Манометры. Назначение и классификация. Жидкостные манометры и дифманометры. Устройство, принцип действия, типы и виды манометров. Манометр для измерения низкого давления газовой среды Манометр описание прибора

Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:

виду измеряемого давления;

принципу действия;

назначению;

классу точности.

По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:

манометры;

вакуумметры;

мановакуумметры;

напоромеры;

тягомеры;

тягонапоромеры;

дифманометры;

микроманометры;

барометры.

Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр - это измерительный при­бор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.

Для измерения абсолютного давления, т.е. такого, которое счи-тывается от абсолютного нуля, выпускаются манометры абсолют­ного давления; для измерения избыточного - манометры избы­точного давления, и наиболее часто «по умолчанию» эти разно­видности приборов называют манометрами.

Большинство выпускаемых манометров применяются для из­мерения избыточного давления. Их отличительным признаком яв­ляется показание «нуля» прибора при воздействии на чувствитель­ный элемент атмосферного давления.

Измерение давления разреженного газа производят вакууммет­рами. Соответственно вакуумметр - это манометр для измерения давления разреженного газа.

Манометр, имеющий возможность измерять давление разре­женного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называютмановакуумметром.

Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производится напоромерами, хотя такое название, как и такое под­разделение по виду измеряемого давления (для малых значений), за рубежом отсутствует. Тягомеры используются для измерения малого (до -40 кПа) вакуумметрического давления. Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа, называютсятягонапоромерами. Ев­ропейские стандарты (EN837-1, EN837-2 и EN837-3) такое разделение производят по виду чувствительного элемента: трубча­тый (Bourdon tube - Rohrfedern), мембранный - мембранная ко­робка - капсула (Diaphragm - Plattenfeder или Capsule - Кар-selfeder).

Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными мано­метрами(дифманометрами). Причем это название в большей сте­пени применимо для показывающих приборов. Устройство изме­рения дифференциального давления с унифицированным выход­ным сигналом называют измерительным преобразователем разно­сти давлений.

Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение ма­лых значений разности двух давлений и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м), называют микромано­метром.

Контроль и измерение атмосферного давления производят ба­рометрами.

В дальнейшем для упрощения изложения материала в неприн­ципиальных моментах манометры, вакуумметры, мановакууммет-ры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры объединены под на­званием манометры или манометрические приборы.

По принципу действия основную группу приборов для измере­ния давлений можно подразделить на следующие:

жидкостные;

деформационные (пружинные);

грузопоршневые;

электрические и др.

К жидкостным относятся манометры, принцип действия кото­рых основан на уравновешивании измеряемого давления или раз­ности давлений давлением столба жидкости. К таким мано­метрам относятся U-образные манометры, состоящие из сообщаю­щихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по од­ному или нескольким уровням жидкости.

В деформационных манометрах от измеряемого давления зави­сит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. В состав деформационных входит трубчато-пружинный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина. Сильфонный функционирует на основе сильфона, мем­бранный - на основе мембраны или мембранной коробки.

Манометр с вялой мембраной, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравно­вешиваемую дополнительным устройством, также относится к де­формационным.

В грузопоршневых приборах, имеющих в большинстве случаев в качестве рабочего тела жидкость и часто называемых жидкост­ными, измеряемое давление уравновешивается давлением, созда­ваемым массой поршня с грузоприемным устройством, и массой грузов с учетом сил жидкостного трения.

Электрические манометры функционируют по принципу зави­симости одного из электрических параметров чувствительного элемента первичного преобразователя от давления.

По назначению манометры подразделяются на следующие:

общепромышленные, имеющие также название общетехни­ческих или рабочих;

эталонные, включающие государственный первичный, рабо­чие и другие эталоны.

Общепромышленные манометры предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования.

Эталонные приборы используются для хранения и передачи размера единиц давления в целях единообразия, достоверности и обеспечения высокой точности его измерений.

