В чем измеряется давление в манометре

Манометр

Манометры используют в газопроводах, водопроводах, котлах отопления, компрессорах, баллонах, автоклавах и так далее.

Многие путают манометр в барометр. Барометр показывает давление, но только атмосферное, а манометр измеряет давление, с которым жидкость, газ, пар или воздух давит на стенки замкнутого пространства.

• для накачиваний шин автомобилей;
• для обслуживания систем отопления и кондиционирования;
• для мониторинга давления в пневматических агрегатах на производстве;
• в гидравлических узлах;
• в газодобывающей и нефтяной промышленностях;
• для обслуживания двигателей, например, в морских судах.

Главное и основное назначение манометра — это мониторинг и информирование о недостаточном или избыточном давлении газа, воды или пара. В промышленной сфере также используют манометры с функцией сигнального предупреждения, которые могут предотвратить техногенные катастрофы, взрывы.

Конструкция и принцип действия

Манометр состоит из:

• корпуса;
• стрелки;
• шестеренки;
• оси;
• поводка;
• зубчатого сектора.

Внутри прибора устанавливают пружину между шестеренкой и зубьями сектора, которая исключает мертвый ход.

Стрелка показывает избыточное давление. Шкала измерения представлена в Паскалях или Барах.

У манометра простой принцип действия: давление от среды, которая измеряется, поступает внутрь трубки. Под воздействием давления трубка пытается выровняться из-за разности площадей внутренней и внешней поверхностей. Свободный конец трубки осуществляет движение, при этом стрелка на определенный угол поворачивается, благодаря передаточному механизму. Деформация трубки и измеряемая величина находятся в прямолинейной зависимости. Поэтому стрелка показывает значение давления определенной среды.

Какие виды приборов существуют

По назначению манометры бывают следующих видов:

1. Самопишущие. Механизм в манометре позволяет отобразить график изменения давления.
2. Железнодорожные.
3. Судовые.
4. Эталонные. Имеют высокий класс точности. Обычно их применяют для регулировки, испытаний, проверки точных измерительных оборудований.
5. Специальные. Используют для измерения давления разнообразных газов. Корпуса имеют разные цвета, которые зависят для какого газа они предназначены: красный (горючий газ), черный (негорючий газ), желтый (аммиачный газ (А)), белый (ацетиленовый газ (Ац)), голубой (кислородный газ (К)).
6. Электроконтактные. В таких манометрах имеется сигнализация, которая предупреждает об изменении давлении среды.
7. Общетехнические. Используются для измерения давления в разных средах.

По принципу работы манометры бывают таких видов:

1. Пьезоэлектрические. Такие манометры основаны на пьезоэффекте, то есть внутри используется кристалл кварца, в котором появляется заряд при механическом воздействии.
2. Деформационные. Такие манометры основаны на деформации чувствительного элемента (пружины, мембраны, сильфона), которые при своей деформации действуют на стрелку.
3. Жидкостные. В приборе содержится трубка, которая наполнена жидкостью. Прибор может быть с одной трубкой или с двумя. С двумя трубками прибор может сравнить давление в разных средах.
4. Поршневые. Внутри манометра имеется цилиндр, внутрь которого вставлен поршень.

Диапазон измерения манометра колеблется от 0,06 до 1000 МПа.

Требования к манометрам

Класс точности манометра должен зависеть от измеряемого давления:

Виды манометров

Нормативная документация, которая регулирует работу с манометрами включает следующие нормативные акты:

• ГОСТ 2405-88 «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия».
• ГОСТ Р 8.905-2015 «Государственная система обеспечения единства измерений. Манометры показывающие. Рабочие средства измерений. Метрологические требования и методы испытаний».
• Постановление Госгортехнадзора РФ №91 «Об утверждении Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» от 11.06.2003.

Согласно выработанной практике и официальным документам, есть несколько критериев для классификации манометров. Основанием для подразделения может выступать:

• Область измерения – манометры могут измерять как избыточное, так и разреженное (вакуумметрическое) давление, для каждого варианта есть несколько конструкций.
• Применение – здесь рассматриваются, каким образом используются приборы измерения.
• Конструкция – различие в механизме снятия показаний тоже может быть принципом для подразделения.
• Размер – в зависимости от номинального диаметра у манометров есть ограничения по установке на определенной высоте.
• Класс точности – тут ранжирование проводится в зависимости от величины допускаемых погрешностей.
• Степень устойчивости – как основу подразделения можно рассматривать и возможность прибора противостоять неблагоприятным условиям.

