Манометр

Определение погрешности

Владельцев измерительных приборов интересует, прежде всего, величина максимальной погрешности, характерной для манометра. Она зависит не только от класса точности, но и от диапазона измерений. Таким образом, чтобы получить значение погрешности, нужно произвести некоторые вычисления. Например, для манометра с диапазоном измерений, равным 6 МПа, и классом точности 1,5 погрешность будет рассчитываться по формуле 6*1,5/100=0,09 МПа.

Необходимо отметить, что таким способом можно посчитать только основную погрешность.

Ее величина определяется идеальными условиями эксплуатации. На нее оказывают влияние только конструктивные характеристики, а также особенности сборки прибора, например, точность градуировки делений на шкале, сила трения в измерительном механизме. Однако эта величина может отличаться от фактической, поскольку существует также дополнительная погрешность, определяемая условиями, в которых эксплуатируется манометр. На нее может влиять вибрация трубопровода или оборудования, температура, уровень влажности и другие параметры.

Также точность измерения давления зависит от еще одной характеристики манометра — величины его вариации, которую определяют в ходе поверки. Это максимальная разница показаний измерителя, выявленная по результатам нескольких измерений.

Величина вариации в значительной мере зависит от конструкции манометра, а именно от способа уравновешивания, которое может быть жидкостным (давлением столба жидкости) или механическим (пружиной). Механические манометры имеют более выраженную вариацию, что часто обусловлено дополнительным трением при плохой смазке или износе деталей, потере упругости пружины и другими факторами.

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. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. 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 = P1 − 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) всегда 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.

Виды измерительных приборов

Приборы для измерения давления подразделяются на такие разновидности:

Тягонапоромеры — это мановакуумметр, который имеет крайние пределы измерения не выше 40 кПа.
Тягомеры — вакуумметр, который имеет предел измерения равный (-40) кПа.
Напорометр — это манометр малого избыточного давления (+40) кПа.
Мановакуумметры — это устройства, которые способны измерять как вакуумметрическое, так и избыточное давление в пределах 60−240000 кПа.
Вакуумметр — устройство, измеряющее разрежение (давление, которое ниже атмосферного).
Манометр — устройство, которое способно измерять избыточное давление, то есть разность между абсолютным давлением и барометрическим. Его пределы колеблются от 0,06 до 1000 МПа.

Большинство импортных и отечественных манометров изготавливаются по всем общепринятым стандартам. Именно по этой причине существует возможность замены одной марки на другую.

При выборе прибора необходимо опираться на такие показатели:

Расположение штуцера — осевое или радиальное.
Диаметр резьбы штуцера.
Класс точности прибора.
Диаметр корпуса.
Предел измеряемых значений.

Приборы измерения давления газов и жидкостей

Манометры используются на всех промышленных и производственных объектах, где необходимо знать и контролировать уровень давления газов или жидкостей. По назначению, эти приборы могут быть общетехническими, специальными или эталонными. По конструкционным особенностям выделяют жидкостные, поршневые, деформационные устройства. Объектом измерения и контроля может выступать как избыточное давление, так и разряжённая среда газа. Такие метрологические устройства, как манометры, вакуумметры и мановакуумметры отличаются, в первую очередь, установленными пределами измерений. Рассмотрим более подробно технические особенности этих приборов.

Каким образом проводится поверка манометров

Как мы уже обращали внимание, существует первичная и повторная поверка манометров. Первичная процедура проводится на этапе изготовления до его продажи

Обычно поверка действует в течении одного-двух лет. Этот период будет указан на этикетке, наклеенной на корпусе устройства или в его паспорте.

После истечения этого срока устройство требует переповерки. В этом случае оно должно быть исправным. Если есть сомнения относительно этого, то лучше купить новый манометр, потому что средства за проверку исправности неработоспособного прибора не возвращаются.

В завершение обзора предлагаем ТОП-5 манометров 2021 года:

ТОП—5. Лучшие манометры. Рейтинг 2021 года!

Смотрите это видео на YouTube

Принцип действия

В деформационном (пружинном) манометре вода попадает в изогнутую трубку, сделанную из медного сплава. Давление воды приводит к деформации трубки, соединенной с механизмом, который заставляет поворачиваться стрелку.

Манометры с одновитковой пружиной рассчитаны на давление до 100 атм. Для измерения более высокого давления применяют пружины с несколькими витками, закрученными в спираль или винт.

