Что измеряет манометр: Манометр — из чего состоит? Виды и типы

Манометр — из чего состоит? Виды и типы

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

Почему о давлении говорят, что оно высокое или низкое, а не малое или большое? Все дело в первом измерительном приборе, появившемся в XVII веке благодаря ученому Торричелли. Это была трубка со ртутью, уровень которой понижался или повышался в зависимости от атмосферного давления. Похожим образом действовал и первый прибор, измеряющий давление в замкнутой системе. Разберемся, каково устройство манометров в современном мире.

Что такое манометр

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

• при накачивании автомобильных шин;

• в обслуживании систем кондиционирования и отопления;

• в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;

• для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;

• в нефтяной и газодобывающей промышленности;

• для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

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 = p

1 − 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.

Интересный факт!

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.

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.

Интересный факт!

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.

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.

Решение:

Нам известно:

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?

Решение:

Итак, у нас дано:

G₁= 3 кг;

G₂= 300 гр = 0,3 кг;

F = 2 см² = 0,0002 м²;

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Ответ: 161,7 кПа.

Яна Кононенко

К предыдущей статье

127.2K

Напряженность электрического поля

К следующей статье

Закон Джоуля-Ленца

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Классификация приборов давления

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

• Манометры – для измерения избыточного давления.
• Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума).
• Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений.
• Барометры – для измерения атмосферного давления.
• Баровакуумметры – для измерения абсолютного давления.
• Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.

По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на:

• Жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, диффманометры и др.
  
• Грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.
  
• Приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др. ) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.
  
• Пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин:
  

Манометры с трубчатой пружиной

Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 60 или 100 кгс/см2 применяются, как правило, согнутые с углом витка около 270°, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина).      

Манометры с пластинчатой пружиной

Пластинчатые пружины представляют собой тонкие гофрированные мембраны кругообразной формы, которые зажимаются или привариваются по краю между двумя фланцами и вступают в соприкосновение с измеряемой средой только с одной стороны. Вызванный в результате такого соприкосновения прогиб пропорционален величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Пластинчатые пружины обладают сравнительно высоким перестановочным усилием. В результате кольцеобразного крепления пластинчатые пружины менее восприимчивы к вибрациям по сравнению с трубчатыми пружинами, однако погрешность показаний при изменениях температуры у них больше. Благодаря опорам для мембран достигается повышенная стойкость к перегрузкам. Покрытия или фольга, наносимые на поверхность пластинчатых пружин обеспечивают защиту от коррозийных измеряемых сред. Широкие соединительные отверстия или открытые соединительные фланцы, а также возможности по промывке делают пластинчатые пружины, особенно пригодными при работе с высоковязкими, загрязненными или кристаллизующимися веществами.

Манометры с коробчатой пружиной

Давление измеряемой среды воздействуют на внутреннюю сторону коробки, состоящей из двух кругообразных, гофрированных, герметично прилегающих друг к другу мембран. Возникающее под давлением поступательное движение пропорционально величине давления. Движение передается на шкалу с помощью стрелочного механизма. Манометры с коробчатой пружиной особенно пригодны для измерений давления газообразных сред. Защита от перегрузки возможна только в определенных границах. Для повышения чувствительности в манометре может устанавливаться ряд коробчатых пружин («пакет» коробчатых пружин).

Баровакуумметры – манометры абсолютного давления. Данные приборы используются для измерений давления независимо от колебаний атмосферного давления окружающей среды. В соответствии с различными сферами применения и диапазонами показаний, манометры для измерений абсолютного давления изготавливаются согласно принципам измерений и формам чувствительных элементов, которые применяются в манометрах для измерения относительного давления. Давление измеряемой среды определяется по отношению к базовому давлению, которое равняется абсолютному давлению с величиной 0 (=абсолютный вакуум). Это означает, что на стороне измерительного элемента, не соприкасающейся с измеряемой средой, должно присутствовать базовое давление. Присутствие базового давления при использовании соответствующей формы пружин достигается посредством вакуумирования и герметизации соответствующей измерительной камеры или облегающего корпуса. Передача движения измерительного элемента и индикация давления осуществляются аналогично выше описанным манометром относительного давления   