Рассмотрим подробнее каждый из этих вариантов.

Область измерения

В зависимости от того, измеряется ли избыточное или вакуумическое давление, различают манометры:

• Простые – контроль избыточного давления в диапазоне 0,06 – 1000 МПа.
• Термоманометры – подходят для обоих видов измерений от -20 кПа до 30 Мпа.
• Вакуумметры – следят за изменением показаний разреженного давления от -300 кПа.
• Моновакуумметры – измеряют избыточное и вакуумическое давление в диапазоне -60 – 240 МПа.
• Тягометры (напорометры) – контролируют малое вакуумметрическое давление до -40 кПа.
• Манометры дифференциальные – предназначены для измерения разности давления до 10 кПа.
• Напорометры – измерение малого избыточного давления до 4 кПа.

В некоторых случаях как отдельный пункт сюда относят и барометры – приборы для измерения атмосферного давления. Но обычно это отдельный класс приборов наряду с манометрами.

Применение

В большинстве своем манометры конструируются не как универсальные приборы, а предназначенные для узкой сферы применения. Такие устройства могут быть:.

• Образцовые (эталонные) – в этих приборах есть чувствительный механизм высокой точности и они предназначены для поверки других манометров. Их особенность – минимальная погрешность в разных средах.
• Общетехнические – предназначены для трубопроводов с низкоагрессивными жидкостями и газами. Приборы этого типа не восприимчивы к вибрациям и могут использоваться на транспорте (например, в тепловозах).
• Для систем автоматического контроля – эти приборы используются как своеобразные предохранители и не применяются для снятия показаний. Шкала этих приборов позволяет установить допустимый лимит давления, и при выходе за пределы этой нормы запускаются заданные действия: откроется клапан, включится помпа или раздастся сигнал опасности. Такие приборы используют как постоянный, так и переменный ток 12-380 В и могут работать в системах с водой, паром и техническими газами.
• Специальные – созданы для работы в агрессивной среде и отличаются от общетехнических цветом корпуса и маркировкой,установленной ГОСТ 2405-88 и ТУ РБ 37388602.002-96. Так, контрольно-измерительные устройства для аммиака окрашивают в желтый цвет и маркируют буквой «А», а для ацетилена – в белый цвет с индексом «Ац».
• Самопишущие – сконструированы так, что могут строить график изменения показателей. Приборы этого типа используют в лабораториях и там, где нужно вести постоянный мониторинг за давлением – например, в котельных и на хлебозаводах.

Конструкция

Различаются манометры и по механизму снятия показаний. При этом для каждой категории есть свой допустимый диапазон:

• Жидкостные манометры (предел измерений 0,1 мПа – 1 Мпа) – работают по принципу сообщающихся сосудов, где давление уравновешивается столбом жидкости. Могут быть U-образными, чашечными, поплавковыми, колокольными. Замеры с помощью жидкостных манометров не отличаются точностью, поэтому в наше время они используются все реже.
• Деформационные (1 Па – 1 ГПа) – здесь давление определяется по перемещению сминаемого упругого элемента. Различают пружинные (коробчатые, пластинчатые, трубчатые) и мембранные устройства.
• Грузопоршневые (1 – 10 Гпа) – конструктивно похожи на весы, где уравновешивается поршень с комплектом гирь. Используются для поверки манометров.
• Электроконтактные (1 ГПа – 100 ГПа) – применяются в системах автоматического контроля.
• Мембранные (1 Па – 15 Гпа) – в основу работы положен принцип пневматической компенсации. Специальная мембрана изгибается под давлением, а датчик следит за изменениями и выдает величину давления.

Размер

Законодательство регулирует номинальный диаметр манометров в зависимости от расстояния от площадки наблюдения. Так, согласно Постановлению Гостехнадзора РФ № 91:

• При установке на высоте до 2 м – размер должен быть меньше 100 мм.
• На высоте от 2 до 3 м – не менее 160 мм.

Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

Класс точности

Для манометров есть восемь классов точности. При этом чем меньше показатель, тем меньше погрешность прибора:

Если разделить этот ряд на группы, то получится следующее:

• Высокоточные манометры – классы 0,15 – 0,4.
• Стандартные – значения в диапазоне 0,6 – 2,5.
• С большой погрешностью – класс точности 4,0.

Класс точности напрямую связан с диаметром манометра, так как больший размер шкалы позволяет лучше считывать показания. Например, для манометра с диаметром корпуса 50 мм минимальный класс точности будет 2,5, а с диаметром 250 мм – 0,4.

По сути класс точности – это процентное выражение максимально допустимой погрешности (МДП). Поэтому зная диапазон измерений прибора, можно легко рассчитать и МДП. Например, при классе 1,5 и диапазоне 200 МПа, она составит 200 МПа х 1,5 / 100 = 3 МПа.

По степени устойчивости к неблагоприятным условиям

Наряду с обычными, как отдельные типы манометров могут выделяться;

• Коррозиестойкие – применяются в условиях агрессивных сред или при неблагоприятных погодных условиях (трубопроводы с аммиаком, газовые месторождения на Севере и пр.).
• Виброустойчивые – используются для работы на транспорте. Часто на них устанавливают противоударные стекла и точность их показаний остается в пределах допустимых норм даже при сильных механических воздействиях.

Что измеряет манометр и какое давление показывает

Ни одно современное здание не обходится без отопительной системы. А для ее стабильной и безопасной эксплуатации требуется точный контроль давления теплоносителя. Если давление в пределах гидравлического графика стабильное, то отопительная система работает нормально. Однако при ее повышении появляется риск разрыва трубопровода.

Понижение давления также может привести к таким негативным последствиям, как, например, образование кавитации, то есть в трубопроводе образуются пузырьки воздуха, которые, в свою очередь, могут вызвать коррозию. Поэтому поддерживать нормальное давление крайне необходимо, и благодаря манометру это становиться возможным. Помимо отопительных систем такие приборы применяются в самых различных областях.

Описание и назначение манометра

Манометр представляет собой прибор, измеряющий уровень давления. Существуют такие виды манометров, которые применяются в самых разных отраслях, и, разумеется, для каждой из них предназначен свой манометр. Для примера можно взять барометр — прибор, предназначенный для измерения давления атмосферы. Они широко применяются в машиностроении, в сельском хозяйстве, в строительстве, в промышленности и в других сферах.

Эти приборы измеряют давление, и это понятие растяжимое, по крайней мере, и у этой величины также есть свои разновидности. Чтобы ответить на вопрос о том, какое давление показывает манометр, стоит рассмотреть этот показатель в целом. Это величина, определяющая отношение силы, действующей на единицу площади поверхности, перпендикулярно этой поверхности. Практически любой технологический процесс сопровождается этой величиной.

Виды давления:

• атмосферное — давление атмосферы земли, которое создается массой воздушного столба;
• абсолютное давление —это показатель, отсчет которого с учетом атмосферного, начинается с нуля;
• избыточное — под избыточным подразумевают разность двух показателей атмосферного и абсолютного;
• вакуум или, другими словами, разряженное — наоборот, представляет собой разницу абсолютного и атмосферной или барометрической величины;
• дифференциальное — это разность между двумя измеряемыми показателями, которые не имеют отношения к природным показателям.

Для измерения каждого из перечисленных выше видов показателей существуют определенные типы манометров.

Классификация приборов

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

• приборы, предназначенные для измерения атмосферного давления, иначе они называются барометры;
• приборы, измеряющие избыточное и абсолютное;
• вакуумметры, призваны измерять разность атмосферного и абсолютного давлений;
• напорометры, измеряют малое (до 40 кПа) избыточное давление;
• тагометры, вид вакуумметра, которое измеряет избыточное давление верхнего предела 40 кПа;
• дифференциальные манометры, измеряют разность давлений.