Есть устройства, в которых вместо трубки установлена тонкая двухпластинчатая мембрана. Они подходят для вязких или загрязненных растворов, выдерживают сильные вибрации, но чувствительны к колебаниям температуры.

Устройство прибора

Среди множества устройств рассматривать устройство и принцип работы следует на самой распространенной модели. Устройство манометра для измерения давления таково:

Корпус прибора.
Трубка Бурдона.
Стрелка индикаторная.
Штуцер присоединительный.
Передающий рычажно-пружинный механизм.
Шкала.
Стекло защитное.

Корпус манометра изготавливается из стали, и его образ напоминает цилиндр, который заглушен с одной стороны. В нем закрепляется рычажно-пружинный механизм с трубкой Бурдона. Для отображения показаний устанавливается шкала. А индикаторная стрелка, имеющая жесткое крепление к механизму, показывает приложенное усилие. Стекло защищает от внешнего воздействия.

Зачем устанавливается?

Измерительные приборы устанавливают, чтобы следить за состоянием системы. Давление в трубопроводах не должно превышать некоторого порогового значения. В то же время оно должно быть достаточным для работы различных устройств.

Для работы душевой с гидромассажем нужно давление 3-4 бар, стиральной машинки – порядка 0,5 бар, а фильтра обратного осмоса – 2-6 бар.

Места установки:

насосные станции;
котельные;
железнодорожный транспорт, автомобили, воздушные и водные суда;
напорные трубопроводы;
водонагревательные приборы;
системы фильтрации.

Манометры покупают для личного пользования, чтобы, например, периодически контролировать давление воды, поступающей в смеситель.

На постоянной основе их устанавливают на насосных станциях рядом с гидроаккумуляторами и реле давления, чтобы автоматически включать и выключать насос. Часто манометры входят в состав блоков автоматики.

Преимущества и недостатки

Как и любые технические приборы, ЭКМ имеют свои преимущества и недостатки.

Недостатки:

Ограничение мощности нагрузки из-за слишком малого значения предельного тока коммутации, который имеет диапазон от 0,3 до 0,5 А (ЭКМ со скользящими контактами) до 1 А (контакты с магнитным поджатием);
Высокая стоимость, по сравнению с реле давления, цена может быть больше в два или три раза.

Преимущества:

Визуализация настроек четкая и понятная;
Настройка пределов срабатывания достаточно проста и не требует специальных ключей, особых знаний и большого количества времени;
Сборка в едином корпусе, что позволяет не использовать дополнительных тройников при подключении.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый — аммиак, голубой — кислород, черный — негорючие, красный — горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

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.

https://youtube.com/watch?v=rq3BMjXM7PY

Виды манометров

Манометр для измерения давления автомобильных шин.

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые (глицеринозаполненые), судовые и эталонные (аналоговые).

Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа — максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления — возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

Специальные:

кислородные — должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2 (кислород);
ацетиленовые — не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди;
аммиачные — должны быть коррозионностойкими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4), эти приборы служат для проверки и калибровки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках, способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

Железнодорожные предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.

Самопишущие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.

Кран для манометра. Устройство

На трубопровод прибор крепится с помощью многофункционального трёхходового крана.

В зависимости от положения рукоятки запорного механизма контролируется работа измерительного прибора. В корпусе находится пробка с Т-образным отверстием. Поворотом рукоятки в рабочий режим поток направляется к манометру, который фиксирует давление. Если перевести кран в положение «закрыто», то поток в трубе остановиться или изменит направление. Прибор покажет нулевое значение.

Таким образом, кран необходим для продувки, проверки прибора и полного отключения измерительного устройства, например, для его замены.

Приборы, измеряющие давление, несмотря на одинаковый принцип действия, применяются для различных условий эксплуатации и имеют разные схемы исполнения. Одни показывают величину давления жидкости, а другие работают только с газом. Некоторые из них применяются в контрольно-измерительной аппаратуре для определения точных показателей давления. Часто манометры входят в состав блоков автоматики и сигнализации, обеспечивают безопасные условия работы на предприятиях.

предоставляет широкий ассортимент различных видов клапанов. Запорная арматура по самым выгодным ценам!

