В этой статье мы попытаемся подробно рассмотреть все вопросы связанные с манометрами, их выбором и их эксплуатацией. Так же вместе с манометрами мы будем рассматривать вакуумметры и мановакуумметры. Все рекомендации для этих приборов одинаковые, поэтому по тексту мы будем упоминать только манометры.
1. Что такое манометр, вакуумметр и мановакуумметр?
2. Какие бывают манометры?
3. Какие параметры важны при выборе манометра?
4. Перевод единиц давления манометров.
5. Как устанавливать манометры?
6. Как эксплуатировать манометры?
7. Как осуществляется поверка манометров?
8. Какой манометр лучше купить?
9. На что важно обратить внимание при покупке манометра?
1. Что такое манометр, вакуумметр и мановакуумметр?
Манометр технический.
Манометр - это прибор, предназначенный для измерения избыточного давления рабочей среды посредством деформации трубчатой пружины (трубка Бурдона).
Вакуумметр технический.
Вакуумметр - это прибор, предназначенный для измерения разряжения рабочей среды посредством деформации трубчатой пружины. Стандартная шкала для вакуумметра от -1..0 атм. Шкала на вакуумметре всегда отрицательная, т. к. происходит измерение давления ниже атмосферного.
Мановакуумметр технический.
Мановакуумметр - это прибор, предназначенный для измерения избыточного давления и разряжения рабочей среды посредством деформации трубчатой пружины.
Вышесказанное по простому:
- если на шкале прибора только положительное давление, то это манометр.
- если на шкале прибора только отрицательное давление, то это вакуумметр.
- если на шкале прибора есть и отрицательное и положительное давления, то это мановакуумметр.
В промышленности и сфере ЖКХ наибольшее распространение находят манометры с трубчатой пружиной Бурдона. Это связано с простотой конструкции и относительно невысокой стоимостью.
Манометр "изнутри" .
2. Какие бывают манометры?
Технические манометры - самые распространенные приборы для измерения давления воды, воздуха, газов, которые нашли широкое применение в сфере ЖКХ и промышленности. Если у Вас нет никаких специфических требований к прибору - то однозначно следует рассматривать технические манометры.
Технический манометр ТМ610Р.
Котловые манометры - это технические манометры с диаметром корпуса 250мм. Эти манометры применяются при установке на большой высоте или в труднодоступных местах, что позволяет снимать показания прибора с большого расстояния.
Котловой манометр ТМ810Р.
Виброустойчивые манометры - приборы для измерения давления в условиях повышенной вибрации на трубопроводе или установке. Эти приборы массово применяются на насосных станциях, компрессорах, автомобилях, судах и поездах.
Виброустойчивый манометр ТМ-320Р.
Коррозионностойкие манометры - приборы изготовленные полностью из нержавеющей стали и предназначенные для работы с агрессивными средами.
Коррозионостойкий манометр ТМ621Р.
Сварочные манометры - приборы предназначенные для контроля давления на кислородных и ацетиленовых редукторах, пропановых баллонах Сварочные манометры бывают кислородные (цвет корпуса синий), ацетиленовые (цвет корпуса белый или серый) и пропановые (цвет корпуса красный). На циферблате каждого прибора в кружочке стоит тип среды.
Манометры точных измерений (образцовые манометры)- приборы с низким классом точности 0.6 или 0.4 применяются для опрессовки газопроводов, поверки технических манометров, а так же для измерения давления технологических линий, требующих повышенной точности измерения.
Образцовый манометр.
Манометры аммиачные- приборы для измерения давления в системах хладоснабжения. Эти приборы изготавливаются на базе коррозионностойких манометров с измененным циферблатом.
Аммиачный мановакуумметр.
Манометры автомобильные - приборы для измерения давления воздуха в шинах. Эти приборы можно купить в автомобильных магазинах или сервисных центрах.
Цифровые электронные манометры- бывают двух разновидностей: в моноблочном корпусе и комплект из преобразователя давления и электронного блока для индикации и регулирования параметров. Эти приборы применяются для точного измерения давления и в системах автоматизации технологических процессов.
Манометры электроконтактные- это технические манометры с электроконтактной приставкой предназначенные для коммутации контактов в системах автоматизации.
Принципиальным отличием этих приборов от всего многообразия манометров является наличие параметра исполнение манометра. На сегодняшний день эти приборы выпускаются в шести исполнениях.
3. Какие параметры важны при выборе манометра?
В этом разделе мы рассмотрим все параметры, которые необходимо учитывать при покупке манометра. Это очень полезная информация для покупателей, у которых нет точной марки прибора или есть марка, но данные приборы нет возможности купить и нужно корректно подобрать аналоги.Диапазон измерения- это самый важный параметр.
