Manometrai dujų slėgiui matuoti: matuoklių tipai, konstrukcijos ypatumai ir veikimas

Neretai atsiranda poreikis matuoti dujų sukuriamą slėgį. Pavyzdžiui, balionuose, dujotiekiuose, įvairiose talpose ir induose. Rodiklių kontrolei ir stebėjimui naudojami manometrai dujų slėgiui matuoti. Šie prietaisai tarnauja įvairiose gyvenimo srityse, pradedant medicina, baigiant sunkiaja pramone.

Kad prietaiso įsigijimas nebūtų bergždžias, o įsigytas manometras atitiktų gamybos procesų reikalavimus, verta susipažinti su klasifikacija. Jus supažindinsime su dujų slėgio matuoklių atmainomis. Papasakosime apie jų konstrukcijos ypatumus ir veikimo principus.

Klasifikacija pagal matuojamo slėgio tipą

Prietaisai, skirti dujų slėgio parametrams dujų rezervuaruose, transporto magistralėse, dujų balionuose ir kituose rezervuaruose gauti, klasifikuojami pagal kelis požymius. Jie skiriasi savo įtaisu ir veikimo principu.

Prietaisai, kuriais matuojamas slėgis, skirstomi į klases pagal:

• matuojamo slėgio rūšį;
• paskirtį;
• pagal veikimo principą;
• tikslumo klasę.

Pagal matuojamo slėgio rūšį prietaisai, skirti tiksliems rodikliams nustatyti, skirstomi į manometrus, vakuummetrus, traukos matuoklius, slėgio matuoklius, barometrus ir kitus.

Priklausomai nuo apsaugos nuo išorinės aplinkos poveikio laipsnio gaminami šie prietaisai:

• standartiniai;
• apsaugoti nuo dulkių patekimo;
• vandeniui nelaidūs;
• apsaugoti nuo agresyvių terpių;
• sprogimui atsparūs.

Vienas gaminys gali apimti keletą apsaugos rūšių.

Schemoje pateiktas matavimo prietaisų skirstymas pagal veikimo principą, slėgio rūšį, naudojimą ir rodymą. Skysčių ir krovininiai stūmokliniai prietaisai dujų slėgio duomenims gauti naudojami retai

Manometras yra nedidelio dydžio prietaisas, naudojamas slėgiui arba slėgių skirtumui matuoti. Šio kontrolinio matavimo prietaiso veikimo principas priklauso nuo jo vidinės sandaros. Vienos klasės ribose jie dar skirstomi į grupes pagal tikslumo klasę.

Absoliutiniam slėgiui, kurio rodmenys skaičiuojami nuo absoliutaus nulio (vakuumo), matuoti naudojami absoliutiniai manometrai. Perteklinį slėgį nustato perteklinio slėgio manometras. Bendru atveju visos tokių prietaisų rūšys vadinamos vienu žodžiu: „manometras“.

Dauguma manometrų rūšių yra skirtos perteklinio slėgio dydžiams matuoti. Jų ypatumas tas, kad jie rodo slėgį, kuris yra skirtumas tarp absoliutinio ir atmosferinio slėgio.

Vakuummetrai – tai prietaisai, rodantys išretinto dujų slėgio vertę. Naudojant manovakuummetrus, matuojamas perteklinis slėgis ir išretintų dujų slėgis. Informacija rodoma vienoje skalėje.

Naudojant slėgio matuoklius nustatomi perteklinio slėgio parametrai, kurių vertės iki 40 kPa. Traukos matuokliai, priešingai, leidžia išmatuoti išretėjimą iki –40 kPa. Traukos-slėgio matuokliais matuojamas išretėjimas ir perteklinis slėgis intervale nuo –20 iki +20 kPa.

Manometrai naudojami pačiose įvairiausiose pramonės šakose. Darbas su dujomis yra susijęs su didele rizika, todėl svarbu kontroliuoti visus sistemos rodiklius. Informacija apie slėgį suteikia naudotojams žinių apie matuojamo objekto esamą būklę.

