Рисунок манометра

Манометр – это компактное механическое устройство для измерения давления. В зависимости от модификации оно может работать с воздухом, газом, паром или жидкостью. Существует много разновидностей манометров, по принципу снятия показаний давления в измеряемой среде, каждый из которых имеет свое применение.

Как устроен диафрагменный манометр?

В качестке чувствительного элемента в диафрагменном манометре используется мембрана, которая воздействует на механизм, соединенный со стрелкой. Подводимое к манометру измеряемое давление деформирует мембрану, которая в свою очередь заставляет перемещаться стрелку.

Диапазон измерения диафрагменного манометра зависит от жесткости и площади мембраны.

Диафрагменные манометры пригодны для работы с агрессивными средами, их используют для измерения давления в:

Сфера использования

Внешне манометр напоминает невысокий цилиндр различного диаметра, чаще всего 50 мм, который состоит из металлического корпуса со стеклянной крышкой. Сквозь стеклянную часть просматривается шкала с отметками в единицах измерения давления (Бар или Па). Сбоку в корпус входит трубка с внешней резьбой для ввинчивания в отверстие системы, в которой необходимо провести измерение давления.

При нагнетании давление в измеряемой среде газ или жидкость сквозь трубку прижимает внутренний механизм манометра, что приводит к отклонению угла стрелки, которая указывает на шкалу. Чем выше создаваемое давление, тем больше отклоняется стрелка. Цифра на шкале, на которой остановится указатель, и будет соответствовать давлению в измеряемой системе.

Давление, которое может измерить манометр

Применение этих приборов позволяет контролировать различные технологические процессы и предотвращать аварийные ситуации. Манометры предназначенные для эксплуатации в особых условиях могут иметь дополнительные модификации корпуса. Это может быть взрывозащищенность, устойчивость к коррозии или повышенной вибрации.

Разновидности манометров

Манометры используется во многих системах, где присутствует давление, которое должно находиться на четко заданном уровне. Применение прибора позволяет вести за ним контроль, поскольку недостаточное или избыточное воздействие может навредить различным технологическим процессам. Кроме этого, превышение нормы давления является причиной разрыва емкостей и труб. В связи с этим создано несколько разновидностей манометров рассчитанных под определенные условия работы.

Они бывают

Образцовый манометр предназначен для поверки другого подобного измерительного оборудования. Такие устройства определяют уровень избыточного давления в различных средах. Подобные приборы оснащены особо точным механизмом, дающим минимальную погрешность. Класс точности у них составляет от 0,05 до 0,2.

Общетехнические применяются в общих средах, которые не замерзают в лед. Такие приборы имеют класс точности от 1,0 до 2,5. Они устойчивы к вибрации, поэтому могут устанавливаться на транспорте и системах отопления.

Специальные манометры предназначены для работы с определенным газом. Такие приборы обычно имеют цветные корпуса, а не классические черные. Цвет соответствует газу, с которым может работать данный прибор. Также на шкале применяется специальная маркировка. К примеру, манометры для измерения давления аммиака, которые обычно устанавливается в промышленных холодильных установках, окрашены в желтый цвет. Подобное оборудование имеет класс точности от 1,0 до 2,5.

Самопишущие применяются в сферах, где требуется не только вести визуальный контроль за давлением системы, но и фиксировать показатели. Они пишут диаграмму, по которой можно просматривать динамику давления в любой промежуток времени. Подобные устройства можно встретить в лабораториях, а также на тепловых электростанциях, консервных заводах и прочих пищевых предприятиях.

Судовые включают широкий модельный ряд манометров, которые имеют защищенный корпус от атмосферного воздействия. Они могут работать с жидкостью, газом или паром. Имена их можно встретить на уличных газовых распределителях.

Железнодорожные манометры предназначены для контроля за избыточным давлением в механизмах, которые обслуживают рельсовый электротранспорт. В частности, их применяют на гидравлических системах, передвигающих рельсы при разведении стрелы. Подобные устройства имеют повышенную стойкость к вибрации. Они не только устойчиво переносят встряску, но при этом указатель на шкале не реагирует на механическое воздействие на корпус, точно отображая уровень давления в системе.