Стандартный ряд давлений для манометров:
0-1, 0-1.6, 0-2.5, 0-4, 0-6, 0-10, 0-16, 0-25, 0-40, 0-60, 0-100, 0-160, 0-250, 0-400, 0-600, 0-1000 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа
Стандартный ряд давлений для мановакуумметров:
-1..+0.6, -1..+1.5, -1..+3, -1..+5, -1..+9, -1..+15, -1..+24 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа
Стандартный ряд давлений вакуумметров:
-1..0 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа.
Если Вы не знаете, какую шкалу купить, то выбор диапазона происходит довольно просто, главное чтобы рабочее давление попадало в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы измерения. Например у Вас в трубе обычно давление воды 5.5 атм. Для стабильной работы нужно выбирать прибор со шкалой 0-10 атм, т.к давление 5.5атм попадает в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы 3.3 атм и 6.6 атм соответственно. Многие задаются вопросом - что случится если рабочее давление будет менее 1/3 шкалы или больше 2/3 шкалы измерения? Если измеряемое давление меньше 1/3 шкалы то резко возрастет погрешность измерения давления. Если измеряемое давление больше 2/3 шкалы то механизм прибора будет работать в режиме перегрузки и может выйти из строя раньше гарантийного срока.
Класс точности- это допустимый процент погрешности измерения от шкалы измерения.
Стандартный ряд классов точности для манометров: 4, 2.5, 1.5, 1, 0.6, 0.4, 0.25, 0.15.
Как самому рассчитать погрешность манометра? Допустим у Вас манометр на 10 атм классом точности 1.5.
Это значит, что допустимая погрешность манометра 1.5% от шкалы измерения, т. е. 0.15 атм. Если погрешность прибора больше - то прибор необходимо менять. Понять без специального оборудования исправный прибор или нет по нашему опыту нереально.
Принять решение о несоответствии класса точности может только организация, у которой есть поверочная установка с эталонным манометром с классом точности в четыре раза меньше, чем класс точности проблемного манометра. Два прибора устанавливаются на линию с давлением и сравниваются два показания.
Диаметр манометра- это важный параметр для манометров в круглом корпусе. Стандартный ряд диаметров для манометров: 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.
Расположение штуцера- существует две разновидности: радиальное у которого штуцер выходит из манометра снизу и торцевое (тыльное, аксиальное) у которого присоединительный штуцер находится сзади с тыльной части прибора.
Присоединительная резьба- наибольшее распространения на манометрах нашли две резьбы: метрическая и трубная. Стандартный ряд резьб для манометров: М10х1, М12х1.5, М20х1.5, G1/8,G1/4, G1/2. Практически на всех импортных манометрах применяется трубная резьба. Метрическая резьба используется в основном на отечественных приборах.
Межповерочный интервал- это срок когда необходимо делать переповерку прибора. Все новые приборы идут с первичной заводской поверкой, которая подтверждается наличием клейма поверителя на циферблате прибора и соответствующей отметкой в паспорте. На данный момент первичная поверка бывает на 1 год или на 2 года. Если манометр используется в личных целях и поверка не критична, то выбирайте любой прибор. Если манометр устанавливается на ведомственном объекте (тепловой пункт, котельная, завод и т. д.), то после окончания срока первичной поверки необходимо переповерять манометр в ЦСМ (центр стандартизации и метрологии) своего города или в любой организации, у которой есть лицензия на поверку и необходимое оборудование. Для тех кто постоянно сталкивается с поверкой манометров не секрет, что очень часто переповерка стоит дороже или сопоставимо со стоимостью нового прибора, а так же сдача прибора в поверку стоит денег даже если прибор повторную поверку не пройдет и к цене может добавиться ремонт прибора с последующей поверкой.
Исходя из этого у нас есть две рекоменации:
- покупайте приборы с первичной поверкой на 2 года, т.к. экономия 50-100 рублей на покупке прибора со сроком поверки 1 год может уже через год привести к расходам в 200-300 руб и к ненужной «беготне».
- перед тем как принять решение о переповерке приборов прокалькулируйте расходы на переповерку - в большинстве случаев намного выгодней купить новые приборы. Что нужно посчитать - стоимость поверки, несколько поездок к поверителю. Если в системе есть гидравлические удары, пульсация среды (близкое расположение насосов), вибрация трубопровода то после 2 лет эксплуатации обычно 50% приборов переповерку не проходят, а за нее платить надо, т. к. поверочные работы проводились.
Условия эксплуатации- если прибор будет работать на вязкой или агрессивной среде, а так же при использовании прибора в сложных условиях - вибрация, пульсация, большие (более +100С) и малые температуры (менее -40С) то необходимо выбирать специализированный манометр.
4. Перевод единиц давления манометров.
При покупке манометра часто возникает необходимость измерения давления в нестандартных единицах измерения. Наш опыт работы говорит, что если речь малом количестве приборов (менее 100 шт), то заводы ничего переделывать на своих шкалах не будут и прийдется переводить единицы измерения самостоятельно.1кгс/см2=10.000кгс/м2=1бар=1атм=0.1Мпа=100кПа=100.000Па=10.000мм.вод.ст.=750мм. рт. ст.= 1000мБар
5. Как устанавливать манометры?
