Manometre pentru măsurarea presiunii gazului: tipuri, caracteristici de construcție și funcționare ale aparatelor de măsură

Adesea apare necesitatea măsurării presiunii create de gaz. De exemplu, în butelii, în conducte de gaz, în diverse recipiente și vase. Pentru controlul și monitorizarea parametrilor se folosesc manometre pentru măsurarea presiunii gazului. Aceste dispozitive sunt utilizate în diverse domenii de activitate, de la medicină până la industria grea.

Pentru ca achiziționarea aparatului să nu fie în zadar, iar manometrul cumpărat să corespundă cerințelor proceselor de producție, merită să vă familiarizați cu clasificarea. Vă vom prezenta varietățile de aparate de măsură a presiunii gazului. Vom vorbi despre caracteristicile lor constructive și principiile de funcționare.

Clasificarea după tipul presiunii măsurate

Aparatele care servesc la obținerea datelor despre parametrii presiunii gazului în gazometre, conducte de transport, în butelii de gaz și alte rezervoare sunt clasificate după mai multe criterii. Ele diferă prin construcția și principiul lor de funcționare.

Dispozitivele cu ajutorul cărora se măsoară presiunea se împart în clase după:

• tipul presiunii măsurate;
• destinație;
• după principiul de funcționare;
• clasa de precizie.

După tipul presiunii măsurate, aparatele destinate determinării indicilor exacti se împart în manometre, vacuometre, manometre de tiraj, manometre de presiune, barometre și altele.

În funcție de gradul de protecție împotriva influenței mediului exterior se produc următoarele aparate:

• standard;
• protejate împotriva pătrunderii prafului;
• impermeabile;
• protejate împotriva mediilor agresive;
• antiexplozive.

Un singur produs poate combina mai multe tipuri de protecție.

În schemă este prezentată împărțirea dispozitivelor de măsură după principiul de funcționare, după tipul presiunii, după utilizare și după afișare. Aparatele lichide și cu piston cu sarcină pentru obținerea datelor despre presiunea gazului se folosesc rar.

Manometrul este un dispozitiv de dimensiuni mici, utilizat pentru măsurarea presiunii sau a diferenței de presiune. Principiul de funcționare al acestui aparat de măsură și control depinde de construcția sa internă. În cadrul aceleiași clase, ele se subdivid în grupuri în funcție de clasa de precizie.

Pentru a măsura presiunea absolută, ale cărei valori se raportează la zero absolut (vid), se utilizează manometre absolute. Presiunea relativă se determină cu un manometru de presiune relativă. În general, toate varietățile acestor dispozitive sunt denumite cu un singur cuvânt: «manometru».

Majoritatea tipurilor de manometre sunt destinate măsurării valorilor presiunii relative. Particularitatea lor constă în faptul că indică presiunea reprezentând diferența dintre presiunea absolută și cea atmosferică.

Vacuometrele sunt dispozitive care indică valoarea presiunii unui gaz rarefiat. Utilizând manovacuometre, se măsoară presiunea relativă și presiunea gazului rarefiat. Informația este afișată pe o singură scară.

Cu ajutorul manometrelor de presiune se determină parametri de presiune relativă cu valori de până la 40 kPa. Manometrele de vid, dimpotrivă, permit măsurarea rarefierii până la –40 kPa. Manometrele de presiune și vid măsoară rarefierea și presiunea relativă în intervalul de la –20 la +20 kPa.

Manometrele se utilizează în cele mai diverse domenii. Lucrul cu gaz implică un risc ridicat, de aceea este important să se monitorizeze toți indicatorii sistemului. Informațiile despre presiune oferă utilizatorilor date despre starea actuală a obiectului măsurat.

Cu manometrele diferențiale se poate determina diferența de presiune în două puncte arbitrare supuse investigării. Micromanometrul este un manometru diferențial care permite măsurarea valorilor diferenței de presiune în limita a 40 kPa.

Clasificarea după principiul de funcționare

Manometrele pentru gaze, în funcție de mecanismul de citire a indicațiilor, se împart în:

• Deformabile;
• Electrice;
• Cu piston și sarcină;
• Cu lichid;

Fiecare tip are caracteristici proprii specifice.

Manometre de tip deformațional

Principiul și bazele de funcționare ale dispozitivelor din clasa deformabilă constau în faptul că presiunea acționează asupra elementului sensibil al aparatului, care se deformează. Nivelul presiunii se determină prin gradul de deformare.