Разновидности манометров по механизму снятия показаний давления в среде

Жидкостный манометр предназначен для измерения давление столба жидкости. Такие приборы работают по физическому принципу сообщающихся сосудов. Большинство устройств имеют видимый уровень рабочей жидкости, из которой они снимают показания. Эти приборы одни из редко используемых. В связи с контактом с жидкостью их внутренняя часть пачкается, поэтому постепенно прозрачность теряется, и визуально определить показания становится сложно. Жидкостные манометры были придуманы одними из самых первых, но еще встречаются.

Пружинные манометры самые часто встречаемые. Они имеют простую конструкцию, которая пригодна для ремонта. Пределы их измерения обычно составляют от 0,1 до 4000 Бар. Непосредственно сам чувствительный элемент такого механизма представляет собой трубку овального сечения, которая под действием давления ужимается. Давящая на трубку сила передается по специальному механизму на стрелку, которая проворачивается под определенным углом, указывая на шкалу с разметкой.

Мембранный манометр работает по физическому принципу пневматической компенсации. Внутри прибора имеется специальная мембрана, уровень прогиба которой зависит от воздействия создаваемого давлением. Обычно применяется две спаянных между собой мембран, образовывающих коробку. По мере изменения объема коробки чувствительный механизм отклоняет стрелку.

Электроконтактные манометры можно встретить в системах, которые автоматически контролируют давление и проводят его регулировку или сигнализируют о достижении критического уровня. В приборе имеется две стрелки, которые можно двигать. Одна устанавливается на минимальное давление, а вторая на максимальное. Внутри прибора вмонтированы контакты электрической цепи. Когда давление достигает одного из критических уровней, проводится замыкание электроцепи. В результате создается сигнал на пульт управлении или срабатывает автоматический механизм для экстренного сброса.

Дифференциальные манометры являются одними из самых сложных механизмов. Они работают по принципу измерения деформации внутри специальных блоков. Данные элементы манометра восприимчивы к давлению. По мере деформации блока специальный механизм передает изменения на стрелку, указывающую на шкалу. Движение указателя происходит до тех пор, пока перепады в системе не прекратятся и не остановятся на определенном уровне.

Класс точности и диапазон измерения

Любой манометр имеет технический паспорт, на котором указывается его класс точности. Показатель имеет цифровое выражение. Чем ниже цифра, тем прибор точнее. Для большинства приборов нормой является класс точности от 1,0 до 2,5. Они применяются в тех случаях, когда небольшое отклонение не имеет особого значения. Самую большую погрешность обычно дают приборы, которые используют автомобилисты для измерения давления воздуха в шинах. Их класс нередко опускается до отметки 4,0.  Лучший класс точности имеют образцовые манометры, самые совершенные из них работают с погрешностью 0,05.

Каждый манометр рассчитан для работы в определенном диапазоне давления. Слишком мощные массивные модели не смогут зафиксировать минимальные колебания. Очень чувствительные устройства при избыточном воздействии выходят из строя или разрушаются, приводя к разгерметизации системы. В связи с этим при выборе манометра следует обращать внимание на этот показатель. Обычно на рынке можно найти модели, которые способны фиксировать перепады давления в пределах от 0,06 до 1000 мПА. Также существуют специальные модификации, так называемые тягомеры, которые предназначены для измерения разрежения давления до уровня -40 кПа.

Похожие темы

Наиболее
распространение в технологических
процессах добычи, подготовки и транспорта
природных углеводородов получили
показывающие пружинные манометры.
Чувствительным элементов данной группы
манометров является трубчатая пружина,
так называемая пружина Бурдона,
представляющая собой согнутую по кругу
трубку овального или эллиптического
сечения, малая ось которой совпадает с
радиусом. Один конец трубки Бурдона
предназначен для подвода измеряемого
давления, а другой закрыт заглушкой.
Схема устройства показывающего манометра
приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Показывающий манометр:

а – общий вид; б – передаточный механизм;
1 – ниппель; 2 – тяга; 3 – зубчатый сектор;
4 – показывающая стрелка; 5 – трубка
Бурдона; 6 – триб (шестерня);

7 – спиральная пружина (волосок);

