Что такое манометр и где он используется?

Задачи

Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м2. Определите давление бензина на дно канистры. Ускорение g равно 9,8 H/кг.

h = 0,6 м;

ρ = 710 кг/м2.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

Р = ρgh;

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

Итак, у нас дано:

G1= 3 кг;

G2= 300 гр = 0,3 кг;

F = 2 см2 = 0,0002 м2;

Ответ: 161,7 кПа.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

, где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

ВИДЫ МАНОМЕТРОВ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации – образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры – приборы, которые это самое давление измеряют.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования.

ВИДЫ ДАВЛЕНИЯ

• Атмосферное (барометрическое) давление – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.
• Абсолютное давление – полное давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля.
• Избыточное давление – разность между абсолютным и барометрическим давлениями.
• Вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями.
• Дифференциальное давление – разность двух измеряемых давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды.

По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:

• манометры избыточного давления,
• манометры абсолютного давления,
• барометры,
• вакуумметры,
• мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
• напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
• тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения до 40 кПа;
• дифференциальные манометры – средства измерений разности давлений.

Общий принцип действия манометров основан на уравновешивании измеряемого давления некоторой известной силой. По принципу действия манометры подразделяют на:

• жидкостные манометры;
• пружинные манометры;
• мембранные манометры;
• электроконтактные манометры (ЭКМ);
• дифференциальные манометры.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЖИДКОСТНОГО МАНОМЕТРА

В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Большинство жидкостных манометров имеют видимый уровень рабочей жидкости, по положению которого определяется значение измеряемого давления. Эти приборы используются в лабораторной практике и в некоторых отраслях промышленности.

Существует группа жидкостных дифманометров, в которых уровень рабочей жидкости непосредственно не наблюдается. Изменение последнего вызывает перемещение поплавка или изменение характеристик другого устройства, обеспечивающих либо непосредственное показание измеряемой величины с помощью отсчетного устройства, либо преобразование и передачу ее значения на расстояние.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРУЖИННОГО МАНОМЕТРА

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар).

Упругие чувствительные элементы деформационных манометров:

а — трубчатые пружины;

б — сильфоны;

в, г — плоские и гофрированные мембраны;

д — мембранные коробки;

е — вялые мембраны с жестким центром

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МЕМБРАННОГО МАНОМЕТРА

Принцип действия мембранного манометра основан на пневматической компенсации, где сила развиваемая измеряемым давлением уравновешивается силой упругости мембранной коробки.

Чувствительный элемент прибора состоит из двух спаянных между собой мембран образующих мембранную коробку 1. Измеряемое давление через штуцер подводится к внутренней полости коробки. Под действием разности атмосферного и измеряемого давления коробка изменяет свой объем, что вызывает перемещение жёсткого центра верхней мембраны которая через поводок 2 и рычаг 3 перемещает стрелку прибора 4.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО МАНОМЕТРА

Электроконтактные манометры (ЭКМ) применяют в системах автоматического контроля, регулирования и сигнализации. В две специальные стрелки, устанавливаемые на минимальное и максимальное давление в пределах шкалы, вмонтированы контакты электрической цепи. При достижении подвижной стрелки одного из контактов цепь замыкается, что вызывает подачу сигнала либо соответствующее действие системы, в которую подключен манометр.

1 — указательная стрелка; 2 и 3 — электроконтактные уставки; 4 и 5 — зоны замкнутых и разомкнутых контактов соответственно; 6 и 7 — объекты воздействия.

Исполнение 1 — одноконтактная на замыкание;

Исполнение 2 — одноконтактная на размыкание;

Исполнение 3 — двухконтактная на размыкание-размыкание;

Исполнение 4 — двухконтактная на замыкание-замыкание;

Исполнение 5 — двухконтактная на размыкание-замыкание;

Исполнение 6 — двухконтактная на замыкание-размыкание.

Электрический манометр имеют типовую схему функционирования, которая может быть проиллюстрирована на рис.а). При увеличении давления и достижении им определённого значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи, в свою очередь, приводит к вводу в работу объекта воздействия 6.

• Электроконтактные манометры на микровыключателях: виброустойчивые (жидконаполненные), промышленные, в нержавеющем корпусе, коррозионностойкие с плоской мембраной или трубчатой пружиной.
• Электроконтактные манометры с магнитомеханическими контактами: коррозионностойкие с плоской или трубчатой мембраной, промышленные.
• Электроконтактные манометры взрывозащищённые: с взрывонепроницаемой оболочкой из нержавеющей стали или сплава алюминия, а также используемые для малых давлений.
• Дифференциальные мембранные манометры применяются для измерения перепада давления в газовых фильтрах или в сужающих устройствах расходомеров.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МАНОМЕТРА

В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты.

