Что такое манометр и для чего нужен

Устройство и принцип действия

Устройство манометра может иметь различную конструкцию в зависимости от вида и предназначения. Так, например, устройство, измеряющее напор воды, имеет довольно простую и понятную конструкцию. Она состоит из корпуса и шкалы с циферблатом, которая отображает значение. В корпусе имеется встроенная пружина трубчатая либо мембрана с держателем, трипко-секторным механизмом и упругий элемент. Прибор функционирует по принципу уравнивания давления за счет силы изменения формы (деформации) мембраны либо пружины. А деформация, в свою очередь, приводит в движение чувствительный упругий элемент, действие которого отображается на шкале с помощью стрелки.

Жидкостные манометры состоят из длинной трубки, которую наполняют жидкостью. В трубке с жидкостью находится подвижная пробка, на которую влияет рабочая среда, измерять силу напора следует в зависимости от перемещения уровня жидкости. Манометры могут предназначаться для измерения разницы, такие устройства состоят из двух трубок.

Поршневые — состоят из цилиндра и поршня, расположенного внутри. Рабочая среда, в которой измеряется давление воздействует на поршень и уравновешивается грузом некоторой величины. Когда показатель изменяется, поршень перемешается и приводит в действие стрелку, которая показывает значение давления.

Термопроводные состоят из нити накаливания, которые нагреваются, когда через них пропускается электрический разряд. Принцип работы таких приборов основан на снижении теплопроводности газа с давлением.

Манометр Пирани назван так в честь Марчелло Пирани, который впервые сконструировал устройство. В отличие от термопроводных, состоит из металлической проводки, которая также нагревается во время прохождения через нее тока и охлаждается под воздействием рабочей среды, а именно газа. При уменьшении давления газа снижается и эффект охлаждения, а температура проводки возрастает. Величина измеряется посредством измерения напряжения в проводе во время прохождения через нее тока.

Ионизационные являются самыми чувствительными устройствами, которые используются для вычисления малых давлений. Как следует из названия устройства, его принцип работы основывается на измерении ионов, которые образуются под воздействием электронов на газ. Количество ионов зависит от плотности газа. Однако ионы имеют очень нестабильную природу, которая напрямую зависит от рабочей среды газа или пара. Поэтому для уточнения применяются другой вид манометра Мак Леода. Уточнение происходит за счет сравнения показателей ионизационного манометра, с показаниями прибора Мак Леода.

Существует два вида ионизационных устройств: с горячим и холодным катодом.

Первый вид был сконструирован Баярдом Аллертом, состоит из электродов, которые работают в режиме триода, а в качестве катода выступает нить накала. Самый распространённый вид горячего катода — ионный манометр, в конструкции которого помимо коллектора, нити и сетки встроен небольшой ионный коллектор. Такие приборы очень уязвимы, они могут легко потерять калибровку, в зависимости от условий работы. Поэтому показания этих приборов всегда логарифмичны.

Холодный катод также имеет свои разновидности: интегрированный магнетрон и манометр Пеннинга. Их главное отличие заключается в положении анода и катода. В конструкции этих приборов нет нити накалывания, поэтому им для работы им требуется напряжение до 0,4 кВт. Использовать такие устройства не эффективно при низком уровне давления. Поскольку они могут просто не заработать и не включиться. Принцип их работы основан на выработке тока, что невозможно при полном отсутствии газа, особенно для манометра Пеннинга. Так как устройство работает только в определенном магнитном поле. Оно необходимо для создания нужной траектории движения ионов.

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.

   

Кран трехходовой шаровый.

 

Кран трехходовой пробковый с контрольным фланцем.

  Кран трехходовой пробковый с ручкой.

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.

   

Игольчатый вентиль стальной.

 

Игольчатый вентиль нержавеющий.

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

Особенности настройки манометра

Регулировка манометра давления выполняется с помощью эталонного пружинного измерителя. В системе меняют давление и соответственно выставляют стрелку на измерительной шкале, добиваясь точности результатов. Регулировка выполняется вращением маховика винтового пресса для изменения давления. С помощью винта и передвижения тяги регулируется положение стрелки. Начинается настройка с первоначального значения, а затем регулировку осуществляют по всей шкале.

