У деяких випадках нам треба виміряти тиск рідини або газоподібної речовини. Для цієї мети застосовується вимірювальний прилад, який називається манометром.
Дуже важливим аспектом є його правильний вибір, оскільки кожна модель володіє різними технічними характеристиками. Цей фактор слід обов’язково враховувати.
Загальна інформація
Прилад для вимірювання тиску газів або рідин в замкнутому просторі називається манометром.
У деяких моделях застосовується чутлива двопластинчаста мембрана (мембранний тип). Один її кінець запаяний в тримач, а інший через тягу взаємодіє з трибко-секторним механізмом, який перетворює переміщення елемента в круговий рух стрілки.
Вимірювачі тиску, попри однаковий принцип дії, застосовуються для різних умов експлуатації і мають різні схеми устрою. Одні показують величину тиску рідини, а інші працюють тільки з газом. Деякі з них застосовуються в контрольно-вимірювальній апаратурі для визначення точних показників тиску.
Фізичний сенс тиску
Тиск (Р) є фізичною величиною, яка дорівнює силі (Fn), що діє перпендикулярно на одиницю площі поверхні. Іншими словами, величина тиску в довільному елементі поверхні визначається таким чином: відношення нормальної складової сили (dFn), яка діє на ділянку поверхні площею dS. Співвідношення має наступний вигляд:
P = dFn/dS.
Якщо необхідно обчислити середнє значення величини P, то слід скористатися формулою:
Рср = F/S.
Для спрощення розрахунків використовуються одиниці вимірювань з приставками:
- 1 кПа = 1000 Па,
- 1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па і т. д.
Фізичний сенс 1 Па: сила, рівна 1 Н, рівномірно розподілена по нормальній поверхні, площа якої дорівнює 1 метру квадратному. Існують і інші одиниці виміру:
- бар;
- кілограм-сила на кв. см.;
- технічна атмосфера;
- міліметр ртутного стовпчика;
- міліметр і метр водяного стовпа.
Типи манометрів
Прилади, які вимірюють величину надлишкового тиску і розрідження (нижче атмосферного), мають певні різновиди. Вони класифікуються наступним чином:
- манометр;
- вакуумметр;
- мановакуумметр;
- напоромір;
- тягомір;
- тягонапоромір;
- барометр;
- тонометр.
Відмінність першої групи від усіх полягає в діапазоні вимірювань. Він коливається від 0,06 до 1000 МПа. Вимірюється позитивна різниця між абсолютним і барометричним значеннями.
Вакуумметри вимірюють розрідження, тобто величину нижче атмосферного тиску.
Третя група приладів є комбінованою, оскільки вимірює надлишковий і вакуумметричний тиск. У першому випадку діапазон вимірювань знаходиться в межах від 60 до 240000 кПа.
Напороміри – це прилади для вимірювання величин, значення яких не перевищують 40 кПа.
П’ята група вимірює низькі значення (до -40 кПа).
Тягонапороміри є комбінованими пристроями, що вимірюють тиск в межах від -40 кПа до 40 кПа.
Барометри показують величину атмосферного тиску.
Тонометри застосовуються в медицині для вимірювання значень кров’яного тиску людини.
Класифікація манометрів по конструкції здійснюється наступним чином:
- рідинні;
- вантажопоршневі;
- деформаційні.
Останній тип включає у свою конструкцію чутливий елемент. Він являє собою трубчасту пружину. У моделях з високим класом точності застосовується мембрана.
Види манометрів
Прилади діляться на певні види. Це залежить від функцій, які вони виконують, а також сфери застосування. Їх можна розділити таким чином:
- загальнотехнічні;
- електроконтактні;
- спеціальні;
- самописні;
- залізничні;
- вібростійкі;
- суднові;
- еталонні;
- автомобільні.
Фахівці рекомендують кожен з приладів застосовувати тільки для цілей і умов, зазначених в керівництві по експлуатації манометра. Невиконання вимог, зазначених у документації, може призвести до виходу вимірювача з ладу. Крім того, в результаті цього можливі грубі порушення техніки безпеки, які призводять до нещасних випадків.
Загальнотехнічні та електроконтактні
Загальнотехнічні прилади використовуються для вимірювання в неагресивних середовищах рідин, газів і парів. Вони бувають радіальними і осьовими. Головною умовою експлуатації є наступне: будь-яка речовина, яка знаходиться в рідкому і газоподібному станах, що не реагує зі сплавами міді.
Електроконтактні прилади мають, як правило, 2 електричних контакти. Перша група відповідає мінімальній величині тиску, а друга — максимальній. Контакти налаштовуються на певні значення.
Можливість замикання і розмикання контактів можна відключити. Для цього слід встановити значення низької межі на 0, а високої — на максимальне значення шкали приладу. Вони отримали застосування в промисловості. Можна використовувати також відразу дві межі, встановивши одну стрілку на мінімальне значення, а іншу — на гранично допустиму величину, на яку розраховано обладнання.
Для використання однієї межі слід встановити мінімальну в положення 0, а максимальний рівень на необхідне значення. Аналогічно встановлюється тільки нижня межа, але в цьому випадку потрібно встановити стрілку на потрібне мінімальне значення. Високу межу треба поставити на максимальне значення.
При зниженні її тиску до певного значення двигун неможливо запустити, що допомагає вберегти обладнання від перегріву. Крім того, виставляється верхня межа. Це потрібно для того, щоб тиск води не вивів з ладу систему охолодження.
Манометри з електричними контактами не застосовуються для точних вимірювань, оскільки стрілочний механізм при взаємодії з однією з контактних груп показує значення зі значною похибкою. При загазованості простору слід застосовувати моделі з вибухозахистом.