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

• жидкостные, уравновешивание разницы давлений в таких приборах происходит за счет гидростатического давления столба жидкости, в устройстве используется принцип сообщающихся сосудов;
• пружинные имеют простую конструкцию, и широко применяются для измерения давления среды в широких диапазонах;
• мембранные, основаны на пневматической компенсации, уравновешивание давления происходит за счет силы упругости мембранной коробки;
• электроконтактные, применяются в автоматических системах контроля и сигнализации, поскольку с их помощью можно регулировать измеряемую среду благодаря встроенному в корпус электроконтактному механизму;
• дифференциальные используются для измерения уровня жидкостей под напором расхода жидкости, пара и газа с помощью диафрагм.

По назначению существуют такие виды манометров, как:

• общетехнические приборы применяются для измерения напора жидкостей, газов и паров, химически нейтральных к сплавам меди;
• кислородные, они производятся в корпусах голубого цвета с указанием О2 на циферблате, применяются для измерения кислородного давления в баллонах или вакуумах;
• ацетиленовые применяются для контроля избыточного давления ацетилена;
• эталонные применяются в целях проверки других приборов, поскольку они обладают большой точностью;
• судовые применяются в судах и морском транспорте;
• железнодорожные используются на железнодорожном транспорте;
• самопишущие имеют встроенный механизм, который позволяет воспроизводить на бумаге результат работы.

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.

Маркировка по цвету

Манометры, измеряющие давление газа, имеют цветные корпуса, их специально окрашивают в различные цвета. Существует несколько основных цветов, которые используются для окрашивания корпуса. Как, например, манометры, которые измеряют давление кислорода, имеют корпус голубого цвета с условным обозначением О2, аммиачные манометры имеют корпус, окрашенный в желтый цвет, ацетиленовые — белого цвета, водородные — темно-зеленого, хлорные — серого. Приборы, измеряющие давление горючих газов, окрашиваются в красный цвет, а негорючих —черный.

Преимущества использования

В первую очередь, стоит отметить универсальность манометра, который заключается в возможности контролировать давление и поддерживать ее на определенном уровне. Во-вторых, устройство позволяет получить точные показатели нормы, так и отклонение от них. В-третьих, доступность практически любо человек может себе позволить приобрести данный прибор. В-четвертых, устройство способно работать стабильно и бесперебойно на протяжении длительного времени, и не требует специальных условий или навыков.

Использование таких устройств в таких областях, как медицина, химическая промышленность, машино- и автомобилестроение, морской транспорт и других требующих точного контроля давления, значительно облегчает работу.

Класс точности прибора

Манометров очень много, и каждому виду присваивается определенный класс точности согласно предписаниям ГОСТ, под которым понимается допустимая погрешность, выражающаяся в процентном отношении к диапазону измерений.

Существует 6 классов точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. У каждого типа манометра они также различаются. Приведенный выше список относится к рабочим манометрам. Для пружинных устройств, к примеру, соответствуют следующие показатели 0,16; 0,25 и 0,4. Для поршневых — 0,05 и 0,2 и так далее.

Класс точности имеет обратно пропорциональную зависимость от диаметра шкалы прибора и от типа прибора. То есть, если диаметр шкалы больше, то точность и погрешность манометра уменьшается. Класс точности условно принято обозначать следующими латинскими буквами KL также можно встретить и CL, которая указывается на шкале прибора.

Значение погрешности можно вычислить. Для этого используется два показателя: класс точности или KL и диапазон измерений. Если класс точности (KL) равен 4, то диапазон измерений составит 2,5 МПа (Мегапаскаль), а погрешность будет равна 0,1 МПа. Вычисляется по формуле произведение класса точности и диапазона измерений, деленное на 100. Поскольку погрешность выражается в процентах, результат нужно переводить в проценты путем деления на 100.

Помимо основного вида, существует и дополнительная погрешность. Если для вычисления первого вида используются идеальные условия или натуральные величины, влияющие на особенности конструкции прибора, то второй вид напрямую зависит от условий. Например, от температуры и вибрации или других условий.

Манометры. Единицы давления

Манометры. Единицы давления Манометры предназначены для измерения давления, разряжения. Манометры, установленные на ГП, ТП (трубопроводах), аппаратах показывают избыточное давление. Чтобы получить абсолютное давление необходимо к числу избыточного давления, снятого по манометру, прибавить 1 (атмосферное давление) в кгс/см кв. Манометры, устанавливаемые в системах газоснабжения, подразделяются на: · Жидкостные; · Пружинные; · Электроконтактные; · Мановакууметры.

