Измерение давления, создаваемого газом, часто требуется. К примеру, в баллонах, газопроводах, емкостях и сосудах. Для контроля этих показателей используют манометры. Устройства применяют в медицине и на тяжелых производствах.
Чтобы покупка манометра была оправданной и соответствовала производственным процессам, полезно изучить его классификацию. Рассмотрим виды измерителей давления газа, их конструктивные особенности и принцип работы.
Классификация по типу измеряемого давления
Устройства для измерения давления газа в резервуарах и трубопроводах, газовых баллонах В различных резервуарах классификация осуществляется по нескольким признакам. Различия наблюдаются в устройстве и принципе функционирования.
Измерительные приборы для давления различают по классам.
- виду измеряемого давления;
- назначению;
- принципу действия;
- классу точности.
По типу измеряемого давления приборы для определения точных показателей разделяют на манометры, вакуумметры, тягомеры, напоромеры, барометры и прочие.
В соответствии с уровнем защиты от внешних воздействий изготавливают разные приборы.
- стандартные;
- защищенные от попадания пыли;
- водонепроницаемые;
- защищенные от агрессивных сред;
- взрывоустойчивые.
Изделие может включать в себя разные типы защиты.
Манометр — это компактный прибор для измерения давления или разности давлений. Его принцип действия определяется конструкцией. Внутри одной группы манометры делятся по классу точности.
Для измерения абсолютного давления, измеряемого от нуля (вакуума), используют абсолютные манометры. Давление в excess определяют манометром избыточного давления. Все типы подобных приборов называют общим словом — «манометр».
Большинство типов манометров измеряют избыточное давление, то есть разницу между абсолютным и атмосферным.
Вакуумметры предназначены для измерения значения давления разреженного газа. Мановакуумметры применяются для измерения как избыточного, так и разреженного давления. Результаты отображаются на одной шкале.
Напоромеры определяют параметры избыточного давления со значениями до 40 кПа. Тягомеры, в свою очередь, позволяют измерить разрежение до -40 кПа. Тягонапоромеры измеряют разрежение и избыточное давление в интервале от -20 до +20 кПа.
Разность давлений в любых двух точках можно определить с помощью дифференциальных манометров. Микроманометр – это разновидность дифференциального манометра, измеряющего разницу давлений до 40 кПа.
Классификация по принципу работы
Газовые манометры разделяют на виды по способу показания измерений.
- Деформационные;
- Электрические;
- Грузопоршневые;
- Жидкостные.
У каждого типа есть свои отличительные черты.
Деформационный вид манометров
Устройства деформационного типа работают по принципу воздействия давления на чувствительный элемент, который изменяет форму под его влиянием. Размер давления соответствует степени деформации элемента.
Трубчато-пружинные устройства состоят из трубчатых пружин. Трубки с овальным поперечным сечением согнуты в круг. Действие газа направлено на внутреннюю поверхность трубок. В результате воздействия трубка деформируется и приобретает более округлую форму.
Один конец трубки герметично закрыт и свободно передвигается. Другой конец открыт и закреплён держателями. При искривлении пружинной трубки сила воздействует также на кольца, которые разгибают пружину. Закрытый конец пружины перемещается под действием давления. Это движение передаётся на шкалу измерения.
Для измерения давления до 40 бар применяют кругообразные пружины. При более высоком давлении используют винтовые или спиралеобразные пружины, расположенные в одной плоскости. Погрешность показаний при измерении давления данным методом — от 1 до 4%.
Мембранные и сильфонные датчики обеспечивают точное измерение малых значений избыточного и вакуумметрического давления.
Сильфон создаётся по образцу сантехнических сильфонных шлангов. Это гибкая металлическая трубка с переплетенными кольцами.
Мембранные элементы обладают большим разнообразием. Точность подобных устройств не превышает 1,5 класса. В этих приборах установлена защитная система. При перегрузке мембрана воздействует на специальное защитное устройство.
Мембранные коробки применяют в приборах для измерений напора и разряжения. Напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с мембранными коробками обеспечивают точность классов 1,5; 2,5 и лимит измерения до 25 кПа.
Плоские мембраны обладают малым изменением рабочей точки и часто применяются для перевода давления в силу. Их неустойчивость компенсируется высокой прогностичностью расчётов.
Гофрированные мембраны и коробки такого же типа применяют для повышения статичности конструкции. Мембраны подвижнее, но их расчет сложен. Коробки предпочтительнее из-за более низкой жесткости и поэтому встречаются чаще.
Для измерения низких значений давления применяют приборы с тонкими мембранами.
Рабочие элементы приборов требуют защиты от высокой температуры, так как та оказывает отрицательное влияние на их упругость и чувствительность.
Механические показывающие манометры
Многие манометры с трубчатой пружиной выполняют прямое преобразование давления. В результате этого давление трансформируется в перемещение подвижного элемента, взаимодействующего с механизмом.
