15 видов манометров и принцип их работы

Давление нужно непрерывно контролировать, чтобы поддерживать стабильную работу на любом производстве. В этом человеку помогает манометр.

Что такое манометр

Манометр – это маленькое механическое или электронное устройство. Оно имеет круглый металлический корпус диаметром 50 мм и числовую шкалу в форме полукруга. На ней записаны показатели давления в Бар (Bar) или Па (Pascal или Pa). За шкалой – эластичный элемент, называемой трубкой Бурдона, отрезок трубы для подключения арматурных изделий и рычажно-зубчатая система.

Разберемся для чего нужен манометр и какого его назначение? Он нужен в транспортной, жилищно-коммунальной и металлургической промышленностях. Без манометра нельзя отследить и скорректировать скачки давления. Манометр измеряет давление.

Принцип работы манометра

Чтобы понять, как работает манометр нужно знать его принцип действия. Считается, что существует общий принцип – механическое давление на пружинный механизм, но разные типы механизмов запускаются по-разному.
Рассмотрим механический и цифровой вариант, а также из чего состоит манометр.
Основные компоненты механического манометра и их функции:

• Импульсная трубка или трубка Бурдона – трубка из латуни, одна часть которой продвигает стрелку вперед, когда на ту действует давление;
• Стрелка – выполняет указательную функцию;
• Вентиль – давление влияет на импульсную трубку так, что последняя медленно разгибается. Это заставляет конец трубки влиять на тягу – вытянутый элемент манометра – и снова перемещать стрелку.

Знание составляющих главной части прибора позволит пользователю лучше разбираться в принципе работы манометра.
Основные компоненты электронного устройства и их функции:

• Электрический преобразователь – перемещает энергию внутри прибора по кольцевой траектории манометрической пружины;
• Циферблат или стрелка – указывает на уровень давления;
• Термобаллон – источник энергии.

Принцип действия цифровых манометров сложнее, чем у механических, однако именно первые могут справиться с измерением слишком высокого или низкого давления. У механических моделей числовая шкала имеет конкретную длину, а у датчиков, работающих на электричестве, нет этого ограничения.

Классификация по типу измеряемого давления

Производители выпускают измерительное оборудование и одним из его критериев является тип измеряемого давления. Различают следующие типы манометров для определения того или иного типа давления:

• Вакууметр;
• Мановакууметр;
• Тягометр;
• Напорометр;
• Тягонапорометр;
• Барометр.

Перечисленные устройства являются родственным для манометра и имеют общее название – манометрические приборы.

Кран для манометра устройство

Манометр должен включаться и отключаться для профилактической проверки или продувки. Для этого к нему присоединяются трехходовой кран. Кран датчика давления называется трехходовым из-за особых функций – он выполняет роль тройника.

Рассмотрим устройство крана. Знание его основных деталей поможет пользователю понять, как работает конструкция.
Компоненты трехходового крана для манометра и их функции:

• Ручка – внешняя деталь, прикрепленная над корпусом, для регулировки потоков газа;
• Затвор – это внутренняя деталь, которая работает с помощью ручки и регулирует давление;
• Патрубок или отрезок трубы – это внутренняя часть корпуса, по которой проходят потоки газовых веществ.

Принцип работы трехходового крана состоит во вращении затвора. Ход типа L- или Т пропускает потоки газа и при повороте перекрывает либо один, либо все патрубки.

Виды манометров

Классификация манометров включает 17 видов устройств, которые применяются больше, чем в 6 сферах жизни. Каждое отличается по строению, внешнему виду, принципу работы, а также обладает преимуществами и недостатками при использовании. Благодаря широкому выбору пользователь сможет подобрать прибор даже с узкой направленностью.
Рассмотрим виды манометров подробнее.