Сильфонный дифманометр типа ДС:

а — схема сильфонного блока; б — внешний вид; 1 — рабочий сильфон; 2 — кремний органическая жидкость; 3 — внутренняя полость сильфона; 4 — шток; 5 — пружины; 6 — неподвижный стакан; 7 — рычаг; 8 — тореной; 9 — ось; 10 — резиновые кольца; 11 — гофры; 12, 13 — вентили запорные и уравнительный

В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала.

Как устанавливать манометры

Установка манометра производится с помощью резьбового штуцера, расположенного внизу корпуса или сбоку. Резьба вворачивается в предназначенный для прибора трёхходовой шаровый кран или вентиль. Арматура должна обеспечить доступ к прибору для его снятия в связи с поверочными мероприятиями или для замены. Диаметр резьбы – 15 мм или полдюйма. Подсоединить манометр можно через редуктор давления.

Существует несколько правил установки, которых важно придерживаться при монтаже устройства:

• Для уплотнения места соединения используйте прокладку на штуцере прибора.
• Затяжку производите рожковым ключом.

Зачем затягивать за корпус, раз это запрещено! На устройство нельзя оказывать любое механическое воздействие.

На что в первую очередь обращает внимание инспектирующий контролер в процессе опрессовки теплосистемы дома:

• Диаметр корпуса должен соответствовать 100 мм.
• Стрелка прибора должна быть выставлена на ноль.
• Дата поверки не просрочена.

Как эксплуатировать манометры

Главное правило эксплуатации прибора заключается в том, что он не должен использоваться в среде, где технические параметры превышают допустимые паспортными характеристиками.

Второе правило, не менее важное – это необходимость проведения своевременной поверки у метрологов.

Типы манометров по классу точности

Класс точности имеет цифровое значение – от 0,15 до 4,0. Качество точности измерений определяется в обратном порядке – самый низкий показатель маркировки указывает на то, что прибор обладает максимальной точностью, самый высокий – на то, что допускаются погрешности в обозначенных границах.

Классификация манометров

Чтобы быстрее разобраться с этой группой товаров, надо понимать, чем отличается одна модель от другой. Существует несколько признаков, по которым различают виды манометров:

• Тип измеряемого давления;
• Принцип действия;
• Назначение;
• Класс точности.

Типы манометров по назначению

Чтобы упростить процесс выбора подходящего прибора, производители сразу маркируют манометры по рекомендованному их назначению. Существуют как устройства общетехнического применения, так и специального. Полный перечень включает следующие группы манометров:

• Общетехнические.
• Электроконтактные.
• Кислородные.
• Эталонные.
• Железнодорожные.
• Судовые.
• Самопишущие.

Дополнительно можно выделить отдельные группы манометров по степени их устойчивости к конкретному неблагоприятному воздействию, например, коррозиестойкие, виброустойчивые.

Жидкостные манометры.

В жидкостных манометрах используется
принцип сообщающихся сосудов, в которых
уровни рабочей жидкости совпадают при
равенстве давлений над ними, а при
неравенстве занимают такое положение,
когда избыточное давление в одном из
сосудов уравновешивается гидростатистическим
давлением избыточного столба жидкости
в другом. Такие манометры выполняются
двухтрубными (или U-образными)
и однотрубными ( или чашечными)
(рис. 8).

В двухтрубных манометрах (рис.8, а)
разность давлений Р определяется по
высоте столба жидкости h,
уравновешивающей эту разность

Р = Р1 – Р2 = h
 q
,

где 
– плотность рабочей жидкости, кг/м3;
q – ускорение свободного
падения, м/с2.

Рис.
8. Жидкостные манометры

В чашечных манометрах (рис. 8, б) одна
из трубок заменена широким сосудом, в
который подается большее из измеряемых
давлений. Рабочая жидкость доливается
в манометр до нулевой отметки. При
измерении объем жидкости, вытесненный
из широкого сосуда, равен объему жидкости,
поступившей в измерительную трубку.
Разность давлений Р определяется по
уравнению:

Р = Р1 – Р2 = 
q (h1
+h2) = 
q h2
(1 + /F),

где ,
F – площади поперечного
сечения измерительной трубки и широкого
сосуда.

Если F/
= 400, то изменением уровня жидкости в
широком сосуде пренебрегают (h2
= 0) и при измерении учитывают только
уровень в измерительной трубке. В
качестве жидкостей используется вода,
ртуть, трансформаторное масло. Для
исключения влияния капиллярных сил в
манометрах рекомендуется использовать
стеклянные трубки с внутренним диаметром
8-10 мм.

