Manometrar för mätning av gastryck: typer, konstruktionsegenskaper och funktion hos mätare

Det uppstår ofta behov av att mäta tryck som skapas av gas. Till exempel i flaskor, i gasledningar, i olika behållare och kärl. För kontroll och övervakning av värden används manometrar för mätning av gastryck. Dessa enheter används inom olika områden av livet, från medicin till tung industri.

För att inköpet av enheten inte ska vara förgäves, och den köpta manometern ska motsvara kraven i produktionsprocesserna, är det värt att bekanta sig med klassificeringen. Vi kommer att presentera dig för varianterna av gastrycksmätare. Vi berättar om deras konstruktionsegenskaper och funktionsprinciper.

Klassificering efter typ av uppmätt tryck

Instrument som används för att få data om gastrycksparametrar i gashållare, transportledningar, i gasflaskor och andra behållare klassificeras enligt flera kriterier. De skiljer sig åt i konstruktion och funktionsprincip.

Anordningar som mäter tryck delas in i klasser efter:

• typ av uppmätt tryck;
• ändamål;
• efter funktionsprincip;
• noggrannhetsklass.

Efter typ av uppmätt tryck delas instrument avsedda för exakta värden in i manometrar, vakuummeter, dragmätare, tryckmätare, barometrar och andra.

Beroende på skyddsgrad mot yttre påverkan tillverkas följande instrument:

• standard;
• dammtäta;
• vattentäta;
• skyddade mot aggressiva miljöer;
• explosionssäkra.

En enda produkt kan kombinera flera typer av skydd.

Diagrammet visar uppdelningen av mätanordningar efter arbetsprincip, efter trycktyp, efter användning och efter avläsning. Vätske- och tyngdkolvsinstrument för att få data om gastryck används sällan.

Manometer är en liten anordning som används för att mäta tryck eller tryckskillnader. Hur denna mätare fungerar beror på dess inre konstruktion. Inom en klass delas de vidare in i grupper beroende på noggrannhetsklass.

För att mäta absolut tryck, vars värden räknas från absoluta nollpunkten (vakuum), används absolutmanometrar. Övertryck mäts med en övertrycksmanometer. I allmänhet kallas alla varianter av sådana instrument med ett ord: 'manometer'.

De flesta typer av manometrar är avsedda för mätning av övertryck. Deras särdrag är att de visar trycket som skillnaden mellan absolut och atmosfäriskt tryck.

Vakuummätare är enheter som visar trycket i en förtunnad gas. Med manovakuummätare mäter man övertryck och tryck i förtunnad gas. Informationen visas på en gemensam skala.

Med tryckmätare bestämmer man parametrar för övertryck upp till 40 kPa. Sugmätare å andra sidan mäter undertryck ner till -40 kPa. Sug-tryckmätare mäter undertryck och övertryck i intervallet -20 till +20 kPa.

Manometrar används inom många olika branscher. Arbete med gas innebär hög risk, så det är viktigt att övervaka alla systemparametrar. Tryckinformationen ger användarna insikt om det uppmätta objektets aktuella tillstånd.

Differentialmanometrar kan bestämma tryckskillnader mellan två godtyckliga punkter som ska undersökas. En mikromanometer är en differentialmanometer som kan mäta tryckskillnader upp till 40 kPa.

Klassificering efter arbetsprincip

Gasmanometrar delas in efter avläsningsmekanism i:

• Deformation;
• Elektriska;
• Vikbelastade kolv;
• Vätskebaserade.

Varje typ har sina egna karakteristiska egenskaper.

Deformationstyp av manometrar

Principen och grunderna för deformationsklassens enheter är att trycket påverkar instrumentets känsliga element, som deformeras. Trycknivån bestäms av deformationsgraden.

Deformationsmanometrar tillverkas med rörfjäder-, bälg- eller membranbaserade arbetskomponenter med hög känslighet.

I rörfjäderenheter är de avkännande elementen rörfjädrar. Dessa produkter är cirkelböjda rör med ovalt tvärsnitt. Gasen påverkar rörets insida. Under denna påverkan deformeras röret och ändrar form, närmar sig en rund form.

Den ena änden av röret är förseglad och kan röra sig. Den andra är öppen och fixerad av hållare. När fjäderröret böjs påverkar det även ringarna, som sedan rätar ut fjädern. Fjäderns förseglade ände rör sig i enlighet med tryckkraften. Denna rörelse överförs till mätskalan.

Vid tryckmätning upp till 40 bar används cirkulära fjädrar. Vid högre tryck används spiral- eller helixformade fjädrar som ligger i samma plan. Mätfelet vid tryckmätning med denna metod är från 1 till 4%.

Membran- och bälgelement möjliggör effektiv mätning av små övertryck och vakuumtryck.

