Что такое mpa на манометре

Mpa на манометре что означает

На манометрах и других приборах для измерения давления мы часто видим обозначение «Mpa». Что же означает этот термин и как его правильно понимать? Рассмотрим основные понятия и термины, связанные с Mpa на манометре.

Мpa является сокращением от «Мегапаскаль» — единицы измерения давления в Международной системе единиц (СИ). 1 Мpa равен 1 миллиону паскалей, причем паскаль — это единица измерения давления, равная силе 1 ньютон на квадратный метр.

Использование Mpa на манометрах позволяет измерять высокие значения давления, так как мегапаскаль является достаточно крупной единицей и удобен для измерения больших давлений. Обычно манометры, помимо Mpa, могут иметь и другие единицы измерения, такие как бар, паскаль, килограмм-сила на квадратный сантиметр и т.д.

Важно знать, что Mpa на манометре указывает на значение давления и имеет отношение к физическим процессам в жидкостях и газах. Величина давления может быть положительной или отрицательной, а зависит от различия сил, действующих на объект.

Итак, теперь вы знаете, что означает Mpa на манометре. Надеемся, что эта информация поможет вам правильно интерпретировать значения давления и использовать манометр в соответствии с требованиями вашей работы или задачи.

Значение Mpa на манометре

Паскаль (Па) – это единица давления, равная силе одного ньтона, равномерно распределенной по площади одного квадратного метра. Измеряя давление в МПа, мы говорим о том, что сила давления на единицу площади составляет один миллион нютонов на квадратный метр.

Мегапаскали – это широко используемая единица измерения давления в машиностроении, металлургии, гидродинамике и других отраслях промышленности. Уровень давления, измеряемый в МПа, позволяет определять множество параметров и расчетов, связанных с силой и деформацией объектов и материалов.

Примеры:

— МПа на манометре может указываться при измерении давления в гидравлической системе.

— Для регулирования давления воздуха в автомобильных шинах можно использовать манометр, показывающий значение в МПa.

— В машиностроении и строительстве МПа используется для измерения сжатия и прочности материалов, например, бетона, стали и пластика.

Применение Mpa в измерениях

Мегапаскаль представляет собой давление, создаваемое силой в 1 миллион ньютона на площадь в 1 квадратный метр. Одна паскаль (Па) равна давлению, создаваемому силой в 1 ньютон на площадь в 1 квадратный метр.

Измерение в МПа широко используется в инженерии, машиностроении, строительстве, гидродинамике и других областях. Например, в автомобильной промышленности МПа применяется для измерения давления в топливных системах и шинных колесах. В строительстве МПа используется для оценки прочности материалов и конструкций.

Значение МПа удобно применять в измерениях, так как оно позволяет работать с большими и малыми значениями давления. Например, использование килопаскалей (кПа) обычно удобно для измерения давления в шинах, но не эффективно для измерения высокого давления в авиационных двигателях. МПа также относительно просто преобразуются в другие единицы измерения, такие как бары, фунты на квадратный дюйм и тонны на квадратный сантиметр.

Определение Mpa в механике

1 мегапаскаль равен 1 миллиону паскалей, то есть 1 Мпа = 1 000 000 Па. Это очень большое значение давления и обычно применяется для измерения сильных сил, таких как гидростатическое давление жидкостей, давление внутри трубопроводов, рабочее давление в машинах и других промышленных устройствах.

Мпа является одной из основных единиц измерения давления и широко используется в научных и инженерных расчетах. Знание значений и принципов мегапаскаля в механике позволяет производить точные и надежные измерения давления и гарантирует безопасность при работе с механизмами, подверженными высоким давлениям.

Основные понятия и термины

Давление – это сила, действующая на определенную площадь. Оно выражается в единицах давления, таких как паскали или мегапаскали. Давление может быть положительным или отрицательным и может изменяться в зависимости от различных факторов.

Давление атмосферы – это давление, вызываемое атмосферой Земли. Обычно равно около 101,325 паскаля или 101,325 килопаскаля. Давление атмосферы может меняться в зависимости от высоты над уровнем моря и изменений погоды.

Перепад давления – это разница между двумя значениями давления. Он может быть положительным или отрицательным в зависимости от различий в давлении. Перепад давления может использоваться для определения различных параметров, таких как скорость потока жидкости или газа.

Манометр – это устройство, используемое для измерения давления. Он может быть аналоговым или цифровым. Манометры обычно имеют шкалу, на которой отображается измеряемое давление в паскалях или других единицах измерения. Они широко применяются в различных отраслях, таких как промышленность, наука, медицина, строительство и другие.

Калибровка – это процесс корректировки или проверки точности измерительных приборов, включая манометры. Калибровка манометров необходима для обеспечения верности измерений и предотвращения ошибок. Она может проводиться с помощью специальных калибровочных инструментов и оборудования.

