Manometri gāzes spiediena mērīšanai: mērītāju tipi, konstrukcijas un darbības īpatnības

Bieži vien rodas nepieciešamība mērīt spiedienu, ko rada gāze. Piemēram, balonos, gāzesvados, dažādos traukos un tvertnēs. Rādītāju kontrolei un uzraudzībai izmanto manometrus gāzes spiediena mērīšanai. Šīs ierīces kalpo dažādās dzīves jomās, sākot no medicīnas līdz pat smagajai rūpniecībai.

Lai iegādātā ierīce nebūtu veltīga un iegādātais manometrs atbilstu ražošanas procesu prasībām, ir vērts iepazīties ar klasifikāciju. Mēs jūs iepazīstināsim ar gāzes spiediena mērītāju dažādību. Pastāstīsim par to konstrukcijas īpatnībām un darbības principiem.

Klasifikācija pēc mērītā spiediena veida

Ierīces, kas kalpo datu iegūšanai par gāzes spiediena parametriem gāzes tvertnēs, transporta maģistrālēs, gāzes balonos un citos rezervuāros, tiek klasificētas pēc vairākiem pazīmēm. Tās atšķiras pēc savas uzbūves un darbības principa.

Ierīces, ar kurām mēra spiedienu, iedala klasēs pēc:

• mērītā spiediena veida;
• pielietojuma;
• pēc darbības principa;
• precizitātes klases.

Pēc mērītā spiediena veida ierīces, kas paredzētas precīzu rādījumu noteikšanai, iedala manometros, vakuummetros, tāgomēros, spiedienmēros, barometros un citos.

Atkarībā no aizsargātības pakāpes pret ārējās vides ietekmi tiek ražotas šādas ierīces:

• standarta;
• aizsargāti pret putekļu iekļūšanu;
• ūdensnecaurlaidīgi;
• aizsargāti pret agresīvām vidēm;
• sprād izturīgi.

Viens izstrādājums var apvienot vairākus aizsardzības veidus.

Shēmā ir parādīts mērierīču iedalījums pēc darbības principa, spiediena veida, pielietojuma un attēlošanas. Šķidruma un kravas virzuļa ierīces gāzes spiediena datu iegūšanai izmanto reti.

Manometrs ir neliela izmēra ierīce, ar kuras palīdzību mēra spiedienu vai spiediena starpību. Šīs kontroles un mērīšanas ierīces darbības princips ir atkarīgs no tās iekšējās uzbūves. Vienas klases ietvaros tās iedala grupās atkarībā no precizitātes klases.

Lai izmērītu absolūto spiedienu, kura rādītāji tiek atskaitīti no absolūtās nulles (vakuuma), izmanto absolūtos manometrus. Pārspiedienu nosaka ar pārspiediena manometru. Vispārīgā gadījumā visas šādu ierīču šķirnes sauc ar vienu vārdu: «manometrs».

Lielākā daļa manometru šķirņu ir paredzēta pārspiediena vērtību mērīšanai. To īpatnība ir tā, ka tie rāda spiedienu, kas ir starpība starp absolūto un atmosfēras spiedienu.

Vakuummetri ir ierīces, kas rāda retinātas gāzes spiediena vērtību. Lietojot manovakuummetrus, mēra pārspiedienu un retinātas gāzes spiedienu. Informācija tiek attēlota uz vienotas skalas.

Ar spiediena mērītāju palīdzību nosaka pārspiediena parametrus ar vērtībām līdz 40 kPa. Pretēji tam, vilces mērītāji ļauj izmērīt retinātību līdz –40 kPa. Ar vilces-spiediena mērītājiem mēra retinātību un pārspiedienu intervālā no –20 līdz +20 kPa.

Manometrus izmanto visdažādākajās nozarēs. Darbs ar gāzi ir saistīts ar augstu risku, tāpēc ir svarīgi kontrolēt visus sistēmas rādītājus. Informācija par spiedienu sniedz lietotājiem ziņas par mērāmā objekta pašreizējo stāvokli.

