Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности. Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

Что это за устройство?

Манометр – это прибор для измерения избыточного, то есть искусственно созданного, давления воды, пара или иной рабочей среды.

Говоря простыми словами, он показывает, насколько водяное давление в трубе больше атмосферного.

В быту, сфере ЖКХ и на промышленных предприятиях наиболее распространены приборы с пружиной в виде трубки овального сечения (носит имя Бурдона – человека, запатентовавшего ее). Они просты по конструкции и недорого стоят.

Внешне водяной манометр – округлый предмет в металлическом или пластиковом корпусе. Циферблат со шкалой закрыт оргстеклом из метакрилата или поликарбоната.

Чем отличается манометр для воды от манометра для воздуха?

Не знакомые с измерительными приборами люди часто не могут отличить манометр давления воды в системе водоснабжения от прибора, который используется для измерения давления воздуха и газа. Внешне оба эти устройства практически не отличаются друг от друга. Тем не менее, различие между ними все-таки есть.

Разница между манометром для воды и воздуха заключается в конструкции и принципе их действия. В приборах для воды роль чувствительного элемента играет мембрана и сосуд с жидкостью. В воздушных манометрах чувствительным элементом служит трубчатая пружина, которая при работе заполняется газом или воздухом.

Классификация приборов

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

  • приборы, предназначенные для измерения атмосферного давления, иначе они называются барометры;
  • приборы, измеряющие избыточное и абсолютное;
  • вакуумметры, призваны измерять разность атмосферного и абсолютного давлений;
  • напорометры, измеряют малое (до 40 кПа) избыточное давление;
  • тагометры, вид вакуумметра, которое измеряет избыточное давление верхнего предела 40 кПа;
  • дифференциальные манометры, измеряют разность давлений.

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

  • жидкостные, уравновешивание разницы давлений в таких приборах происходит за счет гидростатического давления столба жидкости, в устройстве используется принцип сообщающихся сосудов;
  • пружинные имеют простую конструкцию, и широко применяются для измерения давления среды в широких диапазонах;
  • мембранные, основаны на пневматической компенсации, уравновешивание давления происходит за счет силы упругости мембранной коробки;
  • электроконтактные, применяются в автоматических системах контроля и сигнализации, поскольку с их помощью можно регулировать измеряемую среду благодаря встроенному в корпус электроконтактному механизму;
  • дифференциальные используются для измерения уровня жидкостей под напором расхода жидкости, пара и газа с помощью диафрагм.

По назначению существуют такие виды манометров, как:

  • общетехнические приборы применяются для измерения напора жидкостей, газов и паров, химически нейтральных к сплавам меди;
  • кислородные, они производятся в корпусах голубого цвета с указанием О2 на циферблате, применяются для измерения кислородного давления в баллонах или вакуумах;
  • ацетиленовые применяются для контроля избыточного давления ацетилена;
  • эталонные применяются в целях проверки других приборов, поскольку они обладают большой точностью;
  • судовые применяются в судах и морском транспорте;
  • железнодорожные используются на железнодорожном транспорте;
  • самопишущие имеют встроенный механизм, который позволяет воспроизводить на бумаге результат работы.

Классификация

Все параметры манометров регламентируются ГОСТ 2405-88. В нем указаны, габаритные размеры, классы точности, допуски и условия применения каждого вида измерительных приборов. Так же в ГОСТе обозначены требования к материалам и сырью, применяемым для изготовления манометров.

Существуют следующие виды манометров:

  • По способу установки они делятся на горизонтальные и вертикальные, показания неправильно установленного прибора будут не соответствовать действительным значениям;
  • По принципу действия различают гидравлические, грузоподъемные, поршневые и тепловые манометры;
  • По способу отображения информации манометры подразделяются показывающие, записывающие, электроконтактные (экм) и сигнальные.
  • По характеристикам рабочей среды все манометры подразделяются на общетехнические, кислотостойкие, виброустойчивые, кислородные, специальные и газовые.

Параметры манометров

При выборе манометров следует учитывать следующие параметры:

  • Среда, в которой измеряется давление
  • Область применения
  • Класс точности манометра
  • Диаметр, согласно ГОСТ 2405-88. «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры» выпускаются манометры диаметром 40, 50, 63, 100, 160, 250 миллиметров
  • Предел измерений
  • Единицы измерения давления — МПа, Бар, Кгс/см 2
  • Материал корпуса
  • Наличие фланца
  • Присоединительная резьба штуцера
  • Расположение штуцера — радиальное или осевое

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.

Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

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;
  • напоромеры — для измерения малых избыточных давлений;
  • тягомеры -вакуумметры с минусовым пределом;
  • барометры – для измерения атмосферного давления;
  • баровакуумметры – для измерения абсолютного давления;
  • дифференциальные – для измерения разности давлений.

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

  • 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.

По назначению разделяют следующие виды манометров:

  • технические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров;
  • электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2);
  • виброустойчивые применяются в условиях высоких вибраций;
  • взрывозащищенные в корпусе из взрывоустойчивых сплавов на основе алюминия;
  • коррозионносойкие для эксплуатации в особо жестких условиях, имеют высокий класс пылевлагозащиты;
  • аммиачные используются для измерения давления агрессивных газов и жидкостей;
  • судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте;
  • железнодорожные: предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте;
  • самопишушие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра;
  • для нефтегазовых скважин: применяются для измерения давления внутри нефтяных и газовых скважин на большой глубине;
  • сверхвысокое давление: предназначены для измерения сверхвысокого избыточного давления агрессивных некристаллизующихся сред.
Читайте также  Температура плавления вольфрама

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

  • образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов;
  • рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений.

Область применения

Помимо приборов для водопроводов и систем отопления выпускаются судовые, железнодорожные, технические и эталонные манометры. В зависимости от области применения их делают виброустойчивыми, защищенными от воздействия агрессивных сред, ударопрочными. Эталонные манометры отличаются настройкой и точностью измерений.

Если требуется измерить избыточное давление в бытовых водопроводах и системах отопления, то достаточно купить общетехнический показывающий жидкостный или гидравлический манометр. Если для обеспечения безаварийной работы системы требуется коммутация с электрическими сетями, то необходимо устанавливать сигнальные или манометры экм.

Условное обозначение манометров

В обозначении прибора указывается:

  1. Функциональное назначение прибора
    • ДМ — манометр;
    • ДВ — вакуумметр;
    • ДА — мановакуумметр;
    • ДТ — тягомер;
    • ДН — напоромер;
    • ДГ — тягонапоромер.
  2. Серийный или порядковый номер манометра
  3. Величина измеряемого давления
  4. Единицы измерения
  5. Класс точности

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

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