Предел измерения – это максимальное или минимальное значение, которое может быть измерено прибором. В случае манометра, предел измерений указывает на максимальное и минимальное давление, которое он может измерить. Важно выбрать манометр с подходящим пределом измерений для конкретного применения, чтобы избежать повреждений или неточности измерений.

Утечка – это нежелательное выходящее давление или потеря давления. Утечка может возникать из-за неплотности уплотнений или повреждений системы, и может привести к снижению эффективности работы механизма или системы. Измерение и контроль утечек давления важны для обеспечения надежности и безопасности работы системы.

Градуировка – это процесс определения соответствия измеряемых значений действительным значениям. Градуировка манометра позволяет установить связь между показаниями манометра и фактическими значениями давления. Это позволяет получать более точные измерения и увеличивает достоверность результатов.

Термокомпенсация – это компенсация изменений давления, вызванных изменениями температуры. Давление в системе может меняться в зависимости от температуры окружающей среды или внутри системы. Термокомпенсация позволяет скорректировать показания манометра для учета этих изменений и получить более точные измерения.

Понятие давления и его измерение

На манометре значение давления может быть выражено в различных единицах измерения, включая МПа. Один мегапаскаль равен миллиону паскалей.

Измерение давления является одним из важных параметров при работе с газами и жидкостями. Оно позволяет контролировать и регулировать давление в системе для обеспечения безопасности и эффективности работы оборудования.

Для измерения давления применяются различные приборы, включая манометры. Манометры обычно имеют шкалу, на которой отображается значение давления. Если на манометре указано значение в МПа, это означает, что манометр измеряет давление в мегапаскалях.

Использование МПа в измерении давления удобно в тех случаях, когда давление достаточно высокое. Например, при работе с гидравлическими системами или в процессе проектирования и производства строительных материалов.

Различные типы манометров и их применение

Основные типы манометров включают:

Механические манометры: эти манометры используют механические принципы для измерения давления. Они обычно имеют систему пружин, которые деформируются под воздействием давления и показывают его величину на шкале. Механические манометры обладают высокой точностью измерения и позволяют тщательно контролировать давление в системах, таких как пневматические и гидравлические системы.
Электронные манометры: эти манометры основаны на использовании электронных сенсоров для измерения давления. Они имеют цифровой дисплей, который показывает точное значение давления. Электронные манометры обычно более компактны и мобильны, поэтому они широко используются в мобильных устройствах и автомобильных приборах. Они также обеспечивают высокую точность и возможность записи данных для анализа.
Дифференциальные манометры: эти манометры применяются для измерения разности давлений между двумя точками. Они особенно полезны при измерении потока жидкостей и газов в системе. Дифференциальные манометры имеют два отдельных канала для соединения с двумя точками, между которыми необходимо измерить разность давлений.
Поплавковые манометры: эти манометры используют плавающий поплавок для измерения давления. Они широко применяются в системах водоснабжения и отопления, где требуется измерение давления жидкости.

Выбор конкретного типа манометра зависит от задачи, требуемой точности и условий эксплуатации. Важно выбрать подходящий манометр для каждого конкретного случая, чтобы обеспечить надежные и точные измерения давления.

1.2. Единицы измерения

В единой международной системе единиц (система СИ), начавшей действовать в нашей стране в соответствии с ГОСТ 8.417-81 с 1 января 1982 г., принята основная единица давления – ньютон на квадратный метр (Н/м 2 , N / m 2 ), названная паскалем (Па). Один паскаль – это такое давление, которое испытывает 1 м 2 плоской поверхности под действием равномерно распределенной и перпендикулярно направленной к ней силы в 1 Н (ньютон). Единица Па весьма мала, что приводит на практике к использованию килопаскаля (кПа) или мегапаскаля (МПа).

Cистема CИ является логическим совершенствованием систем единиц СГС и МКГСС, что обусловливает параллельное их использование. Традиционная единица системы МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м 2 ) еще встречается в эксплуатируемых в настоящее время манометрических приборах. Многие предприятия традиционно используют такие внесистемные единицы давления, как: килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см 2 , kgf / cm 2 ), часто называемая технической атмосферой (ата, atm ); миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm H ₂ О, mm WS ) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mmHg , torr ). При использовании для измерения давления столба жидкости (жидкостные манометры) последний должен быть отнесен к параметрам воды при 4 ° С , а ртуть при 0 ° С и нормальном ускорении свободного падения.

Кроме технической, может встречаться физическая атмосфера (физ. атм.), равная нормальному давлению атмосферного воздуха 760 мм рт. ст. при 0 ° С и нормальном ускорении свободного падения (760 мм рт. ст. = 101,325 кПа = 1,0332 кгс/см 2 ).