Спеціальні вимірювачі
Спеціальні Манометри діляться на три типи:
- кисневі;
- ацетиленові;
- аміачні.
Перший тип повинен монтуватися на знежирені труби агрегатів, оскільки незначне забруднення може привести до вибуху приладу та іншого електрообладнання. Вони випускаються в корпусах блакитного кольору. На шкалі приладу вказує маркування хімічної формули кисню (O₂).
Другий вид застосовується в пристроях і механізмах для вимірювання показань тиску ацетилену. “Внутрішня начинка” вимірювача містить спеціальний металевий сплав, який не реагує з газом.
Самописні реєстратори
Самописні реєстратори тиску є складними електронними пристроями з друкарським механізмом, який складається зі спеціального пера і пристрою подачі чорнила. Під час роботи приладу виконується реєстрація показань тиску в певний проміжок часу у вигляді діаграми.
Вони мають похибку, яка пов’язана зі ковзанням пера по папері. Цей недолік усунутий в сучасних моделях. При цьому застосовується спеціальний порт для підключення струменевого або лазерного принтера.
Таке удосконалення дозволяє застосовувати самописні манометри не тільки для контролю показання тиску, але і для тестування і точних вимірювань для розробки різного обладнання.
Залізничні та вібростійкі
Існують моделі, які застосовуються в умовах вібрацій. Залізничні манометри застосовуються в апаратурі контролю роботи двигуна поїздів. Найбільш поширеними моделями вважаються МП-2 стрілочного і дискового типів.
Манометр з обертовим диском застосовується для вимірювання Р в неагресивних середовищах. Для зручного зняття показань до складу пристроїв включена шкали з підсвіткою.
Діапазони показань приладів:
- Без диска: від 0 до 16 кгс/кв. см.
- З диском: від 0 до 10 кгс/кв. см.
Прилади мають класи точності 1,5 і 2,5 і можуть витримати вібрації від 5 до 25 Гц з амплітудними значеннями, рівними 0,1 мм. Вібростійкі прилади застосовуються в умовах експлуатації при високих значеннях вібрацій. Деякі види вимірювачів вважаються стійкими до вібрацій і комбінованими. Наприклад, манометри, які встановлюються на виході потужних шахтних насосних установках.
Еталонні та суднові
Цифрові еталонні (зразкові) манометри застосовуються для вимірювання величини тиску рідин і речовин, які знаходяться в газоподібному стані.
На ньому відображається поточна величина тиску в системі, а також перевищення номінального рівня (нормальних показників). Еталонні манометри володіють деякими особливостями в порівнянні зі звичайними аналоговими моделями:
- Перевіркою і калібруванням інших манометрів.
- Застосуванням в системах безпеки.
- Можливістю збереження показань.
- Виявленням пікових рівнів і розміщенням цих значень в пам’ять.
Дуже часто підприємства відправляють вимірювачі тиску в метрологічні організації для виявлення дефектів приладів і їх калібрування. Це дуже важливо, оскільки істотно впливає на терміни експлуатації обладнання та попередження нещасних випадків.
Еталонні манометри експлуатуються на будь-яких об’єктах комунального комплексу, заводах, газопроводах, підприємствах вугледобувної та нафтопереробної промисловості. Крім того, вони є універсальними, оскільки застосовуються для роботи з рідинами, газами і парами. Їх можна застосовувати в агресивних і неагресивних середовищах. Корпус є герметичним, і надійно захищений від попадання рідин, пилу і бруду.
Суднові прилади застосовуються для експлуатації на річковому і морському видах транспорту. Вони стійкі до вібрацій і агресивних середовищ. Досягається це за допомогою герметичного корпусу і віброзахисту.
Автомобільні манеометри
Основне призначення автомобільних манометрів – це вимірювання тиску повітря всередині шин автотранспорту. У деяких моделях машин вони включені в стандартну комплектацію.
Прилади бувають двох типів:
- аналогові (механічні);
- цифрові.
Перші мають цифрову шкалу зі стрілочним покажчиком. Вони вважаються більш надійними, ніж цифрові. Прилади мають деяку особливість: при наближенні рівня тиску до верхньої межі його похибка збільшується.
Цифровий манометр оснащений рідкокристалічним дисплеєм, на який виводиться результат вимірювання. Вимірювач володіє більшим класом точності, ніж аналоговий. Істотним недоліком приладів цього типу вважається наявність джерела живлення (потрібно мати запасні батарейки або акумулятори). Крім того, будь-який тип автомобільного манометра не можна протирати серветкою, оскільки це збільшує похибку вимірювань.
Рекомендації по вибору
Всі моделі манометрів виготовляються за певними державними стандартами. Отже, вони є взаємозамінними. Вибір манометра для окремого вимірювання або виготовлення манометричних систем необхідно здійснювати за його технічними характеристиками і умовами експлуатації.
Слід звернути увагу на такі характеристики приладів:
Габарити і маса.
Діапазон вимірювань (максимальна величина).
- Вид.
- Клас точності.
- Ступінь захисту.
- Стійкість до вібрацій.
- Термін служби.
- Середовище експлуатації.
- Діапазон робочих температур.
- Різьблення.
Перед вибором приладу-вимірювача слід визначити його основні функції в будь-якій системі. Наприклад, немає сенсу переплачувати гроші за зразковий манометр для вимірювання тиску в шинах або використання в масляних станціях.
Дуже важливо дотримуватися основних критеріїв, оскільки це дозволить уникнути різних непередбачуваних ситуацій.