Пределы измерения жидкостных манометров
не превышают 105 Па и зависят от
геометрических размеров системы и от
плотности рабочей жидкости. Для
двухтрубных манометров погрешность
измерения составляет 2
мм, а для чашечных 1
мм. Для уменьшения погрешности измерения
используют чашечные манометры с наклонной
трубкой (микроманометры).

Жидкостные манометры применяются для
измерения избыточного давления больше
атмосферного и для измерения давления
меньше атмосферного (вакуумметрического).
Для жидкостных манометров кроме
погрешности измерения высоты столба
жидкости, необходимо учитывать
погрешности, обусловленные отклонением
от расчетных значений местного ускорения
свободного падения, плотности рабочей
жидкости, расхождение температурных
коэффициентов шкалы, стекла и рабочего
вещества. Местное ускорение свободного
падения рассчитывается по уравнению:

1
– 0,0026 соs (2

где qн – нормальное ускорение
свободного падения, равное 9,80665 м/с2;


– отклонение географической широты от
широты 45 ºС, соответствующей нормальному
ускорению свободного падения; Н – высота
над уровнем моря, м.

Высота столба рабочей жидкости, измеренная
при температуре t, ºС (ht),
приводится к 0 0С (h0)
по формуле:

где  – коэффициент
видимого расширения рабочего вещества
в стекле ( для ртути 
= 0,99918, воды  = 0,0002,
этилового спирта 
= 0,0011)1/С; 
– температурный коэффициент линейного
расширения материала шкалы (для стекла
 = 0,000009, латуни 
= 0,000019; стали  =
0,000011),

Рис.9.
Колокольный дифференциальный манометр

К жидкостным манометрам относятся также
колокольные дифференциальные манометры
(рис. 9), которые применяются для
измерения разности давлений от 100 до
1000 Па. Измеряемая разность давлений в
колокольных дифманометрах определяется
по положению колокола. Такие дифманометры
бывают с гидростатистическим или с
пружинным уравновешиванием. При
гидростатическом уравновешивании в
результате перемещения толстостенного
колокола изменяется архимедова сила,
что приводит к уравновешиванию колокола
в различных положениях при соответствующих
разностях давлений. При пружинном
уравновешивании перемещение тонкостенного
колокола вызывает деформацию соединенной
с ним пружины, в результате чего происходит
уравновешивание. Предельно допускаемое
рабочее избыточное давление измеряемой
среды 0,25 МПа. В качестве заполнителя
поплавкового сосуда используются
различные масла, ртуть, спирты.

Достоинством жидкостных манометров и
дифманометров являются их простота и
надежность при высокой точности
измерений. К недостаткам следует отнести
возможность выплескивания рабочей
жидкости при резких изменениях давления
в мерительную линию или атмосферу.

Последнего недостатка лишены деформационные
манометры и дифманометры, которые
содержат упругие чувствительные
элементы, осуществляющие преобразование
давления в пропорциональное перемещение
рабочей точки этого элемента. Рабочий
диапазон выбирается в области упругих
деформаций с обеспечением запаса на
случай перегрузки чувствительного
элемента. В зависимости от типа
применяемого чувствительного элемента
деформационные манометры разделяются
на трубчато-пружинные, сильфонные и
мембранные.

В трубчато-пружинных манометрах в
качестве чувствительного элемента
применяется трубчатая пружина, которая
может быть выполнена одновитковой или
многовитковой. На рис. 10. показан
одновитковый манометр,

Рис.
10 Трубчато-пру­жинный манометр.

который
посредством ниппеля 1 соединяется с
объемом измеряемой среды, к внутренней
стороне ниппеля прикреплена изогнутая
по определенному радиусу пустотелая
трубка 2 овального сечения. Свободный
конец трубки 2 запаян и соединен с
показывающим механизмом 3. Под действием
сил давления трубка 2 раскручивается
на величину, пропорциональную давлению.
Такие манометры градуируются по
контрольно-образцовым приборам.

Деформационные манометры могут быть
использованы для измерения как избыточного
давления (манометры), так и вакуумметрического
(вакуумметры). Верхний предел измерения
избыточного давления составляет до 103
МПа, а предел измерения пружинных
вакуумметров находится в диапазоне от
0,1 до 0 МПа. Для повышения чувствительности
манометров применяют многовитковые
трубчатые пружины.

Рис.
11. Многовитковые манометры.