Diferencialiniais manometrais galima nustatyti slėgių skirtumą dviejuose tiriamuose bet kuriuose taškuose. Mikromanometras – tai diferencialinis manometras, leidžiantis išmatuoti slėgių skirtumo vertes iki 40 kPa.

Klasifikacija pagal veikimo principą

Dujų manometrai pagal rodmenų nuskaitymo mechanizmą skirstomi į:

• Deformaciniai;
• Elektriniai;
• Krovininiai stūmokliniai;
• Skysčiai.

Kiekvienas tipas turi savo būdingų savybių.

Deformacinis manometrų tipas

Deformacinės klasės prietaisų veikimo principas ir pagrindai yra tai, kad slėgis veikia jautrųjį prietaiso elementą, kuris deformuojasi. Slėgio lygis nustatomas pagal deformacijos laipsnį.

Deformaciniai manometrai gaminami su vamzdinėmis spyruoklėmis, silfoniniais arba membraniniais darbiniais komponentais, pasižyminčiais dideliu jautrumu.

Vamzdinėse spyruoklinėse konstrukcijose jautrieji elementai yra vamzdinės spyruoklės. Šie gaminiai yra lenkti apskritimu vamzdeliai su skerspjūviu ovalo formos. Dujos veikia vidinį vamzdelio paviršių. Dėl šio poveikio vamzdelis deformuojasi ir keičia savo formą, artėdamas prie apvalios.

Vienas vamzdelio galas yra užlydytas ir gali judėti. Kitas galas yra atviras ir pritvirtintas laikikliais. Sulenkus spyruoklinį vamzdelį, poveikis taip pat tenka ir žiedams, kurie vėliau išlenkia spyruoklę. Užlydytas spyruoklės galas juda pagal slėgio jėgą. Šis judesys perduodamas matavimo skalėje.

Matuojant slėgį iki 40 barų naudojamos apskritos spyruoklės. Esant didesniam slėgiui naudojamos sraigtinės arba spiralinės spyruoklės, esančios vienoje plokštumoje. Matavimo paklaida naudojant šį metodą sudaro nuo 1 iki 4%.

Membraniniai ir silfoniniai jautrieji elementai leidžia efektyviai matuoti mažas perteklinio ir vakuuminio slėgio vertes.

Silfonas gaminamas pagal santechninės silfoninės žarnos principą. Jis yra plonasienis metalinis vamzdelis iš judrių skersinių žiedų. Priklausomai nuo medžiagos ir gamybos parametrų, silfonas gali būti daugiau ar mažiau standus.

Veikiant aukštai temperatūrai, laikui bėgant kaupiasi plastinės deformacijos, o tai trikdo rodmenų teisingumą. Be to, esant padidėjusiai temperatūrai ir slėgio pulsacijai, pagreitėja statinės charakteristikos kitimas.

Jautrieji membraniniai elementai turi didžiausią įvairovę. Tokių prietaisų tikslumo klasė nebūna aukštesnė nei 1,5. Šiuose prietaisuose numatyta apsaugos sistema. Perkrovos atveju membrana atsiremia į specialų apsaugos įtaisą.

Membraninės dėžutės dažnai montuojamos prietaisuose, matuojančiuose slėgį ir vakuumą. Slėgio matuokliai, traukos matuokliai ir traukos-slėgio matuokliai su membraninėmis dėžutėmis gaminami su tikslumo klasėmis 1,5; 2,5 ir matavimo riba iki 25 kPa.

Plokščios membranos turi nedidelį darbinio taško poslinkį, todėl jos dažniausiai naudojamos slėgiui paversti jėga. Jos yra nestabilios, bet gerai apskaičiuojamos.

Gofruotos membranos kartu su analogiškomis dėžutėmis naudojamos statinei charakteristikai pagerinti. Pirmosios juda geriau, tačiau sunkiai apskaičiuojamos. Antrosios naudojamos daug dažniau dėl savo sumažinto standumo.

