раздел 8.2 книги «МАНОМЕТРЫ» от НПО «ЮМАС»
Измерение давления пульсирующих сред в большинстве случаев вызывает ускоренный износ, в первую очередь, деталей и узлов, находящихся на линии передачи от конца трубчатой пружины до трибки. Иллюстрацией пульсирующего параметра могут быть значения давления в ресиверах поршневых компрессоров, патрубках питательных насосов котельных установок. В таких режимах стрелка манометра пульсирует – дергается. При этом амплитуда пульсаций может составлять до 20…30 % шкалы прибора. Основная нагрузка в данном случае приходится на зубчатую передачу сектор – трибка. Поэтому «съедаются» зубцы этих деталей, что приводит к большим люфтам в передаточном механизме, а часто, при «разбивании» посадочных гнезд плат и износе цапф осевых держателей сектора и трибки, – к разрушению механизма.
Измерители с тензопреобразователями, как, впрочем, и с другими видами чувствительных элементов, не устойчивы к гидроударам, которые часто наблюдаются в тепловых сетях, особенно при пароводяных режимах.
При пульсационных нагрузках мембраны измерительных преобразователей, особенно когда на их поверхностях нанесены чувствительные слои, от частых деформаций снижают свой рабочий ресурс и ухудшаются свои технические характеристики.
Чтобы уменьшить амплитуды выбросов пульсирующего давления на линии его подвода устанавливаются дополнительные устройства, например клапаны, сужающие шайбы, позволяющие увеличить гидравлическое сопротивление импульсной линии или подводящего канала. Однако такие меры должны проводиться осторожно, так как отсчет измеряемого параметра желательно производить с минимальным транспортным запаздыванием. Но это не для пульсирующего параметра. При пульсирующем давлении требуется определять оптимальные значения между скоростью измерения и усредненным за определенный отрезок времени параметром.
Для снижения пульсаций, сглаживания параметра измеряемого потока применяют различные меры.
Одним из наиболее часто используемых приемов является установка в подводящем канале дополнительных устройств, повышающих их гидравлическое сопротивление. В некоторых случаях на подводящей линии размещается вставка с пористым материалом. Причем пористость, как и длина вставки, выбирается исходя из задаваемых параметров пульсаций измеряемого давления.
К недостаткам пористых демпферов можно отнести их засоряемость и невозможность или затруднительность регенерации.
В манометрических приборах традиционно используются демпферы, монтируемые в держателе измерителя. Демпфер представляет собой вставку с малым проходным отверстием в центре (рис. 8.9). Он устанавливается в подводящем канале и ограничивает движение массы рабочего вещества между измеряемым потоком и полостью чувствительного элемента.
Рис. 8.9. Демпфер в виде сужающего устройства |
Длина канала с отверстием небольшого диаметра практически не влияет на показатели демпфирования.
Определяющим является диаметр отверстия, выбираемый в зависимости от вязкости измеряемой среды, требуемой величины усреднения и значений амплитуд пульсаций.
Основным недостатком демпферов в виде сужающего устройства является вероятность засорения малого проходного канала.
Конструкция демпферного блока с фильтром и иглой исключает возможность засорения канала и обеспечивает работоспособность устройства в комплекте с манометром при измерении сред с различными характеристиками пульсаций (рис. 8.10).
Рис. 8.10. Демпферный блок с фильтром и иглой:1 – регулирующая игла; 2 – ввод; 3 – корпус; 4 – основа; 5 – накидная гайка; 6 – фильтр |
Регулирующая игла 1, закрепленная во вводе 2, образует с корпусом 3 демпфирующий зазор. Корпус состоит из основы 4 и накидной гайки 5. Фильтр 6 устанавливается перед демпфирующим зазором и обеспечивает циркулирование через него среды без сторонних включений.
Изменение демпфирующего зазора между регулирующей иглой и корпусом обеспечивает оптимальный выбор между характеристиками сглаживания измерений и временем запаздывания измеряемого давления.
К недостаткам такой конструкции можно отнести необходимую периодическую замену фильтров.
