Виды манометров и принципы его работы
Манометры – аппараты для измерения давления жидкости или газа. Производится огромное количество самых разнообразных манометров, и их все можно классифицировать по нескольким признакам.
Типы манометров по принципу действия
В жидкостном манометре измеряемое давление уравновешивается гидростатическим столбом воды, ртути или другой жидкости соответствующей высоты.
Измерительные устройства этого типа бывают U- образными и чашечными. U - образный (на рис. справа) состоит из:
1 – стеклянная трубка;
2 – планка со шкалой в миллиметрах.
Трубку заполнена водой или ртутью, что зависит от максимального уровня измеряемого давления (разряжения). Содержимое трубки заполняет наполнитель, пока мениски в обоих коленах не совместятся с нулевой риской шкалы. Затем один из концов трубки соединяют с измеряемой средой. Разница в уровнях наполнителя манометра на шкале отображает давление в миллиметрах водяного или ртутного столба.
В чашечном манометре колено трубки является сосудом с сечением. Измеряемое давление давит на поверхность рабочей жидкости в широком сосуде, и она поднимается вверх по измерительной трубке.
В деформационном измерительном приборе давление определяется по степени деформации и перемещения упругого чувствительного элемента. Это может быть мембрана, трубчатая пружина или сильфон. Манометры данного вида подразделяются на:
- трубчатые. состоящие из:
1 - трубчатая пружина;
2 - тяга;
3 - зубчатый сектор;
4 - шестерня;
5 - стрелка;
6 - шкала.
- мембранные, состоящие из:
1 – кронштейн;
2 – стрелка;
3 – упоры;
4 – рычаги;
5 – ось;
6 – пружина;
7 – винт;
8 – трубка;
9 – шток;
10 – коробка;
11 – пружина.
- сильфонные. В этих приборах в качестве упругого чувствительного элемента используются сильфоны (сильфонные блоки). Они воспринимают перепад давления, и преобразуют его в механическое перемещение указательного устройства или в электрический и пневматический сигнал.
- В электрических манометрах под воздействием давления изменяются отдельные параметры материала. На мембране возникает сила, которая совмещает две пластины из кварца, в итоге появляется заряд равной силы. Затем этот заряд трансформируется в сигнал, который проходит по линиям связи к устройствам измерения.
Электрические манометры применяются в основном в научных целях, например при измерениях сверхвысоких давлений, глубокого вакуума или давлений, пульсирующих с высокой частотой. Существуют следующие разновидности:
- манометры сопротивления измеряют электрическое сопротивление первичных преобразователей при действии на них внешнего давления.
- резистивные. Прибор изменяет активное электросопротивление проводников при их механической деформации;
- ёмкостные. Прибор изменяет ёмкость плоского конденсатора при изменении расстояния между обкладками;
- пьезоэлектрические.В пьезоэлектрических манометрах чувствительными элементами являются кристаллы кварца. Устройства этого типа стали популярными благодаря существенным достоинствам кварца. Этот материал не поглощает влаги, очень прочный, и не проводит электричество. Пьезоэлектрические свойства не зависят от температуры в интервале 20 - 400°С.
- Грузопоршневые. Их функционирование основано на уравновешивании силы, создаваемой с одной стороны измеряемым давлением, грузами и поршнем в цилиндре. По своему назначению приборы этого типа делятся на образцовые и рабочие. Образцовые используются для поверки и градуирования пружинных манометров. Рабочие манометры измеряют давление в производственных целях. Их недостатками является сложность и дороговизна, поэтому манометры данного типа стали редкостью.
Грузопоршневые манометры состоят из:
1 – колонка;
2 – поршень;
3 – тарелка;
4 – груз;
5 – поршень;
6 – штуцер;
7, 8, 9 – вентиль;
10 – маховик;
11 – воронка.
Рабочая часть устройства состоит из колонки 1 с каналом и поршня 2. На верхнем конце поршня установлена тарелка 3 для размещения грузов 4. Вес грузов подбирается на основе рабочей площади поршня.
Канал колонки сообщается с полостью цилиндра поршня 5 винтового пресса. Канал колонки и цилиндр винтового пресса соединяются дополнительными каналами со штуцерами 6. Они используются для присоединения поверяемых манометров. Колонки и штуцеры оснащены игольчатыми вентилями 7 и 8. Вентиль 9 спускает рабочую жидкость из прибора. Рабочей жидкости является вазелиновое, турбинное или трансформаторное масло.
В первую очередь манометр с помощью установочных винтов выставляют по уровню, имеющемуся на приборе. Затем поршень извлекается, и через воронку 11 прибор заполняется маслом. Поверяемый манометр монтируется в один из штуцеров, его вентиль открывается. После чего поршень вставляют в канал колонки и на его тарелку укладывается нужное количество грузов. При работе прибора поршень должен быть погружен в канал колонки на две трети своей высоты. На данном уровне поршень должен оставаться в течение всей поверки манометра, что достигается вращением маховика 10. Во время поверки для снижения влияния трения поршень вращается мускульной силой.
