Жидкостные датчики давления прямого действия: опыт создания

Одними из первых появились жидкостные датчики давления прямого действия, использующие принцип измерения высоты столба жидкости в закрытом с одного конца сосуде (стеклянной трубке) в зависимости от давления среды, прилагаемого с другой стороны трубки.

Существовало мнение, что вакуумный насос может поднять столб жидкости на любую высоту. Оказалось, что это не так. Ртуть, налитая в стеклянную трубку длиной 1 м, при погружении второго конца этой трубки в сосуд с ртутью опустилась на отметку 760 мм. Однако вскоре было замечено, что при изменении атмосферного давления высота столба ртути колебалась между отметками 740−780 мм без внешнего воздействия экспериментатора. Так родился первый ртутный манометр, а величина атмосферного давления была принята равной 760 мм ртутного столба на уровне моря.

Следующий эксперимент был поставлен в Италии, где вакуумным насосом пытались поднять столб воды на высоту 25 м. Однако он поднялся только на высоту 10,33 м, и никакие усилия не позволяли ему подняться выше, пока в нижний патрубок не было подано дополнительное давление от насоса нагнетания.

Так родились два первых датчика — давления и дифференциального давления — и две шкалы — мм ртутного столба и мм водяного столба. При переходе к метрической системе измерений — международной системе СИ — не очень удобные шкалы бытовых наглядных измерений мм ртутного столба и мм водяного столба были вначале заменены на технически рациональные единицы кгс/м2., кгс/см2 и далее на системные единицы Па (1 Па = 9,80 665 Н/м2), кПа и Па. При этом имеет место следующий пересчет единиц: 1 мм водяного столба = 1 кгс/м2 = 9,80 665 Па.

Обобщенные технические характеристики наиболее известных жидкостных датчиков дифференциального давления, давления/разрежения (рис. 1) приведены в табл. 1.

Таблица 1

Рис. 1. Промышленный водяной манометр

Стеклянные жидкостные датчики дифференциального давления/ разрежения обладают неоспоримыми преимуществами — очень малой стоимостью и наглядностью показаний. Но данные приборы, к сожалению, практически невозможно подключить к системам АСУ ТП. Их использование в системах защит и сигнализации весьма проблематично, точность измерений невысока. В связи с этим приборы данного типа чаще всего используются в качестве индикаторов на небольших котельных и вспомогательных производствах предприятий для индикации небольших давлений-разрежений в топках, технологических процессах, сливных коллекторах, слабо напорных трубопроводах.