Manometrele deformabile sunt produse cu componente de lucru tubulare cu arc, cu burduf sau cu membrană, care au o sensibilitate ridicată.

Elementele receptive în dispozitivele tubulare cu arc sunt arcurile tubulare. Aceste piese reprezintă tuburi curbate în cerc, cu secțiune transversală ovală. Gazul exercită o acțiune asupra suprafeței interioare a tubului. În decursul acestei acțiuni, tubul se deformează și își modifică forma, apropiindu-se de una rotundă.

Un capăt al tubului este etanșat și se poate deplasa. Celălalt este deschis și fixat de suporturi. La curbură tubului elastic, se exercită impact și asupra inelelor, care apoi îndreaptă arcul. Capătul etanșat al arcului se mișcă în funcție de forța presiunii. Această mișcare este transmisă la scara de măsurare.

La măsurarea presiunii până la 40 de bari se utilizează arcuri circulare. La presiune mai mare se aplică arcuri elicoidale sau spiralate, situate în același plan. Eroarea indicațiilor la măsurarea presiunii prin această metodă este cuprinsă între 1% și 4%.

Elementele sensibile cu membrană și burduf permit măsurarea eficientă a valorilor mici ale presiunii relative și ale presiunii de vacuum.

Burduful este fabricat după principiul furtunului burduf sanitar. El reprezintă un tub metalic cu pereți subțiri, format din inele transversale mobile. În funcție de material și de parametrii de fabricație, burduful poate fi mai mult sau mai puțin rigid.

Sub acțiunea temperaturii ridicate, în timp se acumulează deformații plastice, ceea ce afectează corectitudinea indicațiilor. În plus, la temperatură ridicată și pulsație a presiunii, se accelerează modificarea caracteristicii statice.

Elementele sensibile cu membrană au cea mai mare diversitate. Clasa de precizie a acestor dispozitive nu este mai mare de 1,5. În astfel de instrumente este prevăzut un sistem de protecție. În caz de suprasarcină, membrana se sprijină pe un dispozitiv special de protecție.

Cutii cu membrană sunt adesea instalate în instrumente care măsoară presiunea și depresiunea. Manometrele de presiune, vacuometrele și manovacuometrele cu cutii cu membrană se produc cu clase de precizie 1,5; 2,5 și cu limita de măsurare de până la 25 kPa.

Membranele plane au o deplasare mică a punctului de lucru, de aceea sunt cel mai des utilizate pentru conversia presiunii în forță. Ele sunt instabile, dar se calculează bine.

Membranele ondulate, împreună cu cutiile similare, sunt utilizate pentru îmbunătățirea caracteristicii statice. Primele se deplasează mai bine, dar se pretează greu la calcul. Cele din urmă sunt folosite mult mai des datorită rigidității lor reduse.

Pentru a măsura valori mici ale presiunii, se folosesc dispozitive cu membrane moi.

Instrumentele necesită protecție împotriva acțiunii temperaturii ridicate, deoarece aceasta afectează negativ elasticitatea și sensibilitatea elementelor de lucru principale.

Manometre mecanice indicatoare

Multe manometre cu arc tubular sunt, de fapt, dispozitive de conversie directă. Aceasta înseamnă că presiunea este convertită în deplasarea elementului sensibil și a dispozitivului mecanic care contactează cu acesta.

În schemă, racordul este dispus radial, însă se produc și manometre cu dispunere axială a racordului.

Sub acțiunea presiunii, capătul liber al arcului se deplasează, tija de antrenare acționează asupra sectorului dințat, având loc rotirea roții dințate și a acului indicator.

Manometrele indicatoare cu arc se produc cu domeniul de măsurare de la 0,1 la 103 MPa și au diferite clase de precizie. Modelele etalon se produc cu clasele de precizie 0,15; 0,25; 0,4. Aparatele de măsură din categoria de lucru cu precizie ridicată – 1 și 0,6. Cele generale tehnice – cu clasele de precizie 1,5; 2,5; 4.

Manometre cu acțiune electrocontact

Structural, este o îmbunătățire a manometrului indicator. Esența funcționării constă în faptul că, atunci când acul atinge valoarea de prag a presiunii, are loc închiderea rețelei.

În construcția manometrului indicator sunt încorporate suplimentar ace cu contacte electrice presate, care sunt dispuse în fața valorilor semnalizate.