Дифференциальные манометры применяются для измерений разницы между двумя отдельными давлениями. Базовым давлением является то, которое присутствует на стороне, взятой за эталонную. В качестве чувствительных элементов используются пружины тех же форм, что и в манометрах относительного давления. Как правило, чувствительные элементы подвергаются воздействию давления с обеих сторон. Установленная таким образом разность давлений передается с помощью стрелочного механизма непосредственно на шкалу. Если измеряемые давления одинаковы, измеряемый элемент остается неподвижным и показания прибора отсутствуют. Измерение низких разностных давлений возможно даже при высоком статическом давлении. Защита от высоких перегрузок обеспечивается с помощью пластинчатых чувствительных элементов. При выборе манометра следует учитывать допустимое статическое (рабочее) давление, а также максимально допустимую перегрузку со стороны «+» и «-». Для преобразования деформации чувствительного элемента в показания стрелки используются принципы, аналогичные принципам действия манометров избыточного давления.
По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

• Образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов. Образцовые манометры имеют следующие классы точности:
  0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры;
  0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры.

• Рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений. Рабочие манометры имеют классы точности 0,4; 06; 1; 1,5; 2,5; 4.

Что такое манометр?

Манометры, которые представляют собой устройства для измерения внутреннего давления среды в системе, являются одними из наиболее часто используемых инструментов на любом промышленном объекте. Измерение давления, наряду с измерением температуры, является одним из наиболее важных измерений для работы в самых разных областях, особенно в промышленности, и имеет важное значение для обеспечения как качества продукта, так и безопасности объекта и его персонала.

Манометры используются для контроля и контроля давления, что часто необходимо в промышленной обработке. Без манометров промышленные технологические системы были бы непредсказуемыми и ненадежными.

Манометры используются профессионалами отрасли для устранения неполадок гидродинамических машин, которые предназначены для работы в заданном диапазоне давления. При правильно установленных манометрах утечки и нежелательные изменения давления можно отслеживать и немедленно устранять.

Типы манометров и принципы их работы

Часто термины «манометр», «датчик», «преобразователь» и «преобразователь» взаимозаменяемы. Термин «манометр» обычно относится к автономному индикатору, который преобразует обнаруженное технологическое давление в механическое движение стрелки. Манометры могут быть механическими или цифровыми.

В первых манометрах в качестве датчиков использовались гибкие элементы. При изменении давления гибкий элемент перемещался, и это движение использовалось для вращения стрелки перед циферблатом. В этих механических датчиках давления трубка Бурдона, диафрагма или сильфонный элемент обнаруживали технологическое давление и вызывали соответствующее движение.

Аналоговые манометры

Аналоговый манометр

Аналоговые манометры используют иглу для индикации давления на циферблатной шкале. Эти типы датчиков уже более ста лет являются основным промышленным продуктом, они недороги, просты в использовании и не требуют источника питания для работы.

Однако аналоговые манометры являются механическими и, как таковые, подвержены повреждениям и требуют либо постоянного обслуживания, либо регулярной замены, что может увеличить общие эксплуатационные расходы. Точность также может быть проблемой для аналоговых манометров. Переменные приложения, такие как механическая вибрация или суровые полевые условия, могут привести к неточным показаниям.

Трубка Бурдона

Рис. 1. Конструкции с трубкой Бурдона

Манометры с трубкой Бурдона основаны на том принципе, что изогнутая трубка имеет тенденцию выпрямляться под действием давления. Трубка соединена со стрелкой так, чтобы колебания давления отображались на калиброванной шкале на циферблате. Этот тип аналогового манометра очень хорошо подходит для большинства применений, особенно для средних и очень высоких давлений.