Для установки манометра на трубу применяются трехходовые краны и игольчатые вентили. Для защиты манометров используются демпферные блоки, петлевые отборные устройства и мембранные разделители.Трехходовой кран под манометр- это трехходовой шаровой или пробковый кран предназначенный для подключения манометра к трубопроводу или любому другому оборудованию. Допускается установка двухходового крана с возможностью ручного сброса давления с манометра при отключении. Использование стандартных шаровых кранов не рекомендуется, т. к. после закрытия крана механизм манометра находится под остаточным давлением среды, что может привести к преждевременному выходу его из стоя. На сегодняшний день это наиболее распространенный вид для присоединения манометров при давлениях до 25 кгс/см2. При больших давлениях рекомендуется установка игольчатых вентилей. При покупке трехходового крана необходимо убедиться, что резьба на манометре совпадает с резьбой на кране.
Игольчатый вентиль- это регулирующий вентиль гс возможностью плавной подачи рабочей среды у которого запорный элемент выполнен в виде конуса. Игольчатые вентиля нашли широкое применение для подключения различных приборов КИПиА к оборудованию с большими давлениями. При покупке игольчатых вентилей необходимо убедиться, что резьба на манометре совпадает с резьбой на клапане.
Демпферный блок- это защитное устройство, которое устанавливается перед манометром и предназначенное для гашения пульсаций рабочей среды. Под пульсацией в данном случае подразумевается резкое и частое изменения давления рабочей среды. Основными «организаторами» пульсаций в трубопроводе являются мощные насосы без устройств плавного пуска и повсеместная установка шаровых кранов и дисковых затворов, быстрое открытие которых приводит к гидравлическим ударам.
Демпферный блок.
Петлевые отборные устройства (трубка Перкинса)- это стальные трубки, которые предназначены для гашения температуры перед манометрами. Уменьшение температуры среды, приходящей в манометр происходит за счет «застоя» среды в петле. Данные устройства рекомендуется устанавливать при температуре рабочей среды более 80С. Существует два вида отборных устройств: прямые и угловые. Прямые отборные устройства устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов, а угловые предназначены для установка на вертикальных трубопроводах. Перед покупкой необходимо убедиться, что резьба на трубке совпадает с резьбой на трехходовом кране или манометре.
Отборные устройства (прямое и угловое).
Разделители сред мембранные- это защитное устройство для манометра, предназначенное для предохранения механизма прибора от попадания в нее агрессивных, кристаллизующихся и абразивных сред. При выборе мембранного разделителя необходимо обратить внимание на совпадение резьбы на манометре и разделителе.
Разделитель мембранный РМ.
При установке манометров есть несколько требований, обязательных к выполнению:
- монтажные работы с манометром необходимо производить при отсутствие давления в трубопроводе
- манометр устанавливается с вертикальным расположением циферблата
- вращение манометра производится за штуцер при помощи гаечного ключа
- прикладывать усилие к корпусу манометра запрещается
6. Как эксплуатировать манометры?
При эксплуатации манометров необходимо соблюдать рекомендации и физические параметры (температура среды и допустимое давление), прописанные в паспорте прибора. Самым важным требованием к эксплуатации является плавная подача давления на манометр. Если прибор подобран правильно и эксплуатируется без нарушений, то проблем обычно не бывает.Рассмотрим случаи, при которых не допускается эксплуатация манометра:
- при подаче давления на прибор стрелка не двигается
- приборное стекло повреждено или разбито
- стрелка прибора движется скачками
- после сброса давления с прибора стрелка не возвращается к нулевой отметке
- погрешность измерения превышает допустимое значение
7. Как осуществляется поверка манометров?
Манометр является средством измерения давления и подлежит обязательной поверке. Поверку манометров можно условно разделить на два вида:- первичная поверка - это поверка, которая производится заводом изготовителем перед продажей прибора и подтверждается наличием клейма поверителя на стекле или корпусе манометра, а так же соответствующей отметкой в паспорте прибора. Первичная поверка без каких-либо проблем признается контролирующими организациями и прибор можно эксплуатировать до окончания этого срока.
Переповерка манометра - это поверка прибора, которая производится после окончания срока первичной поверки манометра. Перед переповеркой манометра необходимо убедиться что прибор исправен т. к. в случае неисправности прибора Вы за деньги, сопоставимые со стоимостью прибора, получите красивое уведомление о том, что прибор не исправен и его нужно ремонтировать или выбрасывать. Переповерка манометра производится в ЦСМ (центр стандартизации и метрологии) своего города или в любой организации, у которой есть лицензия на поверку и необходимое оборудование.
8. Какой манометр лучше купить?
