет конвекции (правильного воздушного потока). Это сводит к минимуму карманы молекул, прилипающих к определенной части нити, обеспечивая более точное считывание. Это помогает поддерживать точность выше 10 торр.

Со временем молекулы будут прилипать к нити, что приведет к неточным измерениям.В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном манометре). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет должным образом обработан, и все остаточные количества испарится. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Ионизационные манометры

С относительно небольшими различиями все ионизационные датчики используют один и тот же принцип. Энергичные электроны ионизируют остаточные газы – положительные ионы собираются на электроде, и ток преобразуется в показания давления.Датчики с горячей нитью (Bayard-Alpert, Schulz-Phelps) используют термоэлектронную эмиссию электронов из горячей проволоки, в то время как датчики с холодным катодом (Penning, Inverted Magnetron) используют электроны из тлеющего разряда или плазмы.

На все измерения ионным манометром серьезно влияет состав газа. Например, отчет в J. Vac. Sci. Tech. указывает, что относительная чувствительность ионного датчика (относительно N ₂ = 1) составляет 5 для паров ацетона и 0,18 для He. То есть одно и то же абсолютное давление этих чистых (газообразных) материалов даст показания манометра, отличающиеся почти в 28 раз.Ионизационные датчики не дают точных измерений абсолютного давления, если они не были недавно откалиброваны с использованием точной газовой смеси, которая должна быть измерена.

Чувствительность

Термин относительная чувствительность, использованный выше, не следует путать с параметром, называемым «чувствительность датчика». Последнее происходит из уравнения, связывающего ток положительных ионов датчика (i _p ) для данной эмиссии электронов (i _e ) при данном давлении газа (P): i _p = S xi _e x P или P = 1 / S xi _p / i _e

Константа пропорциональности (S в единицах обратного давления) – это чувствительность датчика.’ Практические (накаливания) ионные манометры имеют чувствительность в диапазоне от 0,6 торр ^-1 до 20 торр ^-1 . Это важно при выборе контроллера ионного датчика, поскольку чувствительность датчика должна находиться в пределах доступного диапазона контроллера. Чем выше чувствительность датчика, тем выше вероятность ионизации молекулы.

Манометры горячей нити

Ион

Типовые характеристики:

• Зависит от газа
• 1e ^-9 до 1e ^-4 Торр (B-A) или 1e ^-11 до 1e ^-4 Торр (Nude UHV)
• Точность 30%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Два обычных ионных манометра с горячей нитью накала, Bayard / Alpert (B-A) и Schulz-Phelps (S-P), различаются только физическими размерами и расстоянием между их электродами.Обе имеют нагретые нити, смещенные для получения термоэлектронных электронов с энергией 70 эВ, достаточно энергичной, чтобы ионизировать любые молекулы остаточного газа, с которыми они сталкиваются. Образовавшиеся положительные ионы перемещаются в коллектор ионов, поддерживаемый при -150 В. Сила тока зависит от плотности газа (количества молекул в каждом куб. См), которая является прямой мерой давления газа.

Со временем датчик с горячей нитью накапливает множество ионизированных молекул, которые необходимо удалить для поддержания точности датчика.Это легко сделать путем «дегазации» агрегата. Это обычная практика с любым датчиком с горячей нитью накала, когда через сетку и коллектор пропускается большой ток, по существу, спекающий эти части. Этот «прогрев» помогает удалить эти ионизированные молекулы, возвращая устройство в чистое состояние. Однако дегазация не гарантирует удаления всех молекул, поскольку некоторые из них останутся прилипшими к коллектору или даже могут вызвать эрозию. В таких случаях рекомендуется заменить датчик.

Ионный манометр Bayard-Alpert имеет достаточно линейный отклик от 1e ^-9 до 1e ^-4 Торр, с чувствительностью датчика от 5 до 20 Торр ^-1 .Манометры BA доступны с одной или двумя нитями накала (вторая действует как запасная) и с двумя нитями накала, покрытыми иридием, покрытым торием, используемым в приложениях, богатых кислородом, и для защиты от выгорания при случайном сбросе воздуха, и вольфрамом, используемым для нижнего стоимость и в остаточных газах, содержащих галогены.

Стандартный манометр B-A измеряет до 1e ^-9 Торр. Она не опускается ниже, потому что первичные электроны при попадании на сетку генерируют мягкое рентгеновское излучение. Рентгеновское излучение, попадающее на электрод-коллектор ионов, высвобождает фотоэлектрон, который неотличим от поступающих туда положительных ионов.Ниже 1e ^-9 Торр фотоэлектронная эмиссия составляет достаточно большую часть ионного тока, чтобы искажать показания давления. Специальные структуры B-A с ультратонкими коллекторами ионов будут достигать 10 ^-10 Торр и, возможно, даже 10 ^-11 Торр.

Ионный манометр Nude UHV работает по тому же принципу, что и стандартные датчики Bayard-Alpert, но позволяет проводить более глубокое измерение вакуума, от 1e ^-11 до 1e ^-4 Торр.Это изменение базового давления связано с конструкцией манометра, которая включает решетчатую конструкцию в виде корзины и плотные нити.