Принцип работы показывающего манометра
сводится к следующему. Под действием
измеряемого давления на внутреннюю
полость пружины 5, её сечение деформируется,
приобретая при этом наиболее устойчивую
форму окружности. Свободный конец трубки
перемещается на величину, пропорциональную
измеряемому давлению. С помощью
передаточного механизма состоящего из
шестерни (триба) 6 и зубчатого сектора
3, достигается преобразование свободного
конца пружины 5, во вращательное движение
показывающей стрелки 4. Сектор 4 соединенный
шарнирно с тягой 2 пружины 5, приводит
во вращательное движение триб 6,
закрепленный на оси стрелки прибора 3.
Спиральная пружина 7, закрепленная одним
концом на оси, а другим на кронштейне
обеспечивает регулировку зазоров в
шарнирных и зубчатых зацеплениях.
Поворот показывающей стрелки 4
отсчитывается по круговой шкале с углом
охвата в 270 0. Измеряемое давление
подводится с помощью ниппеля 1, который
имеет резьбу для подключения к объекту,
на котором измеряется давление.

В зависимости от класса точности
манометры этого типа подразделяются
на образцовые и на рабочие. К первой
группе относятся манометры с классом
точности: 0,16; 0,25; 0,40;0,060. Показывающие
манометры выпускаются на предельные
значения давления от 0,05 до 200,0 МПа.

Образцовые
манометры в основном используются для
поверки рабочих манометров и при
измерении давления при гидродинамических
и прочих видах исследований скважин.

Для измерения давлений находящихся в
пределах 0,03 – 1,00 МПа, применяю показывающие
манометры, в которых чувствительным
элементом служат сильфон (гармониковая
мембрана) или пластинчатая мембрана.
Манометры этой разновидности в основном
используются для измерения давления в
загрязненных жидкостях, поскольку
мембрана в данном случае выполняет и
роль разделителя.

Для
поверки образцовых показывающих
манометров основным средством являются
грузопоршневые манометры, где давление
создается с помощью ручного гидравлического
пресса и измеряется путём сравнения
его массы с массой грузов. Принципиальная
схема грузопоршневого манометра
приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема
грузопоршневого манометра: 1 – корпус
пресса; 2 – цилиндр; 3 – полированный
поршень; 4 – тарелка с грузами; 5 –
вентиля; 6 – поршень с уплотнительной
манжетой (гидравлический пресс); 7 –
поверяемый манометр.

Измерительная часть грузопоршневого
манометра включает в себя полированный
поршень 3, притертый по цилиндру 2. Сверху
на поршне 3 закреплена тарелка с
тарированными грузами 4. Полость под
поршнем 6 заполнена маслом и снабжена
уплотнительной резиновой манжетой, и
сообщается каналом с прессом винтового
гидравлического типа.

Меняя
величины грузов можно создавать различные
значения давления. Внутренняя полость
гидравлического пресса 1 посредством
каналов соединена со штуцерами вентилей
5. На штуцера присоединяются поверяемые
манометры 7. Перед поверкой манометры
необходимо заполнить маслом, а сам
поршневой манометр установить п о
уровню. Во время поверки манометров
необходимо вращатьв ручную тарелку с
грузом.

Гидравлический пресс заполняется маслом
при помощи поршня 6, из воронки установленной
на одном из штуцеров вентиля 5. После
установки поверяемого манометра 7 в
штуцер 5, с помощью гидравлического
пресса: поднимают давление в системе
до тех пор, пока измерительный поршень
с грузами не начнет подниматься. Проводя
аналогичные операции с различным
значением (весом) грузов, осуществляют
проверку правильности показаний
поверяемого манометра в пределах всей
его шкалы.

Грузопоршневые манометры типа МП
используемые в промысловой практике
выпускают на следующие предельные
значения давления – 6, 25, 60 и 250 МПа.

Для замера низких значений давления в
промысловой практике так же нашли
применение жидкостные манометры и
дифференциальные манометры. Принципиальная
конструкция жидкостных манометров
приведена на рисунке 3.

