Перепады давления известны с тех пор, как начали свое существования трубопроводы, заполненные жидкостями. Еще в I веке до н.э. римский архитектор Марк Витрувий Поллион выражал недовольство данным явлением. В свинцовых и каменных трубах римской системы водоснабжения могли образовываться чрезвычайно сильные скачки давления, способные превращать в крошку даже каменные блоки. Для предотвращения разрушений Витрувий рекомендовал подавать воду в трубы медленно, избегая введения слишком больших количеств и укрепляя трубопровод на местах изгибов с помощью стяжек или кладки песчаника.
В последнее время последствия от перепадов давления в трубах стали более серьезными в связи с возросшей пропускной способностью. К примеру, 4 июля 2009 года в Гамбурге в результате падения напряжения вышли из строя 14 водопроводных станций. Внезапный отказ в работе насосов станций спровоцировал скачок давления, который распространился по системе трубопроводов как ударная волна и привел ее к критическому состоянию. После восстановления напряжения и постепенного возобновления работы станций возросшее давление в трубах окончательно разрушило все ранее поврежденные участки. Около 100 000 человек, проживающих в Гамбурге, в течение многих часов оставались без воды.
Вред от скачков напряжения
Размеры автономных систем сложно сравнить с масштабами гамбургской системы водоснабжения, но влияние перепадов давления в этом случае так же серьезно: трубопроводы могут лопаться, крепления и другие элементы системы могут быть сломаны, также могут быть повреждены насосы и фундамент. Неприятными последствиями становятся дорогостоящий ремонт, простои оборудования, приводящие к остановке производства. Кроме того, существует вероятность наличия скрытых повреждений трубопровода. Поэтому такие системы оборудуются компенсаторами и датчиками давления. Однако этого может быть недостаточно, поскольку такая комбинация не подходит для отслеживания сильных перепадов давления и записи данных о них.
Причиной появления перепадов давления является резкий подъем давления движущейся жидкости вследствие действия инерционных сил. Так как вода практически неспособна к сжатию, ее давление повышается особенно быстро. Этот эффект схож с ударом твердого предмета о стену с полной силой. В большинстве случаев скачков давления не избежать, поскольку, независимо от того, жидкость ли течет в трубах или газ, клапаны не могут закрываться бесконечно долго. Таким образом, остается только минимизировать сильное воздействие такого рода перепадов с помощью установки компенсаторов давления в системах трубопроводов.
Непредсказуемые риски в связи с пиками избыточного давления
Компенсаторы давления сами по себе являются недостаточной мерой предотвращения повреждений систем водоснабжения. Хотя предохранительные клапаны компенсаторов и реагируют на превышение определенного лимита давления, они действуют слишком медленно для перепадов, которые могут возникать за миллисекунды. В связи с этим для контроля системы рационально использовать специальный манометр, например, манометр серии LEO 5 от KELLER. Этот прибор проводит измерение давления с частотой до 5 000 циклов в секунду, обнаруживая любые пиковые значения давления с высокой временной разрешающей способностью. С помощью функции анализа данных с отображением изменений давления в течение необходимого количества дней, часов, минут или секунд могут быть легко изучены возможные причины перепадов давления. Например, в одном случае было определено, что в системе водоснабжения пресной водой скачки давления появляются в результате работы противопожарной службы (см. график «Измерение пикового избыточного давления»).
Манометр серии LEO 5 компании KELLER из линейки приборов последнего поколения совмещает в себе точность сенсоров, быструю обработку сигнала с высоким разрешением, запись пиковых значений давления и функцию памяти с временной отметкой. Все это заключено в прочный корпус из нержавеющей стали с защитным стеклом. С большого ЖК-дисплея удобно считывать показания при любом освещении благодаря 16-миллиметровым цифрам и подсветке экрана. Емкостные сенсорные клавиши обеспечивают навигацию в меню.