Манометры с холодным катодом

ColdCathode

Типовые характеристики:

• Зависит от газа
• 1e ^-10 до 1e ^-2 Торр
• Точность 30%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 55 ° C

В датчиках с холодным катодом ионизирующие электроны являются частью самоподдерживающегося разряда.Однако, поскольку CCG не имеет (термоэлектронной эмиссии) нити накала, разряд инициируется паразитной полевой эмиссией или внешними событиями (космическими лучами или радиоактивным распадом). При низком давлении это может занять несколько минут, и обычно CCG включаются при высоком давлении (1e ^-2 Торр или выше). После запуска магнитное поле датчика ограничивает движение электронов по спирали, обеспечивая им большую длину пути и высокую вероятность ионизации остаточного газа. Ионы собираются и измеряются для определения давления газа.

Использовались электроды различной геометрии – цилиндры, пластины, кольца, стержни в различных комбинациях с направлением и силой магнитного поля, выбранными для максимизации измеряемого тока. Если центральный или «концевой» электрод датчика отрицательный, это принято называть магнетроном. Если одни и те же электроды положительные, датчик называется перевернутым магнетроном.

Магнетрон: Первоначальная конструкция Пеннинга (цилиндрический анод и катоды с торцевой пластиной) не была ни точной, ни точной, и ее заменили на другие геометрические формы.Однако название Пеннинга до сих пор используется даже для магнетронов с центральными проволочными или кольцевыми катодами. Рабочее напряжение ограничено (обычно ~ 2 кВ), чтобы избежать эффектов полевой эмиссии, которые вызывают увеличение ионного тока, не связанного с давлением. Хотя новые конструкции магнетронов удовлетворительны, они ограничены верхним пределом диапазона высокого вакуума и не привлекают большого коммерческого внимания.

Инвертированный магнетрон: Во многом благодаря усилиям Редхеда и его коллег, эта конструкция работает в диапазоне сверхвысокого давления.Его центральный осевой анод входит в катод цилиндра / торцевых пластин через кольца защиты от напряжения (для предотвращения полевой эмиссии, влияющей на измерение ионного тока). Анод имеет гораздо более высокий потенциал, чем нормальный магнетрон (~ 6 кВ), и параллелен магнитному полю датчика. Некоторые коммерчески доступные конструкции инвертированных магнетронов имеют хорошую линейность и рабочие характеристики до 1 x 10 ^-11 Торр. Однако попытка запустить его при таком низком давлении может занять часы или дни.

В отличие от датчика с горячей нитью, датчик с холодным катодом не имеет нитей или сетки для дегазации. Вместо этого некоторые датчики с холодным катодом могут разбираться, обнажая ионизационную камеру и внутренние стенки датчика. Это воздействие позволяет пользователю буквально вычистить внутренние стенки датчика с холодным катодом, помогая удалить молекулы, которые были «распылены» на стену. Эта физическая очистка делает датчик с холодным катодом, как правило, более прочным, чем датчик с горячей нитью.

Комбинированные манометры

Комбинированные датчики, также известные как датчики с широким диапазоном, – это устройства, в которых используются несколько технологий для обеспечения более широкого диапазона измерений, чем любая отдельная технология. Например, наиболее распространенными датчиками с широким диапазоном являются комбинация холодного катода / пирани или комбинация пирани с горячей нитью / конвекцией. Эти типы позволяют проводить измерения от сверхвысокого напряжения до атмосферы. Поскольку эти датчики сочетают в себе разные технологии, обычно существует переходный регион, когда одна технология переходит в другую.Наиболее распространенная область между 10 ^-2 и 10 ^-3 , где пирани с усилением пирани / конвекции переходят в технологию ионизации с холодным катодом или горячей нитью. Эти блоки обычно находятся в одном корпусе, что помогает свести к минимуму беспорядок и помогает автоматизировать измерение давления, поскольку пользователю не нужно вручную активировать технологию высокого вакуума.

Анализаторы остаточных газов

Специальные масс-спектрометры, предназначенные для анализа газов, оставшихся в вакуумной камере, называются анализаторами остаточных газов или RGA.Обилие информации об экспериментальных или технологических условиях, предлагаемых RGA, делает стационарно присоединенное устройство удобным, а зачастую и необходимым диагностическим устройством.

Квадрупольные RGA, названные в честь четырех стержней, используемых в секции массового фильтра, питаются от смешанных высокочастотных и постоянных напряжений. Полная информация о работе выходит за рамки этого текста, но они адекватно рассматриваются во многих книгах, таких как Dawson’s Quadrupole Mass Spectrometry And Its Applications и монография AVS Дринквайна и др., Partial Pressure Analyzers and Analysis .Квадрупольный анализатор (или головка датчика) прикручивается к вакуумной системе. Он состоит из ионизатора (источника ионов), подключенного к массовому фильтру, который, в свою очередь, присоединен к ионному детектору, и все они установлены на фланце сверхвысокого вакуума (часто наружный диаметр 2-3⁄4 дюйма), через который проходят вводы для питания и сигналов. . Комбинированное РЧ / постоянное напряжение генерируется рядом с головкой датчика. Отсюда к шасси управления и дисплею или настольному ПК подключается только напряжение основного источника питания и информация о возвращаемом сигнале.В ионизаторе атомы и молекулы нейтрального газа бомбардируются электронами с напряжением 70 эВ от горячей нити. Ионизированные частицы извлекаются в квадруполь, где передаются только те ионы с соответствующим отношением массы к заряду (m / e) для приложенных напряжений RF / DC. Путем изменения РЧ / постоянного напряжения со временем сканируются отношения m / e, и ионный ток на каждой массе записывается в виде спектра.

