Устройство и принцип работы манометра

Манометром называют компактный прибор, который используется для контроля и замеров давления различных сред. Существует большое разнообразие таких устройств разных типов и модификаций, рассчитанных на работу с воздушной или газовой смесью, измерения давления пара или жидкости.

Выпускаемые сегодня типы манометров различаются по области применения и условиям эксплуатации, принципу снятия показаний, диапазону измеряемых величин и ряду прочих параметров. Все это надлежит учитывать при выборе оборудования, чтобы обеспечить его нормальное функционирование и корректность получаемых результатов.

Ниже мы подробнее рассмотрим манометры в плане устройства и назначения; узнаем, какого типа бывают такие устройства, где их применяют; а также выясним, какие параметры учитываются при выборе оборудования.

Устройство манометра и принцип его работы

Принцип устройства манометра часто зависит от его типа и предназначения. При этом большинство приборов сходны тем, что состоят из корпуса, мерного механизма и шкалы. Мерный механизм бывает разным в зависимости от принципа функционирования: это может быть жидкостная колонна, пружина, мембрана либо другие элементы.

Назначение манометра заключается в том, чтобы измерять и контролировать давление газов и жидкостей в различных системах. Он обеспечивает безопасность, контролирует процессы и повышает эффективность работы оборудования.

Конструкция наиболее распространенных механических устройств включает в себя набор из нескольких основных элементов. Части манометра собраны в корпусе, который рассчитан на то, чтобы выдержать расчетное давление. В качестве чувствительного элемента выступает пружина или мембрана, на которую воздействует давление жидкости, пара или газовой среды.

Принцип работы манометра основан на законе Паскаля, который утверждает, что давление, создаваемое на жидкость или газ, распространяется равномерно во всех направлениях. Манометр определяет давление, измеряя силу, которую оказывает жидкость или газ на его измерительный элемент. Для правильной интерпретации показаний необходима расшифровка манометра.

Что делает манометр? Принцип действия манометра основан на способности различных физических тел изменять форму при изменении давления – под воздействием напора среды мембрана или пружина деформируются в определенных пределах. Через специальный механизм это отклонение передается на устройство, преобразующее линейное смещение передающего элемента в круговое движение стрелки на циферблате. Шкала циферблата может быть градуирована в соответствии с разными системами измерения давления, например, в Паскалях или в Барах.

Принцип работы манометров пьезоэлектрического типа несколько иной. В таких устройствах использован кристалл кварца, в котором при механическом воздействии, вызванном увеличением давления, формируется электрический заряд. Этот заряд фиксируется и прибором переводится в единицы, отображающие величину давления.

Есть также устройства других типов – принцип их работы и конструктивные особенности мы рассмотрим ниже.

Области применения и характеристики манометров

Различные виды и модификации таких приборов нашли себе применение практически во всех производственных отраслях: в энергетике, в транспортной сфере, в коммунальном хозяйстве и при бытовом частном использовании.

В каком случае манометр допускается к применению (то есть каковы показания к применению манометра)? Только после сверки с данными контрольного прибора (аналогичного или более высокого класса точности).

Какие манометры не допускаются к применению? В случае образования явных повреждений (трещины, сколы и т. д.), которые влияют на точность прибора). Такое устройство подлежит демонтажу и утилизации.

Ключевыми техническими характеристиками приборов для контроля и замера давления являются следующие:

• Размеры корпуса и вес.
• Диапазон измеряемых величин.
• Класс точности измерения.
• Установочные параметры.
• Материал изготовления.

Также в зависимости от области применения устройство манометра может предполагать дополнительную защиту от негативных факторов – влаги, грязи или пыли, вибрационных и температурных воздействий, агрессивных химических сред. Рабочие параметры прибора, вариант его исполнения и наличие дополнительного функционала определяют область и эффективность его использования.

Классификация манометров по специфике применения

Большое разнообразие условий применения манометров и предъявляемых к ним требований привело к созданию различных типов и модификаций таких приборов. Одним из основных способов классификации является область применения.

В зависимости от этого параметра различают следующие типы манометров:

• Образцовые – эти устройства оснащены особо точным механизмом, который обеспечивает минимальную погрешность при измерении. Их применяют при поверке измерительного оборудования. Класс точности таких приборов составляет от 0,05 до 0,2.
• Общетехнические – используются для измерения давления в общих средах, которые не вмерзают в лед. Составляющие манометров такого типа устойчивы к вибрационным воздействиям, поэтому данный вид приборов может применяться на транспорте или для оснащения систем отопления.
• Электроконтактные – имеют систему электрических контактов, применяются в качестве средства для оповещения о достижении опасного значения давления жидкости, пара или газовой среды. Также могут использоваться в качестве средства автоматизации, включая определенное исполнительное оборудование или открывая клапан для сброса давления.
• Специального назначения – оптимизированы для работы с определенным газом. Корпус таких манометров имеет различный окрас, соответствующий газу, для работы с которым предназначено то или иное устройство. Класс точности для них составляет от 1,0 до 2,5.
• Самопишущие – используются в системах, где есть потребность в фиксации результатов измерений. Как правило, применяются в пищевом производстве, на тепловых электростанциях, при лабораторных исследованиях.
• Железнодорожные и судовые – специализированные разновидности, адаптированные для применения в соответствующих условиях. Так, судовые манометры имеют усиленную защиту от атмосферного воздействия. А железнодорожные имеют специальную конструкцию и систему отображения, устойчивую к вибрационным воздействиям.