Circuitul electric se închide și se activează alarma atunci când acul indicator atinge unul dintre acele cu contacte. Clasa de precizie a acestor manometre este 1,5. Domeniul de măsurare corespunde valorilor standard.

Pentru a asigura semnalizarea sau în scopul reglării poziționale, se utilizează relee de presiune marcate RD. Acestea măsoară presiunea în intervalul de la 12 la 1600 kPa. Releele sunt reglate la limita superioară și inferioară de activare pe baza indicațiilor aparatului de control și au o putere de rupere de 10 W.

Modele de manometre înregistratoare

Industria produce manometre cu un sistem încorporat de citire a indicațiilor, care înregistrează valorile pe o diagramă cu disc, astfel încât să se poată urmări dinamica indicațiilor. O rotație poate fi realizată în 8, 12, 24 de ore. Mișcarea are loc cu ajutorul unui motor electric sau al unui mecanism de ceas.

Funcționarea înregistratorului manometric se bazează pe transmiterea semnalului printr-un arc tubular de diametru mare, care are forță de tracțiune. Acesta transmite mișcarea de la elementul sensibil la sistemul de indicație. Dispozitivele cu marcajul MTS înregistrează valorile presiunii în exces.

Astfel de dispozitive necesită control de către operator și au clase de precizie 1; 1,5; 2,5.

Elementele sensibile cu burduf sunt utilizate în difmanometrele autoînregistratoare, care pot fi suplimentar echipate cu un dispozitiv de semnalizare și un convertor pneumatic. Astfel de instrumente măsoară presiunea în intervalul de la 6,3 kPa până la 0,16 MPa și au clase de precizie 1; 1,5.

Manometre de tip cu piston cu sarcină

Astfel de manometre sunt adesea folosite ca etalon pentru verificarea altor instrumente de măsurare. Domeniul lor de măsurare este foarte larg. În funcție de construcția aparatului, acesta poate începe de la valori mari de depresiune și poate ajunge până la o suprapresiune de 2500 MPa. Clasa de precizie atinge valori maxime de până la 0,0015.

De fiecare dată când asupra aparatului de măsurare se aplică o sarcină peste norma admisă, acesta pierde din durata de viață și din precizia măsurătorilor.

Principiul de funcționare constă în menținerea cilindrului în piston într-o stare specifică, în timp ce pe o parte acționează greutățile de calibrare, iar pe cealaltă, presiunea măsurată. În funcție de greutatea sarcinilor, se determină mărimea presiunii create.

Elementul principal de lucru al aparatului este coloana de măsurare. În funcție de calitatea fabricării acesteia, de precizia și curățenia conexiunilor, variază și mărimea erorii.

Cea mai mică eroare de măsurare o au MPG-urile care funcționează cu gaz. Cu toate acestea, astfel de dispozitive costă de câteva ori mai mult din cauza particularităților construcției lor și a necesității de a filtra gazul de particule străine.

Funcțional, manometrul cu piston de greutate este compus dintr-un dispozitiv de creare a presiunii, un sistem de măsurare și greutăți. Aparatul este dotat cu un mecanism rotativ pentru creșterea și scăderea presiunii, precum și cu o supapă de evacuare a presiunii.

Sunt utilizate pe scară largă manometrele cu piston neetanș. În ele există un spațiu între piston și cilindru. Recipientul de sub piston este umplut cu ulei, care sub presiune pătrunde în spațiu și lubrifiază suprafețele de frecare.

Aparat de măsură electric pentru medii gazoase

Astfel de manometre sunt utilizate pentru transformarea presiunii directe sau indirecte a gazului într-un parametru electric. Cele mai frecvent întâlnite manometre de acest tip sunt: tensorezistive, capacitive și aparate de rezistență. Presiunea se măsoară în intervalul de la 100 Pa până la 1000 MPa. Aparatele sunt fabricate cu clase de precizie de la 0,1 până la 2,5.

Funcționarea manometrelor care acționează pe baza efectului tensorezistiv constă în modificarea valorii rezistenței conductorului datorită deformării. Se măsoară presiunea în intervalul de la 60 până la 10⁸ Pa cu o eroare minimă.

Fixarea cu flanșă a senzorului și construcția specială a aparatului permit citirea datelor despre presiune în medii deosebit de agresive, cu temperaturi de până la 300 °C. Se utilizează pentru măsurarea presiunii în sisteme cu procese rapide.