Мембрана или сильфон

Рис. 2. Конструкции мембран датчика давления

Сильфонные манометры содержат эластичный элемент, который расширяется и сжимается в ответ на изменения давления. Внутренний сильфон соединен со стрелкой, так что колебания давления отображаются на циферблате. Эти типы аналоговых манометров являются отличным решением при измерении диапазонов давления ниже идеального для манометров с трубкой Бурдона.

Цифровые манометры

Цифровой манометр

Цифровые манометры, которые становятся все более популярными, дают быстрые результаты с четкими показаниями и очень высокой точностью. Эти датчики гораздо более долговечны, чем аналоговые датчики, и способны работать в экстремальных условиях с сильной механической вибрацией. Кроме того, цифровые манометры остаются откалиброванными в течение более длительного периода времени и намного более точны, чем аналоговые датчики.

Еще одним огромным преимуществом цифровых манометров являются данные, которые они могут предоставлять. Эти типы высокоточных манометров могут отправлять результаты на компьютеры, регистраторы данных и другие инструменты для анализа. Цифровые манометры идеально подходят для очень низких давлений или небольших инкрементных изменений давления, которые невозможно определить с помощью аналогового манометра.

Цифровые манометры также обеспечивают больший контроль — часто можно менять единицы измерения, записывать минимальные и максимальные данные, можно добавлять подсветку, а некоторые DPG даже имеют аварийную сигнализацию.

Тензодатчик

Приложенное давление вызывает деформацию диафрагмы, которая соединена с тензодатчиком, который показывает изменение сопротивления при растяжении. Давление определяется изменением выходного напряжения, которое пропорционально изменению сопротивления тензодатчика.

Пьезоэлектрический

Пьезоэлектрические кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Деформация, возникающая из-за нагрузки на диафрагму, преобразуется в электрический заряд, пропорциональный давлению.

Пьезоэлектрический

Пьезоэлектрические кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Деформация, возникающая из-за нагрузки на диафрагму, преобразуется в электрический заряд, пропорциональный давлению.

Как выбрать манометр

Чтобы понять, какой манометр следует использовать для конкретного применения, необходимо понимать различные типы давления.

Типы давления

Все давления измеряются по отношению к эталонному давлению. Разница в типах давления заключается в том, как определяется эталонное давление.

Манометрическое давление – фунт/кв. дюйм изб. Давление, измеренное по отношению к местному атмосферному давлению. Этот тип давления имеет нулевую привязку к давлению окружающего воздуха (или атмосферному), что означает, что манометрическое давление включает в себя давление от веса атмосферы. Из-за этого манометрическое давление зависит от высоты над уровнем моря, а также от погодных условий.

Абсолютное давление Абсолютное давление – это давление относительно идеального вакуума.

Дифференциальное давление – psi Дифференциальное давление – это измерение давления между двумя точками давления. В то время как любое давление в основном является дифференциальным — манометрическое давление связано с атмосферным давлением, а абсолютное давление — с вакуумом, — дифференциальное давление измеряет давление, когда показания и эталонные значения являются переменными.

Составное манометрическое давление Составное давление измеряет как положительное, так и отрицательное (вакуумное) давление.

• Что такое манометры
• Типы манометров

Манометр – принцип работы

Рис. 1: Манометр

Манометр измеряет давление газа или жидкости в системе. Он контролирует давление жидкости в различных приложениях, таких как автомобильная, аэрокосмическая, медицинская и обрабатывающая промышленность. Измерение давления в системе имеет решающее значение для обеспечения согласованности продукта и меры безопасности, чтобы знать об утечках или повышении давления в системе. Перед определением манометра важно понять основные принципы измерения давления. В этой статье рассказывается, как работают манометры и как их выбрать для конкретного применения.

