Все о манометрах для измерения давления воды. Манометр для чего нужен.

Стоимость манометра зависит от его конструкции и назначения. Например, самый простой аналоговый манометр можно приобрести за примерно 120 рублей. Если этот манометр дополнительно оборудован термометром, его цена увеличивается вдвое. В свою очередь, цифровые манометры могут стоить в десятки раз дороже своих аналогов.

Манометр

Существует множество способов обозначения давления, и по этой причине мы часто слышим термины «высокое» и «низкое» давление. Это произошло потому, что манометр является одним из первых измерительных приборов, созданных в 17 веке благодаря исследованию ученого Торричелли. Он изобрел ртутную трубку, уровень жидкости в которой изменялся в зависимости от атмосферного давления. Аналогичным образом работал первичный прибор, предназначенный для измерения давления в закрытых системах. Давайте подробнее рассмотрим, как манометры функционируют в современном мире и каким образом они используются.

Что такое манометр

Слово «манометр» происходит из греческого языка и составлено из двух слов: «метр» (измерять) и «норма» (расслаблять). Это обуславливает его основное назначение, а именно измерение давления в различных сыпучих средах, включая жидкости и газы.

Манометр – это прибор, предназначенный для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе. Важно различать манометр и барометр, так как последний показывает только атмосферное давление, тогда как манометр определяет давление, которому подвергается жидкость или газ на стенки герметичного контейнера. Проще говоря, манометр показывает, какое давление существует внутри закрытого пространства.

Единица измерения давления в международной системе единиц – это паскаль (Па), что представляет собой силу в 1 ньютон, равномерно распределенную на площади в 1 квадратный метр. В дополнение к паскалям, давление иногда выражается в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного столба или в столбах воды.

Для чего нужен манометр

Манометры находят применение в различных областях в зависимости от их конструкции:

• при проверке давления в автомобильных шинах;
• для обслуживания систем кондиционирования и отопления;
• в гидравлических системах для переключения железнодорожных стрелок;
• для контроля давления в пневматических устройствах на производстве;
• в нефтяной и газодобывающей отраслях;
• для обслуживания двигателей на морских судах и в других условиях.

Основное назначение манометра – сигнализировать о повышенном или пониженном давлении в различных средах, таких как вода, пар или газ. Кроме того, в промышленности существуют специальные сигнальные устройства, которые предназначены для предотвращения взрывов и других технологических катастроф, связанных с аварийным давлением в контейнерах, содержащих потенциально опасные вещества, например, аммиак или перегретый пар.

Вы можете получать свежие советы, статьи, видеоматериалы и контрольные списки по обучению прямо на ваш электронный адрес.

На колесе удачи вы можете гарантированно выиграть призы, которые помогут в организации учебного процесса и развитии ваших отношений с ребенком!

Жидкостный манометр

Жидкостный манометр, как тип измерительного прибора, появился в 17 веке и связан с экспериментами Торричелли, который был учеником Галилео Галилея.

Итальянский ученый проводил эксперименты, заполнив трубку ртутью и погрузив ее в емкость. При этом часть ртути вытекала по трубке, создавая вакуум на верхнем конце. Таким образом, столбик ртути в трубке поднимался при увеличении атмосферного давления и опускался при его снижении.

Принцип работы жидкостного манометра аналогичен эксперименту Торричелли. Это устройство представляет собой систему сообщающихся сосудов, обычно в виде U-образной трубки. Система наполовину заполнена жидкостью, как правило, ртутью, и в состоянии, когда на нее воздействует только атмосферное давление, уровень жидкости в обеих трубках одинаков.

Однако если одна из трубок подключена к надувному устройству или закрытому сосуду, то уровень жидкости в этой трубке будет находиться под измеряемым давлением (обозначим его как P₁), а уровень в другой трубке будет меняться только под воздействием атмосферного давления (P₂). Изменение давления P₁ влияет на уровень жидкости в обеих трубках.

Разница в высоте столба Δh = h₁− h₂ позволяет рассчитать изменение давления Δp = p₁− p₂.

Результат измерений, выраженный в сантиметрах столба ртути, переводится в паскали по следующей формуле:

1 см ртутного столба (при 0 °C) равняется 1333,22 Па.

Чтобы получить результат в паскалях, можно использовать формулу, описывающую давление воды на стенки сосуда:

P = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, а h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) равно 9,8 Н/кг.

