Манометры: принцип работы, виды, функции и преимущества

Манометр — прибор для измерения давления жидкости или газа в емкости. Необходимы для настройки, регулирования и диагностики гидро-/пневмосистем. Без манометров системы были бы непредсказуемы и ненадежны. Манометры подтверждают отсутствие утечек и перепадов давления, способных повредить работу гидравлической системы.

Статья: определение, функции, виды, схема, принцип работы, плюсы/минусы манометров.

Что такое манометр?

Манометр — прибор для измерения состояния жидкости или газа, определяемого силой, которую жидкость в покое оказывает на единицу площади (фунт/дюйм², ньютон/см²).

Манометр — измеритель интенсивности давления. Требуются для пуска, настройки гидро-/пневмосистем, незаменимы в диагностике. Без них системы непредсказуемы и ненадежны. Манометры гарантируют отсутствие утечек и скачков давления, влияющих на работу гидравлики.

Основная функция — измерение давления в жидкостной системе. Применяются почти век, поэтому конструкции продолжают эволюционировать. Современные манометры для гидро-/пневматики включают приложно-специфические особенности. Например, для предотвращения утечек — гидравлические соединения (SAE/Метрические прямые резьбы). Цифровые манометры с настраиваемым ПО позволяют измерять утечки по давлению или другие параметры: крутящий момент, нагрузку, силу, твердость. Аналоговые с пользовательскими шкалами распространены.

Применение

Применение по типам:

Разностные манометры — мониторинг фильтрации, уровня жидкости, расхода в разных отраслях. Важны в нефтепереработке, нефтехимии, химии, энергетике, чистых комнатах.

Манометры избыточного давления — самый частый тип в промышленности: энергетика, нефтепереработка, химия, нефтехимия, фарма, пищепром, холодильники, кондиционеры, санитария.

Абсолютные манометры — метеорологи мониторят давление насыщенного пара, нефтепереработка — дистилляция. Измерение парового давления жидкостей, вакуумных реакторов, проверка герметичности емкостей/контуров, падение давления в вакуумных ректификационных колоннах. Вакуумные насосы и пищевая упаковка также используют абсолютные манометры. Атмосферное давление измеряют барометрами.

Манометры подтверждают отсутствие утечек и перепадов давления, опасных для гидравлики.

Схема манометра:

Виды манометров

Классификация:

• Абсолютный манометр
• Манометр избыточного давления
• Разностный манометр

Абсолютный манометр

Абсолютное давление определяется по сравнению с давлением в абсолютном вакууме. В абсолютном вакууме давления нет — отсюда «абсолютное».

Механический абсолютный манометр: измерительная ячейка, разделенная диафрагмой. Референтная камера — вакуум. Также барометр (гидростатический манометр) измеряет абсолютное давление.

Манометр избыточного давления

Отсчет от стандартного атмосферного давления у моря (~1013,25 мбар). Если избыточное давление выше атмосферного — положительное, ниже — отрицательное.

Популярный прибор — манометр Бурдона. Механический: C-образная трубка, запечатанная на одном конце. Под давлением внутри (вход открытым концом) запечатанный конец движет стрелку по шкале. Другие механические: диафрагменные, коробчатые. Из гидростатических — U-образный манометр.

Разностный манометр

Измеряет разницу двух давлений. Не дает информации об абсолютных уровнях в сравниваемых точках.

Механические разностные — чаще всего. Поршневые, диафрагменные, коробчатые — основные формы. У каждого уникальное промышленное применение.

Принцип работы

Работа варьируется по типам. Здесь — общий принцип. Гидравлическая система рассчитана на определенный диапазон давления, манометр должен быть рассчитан на тот же. Макс. гидравлическое давление обычно 3000–5000 psi, манометры могут измерять до 10 000 psi. Устанавливают у порта давления насоса для индикации системного давления, но можно в любой точке, где нужно мониторить давление — особенно если подцепи работают под другим давлением, чем насос (после редуктора). Редукторы часто имеют порт для манометра для прямого контроля давления за клапаном.

В зависимости от типа и материала, манометр выдерживает разные диапазоны. Два ключевых фактора выбора — стиль и материал.

Манометры в пневмосистемах и сжатом воздухе — давление фиксируется во многих точках. Ресиверы, каждый ФРЛ или отдельный редуктор — под контролем. Иногда измеряют у пневмоактуаторов. Пневматические манометры обычно до 300 psi, рабочее давление ~100 psi.

Три способа измерения: абсолютное, избыточное, вакуумное. Абсолютное — реальное давление с учетом атмосферы, нуль в идеальном вакууме. У моря абсолютное до 14,7 psi. В приложениях с атмосферным воздухом (расчет коэффициента сжатия для расхода cfm) используют абсолютные значения. Избыточное — в системах, работающих в атмосфере, но не с ней (гидро-/пневматика), нуль относительно атмосферы. При отключении показывает ноль. Вакуумное «давление» — в Торр или дюймах ртути (in.-Hg), измеряет давление ниже атмосферного.

Видео о манометре:

Преимущества и недостатки манометров

Преимущества:

• Широкая применимость: машиностроение, насосы/компрессоры, гидравлика/пневматика, общий сервис/тесты.
• Современные манометры обеспечивают долговечность и точность показаний.
• Цифровые — быстрые и точные.
• Не требуют интерпретации оператора.
• Нет параллаксных ошибок.
• Подсветка.
• Стабильные показания при высокой вибрации.
• Легкая перекалибровка (re-range).
• Манометры Бурдона — точные показания.
• Дешевые.
• Простая конструкция.
• Могут давать электрические сигналы при модификации.
• Безопасны даже при высоких давлениях.
• Высокая точность, особенно на высоких давлениях.

Недостатки:

• Трудно видеть всю шкалу или тренды.
• Не считывают осциллирующие величины.
• Требуют много энергии (кроме механических).
• Медленно реагируют на смену давления.
• Гистерезис.
• Чувствительны к вибрациям и ударам.
• Малое перемещение свободного конца трубки Бурдона требует усиления.
• Не подходят для измерений высокой точности.

Заключение

Манометр — измеритель интенсивности давления. Необходим для пуска, настройки гидро-/пневмосистем, незаменим в диагностике. Без них системы непредсказуемы и ненадежны. Рассмотрены определение, функции, виды, схема, принцип работы, плюсы/минусы.

Надеемся, статья полезна — делитесь с коллегами!