Ett bälg tillverkas enligt principen för en rörbälgslang. Det är ett tunnväggigt metallrör av rörliga tvärringar. Beroende på material och tillverkningsparametrar kan bälgen vara mer eller mindre styv.

Under påverkan av hög temperatur ackumuleras plastiska deformationer över tid, vilket stör mätnoggrannheten. Dessutom påskyndas förändringen av den statiska karakteristiken vid förhöjd temperatur och tryckpulsationer.

Känsliga membranelement har den största variationen. Noggrannhetsklassen för sådana enheter är högst 1,5. Instrumenten är utrustade med ett skyddssystem. Vid överbelastning trycks membranet mot en speciell skyddsanordning.

Membranboxar installeras ofta i instrument som mäter tryck och undertryck. Tryckmätare, dragmätare och tryck-/dragmätare med membranboxar tillverkas med noggrannhetsklasserna 1,5; 2,5 och mätområde upp till 25 kPa.

Platta membran har liten förskjutning av arbetspunkten, så de används oftast för omvandling av tryck till kraft. De är instabila men lätta att beräkna.

Korrugerade membran tillsammans med liknande boxar används för att förbättra den statiska karakteristiken. De förra rör sig bättre men är svåra att beräkna. De senare används mycket oftare tack vare sin lägre styvhet.

För att mäta små tryckvärden används enheter med slappa membran.

Instrumenten behöver skydd mot hög temperatur, eftersom den påverkar elasticiteten och känsligheten hos de viktigaste arbetselementen negativt.

Mekaniska visande manometrar

Många manometrar med rörfjäder är i själva verket direktomvandlande enheter. Det innebär att trycket omvandlas till förskjutning av känselorganet och den mekaniska anordning som är i kontakt med det.

I schemat är anslutningen placerad radiellt, men man tillverkar även manometrar med axiellt placerad anslutning.

När tryck påverkar förskjuts fjäderns fria ände, en dragare påverkar en kuggsegment, vilket får kugghjulet och visaren att rotera.

Fjäderbaserade visande manometrar tillverkas med mätområden från 0,1 till 103 MPa och har olika noggrannhetsklasser. Referensmodeller finns med noggrannhetsklasserna 0,15; 0,25; 0,4. Mätare i arbetskategori med hög precision – 1 och 0,6. Allmänna arbetsmanometrar – med noggrannhetsklasserna 1,5; 2,5; 4.

Manometrar med elektrisk kontaktfunktion

Konstruktionen är en vidareutveckling av en visande manometer. Principen är att när visaren når ett tröskelvärde för tryck sluter kretsen.

I konstruktionen av den visande manometern är ytterligare visare med sammanpressade elektriska kontakter inbyggda, placerade mittemot de värden som ska signaleras.

Elkretsen sluts och larmet utlöses när visaren når en av kontaktvisarna. Noggrannhetsklassen för sådana manometrar är 1,5. Mätområdet överensstämmer med standardvärden.

För larmfunktion eller positionsreglering används tryckvakter märkta RD. De mäter tryck i intervallet 12 till 1600 kPa. Vakten ställs in på övre och undre aktiveringsgränser enligt ett referensinstruments avläsningar och har en bryteffekt på 10 W.

Självskrivande manometrar

Industrin tillverkar manometrar med inbyggt avläsningssystem som registrerar värden på en skivdiagram så att man kan följa mätvärdenas dynamik. Ett varv kan ta 8, 12 eller 24 timmar. Rörelsen sker via en elmotor eller en urverksmekanism.

Arbetet hos en manometrisk självskrivare baseras på signalöverföring från en rörfjäder med stor diameter som har dragkraft. Den överför rörelse från känselelementet till indikeringssystemet. Enheter märkta MTS registrerar övertrycksvärden.

Sådana enheter kräver övervakning av en operatör och har noggrannhetsklasserna 1; 1,5; 2,5.

Bälgkänselement används i självskrivande differenstryckmanometrar, som dessutom kan utrustas med larm-enhet och pneumatisk omvandlare. Dessa instrument mäter tryck i intervallet från 6,3 kPa till 0,16 MPa och har noggrannhetsklasserna 1; 1,5.

Tyngdkolvtyp av manometrar

Sådana manometrar används ofta som referens vid kalibrering av andra mätinstrument. Deras mätområde är mycket brett. Beroende på instrumentets konstruktion kan det börja med betydande undertryck och sluta med övertryck upp till 2500 MPa. Noggrannhetsklassen når högsta värden ända upp till 0,0015.

Varje gång mätinstrumentet utsätts för en belastning över den tillåtna normen förlorar det i livslängd och mätnoggrannhet.