Для диагностики проблем с вакуумом с помощью RGA требуется только набор схем фрагментации, по которым можно быстро определить следующее: наличие утечек воздуха и воды; неприемлемые уровни активных газов, таких как O ₂ , H ₂ и H ₂ O, обратный поток масла насоса, присутствие соединений Fl или Cl; требования к регенерации крионасоса и чистота засыпных газов.Поскольку RGA работает при давлении 10 ^-4 Торр или ниже, процессы высокого давления анализируются с помощью RGA, установленного во вспомогательной вакуумной системе, часто на мобильной тележке, перемещаемой на различные вакуумные станции.

Детекторы утечки

Детекторы утечки – это масс-спектрометры, которые обнаруживают только ионы гелия при m / e = 4. Поскольку они специфичны, они обнаруживают чрезвычайно малые концентрации гелия в присутствии большого количества других газов. Как следует из названия, эти устройства определяют наличие утечек и помогают их обнаружить.Превосходные инструкции по обнаружению утечек можно найти в книге Харриса, Modern Vacuum Practice , или как часть учебной программы Университета Лескера.

Испытуемая камера и течеискатель соединены через вакуум-герметичную трубку, и камера откачивается с помощью собственной вакуумной системы течеискателя. Гелий распыляется из тонкого сопла на поверхность камеры, где он вытесняет воздух, диффундирующий через утечку, только тогда, когда зонд направлен на место утечки.Распространенное заблуждение, что давление в камере должно быть низким, прежде чем можно будет начать испытание на герметичность. Фактически, давление в камере ниже 10 ^-2 Торр требуется редко. Как только впускной клапан течеискателя полностью открыт, дальнейшие усилия по снижению давления в камере только тратят время. Например, во время 11-летнего опыта работы одного оператора по проверке утечек большинство утечек было обнаружено, в то время как впускной клапан течеискателя был сломан лишь частично. Утечки более 1 x 10 ^-5 атм см3 / сек.являются наиболее распространенными – «некоторые» утечки были в диапазоне 1 x 10 ^-6 атм см3 / сек. диапазон, шесть утечек были в диапазоне 1 x 10 ^-7 атм см3 / сек. диапазон, два в диапазоне 1 x 10 ^-8 атм куб. см / сек. диапазон, и только один в диапазоне 1 x 10 ^-9 атм см / сек. Поскольку большинство течеискателей имеют минимальную обнаруживаемую скорость утечки 1 x 10 ^-10 атм куб. См / сек., Чувствительность обнаружения редко является проблемой для обнаружения реальных утечек.

Что такое манометр?

Буквально миллионы и миллионы манометров продаются каждый год, манометр можно рассматривать как один из наиболее часто используемых инструментов и широко известных инструментов на борту судов, морских буровых установок, промышленных предприятий и других объектов разработки.Но у манометров есть и обратная сторона медали. Каким бы легким они ни казались, на самом деле все наоборот. Поэтому мы объясняем, что такое манометр, как работает манометр, доступные типы манометров и почему некоторые манометры заполнены жидкостью или нет.

Измерение давления, помимо измерения температуры, является наиболее важным и часто контролируемым значением. Существуют различные варианты измерения давления, такие как датчики давления и реле давления, но аналоговые, есть только один манометр.Но чтобы разобраться в манометре, вам сначала нужно понять, какое давление вы испытываете или хотите измерить.

Перед выбором манометра необходимо знать три типа давления:

• Манометрическое давление
• Абсолютное давление
• Дифференциальное давление

Манометрическое давление

Манометр измеряет разницу между атмосферным и манометрическим давлением, также называемую атмосферным давлением. Атмосферное давление меняется в зависимости от местной погоды и высоты над уровнем моря.На уровне моря среднее давление составляет 1013,25 мбар. Поскольку практически все точки на производственном предприятии обычно подвергаются одинаковому давлению воздуха, измерения манометрического давления обычно достаточно для промышленного применения.

Абсолютное давление

Абсолютное давление всегда соответствует нулевому давлению, которое достигается при полном вакууме. Поэтому манометры для этого типа давления всегда следует выбирать, когда малейшее изменение атмосферного давления может повлиять на процесс.Типичными приложениями для измерения абсолютного давления являются определение давления пара для жидкостей, мониторинг давления конденсации и дистилляция. Другими примерами применения являются вакуумные насосы и оборудование для пищевой промышленности.

Дифференциальное давление

Под дифференциальным давлением мы говорим о типе давления, которое, как следует из названия, определяет разницу между двумя давлениями. Таким образом, манометры дифференциального давления имеют два присоединения к процессу.Они используются, например, при мониторинге фильтров и насосных систем. С помощью этого типа давления также можно определить уровень заполнения в закрытом резервуаре – он определяется разницей между общим давлением (столб жидкости + газовая фаза) и давлением газовой фазы.

Как работает манометр?

