Зниження тиску також може призвести до таких негативних наслідків, як, наприклад, освіту кавітації, тобто в трубопроводі утворюються бульбашки повітря, які, в свою чергу, можуть викликати корозію. Тому підтримувати нормальний тиск вкрай необхідно, і завдяки манометру це стає можливим. Крім опалювальних систем такі прилади застосовуються в самих різних областях.
Опис і призначення манометра
Манометр являє собою прилад, що вимірює рівень тиску. Існують такі види манометрів, які застосовуються в самих різних галузях, і, зрозуміло, для кожної з них призначений свій манометр. Для прикладу можна взяти барометр - прилад, призначений для вимірювання тиску атмосфери. Вони широко застосовуються в машинобудуванні, в сільському господарстві, в будівництві, в промисловості і в інших сферах.
Ці прилади вимірюють тиск, і це поняття розтяжне, по крайней мере, і у цієї величини також є свої різновиди. Щоб відповісти на питання про те, який тиск показує манометр, варто розглянути цей показник в цілому. Це величина, що визначає ставлення сили, що діє на одиницю площі поверхні, перпендикулярно цієї поверхні. Практично будь-який технологічний процес супроводжується цією величиною.
Види тиску:
атмосферний - тиск атмосфери землі, яке створюється масою повітряного стовпа;- абсолютний тиск -це показник, відлік якого з урахуванням атмосферного, починається з нуля;
- надлишкове - під надлишковим увазі різницю двох показників атмосферного і абсолютного;
- вакуум або, іншими словами, виряджене - навпаки, являє собою різницю абсолютного і атмосферної або барометрической величини;
- диференціальне - це різниця між двома вимірюваними показниками, які не мають відношення до природних показниками.
Для вимірювання кожного з перерахованих вище видів показників існують певні типи манометрів.
Класифікація приладів
Типи манометрів розрізняються за двома ознаками: за видом вимірюваного ними показника і за принципом дії.
За першою ознакою вони поділяються на:
прилади, призначені для вимірювання атмосферного тиску, інакше вони називаються барометри;- прилади, що вимірюють надмірний і абсолютне;
- вакуумметри, покликані вимірювати різницю атмосферного і абсолютного тисків;
- напорометри, вимірюють мале (до 40 кПа) надлишковий тиск;
- тагометри, вид вакуумметра, яке вимірює надлишковий тиск верхньої межі 40 кПа;
- диференціальні манометри, вимірюють різницю тисків.
Вони працюють за принципом врівноваження різниці тисків певною силою. Тому пристрій манометрів різний, в залежності від того, як саме відбувається це урівноваження.
За принципом дії вони діляться на:
рідинні, урівноваження різниці тисків в таких приладах відбувається за рахунок гідростатичного тиску стовпа рідини, в пристрої використовується принцип сполучених посудин;- пружинні мають просту конструкцію, і широко застосовуються для вимірювання тиску середовища в широких діапазонах;
- мембранні, засновані на пневматичної компенсації, урівноваження тиску відбувається за рахунок сили пружності мембранної коробки;
- електроконтактні, застосовуються в автоматичних системах контролю і сигналізації, оскільки з їх допомогою можна регулювати вимірювану середу завдяки вбудованому в корпус електроконтактні механізму;
- диференціальні використовуються для вимірювання рівня рідин під напором витрати рідини, пари та газу за допомогою діафрагм.
За призначенням існують такі види манометрів, як:
загальнотехнічні прилади застосовуються для виміру напору рідин, газів і парів, хімічно нейтральних до сплавів міді;- кисневі, вони виробляються в корпусах блакитного кольору із зазначенням О2 на циферблаті, застосовуються для вимірювання кисневого тиску в балонах або вакуум;
- ацетиленові застосовуються для контролю надлишкового тиску ацетилену;
- еталонні застосовуються з метою перевірки інших приладів, оскільки вони володіють великою точністю;
- суднові застосовуються в судах і морському транспорті;
- залізничні використовуються на залізничному транспорті;
- самописні мають вбудований механізм, який дозволяє відтворювати на папері результат роботи.
Пристрій і принцип дії
Пристрій манометра може мати різну конструкцію залежно від виду і призначення. Так, наприклад, пристрій, що вимірює тиск води, має досить просту і зрозумілу конструкцію. Вона складається з корпусу і шкали з циферблатом, яка відображає значення. У корпусі є вбудована пружина трубчаста або мембрана з власником, тріпко-секторних механізмом і пружний елемент. Прилад функціонує за принципом зрівнювання тиску за рахунок сили зміни форми (деформації) мембрани або пружини. А деформація, в свою чергу, приводить в рух чутливий пружний елемент, дія якого відображається на шкалі за допомогою стрілки.
Рідинні манометри складаються з довгої трубки, яку наповнюють рідиною. У трубці з рідиною знаходиться рухома пробка, на яку впливає робоче середовище, вимірювати силу напору слід в залежності від переміщення рівня рідини. Манометри можуть призначатися для вимірювання різниці, такі пристрої складаються з двох трубок.
Поршневі - складаються з циліндра і поршня, розташованого усередині. Робоче середовище, в якій вимірюється тиск впливає на поршень і врівноважується вантажем деякої величини. Коли показник змінюється, поршень перемішається і пускає в хід стрілку, яка показує значення тиску.