Рис. 8.11. Демпферный блок с разделителем: 1 – основа; 2 – гнездо манометра; 3 – перегородка; 4 – эластичный колпак; 5 – манометр; 6 – подводящий штуцер; 7 – демпферное отверстие |
Демпферный блок с разделителем (рис. 8.11) представляет собой корпус, состоящий из основы 1 и гнезда манометра 2, между которыми размещается перегородка 3. К ней герметично присоединен эластичный колпак 4. В центре перегородки имеется отверстие малого диаметра, служащее демпфером. Внутренний объем эластичного колпака с внутренней полостью чувствительного элемента манометра 5 образуют единое замкнутое пространство, которое заполняется жидкостью.
Среда измеряемого давления через подводящий штуцер 6 поступает внутрь основы и воздействует на эластичный колпак. При избыточном давлении последний стремится уменьшить свои размеры – сжаться, что вызывает переток находящейся внутри него жидкости через демпферное отверстие 7 во внутреннюю полость чувствительного элемента манометра. При этом малый диаметр проходного отверстия и нежесткость формы и объема эластичного колпака позволяют отсечь основные пульсации давления измеряемой среды. чем меньше диаметр отверстия, тем больше степень сглаживания измеряемой среды, поступающей во внутреннюю полость чувствительного элемента измерителя.
Главным недостатком демпферного блока с разделителем является отсутствие возможности управления степенью демпфирования.
Более широкое распространение получило демпферное устройство, рабочая часть которого представляет набор шайб с малыми отверстиями, размещенных на определенном расстоянии друг от друга (рис. 8.12). В корпусе 1 устройства устанавливаются шайбы 2 и 3, которые имеют одинаковые габаритные размеры, но различаются расположением отверстий друг относительно друга.
и при установке в корпусе дистанциируются вставкой 4. Таким образом создаются малые камеры рабочей среды. Измеряемая среда пульсирующего давления через одну из шайб поступает в малую камеру и из-за смещения отверстий в шайбах друг относительно друга вынуждена изменять направление движения. Таким образом, она проходит серпантинный путь, на котором и из-за которого происходит гашение пульсаций.
Рис. 8.12. Схема (а) и вид (б) демпферного устройства с набором шайб: 1 – корпус; 2 и 3 – шайбы; 4 – вставка; 5 – фиксатор |
Диаметр отверстий в шайбах, их расположение и количество камер в значительной мере определяют степень сглаживания пульсирующего параметра.
Фиксатор 5 обеспечивает собираемость конструкции и позволяет неподвижно фиксировать шайбы.
Демпферные устройства с набором шайб используются в промышленной эксплуатации на протяжении нескольких десятков лет.
Определенную степень демпфирования могут вносить подводящие коммуникации. Так, обеспечивающие нормальные температурные условия работы манометра сифонные отводы, в особенности конструкции, в которых имеются гидравлические петли, позволяют в значительной степени уменьшить пульсации измеряемой среды.
демпфирование измеряемой среды может также производиться трехходовыми кранами и игольчатыми клапанами, установленными на импульсной линии подсоединения манометра. Степень демпфирования в этом случае во многом зависит от конструкции применяемых устройств.
Представляет интерес использование для гашения пульсаций демпферного устройства с регулировочной иглой (рис.8.13). Регулировочная игла 1 устанавливается с помощью зажимного штуцера 2 в корпусе 3 демпферного устройства. Уплотнительная прокладка 4 обеспечивает герметичность конструкции.
Таким образом, канал измеряемого потока пульсирующего давления на пути к чувствительному элементу прибора перекрывается регулировочной иглой 1.
Величина такого перекрытия определяет степень демпфирования измеряемого параметра.
Другим типом приспособлений для сглаживания пульсаций давления измеряемой среды могут служить устройства, у которых гашение скачков достигается малым размером канала (на уровне долей миллиметра) и большой его длиной (от десятков сантиметров до сотен метров). На рис. 8.14 представлено демпферное устройство с капиллярным каналом.