Schema de funcționare a manometrelor de rezistență se bazează pe dependența rezistenței conductorului de presiune. De obicei, acest tip de dispozitive este utilizat pentru măsurarea presiunii de nivel deosebit de ridicat, peste 100 MPa.

Elementul sensibil al unui astfel de aparat este firul de manganină, a cărui rezistență este ușor măsurată printr-o punte echilibrată.

Funcționarea manometrelor capacitive se bazează pe acțiunea presiunii asupra membranei, care reprezintă un electrod mobil. Când membrana se deplasează, urmează o modificare a capacității traductorului. Se caracterizează prin erori termice semnificative.

În manometrele capacitive, deformarea membranei este determinată de circuitul electric. Astfel de aparate sunt utilizate în sisteme cu variații rapide de presiune.

Aparate de măsură lichide

Determinarea presiunii cu aceste aparate se face prin echilibrarea presiunii măsurate cu presiunea exercitată de o coloană de lichid. Astfel, se pot măsura presiunea relativă mică, presiunea atmosferică, gradul de vid, diferența de presiune.

Acest grup este reprezentat de manometrele în formă de U, care constau din vase comunicante, iar presiunea este determinată prin nivelurile lichidului; micromanometre de compensare; manometre cu cupă, care folosesc un rezervor în locul celei de-a doua tuburi; manometre diferențiale cu plutitor, cu clopot și inelare.

Manometrele cu două tuburi permit măsurarea diferențelor de presiune. În acest caz, la fiecare dintre tuburi se aplică presiunile care trebuie măsurate.

În instrumentele de măsurare cu lichid, lichidul de lucru este analogul elementului sensibil.

Manometrele diferențiale sunt de obicei echipate cu semnalizatoare, contoare de debit, regulatoare și dispozitive de înregistrare. Domeniul de măsurare este de la 10 la 10⁵ Pa. În funcție de lichidele care umplu aparatul, se modifică limita de măsurare.

Împărțirea după destinația funcțională

După destinație, se disting următoarele tipuri de manometre utilizate pentru măsurarea presiunii gazului:

• manometre de uz general;
• manometre etalon;
• manometre speciale.

Să analizăm caracteristicile fiecărui tip.

Manometre de uz tehnic general

Acest tip de manometre este fabricat pentru măsurarea valorilor presiunii de vid și a presiunii relative în scopuri tehnice generale. Diferitele modificări ale dispozitivelor permit utilizarea lor în cele mai diverse medii. Sunt utilizate pentru măsurarea presiunii în producție direct în timpul proceselor tehnologice.

În astfel de aparate, presiunea acționează asupra tubului din interior și provoacă deplasarea capătului liber. Cu acesta interacționează un mecanism care mișcă acul indicator.

Cu astfel de manometre se poate măsura presiunea mediilor gazoase care nu sunt agresive față de aliajele de cupru, la o temperatură de lucru de până la 150 °C. De obicei, carcasa produsului este fabricată din oțel, iar piesele mecanismului din aliaj de alamă.

Manometrele de uz general pentru gaz de joasă sau înaltă presiune sunt fabricate pentru a fi rezistente la vibrații cu o frecvență în intervalul de la 10 la 55 Hz, precum și cu o amplitudine de deplasare de maximum 0,15 milimetri. Au mai multe clase de precizie de la 1 la 2,5.

Manometrele digitale au dimensiuni mici, se caracterizează printr-o precizie ridicată de măsurare și o durată lungă de viață. În același timp, aceste dispozitive pot fi calibrate.

Manometrele de gaz de uz general cu placă electronică, pe care sunt afișate datele măsurătorilor efectuate, câștigă popularitate. Ele sunt adesea echipate cu traductoare, ceea ce automatizează procesele tehnologice. Valorile presiunii sunt afișate pe un cadran electronic.

Grupa manometrelor speciale

Astfel de aparate sunt fabricate pentru un anumit tip de gaz și mediul creat de acesta. Pentru sistemele cu presiune ridicată se fabrică manometre pentru gaz de înaltă presiune. Unele gaze sunt agresive față de anumite aliaje, prin urmare, pentru lucrul cu ele este necesar să se utilizeze materiale rezistente.

Manometrele speciale sunt vopsite în culori diferite, în funcție de tipul de gaz.