Трубчатая пружина 1 (рис.11, а) припаяна
к неподвижному держателю 2, заканчивающимся
ниппелем 3. Запаянный конец трубки
соединен с тягой 4, передающей перемещение
пружины на ось 5, которая посредством
рычажной системы соединяется с
указательной манометрической стрелкой.
Угол раскручивания многовитковой
пружины значительно больше по сравнению
с одновитковой. Многовитковая пружина
может быть выполнена как из металла,
так и из других материалов. На (рис. 11,
б) изображен стеклянный деформационный
манометр, где стеклянная трубчатая
спираль 1 размещена в стеклянном чехле
2, давление в котором может быть равно
атмосферному, быть больше или меньше
него. Отсчет показания прибора производится
по отклонению зеркала 3 при помощи метода
зеркала и шкалы. Такой прибор позволяет
измерять давление с точностью до 1 мм
рт. ст. при сравнительно малых разностях
давления внутри и снаружи спирали.

Деформационные манометры выполняются
двух типов: показывающие и самопишущие.
Для автоматизации проведения эксперимента
как показывающие, так и самопишущие
манометры содержат дополнительные
устройства для преобразования перемещения
конца запаянной трубчатой пружины в
пропорциональный электрический или
пневматический сигнал.

Сильфоном называется тонкостенная
цилиндрическая трубчатая оболочка с
поперечной кольцевой гофрировкой.
Сильфоны изготовляют в двух вариантах:
бесшовные из тонкостенных цельнонатянутых
трубок (рис.12, а) и сварные из плоских
гофрированных кольцевых мембран (рис.12,
б). Сварные сильфоны более чувствительны,
чем бесшовные, т.к. могут быть изготовлены
с большей глубиной гофров, более стабильны
по своим упругим свойствам, а также
проще в изготовлении. Однако большое
количество сварных швов снижает
надежность таких сильфонов.

Рис.
12. Сильфон: а) цельнонатянутый; б) сварной.

Как осуществляется поверка манометров

При проверке манометра инспектор смотрит положение стрелки: она должна быть выставлена на нерабочем приборе в ноль.

Проверяет дату выпуска, время последней и последующей поверки.

Штамп поверки может стоять на стекле циферблата с лицевой стороны. Также штамп может быть на обратной стороне корпуса и обязательно в паспорте прибора.

Виды и конструкция прибора

• Корпус.
• Стрелки прибора.
• Шестерёнки.
• Ось.
• 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.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

• Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
• Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
• Судовые. Используются на морском и речном судне.
• Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
• Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
• Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
• Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

• Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
• Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
• Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
• Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

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.

Предлагаем Вашему вниманию следующие типы манометров:

• Электроконтактные манометры
• Манометры точных измерений
• Виброустойчивые манометры
• Напоромеры
• Коррозионностойкие манометры
• Аммиачные манометры
• Взрывозащищенные манометры
• Дифференциальные манометры
• Котловые манометры
• Судовые манометры
• Железнодорожные манометры
• Цифровые манометры

Манометры – это специальные приборы, используемые для измерения давления в газовой, паровой и жидкостной среде. Так как существует много разновидностей такого оборудования, перед тем, как определиться с нужным вам устройством, четко составьте свои критерии. Чтобы облегчить себе задачу и ускорить процесс покупки манометра в Санкт-Петербурге, свяжитесь с нашим представителем и получите бесплатную консультацию. Наши специалисты поможет вам выбрать идеально подходящий по всем параметрам прибор, чтобы обеспечить безопасность работы вашей системы.

Класс точности манометров

Эта характеристика обязательно указывается в техническом паспорте на прибор. Выражается класс точности в цифрах: чем ниже цифровое значение в маркировке, тем выше точность. Существует три стандартные категории:

• С большой погрешностью. Класс точности 4,0. Эти приборы обычно используются на автомобильных СТО для проверки уровня давления воздуха в шинах.
• Стандартные, в диапазоне 1,0-2,5 (нормальный класс точности для большинства моделей);

Класс точности влияет не только на погрешность измерений. От него зависит и возможность эксплуатации приборов в том или ином диапазоне. Так, мощные модели не способны уловить минимальные колебания, а сверхчувствительные весьма восприимчивы к высоким «критическим» показателям.

В ассортименте современных моделей есть устройства, способные проводить измерения в диапазоне 0,06-1000 мПа, а также модификации для измерения разрежения давления до уровня -40кПа.

Компания Измеркон , Санкт-Петербург, реализует манометры цифрового типа, с ЖК-дисплеем, на котором показывают измеренные величины. Такие устройства работают с высокой точностью, в пределах 0,5-0,025%. Среди предложений компании есть и модели с дополнительными опциями – например, во взрывозащищенном исполнении.