Norint išmatuoti mažas slėgio vertes, naudojami prietaisai su vangiomis membranomis.

Prietaisai turi būti apsaugoti nuo aukštos temperatūros poveikio, nes ji neigiamai veikia pagrindinių darbinių elementų tamprumą ir jautrumą.

Mechaniniai rodantys manometrai

Daugelis manometrų su vamzdine spyruokle iš tikrųjų yra tiesioginio keitimo įtaisai. Tai reiškia, kad slėgis paverčiamas jautraus elemento ir su juo besiliečiančio mechaninio įtaiso poslinkiu.

Schemoje jungtis yra išdėstyta radialiai, tačiau taip pat gaminami manometrai su ašiniu jungties išdėstymu.

Veikiant slėgiui, juda laisvasis spyruoklės galas, pavadėlis veikia krumpliaratinį sektorių, sukasi krumpliaratis ir rodomoji rodyklė.

Spyruokliniai rodantys manometrai gaminami su matavimo diapazonu nuo 0,1 iki 103 MPa ir turi įvairias tikslumo klases. Etaloniniai modeliai gaminami su tikslumo klasėmis 0,15; 0,25; 0,4. Padidinto tikslumo darbinės kategorijos matuokliai – 1 ir 0,6. Bendrieji techniniai darbiniai – su tikslumo klasėmis 1,5; 2,5; 4.

Elektrokontaktiniai manometrai

Konstrukciškai tai yra rodomojo manometro patobulinimas. Darbo esmė ta, kad rodyklei pasiekus slėgio slenkstinę vertę, įvyksta tinklo uždarymas.

Į rodomojo manometro konstrukciją papildomai įmontuotos rodyklės su prispaustais elektriniais kontaktais, kurios yra išdėstytos priešais signalizuojamas vertes.

Elektros grandinė užsidaro ir signalizacija suveikia, kai rodomoji rodyklė pasiekia vieną iš rodyklių su kontaktais. Tokių manometrų tikslumo klasė yra 1,5. Matavimo diapazonas atitinka standartines vertes.

Siekiant užtikrinti signalizaciją arba poziciniam reguliavimui, naudojamos slėgio relės su žymėjimu RD. Jos matuoja slėgį diapazone nuo 12 iki 1600 kPa. Relė nustatoma pagal viršutinę ir apatinę aktyvavimo ribą pagal kontrolinio prietaiso rodmenis, ir jos pertraukimo galia yra 10 W.

Savirašiai manometrų modeliai

Pramonė gamina manometrus su įmontuota rodmenų nuskaitymo sistema, kuri fiksuoja vertes diskinėje diagramoje, kad vėliau būtų galima stebėti rodmenų dinamiką. Vienas apsisukimas gali trukti 8, 12, 24 valandas. Judėjimas vyksta elektros variklio arba laikrodžio mechanizmo pagalba.

Manometrinio savirašio darbas pagrįstas signalo perdavimu didelio skersmens vamzdine spyruokle, kuri turi traukos jėgą. Ji perduoda judesį nuo jautraus elemento prie indikacijos sistemos. Prietaisai su žymėjimu MTS fiksuoja perteklinio slėgio vertes.

Tokie prietaisai reikalauja operatoriaus kontrolės ir turi tikslumo klases 1; 1,5; 2,5.

Silfoniniai jautrūs elementai naudojami savirašiuose diferenciniuose manometruose, kurie papildomai gali būti aprūpinti signalizacijos įtaisu ir pneumatinio veikimo keitikliu. Tokie prietaisai matuoja slėgį diapazone nuo 6,3 kPa iki 0,16 MPa ir turi tikslumo klases 1; 1,5.

Krovininis stūmoklinis manometrų tipas

Tokie manometrai dažnai naudojami kaip etalonai tikrinant kitus matavimo prietaisus. Jų matavimo diapazonas yra labai platus. Priklausomai nuo prietaiso konstrukcijos, jis gali prasidėti nuo rimtų retėjimo verčių ir baigtis pertekliumi iki 2500 MPa. Tikslumo klasė siekia maksimalias vertes iki 0,0015.