Жидкостные

Жидкостный вид входит в группу устройств, определяющих уровень давления в воздушной и жидкой среде. Главный действующий элемент в таком виде – это вода, ртуть или спирт.
Является самым старым видом – первый жидкостный манометр был создан кем-то из учеников Галилея в 1643 году. Сейчас выпускают 4 типа подобных датчиков для давления.
Типы жидкостного измерительного оборудования:

1. В форме буквы «U» – его также называют U-tube манометром. Он выполнен из стекла или прозрачного пластика. Действует по принципу сообщающихся сосудов, когда поток газа сдвигает жидкость на высоту равную приложенному давлению. Используют для замера давления, разрежённости воздуха, некоторых неагрессивных газов. Для получения результата необходимо определять сумму колебаний уровней воды, спирта или ртути.
2. Чашечный или однотрубный, или микроманометр с наклонной трубкой – эта разновидность делается из пластика или металла. Принцип работы такой же, как у U-tube, но строение отличается: одна трубка и чаша. Чашечные приспособления используют так же, как и предыдущий тип;
3. Кольцевой – самый точный из жидкостных приборов. Внешне представлен как металлическая трубка, свернутая в кольцо. Когда давление меняется, то жидкость внутри передвигается и сдвигает указательную стрелку. Используется для определения перепадов давления средней силы.

Из-за постоянного контакта с жидкостями все датчики такого вида постепенно теряют прозрачность. Это является причиной для регулярного обновления измерительного оборудования, поэтому сейчас этот вид используется редко.

Деформационные

Деформационный вид измеряет избыточное и вакуумное давление. Отличительной особенностью считается наличие чувствительных мембраны или сильфона. Принцип действия – сила, с которой мембрана подвергается деформации, преобразуется в пропорциональные показатели. У таких приборов бывают разные чувствительные элементы.
Чувствительные элементы деформационных устройств:

• Гофрированная мембрана или мебрана с твердым центром;
• Мембранная коробка;
• Сильфон;
• Трубчатая пружина.

Часто для повышения прочности вида используется кран для манометров. Погрешность при выведении уровня давления низкая.

Поршневые

Что такое поршневые манометры? Поршневый датчик предназначен для определения давления внутри скважин. Благодаря специальному принципу действия – нахождению равновесия сил между давлением и грузом с поршнем или принципу гидравлического пресса – он может служить для проверки образцовых и пружинный моделей.
Данный вид используется в нефтедобывающей, газодобывающей промышленностях, а также в лабораторных исследованиях. Из-за высоких характеристик и сложности сборки они изготавливаются поштучно, поэтому не имеют широкого распространения.

Электроконтактные

Электроконтактные приспособления для определения давления относятся к газовой группе. Особенность такого вида – управление системой оперативного постоянного тока и возможность настройки манометра на определенный уровень низкого или высокого давления. Также производители выпускают модели, который организуют корректировку без вмешательства человека – электроконтактные манометры с клапаном.
Принцип работы – такой же, как у технических моделей, но с замыканием и размыканием электроцепи. Одновременно выполняют контролирующую и показывающую функцию.
Их часто используют на производстве в системах сигнализации на газовых предприятиях. Если один из показателей давления, например, газа, вышел за пределы нормы, электроконтактный вид подает звуковой сигнал для работников предприятия.
Среди достоинств выделяются многофункциональность, точность и простота настройки. Из минусов пользователи отмечают риск обгорания контактов при прямом подключении к мощным устройствам. Этот недостаток можно исправить с помощью дополнительного подключения реле.

Образцовые

Образцовые модели так же, как и поршневые, чаще используются для проверки других манометров или иного измерительного оборудования подобного типа. Отличительной чертой считается высокая точность и удобный цифровой дисплей, позволяющий быстро определить отклонения от нормы.
Действие образцового манометра такое же, как у поршневого устройства.
Где используются образцовые виды приборов:

• На предприятиях, работающих с нефтью, газом, углем;
• В сфере ЖКХ при работе с в трубами;
• В метеорологической сфере для калибровки и проверки измерительного оборудования.

Преимуществом считается низкая погрешность и долгая работа в местах с резкими перепадами температур. Такие приспособления для замера давления обладают прочным корпусом и высоким качеством материалов. Недостаток – высокая стоимость.