На сегодняшний день на рынке представлены около 10 российских производителей приборов, 2 белорусских производителя и несметное количество иностранных производителей приборов. Рассмотрим особенности каждых приборов.Российские заводы - наиболее оптимальный выбор для покупки манометров. Многие спросят - почему? Все довольно просто - российские манометры существенно дешевле импортных при сопоставимом качестве, срок первичной поверки 2 года в отличие от белорусских, выпускается вся линейка приборов от технических до коррозионностойких.
Белорусские заводы - довольно дешевые приборы, но у них есть 3 существенных недостатка:
- первичная поверка на 1 год, что превращает их дешевизну в «миф» и «беготню» с перепроверкой.
- упрощенный механизм, который при серьезных нагрузках долго не работает.
- пластиковое стекло вместо приборного так же вносит сложности в эксплуатации и надежности прибора.
Иностранные манометры - наш многолетний опыт торговли приборами показывает, что смысл в покупке аналогичен приобретению российского прибора, но только 2-3 раза дороже нет. Все объяснения продавцов иностранных приборах об уникальном качестве, супер технологиях и т. п. являются обычной уловкой для объяснения клиенту, почему он так круто переплачивает. Если условия эксплуатации сложные, просто нужно покупать специализированный прибор вместо технического и он будет без проблем работать. Если Вас терзают сомнения и у Вас есть возможность с помощью отвертки разобрать два аналогичных манометра российский и импортный - то Вам вряд ли повезет найти несколько отличий.
Исключение составляют узкоспециализированные приборы с нестандартными шкалами и параметрами, которые в России не производятся.
9. На что важно обратить внимание при покупке манометра?
- манометр должен быть новый. Многие продавцы приборов под словом новый понимают, что манометр не был в эксплуатации. Но манометру может быть 15 лет, а Вам будут рассказывать что он новый. Уточняйте год выпуска прибора или Вас может ждать неприятный сюрприз в виде покупки неликвида.- на манометре или в паспорте должна быть отметка о первичной поверке. Есть продавцы неликвидов, которые затирают клеймо поверителя, чтобы нельзя их было обвинить в продаже старых приборов.
- поверка на манометр должна быть 2 года, если Вы купите прибор с первичной поверкой на 1 год - уже через год экономия улетучится и начнутся не нужные сложности.
- на манометр должен быть паспорт и действующий сертификат на средства измерения.
- если прибор новый и поверка на 2 года выбирайте самый дешевый вариант.
- обратите внимание на диапазон измерения, диаметр шкалы, тип расположения штуцера, тип резьбы и исполнение прибора - если Вы купите не тот прибор, то замена его может быть сопряжена со сложностями, т. к. если прибор имеет нестандартные параметры и изготовлен под Вас, то скорее всего его придётся оставлять себе на память.
- отзывы о манометрах в интернете можно поискать, но большая часть из них носят заказной характер и лучше опираться на советы людей, имеющих опыт реальной эксплуатации приборов.
- манометры стоит покупать в организации, которая вызывает у Вас доверие, т. к. продажа неликвидов времен СССР до сих пор существует и потом старые приборы будет довольно сложно возвращать или обменивать на нормальные приборы.
В этой статье мы постарались рассмотреть самые популярные вопросы о всем разнообразии манометров. Если Вы хотите, чтобы бы рассмотрены другие вопросы или с какими то ответами Вы не согласны - напишите нам и мы постараемся расширить статью исходя из Вашего опыта. В письме не забудьте указать Ваши данные, место, условия и регион установки.
Уважаемые читатели!
Если у Вас появились дельные замечания по данной статье - просим написать на с указанием темы данной статьи.
Если Вам понравилась данная статья, просим подписаться на наш канал.
Очень часто в жизни, а особенно на производстве, приходится сталкиваться с таким прибором измерения, как манометр.
Манометр - это прибор для измерения избыточного давления. Из-за того, что эта величина может быть различной, приборы тоже имеют разновидности. Областей применения этих приборов очень много. Применяться они могут в металлургической промышленности, в любом механическом транспорте, жилищном и коммунальном хозяйстве, сельском хозяйстве, автомобилестроении и прочих отраслях.
Виды и конструкция прибора
В зависимости от того, для каких целей приборы используются, они подразделяются на различные типы. Самыми распространёнными являются манометры пружинные. Они имеют свои преимущества:
- Измерение величины в широком диапазоне.
- Хорошие технические характеристики.
- Надёжность.
- Простота устройства.
В пружинном манометре чувствительным элементом является полая внутри изогнутая трубка. Она может иметь сечение в виде овала или эллипсоида. Эта трубка деформируется под воздействием давления . Она запаяна с одной стороны, а с другой находится штуцер, при помощи которого измеряют величину в среде. Конец трубки, который запаян, соединяется с передаточным механизмом.
Конструкция прибора такова:
- Корпус.
- Стрелки прибора.
- Шестерёнки.
- Поводок.
- Зубчатый сектор.