Теперь мы знаем, какие существуют типы давления. Как работает манометр? Хотя манометр выглядит как секундомер, измерение времени – это не то, что он делает.Манометр важен, поскольку он показывает давление жидкости или газа в процессе или машине в аналоговой шкале. Есть (опять же) три типа манометров, которые, скорее всего, вам подходят;

• Манометры с трубкой Бурдона
• Манометры мембранные
• Капсульные манометры

Типы манометров

Манометр с трубкой Бурдона

Начнем с наиболее часто используемого механического прибора для измерения давления – манометров с трубкой Бурдона.Трубка Бурдона основана на концепции середины XIX века, согласно которой упругая пружина и С-образная трубка изгибаются при приложении давления. Когда механика трубки Бурдона находится под давлением, поперечное сечение изменяется в сторону круглой формы. Кольцевые напряжения, возникающие в этом процессе, увеличивают радиус c-образной трубы.

В результате конец трубки перемещается примерно на два-три миллиметра. Это отклонение является мерой давления. Он преобразуется в движение, которое превращает линейное отклонение во вращательное движение и с помощью указателя делает это видимым на шкале.Манометр с С-образной трубкой Бурдона рассчитан на диапазон давления до 60 бар. Спиральные или спиральные трубки Бурдона с давлением свыше 60 бар используются для достижения максимального давления до 7000 бар.

источник: WIKA, манометр с трубкой Бурдона – принцип действия

Манометр с разделительной диафрагмой

Затем есть манометры с разделительной диафрагмой. Мембранный манометр считается специалистом в перерабатывающей промышленности. Они вступают в игру, когда манометры с трубкой Бурдона достигают предела своих характеристик.Одним из преимуществ мембранных манометров является измерение низких давлений. Этот тип манометра может измерять давление от 16 мбар до 25 бар.

Капсульный манометр

И, наконец, капсульные манометры. Этот тип манометра используется для измерения низкого давления.

Указанные выше манометры работают по-разному. Помимо функциональности, они различаются по размеру. 40, 63, 80, 100 и 160 мм – самые распространенные диаметры.Манометры также различаются по диапазону шкалы. Оно варьируется от 0… 0,5 мбар до 0… 6.000 бар. В зависимости от потребностей выбираются материалы. Например, есть элементы давления из латуни, нержавеющей стали или специальных материалов. Соединение также полностью настраивается, чтобы наилучшим образом соответствовать ситуации.

Почему в некоторых манометрах есть жидкость или заливка?

Некоторые манометры содержат жидкость на шкале. Эта жидкость называется глицерином. В этих манометрах также используются другие жидкости, такие как силикон, но глицерин является наиболее часто используемым наполнителем для манометров.Силиконовые пломбы используются только в том случае, если манометр подвергается воздействию температур ниже -20 ° C или выше 60 ° C. Наполняющая жидкость служит демпфирующим средством для движущихся частей корпуса манометров.

Манометрам, возможно, придется выдерживать сильные вибрации, которые могут вызвать повреждение. Когда он наполнен жидкостью, вероятность повреждения снижается. Это не означает, что калибровка манометра не требуется, если манометр заполнен глицерином или силиконом. Очень важно калибровать манометр не реже одного раза в год.Кроме того, влажность может быть проблемой для сухих манометров. В сочетании с низкими температурами это может даже привести к обледенению. Еще одним следствием такой влажности может быть конденсация, которая затрудняет считывание показаний манометра.

– обзор

11.2 Считывание сигнала давления

Давление в качестве выходного сигнала имеет преимущества удобного и быстрого вывода, включая манометр, электронные весы, консоль и т. Д. Сигнал давления как показание на выходе можно быстро идентифицировать и использовать как небольшое самодельное устройство.

Lin et al. использовали самые распространенные электронные весы в лаборатории в качестве выходного устройства для разработки нового сенсора аптамера для количественного определения белка (рис. 11.4; Wang et al., 2018). Они выбрали тромбин в качестве мишени, используя два аптамера в разных местах (один аптамер иммобилизован на поверхности магнитных частиц, а другой аптамер, меченный на наночастицах платины (PtNP)) для распознавания белка. И аптамеры, и тромбин специфически связываются с образованием сэндвич-структуры. Исходя из этого, частицы платины были связаны с магнитными частицами и легко отделялись магнитом.Таким образом, захваченные наночастицы платины эффективно катализируют разложение H ₂ O ₂ , производя большое количество O ₂ , которое вытесняет определенное количество воды в выпускном устройстве, поскольку давление во флаконе было выше, чем давление вне флакона. Используя давление в качестве выходного сигнала, можно выполнить точное измерение веса воды с помощью электронных весов. Поскольку концентрация PtNP была пропорциональна концентрации тромбина, можно было установить тесную взаимосвязь между водой и мишенью.Вес воды увеличивался с увеличением концентрации тромбина в диапазоне 0–100 нМ с пределом обнаружения 2,8 нМ.

Рисунок 11.4. Принцип использования электронных весов в качестве тромбин-чувствительного белкового сенсора для считывания сигналов.

Кроме того, поскольку PtNP не были загрязнены H ₂ O ₂ , чувствительность можно регулировать в соответствии с конкретными требованиями, изменяя время реакции.Когда электронные весы используются для считывания сигналов, перепад давления, вызванный непрерывным генерированием O ₂ , может быть вытеснен в воду в канализацию; таким образом, сигнал давления можно преобразовать в усиленный весовой сигнал.