Классификация по особенностям конструкции

В зависимости от принципа работы и особенностей механизма снятия показаний принято выделять несколько больших групп манометров:

• Пружинные – наиболее распространенный тип манометров, в которых применяется чувствительный элемент в виде трубки овального сечения. Воздействующая на трубку сила передается на стрелку, которая смещается на определенное количество делений. Устройства этого типа отличаются простой и ремонтопригодной конструкцией, позволяют проводить замеры давления в широких пределах от 0,1 до 4000 Бар.
• Мембранного типа – имеют в конструкции мембрану, которая деформируется при воздействии повышенного давления. В зависимости от степени деформации мембраны чувствительный механизм отклоняет стрелку на определенное число делений.
• Электроконтактные – вместо шкалы с делениями такие приборы имеют специальный узел с электрическими контактами, которые замыкают или размыкают электрическую сеть при достижении заданного уровня давления. При этом может включаться звуковой или световой сигнал, а также запускаться или останавливаться различное исполнительное оборудование.
• Жидкостные – в настоящее время такие приборы почти вышли из употребления, поскольку они менее удобны в использовании по сравнению с другими типами. Прозрачная трубка для манометра такого типа выступает в роли шкалы – по уровню жидкости в ней можно визуально определить уровень давления.
• Дифференциальные – приборы этого типа считаются одними из наиболее сложных в конструктивном плане. В их конструкции содержатся восприимчивые к перепадам давления элементы. Их деформация фиксируется специальным механизмом, который приводит в движение стрелку манометра.

Классификация по типу измеряемого давления

Манометры для контроля давления применяются в системах под давлением, таких как трубопроводы, резервуары и емкости. Они позволяют контролировать и поддерживать заданное давление в системе.

Термоманометры измеряют давление и температуру одновременно. Они применяются в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, где одновременный контроль давления и температуры очень важен.

Вакуумметры измеряют давление в вакууме, то есть в системах, в которых давление ниже атмосферного.

Мановакуумметры, в отличие от вакуумметров, измеряют как вакуумметрическое, так и манометрическое давление.

Тягомеры измеряют давление газа в трубопроводах и часто применяются в газовой промышленности для контроля расхода газа и его качества. Они бывают механическими и электронными.

Барометры измеряют атмосферное давление — например, в метеорологии для прогнозирования погоды.

Дифференциальные манометры измеряют разность давлений между двумя точками для измерения расхода жидкости или газа. Они бывают механическими и электронными.

Классификация по способам подключения

Манометры могут быть подключены к системе измеряемого давления по-разному. Существуют три основных типа манометров по способу подключения: аксиальные, радиальные с осевым патрубком и радиальные с радиальным патрубком.

Аксиальные манометры имеют ось, которая проходит через центр манометра и используется для подключения к системе. Они могут иметь различные мерные диапазоны и предназначены для работы в различных условиях.

Радиальные манометры имеют патрубки, которые выходят из боковой стенки манометра под углом 90 градусов. В радиальных манометрах с осевым патрубком этот элемент выходит из боковой стенки манометра под углом 90 градусов, но ось патрубка параллельна оси манометра. В приборах с радиальным патрубком он перпендикулярен оси манометра.

Классификация по применению в разных сферах

• Котлы отопления. Манометры используются в системах центрального отопления, где горячая вода циркулирует по трубам и радиаторам. Они помогают поддерживать оптимальное давление в системе.
• Газопроводы. Манометры широко используются в газовых системах для контроля давления газа. Они помогают определить, насколько безопасно использование системы газоснабжения. Также манометры применяются в процессе транспортировки газа на большие расстояния.
• Водопроводы. Манометры используются для контроля давления в системах водоснабжения. Они помогают обеспечить надлежащее функционирование системы и предотвратить повреждения труб, вызванные излишним давлением.
• Компрессоры. Манометры используются для контроля давления воздуха, который используется в компрессорах.
• Автоклавы. Манометры используются для контроля давления в автоклавах, которые используются в процессе стерилизации инструментов и оборудования.
• Баллоны и баллонные пневматические винтовки. Манометры определяют количество газа, оставшегося в баллоне или возможность использования пневматической винтовки.

Параметры выбора и класс точности

Правильный выбор в соответствии с условиями и целями использования обеспечивает получение корректных результатов измерений и продолжительный срок эксплуатации манометра. Наиболее значимыми для выбора параметрами такого прибора считаются следующие:

• Среда, для работы с которой предназначено устройство;
• область применения манометров;
• Размеры и материал корпуса;
• Диапазон измеряемых значений;
• Единицы измерения на шкале;
• Расположение штуцера и тип резьбы на манометре;
• Наличие фланца;
• Класс точности устройства;

Класс точности манометра определяет возможную величину погрешности при замерах. Этот параметр имеет цифровое выражение и указывается в техническом паспорте прибора. Чем меньше цифровое значение, тем выше точность.

Большинство применяемых в хозяйственных целях и на производстве манометров имеют класс точности от 1,0 до 2,5 — они вполне подходят для использования в условиях, когда небольшое отклонение допустимо. Самый высокий класс точности у образцовых приборов — для наиболее точных из них этот параметр не превышает 0,05. А манометры, применяемые автомобилистами при замере давления в шинах, допускают самую большую погрешность — класс их точности может составлять до 4,0.

Теперь вы знаете все подробности о назначении и применении манометра. Если вам требуется поверка этих приборов или другой измерительной техники, обращайтесь к нам через форму заявки или по телефону +7 495 105-93-10.