Между зубьями сектора и шестерёнки устанавливается специальная пружина, которая необходима для того, чтобы исключить мёртвый ход.
Измерительная шкала представлена в Барах или Паскалях. Стрелка показывает избыточное давление той среды, в которой проводится замер.
Принцип действия очень прост. Давление от измеряемой среды поступает внутрь трубки. Под его воздействием трубка пытается выровняться, так как площадь внешней и внутренней поверхностей имеет разную величину. Свободный конец трубки совершает движение, при этом стрелка поворачивается на определённый угол благодаря передаточному механизму. Измеряемая величина и деформация трубки находятся в прямолинейной зависимости. Именно поэтому значение, которое показывает стрелка, и является давлением определённой среды.
Разновидности систем для измерения давления
Есть много разных манометров для измерения низкого и высокого давления. Но технические характеристики у них разные. Основным отличительным параметром является класс точности. Манометр будет показывать точнее, если значение будет меньше. Самые точные - цифровые устройства.
По своему назначению манометры бывают следующих видов:
По принципу работы выделяют такие типы:
Жидкостные системы измерения
Величина в этих манометрах измеряется при помощи уравновешивания веса жидкостного столба. Мерой давления является уровень жидкости в сообщающихся сосудах. Этими приборами можно измерять величину
в пределах 10−105 Па. Они нашли своё применение в лабораторных условиях.
По сути, это U-образная трубка, где находится жидкость с большим удельным весом в сравнении с той жидкостью, в которой непосредственно измеряется гидростатическое давление. Такой жидкостью чаще всего является ртуть.
К этой категории можно отнести рабочие и общетехнические приборы типа ТВ-510, ТМ-510. Эта категория наиболее востребована. С их помощью измеряют давление неагрессивных и некристаллизующихся газов и паров. Класс точности этих приборов: 1, 1.5, 2.5. Они нашли своё применение в производственных процессах, при транспортировке жидкостей, в системах водоснабжения и на котельных.
Электроконтактные приборы
В эту категорию можно отнести мановакуумметры и вакуумметры. Предназначаются они для измерения величины газов и жидкости, которые по отношению к латуни и стали являются нейтральными. Конструкция в них такая же, как и у пружинных. Отличие лишь в больших геометрических размерах. Из-за устройства контактных групп корпус электроконтактного прибора большой. Этот прибор на давление в контролируемой среде может воздействовать благодаря размыканию/замыканию контактов.
Благодаря используемому электроконтактному механизму этот прибор можно использовать в системе аварийной сигнализации.
Образцовые измерители
Предназначается это устройство для проверки манометров, которые измеряют величину в лабораторных условиях. Основным их назначением является проверка исправности данных рабочих манометров. Отличительной чертой служит очень высокий класс точности. Он достигается благодаря конструктивным особенностям и зубчатому зацеплению в передаточном механизме.
Эти приборы применяются в различных промышленных отраслях для измерения давления таких газов, как ацетилен, кислород, водород, аммиак и прочие. В основном измерять давление специальным манометром можно только у одного типа газа. На каждом приборе указывается тот газ, для которого он предназначается. Прибор также окрашен в цвет газа, для которого его можно использовать. Пишется и начальная буква газа.
Есть ещё и виброустойчивые специальные манометры, которые способны работать при сильных вибрациях и большом пульсирующем давлении окружающей среды. Если применять обычный манометр в подобных условиях, то он быстро сломается, так как из строя выйдет передаточный механизм. Главным критерием таких приборов является коррозионно-стойкая сталь корпуса и герметичность.
Аммиачные системы должны быть коррозионно-стойкими. В изготовлении измерительного механизма ацетиленовых не допускают сплавов меди. Связано это с тем, что при контакте с ацетиленом есть риск образования ацетиленистой взрывоопасной меди. Кислородные механизмы должны быть обезжиренными. Это связано с тем, что в некоторых случаях даже незначительный контакт чистого кислорода и загрязнённого механизма может вызвать взрыв.
Самопишущие приборы
Отличительной чертой таких приспособлений является то, что они способны на диаграмме записывать измеряемое давление, которое позволит увидеть изменения в определённое время. Своё применение они нашли в промышленности с неагрессивными средствами и энергетике.
Судовые и железнодорожные
Судовые манометры предназначены для того, чтобы измерить вакуумметрическое давление жидкостей (воды, дизельного топлива, масла), пара и газа. Их отличительными чертами является высокая влагозащита, устойчивость к вибрациям и климатическим воздействиям. Применяются в речном и морском транспорте.
Железнодорожные, в отличие от обычных манометров, давление не показывают, а преобразовывают в сигнал прочего типа (пневматический, цифровой и прочие). Для этих целей используются разные методы.
Активно такие преобразователи применяются в системах автоматики, управления технологическими процессами. Но несмотря на своё назначение, их активно используют в отраслях атомной энергетики, химической и нефтедобычи.