Манометр представляет собой портативное устройство для точного количественного определения давления и широко используется для обычных измерений. Благодаря своей портативности и чувствительности датчик подходит для широкого спектра анализов белка. Образование газа может привести к значительному увеличению давления внутри закрытого контейнера, что легко обнаружить с помощью манометра.Биосенсоры на основе давления могут применяться путем объединения биологических компонентов и считывания сигналов давления с усилением газового сигнала.

Путем каталитического разложения перекиси водорода в уплотнении до кислорода Yang et al. разработал основанный на давлении метод высокочувствительного биоанализа (Zhu et al., 2015). Как показано на фиг. 11.5A, сэндвич-биоанализ состоит из захватывающего антитела, связанного с твердой подложкой, целевого антигена из образца и детектирующего антитела, меченного катализатором, таким как фермент или каталитическая наночастица.При введении субстрата происходит быстро катализируемая реакция с выделением газа, с последующим выделением газа, что приводит к значительному увеличению давления в уплотнительном устройстве. Повышение давления можно определить с помощью собственного манометра, который состоит из цифрового датчика атмосферного давления, литиевой батареи и ЖК-монитора для отображения давления воздуха. Затем этот подход, основанный на давлении, применяется для обнаружения С-реактивного белка (СРБ), биомаркера заболевания, путем преобразования распознавания СРБ / антител в сигнал давления, что позволяет проводить быструю и сверхчувствительную количественную оценку СРБ (Ji et al., 2016).

Рисунок 11.5. (A) Принцип работы биоанализа, при котором давление используется в качестве выходного сигнала. Высокая чувствительность анализа может быть достигнута путем преобразования сигналов молекулярного распознавания в измеряемые сигналы давления. (B) Быстрое и чувствительное обнаружение NF в раковых клетках с помощью ручного манометра. (C) Схема биосенсора на основе барометра.

Основываясь на том же принципе, Lin et al. разработали платформу для высокочувствительного количественного определения тромбина (Yang et al., 2015). Каталитические наночастицы были загружены на наносферы кремнезема, а затем полученный комплекс был модифицирован антителами перед проведением анализа на основе иммуноанализа (Wang et al., 2017). После разрушения высвободившиеся каталитические наночастицы впоследствии вызвали количественное измерение газовой реакции с помощью манометра дифференциального давления и повышение целевого давления.

Недавно Lu et al. сообщили о ручном манометрическом методе, в котором использовалось быстрое и чувствительное обнаружение раковых клеток (рис. 11.5B; Ding et al., 2017). В этом подходе конъюгированные с фолатом нановолокна с гетеропереходом CuO / Co ₃ O ₄ (NF) выполняют две функции: одна – обеспечивать специфический лиганд для рецепторов фолиевой кислоты, сверхэкспрессируемых в раковых клетках, другая – эффективная фотокаталитическая активность, которая может разлагать комплекс боран-аммиак с образованием нетоксичного H ₂ .Tang et al. использовали наночастицы ядро-оболочка [защищенные по электронной почте] в качестве катализатора для генерации O ₂ и разработали пневматические биосенсоры для обнаружения различных целей (рис. 11.5C; Fu et al., 2017). Программное обеспечение смартфона было доработано для расчета и передачи результатов, чтобы технология стресса более способствовала обнаружению в реальном времени дома.

Биоанализ, в котором в качестве выходного сигнала используется давление, имеет два основных преимущества. Во-первых, сверхчувствительное обнаружение может быть достигнуто за счет двух мощных процессов усиления.При образовании газа объем реакционной системы увеличится на 2–3 порядка, что приведет к значительному увеличению давления в замкнутой системе. Более того, активный катализатор (например, PtNP) может катализировать 10 ⁶ молекул субстрата в секунду. Оба они вызывают значительное усиление сигнала, превышающее 10 ¹⁰ раз в течение нескольких минут после ответа. Во-вторых, измерение на основе давления не содержит шума электромагнитного излучения и шума магнитного поля.Эта уникальная функция упрощает конструкцию устройства и дополнительно способствует высокочувствительному и точному обнаружению.

Манометры | PCE Instruments

Выбор манометра

Диапазон давления: Диапазон манометра в два раза превышает рабочий давление обычно рекомендуется для максимальной точности, безопасность и продление срока службы датчика. Операционная давление всегда должно быть ограничено до 75% от манометра. диапазон. Когда возникают пульсации давления, рабочее давление должно быть ограничено двумя третями диапазон манометров.

Диапазон температур: Максимальные пределы температуры для Измерительные приборы для общего оборудования AMETEK с мягкой пайкой от -40ºF до 120ºF. Максимальные пределы температуры для манометров AMETEK, напаянных серебром или сварные от -40ºF до 190ºF и для AMETEK с жидким наполнением манометры от 0ºF до 140ºF.

Условия, влияющие на износ системы: В приложениях с сильными колебаниями давления, вибрациями и / или пульсация, использование ограничителей или демпферов давления Рекомендовано.Кроме того, манометры, заполненные жидкостью, должны быть на рассмотрении. Наполняющая жидкость будет смазывать механизм и уменьшить трение и износ. Заполнение жидкостью также может предотвратить влажность или агрессивная атмосфера от воздействия внутренности датчика. Наиболее распространенной заполняющей жидкостью является глицерин, хотя мы предлагаем несколько других с завода. Силикон можно использовать в приложениях с более высокой температурой крайности. В приложениях, где жидкое наполнение невыполнимо, мы предлагаем вариант демпфированного движения для USG Models 1981 и 1931 технологические датчики.