Эффективная защита от повреждений благодаря постоянному мониторингу
В специальном режиме анализа пиковых значений давления манометр проводит измерения с частотой 5 кГц с дальнейшей обработкой сигнала 16-разрядным аналого-цифровым преобразователем. В стандартном режиме измерений с точным контролем предельного значения давление измеряется и отображается дважды в секунду с помощью 20-разрадяного АЦП. Наименьший настраиваемый интервал измерений составляет одну секунду. В общей сложности память манометра KELLER вмещает в себя более 50 000 значений пикового давления, включая данные о температуре и времени. С помощью кабеля USB устройство можно подключить к ПК и осуществить настройку, а так же выгрузить данные в бесплатном программном обеспечении «Logger 5». Записанные результаты измерений могут быть отображены в виде графика, проанализированы и обработаны.
Манометры серии LEO 5 выпускаются с различными диапазонами измерения давления: от 3 до 1000 бар. Суммарная погрешность в диапазоне от 0 °C до 50 °C составляет 0,1 %ВПИ. В нормальных температурных условиях некоторые модели манометров могут достигать значение погрешности ± 0,01 %ВПИ, что делает их эталонными приборами.
Также манометр LEO 5 может быть оснащен интерфейсом Bluetooth, который позволяет использовать устройство в труднодоступных местах. Настройка параметров и передача данных осуществляются через интерфейсы USB или Bluetooth, также, при необходимости, с их помощью может быть установлена нестандартная версия программного обеспечения.
Гибкая и безопасная технология измерения
Манометр LEO 5 имеет высокий класс защиты — IP 66, в то время как обычно степень защиты промышленных систем находится на уровне IP 54 и ниже. Интерфейс позволяет считывать текущие и сохраненные в памяти прибора показания (значения давления, в том числе пикового, температуры, интервалы измерений). Встроенная аккумуляторная батарея заряжается через кабель USB, обеспечивая автономную работу устройства. Заряда батареи в среднем хватает на месяц работы в стандартном режиме измерений и примерно на две недели в режиме измерения пиковых значений.
Удаленный доступ также важен, особенно в эпоху Индустрии 4.0 и Интернета вещей. Для подобных применений существует усовершенствованная версия манометра LEO 5 с встроенным модулем LoRa, обеспечивающим безопасную двустороннюю связь.
Благодаря модульной конструкции электроники и последовательному интерфейсу система легко подстраивается под запросы пользователя и требования к измерениям.
Все манометры компании KELLER могут быть перенастроены для соответствия любым стандартам, выбранным пользователем, путем корректировки усиления и нулевой точки с помощью программного обеспечения для калибровки.
К примеру, устройство может быть адаптировано под потребности пользователя посредством использования специальной резьбы, выбора определенных диапазонов температуры и давления либо модификации корпуса или встроенного ПО, что способствует легкому внедрению прибора в систему.
Манометр LEO 5:
1) стандартное исполнение; 2) разнесенное исполнение; 3) С Bluetooth-интерфейсом
Повышение уровня безопасности, снижение затрат
Трубопроводы, наполненные газом или жидкостью, играют ключевую роль в промышленности. Вне зависимости от того, применяются ли они для транспортировки жидкостей и их распределения, используются ли для сжатого воздуха и гидравлики или просто для подачи воды на предприятиях, всегда остается риск возникновения колебаний динамического давления, вызванных резкими изменениями расхода потока вследствие ежедневной эксплуатации.
Манометр LEO 5 обеспечивает безопасность, сохраняя Ваши средства. Вам больше не понадобится нести расходы на дополнительные испытания, когда использование стандартных систем не позволяет определить причины возникновения перепадов давления, или существенные затраты, связанные с простоями производства и ремонтом оборудования после аварий из-за скачков давления. Также у Вас появится возможность проводить техническое обслуживание, ориентируясь на полученные результаты измерений пиковых значений давления, которые могут быть полезными для прогнозирования возможного выхода из строя оборудования в ближайшем будущем. Вот почему средства, вложенные в использование манометра LEO 5, быстро окупаются независимо от сферы использования.
Аксессуары для манометра LEO 5: резиновый кожух (на изображении), кейс для транспортировки, сумка для транспортировки, запасные батареи, различные адаптеры.