Несмотря на то что именно Торричелли считается изобретателем манометра, на самом деле концепция была описана значительно раньше, в трудах Леонардо да Винчи, который создал трактат по гидравлике, в котором упоминал метод измерения давления воды с помощью U-образной трубки.

Устройство и сфера использования

Манометр представляет собой простой, но эффективный и точный прибор, предназначенный для измерения давления в системах, которые включают воду, пар и другие рабочие среды. Он также может использоваться для измерения избыточного давления, который создается искусственно. Если подвести итог, то работа манометра состоит в том, чтобы определить, на сколько давление воды в системе превышает атмосферное.

Существуют манометры различных типов: в быту, в коммунальных системах и в промышленности наибольшее распространение получили приборы, использующие пружинные трубки овального сечения. Эти устройства были запатентованы именем Бурдона и имеют простую и доступную конструкцию.

Легкий способ узнать манометр: он, как правило, имеет круглую форму и обрамлен либо в металлический, либо в пластиковый корпус. За защитной крышкой из плексигласа располагается циферблат со шкалой, сделанный из поликарбоната или металлического акрила.

Манометры устанавливаются для отслеживания состояния водопроводных систем. Они необходимы для того, чтобы давление в трубах не превышало допустимые значения. Такие приборы используются на насосных станциях, в напорных трубопроводах, в котлах, фильтрующих системах и других местах. Стоит отметить, что манометры для воды также доступны для покупки домохозяйствами, что позволяет контролировать, не течет ли вода из крана.

Как работает данный прибор: давление воды поступает в специальную изогнутую трубку из медного сплава. Это давление приводит к деформации трубки, которая жестко закреплена шарнирным механизмом, что в результате вызывает движение индикатора. Манометры с одной спиральной пружиной способны работать при давлении до 100 атмосфер. Кроме того, существуют модели с мембранами вместо пружин, которые хорошо справляются с загрязненными и мутными растворами, но могут быть чувствительными к резким скачкам температуры.

Разновидности

Среди манометров наиболее распространены универсальные модели, предназначенные для работы с общими средами, которые не замерзают при отрицательных температурах.

Поршневые

В поршневых манометрах измеряемое давление определяется силой, приложенной к поршню определенной площади. Эти приборы отличаются высокой точностью и широкой областью применения. Поршневые манометры стали популярными после жидкостных и сегодня незаменимы для проверки и тестирования оборудования в различных диапазонах давления.

Наравне с этим, поршневые манометры все чаще используются в качестве официальных национальных стандартов давления.

Жидкостные

Родоначальником жидкостных манометров стал Леонардо да Винчи. Они по-прежнему сохраняют свою актуальность и используются, например, в микрометрическом измерении, метеорологии и барометрических замерах. Пример такой конструкции – U-образный прибор с трубкой, заполненной жидкостью, и подвижной пробкой. С помощью данного типа устройства можно визуально наблюдать, как жидкость движется под действием давления и изменяет уровень в трубке, вызывая движение стрелки.

Деформационные

Деформационные манометры, как правило, работают на принципе равновесия физических величин с упругими силами, которые обеспечивают деформацию чувствительных элементов, пропорциональную измеряемому давлению. Эта деформация передается на индикатор или штифт через систему рычагов. После снятия давления чувствительный элемент возвращается в исходное положение за счет своей упругости.

Критерии выбора

Важно отметить, что манометр часто путают с датчиком. Датчик, в отличие от манометра, фиксирует давление в неопределенное время, и манометр может быть дополнительно оснащен датчиками, термометрами и другими аксессуарами. Таким образом, манометр – это всего лишь одна часть системы мониторинга, а датчик служит для предупреждения о достижении предельного значения давления.

Каковы ключевые параметры, на которые стоит обратить внимание при выборе манометра?

