Манометр – это техническое устройство, которое измеряет давление в любой момент времени в каком-либо замкнутом пространстве, в месте установки. Без таких приборов запрещена эксплуатация сосудов, работающих под избыточным давлением.
Принцип манометра заключается в уравнивании измеряемого давления и величины деформации пружинного механизма внутри прибора. Отклонение пружины преобразуется во вращательное движение стрелки на циферблате.
На нашем сайте вы сможете найти не только клапан для манометра, но и широкий ассортимент запорной арматуры.
Содержание
Из предыдущих уроков мы знаем, что для измерение атмосферного давления используют барометры – ртутные и анероиды.
Но как измерить давление воздуха, существенно отличающееся по величине от атмосферного давления? Для этого тоже существуют специальные приборы, речь о которых и пойдет далее.
Агрессивные среды
Для процессов с агрессивными средами требуются измерительные приборы со смачиваемыми частями, выполненными из коррозионно-стойкого материала. В мембранном манометре это требование относится в первую очередь к нажимному элементу. Для устойчивости мембранного элемента может использоваться широкий спектр специальных материалов, от PTFE до тантала, Hastelloy и титана до золота. Для сравнения: для трубки Бурдона обычно рассматриваются только нержавеющая сталь и монель.
В дополнение к сопротивлению, специальный материал должен также соответствовать эластичности и герметичности, необходимой для измерения. Диафрагма мембранного манометра обычно приклеивается фольгой из выбранного материала или, в случае золотого и платинового покрытия, она оцинкована. В некоторых случаях элемент диафрагмы даже полностью изготовлен из специального материала.
Для применений с особенно агрессивными средами нижний фланец мембраны также может быть покрыт специальным материалом. Смачиваемая область измерительного прибора полностью защищена.
Жидкостный манометр
Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, жидкость устанавливается на одинаковом уровне.
К одному концу стеклянной трубки прикрепляется резиновая трубка, соединенная с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой. Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой понизится.
Рисунок 2. Открытый жидкостный манометр.
Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.
Так как коробка соединена с коленом стеклянной трубки, давление передается и на жидкость в этом колене (обозначим его «первым»), то есть давление в первом колене будет больше давления в другом, потому что на то колено действует только атмосферное давление воздуха.
Жидкость придет в равновесие и остановится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.
От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление: чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления можно связать с высотой этого избыточного столба.
С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3.
Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра.
Конструкция манометра не изменена, но мы можем коробочку, обтянутую пленкой, погрузить в емкость с водой. Из опыта видно, что чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра. Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.
А если мы будем переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине? И снова нам поможет ответить на этот вопрос закон Паскаля: показания манометра не будут меняться, потому что давление по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.
Взгляните на рисунок 4. Так выглядит жидкостный манометр в реальной жизни.
Рисунок 4. Реалистичное изображение жидкостного манометра.
Что нужно учесть при выборе манометра?
Перед покупкой нового оборудования необходимо учесть несколько важных параметров. В этом нет необходимости, если для использования в конкретной ситуации используется определенная модификация, и она имеется в продаже. Учитывать особенные параметры нужно, если в продаже нет оригинала, а выбирается его аналог.
Параметр диапазона измерения
Пожалуй, это один из самых важных параметров, по которым выбираются новые манометры. В стандартный диапазонный ряд манометров входят такие величины (кг/см2):
- 0-1;
- 0-1.6;
- 0-2.5;
- 0-4;
- 0-6;
- 0-10;
- 0-16;
- 0-25;
- 0-40;
- 0-60;
- 0-100;
- 0-160;
- 0-250;
- 0-400;
- 0-600;
- 0-1000.
В одном кг/см20.9806 бар или0.09806 МПа.
Для мановакуумметров стандартный диапазон значений (кгс/см2):
- От -1 до +0.6;
- От -1 до +1.5;
- От -1 до +3;
- От -1 до +5;
- От -1 до +9;
- От -1 до +15;
- От -1 до +24.
В одной кгс/см2 две атмосферы (или бар), 0.1 МПа.
Для вакуумметров стандартный диапазон от -1 до 0 килограмм-силы на квадратный сантиметр.
Если есть сомнения в том, какая шкала должна быть на устройстве, нужно учесть, чтобы рабочее давление находилось в пределах между 1/3 и 2/3 части шкалы. Например, если измеряемое давление должно составлять 5.5 атмосферы, то лучше взять прибор, который в максимальном значении измеряет до десяти атмосфер.
Если измеряемое давление будет меньше 1/3 деления шкалы, то прибор будет показывать неточную информацию. Если покупается устройство, максимальное значение которого приближено к измеряемому давлению, то в процессе измерений манометр будет работать в условиях повышенной нагрузки, и быстро выйдет из строя.