Под давлением свободный конец пружины перемещается, поводок действует на зубчатый сектор, происходит вращение шестерни и стрелки указателя.
Пружинные манометры имеют диапазон измерения от 0,1 до 103 Мпа и различаются по классам точности. Образцовые модели выпускают с классами точности 0,15; 0,25; 0,4. Измерители повышенной точности — 1 и 0,6. Рабочие общетехнические манометры имеют классы точности 1,5; 2,5; 4.
Манометры электроконтактного действия
Это усовершенствованный манометр, который срабатывает при превышении установленного порога давления, замкнув сеть.
При достижении показания стрелки одного из контактов срабатывает сигнализация и замыкается электрическая цепь. Точность этих манометров составляет 1,5 класса. Диапазон измерения соответствует общепринятым нормам.
Для сигнализации или позиционного регулирования используют реле давления с маркировкой РД. Рабочий диапазон давления — от 12 до 1600 кПа. Настройка производится на верхний и нижний предел активации по показаниям контрольного прибора; разрывной мощности — 10 Вт.
Самопишущие модели манометров
Производство предлагает манометры с функцией записи данных на дисковой диаграмме для отслеживания показаний во времени. Скорость вращения диск может составлять 8, 12 или 24 часа. Привод осуществляется электродвигателем или механизмом часов.
Принцип работы манометрического самописца основан на передаче сигнала трубой-пружиной большого диаметра, которая обладает тяговым усилием. Она передает движение от чувствительного элемента к системе индикации. Устройства с маркировкой МТС регистрируют значения избыточного давления.
Оператор осуществляет управление такими приборами, которые разделяются на классы точности 1; 1,5; 2,5.
Чувствительные элементы типа сильфон используются в самопишущих дифманометрах, которые могут быть дополнены устройством сигнализации и преобразователем пневматического действия. Эти приборы измеряют давление в диапазоне от 6,3 кПа до 0,16 МПа и имеют классы точности 1; 1,5.
Грузопоршневой тип манометров
Эти манометры часто применяют в качестве эталона при калибровке других измерительных приборов. Диапазон их измерений достаточно широк. В зависимости от конструкции прибор может показывать разрежения значительной величины и давления до 2500 МПа. Класс точности этих устройств достигает максимальных значений, равных 0,0015.
Принцип работы основан на поддержании цилиндра в поршне в определенном положении под воздействием калибровочных грузов с одной стороны и измеряемого давления — с другой. Величина давления определяется весом грузов.
Точность и чистота соединений измерительной колонки, которая является основным рабочим элементом прибора, определяют величину допустимой погрешности.
Грузопоршневой манометр включает в себя устройство для создания давления, систему измерения и грузы. В его конструкции предусмотрен поворотный механизм для увеличения или уменьшения давления, а также клапан для сброса давления.
Манометры с ненаполняемым поршнем широко распространены. Между поршнем и цилиндром у них имеется зазор. Вместимость под поршнем наполненная маслом, подаётся под давлением в зазор и смазывает трущиеся поверхности.
Электрический измеритель газообразной среды
Эти манометры преобразуют давление газа — прямое или косвенное — в электрический параметр. Наиболее распространенные типы: тензорезистивные, емкостные и измерительные приборы сопротивления. Измерение давления осуществляется в диапазоне от 100 Па до 1000 МПа. Производство выполняется с классами точности от 0,1 до 2,5.
Манометры, работающие на основе тензорезистивного эффекта, измеряют давление в диапазоне от 60 до 10 путем изменения сопротивления проводника при его деформации. 8 Па с минимальной погрешностью.
Фланцевое крепление датчика и специфичная конструкция прибора обеспечивают возможность считывания данных о давлении в агрессивных средах при температуре до 300 °С. Используются для измерения давления в системах с быстрыми процессами.
В данном устройстве чувствительным компонентом является манганиновая проволока, сопротивление которой можно легко измерить с помощью уравновешенного моста.
Работа емкостных манометров основана на влиянии давления на мембрану — подвижный электрод. Изменение положения мембраны приводит к изменению емкости преобразователя. Такие манометры обладают существенными температурными погрешностями.
В манометрах с электронным датчиком деформация мембраны измеряется по электрическому сигналу.
Жидкостные измерительные приборы
Измерение давления этими приборами осуществляется путём сравнения его с давлением, создаваемым столбом жидкости. Данным методом можно определить малые избыточные давления, атмосферное давление, уровень разрежения и разницу между давлениями.
Эта группа включает U-образные манометры с сообщающимися сосудами и определением давления по уровням жидкости, компенсационные микроманометры, чашечные манометры с резервуаром вместо второй трубки, а также поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры.
Жидкость в жидкостных измерительных приборах выполняет функцию чувствительного элемента.