Принцип работы электроконтактного (сигнализирующего) манометра

Принцип работы электроконтактных манометров заключается в том, что при достижении определенного (установленного) давления, стрелка, которая является подвижным контактом, замыкает (или размыкает) электрическую цепь, происходит срабатывание встроенной контактной группы. В зависимости от типа исполнения допускается как замыкание, так и размыкание электрических цепей. Такие широкие возможности электроконтактных манометров позволяют их использовать в различных отраслях производства. Маркировка электроконтактный (сигнализирующих) манометров Все электроконтактные манометры имеют маркировку, в которой указываются все технические параметры устройств.

Электроконтактный манометр ЭКМ100АВм-1,0МПа-Исп.4-1.ЕxdIIВТ4, можно расшифровать как: ЭКМ –манометр электроконтактный;100 – условный диаметр корпуса; А – материал корпуса (алюминий); Вм – имеются микровыключатели;1,0 – диапазон измерений (от 0 до 1,0 МПа);Исп.4 – исполнение 4;1 – взрывобезопасное исполнение; Ех – взрывозащищенное оборудование; d – оболочка взрывозащищенная; IIВ – подгруппа приборов;Т4 – температурный класс.

Типы манометров, их преимущества и недостатки

На сегодняшний день производители измерительной техники предлагают разные типы устройств, имеющие разный принцип действия, свои плюсы и минусы. Изучение особенностей каждого из них поможет купить манометр давления, идеально отвечающий всем требованиям автовладельца.

Механические приборы. Самый простой и привычный для автовладельцев со стажем прибор оснащен круглым циферблатом со шкалой, на которой стрелка указывает реальное давление в момент измерения. Устройство, несмотря на простоту, обладает высокой точностью измерения, надежно, имеет отличные эксплуатационные характеристики. Механический манометр имеет бюджетную стоимость и длительный срок службы.

К недостаткам следует отнести повышенную чувствительность к влаге. На проверку давления во всех четырех колесах потребуется некоторое время. Некоторые автолюбители отмечают сложность прочтения показателей на шкале.

В линейке механических манометров имеются устройства, снабженные выпускным клапаном. Рекомендуется отдать предпочтение именно таким вариантом, поскольку клапан позволит спустить воздух из перекачанного колеса до нужного уровня без лишних манипуляций.

Реечные манометры. Подобные устройства не так часто встречаются в автомобилях или гаражах российских автовладельцев. Внешне прибор похож на ручку, а в его основе используется пружина цилиндрической формы. Реечные приборы надежны, дают точные показания, отличаются низкой стоимостью.

К минусам данного устройства следует отнести некоторые неудобства в эксплуатации и хрупкую конструкцию. Именно по этим причинам реечный тип не очень востребован в повседневной жизни.

Электронные приборы. На сегодняшний день электроника активно вытесняет привычную всем механику. К достоинствам электронных устройств относят:

отсутствие погрешности при измерениях;
удобство и высокую скорость замеров;
дополнительные функции у некоторых моделей.

Электронные манометры востребованы у водителей, несмотря на их сравнительно высокую цену.

К недостаткам прибора справедливости ради следует отнести негативное влияние минусовых температур на точность измерения. Именно это обстоятельство настораживает многих автолюбителей при выборе нового манометра, поскольку не всегда есть возможность провести измерения давления воздуха в шинах в теплом боксе.

Важно знать

Довольно нередко корпуса устройств, предназначенных для измерения напора газов, красят в разные оттенки. Так, оборудование с синим окрасом оболочки служит для определения давления кислорода. Желтым тоном корпуса обладает электроконтактный манометр на аммиак, белым – на ацетилен, серым – на хлор, а темно-зеленым — на водород. Приборы на пропан, а также остальные горючие газы, отличаются красным цветом. Корпус черного оттенка имеют установки, служащие для функционирования с негорючими газами.
Кислородное оборудование в любом случае должно быть обезжирено, так как порой даже маленькое засорение присоединительной втулки и устройства при контакте с насыщенным кислородом может довести до воспламенения и еще хуже — взрыва. Установки на ацетилен не предполагают присутствия в механизме измерения сплавов меди, потому что при соединении с этим элементом есть опасность возникновения взрывоопасной смеси.
Один и тот же манометр (электроконтактный) можно применять для определения давления разных условий (газа, жидкости, пара), если основы его устройства стойкие к данным средам. Если прибор отличается ограниченным использованием, то на его шкале существуют дополнительные знаки, сообщающие о свойствах эксплуатации такой установки.
Нанесенная на стекло устройства красная отметка отвечает предельному давлению измеряемых условий либо рабочему напору емкости в зависимости от области применения манометра.