В физике и астрономии по прежнему используется система СГС (сантиметр, грамм, секунда). Давление в этой системе представляется как дина на квадратный сантиметр (дин/см 2 = 0,1 Па), что в нашей стране встречается очень редко, а также внесистемной единицей бар (1 бар = 10 5 Па = 1,0197 кгс/см 2 ), получившей широкое распространение во многих странах Западной Европы и принятой в измерении давления европейскими нормами/7-9/ за основную.

В ряде случаев импортные приборы могут быть отградуированы в рsi ( psig , psia , lb / in 2 ), определяемой как фунт (0,4536 кгс) на квадратный дюйм (6,452 см 2 ), а также в psf – фунт на квадратный фут (923,03 см 2 ).

Соотношения между единицами измерения давления, наиболее часто встречающиеся на практике, определяются выражением

р ₁ = k р ₂ . (1.5)

Значения коэффициента k приведены в табл. 1.1.

Отечественные производители для внутреннего употребления традиционно используют единицу кгс/см 2 , хотя в Российской Федерации в установленном порядке допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии/5/.

Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» устанавливает, что характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, установленных заказчиком.

Некоторые страны СНГ активно вводят единицу измерения Па.

Немецкий стандарт ( DIN 16014) указывал на возможность применения как Па, так и бар. В европейских нормах EN 837-1/7/, имеющих сегодня статус Немецкого стандарта, предпочтительной единицей измерения давления является bar . Стандарт EN 837-3/9/ допускает применять мбар для диапазона давлений ниже 60 кПа.

п риборы импортного исполнения поступают с единицами градуировки кРа, МPа, bаr, psi (таблицу приставок к единицам измерения СИ см. Прилож. 2.)

Часто в технических описаниях и практике технических измерений 0,1 МПа приравнена к 1 кгс/см 2 (1 ат). В настоящей книге, когда это не приводит к значительным погрешностям, также принимается такое допущение.

ул. Ярцевская, д. 29, корп.2

© 2002 — 2023. НПО ЮМАС
Разработка и производство приборов измерения давления и температуры: манометров, термометров,
напоромеров и клапанов в Москве, Екатеринбурге, Самаре, Санкт-Петербурге, Уфе, Омске, Тюмени и Нижнем Новгороде.
Все права защищены.

Уважаемый пользователь. Уведомляем Вас о том, что персональные данные, которые Вы можете оставить на сайте, обрабатываются в целях его функционирования. Если Вы с этим не согласны, то пожалуйста покиньте сайт. В противном случае это будет считаться согласием на обработку Ваших персональных данных.
Политика конфиденциальности

Что означает мпа на манометре

Класс точности манометра – это отраженная в процентах, наибольшая допускаемая относительная погрешность, приведенная к его диапазону измерений.

Существует всего шесть применяемых классов, эта информация расписана в ГОСТ 2405-88:

Этот параметр тесно связан с диаметром шкалы прибора. Соответственно, чем больше диаметр, тем меньше погрешность, и меньше класс точности манометра.

Как видно из таблицы манометр с диаметром 250 имеет самую высокую точность, а прибор с диаметром 40 самую низкую.

Чем меньше погрешность устройства, тем меньше класс точности в числовом выражении. Диапазон класса точности манометра 0,4 — 4.

Как узнать?

Класс точности манометра обычно пишется на шкале прибора, перед числовым значением располагаются буквенные обозначения KL или CL.

Как определить размер погрешности?

Само значение погрешности находится в прямой зависимости от 2 параметров:

Диапазон измерения
Класс точности

Допустим класс точности равен 2,5, диапазон измерения равен 6 МПа. Из этих значений получаем что погрешность прибора равна 6*2,5/100=0,15 МПа. Значение в 2.5 означает что погрешность измерений данного прибора составляет 2,5 процента от его диапазона измерений.

Как вычисляется?

Расчет производится следующим образом:

Берется два прибора: образцовый и испытуемый манометр.
Производятся замеры давления образцовым, а затем и испытуемым манометром.
Далее смотрят на отклонение испытуемого прибора от образцового.
Проводят эту процедуру несколько раз и находят максимальное значение отклонения.
В зависимости от отклонения присваивают ему определенный класс точности.

Допустим 300 бар у нас диапазон испытуемого барометра и выявилось максимальное отклонение в 3 бар от образцового барометра. Вычисляем процент отклонения: 3*100/300=1. Итог класс точности в данном примере равен 1.

Манометр (греч. manós — «неплотный» и metréō — «измеряю» [1] ) — прибор, измеряющий давление жидкости или газа [2] .