Источник — http://tehpribory.ru/glavnaia/pribory/manometr.html
Источник — http://jumas.ru/information/kniga-manometry/2.2.1.php
Источник — http://www.manomarket.ru/technical-information
Источник — http://www.kit-ing.ru/node/181
Источник — http://salinc.ru:65082/si/Man3.html
Источник — http://kipiavp.ru/pribori/tehnicheskiy-manometr.html
Источник — http://www.nado5.ru/e-book/manometry
Источник — http://stankiexpert.ru/spravochnik/pnevmatika/cifrovoj-manometr.html
Источник — http://crast.ru/instrumenty/zhidkostnye-manometry-naznachenie-ustrojstvo
Источник — http://izmerkon.ru/podderzhka/publikaczii/manometri-vidi-ustroistvo-osobennosti.html

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление Δp = p1 − p2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) равно 9,8 H/кг.

Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

Приборы делятся на определенные виды. Это зависит от функций, которые они выполняют, а также сферы применения. Их можно разделить таким образом:

• Общетехнические.
• Электроконтактные.
• Специальные.
• Самопишущие.
• Железнодорожные.
• Виброустойчивые.
• Судовые.
• Эталонные.
• Автомобильный.

Специалисты рекомендуют каждый из приборов применять только для целей и условий, указанных в руководстве по эксплуатации манометра. Невыполнение требований, указанных в документации, может привести к выходу измерителя из строя. Кроме того, в результате этого возможны грубые нарушения техники безопасности, которые приводят к несчастным случаям.

Общетехнические и электроконтактные

Общетехнические приборы используются для измерения в неагрессивных средах жидкостей, газов и паров. Они бывают радиальными и осевыми. Главным условием эксплуатации является следующее: любое вещество, которое находится в жидком и газообразном состояниях, не реагирующее со сплавами меди.

Электроконтактные приборы имеют, как правило, 2 электрических контакта. Первая группа соответствует минимальной величине давления, а вторая — максимальной. Контакты настраиваются на определенные значения. Принцип действия приборов довольно прост. При снижении величины давления на предельно допустимый уровень, который настраивается, происходит размыкание цепи. Таким же образом работает и верхняя граница.

Возможность замыкания и размыкания контактов можно отключить. Для этого следует установить значение низкой границы на 0, а высокой — на максимальное значение шкалы прибора. Они получили применение в промышленности. Можно использовать также сразу две границы, установив одну стрелку на минимальное значение, а другую — на предельно допустимую величину, на которую рассчитано оборудование.

Для использования одной границы следует установить минимальную в положение 0, а максимальный уровень на необходимое значение. Аналогично устанавливается только нижняя граница, но в этом случае нужно установить стрелку на нужное минимальное значение. Высокий предел поставить на максимальное значение.

Например, в угольной промышленности для охлаждения электродвигателя на конвейере применяется манометр для измерения давления воды. При понижении ее давления до определенного значения двигатель невозможно запустить, что помогает сохранить оборудование от перегрева. Кроме того, выставляется верхний предел. Это нужно для того, чтобы давление воды не вывело из строя систему охлаждения.

Манометры с электрическими контактами не применяются для точных измерений, поскольку стрелочный механизм при взаимодействии с одной из контактных групп показывает значения со значительной погрешностью. При загазованности пространства следует применять модели с взрывозащитой.

Специальные измерители

Специальные манометры делятся на три типа: кислородные, ацетиленовые и аммиачные. Первый тип должен монтироваться на обезжиренные трубы агрегатов, поскольку незначительное загрязнение может привести к взрыву прибора и другого электрооборудования. Они выпускаются в корпусах голубого цвета. На шкале прибора указывает маркировка химической формулы кислорода (O2).

Второй вид применяется в устройствах и механизмах для измерения показаний давления ацетилена. «Внутренняя начинка» измерителя содержит специальный металлический сплав, который не реагирует с газом. Необходимо отметить, что замена деталей на медные недопустима. При взаимодействии газа с медными сплавами может образоваться взрывоопасная ацетиленистая медь. Аммиачные приборы должны быть устойчивыми к коррозийным процессам, поскольку возможно повреждение корпуса с последующей утечкой газа.

Самопишущие регистраторы

Самопишущие регистраторы давления являются сложными электронными устройствами с пишущим механизмом, который состоит из специального пера и устройства подачи чернил. Во время работы прибора выполняется регистрация показаний давления в определенный промежуток времени в виде диаграммы.

Они обладают погрешностью, которая связана со скольжением пера по бумаге. Этот недостаток устранен в современных моделях. При этом применяется специальный порт для подключения струйного или лазерного принтера. Такое усовершенствование позволяет применять самопишущие манометры не только для контроля показания давления, но и для тестирования и точных измерений для разработки различного оборудования.