Параметр класса точности
Другими словами, это параметр погрешности, которую допускает производитель той или иной модели оборудования. В стандартный перечень классов по точности входят модели с такими параметрами:
- 4;
- 2.5;
- 1.5;
- 1;
- 0.6;
- 0.4;
- 0.25;
- 0.15.
Естественно, чем меньше погрешность прибора, тем выше его стоимость. При несоответствии класса точности, указанного производителем, устройство нельзя использовать, так как оно будет показывать неправильные данные. Узнать об этом несоответствии можно следующим образом. Например, максимальное значение на шкале установлено на отметке в 10 атмосфер. Устройство имеет класс погрешности 1.5. то есть допустимо 1.5-процентное несоответствие параметров. Это значит, что допустимое отклонение на шкале возможно (в этом случае) на 0.15атм.
Стрелкой указан класс погрешности манометра
Откалибровать или проверить устройство в домашних условиях невозможно, так как для этого потребуется эталонный прибор с минимальной погрешностью. Для проверки на исправность эти манометры подключаются в одну магистраль. По ней подается давление, и сравниваются показатели приборов.
Параметр диаметра манометра
Данная характеристика имеет большое значение для моделей с круглым корпусом и соответствующей шкалой. Чем больше диаметр, тем больше отметок можно сделать, и определить более точные параметры.
В список стандартных диаметров (в миллиметрах) манометров входят:
- 40;
- 50;
- 63;
- 80;
- 100;
- 150;
- 160;
- 250.
Расположение штуцера
Положение измерительного штуцера тоже имеет большое значение. Существуют модели с:
- Радиальным расположением. В этом случае он находится в нижней части прибора под шкалой. Благодаря этому легко измерить параметры давления в полостях, к которым затруднен доступ. Примером тому служат автомобильные колеса;
- Торцевым расположением. В этом случае штуцер располагается на тыльной стороне устройства.
В зависимости от условий измерения и особенностей измерительных штуцеров на магистрали или емкости выбирается соответствующая модель. Это необходимо, чтобы штуцер максимально плотно прилегал к измерительному отверстию емкости.
Присоединительная резьба
Манометры в большинстве своем оснащаются метрической и трубной присоединительной резьбой. Стандартными являются такие размеры:
- М10*1;
- М12*1.5;
- М20*1.5;
- G1/8;
- G1/4;
- G1/2.
Отечественные манометры реализуются с метрической резьбой присоединительного штуцера. Импортные аналоги – с трубной резьбой.
Межповерочный интервал
Это интервал, через который нужно проводить поверку оборудования. При покупке нового манометра он уже поверен (на заводе). На это указывает соответствующая наклейка. В такой поверке нуждается профессиональное оборудование. Если приобретается вариант для бытового использования, то в такой процедуре нет необходимости.
Первичная поверка оборудования для ведомственных компаний действует на протяжении одного или двух лет (зависит от особенностей фирмы). Данную процедуру выполняют лицензированные компании. Часто на переповерку приходится тратить больше средств, чем на покупку нового оборудования.
По этой причине, если есть необходимость в использовании поверенного манометра, практичней приобретать вариант с двухгодичной первичной поверкой. Когда подходит время для выполнения повторной поверки, нужно подсчитать, во сколько выльется эта процедура, включая сдачу прибора в эксплуатацию и, в случае необходимости, ремонт.
Если в системе, в которой устанавливается манометр, часто происходили гидроудары или он подвергался другим высоким нагрузкам, то спустя два года работы половина оборудования не проходит поверку, а за процедуру все равно нужно заплатить.
Условия эксплуатации манометров
Это еще один фактор, от которого необходимо отталкиваться, выбирая новый манометр. В случае эксплуатации в условиях с повышенной нагрузкой из-за воздействия вязких или агрессивных веществ, постоянных вибраций, а также экстремальных температур (превышающих +100 и ниже -40 градусов), необходимо приобретать специализированное оборудование. Обычно производитель указывает способность манометра работать в таких условиях.
Металлический манометр
Внешний вид металлического манометра вы уже увидели на рисунке 1. Рассмотрим теперь его внутреннее устройство, которые бывает основных двух типов. Первый представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Устройство металлического манометра №1.
Изогнутая пустотелая трубка 1, запаянная с одного конца, с другой стороны соединяется с краном 4, который сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.
При увеличении давления трубка 1 начинает разгибаться, и при помощи рычажного механизма 5 и зубчатки 3 передает движение стрелке 2, которая двигается вдоль шкалы прибора.
Трубка 1 обладает упругостью, и при уменьшении давления возвращается в свое изначальное положение, а стрелка – к нулевому делению шкалы.
На рисунке 6 представлен немного другой тип металлического манометра.
Рисунок 6. Устройство металлического манометра №2.
Различие в строении заключается только в том, что трубка запаяна с двух сторон, но имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2.
Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 4 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.
Реальный внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 7.
Рисунок 7. Реалистичное изображение металлического манометра.