Arbetsprincipen går ut på att hålla cylindern i kolven i ett specifikt tillstånd medan kalibreringsvikter verkar på ena sidan och det uppmätta trycket på den andra. Beroende på vikternas tyngd bedömer man storleken på det skapade trycket.

Instrumentets huvudsakliga arbetsdel är mätkolonnen. Beroende på kvaliteten på dess tillverkning, noggrannhet och renhet i anslutningarna förändras även felstorleken.

Lastkolvmanometrar som arbetar på gas har minst mätfel. Sådana enheter kostar dock flera gånger mer på grund av sin konstruktion och behovet av att filtrera gasen från främmande partiklar.

Funktionellt består en lastkolvmanometer av en anordning för att skapa tryck, ett mätsystem och vikter. Enheten är utrustad med en rotationsmekanism för att höja och sänka trycket samt en tryckavlastningsventil.

Manometrar med otätad kolv används ofta. I dem finns ett mellanrum mellan kolven och cylindern. Behållaren under kolven är fylld med olja som under tryck rinner in i mellanrummet och smörjer de glidande ytorna.

Elektrisk mätare för gasformiga medier

Sådana manometrar används för att omvandla direkt eller indirekt gastryck till en elektrisk parameter. De vanligaste manometrarna av denna typ är: töjningsresistanstypen, kapacitiva och resistansinstrument. Trycket mäts i intervallet 100 Pa till 1000 MPa. Instrumenten tillverkas med noggrannhetsklasser från 0,1 till 2,5.

Manometrar som arbetar baserat på töjningsresistanseffekten fungerar genom att ändra ledarens resistansvärde på grund av deformation. De mäter tryck i intervallet 60 till 10⁸ Pa med minimal felmarginal.

Sensorns flänsfäste och instrumentets speciella konstruktion gör det möjligt att avläsa tryckdata i särskilt aggressiva miljöer med temperaturer upp till 300 °C. De används för att mäta tryck i system med snabba processer.

Arbetsprincipen för resistansmanometrar baseras på ledarens resistans beroende av trycket. Vanligtvis används denna typ av enheter för att mäta tryck på särskilt hög nivå över 100 MPa.

Känselelementet i ett sådant instrument är en manganintråd, vars resistans enkelt mäts med en balanserad brygga.

Funktionen hos kapacitiva manometrar baseras på att trycket påverkar membranet, som utgör en rörlig elektrod. När membranet rör sig följer en förändring i givarens kapacitans. De kännetecknas av betydande temperaturfel.

I kapacitiva manometrar bestäms membranets utböjning av en elektrisk krets. Sådana instrument används i system med snabba tryckförändringar.

Vätskemätinstrument

Bestämning av tryck med dessa instrument sker genom att det tryck som ska mätas balanseras med trycket från en vätskepelare. På så sätt kan man mäta litet övertryck, atmosfärstryck, vakuumnivå och tryckskillnad.

Denna grupp representeras av U-rörsmanometrar, som består av kommunicerande kärl, och trycket bestäms av vätskenivåerna; kompensationsmikromanometrar; skålmanometrar, där en reservoar används istället för ett andra rör; samt flottör-, klock- och ringdiffmanometrar.

Tvårörsmanometrar gör det möjligt att mäta tryckskillnader. I detta fall ansluts varje rör till de tryck som ska mätas.

I flytande mätinstrument fungerar arbetsvätskan som en analog till känselementet.

Diffmanometrar är vanligtvis utrustade med larm, flödesräknare, regulatorer och inspelningsenheter. Mätområdet är från 10 till 10⁵ Pa. Beroende på vätskan som fyller instrumentet ändras mätgränsen.

Indelning efter funktionellt ändamål

Efter ändamål särskiljs följande typer av manometrar som används för att mäta gastryck:

• allmänna tekniska;
• referensmanometrar;
• specialmanometrar.

Låt oss titta på egenskaperna hos varje typ.

Manometrar för allmänna tekniska ändamål

Denna typ av manometrar tillverkas för att mäta vakuum- och övertryck i allmänna tekniska syften. Olika modifieringar av enheterna gör att de kan användas i en mängd olika miljöer. De används för att mäta tryck i produktionen direkt under tekniska processer.

Trycket i sådana instrument påverkar röret inifrån och orsakar en förskjutning av den fria änden. En mekanism samverkar med den och flyttar visaren.

Med sådana manometrar kan man mäta tryck i gasformiga media som inte är aggressiva mot kopparlegeringar vid arbetstemperaturer upp till 150 °C. Vanligtvis är instrumentets hölje tillverkat av stål och mekanismdelarna av mässingslegering.

Allmänna tekniska manometrar för lågt eller högt gastryck tillverkas vibrationsbeständiga med frekvenser mellan 10 och 55 Hz samt med en maximal förskjutningsamplitud på 0,15 millimeter. De har flera noggrannhetsklasser från 1 till 2,5.