Железнодорожные и виброустойчивые

Существуют модели, которые применяются в условиях вибраций. Железнодорожные манометры применяются в аппаратуре контроля работы двигателя поездов. Наиболее распространенными моделями считаются МП-2 стрелочного и дискового типов. Манометр с вращающимся диском применяется для измерения Р в неагрессивных средах. Для удобного снятия показаний в состав устройств включена подсветка шкалы.

Диапазоны показаний приборов:

• Без диска: от 0 до 16 кгс / кв. см.
• С диском: от 0 до 10 кгс / кв. см.

Приборы обладают классами точности 1,5 и 2,5 и могут выдержать вибрации от 5 до 25 Гц с амплитудными значениями, равными 0,1 мм. Виброустойчивые приборы применяются в условиях эксплуатации при высоких значениях вибраций. Некоторые виды измерителей считаются устойчивыми к вибрациям и комбинированными. Например, манометры, которые устанавливаются на выходе мощных шахтных насосных установках.

Эталонные и судовые

Цифровые эталонные (образцовые) манометры применяются для измерения величины давления жидкостей и веществ, которые находятся в газообразном состоянии. Они отличаются высоким классом точности и оснащаются специальным цифровым дисплеем. На нем отображается текущая величина давления в системе, а также превышение номинального уровня (нормальных показателей). Эталонные манометры обладают некоторыми особенностями по сравнению с обыкновенными аналоговыми моделями:

• Проверкой и калибровкой других манометров.
• Применением в системах безопасности.
• Возможностью сохранения показаний.
• Выявлением пиковых уровней и помещением этих значений в память.

Очень часто предприятия отправляют измерители давления в метрологические организации для выявления дефектов приборов и их калибровки. Это очень важно, поскольку существенно влияет на сроки эксплуатации оборудования и предупреждение несчастных случаев. Кроме того, эталонные манометры выявляют утечку газов и жидкостей. Если на предприятии установлены такие приборы, то это позволяет существенно снизить появление нештатных ситуаций.

Образцовые манометры эксплуатируются на любых объектах коммунального комплекса, заводах, газопроводах, предприятиях угледобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях. Кроме того, они являются универсальными, поскольку применяются для работы с жидкостями, газами и парами. Их можно применять в агрессивных и неагрессивных средах. Корпус является герметичным, и надежно защищен от попадания жидкостей, пыли и грязи.

Судовые приборы применяются для эксплуатации на речном и морском видах транспорта. Они устойчивы к вибрациям и агрессивным средам. Достигается это при помощи герметичного корпуса и виброзащиты.

Автомобильная разновидность

Основное предназначение автомобильных манометров — измерение давления воздуха внутри шин автотранспорта. В некоторых моделях машин они включены в стандартную комплектацию. Приборы бывают двух типов: аналоговые (механические) и цифровые. Первые имеют цифровую шкалу со стрелочным указателем. Они считаются более надежными, чем цифровые. Приборы имеют некоторую особенность: при приближении уровня давления к верхней границе его погрешность увеличивается.

Цифровой манометр оснащен жидкокристаллическим дисплеем, на который выводится результат измерения. Измеритель обладает большим классом точности, чем аналоговый. Существенным недостатком приборов этого типа считается наличие источника питания (постоянно нужно иметь запасные батарейки или аккумуляторы). Кроме того, любой тип автомобильного манометра нельзя протирать салфеткой, поскольку это увеличивает погрешность измерений.

Типы манометров по принципу действия

• Жидкостные. Стандартный вариант манометров.
• Грузопоршневые. Модели этого типа отличаются высокой точностью данных.
• Пружинные манометры. Имеют несколько модификаций, в зависимости от типа пружины – коробчатые, пластинчатые, трубные. Также в эту группу входят дифференциальные приборы.

Принцип действия трубчатого манометра

Один конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Если же давление будет уменьшаться, то трубка будет сгибаться, а стрелка двигаться в обратном направлении.

После сборки всей системы проверяется ее работоспособность. При появлении малейших признаков возникновения протечки следует усилить соединение, так как эксплуатация с подобных дефектов категорически запрещается.

Как правильно мерить давление единицы измерения

Стоит учитывать тот момент, что давление может измеряться в самых различных единицах измерения. Довольно большое распространение получили нижеприведенные понятия:

• Атмосферы.
• Паскали.
• Бары.

Для перевода одного показателя в другой можно использовать специальные таблицы соответствия.