Виды измерительных приборов
Приборы для измерения давления подразделяются на такие разновидности:
Большинство импортных и отечественных манометров изготавливаются по всем общепринятым стандартам. Именно по этой причине существует возможность замены одной марки на другую.
При выборе прибора необходимо опираться на такие показатели:
- Расположение штуцера - осевое или радиальное.
- Диаметр резьбы штуцера.
- Класс точности прибора.
- Диаметр корпуса.
- Предел измеряемых значений.
Манометр ионизационный
Манометры ионизационные являются самыми чувствительными приборами измерения для очень маленького давления. Они производят замеры косвенно через измерение тех ионов, которые образуются при бомбардировке газов электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше будет образовано ионов. Калибрование ионизационного манометра нестабильно. Оно зависит от природы газа, который измеряется. А эта природа известна не всегда. Могут быть они откалибрированы через сравнение со значениями манометра Мак Леода, которые от химии независимы и более стабильны.
Термоэлектроды с атомами газа ударяются и регенерируют ионы. Они притягиваются к электроду под напряжением, которое для них подходит (это подходящее напряжение называется коллектором). В коллекторе ток пропорционален скорости ионизации, которая в системе является функцией давления. Именно так при помощи измерений тока коллектора можно определить газовое давление.
Большинство ионных манометров подразделяются на три вида:
Калибрование ионных манометров очень чувствительно к химическому составу измеряемых газов, конструкционной геометрии, поверхностным напылениям и коррозии. Непригодной их калибровка может стать при включении в среде очень низкого или атмосферного давления.
Измерять давление необходимо во многих промышленных отраслях, вот только приборы для этого используют различные. Но независимо от этого данная величина ничем, кроме манометра, не определяется.
Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.
Виды давления
- Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
- Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
- Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
- Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).
Виды и работа
Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.
Барометры
Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.
Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.
Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.
Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.
Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.
Жидкостные манометры
В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).
Рис-1
Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.
На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.
При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.
Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.
Рис-2
Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.
Деформационные манометры
В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления. Деформационные манометры делятся на:
- Пружинные.
- Сильфонные.
- Мембранные.
Рис-3
Пружинные манометры
В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).
Мембранные манометры
В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).
Сильфонные манометры
В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.
Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров . Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером , для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры .
Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.
Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.
Дифференциально-трансформаторный преобразователь
Рис-4
Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.
Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).
Магнитомодуляционные приборы для измерения давления
В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.
Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.
Тензометрические манометры
Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.
Рис-5 Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.
Электроконтактные манометры
Рис-6 Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.
При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).
Классы точности
Измерительные манометры разделяют на два класса:
- Образцовые.
- Рабочие.
Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.
Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.
Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.
Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.
Применение манометров
Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.
Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в:
- Газо- и нефтедобывающей промышленности.
- Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
- Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
- Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
- Медицинских устройствах и приборах.
- Железнодорожном оборудовании и транспорте.
- Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
- Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.
Часто при решении задач в области физики приходится сталкиваться с такими приборами, как манометры. Но что такое манометр, как он работает и какие виды бывают? Об этом и поговорим сегодня.
Что такие манометр?
Данный прибор предназначен для измерения избыточного давления. Однако давление может быть разным, а потому и разные манометры существуют. Например, для измерения атмосферного давления применяются вакуумметры, для определения разности давлений используются Но в любом случае измеряют они только давление.
Невозможно сейчас описывать все области применения этих приборов, ведь их очень много. Они могут использоваться в автомобилестроении, в сельском хозяйстве, коммунальном и жилищном хозяйстве, в любом механическом транспорте, металлургической промышленности и т.д. В зависимости от предназначения, существуют разные виды данных измерителей, но суть их всегда сводится к одному - к измерению давления.
Также эти приборы делятся на разные группы в зависимости по принципу измерения. Теперь, когда более-менее понятно, что такое манометр, можно переходить к деталям. В частности, опишем виды и области их применения.
Виды манометров давления
В зависимости от предназначения, манометры могут быть разных видов. Например, жидкостные манометры используются для измерения давления столба жидкости. Есть пружинные приборы, способные измерить прикладываемую силу. Здесь давление измеряется благодаря уравновешиванию силой деформации пружины.
Менее популярными можно назвать поршневые манометры, где измеряемое давление уравновешивается силой, которая действует на поршень прибора.
Также отметим, что в зависимости от назначения и условия использования выпускаются следующие приборы:
- Технические - устройства общего назначения.
- Контрольные, предназначенные для проверки устанавливаемого оборудования.
- Образцовые - для проверки приборов и проведения измерений, где обязательна повышенная точность.
Также эти устройства можно делить по чувствительности элемента, классам точности. Например, по классам точности манометры бывают: 0.15, 0.25, 0.4, 0.6, 1, 1.5, 2.5, 4. Здесь число определяет точность прибора, и чем оно будет ниже, тем прибор точнее.