Digitala manometrar är kompakta, kännetecknas av hög mätnoggrannhet och lång livslängd. Samtidigt kan sådana enheter kalibreras.

Gasmanometrar för allmänna tekniska ändamål med elektroniskt kort som visar mätdata blir allt populärare. De är ofta utrustade med omvandlare, vilket automatiserar tekniska processer. Tryckvärdena visas på en elektronisk urtavla.

Grupp av speciella manometrar

Sådana instrument tillverkas för en specifik gas och den miljö den skapar. För system med högt tryck tillverkas manometrar för högtrycksgas. Vissa gaser är aggressiva mot vissa legeringar, så för att arbeta med dem krävs användning av beständiga material.

Specialmanometrar målas i olika färger beroende på gastyp.

Propanmanometrar målas röda, har stålhus och egenskaper som allmänna tekniska manometrar. Arbetstrycket för sådana instrument är från 0 till 0,6 MPa. Detta är standardtrycket för propan. De kan användas inom ett temperaturområde från -50 till +60 °C. Temperaturen på arbetsmediet är upp till +150 °C. De ingår ofta i utrustning med flaskregulatorer.

Tryckmätare för ammoniak i flaskor och andra behållare målas gula. Aggregat med flerstegskompressor är utrustade med temperaturskala. Manometerns komponenter är tillverkade av material som är resistenta mot ammoniakångor.

Vid höga dynamiska belastningar fylls manometrar med glycerin eller silikon

Acetylenmanometrar målas vita. De tillverkas som säkerhetssystemmanometrar av avfettade material. De används för att mäta övertryck i olika acetylenfördelande och -genererande system. Huset är tillverkat av stål, de inre komponenterna av mässingslegering. Tillåtet temperaturområde är från -40 till +70 °C.

Vätgasmanometrar målas mörkgröna. Manometrar för andra brännbara gaser målas röda. Mätinstrument för icke brännbara blandningar målas svarta. Syrgasmätare målas blåa.

Referensanordningar för tryckmätning

Denna typ av manometrar är avsedd för kontroll, kalibrering och justering av andra instrument för att säkerställa högsta möjliga mätnoggrannhet. Sådana enheter har en högre noggrannhetsklass jämfört med allmänna tekniska. Arbetsnormaler delas in i tre grader.

Kontrollmanometrar som används för att övervaka tillförlitligheten hos mätinstrument på installationsplatsen kallas även manometrar med hög precision. Arbetsmätområdet är från 0-0,6 till 0-1600 bar för gasformiga medier.

Manometrar för vanliga och kompositgasflaskor måste genomgå verifiering minst en gång per år, om inga andra tidsintervall anges i instrumentets dokumentation. Verifieringen utförs av ackrediterade metrologiorganisationer med juridisk personstatus. Efter verifiering utfärdas ett certifikat och en stämpel sätts.

Instrumentet måste tas bort från flaskan och lämnas in till metrologitjänsten. Där kommer verifierare och kalibrerare med hjälp av en uppsättning referenser och hjälpinstrument att genomföra kalibreringen under cirka 10 dagar.

Överföringsmekanismerna i referensmanometrar bearbetas med högre kuggfrekvens. De kännetecknas av minimal friktion i visarmekanismen samt hög känslighet hos de inre elementen.

Referensmanometrar med noggrannhetsklass 0,4 har en skala på 250 enheter, med noggrannhetsklass 0,15 eller 0,25 har en skala på 400 enheter med ett delningsvärde på 1 enhet. Enheten kan användas vid olika temperaturer beroende på höljets fyllning. Idealisk arbetstemperatur är 20 °C.

Om specifikationerna för påfyllning av gasflaskor informerar följande artikel. Den bör läsas av alla ägare av landsbygdsfastigheter som inte är anslutna till central gasförsörjning.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Funktionsprincip för fjädermanometer:

Egenskaper och användningsområden för manometer:

Manometrar tillverkas för olika uppgifter. Mest populära är allmänna tekniska typer som används i små tillverkningar, av olika företag vid arbete med gasutrustning och system. Elektrokontaktmanometrar är enheter som signalerar när ett kritiskt värde uppnås.

För kalibrering och justering av manometrar används referensmanometrar. Särskilda manometrar tillverkas för att mäta tryck i specifika gasmiljöer. Bland dem är propanmanometrar mycket populära, som ofta installeras tillsammans med en regulator på gasflaskor.

Vill du dela användbar information om artikelns ämne, ställa en fråga eller lägga upp ett foto? Lämna gärna kommentarer i formuläret nedan. Dela användbara tips och rekommendationer som kan vara till nytta för webbplatsens besökare.