Двухтрубный
манометра выполнен в виде U – образной
стеклянной трубки (рисунок 3.а) с делениями,
нанесенных через 1 мм. U – образная
стеклянная трубка заполняется жидкостью
– водой, спиртом или ртутью. Один из
концов манометра сообщается с атмосферой,
а другой с объектом, где производится
определение давления.

Рисунок
3. Схема основных жидкостных манометров:

а
– U – образного; б – микроманометра; в –
однотрубного

Одной
из разновидностей двухтрубного манометра
является чашечный однотрубный манометр,
так называемый, микроманометр. Конструкция
микроманометра представляет собой
прибор (рисунок 3.б), у которого одно
колено трубки выполнено в виде чашки
с большей площадью поперечного сечения
(в 10 – 20 раз), чем у второго колена. В этой
связи, значением уровня в чашке
пренебрегают, и показания давления
отсчитываются только по изменению
уровня в трубке. Такая конструкция
манометра позволяет в два раза уменьшить
погрешность отсчёта уровня по сравнению
с двухтрубным манометром.

При измерении весьма малых значений
давлений, используют жидкостные
микроманометры с наклонным положением
трубки (рисунок 3.в). При таком положении
трубки высота столба жидкости
уравновешивающая измеренное давление,
определяется из выражения вида:

где l- длина столба жидкости по шкале;

– угол наклона трубки манометра.

В расходомерах, при измерении перепадов
давления применяют различные типы
дифференциальных манометров – трубные
жидкостные, поплавковые, мембранные и
сильфонные. Первый тип дифференциального
манометра применяют в лабораторных
условиях и проверки других приборов на
месте их установки.

Рассмотрим конструкцию поплавкового
дифференциального манометра, принцип
действия которого аналогичен двухтрубному
жидкостному дифференциальному манометру.
Различие только в том, что отсчёт
показаний осуществляется не прямо по
высоте столбика ртути, а по перемещению
поплавка находящегося на поверхности
ртути, в одном из колен.

Принципиальная схема поплавкового
дифференциального манометра приведена
на рисунке 5. Измерительный прибор данной
конструкции имеет два металлических
сосуда 1 и 2, соединенных между собой
трубкой 11. К сосуду 1 (большего диаметра
или так называемому, плюсовому) подаётся
более высокое давление, чем в минусовой
сосуд 2. Из-за перепада давления ртуть
из плюсового сосуда поступает в минусовой
сосуд и поплавок 9 опускается в соответствии
с изменением уровня ртути в плюсовом
сосуде.

Рисунок
4. Дифференциальный манометр поплавкового
типа:

1
– плюсовой сосуд; 2 – минусовой сосуд; 3
– запорные вентиля; 4 – уравнительный
вентиль; 5, 10 – пробки;

6
– ось; 7 – рычаг; 8 – уплотнительная
манжета; 9 – поплавок.

Перемещение поплавка в плюсовом сосуде
передается отсчётному устройству
прибора механическим или электрическим
способом. На приведенном рисунке показан
механический способ передачи перемещения
поплавка с помощью рычага 7, поворачивается
ось 6, которая выведена из сосуда с
давлением через уплотнительную манжету
8. На верху дифференциального манометра
установлена вентильная головка,
включающая в себя два запорных вентиля
3 и один уравнительный вентиль 4.

Под
поплавком 9 имеется предохранительный
клапан, разобщающий плюсовой и минусовой
сосуды в случае превышения допустимых
пределов измерения. Заполнение прибора
ртутью осуществляют отверстия закрываемые
пробками 5 и 10.

Пределы измерения статического давления
у дифференциальных манометров марки
ДП-430 и ДП-630 равны – 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0 МПа,
верхние пределы измерения перепада
давления – от 40 мм. рт. ст. до 0,01 МПа,
погрешность измерения приборов
составляет 1,0 – 1,5 %. Приборы данной марки
обеспечивают одновременную фиксация
расхода и статического давления.

Мембранные дифференциальные манометры
(ДМ) – это бесшкальные приборы,
преобразующие замеренную разность
давлений в электрический сигнал
воспринимаемый вторичным прибором.
Принципиальная схема мембранного
дифференциального манометра типа ДМ
приведена на рисунке 5.