Специальные устройства

Специальные устройства для определения давления обладают узкой направленностью. Они предназначены для работы с определенными газами и жидкостями – аммиаком, ацетиленом и кислородом. В зависимости от работы с конкретным химическим элементом специальные устройства делятся на типы.
Типы специальных манометров:

• Аммиачные;
• Ацетиленовые;
• Кислородные.

Работают как все технические приборы для измерения давления, но сделаны из более износостойких материалов и имеют повышенные требования при установке. Например, кислородные нужно устанавливать на обезжиренную поверхность. В ином случае последует взрыв. В основном специальные модели устанавливают на химических предприятиях.

Самопишущие приборы

Самопишущие манометры замеряют избыточное давление и фиксируют его показатели. Особенность вида приборов состоит в выведении данных в виде диаграммы, а не числовых показателей. Вместо числовой шкалы в самопишущем приспособлении устанавливается круглый лист бумаги.
Устройства такого вида работают на основе электромеханической системы. Когда в пружину подается газ, то её конец начинает скользить на бумаге, записывая скачки давления до 4,16 Гц.
Установку самопищущих манометров заказывают теплоэлектростанции и научные лаборатории. Это объясняется удобным формированием отчетной документации, так как каждые 8-24 часа диаграмма меняется и по её результатам начальник предприятия может судить об исправности тех или иных систем.
Преимуществом таких приборов является визуализация данных, а недостатком – необходимость в постоянной смене бумажного материала, на которой самопищущая система суммирует данные. Корректировать уровень давления должен человек.

Ионизационные

Манометр, который фиксирует малейшие колебания газового давления, относится к ионизационному виду. Главные вещества, с которыми он работает – это труднолетучие. Уникальность прибора заключается в использовании триодных ламп.
Принцип действия основывается на ионизации части газа в вакууме. В датчике такого типа установлены две системы – для отбора ионов и для ионизации остаточного газа. Чем выше скорость ионизации, тем с большей скоростью отбираются ионы.
В основном применяются на теплоэлектростанциях или в лабораторных условиях. Плюсом ионизационных моделей является возможность их использования при работе с ионами, а минусом – большая погрешность.

Общетехнические

Что такое общетехнический манометр? Это механическое устройство, которое используется в теплой среде для определения избыточного давления. Особенностью является устойчивость к вибрации.
Работает на силе, зависящей от соотношения деформации трубки Бурдона и измеряемого давления рабочей среды. Выглядит как стандартный манометр – трубка Бурдона, отрезки труб, корпус, стрелка и циферблат.
Общетехнические модели нашли применение в сферах жилищно-коммунальных услуг, в частности – отопления, и транспорта. Достоинством вида считается прочность корпуса и низкая цена. Из минусов пользователи выделяют восприимчивость к оледенению.

Пружинные

Конструкция пружинных приборов не отличается от других по внешним признакам. Внутри также присутствуют основные элементы, но к ним добавляется трубка овального сечения. Она выполняет функцию пружины.
Перед началом работы необходимо настроить устройство на нужный уровень. Механизм запускается, когда в трубку поступает давление. Она начинает сгибаться и приводит в действие стрелку.
Для чего нужны пружинные модели? Они используются в машиностроительной отрасли. Ими легко измерять давление внутри шин.
Потребители выделяют легкость эксплуатации прибора и небольшую стоимость. Недостатками являются высокая погрешность и необходимость в регулярной смене пружины.

Дифференциальные

Каково назначение дифференциальных устройств? Этот вид создан для определения разности давлений и считается одним из сложнейших манометров. Уникальность дифференциального вида заключается в том, что он действует как два прибора для замера давления.
По способу действия не отличается от деформационных приспособлений. Его используют при диагностике вентиляционных, водонапорных и отопительных систем, но чаще для проверки газовой или паровой среды.
Из достоинств выделяется повышенная точность, но при этом пользователю необходимо постоянно отслеживать, чтобы корпус был целым. Дифференциальные приборы очень хрупкие. В случае небольшого сдвига корпуса или скола устройство перестает работать.