Измеряемая среда пульсирующего давления через подводящий штуцер 1, пористый фильтр 2 и демпферную шайбу 3 поступает в капиллярный канал, образованный конусом 4 и корпусом 5. Внутренняя наклонная плоскость корпуса 5 имеет чистую поверхность. Канал в виде спирали нарезан на внешней стороне конуса. Площадь его поперечного сечения и форма принимаются в зависимости от задаваемых параметров рабочей среды.
Выход капиллярного канала через дополнительное отверстие 6 соединен с выходом устройства.
Герметичность конструкции обеспечивается уплотнительной прокладкой 7 и резьбовой крышкой 8.
Рис. 8.14. Схема (а) и вид (б) демпферного устройство с капиллярным каналом: 1 – подводящий штуцер; 2 – пористый фильтр; 3 – демпферная шайба; 4 – конус; 5 – корпус; 6 – дополнительное отверстие; 7 – уплотнительная прокладка; 8 –резьбовая крышка |
Демпферное устройство с капиллярным каналом в комплекте, например, с показывающим манометром МП 160 реально обеспечивает время переходного процесса от 0,5 до 3 с.
Рис. 8.13. Схема (а) и вид (б) демпферного устройства с регулирующей иглой: 1 – регулировочная игла; 2 – зажимной штуцер; 3 – корпус; 4 – уплотнительная прокладка. |
Манометр – устройство, типы
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 320.
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 320.
Манометр – прибор, измеряющий абсолютное или относительное давление. Существует различные типы манометров, все они работают по разным принципам и на основе разных законов – жидкостные, пружинные и компрессионные.
Жидкостный манометр
Работа жидкостного манометра основана на законе сообщающихся сосудов.
Если взять две емкости, налить в них жидкости и соединить их трубкой ниже уровня жидкости, то каковы бы ни были геометрические формы емкостей, жидкость в них будет на одной и той же высоте. Это правило можно распространить на какое угодной количество емкостей. Главное условие – жидкость всюду должна быть однородной.
Рис. 1. Сообщающиеся сосуды.Из формулы давления $p = \rho gh$ следует соотношение на случай, когда в сосудах налиты жидкости разной плотности: ${{p_1} \over {p_2}} = {{h_2} \over {h_1}}$ – закон сообщающихся сосудов.
В жидкостном манометре на одну из трубок действует измеряемое давление, а на другую – гидростатическое давление. По высоте подъема столба жидкости во второй трубке судят об измеряемом давлении.
В лабораторной практике и на производстве используется несколько видов жидкостных манометров. Приведем некоторые из них:
Рис. 2. Однотрубный манометр.- Микроманометр. Принцип тот же, что у однотрубного, но диапазон измеряемых давлений много меньше. Используется в основном в лабораториях.
- Дифференциальный жидкостный манометр – целый ряд приборов различных конструкций. Общее в них одно – они измеряют относительное давление.
Манометры других типов
На практике для измерения больших давлений используют не жидкостные, а пружинные манометры. В их основе – деформация твердого тела, в данном случае – пружины. Под действием давления пружина сжимается и через механизмы вращает стрелку прибора. Иногда вместо пружины используют согнутую в дугу металлическую трубу с запаянным концом.
3$ поднялась на 2 см.
Решение:
$P_1$ – давление в сосуде.
$P_2$ – давление в трубке манометра.
$P_1 = P_2$
$P_2 = \rho gh + P_a$, где $P_a$ – атмосферное давление.
$P_2 = {{13400}\cdot{10}\cdot{0,02}} + 101325 = 104005 Па$
- Насколько изменится уровень воды в трубке манометра, если на сосуд подано давление $P = 1,2P_a$
Решение:
$P_1 = 1,2P_a$ – давление в сосуде.
$P_2 = P_a + \rho gh$ – давление в трубке манометра.
$P_1 = P_2$
$h = {{0,2P_a}\over{{\rho} \cdot {g}}}$
$h = {{20265}\over{{1000}\cdot {10}}} = 2,0265 м$
Что мы узнали?