Давление жидкости Состав: Так как чувствительный элемент манометра может подвергаться прямому воздействию измеряемой среды, учитывать характеристики эта среда. Может быть агрессивным, газообразным или жидким, он может затвердевать при различных температурах или может содержать твердые частицы, которые будут оставлять отложения внутри чувствительного элемента. Для жидкостей под давлением, которые не затвердевают при нормальных условиях. условия или оставить отложения, давление трубки Бурдона калибр приемлемый. Мембранные химические разделители должны следует учитывать, когда смачиваемые части манометра несовместимы с измеряемыми средами.Пожалуйста, обратитесь к Таблице химической совместимости в этом разделе, чтобы помочь вам в выборе подходящего чувствительного элемента материал.

Диапазон давления: Диапазон манометра в два раза больше рабочего давление обычно рекомендуется для максимальной точности, безопасность и продление срока службы датчика. Операционная давление всегда должно быть ограничено до 75% от манометра. диапазон. Когда возникают пульсации давления, рабочее давление должно быть ограничено двумя третями диапазон манометров.

Давление Температура жидкости: Пар и другие горячие среда может повысить температуру компонентов манометра выше безопасных рабочих пределов герметичных стыков.В этих случаях рекомендуется использовать сифон или химический мембранный разделитель в сочетании с манометр. Химические мембранные разделители и выносные, армированные капиллярные трубки также могут быть рассмотрены для использования с манометрами, которые подвергаются очень низкой или высокой температуре окружающей среды температуры.

Условия окружающей среды: Нормальная температура окружающей среды диапазон для приборов общего назначения AMETEK (мягкая пайка) от -40ºF до 120ºF; для манометров (серебро паяные / сварные) от -40ºF до 190ºF; и для жидкого наполнения манометры, от 0ºF до 140ºF.Ошибка, вызванная температурой изменения составляют примерно ± 1% на каждые 50ºF. Эталонная температура составляет 75ºF. Удаленный монтаж манометра с использованием химической разделительной диафрагмы и капиллярная линия – одна из альтернатив для приложений, включающих экстремальная температура окружающей среды. Также необходимо учитывать влияние влаги и погодных условий. Манометры, заполненные жидкостью, могут предотвратить конденсацию построить. Для использования вне помещений, нержавеющая сталь, латунь или пластик рекомендуются манометры в корпусе. Механический удар, вибрация, пыль и влажность – некоторые другие соображения при выборе манометра.

Метод установки: Нижнее крепление (LM) и центральное положение подключение сзади или снизу сзади (CBM или LBM) доступны для большинства манометров AMETEK. AMETEK’s каталогизированные продукты имеют стандартные резьбовые соединения NPT. Другие типы, такие как метрическая резьба, прямая резьба, заусеницы для шлангов и другие специальные фитинги доступны как специальный заказ. Манометры AMETEK калибруются по вертикали, вертикальное положение и должен быть установлен как таковой. Для приложений, где манометр установлен сбоку, горизонтально или в перевернутом положении датчик должен быть откалиброван в том положении, в котором он в конечном итоге использоваться.

Требуемая точность: AMETEK производит давление манометры с точностью от ± 3-2-3% (ASME Grade B) до ± 0,25% (ASME Grade 3A) от полной шкалы. Как правило, более точные датчики имеют больший диаметр циферблата и стоят дороже.

Вентиляция корпуса: Манометры AMETEK, заполненные жидкостью, имеют наконечник из эластомерного вентиляционного отверстия / заливной пробки, который можно легко разрезать (после установки) для вентиляции корпуса. Это рекомендуется для всех манометров, заполненных жидкостью, особенно с максимальное номинальное давление 100 фунтов на квадратный дюйм и ниже.Это будет компенсировать атмосферные изменения, которые могут повлиять калибровка заполненного датчика.

Контроль перепада давления | Почему манометры DP

Уменьшите количество ошибок, улучшите работу и защитите оборудование с помощью мониторинга перепада давления

В мире управления технологическим процессом существует множество переменных измерения, обычно относящихся к давлению, температуре, уровню и расходу. Инструменты для измерения этих переменных позволяют системным операторам контролировать состояние и движение жидкостей и газов.У давления есть очевидные преимущества для всех. Но почему дифференциальное давление?

Дифференциальные манометры широко признаны самой большой категорией манометров “специального типа”. Они используются для фильтрации, расхода и уровня. Для многих необходимость в одном манометре, переключателе или преобразователе дифференциального давления не сразу понимается. Есть несколько неожиданных преимуществ установки манометра дифференциального давления (DP).

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

Как работают манометры дифференциального давления

В отличие от прямых манометров, которые измеряют давление в одной точке системы, манометры DP измеряют давление в двух точках и отображают разницу давлений между этими двумя точками на одной шкале. Измеренное давление может составлять 115 фунтов на квадратный дюйм перед фильтром и 100 фунтов на квадратный дюйм после фильтра, что позволяет манометру считывать разницу, которая составляет 15 фунтов на квадратный дюйм, что называется разницей в 15 фунтов на квадратный дюйм. Это представляет собой падение давления на 15 фунтов на квадратный дюйм, вызванное фильтром.