В целях упорядочения отечественной метрологической терми­нологии и приближения ее к международной в нашей стране тер­мин образцовое средство измерений заменен на термин рабочий эталон. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1,2, 3-й), как это было принято для образцовых средств.

В промышленности встречаются контрольные манометры, ко­торые применяются для контроля правильности показаний техни­ческих манометров в местах их установки. Термин «контрольные» специфичен для промышленных условий и не имеет места в зако­нодательной метрологии настоящего времени, но широко исполь­зовался ранее. Вместо него сейчас используют термин «маномет­ры повышенной точности».

По защищенности от воздействия окружающей среды прибо­ры, согласно ГОСТ 12997-84, подразделяют на следующие ис­полнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изде­лия твердых тел (пыли); защищенные от попадания внутрь изде­лия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные; защищенные от других внешних воздействий. Несколько ви­дов защиты может сочетаться в одном изделии.

Изготавливаемые приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха в диапазонах параметров, указанных в табл.

Приборы должны быть устойчивыми и (или) прочными к воз­действию синусоидальных вибраций высокой частоты с парамет­рами, по группе исполнения выбираемыми из табл.

Общетехнические манометры конструктивно предусматривают устойчивость к вибрациям с частотой 10--55 Гц и амплитудой смещения до 0,15 мм.

Система кодификации по защите приборов от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), а также воды устанавливается ГОСТ 14254-96 . Для такой кодификации применяется обозначение «IР».

В этой статье представлена информация о манометрах, чем руководствоваться при выборе, особенности их эксплуатации и прочее. Наряду с манометрами эта информация применима к вакуумметрам и мановакуумметрам. По тексту упоминаются только манометры, поскольку рекомендации по выбору и пр. для этих приборов одинаковы.

Манометр, вакуумметр и мановакуумметр – назначение приборов.

В зависимости от специализации предприятия возникает потребность в измерении различных сред. Для этой цели разработаны манометры разного назначения.

Параметры, которые важно учитывать при покупке прибора. Эта информация необходима в том случае если у Вас нет точной марки прибора, или нужная Вам модель не доступна, и необходимо правильно подобрать аналог.

Параметр диапазона измерения.

Это наиболее важный параметр.
Стандартный ряд диапазонов давления манометров:
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 кгс/см2
1кгс/мс2=0,980665 бар=0,0980665 МПа=98,0665 кПа.

Стандартный ряд диапазонов давления мановакуумметров:
-1..+0.6, -1..+1.5, -1..+3, -1..+5, -1..+9, -1..+15, -1..+24 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа

Стандартный ряд диапазонов давления вакуумметров:
-1..0 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа.

Если Вы сомневаетесь, с какой шкалой прибор нужен для Ваших целей, при выборе диапазона главный фактор – попадание рабочего давления в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы измерения.

Выбирая диапазон шкалы, нужно знать, что рабочее давление должно попадать в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы измерения.
Чтобы обеспечить стабильную работу, следует покупать прибор со шкалой 0-10 атм, т.к давление 5.5атм попадает в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы 3.3 атм и 6.6 атм соответственно.
При условии, что давление менее 1/3 шкалы, значительно возрастает погрешность измерения давления. При условии, когда измеряемое давление более 2/3 шкалы, прибор работает в перегруженном режиме, что влечет за собой сокращение срока службы манометра.

Параметр класса точности

Показывает допустимый процент погрешности результатов измерения прибора от шкалы измерения.

Существует стандартный ряд классов точности для манометров: 4, 2.5, 1.5, 1, 0.6, 0.4, 0.25, 0.15.
Можно рассчитать погрешность манометра самостоятельно. Например, если Ваш прибор на 10 атм и имеет класс точности 1.5, допустимая погрешность – 1.5% от шкалы измерения (0.15 атм). В случае, если погрешность Вашего манометра превышает это значение, прибор подлежит замене. Без специального оборудования установить, что прибор неисправен, невозможно. Установить несоответствие класса точности может только специализированная организация, которая имеет поверочную установку с манометром высокого класса точности, являющимся эталоном. Проблемный манометр и эталонный прибор подсоединяются к линии с давлением, после чего сравнивают показатели.

Параметр диаметра манометра

Этот параметр важен для приборов, имеющих круглый корпус.
Стандартные диаметры: 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.

Расположение штуцера.

Возможны два варианта.
Радиальное расположение – присоединительный штуцер выходит из манометра снизу.
Торцевое – штуцер расположен сзади, с тыльной части прибора.

Присоединительная резьба

Для манометров наиболее характерны метрическая и трубная виды резьбы.
Существует стандартный ряд видов резьбы: М10х1, М12х1.5, М20х1.5, G1/8,G1/4, G1/2.
Для приборов импортного производителя характерна трубная резьба. Для отечественных манометров – метрическая.

Межповерочный интервал.

Срок, по истечению которого нужно производить поверку манометра называют межповерочным интервалом. Новые приборы имеют первичную заводскую поверку. Об этом свидетельствует клеймо поверителя, расположенное на циферблате или на крпусе манометра, и отметка в паспорте. Первичная поверка бывает на 1 или 2 года. Для манометров, которые используются в личных целях, поверка не критична, поэтому можно выбирать любой манометр. Для ведомственных объектов – заводов, топочных, тепловых пунктов и пр. по истечению срока первичной поверки, манометр подлежит переповерке в центре стандартизации и метрологии, или в специализированных организациях, имеющих лицензию на поверку, и соответствующее оборудование. Следует знать, что переповерка как правило, стоит дороже, чем покупка нового прибора, или равна ей. Кроме того, к сумме добавляется оплата за сдачу прибора. Если манометр не проходит повторную поверку, придется также заплатить за ремонт и за последующую поверку.

1. Приобретать манометр, у которого первичная поверка на 2 года.
2. Прежде, чем отдать прибор на переповерку, посчитайте все расходы, и оцените, выгодное ли это мероприятие. В расчет входит стоимость переповерки, и оплата ремонта в случае необходимости. Например, если система подвергалась гидравлическим ударам от пульсации среды, то по истечению 2 лет службы, как правило, 50% манометров не проходят переповерку.

Условия эксплуатации манометров.

Если эксплуатация прибора предполагает особые воздействия на манометр, такие как: работа с вязкими веществами, воздействие агрессивных сред, работа в условиях высокой вибрации, в условиях высоких (более +100С) и низких (менее -40С) температур, нужно использовать специализированный прибор, предназначенный для работы в соответствующих условиях.

Перевод единиц давления манометров.

Зачастую существует необходимость измерять давление в нестандартных единицах. При покупке небольшого количества манометров заводы не будут перестраивать шкалу под необходимые Вам единицы измерения. В этом случае полезно знать, как перевести единицы измерения самому.
1кгс/см2=10.000кгс/м2=1бар=1атм=0.1Мпа=100кПа=100.000Па=10.000мм.вод.ст.=750мм. рт. ст.= 1000мБар

Что нужно знать для установки манометров?

Чтобы произвести установку манометра необходимо использовать дополнительное оборудование. Для установки на трубу применяют трехходовые краны и игольчатые вентили. С целью защиты приборов применяют демпферные блоки, мембранные разделители, а также петлевые отборные устройства.

Трехходовой кран под манометр.

Во время использования прибора, для того чтобы не сокращался срок службы манометра, следует соблюдать правила эксплуатации. Это соблюдение температурного режима, допустимого давления, вибрационных нагрузок, не использование работы с агрессивными, вязкими и кристаллизующимися средами для приборов не предназначенных для этого. Одно из наиболее важных требований – обеспечение плавной подачи давления на прибор
В случае, если прибор подобран соответственно условиям работы и не нарушаются правила его эксплуатации, проблем в его функционировании, как правило, не возникает.

Работа манометра не допускается в случае:

1. Во время подачи давления стрелка на приборе не двигается или движется скачками.
2. Есть повреждение стекла прибора.
3. После прекращения воздействия давления среды стрелка не возвращается к нулевой отметке.
4. Превышается допустимое значение погрешности при измерении.

Каким образом проводится поверка манометров.

Существует два вида поверки прибора.

Первичная – поверка, проводимая заводом изготовителем перед тем, как прибор пускают в продажу. Об этом свидетельствует клеймо на стекле или на корпусе прибора и соответствующая отметка в паспорте манометра. Первичную поверку признают контролирующие организации и прибор разрешено эксплуатировать до окончания срока поверки, указанного в паспорте (1-2 года).

Переповерка прибора. После окончания срока первичной поверки, необходима переповерка манометра. Прибор, подлежащий переповерке должен быть исправен. Иначе он не пройдет переповерку и деньги, затраченные на эту процедуру, будут потрачены впустую.
Перепроветка прибора производится специализированными организациями, имеющими соответствующее оборудование и лицензию, а также городскими центрами стандартизации и метрологии.

Компания УАМ является производителем манометров следующих видов: технические, аммиачные, электроконтактные, виброустойчивые, для агрессивных сред, точных измерений, железнодорожные, которые являются аналогами приборов, выпускаемых ведущими производителями. Аналоги нашей компании не уступают в качестве ведущим производителям высокоточных приборов данного направления товаров.
Вы можете ознакомиться с технической характеристикой приборов и сравнить показатели разных видов манометров в сводной таблице приборов.

Часто при решении задач в области физики приходится сталкиваться с такими приборами, как манометры. Но что такое манометр, как он работает и какие виды бывают? Об этом и поговорим сегодня.

Что такие манометр?

Данный прибор предназначен для измерения избыточного давления. Однако давление может быть разным, а потому и разные манометры существуют. Например, для измерения атмосферного давления применяются вакуумметры, для определения разности давлений используются Но в любом случае измеряют они только давление.

Невозможно сейчас описывать все области применения этих приборов, ведь их очень много. Они могут использоваться в автомобилестроении, в сельском хозяйстве, коммунальном и жилищном хозяйстве, в любом механическом транспорте, металлургической промышленности и т.д. В зависимости от предназначения, существуют разные виды данных измерителей, но суть их всегда сводится к одному - к измерению давления.

Также эти приборы делятся на разные группы в зависимости по принципу измерения. Теперь, когда более-менее понятно, что такое манометр, можно переходить к деталям. В частности, опишем виды и области их применения.

Виды манометров давления

В зависимости от предназначения, манометры могут быть разных видов. Например, жидкостные манометры используются для измерения давления столба жидкости. Есть пружинные приборы, способные измерить прикладываемую силу. Здесь давление измеряется благодаря уравновешиванию силой деформации пружины.

Менее популярными можно назвать поршневые манометры, где измеряемое давление уравновешивается силой, которая действует на поршень прибора.

Также отметим, что в зависимости от назначения и условия использования выпускаются следующие приборы:

• Технические - устройства общего назначения.
• Контрольные, предназначенные для проверки устанавливаемого оборудования.
• Образцовые - для проверки приборов и проведения измерений, где обязательна повышенная точность.

Также эти устройства можно делить по чувствительности элемента, классам точности. Например, по классам точности манометры бывают: 0.15, 0.25, 0.4, 0.6, 1, 1.5, 2.5, 4. Здесь число определяет точность прибора, и чем оно будет ниже, тем прибор точнее.

Пружинные

Предназначаются эти манометры для измерения избыточного давления. Их принцип измерения основан на использовании специальной пружины, которая деформируется под действием давления. Значение деформации чувствительного элемента (пружины) определяется специальным отсчетным устройством, которое, в свою очередь, имеет градуированную шкалу. На этой шкале пользователь видит значение измеряемого давления.

Чувствительным элементом в таких манометрах чаще всего выступает так называемая трубка Бурдона - чувствительная одновитковая пружина. Однако бывают и другие элементы: плоская гофрированная мембрана, многовитковая трубчатая пружина, сильфон (гармоникообразная мембрана). Все они одинаково эффективны, но наиболее простым и доступным и из-за этого наиболее распространенным является манометр, показывающий давление с помощью одновитковой пружины Бурдона. Именно такие модели активно применяются для измерения давления в диапазоне 0.6-1600 кгс/см 2 .

Жидкостные манометры

В отличие от пружинных, в жидкостных манометрах давление измеряется путем уравновешивания весом столба жидкости, а мера давления в данном случае - это уровень жидкости в сообщающихся сосудах. Такие приборы позволяют измерять давление в диапазоне 10-105 Па, и применяются они в основном в лабораторных условиях.

По сути, такой прибор - это U-образная трубка с жидкостью с большим удельным весом по сравнению с жидкостью, непосредственно в которой измеряется гидростатическое давление. Чаще всего такой жидкостью является ртуть.

В эту категорию косвенно можно отнести общетехнические и рабочие приборы типа манометра ТМ-510, ТВ-510, представляющие собой наиболее востребованную категорию. Они измеряют давление некристаллизующихся и неагрессивных паров и газов. Класс точности таких манометров: 1, 2.5, 1.5. Применяются такие на котельных, в системах теплоснабжения, при транспортировке жидкостей, а также в производственных процессах.

Электроконтактные манометры

К этой категории относятся в том числе вакууметры и мановакуумметры. Они предназначаются для измерения давления жидкостей и газов, являющихся нейтральными по отношению к стали и латуни. Конструкция этих приборов аналогичная пружинным, однако разница заключается лишь в больших геометрических размерах. Корпус электроконтактного манометра большой из-за устройства контактных групп. Также такой прибор может воздействовать на давление в контролируемой среде благодаря замыканию/размыканию контактов.

Благодаря особому электроконтактному механизму, который здесь используется, прибор можно применять в системе аварийной сигнализации. Собственно, в этой области он также используется.

Образцовые

Этот тип приборов предназначен для проверки манометров, используемых для измерений в лабораторных условиях. Их основное назначение - проверка исправности показаний рабочих манометров. Отличительная особенность таких приборов - очень высокий класс точности, который достигается благодаря конструктивным особенностям, а также зубчатому зацеплению в передаточном механизме.

Специальные

Эта категория приборов используется в разных отраслях промышленности для измерения давления таких газов, как аммиак, водород, кислород, ацетилен и т.д. Чаще всего измерение манометром специальным возможно только одного типа газа. Для каждого такого манометра указывается для измерения давления которого он предназначается. Также и сам манометр окрашивается в определенный цвет, соответствующий цвету газа, для которого этот прибор предназначен. В обозначении прибора также применяется определенная литера. К примеру, аммиачные манометры всегда окрашиваются в желтый цвет, обозначаются литерой A и имеют коррозионостойкое исполнение.

Существуют специальные виброустойчивые приборы, которые работают в условиях большого пульсирующего давления окружающей среды и сильных вибраций. Если в таких условиях использовать обычный манометр, то долго он не прослужит, т.к. передаточный механизм быстро выйдет из строя. Основной критерий виброустойчивого манометра - это герметичность и коррозионностойкая сталь корпуса.

Самопишущие

Основное отличие таких манометров следует из названия. Эти приборы непрерывно записывают измеряемое давление на диаграмме, что позже позволяет увидеть график изменения давления в определенном временном отрезке. Используются такие приборы в энергетике и промышленности для измерения получения показателей в неагрессивных средах.

Судовые

Эти предназначаются для измерения вакуумметрического давления газов, пара и жидкостей (масла, дизельного топлива, воды). Такие приборы отличаются более высокой влагозащитой, устойчивостью к климатическим воздействиям и вибрациям. Исходя из названия, можно понять их область применения - речной и морской транспорт.

Железнодорожные

В отличие от обычных манометров, показывающих значение давления, железнодорожные приборы не показывают, а преобразовывают давление в сигнал другого вида (цифровой, пневматический и т.д.). Для этого могут быть использованы различные методы.

Такие преобразователи давления активно используются в системах управления технологическими процессами, автоматики и, несмотря на свое прямое название, они применяются в отраслях нефтедобычи, химической и атомной энергетике.

Заключение

Измерение давления требуется во многих отраслях, и для каждой из них существуют специальные манометры со своими уникальными особенностями. Есть даже специальные эталонные манометры, которые предназначаются для настройки и обязательной проверки рабочих приборов. Они хранятся в Ростехнадзоре.

Но в любой отрасли и любой тип этих приборов предназначается для измерения только давления. Теперь вы знаете, что такое манометр, какие бывают виды и приблизительно понимаете принцип измерения давления.

Принцип работы

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.

Разновидности

В группу приборов измеряющих избыточное давление входят:

Манометры - приборы с измерением от 0,06 до 1000 МПа (Измеряют избыточное давление - положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением)

Вакуумметры - приборы измеряющие разряжения (давления ниже атмосферного) (до минус 100 кПа).

Мановакуумметры - манометры измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое (до минус 100 кПа) давление.

Напоромеры -манометры малых избыточных давлений до 40 КПа

Тягомеры -вакуумметры с пределом до минус 40 КПа

Тягонапоромеры -мановакуумметры с крайними пределами не превышающими ±20 кПа

Данные приведены согласно ГОСТ 2405-88

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. При выборе манометра нужно знать: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора. Также важны расположение и резьба штуцера. Эти данные одинаковы для всех выпускаемых в нашей стране и Европе приборов.

Также существуют манометры измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Типы манометров

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной). Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Виды манометров

По назначениям манометры можно разделить на технические - общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишушие, железнодорожные, виброустойчивые(глицеринозаполненые), судовые и эталонные (образцовые).

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

Электроконтактные: имеют возможность регулировки измеряемой среды, благодаря наличию электроконтактного механизма. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства.

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 коррозиестоикими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4) эти приборы служат для поверки 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.

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

Термопроводность

Термопроводные манометры основываются на уменьшении теплопроводности газа с давлением. В таких манометрах встроена нить накала, которая нагревается при пропускании через нее тока. Термопара или датчик определения температуры через сопротивление (ДОТС) могут быть использованы для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости с которой нить накала отдаёт тепло окружающему газу и, таким образом, от термопроводности. Часто используется манометр Пирани, в котором используется единственная нить накала из платины одновременно как нагревательный элемент и как ДОТС. Эти манометры дают точные показания в интервале между 10 и 10−3 мм рт. ст., но они довольно чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

[править]Две нити накаливания

Одна проволочная катушка используется в качестве нагревателя, другая же используется для измерения температуры через конвекцию.

Манометр Пирани (oдна нить)

Манометр Пирани состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению. Проволока нагревается протекающим через нее током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа, охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение через проволоку и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марчелло Пирани.

Термопарный и термисторный манометры работают похожим образом. Отличие же в том, что термопара и термистор используются для измерения температуры нити накаливания.

Измерительный диапазон: 10−3 - 10 мм рт. ст. (грубо 10−1 - 1000 Па)

Ионизационный манометр

Ионизационные манометры - наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Калибрирование ионного манометра - нестабильно и зависит от природы измеряемых газов, которая не всегда известна. Они могут быть откалибрированы через сравнение с показаниями манометра Мак Леода, которые значительно более стабильны и независимы от химии.

Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.

Измерительный диапазон: 10−10 - 10−3 мм рт. ст. (грубо 10−8 - 10−1 Па)

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид - это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два и здесь не обсуждается. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизуют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−3 мм рт. ст. до 10−10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10−2 мм рт. ст. до 10−9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

Горячий катод

Ионизационный манометр с горячим катодом Баярда-Алперта обычно состоит из трёх электродов работающих в режиме триода, где катодом является нить накала. Три электрода - это коллектор, нить накала и сетка. Ток коллектора измеряется в пикоамперах электрометром. Разность потенциалов между нитью накала и землёй обычно составляет 30 В, в то время как напряжение сетки под постоянным напражением - 180-210 вольт, если нет опционоальной электронной бомбардировки, через нагрев сетки, которая может иметь высокий потенциал приблизительно 565 Вольт. Наиболее распространенный ионный манометр - это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене ваккумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

Электроны испущенные нитью накала движутся несколько раз в прямом и обратном направлении вокруг сетки пока не попадут на неё. При этих движениях, часть электронов сталкивается с молекулами газа и формирует электрон-ионные пары (электронная ионизация). Число таких ионов пропорционально плотности молекул газа умноженной на термоэлектронный ток, и эти ионы летят на коллектор, формируя ионный ток. Так как плотность молекул газа пропорциональна давлению, давление оценивается через измерение ионного тока.

Чувствительность к низкому давлению манометров с горячим катодом ограничена фотоэлектрическим эффектом. Электроны, ударяющие в сетку, производят рентгеновские лучи, которые производят фотоэлектрический шум в ионном коллекторе. Это ограничивает диапазон старых манометров с горячим катодом до 10−8 мм рт. ст. и Баярда-Алперта приблизительно к 10−10 мм рт. ст. Дополнительные провода под потенциалом катода в луче обзора между ионным коллектором и сеткой предотвращают этот эффект. В типе извлечения ионы притягиваются не проводом, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, какую часть конуса ударить, они проходят через отверстие и формируют ионный луч. Этот луч иона может быть передан нa кружку Фарадея.

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации – образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры – приборы, которые это самое давление измеряют.

Основная классификация манометров ведется по критерию принципа измерения давления. Применение какого-либо конкретного из видов манометров обуславливается особенностями технологического процесса, сферой использования, а также возможностью применения в тех или иных условиях. Всего имеется пять видов данных приборов:
— жидкостные манометры ;
— пружинные манометры ;
— мембранные манометры ;
— ;
— дифференциальные манометры .

Из всех приведенных выше видов приборов для измерения давления самыми простыми являются жидкостные манометры . Они представляют собой U-образную стеклянную трубку , заполненную до половины жидкостью и снабженной шкалой обычно в миллиметрах и паскалях. Уровень жидкости в трубке обязательно должен находиться напротив нулевой отметки шкалы. Если один конец трубки соединить с местом измерения давления газа, а второй конец трубки оставить открытым, то жидкость в первой трубке опустится, а во второй – поднимется. Разность уровней жидкостей относительно нуля будет величиной, определяющей давление в миллиметрах столба жидкости. Причем площадь сечения трубки никоим образом не будет влиять на показания прибора. Жидкостные U-образные манометры применяются для измерения низкого давления с диапазонами показаний 100, 160, 250, 400, 600 и 1000 миллиметров столба жидкости. При заполнении трубки водой отсчет ведется в миллиметрах водяного столба (мм в.ст. ), ртутью – в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст. ). При заполнении жидкостных U-образных ртутных манометров необходимо поверх ртути в обе трубки налить 8-10 мм воды или технического масла во избежание попадания паров ртути в помещение.

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры . Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар) .

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения , деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером , через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом , смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра . Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина . Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

В качестве чувствительного элемента в мембранных манометрах выступает волнистая металлическая мембранная камера , которая зажата между двумя фланцами. Под воздействием давления мембрана выгибается вверх и с помощью передаточного механизма поворачивает стрелку. Величина изгиба мембраны и, следовательно, поворота стрелки зависит от давления. Мембранные манометры менее чувствительные и точные, чем пружинные.

Применяют в системах автоматического контроля, регулирования и сигнализации. В две специальные стрелки , устанавливаемые на минимальное и максимальное давление в пределах шкалы, вмонтированы контакты электрической цепи. При достижении подвижной стрелки одного из контактов цепь замыкается, что вызывает подачу сигнала либо соответствующее действие системы, в которую подключен манометр.

Дифференциальные мембранные манометры применяются для измерения перепада давления в газовых фильтрах или в сужающих устройствах расходомеров.