В ходе урока было разобрано устройство манометра жидкостного типа, рассмотрены различные его виды (отличия в конструкции), был описан компрессионный и пружинный манометры. В заключение урока разобраны две задачи.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Александр Котков
5/5
Никита Червоненко
5/5
Никита Карев
5/5
Александр Котков
5/5
Оценка доклада
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 320.
А какая ваша оценка?
манометр | инструмент | Британика
Давление
Посмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Джеймс Ватт
- Похожие темы:
- диафрагма вакуумметр манометрическое давление металлический сильфон Манометр с трубкой Бурдона
См. всю связанную информацию →
манометр , прибор для измерения состояния жидкости (жидкости или газа), определяемый силой, с которой жидкость в состоянии покоя действует на единицу площади, например, в фунтах на квадратный дюйм или ньютон на квадратный сантиметр.
Показания манометра, представляющие собой разницу между двумя значениями давления, называются манометрическим давлением.
Если меньшее из давлений является атмосферным, то общее или абсолютное давление представляет собой сумму манометрического и атмосферного давления.
Викторина «Британника»
Забавные факты об измерении и математике
Что измеряет барометр? В какой год люди растут быстрее всего? Соберитесь с мыслями и измерьте свои знания, пройдя этот тест.
Простейшим прибором для измерения статического давления примерно до 90 фунтов на квадратный дюйм (62 ньютона на квадратный сантиметр) является U-образный манометр (показан на рисунке), в котором один столб жидкости в трубке открыт для в область высокого давления, а другой столб в область низкого давления. Дифференциальное давление определяется разницей уровней между двумя столбами жидкости и рассчитывается как разница уровней, умноженная на плотность жидкости. Наиболее часто используемыми жидкостями для манометров являются ртуть, масло, спирт и вода.
Манометр с трубкой Бурдона, изобретенный около 1850 г., до сих пор является одним из наиболее широко используемых приборов для измерения давления жидкостей и газов всех видов, включая пар, воду и воздух, при давлении до 100 000 фунтов на квадратный дюйм ( 70 000 ньютонов на квадратный сантиметр).
Устройство (также показанное на рисунке) состоит из уплощенной круглой трубки, свернутой в дугу окружности. Один конец припаян к центральному блоку и открыт для жидкости, давление которой необходимо измерить; другой конец запаян и соединен со шпинделем указателя. Когда давление внутри трубки больше, чем давление снаружи, трубка стремится выпрямиться, поворачивая стрелку. Давление считывается по круговой шкале.
Металлические сильфоны и диафрагмы также используются в качестве элементов, чувствительных к давлению. Из-за больших отклонений при небольших изменениях давления сильфонные инструменты особенно подходят для давлений ниже атмосферного. Две гофрированные диафрагмы, запаянные по краям в капсулу, из которой откачивают воздух, используются в барометрах-анероидах для измерения атмосферного давления ( см. альтиметр).
В этих приборах используются механические связи, поэтому они в первую очередь полезны для измерения статического давления или давления, которое изменяется медленно.
Для быстро меняющихся давлений больше подходят электрические преобразователи давления, преобразующие давление в электрический сигнал. К ним относятся тензодатчики; подвижные контактные элементы сопротивления; а также индуктивность, сопротивление, емкостные и пьезоэлектрические устройства. Электромеханические преобразователи, которые используются в гидравлических контроллерах, где необходимы скорость и мощность, преобразуют изменения давления жидкости в электрические сигналы.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас
Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Ричардом Палларди.
Что такое манометр?
Манометры, которые представляют собой устройства для измерения внутреннего давления среды в системе, являются одними из наиболее часто используемых инструментов на любом промышленном объекте. Измерение давления, наряду с измерением температуры, является одним из наиболее важных измерений для работы в самых разных областях, особенно в промышленности, и имеет важное значение для обеспечения как качества продукта, так и безопасности объекта и его персонала.
Манометры используются для контроля и контроля давления, что часто необходимо в промышленной обработке. Без манометров промышленные технологические системы были бы непредсказуемыми и ненадежными.
Манометры используются профессионалами отрасли для устранения неполадок гидродинамических машин, которые предназначены для работы в заданном диапазоне давления. При правильно установленных манометрах утечки и нежелательные изменения давления можно отслеживать и немедленно устранять.