Фильтрация

Самым популярным применением манометров дифференциального давления является фильтрация. Это приложение служит легким для понимания объяснением необходимости манометра дифференциального давления. Фильтр удаляет нежелательные частицы или загрязнения из газовой или жидкостной системы. Когда фильтр забивается, эффективность и давление падает. Вот четыре относительно рискованных метода определения этого состояния:

1. Плановое техническое обслуживание, ведущее к отходам и загрязнению
Нередко можно увидеть программы регулярного планового технического обслуживания, используемые для проверки компонентов и условий процесса.Для фильтра это потребует, чтобы обслуживающая бригада или оператор взломали корпус фильтра и проследили за состоянием фильтра. Это требует, чтобы система была остановлена ​​и часто стравливала воздух для удаления жидкости или газа. Эта инвазивная система проверки часто требует драгоценного времени и рабочей силы, что в наши дни является редкостью.

Кроме того, у многих корпусов фильтров есть дюжина или более болтов, которые нужно открутить, чтобы увидеть фильтрующий элемент внутри. Бригада технического обслуживания часто находит относительно чистый фильтр.В качестве альтернативы, бригада может обнаружить, что фильтр давно нуждается в техническом обслуживании, так как в процессе не хватало необходимых жидкостей. Хуже того, фильтр мог быть поврежден из-за «прорыва фильтра», состояния, при котором фильтрующий элемент разрывается, создавая отверстие, через которое загрязняющие вещества могут пройти через нефильтрованные, что может вызвать серьезное повреждение.

2. Мониторинг фильтрации с помощью одного манометра не учитывает колебания
Что, если пользователь фильтра хотел бы более активно контролировать состояние фильтра? Почему бы просто не установить единый стандартный манометр? Один манометр может сообщить оператору, когда изменяются условия давления и когда пора принять меры, такие как обратная промывка фильтра или замена фильтрующего элемента, верно? Проблема в том, что у большинства процессов нет постоянного рабочего давления.Из-за многих факторов, таких как циклы включения-выключения насоса или компрессора или циклы открытия-закрытия клапана, большинство процессов имеют довольно широкие колебания давления. Во многих системах это колебание давления является ожидаемым и нормальным в определенных пределах.

3. Мониторинг фильтрации с помощью двух манометров Неточности и путаница в соединениях
Установка двух одинаковых стандартных манометров на фильтр, один на входе фильтра и один на выходе, является распространенным методом определения состояния фильтра.Когда фильтр забивается, манометр на входе начинает показывать больше, чем давление на выходе. К тому времени, когда фильтр будет готов к обратной промывке, разница между двумя показаниями манометра может составлять 15 фунтов на квадратный дюйм или более в зависимости от типа фильтра. Чтобы получить это показание, пользователю необходимо вычесть более низкое показание из более высокого.

К сожалению, это создает две серьезные проблемы для оператора оборудования. Во-первых, ошибки точности в этом методе усугубляются.Вместо того, чтобы иметь номинальную точность одного манометра, скажем, 2%, ошибка будет удвоена до 4%.

Во-вторых, и это, возможно, более серьезная проблема, многие операторы не обучены тому, почему на фильтре установлены два манометра. История показывает, что многие операторы, которым задают вопрос, почему два манометра, просто не могут ответить на этот вопрос. Очень часто операторы понятия не имеют, что им нужно вычесть одно показание манометра из другого.Даже если они это сделают, они могут не полностью понять важность этого расчета.

4. Отсутствие мониторинга фильтра, которое создает риск неисправности фильтра и отказа системы
Возможно, наиболее популярным действием для мониторинга «работоспособности» фильтра является бездействие. Очень часто, хотя системные операторы и хотят знать, когда фильтр работает, они просто ждут, когда произойдет что-то плохое. На многих фильтрах нет прибора для измерения расхода или давления. Оператор ожидает появления проблемы технологического процесса, часто после того, как ситуация дошла до точки невозврата и возникло повреждение.В этих случаях компоненты в процессе, возможно, придется отремонтировать или заменить.

Решение – без математики, без ошибок и легко понять

Один манометр дифференциального давления, установленный с использованием одних и тех же кранов на входе и выходе фильтра, может устранить эти проблемы. Если исключить использование двух манометров, коэффициент погрешности упадет до уровня точности одного манометра. Оператор также лучше поймет чтение, не зная, что «делать математику».

На шкале манометра дифференциального давления также может быть красная дуга, указывающая на то, что фильтр забит или вот-вот засорится… также известное как «состояние тревоги».Это состояние тревоги было бы еще более усилено, если бы на шкале манометра DP были слова «фильтр» или «чистый» и «грязный» на одной лицевой стороне шкалы манометра DP. Ничего из этого невозможно с двумя отдельными манометрами.

Кроме того, с одним манометром DP в качестве стандартной опции может быть добавлен переключатель или датчик. Это дает преимущество создания локального и удаленного мониторов в одном приборе … чтобы другие, находящиеся не на полу, а, возможно, в командном центре, могли видеть состояние фильтра.

В этом мире бережливых решений приходит на ум термин «Poka-Yoke», что примерно означает «защита от ошибок».По сути, датчик перепада давления может предоставить оператору значение, которое сразу становится понятным. Это не только снижает количество ошибок, но и упрощает обучение операторов.