Содержание

• Основы измерения давления и давления
• Что такое манометр
• Как работают аналоговые манометры
• Аксессуары
• Критерии выбора
• Блоки давления
• Диапазоны давления
• Номинальный размер
• Точность манометра
• Материалы
• Типы монтажа и подключения
• Безопасность и срок службы
• Часто задаваемые вопросы

• Манометр Бурдона

• мембранный манометр

• Аксессуары для манометров

• пневматический регулятор давления

Основы давления и измерения давления

Давление — это сила, приложенная перпендикулярно поверхности на единицу площади. В стоячей жидкости или газе это сила, приложенная к стенке сосуда в данной точке.

Статическое давление (рис. 2, обозначенное буквой A) одинаково во всех направлениях. Однако движущаяся жидкость оказывает дополнительное давление в направлении потока, оказывая при этом незначительное влияние на поверхности, параллельные направлению потока, как показано на рисунке 2. Это дополнительное давление называется динамическим давлением (рисунок 2, обозначенный C). Общее давление потока (также называемое давлением застоя) представляет собой сумму статического и динамического давления в этом потоке (рисунок 2, обозначенный буквой D).

Прибор измеряет общее давление потока, если он обращен в направлении потока. Приборы, рассматриваемые в следующих разделах, предназначены для измерения статического давления в системе. Давление часто измеряется в трех формах: абсолютное, избыточное и дифференциальное давление. Прочтите нашу статью о пресс-формах для более подробной информации о каждом типе.

Рисунок 2: Статическое давление в зависимости от общего давления; Статическое давление (A и B), динамическое давление (C) и общее/статическое давление (D и E)

Что такое манометр?

Манометр – это устройство, измеряющее давление (интенсивность) жидкости. Обычно он состоит из циферблата или цифрового дисплея, который показывает давление, а также датчика, который измеряет давление и преобразует его в электрический сигнал, который может считываться дисплеем. Мониторинг значения давления в гидравлической системе контролирует давление здания в системе. Гидравлическая система предназначена для работы в заданном диапазоне давления, поэтому крайне важно убедиться, что манометр соответствует рабочему диапазону. Манометры обычно состоят из чувствительного к давлению элемента (например, трубки Бурдона или диафрагмы), соединенного с измерительным механизмом и дисплеем, например, циферблатом или цифровым индикатором. Чувствительный к давлению элемент деформируется под давлением газа или жидкости, и эта деформация преобразуется измерительным механизмом в читаемое измерение.

Рис. 3: Символ манометра

Как работают аналоговые манометры

Для измерения давления в системе было разработано множество методов, и среди этих методов анероидные манометры, также известные как механические манометры, являются наиболее широко распространенными технологиями. .

Анероидные манометры измеряют давление с помощью металлического элемента, чувствительного к давлению. Этот элемент принимает различные формы, но его основной принцип работы остается неизменным: упругое изгибание под действием перепада давления. Деформация этого элемента затем может быть измерена и преобразована во вращение указателя на дисплее аналоговой шкалы. Тремя основными типами анероидных манометров являются трубка Бурдона, диафрагма и капсульный элемент. Цифровые датчики по сравнению с аналоговыми имеют более высокую точность. Прочтите нашу статью о цифровых манометрах, чтобы узнать больше об этом типе.

Манометр с трубкой Бурдона

Трубка Бурдона представляет собой уплощенную тонкостенную трубку с закрытым концом, имеющую форму буквы С или спираль, как показано на рис. овальное сечение становится более круглым и выпрямляет трубку. Трубка восстанавливает свою форму по мере исчезновения давления жидкости. Изменение формы этой трубки создает рисунок движения на свободном конце трубки, который преобразуется во вращение стрелки с помощью звеньев и шестерен.