Пружинные
Предназначаются эти манометры для измерения избыточного давления. Их принцип измерения основан на использовании специальной пружины, которая деформируется под действием давления. Значение деформации чувствительного элемента (пружины) определяется специальным отсчетным устройством, которое, в свою очередь, имеет градуированную шкалу. На этой шкале пользователь видит значение измеряемого давления.
Чувствительным элементом в таких манометрах чаще всего выступает так называемая трубка Бурдона - чувствительная одновитковая пружина. Однако бывают и другие элементы: плоская гофрированная мембрана, многовитковая трубчатая пружина, сильфон (гармоникообразная мембрана). Все они одинаково эффективны, но наиболее простым и доступным и из-за этого наиболее распространенным является манометр, показывающий давление с помощью одновитковой пружины Бурдона. Именно такие модели активно применяются для измерения давления в диапазоне 0.6-1600 кгс/см 2 .
Жидкостные манометры
В отличие от пружинных, в жидкостных манометрах давление измеряется путем уравновешивания весом столба жидкости, а мера давления в данном случае - это уровень жидкости в сообщающихся сосудах. Такие приборы позволяют измерять давление в диапазоне 10-105 Па, и применяются они в основном в лабораторных условиях.
По сути, такой прибор - это U-образная трубка с жидкостью с большим удельным весом по сравнению с жидкостью, непосредственно в которой измеряется гидростатическое давление. Чаще всего такой жидкостью является ртуть.
В эту категорию косвенно можно отнести общетехнические и рабочие приборы типа манометра ТМ-510, ТВ-510, представляющие собой наиболее востребованную категорию. Они измеряют давление некристаллизующихся и неагрессивных паров и газов. Класс точности таких манометров: 1, 2.5, 1.5. Применяются такие на котельных, в системах теплоснабжения, при транспортировке жидкостей, а также в производственных процессах.
Электроконтактные манометры
К этой категории относятся в том числе вакууметры и мановакуумметры. Они предназначаются для измерения давления жидкостей и газов, являющихся нейтральными по отношению к стали и латуни. Конструкция этих приборов аналогичная пружинным, однако разница заключается лишь в больших геометрических размерах. Корпус электроконтактного манометра большой из-за устройства контактных групп. Также такой прибор может воздействовать на давление в контролируемой среде благодаря замыканию/размыканию контактов.
Благодаря особому электроконтактному механизму, который здесь используется, прибор можно применять в системе аварийной сигнализации. Собственно, в этой области он также используется.
Образцовые
Этот тип приборов предназначен для проверки манометров, используемых для измерений в лабораторных условиях. Их основное назначение - проверка исправности показаний рабочих манометров. Отличительная особенность таких приборов - очень высокий класс точности, который достигается благодаря конструктивным особенностям, а также зубчатому зацеплению в передаточном механизме.
Специальные
Эта категория приборов используется в разных отраслях промышленности для измерения давления таких газов, как аммиак, водород, кислород, ацетилен и т.д. Чаще всего измерение манометром специальным возможно только одного типа газа. Для каждого такого манометра указывается для измерения давления которого он предназначается. Также и сам манометр окрашивается в определенный цвет, соответствующий цвету газа, для которого этот прибор предназначен. В обозначении прибора также применяется определенная литера. К примеру, аммиачные манометры всегда окрашиваются в желтый цвет, обозначаются литерой A и имеют коррозионостойкое исполнение.
Существуют специальные виброустойчивые приборы, которые работают в условиях большого пульсирующего давления окружающей среды и сильных вибраций. Если в таких условиях использовать обычный манометр, то долго он не прослужит, т.к. передаточный механизм быстро выйдет из строя. Основной критерий виброустойчивого манометра - это герметичность и коррозионностойкая сталь корпуса.
Самопишущие
Основное отличие таких манометров следует из названия. Эти приборы непрерывно записывают измеряемое давление на диаграмме, что позже позволяет увидеть график изменения давления в определенном временном отрезке. Используются такие приборы в энергетике и промышленности для измерения получения показателей в неагрессивных средах.
Судовые
Эти предназначаются для измерения вакуумметрического давления газов, пара и жидкостей (масла, дизельного топлива, воды). Такие приборы отличаются более высокой влагозащитой, устойчивостью к климатическим воздействиям и вибрациям. Исходя из названия, можно понять их область применения - речной и морской транспорт.
Железнодорожные
В отличие от обычных манометров, показывающих значение давления, железнодорожные приборы не показывают, а преобразовывают давление в сигнал другого вида (цифровой, пневматический и т.д.). Для этого могут быть использованы различные методы.
Такие преобразователи давления активно используются в системах управления технологическими процессами, автоматики и, несмотря на свое прямое название, они применяются в отраслях нефтедобычи, химической и атомной энергетике.