Когда манометр DP показывает показание «красным», указывает на загрязнение или имеет электрический выход от переключателя или передатчика, состояние тревоги становится понятным. Затем оператор может предпринять соответствующие действия, необходимые для исправления ситуации. Фильтр можно ремонтировать вовремя, не слишком рано и не слишком поздно.

Прочтите о наших применениях фильтров дифференциального давления.

Другие области применения для манометров дифференциального давления

Подобно фильтрам, другие элементы технологической системы могут со временем деградировать, и, возможно, потребуется их мониторинг. Теплообменники, насосы, клапаны, конденсаторы и испарители создают падение давления, когда они изнашиваются или забиваются. Как и фильтры, проблемы, которые они вызывают, могут быть серьезными.

Мониторинг падения давления – где бы он ни происходил – может предложить дополнительные возможности для улучшения условий процесса и экономии. Насосы и компрессоры перемещают жидкость или воздух в рамках каждого процесса с высокими затратами, иногда приводя их в движение с большей нагрузкой, чем требуется.Снижение потерь давления в каждом технологическом компоненте может снизить потребность в более крупных и дорогих насосах и компрессорах и, как правило, создать более эффективный поток и лучший конечный продукт.

Дифференциальное давление в теплообменниках

Количество теплообменников, проданных на промышленных рынках, огромно. Эти теплообменники могут стоить до 20 000 долларов и более. Подобно фильтрам, теплообменники часто защищают оборудование, которое стоит во много раз больше. Со временем на теплообменниках образуется ржавчина или они забиваются, что указывает на время промывки или обратной промывки.

Это состояние, которое, как и фильтры, может создать множество проблем для процесса или оборудования. Часто бывает очень удивительно, что ничего не установлено для контроля теплообменника. Производители теплообменников часто вспоминают попытки помочь клиентам, предлагая дорогой теплообменник с недорогим манометром перепада давления за 100 долларов для контроля падения давления в теплообменнике. К сожалению, заказчик часто покупает дорогой теплообменник, но опускает позицию № 2, датчик перепада давления, из заказа.Они часто не покупают решение за 100 долларов, которое могло бы сэкономить им многие тысячи долларов в будущем!

Перепад давления в потоке

Flow – еще одно распространенное применение для манометров дифференциального давления. Сегодня существует бесчисленное множество типов расходомеров. Метод номер один для измерения расхода – это контроль расхода по перепаду давления. Расходомеры DP являются особенно привлекательными вариантами для больших труб. Стоимость многих расходомеров растет экспоненциально по мере увеличения размера трубы, потому что масштаб элемента потока должен увеличиваться для обработки таких больших потоков.

Популярное решение – разрезать трубу, установить диафрагму и измерить перепад давления на диафрагме. Расходомер DP разработан для обработки отношения квадратного корня между расходом и создаваемым перепадом давления с использованием закона Бернулли. Это представляет собой высокоточное решение с небольшими затратами.

Как и диафрагмы, сопла Вентури и сопла также создают небольшие перепады давления, которые используют перепад давления и квадратный корень расхода для измерения расхода.

Прочтите о наших приложениях для измерения расхода при перепаде давления.

Перепад давления на уровне жидкости

Манометры дифференциального давления также измеряют уровень жидкости. Опять же, как и расходомеры, существует много типов уровнемеров. Простым и относительно недорогим решением является использование манометра дифференциального давления для индикации уровня жидкости в резервуаре. В открытых резервуарах сторона высокого давления манометра переносится на дно резервуара, а сторона низкого давления соединяется с атмосферой.В этом сценарии датчик перепада давления измеряет столб жидкости в резервуаре, в результате чего получается показание, которое отражает высоту жидкости в резервуаре, часто отображая показания воды в дюймах или футах или показания заполнения в процентах.

Для резервуаров под давлением, таких как криогенные резервуары, снова сторона высокого давления DP подключена к дну резервуара, а сторона низкого давления – к верхней части резервуара. Результатом является измерение столба жидкости в резервуаре (высота жидкости), часто дающее показание в дюймах водяного столба или в процентах от заполнения.

Преимущества измерения дифференциального давления

Что общего среди этих приложений, так это простота. Во всех случаях необходимо только подключиться к трубе или резервуару. Для измерения расхода нет необходимости в большом, тяжелом и дорогом расходомере или, в случае уровня жидкости, в длинном стержне или механизме поплавкового типа. Манометры дифференциального давления могут быть менее инвазивными и, следовательно, менее дорогостоящими. Из-за простоты обслуживание дифференциальных систем часто бывает относительно быстрым и легким.

Хотя есть альтернативы манометрам дифференциального давления, они могут быть дорогостоящими, если учесть риски и эксплуатационные расходы. Мониторинг перепада давления уменьшает путаницу, ошибки, неточности и отображает условия на единой, легко читаемой шкале. Кроме того, можно добавить переключатели или передатчики, чтобы обеспечить локальный и удаленный мониторинг в одном устройстве.

Капитальное оборудование и процессы дороги. Их можно защитить с помощью недорогого манометра дифференциального давления.

Мониторы дифференциального давления Orange Research

Являясь одним из ведущих производителей манометров, переключателей и преобразователей дифференциального давления в Северной Америке, наши продукты признаны прочными и надежными решениями для мониторинга перепада давления, часто действующими как приборы типа «установил и забыл».