Для контроля топливной системы автомобиля может использоваться регулятор давления топлива с манометром, имеющий ручную настройку. Его можно устанавливать вместо штатного регулятора на авто с инжектором. Благодаря устройству повышается производительность форсунок, что дает возможность закачать в цилиндры больше горючего. Таким образом, увеличивается мощность силового агрегата.

1.3.1. Основные принципы преобразования давления деформационным манометром

Принципиальное
отличие деформационных манометров от
жидкост­ных и поршневых состоит в
применении упругого чувствительного
эле­мента (УЧЭ) в качестве первичного
преобразователя давления. Чувстви­тельный
элемент, воспринимающий измеряемое
давление, представляет собой упругую
оболочку, которая обычно выполняется
в форме тела вращения, причем толщина
стенки оболочки существенно меньше ее
внешних размеров. Под действием
измеряемого давления упругая обо­лочка
деформируется так, что в любой точке
оболочки возникают напря­жения,
уравновешивающие действующее на нее
давление.

Понятие
„деформационный манометр» в общем
виде может быть сформулировано следующим
образом. Деформационный
манометр-
ма­нометр, в котором измеряемое
давление, действующее на упругую
обо­лочку УЧЭ, уравновешивается
напряжениями, которые возникают в
ма­териале упругой оболочки. Таким
образом УЧЭ преобразует давление,
являющееся входной величиной, в выходную
величину, несущую изме­рительную
информацию о значении давления. Для УЧЭ
естественно вы­брать в качестве
выходной величины в зависимости от
принципа дейст­вия деформационного
манометра: перемещение заданной точки
УЧЭ; напряжение в материале заданной
точки и усилие, развиваемое УЧЭ под
действием давления.

Выбор того или
иного выходного сигнала УЧЭ определяет
способы его дальнейшего преобразования
для получения результатов измерения
давления, а, следовательно, и принцип
действия деформационного мано­метра.
В технике измерения давления нашли
применение два основных ме­тода: метод
прямого преобразования и метод
уравновешивающего пре­образования
(рис.7).

По
методу прямого преобразования (рис. 7,
а) все преобразования информации о
значении давления проводятся в направлении
от УЧЭ через посредство промежуточных
преобразователей П1,
П2,
. . ., Пn
к
устройству
И,
представляющему
резуль­таты измерений давления в
требуемой форме. При этом суммарная
погреш­ность преобразования
опре­деляется погрешностями всех
преобразователей, вхо­дящих в
измерительный ка­нал.

Рис. 7. Методы
измерения давления

Метод
уравновешива­ющего преобразования
(рис. 7, б)
характеризу­ется
тем, что используются две цепи
преобразователей:
цепь
прямого преобразования, состоящая из
цепи промежуточных преоб­разователи
П1,
П2,
. . ., Пn,выходной
сигнал которой Увых
поступает на указатель результата
измерений И
и,
одновременно на цепь обратного
преобразования, состоящей из преобразователя
ОП.
Метод
уравновешивания состоит в том, что
усилие N,
развиваемое
УЧЭ, уравновешивается усилием Nоп,
создаваемым обратным преобразователем
ОП
выходного
сигнала Iвых
цепи прямого преобразования. Поэтому
на вход последней поступает лишь
отклонение заданной точки УЧЭ от
положения равновесия. В отличие от
предыдущего метода суммарная погрешность
преобра­зования в данном случае почти
полностью определяется погрешностью
обратного преобразователя. Однако
применение метода уравновешивания
приводит к усложнению конструкции
деформационного манометра В зависимости
от назначения и принципа действия
отдельные звенья измерительных цепей
деформационных манометров могут
конструктивно выполняться в виде
самостоятельных блоков. Во многих
случаях, на­пример, при жестких
эксплуатационных условиях на объекте
измерения (повышенная или пониженная
температура, высокий уровень вибрации
труднодоступность места подключения
и пр.) целесообразно свести к минимуму
количество звеньев, находящихся
непосредственно на объекте Конструктивная
совокупность этих измерительных
элементов с обяза­тельным включением
в нее УЧЭ называется датчиком. В то же
время указатель результата измерений
должен находиться в месте, с более
благоприятными условиями, удобном для
наблюдателя. Это же касается и остальной
части измерительной цепи. Блочный
принцип построения целесообразен также
и с точки зрения изготовления манометров
на разных предприятиях при массовом
производстве.