Manometrele pentru propan sunt vopsite în roșu, au carcasă din oțel și caracteristici ale manometrelor de uz general. Presiunea de lucru a acestor aparate este de la 0 la 0,6 MPa. Aceasta este presiunea standard a propanului. Este posibilă exploatarea în intervalul de temperaturi de la –50 la +60 °C. Temperatura mediului de lucru până la +150 °C. Adesea fac parte din dotarea cu reductoare pentru butelii.

Manometrele pentru amoniac în butelii și alte rezervoare sunt vopsite în galben. Agregatele cu compresie în mai multe trepte sunt echipate cu scară termică. Componentele manometrului sunt fabricate din materiale rezistente la acțiunea vaporilor de amoniac.

În cazul unor sarcini dinamice serioase, manometrele se umplu cu glicerină sau silicon.

Manometrul pentru acetilenă este vopsit în alb. Este fabricat ca manometru pentru sisteme de siguranță din materiale degresate. Se utilizează pentru măsurarea presiunii manometrice în diverse sisteme de distribuție și generare a acetilenei. Carcasa este fabricată din oțel, componentele interne din aliaj de alamă. Intervalul de temperaturi admisibile este de la –40 la +70 °C.

Manometrul pentru hidrogen este vopsit în verde închis. Manometrul pentru alte gaze inflamabile se vopsește în roșu. Aparatul de măsură pentru amestecuri neinflamabile se vopsește în negru. Manometrul pentru oxigen se vopsește în albastru.

Dispozitive etalon pentru măsurarea presiunii

Acest tip de manometre este destinat verificării, calibrării și reglării altor aparate, în scopul asigurării unei precizii cât mai înalte a măsurătorilor. Astfel de dispozitive se deosebesc printr-o clasă de precizie mai mare în comparație cu cele de uz general. Etaloanele de lucru se împart în trei categorii.

Manometrele de control, utilizate pentru verificarea exactității indicațiilor aparatelor de măsură la locul de instalare, sunt denumite și manometre de precizie sporită. Domeniul de măsurare de lucru este de la 0-0,6 până la 0-1600 bari pentru medii gazoase.

Manometrele pentru buteliile de gaz obișnuite și compozite trebuie să treacă prin procedura de verificare metrologică cel puțin o dată pe an, dacă în documentele aparatului nu se indică alte termene. Verificarea metrologică este efectuată de organizații metrologice acreditate, care au statut de persoane juridice. După verificare, se eliberează un certificat și se aplică un sigiliu.

Aparatul trebuie demontat de pe butelie și dus la serviciul metrologic. Acolo, verificatorii și calibrorii, cu ajutorul unui set de etaloane și aparate auxiliare, vor efectua verificarea timp de aproximativ 10 zile.

Mecanismele de transmisie din manometrele etalon sunt prelucrate cu o frecvență ridicată a angrenajului dințat. Ele se caracterizează prin frecare minimă în mecanismul acului, precum și prin sensibilitate ridicată a elementelor interne.

Manometrele etalon cu clasa de precizie 0,4 au o scară de 250 de unități, iar cele cu clasa de precizie 0,15 sau 0,25 au o scară de 400 de unități, cu valoarea diviziunii de 1 unitate. Exploatarea dispozitivului este posibilă la diferite temperaturi, în funcție de materialul de umplere al carcasei. Temperatura ideală de lucru este de 20 °C.

Cu specificul efectuării umplerii buteliilor de gaz vă va familiariza următorul articol. Merită să îl citească toți proprietarii de proprietăți extraurbane care nu sunt conectate la rețeaua centralizată de gaz.

Concluzii și material video util pe această temă

Principiul de funcționare al manometrului cu arc:

Caracteristicile și domeniile de aplicare ale manometrului:

Manometrele sunt fabricate pentru a rezolva diverse sarcini. Cele mai populare sunt tipurile tehnice generale, utilizate în producțiile mici, de diverse firme în lucrul cu echipamentele și sistemele de gaz. Manometrele electrocontact sunt dispozitive care semnalizează atingerea valorii critice.

Pentru verificarea și reglarea manometrelor se folosesc manometre etalon. Manometrele speciale sunt fabricate pentru măsurarea presiunii unui mediu gazos specific. Dintre acestea, sunt foarte populare manometrele pentru propan, care sunt adesea instalate împreună cu reductorul pe buteliile de gaz.

Doriți să împărtășiți informații utile pe tema articolului, să adresați o întrebare sau să publicați fotografii? Vă rugăm să lăsați comentarii în formularul de mai jos. Împărtășiți informații și recomandări utile care ar putea fi de folos vizitatorilor site-ului.