Трубка Бурдона измеряет манометрическое давление (относительно атмосферного давления). Трубка Бурдона является наиболее часто используемым типом манометра из-за его превосходной чувствительности, линейности и точности. Прочтите нашу статью о манометрах с трубкой Бурдона, чтобы подробнее узнать о принципе работы прибора и критериях выбора. Манометры с трубкой Бурдона бывают различных конструкций и специальностей для различных применений. Диапазон давления манометров с трубкой Бурдона варьируется от 0–0,6 бар (0–8,7 фунта на кв. дюйм) до 0–1600 бар (0–23 206 фунтов на кв. дюйм) с классом точности (обсуждается далее в этой статье), как правило, между 0,1 и 4,0. Обычно они изготавливаются из нержавеющей стали, латуни или монеля (никелевого сплава). Манометр с трубкой Бурдона является наиболее распространенным и используется во многих приложениях для измерения среднего и высокого давления. В химической, автомобильной и аэрокосмической промышленности манометры с трубкой Бурдона используются для измерения давления.

Рис. 4. Трубка Бурдона (слева), рабочая схема трубки Бурдона, показывающая приложенное давление (A) и развиваемую силу (B) (в центре), и циферблат (справа)

Мембранный манометр

Мембранный манометр использует отклонение гибкой мембраны, которая разделяет две среды, как показано на рис. в этом случае можно измерить абсолютное давление). Диафрагма часто бывает металлической или керамической, ее можно зажать между двумя фланцами или приварить. По мере того, как давление нарастает, оно изгибает диафрагму, что может превратить это измерение в циферблатное измерение с помощью шестерен и рычажных механизмов. Подробнее о принципе работы и критериях выбора прибора читайте в нашей статье о мембранных манометрах. Мембранные манометры подходят для агрессивных газов, жидкостей или высоковязких сред. Датчик широко используется в химической/нефтехимической промышленности, на электростанциях, в горнодобывающей промышленности, на суше и в море, а также в отраслях, связанных с экологическими технологиями. Манометр мембранного типа измеряет давление в диапазоне от 0–2,5 мбар (0–0,036 фунт/кв. дюйм) до 0–25 бар (362,5 фунт/кв. дюйм) с классом точности обычно от 0,6 до 2,5.

Мембранные манометры успешно используются во многих отраслях промышленности для измерения как абсолютного, так и дифференциального давления. Они используются в приложениях, где требуется высокий уровень чистоты. Он также подходит для отраслей промышленности, имеющих дело с агрессивными жидкостями. Мембранные манометры используются в таких отраслях, как производство продуктов питания и напитков, фармацевтика, нефтехимия и горнодобывающая промышленность.

Рис. 5: Слева: Принцип работы мембранного манометра: звено (A), диафрагма (B), стрелка (C) и впускной патрубок (D) Справа: Мембранный манометр

Манометр с капсульным элементом

Манометр с капсульным элементом измеряют воздух и сухие газы при низких давлениях. Манометр состоит из двух круглых мембран, соединенных по внешнему краю, как показано на рис. 6. Одна из диафрагм имеет отверстие посередине, через которое поступает среда. Расширение или сжатие камеры из-за перепада давления между внешней и внутренней средами позволяет измерять давление. Аналогично работает сильфонный манометр.

Манометры с капсульным элементом почти исключительно используются для точного измерения давления в газообразных средах. Они наиболее распространены среди пневматических систем низкого давления, дыхательных клапанов, контроля избыточного давления, контроля фильтров и вакуумных насосов. Диапазон измерения большинства этих манометров обычно составляет 0,1–0,6 мбар (0,001–0,009psi) с классом точности обычно от 0,1 до 2,5. Капсульные манометры используются для измерения низкого положительного/отрицательного давления в газообразных средах. Хотя манометры с капсульным элементом обычно требуют минимального обслуживания, в процессе эксплуатации могут возникнуть проблемы. Прочтите нашу статью об устранении неполадок с манометрами для получения дополнительной информации о том, как решить эти проблемы.