В этой связи следует
остановиться на часто применяемом
понятии «измерительный преобразователь
давления» (ИПД). В принципе, ИПД — это
составная часть измерительной цепи
многих современных деформа­ционных
манометров, включающая промежуточный
преобразователь с унифицированным
выходным сигналом. Поэтому выделение
ИПД в самостоятельный раздел нецелесообразно
из-за неизбежности повторов при их
описании. В то же время ИПД по функциональным
возможностям имеет более широкое
применение, чем манометры.

Классификация манометров по виду измеряемого давления

Классификация регуляторов с учетом типа давления:

  • вакуумметры и мановакуумметры;
  • барометры;
  • напоромеры;
  • дифманометры;
  • тягомеры.

Принцип работы любого из них зависит от строения, помимо этого нужно учитывать, что измерители разделяются на категории в пределах единого класса с учетом уровня точности.

Приборы, работающие по вакуумному принципу, предназначены для разреженного газа. Напоромеры способны определить параметры предельного давления с показателями до 40 кПа, тягомеры до -40 кПа. Другие дифференциальные устройства помогают узнавать разность показателей в любых двух точках.

Образцовые

Образцовыми называют измерительные приборы, которые применяют для калибровки других. Данный тип устройств используют для проверки оборудования и точных измерений давления жидкости и газа, они обладают более высоким классом точности — 0,015—0,6 ед. Повышенная точность измерения этих приборов обусловлена особенностями конструкции: зубчатый орган в передаточном механизме исполнен очень точно.

Водяные

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Электроконтактные

Эти устройства отслеживают предельное давление и оповещают систему о его достижении. Обычно такой вид измерительного оборудования применяют для газа, пара, спокойных жидкостей, несклонных к кристаллизации. Приборы могут управлять внешними электроцепями при достижении критического давления с помощью контактной группы либо оптической пары.

Фото 1. Электроконтактный манометр для отопительного газового котла. Прибор имеет циферблат с делениями.

Электрические

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Специальные

Применяются для измерения избыточного давления в газообразной среде. Каждый вид такого устройства предназначен для определённого газа, название которого указано на шкале. А также специальные манометры маркируются разными цветами и буквами в названии. Например, устройство, предназначенный для измерения давления аммиака, имеет жёлтый цвет корпуса и букву «А» в названии. Такой тип дополнительно защищён от коррозии. Класс точности специальных приборов 1,0—2,5 ед.

Цифровые

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Судовые

Особенность устройств — повышенная защита от влаги, пыли, вибраций. В основном именно эти манометры применяют в судостроении, отсюда и их название. Подходят для измерения давления жидкости, газа, пара.

Другие

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Критерии выбора

Прежде чем покупать прибор, надо точно уяснить, для чего он нужен и в каком месте его будут устанавливать.

Важные критерии выбора:

  1. Диапазон измерений. Правило: рабочее давление в трубопроводе должно быть не более 2/3 максимума шкалы измерений, но не менее 1/3. Если в трубе давление 5 атм, то надо покупать манометр со шкалой 0…10 атм.
  2. Класс точности изменяется от 0,15 до 3. Чем меньше – тем точнее. Для системы подачи холодной или горячей воды вполне достаточно точности 1,5 %.
  3. Расположение штуцера бывает радиальное или торцевое, когда он снизу; и осевое или фронтальное, когда он сзади.
  4.  Рабочий интервал температур.
  5. Температурные условия эксплуатации.
  6. Рабочая среда (вода, пар, масло и так далее);
  7. Диаметр. Он должен быть таким, чтобы прибор помещался в выбранном месте, а циферблат хорошо просматривался.

Необходимо также обратить внимание на присоединительную резьбу штуцера. Она может быть метрической – ее параметры измеряются в мм, обозначается буквой М, например М20/1,5, что означает внешний диаметр 19,9 мм, внутренний – 18,7 мм, шаг 1,5. Отечественные производители по умолчанию используют ее.

Отечественные производители по умолчанию используют ее.

Трубная резьба обозначается литерой G. G1/2» означает наружный диаметр 20,9 мм, внутренний – 18,6, шаг – 1,8 мм или 14 ниток на дюйм.

В техническом паспорте нового прибора обязательно должна стаять отметка о заводской поверке. Давность поверки менее года подтверждает, что прибор дает правильные показания.