Термопровідні складаються з нитки розжарювання, які нагріваються, коли через них пропускається електричний розряд. Принцип роботи таких приладів заснований на зниженні теплопровідності газу з тиском.
Манометр Пірані названий так на честь Марчелло Пірані, який вперше сконструював пристрій. На відміну від термопровідні, складається з металевої проводки, яка також нагрівається під час проходження через неї струму і охолоджується під впливом робочого середовища, а саме газу. При зменшенні тиску газу знижується і ефект охолодження, а температура проводки зростає. Величина вимірюється за допомогою вимірювання напруги в проводі під час проходження через неї струму.
Іонізаційні є найбільш чутливими пристроями, які використовуються для обчислення малих тисків. Як випливає з назви пристрою, його принцип роботи ґрунтується на вимірюванні іонів, які утворюються під впливом електронів на газ. Кількість іонів залежить від щільності газу. Однак іони мають дуже нестабільну природу, яка безпосередньо залежить від робочого середовища газу або пари. Тому для уточнення застосовуються інший вид манометра Мак Леода. Уточнення відбувається за рахунок порівняння показників іонізаційного манометра, з показаннями приладу Мак Леода.
Існує два види йонізаційних пристроїв: з гарячим і холодним катодом.
Перший вид був сконструйований БАЯРД Аллерт, складається з електродів, які працюють в режимі тріода, а в якості катода виступає нитка розжарення. Найпоширеніший вид гарячого катода - іонний манометр, в конструкції якого крім колектора, нитки і сітки вбудований невеликий іонний колектор. Такі прилади дуже вразливі, вони можуть легко втратити калібрування, в залежності від умов роботи. Тому свідчення цих приладів завжди логарифмічність.
Холодний катод також має свої різновиди: інтегрований магнетрон і манометр Пеннінга. Їх головна відмінність полягає в положенні анода і катода. У конструкції цих приладів немає нитки розжарювання, тому їм для роботи їм потрібна напруга до 0, 4 кВт. Використовувати такі пристрої неефективне при низькому рівні тиску. Оскільки вони можуть просто не заробити і не включитися. Принцип їх роботи заснований на виробленні струму, що неможливо при повній відсутності газу, особливо для манометра Пеннінга. Так як пристрій працює тільки в певному магнітному полі. Воно необхідне для створення потрібної траєкторії руху іонів.
Маркування за кольором
Манометри, що вимірюють тиск газу, мають кольорові корпусу, їх спеціально фарбують в різні кольори. Існує кілька основних кольорів, які використовуються для фарбування корпусу. Як, наприклад, манометри, які вимірюють тиск кисню, мають корпус блакитного кольору з умовним позначенням О2, аміачні манометри мають корпус, пофарбований в жовтий колір, ацетиленові - білого кольору, водневі - темно-зеленого, хлорні - сірого. Прилади, що вимірюють тиск горючих газів, фарбуються в червоний колір, а негорючих-чорний.
переваги використання
В першу чергу, варто відзначити універсальність манометра, який полягає в можливості контролювати тиск і підтримувати її на певному рівні. По-друге, пристрій дозволяє отримати точні показники норми, так і відхилення від них. По-третє, доступність практично любо людина може собі дозволити придбати даний прилад. По-четверте, пристрій здатний працювати стабільно і безперебійно протягом тривалого часу, і не вимагає спеціальних умов або навичок.
Використання таких пристроїв в таких областях, як медицина, хімічна промисловість, машино- і автомобілебудування, морський транспорт і інших вимагають точного контролю тиску, значно полегшує роботу.
Клас точності приладу
Манометрів дуже багато, і кожному виду присвоюється певний клас точності згідно з приписами ГОСТ, під яким розуміється допустима похибка, що виражається в процентному відношенні до діапазону вимірювань.
Існує 6 класів точності: 0, 4; 0, 6; 1; 1, 5; 2, 5; 4. У кожного типу манометра вони також різняться. Наведений вище список відноситься до робітників манометрам. Для пружинних пристроїв, наприклад, відповідають такі показники 0, 16; 0, 25 і 0, 4. Для поршневих - 0, 05 і 0, 2 і так далі.
Клас точності має назад пропорційну залежність від діаметра шкали приладу і від типу приладу. Тобто, якщо діаметр шкали більше, то точність і похибка манометра зменшується. Клас точності умовно прийнято позначати наступними латинськими буквами KL також можна зустріти і CL, яка вказується на шкалі приладу.
Значення похибки можна обчислити. Для цього використовується два показника: клас точності або KL і діапазон вимірювань. Якщо клас точності (KL) дорівнює 4, то діапазон вимірювань складе 2, 5 МПа (мегапаскалей), а похибка буде дорівнює 0, 1 МПа. Обчислюється за формулою твір класу точності і діапазону вимірювань, поділений на 100. Оскільки похибка виражається у відсотках, результат потрібно переводити в відсотки шляхом ділення на 100.
Крім основного виду, існує і додаткова похибка. Якщо для обчислення першого виду використовуються ідеальні умови або натуральні величини, що впливають на особливості конструкції приладу, то другий вид безпосередньо залежить від умов. Наприклад, від температури і вібрації або інших умов.