Ar diferenciālajiem manometriem var noteikt spiediena starpību divos pētāmajos patvaļīgos punktos. Mikromanometrs ir diferenciālais manometrs, kas ļauj izmērīt spiediena starpības vērtības robežās līdz 40 kPa.

Klasifikācija pēc darbības principa

Gāzes manometrus atkarībā no rādījumu nolasīšanas mehānisma iedala:

• Deformācijas;
• Elektriskie;
• Kravas virzuļa;
• Šķidruma.

Katram tipam ir savas raksturīgās īpatnības.

Deformācijas tipa manometri

Deformācijas klases ierīču darbības princips un pamati ir tādi, ka spiediens ietekmē ierīces jutīgo elementu, kas deformējas. Spiediena līmeni nosaka deformācijas pakāpe.

Deformācijas manometrus ražo ar cauruļveida atsperu, silfonu vai membrānu darba komponentiem, kuriem ir augsta jutība.

Uztverošie elementi cauruļveida atsperu ierīcēs ir cauruļveida atsperes. Šīs izstrādājumi ir apļveidā saliektas caurules ar ovālu šķērsgriezumu. Gāze iedarbojas uz caurules iekšējo virsmu. Šīs iedarbības rezultātā caurule deformējas un maina savu formu, tuvojoties apaļai.

Viens caurules gals ir noslēgts un spēj pārvietoties. Otrs ir atvērts un fiksēts ar turētājiem. Atspercaurules izliekšanās ietekmē arī gredzenus, kas pēc tam izliek atsperi. Atsperes noslēgtais gals kustas atbilstoši spiediena spēkam. Šī kustība tiek pārnesta uz mērīšanas skalu.

Mērot spiedienu līdz 40 bāriem, tiek izmantotas apļveida atsperes. Pie augstāka spiediena izmanto vītņveida vai spirālveida atsperes, kas atrodas vienā plaknē. Rādījumu kļūda, mērot spiedienu ar šo metodi, ir no 1 līdz 4%.

Membrānas un silfona jutīgie elementi ļauj efektīvi izmērīt nelielas pārspiediena un vakuuma spiediena vērtības.

Silfons tiek ražots pēc santehnikas silfona šļūtenes principa. Tas ir plānsienu metāla caurule, kas sastāv no kustīgiem šķērsgredzeniem. Atkarībā no materiāla un ražošanas parametriem silfons var būt vairāk vai mazāk stingrs.

Augstas temperatūras ietekmē laika gaitā uzkrājas plastiskās deformācijas, kas traucē rādījumu pareizību. Turklāt paaugstinātā temperatūrā un spiediena pulsācijā paātrinās statiskās raksturlīknes izmaiņa.

Jutīgie membrānas elementi ir visdažādākie. Šādu ierīču precizitātes klase nepārsniedz 1,5. Šajos instrumentos ir paredzēta aizsargsistēma. Pārslodzes gadījumā membrāna atduras pret īpašu aizsargierīci.

Membrānas kastes bieži uzstāda instrumentos, kas mēra spiedienu un vakuumu. Spiediena mērītāji, vilkmes mērītāji un vilkmes-spiediena mērītāji ar membrānas kastēm tiek ražoti ar precizitātes klasēm 1,5; 2,5 un mērījumu limitu līdz 25 kPa.

Plakanās membrānas ir neliela darba punkta pārvietošanās, tāpēc tās visbiežāk izmanto spiediena pārveidošanai spēkā. Tās ir nestabilas, bet labi aprēķināmas.

Gofrētās membrānas kopā ar līdzīgām kastēm tiek izmantotas statiskās raksturlīknes uzlabošanai. Pirmās pārvietojas labāk, bet tās ir grūti aprēķināt. Otrās tiek izmantotas daudz biežāk, pateicoties to samazinātai stingrībai.

Lai izmērītu nelielas spiediena vērtības, izmanto ierīces ar vājām membrānām.

Instrumentiem ir nepieciešama aizsardzība pret augstas temperatūras ietekmi, jo tā negatīvi ietekmē galveno darba elementu elastību un jutīgumu.