Рисунок
5. Дифференциальный манометр мембранного
типа:

1
– мембранный блок; 2 – стержень –
сердечник; 3 – плунжер; 4 – индукционная
катушка;5 – импульсные трубки; 6 – запорные
вентиля; 7 – уравнительный вентиль

Чувствительным элементом в рассматриваемом
типе дифференциального манометра
является мембранный блок, состоящий из
двух коробок 1, каждая из которых сварена
из мембран одинакового профиля,
сообщающихся между собой и заполненных
дистиллированной водой. Верхняя мембрана
через стержень 2, проходящий через её
центр связана с плунжером 3, который
перемещается внутри индукционных
катушек 4. Через запорные вентиля 6 по
импульсным трубкам 5

Чувствительным элементом в рассматриваемом
типе дифференциального манометра
является мембранный блок, состоящий из
двух коробок 1, каждая из которых сварена
из мембран одинакового профиля,
сообщающихся между собой и заполненных
дистиллированной водой. Верхняя мембрана
через стержень 2, проходящий через её
центр связана с плунжером 3, который
перемещается внутри индукционных
катушек 4. Через запорные вентиля 6 по
импульсным трубкам 5 шкалой (молочного
цвета) капилляр помещается в стеклянную
трубку, припаянную к резервуару.

Основные технические параметры мембранных
манометров приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика дифференциальных
манометров мембранного типа

Как работает пружинный манометр?

Чувствительным элементом пружинных манометров является трубка Бурдона – полая латунная трубка эллиптического или овального сечения, согнутую по дуге и запаянная с одного конца. Другой конец трубки соединяется со штуцером манометра, таким образом внутренняя полость трубки сообщается с областью, в которой измеряется давление.

Давление действует на внутреннюю поверхность трубки Бурдона. Из-за разности площадей, на которые воздействует давление среды, трубка будет стремиться распрямиться. Получается, что при увеличении давления латунная трубка разгибается, а, при уменьшении – сгибается. Это приводит к перемещению запаянного конца трубки, который через тягу соединен с зубчатым сектором, воздействующим на шестерню со стрелкой. Положение стрелки с помощью нанесенной на прибор шкалы интерпретируется в величину показаний избыточного давления.

Манометры на основе трубки Бурдона способны измерять давление до сотен МПа, и широко применяются в гидроприводе, пневмоприводах, системах отопления водоснабжения.

Для чего манометр заполняют глицерином?

Для снижения вибраций и колебаний, при наличии пульсаций, скачкообразных изменениях давления, манометр заполняют демпфирующей жидкостью – глицерином, а давление к чувствительному элементу подводится через постоянный дроссель.

Что такое образцовый манометр

Образцовый манометр – прибор для измерения давления с высокой точностью, он предназначен для испытаний, тарировки, поверки, калибровки других манометров или датчиков давления, для измерения точного измерения давления, например при проведении научно-исследовательских экспериментов, осуществления тарировки, поверки других манометров.

Образцовые манометры обычно имеют устройства дополнительной настройки и корректировки, например может быть предусмотрена возможность температурной корректировки. К механизмам образцовых манометров предъявляются высокие требования они изготавливаются с высокой точностью.

Образцовые манометры показывают давление с высокой точностью, а диаметр шкалы у этих манометров больше, чем у обычных приборов. Диаметр образцовых манометров с классом точности 0,4 составляет 160 мм, а с классом точности 0,15 или 0,25 – 250 мм.

Жидкостные манометры

В
жидкостных манометрах, или дифманометрах,
измеряемое
давление или разность давлений
уравновешивается
давлением столба жидкости. Измерение
давления с по­мощью
жидкостных манометров основано на
изменении высоты
столба (уровня) рабочей жидкости в
стеклянной измерительной трубке в
зависимости от прилагаемого дав­ления.
В качестве манометрической (рабочей)
жидкости чаще
всего используются: этиловый спирт,
дистиллирован­ная
вода, ртуть. Использование этих веществ
связано со стабильностью
их физических свойств, незначительной
вязкостью,
несмачиваемостью
стенок.

Процесс
измерения давления можно осуществить
с высокой
степенью точности. Простота устройства
и легкость измерения
являются причиной широкого распространения
жидкостных
манометров.