В заключение отметим, что покупные цифровые манометры предназначены для постоянного или временного измерения основных показателей. На момент эксплуатации устройство должно быть защищено от воздействия окружающей среды, так как при повреждении весьма велика вероятность появления течи.

Колокольные манометры. Используются для измерения перепадов давления и разряжений.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устройство и высокую точность измерения, широко применяются как лабораторные и поверочные приборы. Жидкостные манометры подразделяются на: U-образные, колокольные и кольцевые.

U-образные. Принцип действия основан на законе сообщающихся сосудов. Они бывают двухтрубные (1) и чашечные однотрубные(2).

1) представляют собой стеклянную трубку 1, укрепленную на плате 3 со шкалой и залитую запорной жидкостью 2. Разность уровней в коленах пропорциональна измеряемому перепаду давления. «-»1.ряд погрешностей: вследствие неточности отсчета положения мениска, изменения Т окруж. среды, явлений капиллярности (устраняется введением поправок). 2. необходимость двух отсчетов, что приводит к увеличению погрешности.

2) предст. собой модификацию двухтрубных, но одно колено заменено на широкий сосуд (чашечку). Под действием избыточного давления уровень жидкости в сосуде снижается, а в трубке повышается.

Поплавковые U-образные дифманометры по принципу действия подобны чашечным, но для измерения давления в них используют перемещение поплавка, помещенного в чашку, при изменении уровня жидкости. По средством передаточного устройства перемещение поплавка преобразуется в перемещение показывающей стрелки. «+» широкий предел измерения.

В этом приборе колокол 1, подвешенный на пос-

тоянно растянутой пружине 2, частично погружен в разделительную жидкость 3, налитую в сосуд 4.При Р1=Р2 колокол прибора будет находиться в равновесии. При возникновении разности давлений равновесии нарушит-ся и появиться подъемная сила, кот. будет перемещать колокол. При перемещении колокола пружина сжимается.

Кольцевые манометры. Применяются для измерения разности давления, а также небольших давлений и разряжений. Действие основано на принципе «кольцевых весов».

Приборы для измерения избыточного давления называются манометрами, вакуума (давления ниже атмосферного) – вакуумметрами, избыточного давления и вакуума – мановакуумметрами, разности давлений (перепада) – дифференциальными манометрами.

Основные серийно выпускаемые приборы для измерения давления по принципу действия делятся на следующие группы:

– жидкостные – измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости;

– пружинные – измеряемое давление уравновешивается силой упругой деформации трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т.д.;

– поршневые – измеряемое давление уравновешивается силой, действующей на поршень определенного сечения.

В зависимости от условий применения и назначения промышленностью выпускаются следующие типы приборов для измерения давления:

– технические – приборы общего назначения для эксплуатации оборудования;

– контрольные – для поверки технических приборов на месте их установки;

– образцовые – для поверки контрольных и технических приборов и измерений, требующих повышенной точности.

Назначение. Для измерения избыточного давления широкое применение нашли манометры, работа которых основана на использовании деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под действием измеряемого давления. Значение этой деформации передается отсчетному устройству измерительного прибора, градуированному в единицах давления.

В качестве чувствительного элемента манометра чаще всего используется одновитковая трубчатая пружина (трубка Бурдона). Другими видами чувствительных элементов являются: многовитковая трубчатая пружина, плоская гофрированная мембрана, гармоникообразная мембрана – сильфон.

Устройство. Манометры с одновитковой трубчатой пружиной широко применяются для измерения избыточного давления в пределах 0,6 – 1600 кгс/см². Рабочим органом таких манометров является полая трубка элипсовидного или овального сечения, изогнутая по окружности на 270°.

Рис. 2.64. Показывающий манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Назначение. Манометры, вакууметры и мановакууметры электроконтактные типа ЭКМ ЭКВ, ЭКМВ и ВЭ-16рб предназначены для измерения, сигнализации или двухпозиционного регулирования давления (разряжения) нейтральных по отношению к латуни и стали газов и жидкостей. Измерительные приборы типа ВЭ-16рб выполняются во взрывозащищенном корпусе и их можно устанавливать в пожароопасных и взрывоопасных помещениях. Рабочее напряжение электроконтактных устройств до 380В переменного тока или до 220В постоянного тока.

Устройство.Устройство электроконтактных манометров аналогично пружинным, с той лишь разницей, что корпус манометра имеет большие геометрические размеры за счет монтажа контактных групп. Устройство и перечень основных элементов электроконтактных манометров представлены на рис. 2.65..

Назначение. Манометры и вакууметры образцовые типа МО и ВО предназначены для проверки манометров, вакууметров и мановакууметров для измерений в лабораторных условиях давления и разряжения неагрессивных жидкостей и газов.