Дифманометры комплектуются сигнализаторами, счётчиками расхода, регуляторами и приборами для записи показаний. Измерения осуществляются в диапазоне от 10 до 10. 5 Пределы измерения изменяются в зависимости от наполняемых жидкостей.
Деление по функциональному назначению
По своему назначению различают типы манометров, предназначенных для измерения давления газа.
- общетехнические;
- эталонные;
- специальные.
Рассмотрим особенности каждого вида.
Манометры общетехнического назначения
Эти манометры предназначены для измерения вакуумметрического и избыточного давления в технических целях. Благодаря различным модификациям их можно использовать в широком спектре сред. Используются для измерения давления в производственных процессах.
С помощью этих манометров измеряют давление газообразных сред, не являющихся агрессивными по отношению к медным сплавам при температуре до 150 °C. Корпус обычно делают из стали, а детали механизма – из латуни.
Манометры для газа низкого или высокого давления производят устойчивыми к вибрациям с частотой от 10 до 55 Гц и амплитудой смещения не более 0,15 миллиметра. Представлены классами точности от 1 до 2,5.
Газовые манометры общего назначения с электронной платой для вывода данных становятся все более популярными. Часто предусматривается наличие преобразователей, которые автоматизируют технологические процессы. Давления показываются на электронном дисплее.
Группа специальных манометров
Изделия производятся под заданный вид газа и создаваемую им среду. Для систем с высоким давлением изготавливают манометры для газа высокого давления. Некоторгие газы агрессивны к некоторым сплавам, поэтому для работы с ними применяют стойкие материалы.
Манометры разного назначения имеют раскраску корпуса, зависящую от измеряемого газа.
Манометры для пропана красного цвета, со стальным корпусом и характеристиками общетехнических манометров. Рабочее давление приборов – от 0 до 0,6 МПа, что соответствует стандартному давлению пропана. Эксплуатация возможна в температурном диапазоне от – 50 до + 60 °С. Температура рабочей среды – до + 150 °С. Часто входят в комплект с баллонными редукторами.
Датчики давления аммиака в баллонах и других емкостях окрашивают в желтый цвет. Агрегаты с многоступенчатым сжатием снабжены шкалой температуры. Части манометра производят из материалов, стойких к воздействию паров аммиака.
Ацетиленовый манометр белого цвета производят из обезжиренных материалов как устройство системы безопасности. Предназначен для измерения избыточного давления в распределительных и генерирующих ацетилен системах. Корпус изготовлен из стали, внутренние части — из латунного сплава. Рабочая температура от -40 до +70 °С.
Водородный манометр имеет темно-зеленый цвет, манометр для других горючих газов — красный, для негорючих смесей — черный, а кислородный — голубой.
Эталонные устройства для измерения давления
Манометры этого типа применяют для проверки, калибровки и настройки других приборов с целью достижения максимальной точности измерений. Эти устройства обладают более высоким классом точности по сравнению с общетехническими. Рабочие эталоны подразделяются на три разряда.
Манометры, установленные для проверки точности работы измерительных приборов на месте, называются манометрами повышенной точности. Диапазон измерения для газовых сред составляет от 0 до 0,6 до 0 до 1600 бар.
Манометры для обычных и композитных газовых баллонов Приборы необходимо проверять по показателям (поверке) не реже одного раза в год, если иной срок не указан в документации к прибору. Проверку проводят аккредитованные метрологические организации, являющиеся юридическими лицами. После поверки выдаётся свидетельство и ставится клеймо.
Передаточные механизмы в эталонных манометрах подвергаются обработке с увеличенной частотой зубчатого зацепления. Характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме и высокой чувствительностью внутренних элементов.
Манометры образцовые, класс точности 0,4 — шкала из 250 единиц. Класс точности 0,15 или 0,25 — шкала из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Рабочая температура может отличаться в зависимости от наполнителя корпуса. Оптимальная температура — 20 °С.
Познакомьтесь с особенностями заправки газовых баллонов. следующая статьяВладельцам частных домов без газификации следует прочесть данную статью.
Выводы и полезное видео по теме
Принцип работы пружинного манометра:
Характеристика и сферы применения манометра:
Манометры предназначены для решения различных задач. Наибольшее распространение получили общетехнические модели, применяемые на небольших производствах, а также различными компаниями при работе с газовым оборудованием и системами. Электроконтактные манометры представляют собой устройства, оповещающие о достижении критического показателя.
Для проверки и регулировки манометров используют эталонные манометры. Производят специальные манометры для измерения давления конкретного газа. Большой популярностью пользуются манометры для пропана, которые часто устанавливают вместе с редуктором на газовых баллонах.
Поделитесь актуальной информацией по статье, задайте вопрос или загрузите фотографию – оставьте комментарий в форме ниже. Поделитесь полезными знаниями и советами для других посетителей сайта.