Mehāniskie rādītāju manometri

Daudzi manometri ar cauruļveida atsperi faktiski ir tiešās pārveidošanas ierīces. Tas nozīmē, ka spiediens tiek pārveidots par jutīgā elementa un ar to saskarē esošās mehāniskās ierīces nobīdi.

Shēmā savienotājs ir novietots radiāli, taču ražo arī manometrus ar aksiālo savienotāja izvietojumu.

Spiediena ietekmē pārvietojas atsperes brīvais gals, pavada iedarbojas uz zobrata sektoru, notiek zobrata un rādītāja rotācija.

Atsperu rādītāju manometri tiek ražoti ar mērījumu diapazonu no 0,1 līdz 103 MPa un tiem ir dažādas precizitātes klases. Paraugmodeļi tiek izlaisti ar precizitātes klasēm 0,15; 0,25; 0,4. Paaugstinātas precizitātes darba kategorijas mērītāji – 1 un 0,6. Darba vispārtehniskie – ar precizitātes klasēm 1,5; 2,5; 4.

Elektrokontakta darbības manometri

Konstruktīvi tas ir rādītāja manometra papildinājums. Darbības būtība ir tāda, ka, sasniedzot rādītājam spiediena sliekšņa vērtību, notiek tīkla aizvēršanās.

Rādītāja manometra konstrukcijā papildus ir iebūvēti rādītāji ar saspiestiem elektriskiem kontaktiem, kas novietoti pretī signalizējamām vērtībām.

Elektriskā ķēde aizveras un signalizācija iedarbojas, kad rādītāja adata sasniedz vienu no kontaktu adatām. Šādu manometru precizitātes klase ir 1,5. Mērījumu diapazons atbilst standarta vērtībām.

Lai nodrošinātu signalizāciju vai pozicionālo regulēšanu, tiek izmantoti spiediena releji ar marķējumu RD. Tie mēra spiedienu diapazonā no 12 līdz 1600 kPa. Relejs tiek noregulēts uz augšējo un apakšējo aktivācijas robežu atbilstoši kontroles ierīces rādījumiem, un tam ir pārrāvuma jauda 10 W.

Pašrakstošie manometru modeļi

Rūpniecība ražo manometrus ar iebūvētu rādījumu nolasīšanas sistēmu, kas fiksē vērtības uz diska diagrammas, lai pēc tam varētu izsekot rādījumu dinamikai. Viens apgrieziens var notikt 8, 12, 24 stundās. Kustība notiek ar elektromotora vai pulksteņa mehānisma palīdzību.

Manometriskā pašrakstītāja darbība balstās uz signāla pārvadīšanu ar liela diametra cauruļveida atsperi, kurai ir vilces spēks. Tā pārnes kustību no jutīgā elementa uz indikācijas sistēmu. Ierīces ar marķējumu MTS fiksē pārspiediena vērtības.

Šādas ierīces paredz operatora kontroli, un tām ir precizitātes klases 1; 1,5; 2,5.

Silfona jutīgie elementi tiek izmantoti pašrakstošos difmanometros, kurus papildus var aprīkot ar signalizācijas ierīci un pneimatiskā darbības pārveidotāju. Šādas ierīces mēra spiedienu diapazonā no 6,3 kPa līdz 0,16 MPa, un tām ir precizitātes klases 1; 1,5.

Kravas virzuļa manometri

Šādus manometrus bieži izmanto kā etalonu citu mērinstrumentu pārbaudē. To mērījumu diapazons ir ļoti plašs. Atkarībā no ierīces konstrukcijas tas var sākties no nopietnām retinājuma vērtībām un beigties ar pārspiedienu līdz 2500 MPa. Precizitātes klase sasniedz maksimālās vērtības līdz pat 0,0015.

Katru reizi, kad mērierīcei tiek pielikta slodze, kas pārsniedz noteikto normu, tā zaudē savu kalpošanas laiku un mērījumu precizitāti.