По виду давления
- избыточного давления. Это устройство для измерения разности между абсолютным давлением, большим абсолютного давления окружающей среды, и абсолютным давлением окружающей среды. Данные устройства измеряют давления неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, газа и пара.
- абсолютного давления. Предназначены для замеров абсолютного давления воздуха, в том числе атмосферного давления.
- дифференциальные (дифманометры) используются во многих производствах для измерения перепадов давления, расхода жидкостей, газов и пара по перепаду давления в сужающих устройствах и уровня жидкости под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением. Некоторые типы дифманометров применяются как тягомеры, напоромеры и тягонапоромеры.
Данные устройства состоят из:
1 – ниппель;
2, 3 – шкала;
4 – стрелка;
5, 6 – пружина;
7 – ниппель.
Такие устройства используют для одновременного измерения двух значений давления и разницы между ними. Чувствительный элемент - две трубчатые пружины. Пружина 5 припаяна к ниппелю 7 и через зубчатый сектор воздействует на стрелку 4. Пружина 6 припаяна к ниппелю 1 и через зубчатый сектор действует на подвижную шкалу 2. К ниппелю 1 подводится меньшее давление, вызывая разворот подвижной шкалы, нулевая риска которой указывает на неподвижность шкалы 3. К ниппелю 7 подводится большее значение давления, вызывая разворот стрелки 4. Стрелка показывает давление по неподвижной шкале 3 и разность значений, измеряемых давлений по шкале 2.
Разновидности дифманометров:
- Колокольные. Это тонкостенный колокол, погруженный в трансформаторное масло, который уравновешивается упругой силой винтовой пружины.
- Кольцевые. Это замкнутое полое кольцо, разделенное на две части перегородкой, нижняя часть заполнена разделительной жидкостью.
- Поплавковые состоят из расположенных U-образно сосудов. В устройствах этого типа измеряемый перепад давления уравновешивается давлением столба рабочей жидкости (ртути или трансформаторного масла), залитой в прибор. Высота этого столба измеряется с помощью поплавка, который передаёт положение уровня рабочей жидкости в одном из сосудов на отсчетное устройство. Передача хода от поплавка к отсчетному устройству осуществляется механически или с помощью электрического преобразователя.
- С мембранными блоками.
- Мембранного типа.
Виды по применению
- общепромышленные (технические) используются в условиях производственных процессов (при перепадах температур и влажности окружающей среды, вибрациях, загрязнениях внешней среды);
- лабораторные (приборы повышенной точности) применяются в стабильных условиях лабораторий;
- специальные используют в экстремальных условиях: на транспорте, котельных установках, при работе с агрессивными средами;
- образцовые применяются для поверки рабочих манометров;
- эталонные хранят единицы давления для их передачи образцовым приборам.
Типы по способу отображения значений
- показывающие. Отображение данных производится на аналоговой или цифровой шкале прибора;
- сигнализирующие (электроконтактные). Выдаёт управляющий электрический сигнал путем замыкания или размыкания контактов при достижении измеряемым давлением заранее установленного контрольного значения.
Данный манометр является одновременно измерительным прибором и сигнализатором. Кроме основной контрольной стрелки показывающей давление по шкале, имеются дополнительные стрелки и с подвижными контактами. Стрелки служат для установок контроля соответственно нижнего и верхнего пределов давления. При снижении давления до значения установки стрелки контрольная стрелка замыкает электрическую цепь контактной группы АВ, а при повышении давления до значения установки стрелки 4 - цепь контактной группы ВС. Пределы давлений срабатывания прибора настраивают с помощью дополнительных стрелок. Их разность определяет ширину зоны нечувствительности, т. е. дифференциал давлений. Если контрольная стрелка находится в пределах этой зоны, контактные группы разомкнуты, и информация о предельных значениях параметра отсутствует.
- регистрирующие (самопишущие или манографы) используются для контроля давления среды. Они записывают в память значения давления как функции времени и отображают их на электронном табло или диаграммной бумаге. Содержат детали:
1 – бачок;
2 – трубка;
3 – столик;
4 – валик;
5 – катушка;
6, 8 – пружина;
7 – барабан;
9 – ролик;
10 – катушка.
Самопишущий электрический манометр состоит из электромеханического измерительного механизма, лентопротяжного устройства для перемещения бумажной ленты, и записывающего устройства. Давления на бумажной ленте записываются пером, закрепленным на конце стрелки 9. Чернила к перу подаются из бачка 1 (рис “а”) через трубку 2. Бумажная лента крепится в обоймах катушек 5, 10 (рис “б”), проходит по столику 3, направляющему валику 4 и охватывает барабан 7. Спиральными пружинами 6, 8 и роликом 9 лента плотно прижимается к барабану. Барабан вращается с постоянной угловой скоростью с помощью миниатюрного синхронного двигателя. Прибор воспроизводит на бумажной ленте характер изменения давления за час, вахту, сутки. Одновременно на шкале манометра отображается давление среды в данный момент.
Для нормального функционирования всех видов манометров важно правильно их установить. Подробнее об установке и монтаже приборов читайте на сайте “Промышленная Автоматизация”.
Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.