Типы манометров
Часто термины «манометр», «датчик», «преобразователь» и «преобразователь» взаимозаменяемы. Термин «манометр» обычно относится к автономному индикатору, который преобразует обнаруженное технологическое давление в механическое движение стрелки. Манометры могут быть механическими или цифровыми.
В первых манометрах в качестве датчиков использовались гибкие элементы. При изменении давления гибкий элемент перемещался, и это движение использовалось для вращения стрелки перед циферблатом.
В этих механических датчиках давления трубка Бурдона, диафрагма или сильфонный элемент обнаруживали технологическое давление и вызывали соответствующее движение.
Аналоговые датчики
Аналоговый манометрАналоговые манометры используют иглу для индикации давления на циферблатной шкале. Эти типы датчиков уже более ста лет являются основным промышленным продуктом, они недороги, просты в использовании и не требуют источника питания для работы.
Однако аналоговые манометры являются механическими и, как таковые, подвержены повреждениям и требуют либо постоянного обслуживания, либо регулярной замены, что может увеличить общие эксплуатационные расходы. Точность также может быть проблемой для аналоговых манометров. Переменные приложения, такие как механическая вибрация или суровые полевые условия, могут привести к неточным показаниям.
Трубка Бурдона
Рис. 1. Конструкции с трубкой БурдонаМанометры с трубкой Бурдона основаны на том принципе, что изогнутая трубка имеет тенденцию выпрямляться под воздействием давления. Трубка соединена со стрелкой так, чтобы колебания давления отображались на калиброванной шкале на циферблате. Этот тип аналогового манометра очень хорошо подходит для большинства применений, особенно для средних и очень высоких давлений.
Мембрана или сильфон
Рис. 2. Конструкции мембран датчика давленияСильфонные манометры содержат эластичный элемент, который расширяется и сжимается в ответ на изменения давления. Внутренний сильфон соединен со стрелкой, так что колебания давления отображаются на циферблате. Эти типы аналоговых манометров являются отличным решением при измерении диапазонов давления ниже идеального для манометров с трубкой Бурдона.
Цифровые манометры
Цифровой манометр Цифровые манометры, которые становятся все более популярными, дают быстрые результаты с четкими показаниями и очень высокой точностью.
Эти датчики гораздо более долговечны, чем аналоговые датчики, и способны работать в экстремальных условиях с сильной механической вибрацией. Кроме того, цифровые манометры остаются откалиброванными в течение более длительного периода времени и намного более точны, чем аналоговые датчики.
Еще одним огромным преимуществом цифровых манометров являются данные, которые они могут предоставлять. Эти типы датчиков могут отправлять результаты на компьютеры, регистраторы данных и другие инструменты для анализа. Цифровые манометры идеально подходят для очень низких давлений или небольших инкрементальных изменений давления, которые невозможно определить с помощью аналогового манометра.
Цифровые манометры также обеспечивают больший контроль — часто можно менять единицы измерения, записывать минимальные и максимальные данные, можно добавлять подсветку, а некоторые DPG даже имеют аварийную сигнализацию.
Тензодатчик
Приложенное давление вызывает деформацию диафрагмы, которая соединена с тензодатчиком, который показывает изменение сопротивления при растяжении.
Давление определяется изменением выходного напряжения, которое пропорционально изменению сопротивления тензодатчика.
Пьезоэлектрический
Пьезоэлектрические кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Деформация, возникающая из-за нагрузки на диафрагму, преобразуется в электрический заряд, пропорциональный давлению.
Пьезоэлектрический
Пьезоэлектрические кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Деформация, возникающая из-за нагрузки на диафрагму, преобразуется в электрический заряд, пропорциональный давлению.
Как работает манометр?
Аналоговые манометры
Аналоговые манометры работают по…Цифровые манометры
Цифровые манометры работают по…Как выбрать манометр
Чтобы понять, какой манометр следует использовать для конкретного применения, необходимо понимать различные типы давления.
Типы давления
Все давления измеряются по отношению к эталонному давлению.