• Диапазон измерений. Существует стандартный ряд давлений, который соответствует ГОСТ 2405-88. Диапазон избыточного давления должен находиться в пределах от 0 до 100% (или от 25 до 75%). Если прибор будет рассчитан на высокое давление, но данные будут считываться в диапазоне от 0 до 25%, измерительная погрешность возрастет. В случае, если работа будет происходить от 75% до 100%, манометр будет постоянно перегружен, что может быстро привести его к поломке.
• Единицы измерения. В рамках системы СИ давление определяется в паскалях. В связи с общемировой практикой, пользователям манометров рекомендуется использовать именно данную единицу измерения. То есть, если давление превышает 10 атм, оно будет переведено в мегапаскали, тогда как все значения ниже этого уровня будут представлять собой килопаскали. Если требуется измерение в других масштабах, производитель может принять ваш запрос и изготовить манометр, который будет показывать значение в барах, миллиметрах ртутного столба, или даже метрах водяного столба и т. д.
• Класс точности. Эта характеристика определяет погрешность измерений и варьируется от 0,4 до 4,0.
• Диаметр корпуса. Существует стандартная линейка диаметров от 40 мм до 250 мм, что предоставляет большой выбор. Если планируется установить манометр таким образом, чтобы его показания были видны на расстоянии до 2 м, стоит рассмотреть прибор среднего диаметра, около 100 мм. Если же к манометру необходимо будет подойти на расстоянии от 2 до 5 м, потребуется модель с диаметром от 160 мм.
• Локализация штуцера. Штуцер может находиться в радиальном положении (выход снизу) или осевом (выход сзади, со стороны «изнанки»). Манометры с осевым штуцером имеют заднее присоединение, которое может быть центральным или смещенным.
• Тип резьбы. Резьба может быть трубной, конической или метрической. Метрическая резьба чаще встречается на отечественных манометрах, в то время как трубные и конические – на импортных. Можно использовать переходники при необходимости.
• Тип измеряемой среды. Манометры могут измерять давление жидкостей, паров и газов. Например, для работы в агрессивной среде потребуется манометр из нержавеющей стали, который устойчив к коррозии. Для вязких и грязных жидкостей лучше использовать прибор с мембранным разделителем. Если температура среды превышает 60 градусов, нужен прибор с отводом-охладителем.
• Контекст использования. Если в процессе эксплуатации присутствуют вибрации, стоит выбрать прибор, который защищен от таких факторов, то есть виброустойчивый. Технические параметры, год выпуска, отметка о проверке, а также паспорт и инструкция – все это должно быть проверено перед покупкой.

Несомненно, было бы полезно проконсультироваться с экспертом. Это актуально особенно для тех, у кого нет опыта в обслуживании систем водоснабжения.

Манометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Манометр — это компактное механическое приборное устройство для измерения давления. В зависимости от своей конструкции он может использоваться для измерения давления воздуха, газа, пара или жидкости. Существует множество различных типов манометров, основываясь на принципе измерения давления в окружающей среде, и каждый из них имеет свои особенности применения.

Сфера использования

• Котлах для отопления;
• Газопроводах;
• Водопроводных системах;
• Компрессорах;
• Автоклавах;
• Баллонных системах;
• Пневматических винтовках и т.д.

С точки зрения внешнего вида, манометр представляет собой компактный цилиндр разного диаметра, чаще всего около 50 мм, выполненный из металлического корпуса и со стеклянным окошком. За стеклянным покрытием размещен циферблат, на котором показаны единицы давления (бар или Па). Сбоку корпуса расположена трубка с внешней резьбой, предназначенная для ввинчивания в отверстие системы, из которой необходимо измерить давление.

Когда измеряемая среда подвергается давлению, газ или жидкость, проходящие через трубку, оказывают давление на внутренний механизм манометра, что приводит к отклонению стрелки на шкале. Чем больше создается давление, тем большим будет и отклонение стрелки. Число на шкале, куда указывает стрелка, соответствует текущему давлению в измерительной системе.

Давление, которое может измерить манометр

Манометры являются гибкими механизмами, которые могут быть адаптированы для измерения различных величин:

• Избыточного давления;
• Вакуумного давления;
• Разницы давлений;
• Атмосферного давления.

Применение этих приборов позволяет контролировать множество технологических процессов и минимизировать риск аварийных ситуаций. Манометры, предназначенные для специфических условий эксплуатации, могут быть оснащены дополнительными модификациями, такими как взрывозащита, коррозионная стойкость или устойчивость к сильным вибрациям.

Типы манометров

Манометры широко используются в системах, где требуется поддерживать давление на точном уровне. Благодаря использованию этих приборов можно осуществлять постоянный контроль, так как слишком низкое или, напротив, слишком высокое давление может негативно сказаться на технологических процессах. Чрезмерное давление может привести к разрушению труб, ёмкостей и других конструкций. В связи с этим существуют различные типы манометров, предназначенные для различных условий эксплуатации.

Они могут быть следующие:

• Образцовые;
• Общетехнические;
• Электроконтактные;
• Специальные;
• Самопишущие;
• Судовые;
• Железнодорожные.

Образцовые манометры предназначены для калибровки других аналогичных приборов. Они измеряют уровень избыточного давления в различных средах и оснащены высокоточным механическим механизмом, обеспечивающим минимальные отклонения. Их класс точности составляет от 0,05 до 0,2.