Darbības princips ir balstīts uz cilindra noturēšanu virzuļa iekšpusē noteiktā stāvoklī, kamēr no vienas puses iedarbojas kalibrēšanas svari, bet no otras – mērāmais spiediens. Atkarībā no svaru svara tiek spriests par radītā spiediena lielumu.

Ierīces galvenais darba elements ir mērīšanas kolonna. Atkarībā no tās ražošanas kvalitātes, savienojumu precizitātes un tīrības mainās arī kļūdas lielums.

Vismazākā mērījumu kļūda ir GPM, kas darbojas ar gāzi. Taču šādas ierīces maksā vairākas reizes vairāk to konstrukcijas īpatnību un nepieciešamības filtrēt gāzi no svešķermeņiem dēļ.

Funkcionāli kravas virzuļa manometrs sastāv no spiediena radīšanas ierīces, mērīšanas sistēmas un svariem. Ierīce ir aprīkota ar rotācijas mehānismu spiediena paaugstināšanai un pazemināšanai, kā arī spiediena izlaišanas vārstu.

Plaši tiek izmantoti manometri ar neblīvētu virzuli. Tajos starp virzuli un cilindru ir sprauga. Tvertne zem virzuļa ir piepildīta ar eļļu, kas spiediena ietekmē ieplūst spraugā un ieeļļo berzes virsmas.

Elektriskais gāzveida vides mērītājs

Šādi manometri tiek izmantoti, lai pārvērstu tiešu vai netiešu gāzes spiedienu elektriskā parametrā. Visbiežāk sastopamie šāda tipa manometri ir: tenzorezistīvie, kapacitīvie un pretestības ierīces. Spiedienu mēra diapazonā no 100 Pa līdz 1000 MPa. Ierīces tiek ražotas ar precizitātes klasēm no 0,1 līdz 2,5.

Manometru, kas darbojas, pamatojoties uz tenzorezistīvo efektu, darbība ir saistīta ar vadītāja pretestības vērtības izmaiņām deformācijas dēļ. Tie mēra spiedienu diapazonā no 60 līdz 10⁸ Pa ar minimālu kļūdu.

Devēja atloku stiprinājums un īpašā ierīces konstrukcija ļauj nolasīt spiediena datus īpaši agresīvās vidēs ar temperatūru līdz 300 °C. Tos izmanto spiediena mērīšanai sistēmās ar ātri noritošiem procesiem.

Pretestības manometru darbības shēma balstās uz vadītāja pretestības atkarību no spiediena. Parasti šāda veida ierīces izmanto īpaši augsta spiediena mērīšanai virs 100 MPa.

Šādas ierīces jutīgais elements ir mangānīna stieple, kuras pretestību viegli mēra ar līdzsvarotu tiltu.

Kapacitīvo manometru darbība balstās uz spiediena iedarbību uz membrānu, kas ir kustīgs elektrods. Kad membrāna pārvietojas, seko pārveidotāja kapacitātes izmaiņas. Tie raksturojas ar ievērojamām temperatūras kļūdām.

Kapacitīvajos manometros membrānas izliece tiek noteikta ar elektrisko shēmu. Šādas ierīces tiek izmantotas sistēmās ar straujām spiediena svārstībām.

Šķidruma mērierīces

Spiediena noteikšana ar šīm ierīcēm notiek, līdzsvarojot nosakāmo spiedienu ar spiedienu, ko rada šķidruma kolonna. Tādā veidā var izmērīt nelielu pārspiedienu, atmosfēras spiedienu, vakuuma līmeni, spiediena starpību.

Šo grupu pārstāv U veida manometri, kas sastāv no savienotiem traukiem, un spiedienu nosaka pēc šķidruma līmeņiem; kompensācijas mikromanometri; kausveida manometri, kuriem otrās caurules vietā izmanto rezervuāru; pludiņa, zvana un gredzena diferenciālie manometri.

Divcauruļu manometri ļauj izmērīt spiediena starpības. Šajā gadījumā katrai caurulei tiek pievadīti spiedieni, kas jāizmēra.