Заключение
Измерение давления требуется во многих отраслях, и для каждой из них существуют специальные манометры со своими уникальными особенностями. Есть даже специальные эталонные манометры, которые предназначаются для настройки и обязательной проверки рабочих приборов. Они хранятся в Ростехнадзоре.
Но в любой отрасли и любой тип этих приборов предназначается для измерения только давления. Теперь вы знаете, что такое манометр, какие бывают виды и приблизительно понимаете принцип измерения давления.
Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:
виду измеряемого давления;
принципу действия;
назначению;
классу точности.
По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:
манометры;
вакуумметры;
мановакуумметры;
напоромеры;
тягомеры;
тягонапоромеры;
дифманометры;
микроманометры;
барометры.
Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр - это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.
Для измерения абсолютного давления, т.е. такого, которое счи-тывается от абсолютного нуля, выпускаются манометры абсолютного давления; для измерения избыточного - манометры избыточного давления, и наиболее часто «по умолчанию» эти разновидности приборов называют манометрами.
Большинство выпускаемых манометров применяются для измерения избыточного давления. Их отличительным признаком является показание «нуля» прибора при воздействии на чувствительный элемент атмосферного давления.
Измерение давления разреженного газа производят вакуумметрами. Соответственно вакуумметр - это манометр для измерения давления разреженного газа.
Манометр, имеющий возможность измерять давление разреженного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называютмановакуумметром.
Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производится напоромерами, хотя такое название, как и такое подразделение по виду измеряемого давления (для малых значений), за рубежом отсутствует. Тягомеры используются для измерения малого (до -40 кПа) вакуумметрического давления. Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа, называютсятягонапоромерами. Европейские стандарты (EN837-1, EN837-2 и EN837-3) такое разделение производят по виду чувствительного элемента: трубчатый (Bourdon tube - Rohrfedern), мембранный - мембранная коробка - капсула (Diaphragm - Plattenfeder или Capsule - Кар-selfeder).
Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными манометрами(дифманометрами). Причем это название в большей степени применимо для показывающих приборов. Устройство измерения дифференциального давления с унифицированным выходным сигналом называют измерительным преобразователем разности давлений.
Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение малых значений разности двух давлений и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м), называют микроманометром.
Контроль и измерение атмосферного давления производят барометрами.
В дальнейшем для упрощения изложения материала в непринципиальных моментах манометры, вакуумметры, мановакууммет-ры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры объединены под названием манометры или манометрические приборы.
По принципу действия основную группу приборов для измерения давлений можно подразделить на следующие:
жидкостные;
деформационные (пружинные);
грузопоршневые;
электрические и др.
К жидкостным относятся манометры, принцип действия которых основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости. К таким манометрам относятся U-образные манометры, состоящие из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости.
В деформационных манометрах от измеряемого давления зависит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. В состав деформационных входит трубчато-пружинный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина. Сильфонный функционирует на основе сильфона, мембранный - на основе мембраны или мембранной коробки.
Манометр с вялой мембраной, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравновешиваемую дополнительным устройством, также относится к деформационным.
В грузопоршневых приборах, имеющих в большинстве случаев в качестве рабочего тела жидкость и часто называемых жидкостными, измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня с грузоприемным устройством, и массой грузов с учетом сил жидкостного трения.
Электрические манометры функционируют по принципу зависимости одного из электрических параметров чувствительного элемента первичного преобразователя от давления.
По назначению манометры подразделяются на следующие:
общепромышленные, имеющие также название общетехнических или рабочих;
эталонные, включающие государственный первичный, рабочие и другие эталоны.
Общепромышленные манометры предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования.
Эталонные приборы используются для хранения и передачи размера единиц давления в целях единообразия, достоверности и обеспечения высокой точности его измерений.
В целях упорядочения отечественной метрологической терминологии и приближения ее к международной в нашей стране термин образцовое средство измерений заменен на термин рабочий эталон. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1,2, 3-й), как это было принято для образцовых средств.
В промышленности встречаются контрольные манометры, которые применяются для контроля правильности показаний технических манометров в местах их установки. Термин «контрольные» специфичен для промышленных условий и не имеет места в законодательной метрологии настоящего времени, но широко использовался ранее. Вместо него сейчас используют термин «манометры повышенной точности».
По защищенности от воздействия окружающей среды приборы, согласно ГОСТ 12997-84, подразделяют на следующие исполнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли); защищенные от попадания внутрь изделия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные; защищенные от других внешних воздействий. Несколько видов защиты может сочетаться в одном изделии.
Изготавливаемые приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха в диапазонах параметров, указанных в табл.
Приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию синусоидальных вибраций высокой частоты с параметрами, по группе исполнения выбираемыми из табл.
Общетехнические манометры конструктивно предусматривают устойчивость к вибрациям с частотой 10--55 Гц и амплитудой смещения до 0,15 мм.
Система кодификации по защите приборов от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), а также воды устанавливается ГОСТ 14254-96 . Для такой кодификации применяется обозначение «IР».