Рис. 6: Манометр с капсульным элементом, соединенный (слева) с камерой давления (A), капсульным элементом (B), штоком с патрубком давления (C), вводом давления (D), циферблатом (E), окном (F ), движение (G), указатель (H) и манометр капсульного элемента (справа)

Аксессуары

Различные аксессуары, которые можно использовать с манометрами. Общие:

• Уплотнения/прокладки: Обеспечивают надлежащее уплотнение.
  • Плоский: Уплотнение плоское и не допускает дополнительного вращения показаний манометра.
  • Профиль: Уплотнение имеет профиль и позволяет считывать показания манометров на 1/2 или полный оборот для обеспечения правильной ориентации при установке. Профильные уплотнения могут быть как внешними, так и внутренними.
• Защитные колпачки: Резиновый колпачок, надеваемый на манометр для увеличения прочности и амортизации.
• Переходники: Если вход манометра и размер выходного соединения различаются, можно использовать переходник. Это также может быть полезно, если тип соединения у обоих разный (например, BSPP и NPT).
• Вставные соединители: Вставные соединители позволяют быстро и легко установить или снять шланг к манометру.
• Демпферы: Демпфер давления гасит последствия скачков и пульсаций давления, позволяя манометру оставаться читаемым и продлевая срок его службы.

Критерии выбора

Манометры бывают различных конструкций, каждая из которых предназначена для определенных областей применения и отраслей. На выбор этих устройств влияет несколько факторов, таких как точность, размер циферблата, окружающая среда, среда и диапазон рабочего давления. Кроме того, существуют различные приложения, для которых используются манометры, такие как манометры фильтров для бассейнов, вакуумметры, манометры компрессоров и манометры воды. Ознакомьтесь с нашими советами по выбору манометров, чтобы узнать больше обо всех факторах, которые необходимы для принятия решения о выборе манометра.

Единицы измерения давления

Манометры поставляются в различных единицах измерения. В таблице 1 описаны часто используемые единицы измерения манометров, а также их преобразование в эквиваленты в паскалях.

	Паскаль (Па или Н/м 2 )
1 бар	= 105
1 ат (кг/см 2 или кгс/см 2 или техническая атмосфера)	= 9,80 665 × 104
1 атм (стандартная атмосфера)	= 1,01 325 × 105	= 760 торр
1 торр (мм рт. ст. или миллиметр ртутного столба)	= 1,333 224 × 102
1 см вод. ст. 2 O (см водяного столба или сантиметр водяного столба)	= 98,0665	= 10 мм вод.ст. 2 О
1 мм вод. ст. 2 O (мм водяного столба или миллиметр водяного столба)	= 9,80 665
1 фунт-сила/дюйм 2 (пси)	= 6,8 948 × 103	= 16 унций/дюйм 2
1 унция/дюйм 2 (унция/дюйм 2 )	= 4,30 922 × 102
1 дюйм ртутного столба (дюйм ртутного столба)	= 3,37 685 × 103

Таблица 1: Общие единицы измерения, используемые в манометрах

Диапазоны давления

Европейский стандарт EN 837 содержит стандартные процедуры, требования к конструкции, испытания и руководства по установке для широко используемых манометров. EN 837-1 и EN 837-3 предоставляют информацию о конструкции циферблатов концентрических шкал. Манометры могут работать с широким спектром диапазонов, от водяных манометров низкого давления до гидравлических манометров высокого давления, которые часто оснащены демпферами. Предпочтительной единицей давления является бар, а в таблицах 2-6 ​​приведены данные о наиболее часто используемых диапазонах давления. Обратите внимание, что необходимо ограничить нормальное рабочее давление манометра 25 — 75% шкалы. Если процесс связан с пульсацией, максимальное рабочее манометрическое давление не должно превышать 50% от полного диапазона.

Диапазоны давления в барах

0 — 0,6	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	0 -1600

Таблица 2: Диапазоны давления (в бар)

Диапазоны давления в мбар

0 — 1	0 — 1,6	0 — 2,5	0 — 4 902:30	0 — 6
0 — 10	0 — 16	0 — 25	0 — 40	0 — 60
0 — 100	0 — 160	0 — 250	0 — 400	0 — 600

Таблица 3: Диапазоны давления (в мбар)

Диапазоны вакуума в бар

В вакуумных манометрах стрелка вращается против часовой стрелки при увеличении вакуума.