Šķidruma mērinstrumentos darba šķidrums ir jutīgā elementa analogs.

Diferenciālie manometri parasti ir aprīkoti ar signalizatoriem, plūsmas skaitītājiem, regulatoriem un ierakstīšanas ierīcēm. Mērījumu diapazons ir no 10 līdz 10⁵ Pa. Atkarībā no šķidrumiem, kas pilda ierīci, mainās mērījumu robeža.

Iedalījums pēc funkcionālā mērķa

Pēc mērķa izšķir šādus manometru veidus, ko izmanto gāzes spiediena mērīšanai:

• vispārtehniskie;
• etalona;
• speciālie.

Apskatīsim katra veida īpatnības.

Vispārtehniskā pielietojuma manometri

Šāda veida manometrus ražo, lai mērītu vakuummetriskā un pārspiediena vērtības vispārtehniskām vajadzībām. Dažādas ierīču modifikācijas ļauj tās izmantot visdažādākajās vidēs. Tos izmanto spiediena mērīšanai ražošanā tieši tehnoloģisko procesu laikā.

Spiediens šādās ierīcēs iedarbojas uz cauruli no iekšpuses un izraisa nepieslēgtā gala pārvietošanos. Ar to mijiedarbojas mehānisms, kas kustina rādītāju.

Ar šādiem manometriem var izmērīt gāzveida vides spiedienu, kas nav agresīvas pret vara sakausējumiem darba temperatūrā līdz 150 °C. Parasti izstrādājuma korpuss tiek izgatavots no tērauda, bet mehānisma daļas no misiņa sakausējuma.

Vispārtehniskie manometri zema vai augsta spiediena gāzei tiek ražoti, lai tie būtu izturīgi pret vibrācijām ar frekvenci diapazonā no 10 līdz 55 Hz, kā arī pārvietošanās amplitūdu ne vairāk kā 0,15 milimetri. Tiem ir vairākas precizitātes klases no 1 līdz 2,5.

Ciparu manometri ir maza izmēra, tiem raksturīga augsta mērījumu precizitāte un ilgs kalpošanas laiks. Turklāt šādas ierīces var kalibrēt.

Pieaug popularitāte vispārtehniskās nozīmes gāzes manometriem ar elektronisko plati, uz kuras tiek attēloti veikto mērījumu dati. Tie bieži tiek aprīkoti ar pārveidotājiem, kas automatizē tehnoloģiskos procesus. Spiediena vērtības tiek attēlotas uz elektroniskā ciparnīcas.

Speciālo manometru grupa

Šādas ierīces tiek izgatavotas konkrētam gāzes veidam un tās radītajai videi. Sistēmām ar paaugstinātu spiedienu izgatavo manometrus augstspiediena gāzei. Dažas gāzes ir agresīvas pret noteiktiem sakausējumiem, tāpēc darbam ar tām ir jāizmanto izturīgi materiāli.

Īpašos manometrus krāso dažādās krāsās atkarībā no gāzes veida.

Propāna manometri tiek krāsoti sarkanā krāsā, tiem ir tērauda korpuss un vispārtehnisko manometru raksturlielumi. Šādu ierīču darba spiediens ir no 0 līdz 0,6 MPa. Tas ir standarta propāna spiediens. Iespējama ekspluatācija temperatūras diapazonā no –50 līdz +60 °C. Darba vides temperatūra līdz +150 °C. Tie bieži ietilpst komplektācijā ar balonu reduktoriem.

Amoniaka spiediena mērītāji balonos un citos rezervuāros tiek krāsoti dzeltenā krāsā. Iekārtas ar daudzpakāpju saspiešanu tiek aprīkotas ar temperatūras skalu. Manometra komponenti tiek izgatavoti no materiāliem, kas ir izturīgi pret amonjaka tvaiku ietekmi.