Общетехнические манометры предназначены для универсального использования в различных средах, которые не замерзают при низких температурах. Их класс точности варьируется от 1,0 до 2,5, что позволяет им быть устойчивыми к вибрациям и использоваться в транспортных средствах и системах отопления.

Электроконтактные

Электроконтактные манометры предназначены для контроля и предупреждения о достижении верхней границы допустимого давления, которая может разрушить систему. Эти приборы применяются для работы с различными средами, такими как жидкости, газы и пары, и оснащены встроенными механизмами управления электрическими цепями. При превышении допустимого давления манометр может подать сигнал или механически отключить оборудование, создающее давление. Также в некоторых моделях предусмотрены специальные клапаны для сброса давления до безопасного уровня, что значительно снижает риски аварий и взрывов на котлах.

Специальные манометры предназначены для работы с определенными газами. Эти приборы, как правило, окрашены в цвет, соответствующий конкретному газу, с которым они могут работать. На шкале также могут находиться специальные метки для лучшего ориентирования. Например, манометры для измерения давления аммиака, который часто используется в промышленных холодильниках, окрашены в желтый цвет. Эти манометры имеют класс точности от 1,0 до 2,5.

Самопишущие манометры используются в ситуациях, когда давление в системе должно не только контролироваться, но и фиксироваться. Они способны записывать график изменений давления за определенный период. Такие устройства встречаются в лабораторных исследованиях, на теплоэлектростанциях, в консервных и других производственных процессах в сфере пищевой промышленности.

Судовые манометры включают широкий спектр приборов с погодоустойчивыми складывающимися корпусами, которые могут использоваться для измерения жидкостей, газов или паров и зачастую компактны. Обозначения этих манометров можно найти на внешних газовых коллекторах.

Манометры для рельсового транспорта применяются для контроля избыточного давления в механизмах электротранспорта. Они также используются в гидравлических системах, которые перемещают рельсы при работе стрел. Эти устройства обладают повышенной устойчивостью к вибрациям и обеспечивают надежную защиту данных, что позволяет точно показывать давление в системе даже под воздействием требуется механических воздействий.

Разновидности манометров по механизму снятия показаний давления в среде

Манометры также различаются по внутренним механизмам, которые отображают давление в системе, к которой они подключены. В зависимости от конструкции они могут быть:

• Жидкостные;
• Пружинные;
• Мембранные;
• Электроконтактные;
• Дифференциальные.

Виды манометров

Существуют различные типы манометров, которые применяются для разных нужд. Это необходимо учитывать при принятии решения о покупке манометра, так как от этого зависят как стоимость, так и комплектация прибора. Важно точно определить, для чего именно вам нужен манометр: например, для измерения давления воздуха в шинах автомобиля или для более сложных и ответственных производственных процессов.

Общетехнические	Применяются в различных производственных отраслях. Характеризуются своей устойчивостью к вибрациям и универсальностью в эксплуатации. Часто используются в системах газоснабжения, а также в различных механизмах и машинах.
Технические	Область применения этих устройств очень широка. Наиболее знакомыми из них являются манометры, используемые для измерения давления в шинах, а также тонометры для оценки артериального давления.
Электроконтактные	Применяются для измерения избыточного и вакуумного давления (для газов, паров и жидкостей). Благодаря своей конструкции они имеют возможность влиять на производственный процесс, в который встроены.
Специальные	Предназначены для измерения давления в определенных газах. Обычно они имеют цветной корпус, соответствующий конкретному газу, с которым работает манометр.

Кроме того, можно выделить манометры по их области применения:

• Судовые (используются на кораблях);
• Виброустойчивые (для использования в средах с высокими вибрациями);
• Самопишущие (работают без присутствия человека, к примеру, в взрывоопасных зонах или в зонах с распылением ядовитых газов).

Класс точности манометров

Эта характеристика обязательно указывается в паспорте прибора. Класс точности описывается в числах: чем меньше число на маркировке, тем выше точность. Выделяются три основных категории:

• С высокой погрешностью. Класс точности 4,0. Эти приборы зачастую используются на станциях технического обслуживания автомобилей для проверки давления в шинах.
• Стандартные, в диапазоне от 1,0 до 2,5 (нормальный класс точности для большинства моделей);
• Высокоточные (образцовые), работающие с погрешностью 0,05.