Мембранные

Мембранный манометр создан для определения небольших колебаний. Для этого внутри располагается одна мембрана, которая прогибается под давлением и двигает стрелку. Такой принцип действия называется пневматической компенсацией.
Этот вид устанавливается в любых системах, где есть клапаны или фильтры. Обладает небольшим размером, низкой ценой и стандартной точностью, но мембраны, установленные внутри, часто рвутся. Это вынуждает пользователей проводить регулярную проверку механизмов.
Модели с двумя мембранами называются диафрагменными. Информация о них дана ниже в отдельном разделе.

Железнодорожные и виброустойчивые

Для транспортной сферы выпускают специальные приборы для измерения давления – железнодорожные и виброустойчивые. Они работают как технические манометры, но при этом имеют повышенную устойчивость к вибрации и износостойкость.
Виды схожи между собой и различаются только тем, что железнодорожные имеют более низкий уровень устойчивость к вибрации и используются в поездах и электричках, а вибрационные задействованы в остальных средствах передвижения – мотоциклах и летательных аппаратах.

Cудовые

Измерительное оборудование судового вида предназначено для измерение давления газа и жидкости на морском транспорте. Отличительная черта таких устройств – прочный корпус, который защищает конструкцию от физических и химических повреждений, и материал. Судовые механизмы изготавливаются из стали, чтобы избежать появления ржавчины.
Принцип работы не отличается от стандартного, но устройство может работать при скачках температуры от -60 до +60 °C и в воздушной среде, насыщенной маслами. Это делает манометры судового вида одними из самых долговечных датчиков давления.

Автомобильные

Автомобильный вид предназначен только для автомобильного транспорта. Сохранить целостность резины и сделать вождение безопасным поможет использование одного из трех типов автомобильных устройств.
Типы автомобильных манометров:

• Электронный – быстрый и высокоточный прибор, работающий на батарейках;
• Стрелочный – самая простая, но при этом неточная конструкция, так как для получения результата необходимо сделать, как минимум, 2 замера;
• Реечный – хрупкий, но максимально точный прибор похожий на ручку.

Такие устройства обладают маленьким размером. Это связано с тем, что при работе с шинами у водителя не всегда есть достаточно пространства для определения уровня давления.

Класс точности манометров

Для того, чтобы определит класс точности конкретного манометра необходима специальная подготовка. Она заключается в ознакомлении с допустимыми классами приборов и способом определения класса.
Существует 6 классов:

• 0,4;
• 0,6;
• 1;
• 1,5;
• 2,5;
• 4.

Значение класса связано с размером корпуса и циферблата. Чем больше диаметр последнего, тем меньше класс точности и тем точнее будет прибор. Стандартная точность – это 0,6 и 1 класс.
Определить принадлежность приспособления к одному из классов поможет проверка оборудования с помощью второго манометра.
Расчёт точности проходит по следующим шагам:

1. Выбор образцовой и проверяемой модели;
2. Замер любого давления сначала одним прибором, затем вторым;
3. Вычисление разницы и максимального размера отклонения.

Среднестатистическое значение будет классом устройства.

Обычно продавцы заранее указывают класс той или иной механической конструкции, однако после приобретения товара необходимо проверить манометр несколько раз. Иногда при долгом хранении на складе, он теряет точность.

Рекомендации по выбору

Манометр избыточного давления выбирается в соответствии с определенными критериями. Знание этих рекомендаций оградит покупателя от совершения ошибок при покупке товара.
Критерии выбора:

1. Назначение – пользователю нужно определиться с целью применения;
2. Наличие значка или отметки в документе о первичной проверке – этот критерий позволит избежать покупки модели с браком;
3. Класс точности – чем выше класс, тем точнее будет прибор, но и тем быстрее он будет перегреваться;
4. Размер – если во время установки будет достаточно места для фиксации устройства, то можно выбирать большой, а если мало, то подойдут миниатюрные варианты манометров.

С учетом данные рекомендации пользователь сможет подобрать тот тип измерительного приспособления, который ему нужен.