Kiekvieną kartą, kai matavimo prietaisą veikia didesnė apkrova nei nustatyta norma, jis praranda savo tarnavimo trukmę ir matavimų tikslumą.

Veikimo principas yra išlaikyti cilindrą stūmoklyje konkrečioje būsenoje, kol iš vienos pusės veikia kalibraciniai svoriai, o iš kitos – matuojamas slėgis. Pagal svorių svorį sprendžiama apie sukurto slėgio dydį.

Pagrindinis prietaiso darbinis elementas yra matavimo kolonėlė. Nuo jos gamybos kokybės, jungčių tikslumo ir švaros priklauso ir paklaidos dydis.

Mažiausią matavimo paklaidą turi GPM, veikiantys dujomis. Tačiau tokie įrenginiai kainuoja kelis kartus brangiau dėl savo konstrukcijos ypatumų ir būtinybės filtruoti dujas nuo pašalinių dalelių.

Funkciniu požiūriu svorių stūmoklinis manometras susideda iš slėgio kūrimo įtaiso, matavimo sistemos ir svorių. Įrenginyje yra sukimo mechanizmas slėgiui didinti ir mažinti, taip pat slėgio išleidimo vožtuvas.

Plačiai naudojami manometrai su nesuspaustu stūmokliu. Juose tarp stūmoklio ir cilindro yra tarpas. Talpa po stūmokliu užpildyta alyva, kuri esant slėgiui patenka į tarpą ir tepa besitrinančius paviršius.

Elektrinis dujinės terpės matuoklis

Tokie manometrai naudojami tiesioginiam arba netiesioginiam dujų slėgiui paversti elektriniu parametru. Dažniausiai pasitaikantys tokio tipo manometrai yra: deformacinių (tenzorezistinių), talpyklinių (talpinių) ir varžinių prietaisai. Slėgis matuojamas nuo 100 Pa iki 1000 MPa. Prietaisai gaminami su tikslumo klasėmis nuo 0,1 iki 2,5.

Manometrų, veikiančių tenzorezistinio efekto pagrindu, veikimas susijęs su laidininko varžos vertės pokyčiu dėl deformacijos. Slėgis matuojamas nuo 60 iki 10⁸ Pa su minimalia paklaida.

Flanšinis jutiklio tvirtinimas ir ypatinga prietaiso konstrukcija leidžia nuskaityti slėgio duomenis ypač agresyvioje aplinkoje, kurios temperatūra iki 300 °C. Jie naudojami slėgiui matuoti sistemose su greitai vykstančiais procesais.

Varžinių manometrų veikimo schema pagrįsta laidininko varžos priklausomybe nuo slėgio. Paprastai tokio tipo įrenginiai naudojami ypač aukšto slėgio, viršijančio 100 MPa, matavimui.

Tokiame prietaise jautriu elementu yra manganino viela, kurios varžą lengvai išmatuoja subalansuotas tiltas.

Talpinių manometrų veikimas pagrįstas slėgio poveikiu membranai, kuri yra judantis elektrodas. Membranai pasislinkus, keičiasi keitiklio talpa. Jie pasižymi didelėmis temperatūrinėmis paklaidomis.

Talpiniuose manometruose membranos įlinkį nustato elektrinė schema. Tokie prietaisai naudojami sistemose su staigiais slėgio svyravimais.

Skysčių matavimo prietaisai

Slėgio nustatymas šiais prietaisais vyksta subalansuojant nustatomą slėgį skysčio stulpelio sukuriamu slėgiu. Tokiu būdu galima išmatuoti nedidelį perteklinį slėgį, atmosferos slėgį, vakuumo lygį, slėgių skirtumą.

Šią grupę sudaro U formos manometrai, sudaryti iš susisiekiančių indų, o slėgis nustatomas pagal skysčio lygius; kompensaciniai mikromanometrai; puodeliniai manometrai, kuriuose vietoj antrojo vamzdelio naudojamas rezervuaras; plūdiniai, varpiniai ir žiediniai diferenciniai manometrai.