Класс точности влияет не только на точность измерений. Он также определяет, как приборы функционируют в определенных диапазонах. Например, высоконагруженные модели могут не фиксировать небольшие отклонения, в то время как модели с высокой чувствительностью будут чрезмерно чувствительными к высоким «критическим» показаниям.

Современные модели манометров способны измерять в диапазоне от 0,06 до 1000 мПа, а также создавать модификации для измерения разреженного давления до -40 кПа.

Компания «Измерикон», расположенная в Санкт-Петербурге, предлагает цифровые манометры с ЖК-дисплеем, на которых отображаются данные измерений. Эти устройства гарантируют высокую точность в диапазоне 0,5-0,025%. В ассортименте компании также имеются модели с дополнительными возможностями, такими как взрывозащита.

Принцип работы манометра

Все виды манометров функционируют по одному и тому же принципу. Этот принцип основан на равенстве сил пружин (иногда мембран) и измеряемого давления. Манометры общего назначения применяются как в быту, так и в промышленной сфере уже длительное время, однако конструкции приборов практически остались неизменными.

Манометры общего назначения способны измерять давление как газов, так и жидкостей, и бывают двух типов: осевые и радиальные. Они предназначены для использования только в тех случаях, когда измеряемая жидкость или газ не вступает в химическую реакцию с медными сплавами. В противном случае полученные измерения будут недостоверными из-за возможных химических реакций. При взаимодействии с медью может образовываться новое вещество с новыми физическими свойствами.

Электроконтактные устройства предлагают два электрических контакта для измерения давления. Один из них соответствует максимально допустимому давлению, а другой – минимально допустимому. Пользователь может заранее установить эти максимальные и минимальные пределы. Соответствующие значения могут значительно варьироваться в зависимости от исследуемой среды и ее физических характеристик.

Принцип действия этого манометра заключается в следующем: когда давление падает до минимального уровня, электрическая цепь остается разорванной. То же самое происходит и когда давление достигает максимального порога. Пользователь может задать параметры таким образом, чтобы контакты манометра оставались либо замкнутыми, либо разомкнутыми.

Для использования данной функции измерения необходимо:

• Установить позначку ноль в минимальной отметке;
• Определить максимальную отметку;
• Приступить к измерению.

Электроконтактный манометр значительно проще в эксплуатации, чем другие варианты, что делает его более предпочтительным у пользователей.

Условия эксплуатации и считывание показателей

Давление отображается на циферблате манометра для воды и может измеряться в барах, паскалях или атмосферах.

Связь между единицами измерения приблизительна. Для осуществления высокой точности 1 атм = 101,325 кПа = 1,01325 бар.

Манометр следует использовать только в условиях, описанных в техническом паспорте. Давление, поступающее на прибор, должно плавно регулироваться с течением времени.

Манометр нельзя использовать, если:

• при подаче давления стрелка не перемещается;
• разбито или треснуло стекло прибора;
• стрелка прыгает и не возвращается к нулевому положению после сброса давления.

Для обеспечения правильности показаний манометра необходимо его откалибровать. Новые манометры, как правило, калибруются производителем, который несет ответственность за их изготовление.

Срок калибровки указан в сертификате и составляет обычно 1 или 2 года. Калибровка выполняется в центре стандартизации и метрологии или в аккредитованных организациях.

Возможные поломки и пути их решения

Выход из строя оборудования может возникать из-за дефектов материала или нарушений в инструкции по эксплуатации, к примеру, при превышении рабочего давления или эксплуатации при неподходящих температурах.

Если после калибровки на манометре есть пломба, ее нельзя вскрывать. В этом случае прибор должен быть заменен или отправлен на ремонт в ту же организацию, которая осуществляла калибровку.

Однако, такая процедура часто не бывает экономически выгодной, и в большинстве случаев разумнее купить новый манометр.

Некоторые повреждения, которые можно устранить:

• микротрещины в трубках исправляют запаиванием;
• гнутые и сломанные стрелки заменяются;
• неисправная пружина, обеспечивающая движение стрелки, также подлежит замене.

Если износился зубчатый механизм или пружинная трубка погнулась, после чего манометр не может функционировать, его уже нельзя будет отремонтировать.

Заключение

Перед установкой манометра обязательно проверьте, что он находится в исправном состоянии. Если следовать все инструкциям по эксплуатации, манометр способен служить от 1 до 2 лет без необходимости проверки.

Наименее дорогие манометры – это механические натяжные приборы, в то время как более высокие цены имеют цифровые устройства, вOften оснащенные термометрами, которые позволяют дистанционно управлять насосами, компрессорами и прочим оборудованием.