Ja ir nopietnas dinamiskas slodzes, manometrus uzpilda ar glicerīnu vai silikonu

Acetilēna manometrs tiek krāsots baltā krāsā. Tas tiek izgatavots kā drošības sistēmu manometrs no attaukotiem materiāliem. To izmanto pārspiediena mērīšanai dažādās acetilēnu sadalošās un ģenerējošās sistēmās. Korpuss izgatavots no tērauda, iekšējie komponenti no misiņa sakausējuma. Pieļaujamā temperatūras diapazons no –40 līdz +70 °C.

Ūdeņraža manometrs tiek krāsots tumši zaļā krāsā. Citu degošu gāzu manometrs tiek krāsots sarkanā krāsā. Mērierīce nedegošiem maisījumiem tiek krāsota melnā krāsā. Skābekļa manometrs tiek krāsots gaiši zilā krāsā.

Etalonierīces spiediena mērīšanai

Šāda veida manometri ir paredzēti citu ierīču pārbaudei, kalibrēšanai un regulēšanai, lai nodrošinātu maksimāli augstu mērījumu precizitāti. Šādas ierīces atšķiras ar augstāku precizitātes klasi salīdzinājumā ar vispārtehniskajiem. Darba etaloni tiek iedalīti trīs kategorijās.

Kontroles manometri, ko izmanto, lai pārbaudītu mērīšanas ierīču rādījumu ticamību uzstādīšanas vietā, tiek saukti arī par paaugstinātas precizitātes manometriem. Darba mērījumu diapazons no 0-0,6 līdz 0-1600 bāriem gāzveida vidēm.

Manometri parastajiem un kompozītu gāzes baloniem jāveic verificēšanas procedūra ne retāk kā reizi gadā, ja vien dokumentos nav norādīti citi termiņi. Verificēšanu veic akreditētas metroloģijas organizācijas ar juridiskas personas statusu. Pēc verificēšanas tiek izsniegta apliecība un uzlikts zīmogs.

Ierīce ir jānoņem no balona un jānogādā metroloģijas dienestā. Tur pārbaudītāji un kalibrētāji ar etalonu un palīgierīču komplektu aptuveni 10 dienu laikā veiks pārbaudi.

Pārvades mehānismi etalonmanometros tiek apstrādāti ar paaugstinātu zobrata savienojuma frekvenci. Tie raksturojas ar minimālu berzi rādītāja mehānismā, kā arī augstu iekšējo elementu jutīgumu.

Paraugmanometri ar precizitātes klasi 0,4 ir skala no 250 vienībām, ar precizitātes klasi 0,15 vai 0,25 ir skala no 400 vienībām ar dalījuma vērtību 1 vienība. Ierīces ekspluatācija iespējama dažādās temperatūrās atkarībā no korpusa pildvielas. Ideālā darba temperatūra ir 20 °C.

Ar gāzes balonu uzpildes specifiku iepazīstinās nākamais raksts. To ir vērts izlasīt visiem lauku īpašumu īpašniekiem, kas nav pieslēgti centralizētajai gāzes apgādei.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Atsperu manometra darbības princips:

Manometra raksturojums un pielietojuma jomas:

Manometrus ražo dažādu uzdevumu risināšanai. Vislielāko popularitāti bauda vispārtehniskie veidi, kurus izmanto mazos ražošanas uzņēmumos, dažādos uzņēmumos, strādājot ar gāzes iekārtām un sistēmām. Elektrokontaktu manometri ir ierīces, kas signalizē par kritiskās vērtības sasniegšanu.

Manometru pārbaudei un regulēšanai izmanto etalonmanometrus. Speciālos manometrus ražo konkrētas gāzveida vides spiediena mērīšanai. Starp tiem lielu popularitāti bauda propāna manometri, kurus bieži uzstāda komplektā ar reduktoru uz gāzes baloniem.

Vēlaties dalīties ar noderīgu informāciju par raksta tēmu, uzdot jautājumu vai ievietot foto? Lūdzu, atstājiet komentārus zemāk esošajā bloka veidlapā. Dalieties ar noderīgu informāciju un ieteikumiem, kas var noderēt vietnes apmeklētājiem.