Dvivamzdžiai manometrai leidžia išmatuoti slėgių skirtumus. Tokiu atveju prie kiekvieno vamzdelio prijungiami slėgiai, kuriuos reikia išmatuoti.

Skystiniuose matavimo prietaisuose darbinis skystis yra jautriojo elemento analogas.

Diferenciniai manometrai paprastai turi signalizatorius, srauto skaitiklius, reguliatorius ir registravimo įrenginius. Matavimo diapazonas nuo 10 iki 10⁵ Pa. Priklausomai nuo prietaisą užpildančių skysčių, kinta matavimo riba.

Skirstymas pagal funkcinę paskirtį

Pagal paskirtį manometrai, naudojami dujų slėgiui matuoti, skirstomi į šiuos tipus:

• bendrojo techninio naudojimo;
• etaloniniai;
• specialieji.

Aptarsime kiekvienos rūšies ypatumus.

Bendrosios techninės paskirties manometrai

Šios rūšies manometrai gaminami siekiant išmatuoti vakuummetrinio ir perteklinio slėgio vertes bendraisiais techniniais tikslais. Įvairios prietaisų modifikacijos leidžia juos naudoti pačiose įvairiausiose terpėse. Jie naudojami slėgiui matuoti gamyboje tiesiogiai technologinių procesų metu.

Slėgis tokiuose prietaisuose veikia vamzdelį iš vidaus ir sukelia nefiksuoto galo poslinkį. Su juo sąveikauja mechanizmas, kuris judina rodyklę.

Tokiais manometrais galima išmatuoti dujinių terpių, kurios yra neagresyvios vario lydinių atžvilgiu, slėgį, esant darbinei temperatūrai iki 150 °C. Paprastai gaminio korpusas gaminamas iš plieno, o mechanizmo detalės – iš žalvario lydinio.

Bendrojo techninio naudojimo manometrai žemo arba aukšto slėgio dujoms gaminami atsparūs vibracijoms, kurių dažnis yra nuo 10 iki 55 Hz, o poslinkio amplitudė ne didesnė kaip 0,15 milimetro. Jie turi kelis tikslumo klases nuo 1 iki 2,5.

Skaitmeniniai manometrai yra mažų matmenų, pasižymi dideliu matavimo tikslumu ir ilgu tarnavimo laiku. Be to, tokius įrenginius galima kalibruoti

Populiarėja bendrosios paskirties dujiniai manometrai su elektronine plokšte, kurioje rodomi atliktų matavimų duomenys. Jie dažnai įrengiami keitikliais, kas automatizuoja technologinius procesus. Slėgio vertės rodomos elektroniniame ciferblate.

Specialiųjų manometrų grupė

Tokie prietaisai gaminami pagal konkretų dujų tipą ir jų sukuriamą aplinką. Sistemoms su padidintu slėgiu gaminami aukšto slėgio dujų manometrai. Kai kurios dujos yra agresyvios tam tikriems lydiniams, todėl dirbant su jomis reikia naudoti atsparias medžiagas.

Specialieji manometrai dažomi įvairių spalvų dažais priklausomai nuo dujų tipo.

Propano manometrai dažomi raudona spalva, turi plieninį korpusą ir bendrosios paskirties manometrų charakteristikas. Tokių prietaisų darbinis slėgis nuo 0 iki 0,6 MPa. Tai standartinis propano slėgis. Galima eksploatuoti temperatūrų diapazone nuo –50 iki +60 °C. Darbinės terpės temperatūra iki +150 °C. Dažnai tiekiami kartu su balionų reduktoriais.

Amoniako slėgio matuokliai balionuose ir kituose rezervuaruose dažomi geltona spalva. Agregatai su daugiapakopiu suspaudimu įrengiami temperatūros skale. Manometro komponentai gaminami iš medžiagų, atsparių amoniako garų poveikiui.