Рекомендуемые материалы

Единицы измерения радиоактивности и доз облучений
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
Здоровье человека и окружающая среда. Синдром длительного сдавления
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
Вариант 5 — Определение звукового давления
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
Расчет искусственного освещения, Вариант 4
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
Расчет искусственного освещения
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
Безопасность жизнедеятельности (БЖД и ГРОБ или ОБЖ)
999 290 руб.

Мановакуумметры, предназначенные для измерения не только Ризб, но и для измерения разрежения, т.е. давления меньше атмосферного. Жидкостные манометры. Они предназначены для измерения небольших давлений.

В основном применяются для проведения контрольных опрессовок. Жидкостной манометр представляет собой U-образную изогнутую стеклянную трубку, закрепленную на деревянной шкале (шкала в мм. вд. ст.)

Нулевая отметка шкалы находится посередине. Один конец трубки свободно сообщается с атмосферой. Второй – через резиновый шланг соединяется с измеряемой средой ГП. Трубка до «0» отметки заполняется водой (подкрашенной); можно спирт, тосол и т.п., но необходимо делать поправку на плотность, т.е. приводить ее плотность к плотности воды. Чтобы снять показания с U-образного жидкостного манометра, необходимо сложить понижение уровня в одном колене с повышением его в другом. Пружинные манометры. Они предназначены для измерения всех давлений. Пружинный манометр состоит из круглой коробки – корпуса, в которой находится изогнутая латунная трубка овального сечения. Один конец трубки запаян, а другой соединяется через трехходовой кран с измеряемой средой. Запаянный конец трубки (Бурдона), через рычаг соединяется с зубчатым сектором, сопряженным с шестеренкой, на оси которой находится стрелка. У манометра есть шкала (циферблат), на котором нанесены следующие данные: 1. ГОСТ манометра; 2. Размер корпуса (100, 160мм); 3. Дата выпуска; 4. Класс точности манометра; 5. Погрешность, выраженная в %; 6. Единицы шкалы манометра (Мпа, кгс/см, бар, КПа, Па); 7. Предел измерения давления данным манометром; 8. Тип (МТП, ОБМ, МО и т.д.). Электроконтактные манометры. Это разновидность обычного пружинного манометра. (ЭКМ). У ЭКМ кроме черной показывающей стрелки имеется одна или несколько светлых контактных стрелок. К ЭКМ через специальное устройство подается напряжение. ЭКМ работают в системе автоматики, безопасности и регулирования. ЭКМ устанавливаются на барабанах котлов, перед горелками котлов для контроля давления, на горелку строго по проекту. Неисправности манометров: · Нет клейма или пломбы госповерителя. · Просрочена госповерка манометра. · Разбито стекло, помят корпус, грязное стекло. · Возможны утечки газа через негерметичную трубку Бурдона манометра. · При посадке на «0» стрелка не садится на нулевую отметку. · При проверке рабочего манометра с контрольным показания не совпадают. Исправность и правильность показаний манометра проверяется в следующие сроки: 1. 1 раз в год – госповерка в лаборатории госповерителя. 2. Не реже одного раза в смену – посадка на «0». 3. Не реже 1 раза в 2 месяца – проверка контрольным манометром. Рабочее положение стрелки манометра должно находиться во второй трети шкалы. На манометре должна быть закреплена полоска, окрашенная в красный цвет, обозначающая максимальное допустимое рабочее давление. Красную черту наносить на стекло нельзя, т.к. стекло от вибрации может сместиться. 0,1 Мпа = 1 кгс/см 1 бар = 1,02 кгс/см Лекция «1 — Введение» также может быть Вам полезна. 1 мм вд. ст. = 10 Па 1Кпа = 100 мм вд. ст. 1 кгс/см = 10000 мм вд. ст. 1 Мпа = 10 кгс/см 1 Па = 0,1 мм вд. ст.

Поделитесь ссылкой:

Рекомендуемые лекции

• Железы внутренней секреции
• Физиология и гигиена системы выделения
• 1 — Введение
• 1.3 Системы с переменной структурой
• 21. Электромагнитные исполнительные устройства