Манометры типа МКО и вакууметры типа ВКО предназначены для проверки исправности действия рабочих манометров на месте их установки и для контрольных измерений избыточного давления и разряжения.

Рис. 2.65. Электроконтактные манометры: а – типа ЭКМ; ЭКМВ; ЭКВ;

Б – типа ВЭ – 16 Рб основные части: трубчатая пружина; шкала; подвижный

Механизм; группа подвижных контактов; входной штуцер

Назначение. Электрические манометры типа МЭД предназначены для непрерывного преобразования избыточного или вакууметрического давления в унифицированный выходной сигнал переменного тока. Эти приборы применяют для работы в комплекте со вторичными дифференциально-трансформаторными приборами, машинами централизованного контроля и другими приемниками информации, способными принимать стандартный сигнал ввиде взаимной индуктивности.

Эксплуатационные требования, предъявляемые к манометрам технического назначения:

· при установке манометра наклон циферблата от вертикали не должен превышать 15°;

· в нерабочем положении стрелка измерительного прибора должна находиться в нулевом положении;

· манометр прошел поверку и имеет клеймо и пломбу с указанием даты поверки;

· отсутствуют механические повреждения корпуса манометра, резьбовой части штуцера и т.д.;

· цифровая шкала хорошо видна обслуживающему персоналу;

· при измерении давления влажной газообразной среды (газ, воздух), трубка перед манометром выполняется в виде петли, в которой влага конденсируется;

· на месте отбора измеряемого давления (перед манометром) должен быть установлен кран или вентиль;

· для уплотнения места присоединения штуцера манометра должны использоваться прокладки, изготовленные из кожи, свинца, отожженной красной меди, фторопласта. Использование пакли и сурика не допускается.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; Нарушение авторского права страницы

Типы манометров по виду измеряемого давления

• Напоромеры – используются для замера малого избыточного давления до 40 кПа.
• Манометры – применяются для определения избыточного давления в диапазоне 0,06-1000 МПА.
• Вакуумметры – основное назначение этих устройств заключается в измерении объема разряжения давления.
• Тягомеры – подходят для замера разряжения давления с граничным показателем до -40 кПа.
• Мановакуумметры – пригодны для измерения вакуумметрического и избыточного давления в пределах 60-240 000 кПа.

Классификация устройств подразделяется по измеряемому давлению, принципу действия, назначению, способу подключения.

Классификация по типу измеряемого давления

Главная задача манометров – измерение давления.  У них разнообразный вариативный ряд. По типам бывают:

• Манометры для контроля давления.
• Термоманометры – комбинированные приборы.
• Вакуумметры – для работы в вакуумной среде.
• Мановакуумметры – универсальные приборы, могут измерять и вакуум, и давление.
• Тягомеры или напоромеры – приборы для контроля малого вакуумметрического давления от -40 до +40 кПа.
• Барометры – измеряют атмосферное давление.
• Манометры дифференциальные – измерение разности давлений.

Классификация по принципу работы

Типология по принципу действия основывается на разнообразии измерительного элемента.  Приборы подразделяются на:

Классификация по назначению

По сфере использования разделяются на виды:

• Технические – контроль давления жидкостей, паров и газа. Применяются в системах отопления, ГВС и ХВС и т. д.
• Электроконтактные – используются в качестве управляющего органа и служат для отключения и включения насосных агрегатов, запуска котловых установок.
• Виброустойчивые – применяются в местах, где действует агрессивная рабочая среда и при наличии внешних колебаний. Например, котельные, машинные залы.
• Взрывозащищенные – все типы, но в корпусе с повышенной защитой для работы во взрывопожароопасной среде.
• Самопишущие – приборы с фиксацией действия манометра, записью уровней давления.
• Узконаправленные – для работы в определенных областях для специальных задач: для судов, нефтяных скважин, поездов, аммиачные (для работы в агрессивной среде), для сверхвысоких давлений.

Классификация по способу подключения

Принцип действия манометра основан на том, что столб жидкости определенной высоты обладает определенным давлением. Изменение величины жидкостных столбов при приложении на прибор источника давления используется как показатель изменения давления.

В качестве жидкости в манометрах большей частью используются ртуть и вода. Однако возможно использование других, специально приготовленных жидкостей, например, специального масла. В бесцветные жидкости для удобства в работе обычно добавляется краситель. Влияние веса красителя ничтожно и в расчет не принимается.

Для измерения давления используют манометры и барометры. Барометры используются для измерения атмосферного давления. Для других измерений используются манометры. Произошло слово манометр от двух греческих слов: манос – неплотный, метрео – измеряю.