Esant didelėms dinaminėms apkrovoms, manometrai užpildomi glicerinu arba silikonu

Acetileno manometras dažomas balta spalva. Gaminamas kaip saugos sistemų manometras iš nuriebalintų medžiagų. Naudojamas pertekliniam slėgiui matuoti įvairiose acetileną skirstančiose ir gaminančiose sistemose. Korpusas gaminamas iš plieno, vidiniai komponentai iš žalvario lydinio. Leistinų temperatūrų diapazonas nuo –40 iki +70 °C.

Vandenilio manometras dažomas tamsiai žalia spalva. Kitų degiųjų dujų manometras dažomas raudona spalva. Nedegiųjų mišinių matavimo prietaisas dažomas juoda spalva. Deguonies manometras dažomas mėlyna spalva.

Etaloniniai slėgio matavimo prietaisai

Šio tipo manometrai skirti kitų prietaisų tikrinimui, kalibravimui ir nustatymui, siekiant užtikrinti kuo didesnį matavimų tikslumą. Tokie įrenginiai pasižymi aukštesne tikslumo klase, palyginti su bendrosios paskirties manometrais. Darbiniai etalonai skirstomi į tris klases.

Kontroliniai manometrai, naudojami matavimo prietaisų rodmenų patikimumui patikrinti jų montavimo vietoje, dar vadinami padidinto tikslumo manometrais. Darbinis matavimo diapazonas nuo 0-0,6 iki 0-1600 barų dujinėms terpėms.

Paprastų ir kompozitinių dujų balionų manometrai turi būti patikrinti ne rečiau kaip kartą per metus, jei dokumentuose nenurodomi kiti terminai. Patikrą atlieka akredituotos metrologinės organizacijos, turinčios juridinio asmens statusą. Po patikros išduodamas pažymėjimas ir uždedamas antspaudas.

Prietaisą reikia nuimti nuo baliono ir nuvežti į metrologijos tarnybą. Ten tikrintojai ir kalibratoriai, naudodami etalonų rinkinį ir pagalbinius prietaisus, maždaug 10 dienų atliks patikrą.

Etaloninių manometrų perdavimo mechanizmai apdorojami didesniu krumpliaračio sukibimo dažniu. Jiems būdinga minimali trintis rodyklės mechanizme bei didelis vidinių elementų jautrumas.

Pavyzdiniai manometrai, kurių tikslumo klasė 0,4, turi 250 padalų skalę, o kurių tikslumo klasė 0,15 arba 0,25 – 400 padalų skalę, kai padalos vertė 1 vienetas. Prietaisą galima naudoti esant įvairiai temperatūrai, priklausomai nuo korpuso užpildo. Ideali darbinė temperatūra yra 20 °C.

Su dujų balionų pripildymo specifika supažindins toliau pateiktas straipsnis. Jį verta perskaityti visiems priemiesčio nuosavybės savininkams, kurie nėra prijungti prie centralizuoto dujų tiekimo.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Spyruoklinio manometro veikimo principas:

Manometro charakteristika ir taikymo sritys:

Manometrai gaminami įvairioms užduotims spręsti. Didžiausiu populiarumu pasižymi bendrieji techniniai tipai, naudojami mažose gamyklose, įvairiose įmonėse dirbant su dujų įranga ir sistemomis. Elektrokontaktiniai manometrai – tai prietaisai, signalizuojantys apie kritinės vertės pasiekimą.

Manometrams tikrinti ir derinti naudojami etaloniniai manometrai. Specialūs manometrai gaminami konkretaus dujinės terpės slėgio matavimui. Tarp jų dideliu populiarumu džiaugiasi propano manometrai, kurie dažnai montuojami kartu su reduktoriumi ant dujų balionų.

Ar norite pasidalinti naudinga informacija straipsnio tema, užduoti klausimą ar patalpinti nuotrauką? Prašome palikti komentarus žemiau esančiame bloke. Dalinkitės naudinga informacija ir rekomendacijomis, kurios gali praversti svetainės lankytojams.