-0,6 — 0

-1 — 0

Таблица 4: Диапазоны вакуума (в барах)

Диапазоны вакуума в мбар

-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

Таблица 5: Диапазоны вакуума (в мбар)

Комбинированные диапазоны давления и вакуума в бар

-1 — 0,6 902:30	-1 — 1,5	-1 — 3	-1 — 5
-1 — 9	-1 — 15	-1 — 24

Таблица 6: Комбинированные диапазоны давления и вакуума в барах

Номинальный размер

Номинальный размер (NS) манометра – это диаметр манометра. Номинальные размеры манометров согласно EN 837: 40, 50, 63, 80, 100, 160 и 250 мм

Точность манометра

Классы точности (KL) определяют максимальную допустимую погрешность каждого манометра в процентах от максимального показания шкалы. Например, манометр с максимальным показанием 10 бар и классом точности 4 может отклоняться от фактического давления на 4% (0,4 бар). Другим примером является манометр со шкалой от 0 до 100 бар с точностью 2%. Это означает, что манометр имеет точность в пределах 2 делений по всему диапазону. Установка манометра с низкой точностью может привести к ошибочным измерениям, а использование манометра с чрезмерно высокой точностью увеличивает стоимость покупки, калибровки и обслуживания этого манометра.

Класс точности	Пределы допустимой погрешности (в процентах от диапазона)
0,1	0,1%
0,25	0,25%
0,6	0,6%
1	1%
1,6	1,6% 902:30
2,5	2,5%
4	4%

Таблица 7: Класс точности манометров

Материалы

Поскольку в манометрах используются различные элементы для измерения давления, при выборе правильного манометра важно учитывать химическую совместимость материалов. Пожалуйста, обратитесь к таблице химической совместимости.

Типы монтажа и соединения

• Стандартное резьбовое соединение: Манометр этого типа просто ввинчивается в имеющуюся резьбу. Резьба уплотняется компрессионным уплотнением для конической резьбы и уплотнительным кольцом для параллельной резьбы.
• Встроенный манометр: К этому креплению манометра присоединяется внутренняя резьба.
• Фланцевый манометр: Этот вид крепления предлагается для тех, кто хочет установить манометр на шкаф управления.

Безопасность и срок службы

Согласно EN 837-2, в целях безопасности следует выбирать манометр с таким диапазоном, чтобы максимальное рабочее давление не превышало 75 % максимального значения шкалы для установившегося давления или 65 % максимального значения шкалы для циклического давления.

При использовании опасных сред под давлением, таких как кислород, ацетилен, горючие вещества и токсичные вещества, необходимо выбрать манометр с дополнительными мерами безопасности, например, с выпускным устройством сзади. Эти меры безопасности гарантируют, что любая утечка или взрыв компонентов, находящихся под давлением, не повредит никому, находящемуся перед весами.

Весь корпус манометров, подверженных постоянным механическим вибрациям, часто заливается маслом или глицерином. Это относится к манометрам, используемым в мойках высокого давления.

При быстро пульсирующем давлении, например, при установке манометров поршневыми насосами, обычно используется дроссельное отверстие, чтобы сгладить колебания давления и обеспечить среднее значение. Это увеличивает срок службы манометра за счет исключения ненужного износа шестерен манометра. Износ является нормальным явлением для манометров с течением времени. Прочтите нашу статью об обслуживании и устранении неисправностей манометров, чтобы узнать больше.

Часто задаваемые вопросы

Что делает промышленный манометр?

Измеряет давление газа или жидкости в промышленных условиях. Устройство отслеживает и регулирует давление жидкости в широком диапазоне применений в автомобильной, аэрокосмической, медицинской и обрабатывающей промышленности.