К
приборам этого типа относятся двухтрубные
(U-об­разные,
рисунок
6.1 а)
и однотрубные чашечные (рис. 6.1 б)
манометры,
а также микроманометры.

а)
б)

Рисунок
6.1 – Схема U-образного
(а)
и однотрубного чашечного манометра (б)

Двухтрубный
манометр предназна­чен
для измерения избыточных давлений или
разности давлений.
Шкала прибора обычно выполняется
подвиж­ной.
Перед началом измерений производят
проверку нуля, соединив
с атмосферой оба колена U-образного
маномет­ра.
При этом уровни рабочей жидкости
устанавливаются на
одной горизонтали ab.
Перемещая
шкалу прибора, сов­мещают
нулевую отметку шкалы с установившимся
уров­нем
жидкости. При
соединении одного колена трубки с
емкостью, в которой
необходимо измерить давление, жидкость
пере­мещается
до тех пор, пока измеряемое давление не
урав­новесится давлением столба
жидкости высотой H.
Так как уровень
жидкости в одной трубке повышается, а
в другой понижается,
то высота столба Н определяется как
раз­ность
двух отсчетов. Этот недостаток U-образных
маномет­ров
частично устранен в чашечном манометре,
состоящем из
сосудов разного диаметра. Измеряемое
давление пода­ется
в плюсовой (широкий) сосуд, а разность
уровней оп­ределяется путем снятия
одного отсчета по минусовой тон­кой
трубке.

Для
сечения а-б
(рисунок 6.1 а)
справедливо следующее равенство
сил:

где
ра
и рб
—
абсолютное и атмосферное давление, Па;
f
— площадь отверстия измерительной
трубки, м2;
H
— высота
подъема столба жидкости, м;

— плотность рабо­чей жидкости, кг/м3;
g
—
ускорение свободного падения, м/с2.

Путем
преобразования выражения (6.2) получим:

Очевидно,
что при измерении избыточного давления
высота
подъема рабочей жидкости не зависит от
площади поперечного
сечения трубок. Исходя
из условий удобства работы с прибором
(для ограничения высоты трубок ма­нометра),
при измерении избыточного давления
0,15 0,2 МПа
рекомендуется в качестве рабочей
жидкости исполь­зовать
ртуть, при более низких давлениях воду
или спирт.

Чашечный
и U-образный
манометры не могут исполь­зоваться
при измерении малых избыточных давлений
и разрежений,
так как погрешность измерений становится
чрезмерно
большой. В этих случаях применяются
специ­альные
чашечные манометры с наклонной трубкой
(микроманометры)

Рисунок 6.2 – Схема
микроманометра с наклонной трубкой

Использование
наклонной трубки (рисунок 6.2)
позволяет, уменьшив угол
,
при той же высоте подъема
столба жидкости h
увеличить
его длину, что превышает
точность отсчета.
Измерение длины и высоты столба
жидкости связано соотношением h
= l
sin.
Отсюда

.
Изменяя угол наклона трубки
,
можно изменять пределы измерений
прибора. Минимальный угол на­клона
трубки 8—10°. Погрешность прибора не
превышает ±0,5%
конечного значения шкалы.

Соседние файлы в папке Лабораторные по ФОИ

Параметры манометров

При выборе манометров следует учитывать следующие параметры:

Шкала манометра

На манометре может быть нанесено несколько шкал, для измерения давления в различных единицах.

На представленном манометре нанесены шкалы для измерения давления в МПа и psi. Прибор показывает давление 250 Bar или 3500 psi.

Устройство и принцип работы манометра

Измерение давления производится с помощью чувствительного элемента – трубки Бурдона, диафрагмы, столба жидкости, тензодатчика и т.д. Наиболее распространены следующие приборы измерения давления:

Рассмотрим принцип действия манометров разных типов.

Условное обозначение манометров

В обозначении прибора указывается:

Например, для манометра с порядковым номером 0001, пределом 100, единицей измерения МПа, классом точности 1, обозначение будет выглядеть:

ДМ 0001-100 МПа-1

Производители манометров могут устанавливать свои правила маркировки, однако принцип обозначения и основные параметры, указываемые в шифре остаются аналогичными тем, что показаны в примере.