Вопросы и ответы

Начинающие инженеры или обычные люди, которые приобрели этот вид измерительного оборудования, задаются многими вопросами, когда пользуются манометром. Ниже приведены самые популярные вопросы, возникающие при работе с такими датчиками.

Как пользоваться манометром

Как пользоваться манометром? Это устройство бывает механическим и цифровым, но в обоих случаях необходимо придерживаться правил по применению.
Инструкция:

1. Перед началом использования проверить устройство на отсутствие внешних деформаций;
2. Обнуление, то есть приведение всех значений в исходное состояние;
3. Подключение давления;
4. Сбор данных.

В случае нарушения последовательности или пропуска одного из пунктов – обнуления – данные будут неточными. Если давление низкое, то эта ошибка не опасна, но если оно высокое, то может привести к поломке производственного оборудования и даже угрозе жизни человека.

Условное обозначение манометров

Циферблат, помимо числовой шкалы, также показывает определенные обозначения. Они дают представление о качестве товара, об измеряемой среде, точности измерений и рабочем положении прибора. Рассмотрим каждую разновидность обозначений подробнее.
Информация о товаре представлена на циферблате и состоит из:

• Данных об изготовителе;
• Знака Государственного реестра;
• Параметров питания (цифровые модели).

Другие условные обозначения:

• Измеряемая среда – информация о среде представляется в форме элемента химической таблицы. Например, если приспособление предназначено для ацетиленовой среды, то на циферблате будет написана формула ацетилена.
• Класс точности – это числа рядом с данными о среде;
• Положение – оно может быть горизонтальным или с отклонением на 60 градусов. Первое не обозначают условными знаками, а второе выглядит как значок острого угла.

В первую очередь, перед приобретением и применением необходимо проверить соответствие манометра той среде, в которой он будет применяться, а также наличие знака качества. Проверка этих обозначений предотвратит возникновение опасной ситуации, так как, например, кислородные манометры, при неверном применении или браке могут привести к взрыву.

Какой манометр лучше для измерения давления у человека

Давление в крови человека также измеряют манометром, но медицинским. Его часто путают с тонометром из-за схожего названия, но манометр – это составляющая вышеупомянутого прибора. Он присоединен к манжете и запускается с помощью ручного нагнетателя.

Как устроен диафрагменный манометр

Диафрагменная разновидность прибора – это мембранный манометр с двумя мембранами, образующими своеобразную коробку. Чувствительные элементы прогибаются по мере деформации и указательная стрелка выдает величину давления.
Мембраны бывают разной жесткости и площади. Чем они жестче и меньше, тем меньше диапазон. Принцип работы такой же, как у мембранных моделей.

Для чего манометр заполняют глицерином

Для удобства сбора данных с технического приспособления, в него заливают глицерин. Жидкость обладает плотными межмолекулярными связями, поэтому маскирует дрожание указательной стрелки, делая её движение более плавным. Второй причиной заполнения глицерином является состав вещества – его компоненты не вступают в реакцию с металлами, из которых создаются манометры.

Что такое манометр, вакуумметр и мановакуумметр

Упомянутые устройства относятся к измерительному оборудованию. Различить манометр, вакуумметр и мановакуумметр можно по числовой шкале. Первый работает с давлением, что выше нуля, второй – с отрицательными значениями, а третий универсален. Мановакуумметр может измерять положительное и отрицательное давление.

Как проверить манометр на точность в домашних условиях

Показания прибора со временем начинают отклоняться от нормы. Сделать проверку в домашних условиях можно с помощью следующей инструкции.
Инструкция по проверке манометра на дому:

1. Обнулить – стрелка должна остановиться на цифре 0;
2. Провести 4-5 измерений подряд;
3. Вычислить среднее арифметическое всех измерений;
4. Проверить зарядку у зарядного инвертора – когда аккумулятор не обладает достаточной мощностью, то точность прибора снижается.

Несмотря на простой способ проверки манометра в домашних условиях, лучше проводить диагностику в специальных центрах. Профессиональная настройка более надежна.