Манометр с трубкой Бурдона

Манометры с трубкой Бурдона для холодильного оборудования предназначены для одновременного измерения давления пара и зависящей от него температуры пара. На случай применения хладагентов разных видов предусмотрена комплектация прибора несколькими температурными шкалами. Приборы рассчитаны на применение самых распространенных неорганических и органических хладагентов. В этом случае необходимо принять в расчет стойкость материала, из которого изготовлен манометр. Все приборы разработаны в соответствии с международными рекомендациями по измерительной технике с учетом требований стандартов и сфер применения.

Принцип работы

Основой принцип механического измерения давления является эластичный измерительный элемент, способный под воздействием сжимающей нагрузки деформироваться строго определенным образом и испытанную деформацию воспроизводить. С помощью стрелочного устройства эта деформация преобразуется во вращательное движение стрелки. С помощью масштабирования циферблата можно узнать давление, испытанное измерительным элементом, и связанную с ним температуру пара.

Температурная шкала

Существует прямая зависимость между температурой и давлением. Поэтому манометры комплектуются двумя шкалами:

  • На одной отображается измеренное давление, на другой рассчитанное значение температуры.
  • Значения температурных шкал основаны на таблицах свойств водяного пара насыщенных хладагентов при эталонном значении давления 1013,25 миллибар.

Они соблюдаются только для чистых хладагентов, указанных на шкале. Поскольку на практике химически чистые хладагенты используются очень редко, а рабочее давление не совпадает с эталонным, на циферблате отображается приблизительная температура. Но для работы этого вполне достаточно.

Диапазоны измерения

По сравнению с другими техническими характеристиками диапазоны измерения имеют наибольшее практическое значение. Особенностью манометров, работающих с хладагентами, является наличие комбинированной шкалы с показаниями давления и температуры. На стандартной шкале дается цена деления в барах и °С. Возможны варианты отображения температуры в «F, а давления — в кПа/МПа или ф/кв. дюйм.

Заполняющая жидкость

Манометры с заполняющей жидкостью применяются для измерений, связанных с большими переменными нагрузками, а также с сильной вибрацией или пульсацией. Жидкость обеспечивает плавность хода стрелки и хорошую считываемость показаний даже при максимальной нагрузке и сильной вибрации. Кроме того, смазочное действие амортизационной жидкости значительно снижает износ прибора. Как правило, в качестве амортизационной жидкости используется глицерин.

Контакты

В приборах с электрическим измерительным датчиком или концевым контактом применяют парафиновое масло, которое не является проводником. В качестве дополнительного варианта используют силиконовый наполнитель разной степени вязкости.

Устройство ЭКМ

ЭКМ является устройством, имеющий форму цилиндра и очень похожим на обычный манометр. Но в отличие от него в состав ЭКМ входят две стрелки, задающие значения уставок: Рмакс и Рмин (их перемещение осуществляется по шкале циферблата в ручную). Подвижная стрелка, показывающая реальное значение измеряемого давления коммутирует контактные группы, которые замыкаются или размыкаются при достижении ей выставленного значения. Все стрелки располагаются на одной оси, но места, в которых они закреплены, изолированы и не соприкасаются друг с другом.

Ось индикаторной стрелки изолирована от деталей прибора, его корпуса и шкалы. Она совершает вращения независимо от других.

К подшипникам, с помощью которых крепятся стрелки, подведены специальные токоведущие пластины (ламели), соединенные с соответствующей стрелкой, а с другой стороны эти пластины выведены в контактную группу.

Помимо вышеперечисленных составляющих, ЭКМ как и любой манометр имеет также чувствительный элемент. Почти во всех моделях, этим элементом является трубка Бурдона, которая перемещается вместе со стрелкой, жестко закрепленной на нём, также в роли данного элемента для датчиков, измеряющих давление среды более 6 МПа, используется многовитковая пружина.

Что в итоге?

Явных проколов наши испытания не выявили. Это хорошее подтверждение тому, что не надо покупать откровенно сувенирные побрякушки, от которых мы сразу и отказались.

Какой манометр предпочесть — механический или электронный? Электронные сразу выдают результат, не требуя от владельца умения ориентироваться в хитросплетениях малогабаритных шкал, проградуированных в разных единицах измерения. Подсветка для них также не проблема. Правда, батарейки могут разрядиться в самый неподходящий момент, ведь манометр обречен валяться в недрах багажника. Но больше других нам приглянулся AirLine APR-МD‑06: удобный, симпатичный, не врет. Только не забывайте вовремя менять источник питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector