Устройство манометра для измерения давления воды

Измерение давления производится с помощью чувствительного элемента — трубки Бурдона, диафрагмы, столба жидкости, тензодатчика и т.д. Наиболее распространены следующие приборы измерения давления:

• Пьезометр
• U-образная трубка
• Пружинный манометр на основе трубки Бурдона
• Диафрагменный манометр
• Диафрагменный датчик давления
• Тензометрический датчик давления
• Сильфонный датчик давления
• Пьезо-электрический датчик давления

Рассмотрим принцип действия манометров разных типов.

Как работает пружинный манометр?

Чувствительным элементом пружинных манометров является трубка Бурдона — полая латунная трубка эллиптического или овального сечения, согнутую по дуге и запаянная с одного конца. Другой конец трубки соединяется со штуцером манометра, таким образом внутренняя полость трубки сообщается с областью, в которой измеряется давление.

Давление действует на внутреннюю поверхность трубки Бурдона. Из-за разности площадей, на которые воздействует давление среды, трубка будет стремиться распрямиться. Получается, что при увеличении давления латунная трубка разгибается, а, при уменьшении — сгибается. Это приводит к перемещению запаянного конца трубки, который через тягу соединен с зубчатым сектором, воздействующим на шестерню со стрелкой. Положение стрелки с помощью нанесенной на прибор шкалы интерпретируется в величину показаний избыточного давления.

Манометры на основе трубки Бурдона способны измерять давление до сотен МПа, и широко применяются в гидроприводе, пневмоприводах, системах отопления водоснабжения.

Для чего манометр заполняют глицерином?

Для снижения вибраций и колебаний, при наличии пульсаций, скачкообразных изменениях давления, манометр заполняют демпфирующей жидкостью — глицерином, а давление к чувствительному элементу подводится через постоянный дроссель.

Что такое образцовый манометр

Образцовый манометр — прибор для измерения давления с высокой точностью, он предназначен для испытаний, тарировки, поверки, калибровки других манометров или датчиков давления, для измерения точного измерения давления, например при проведении научно-исследовательских экспериментов, осуществления тарировки, поверки других манометров.

Образцовые манометры обычно имеют устройства дополнительной настройки и корректировки, например может быть предусмотрена возможность температурной корректировки. К механизмам образцовых манометров предъявляются высокие требования они изготавливаются с высокой точностью.

Образцовые манометры показывают давление с высокой точностью, а диаметр шкалы у этих манометров больше, чем у обычных приборов. Диаметр образцовых манометров с классом точности 0,4 составляет 160 мм, а с классом точности 0,15 или 0,25 — 250 мм.

Как устроен диафрагменный манометр?

В качестке чувствительного элемента в диафрагменном манометре используется мембрана, которая воздействует на механизм, соединенный со стрелкой. Подводимое к манометру измеряемое давление деформирует мембрану, которая в свою очередь заставляет перемещаться стрелку.

Диапазон измерения диафрагменного манометра зависит от жесткости и площади мембраны.

Диафрагменные манометры пригодны для работы с агрессивными средами, их используют для измерения давления в:

• Цементных и бетонновых насосах
• Системах транспортировки сточных вод
• На коксовом производстве

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.

Условное обозначение манометров

В обозначении прибора указывается:

1. Функциональное назначение прибора
2. ДМ — манометр;
3. ДВ — вакуумметр;
4. ДА — мановакуумметр;
5. ДТ — тягомер;
6. ДН — напоромер;
7. ДГ — тягонапоромер.
8. Серийный или порядковый номер манометра
9. Величина измеряемого давления
10. Единицы измерения
11. 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.

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления. Деформационные манометры делятся на:

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров . Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером , для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры .

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

1. Образцовые.
2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Водопровод и канализация

Насосные станции и очистные сооружения

Канализационные

Водопроводные

Пожарные

Завод Адмирал производит комплектные насосные станции для нужд водоснабжения, пожаротушения и канализации.
Сайт завода Адмирал: admiral-omsk.ru

Что измеряют манометром для воды. Принцип работы

Манометр представляет собой устройство для регулирования уровня давления газа или жидкости в замкнутой трубной конструкции. При оборудовании системы автономного отопления установка такого приспособления считается обязательной. Предохранительный клапан и манометр защищают контуры отопления от критического превышения показателей давления в системе. Устройство и принцип работы данного приспособления описывается в этой статье подробно. Манометр для воды может быть установлен самостоятельно домовладельцем, если он владеет элементарными навыками.

Содержание

Устройство манометра

Среди существующих достоинств этого устройства нужно обязательно отметить, что в корпусе в единую конструкцию собран манометр, а также коммутационные контакты. Поэтому необходимость установки каких-либо тройников и фитингов полностью отсутствует. Главным положительным качеством такого прибора считается простота настройки и точность отображения перепадов давления.

Подключение высокомощных манометров осуществимо только при помощи соответствующих промежуточных переключателей, которым для нормального функционирования обязательно понадобится отдельный источник питания.

В качестве примера можно рассмотреть манометр, контролирующий работу погружных насосов:

• Магнитный пускатель;
• Переключатель управления;
• Реле времени;
• Устройство подключения к питающим проводам, отвечающим за активацию насоса.

Между фазами питающей цепи создана цепочка из так называемого открытого контакта, переключателя и встроенной катушки пускателя.

Принцип работы манометра

Для измерения различных показателей давления разрабатываются отдельные устройства. Для большего удобства желательно при выборе аппарата отдавать предпочтение механизмам с визуально понятной шкалой, для нормального пользования которой не нужно выполнять какие-либо дополнительные вычисления. На манометре в большинстве примеров присутствуют только две стрелки, одна из которых предназначена для регулирования допустимых показателей.

Для устройств, эксплуатируемых в быту, нормальным показателем давления являются 2 атмосферы. Точные данные по каждому измерительному прибору указываются в паспорте. Когда черная стрелка «забегает» на красную, устройство нужно ремонтировать. Характерным признаком образования утечки в контуре отопления является снижение уровня давления до 0,2 атмосфер.

Две отдельных шкалы измерительного прибора отображают показатели в барах и атмосфера. В некоторых устройствах устанавливается температурная шкала, если в них интегрированы термометры. Принцип работы любого манометра основан на приведении в равновесие показателей искомого давления при использовании другой силы.

Классификация и дополнительные рекомендации

По таким функциональным особенностям устройства делятся на:

• Жидкостные;
• Мембранные;
• Дифференциальные;
• Пружинные;
• Электрокотнактные.

Поскольку уровень давления в замкнутых системах варьируется от 2-3 атм, нужно устанавливать измерительный прибор со шкалой до 4 атм. Незначительный перепад давления будет трудно зафиксировать в ситуации, когда на приборе шкала может давать показатели в пределах 50 атм. Однако такой перепад может стать для оборудованной системы критическим.

Не рекомендуется проводить установку манометра, когда:

• На нем отсутствует пломба, либо другая отметка о выполнении поверки;
• Допустимый срок поверки устройства исчерпан;
• На стекле измерительного прибора обнаружена трещина или другие визуальные повреждения;
• После выключения системы стрелка не возвращается в исходное положение на нулевой показатель.

Преимущества пружинных манометров:

• Простота конструкции;
• Достаточно широкий измерительный диапазон;
• Высокая надежность.

Специальная изогнутая трубка может реагировать на изменение показателей давления.

Для чего необходим контроль уровня давления

Система индивидуального отопления в квартире или частном доме представляет собой замкнутый контур, заполненный водой в качестве теплоносителя. Когда насосное устройство и водонагреватель отключены, вода никак не двигается. Теплоноситель в контуре отопления начинает циркулировать, как только включается горелка на котле. В системе отопления повышается уровень гидродинамического давления. Такое давления подразделяется на 3 вида:

1. Нормальная циркуляция. Когда насос отключается, а котел работает, теплоноситель все-равно циркулирует в трубе. Поэтому показатель температуры в разных участках системы может отключаться.
2. В процессе принудительной циркуляции вода движется по кругу в процессе работы насосного устройства.
3. Вода в процессе нагрева расширяется, выдавливает воздушную массу, занимает оставшееся пространство.

Все эти варианты давления соединяются в один показатель, который фиксируется при помощи манометра. Система отопления будет работать в безопасности, если в ней установлен измерительный прибор с автоматизированным воздухоотводчиком, а также предохранительным клапаном. В работе контура отопления могут обнаружиться ошибки, если показатель уровня давления будет выведен за допустимый диапазон.

Разновидности манометров

Перечислим виды используемых манометров:

• Жидкостный манометр показывает изменение уровня давления при помощи жидкостного столба, применяемого в виде уравновешивающей силы;
• Мембранные манометры показывают давление при помощи специальной мембранной коробки, способствующей измерению объема и перемещению стрелки по встроенной шкале;
• Электроконтактные устройства устанавливаются в механизмах автоматического контроля. После перепада давления происходит короткое замыкание в электросети;
• Функциональные характеристики различных видов устройств объединяются в дифференциальных манометрах;
• Наибольшей популярностью пользуются устройства с пружинными механизмами.

Поскольку такие манометры наделены определенными преимуществами, их устанавливают в домашних системах отопления наиболее часто.

«>