Содержание

Описание манометра [ править | править код ]

Действие манометра основано на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

Разновидности [ править | править код ]

В группу приборов, измеряющих избыточное давление, входят [3] :

Манометры — приборы с верхним диапазоном измерения от 0,06 до 1000 МПа (измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением);
Вакуумметры — приборы, измеряющие разрежение (давление ниже атмосферного);
Мановакуумметры — манометры, измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое давление;
Напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
Тягомеры — вакуумметры с пределом измерения до минус 40 кПа;
Тягонапоромеры — мановакуумметры с крайними пределами измерения, не превышающими ±40 кПа;

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. Выбор манометра осуществляется по следующим параметрам: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора, диаметр резьбы штуцера и его расположение (радиальный, осевой).

Также существуют манометры, измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное.

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Типы манометров [ править | править код ]

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной). Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Виды манометров [ править | править код ]

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые (глицеринозаполненые), судовые и эталонные (аналоговые).

Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа — максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления — возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

кислородные — должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О₂ (кислород);
ацетиленовые — не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди;
аммиачные — должны быть коррозионностойкими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4), эти приборы служат для проверки и калибровки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках, способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

Железнодорожные предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.

Самопишущие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.

Манометр с трубкой Бурдона [ править | править код ]

Манометры с трубкой Бурдона для холодильного оборудования предназначены для одновременного измерения давления пара и зависящей от него температуры пара. На случай применения хладагентов разных видов предусмотрена комплектация прибора несколькими температурными шкалами. Приборы рассчитаны на применение самых распространенных неорганических и органических хладагентов. В этом случае необходимо принять в расчет стойкость материала, из которого изготовлен манометр. Все приборы разработаны в соответствии с международными рекомендациями по измерительной технике с учетом требований стандартов и сфер применения.

Принцип работы [ править | править код ]

Основой принцип механического измерения давления является эластичный измерительный элемент, способный под воздействием сжимающей нагрузки деформироваться строго определенным образом и испытанную деформацию воспроизводить. С помощью стрелочного устройства эта деформация преобразуется во вращательное движение стрелки. С помощью масштабирования циферблата можно узнать давление, испытанное измерительным элементом, и связанную с ним температуру пара.

Температурная шкала [ править | править код ]

Существует прямая зависимость между температурой и давлением. Поэтому манометры комплектуются двумя шкалами:

На одной отображается измеренное давление, на другой рассчитанное значение температуры.
Значения температурных шкал основаны на таблицах свойств водяного пара насыщенных хладагентов при эталонном значении давления 1013,25 миллибар.

Они соблюдаются только для чистых хладагентов, указанных на шкале. Поскольку на практике химически чистые хладагенты используются очень редко, а рабочее давление не совпадает с эталонным, на циферблате отображается приблизительная температура. Но для работы этого вполне достаточно.

Диапазоны измерения [ править | править код ]

По сравнению с другими техническими характеристиками диапазоны измерения имеют наибольшее практическое значение. Особенностью манометров, работающих с хладагентами, является наличие комбинированной шкалы с показаниями давления и температуры. На стандартной шкале дается цена деления в барах и °С. Возможны варианты отображения температуры в "F, а давления — в кПа/МПа или ф/кв. дюйм.

Заполняющая жидкость [ править | править код ]

Манометры с заполняющей жидкостью применяются для измерений, связанных с большими переменными нагрузками, а также с сильной вибрацией или пульсацией. Жидкость обеспечивает плавность хода стрелки и хорошую считываемость показаний даже при максимальной нагрузке и сильной вибрации. Кроме того, смазочное действие амортизационной жидкости значительно снижает износ прибора. Как правило, в качестве амортизационной жидкости используется глицерин.

Контакты [ править | править код ]

В приборах с электрическим измерительным датчиком или концевым контактом применяют парафиновое масло, которое не является проводником. В качестве дополнительного варианта используют силиконовый наполнитель разной степени вязкости.

Термопроводность [ править | править код ]

Термопроводные манометры основываются на уменьшении теплопроводности газа с давлением. В таких манометрах встроена нить накала, которая нагревается при пропускании через неё тока. Термопара или датчик определения температуры через сопротивление (ДОТС) могут быть использованы для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости с которой нить накала отдаёт тепло окружающему газу и, таким образом, от термопроводности. Часто используется манометр Пирани, в котором используется единственная нить накала из платины одновременно как нагревательный элемент и как ДОТС. Эти манометры дают точные показания в интервале между 10 и 10 −3 мм рт. ст., но они довольно чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Две нити накаливания [ править | править код ]

Одна проволочная катушка используется в качестве нагревателя, другая же используется для измерения температуры через конвекцию.

Манометр Пирани (oдна нить) [ править | править код ]

Манометр Пирани состоит из металлической проволоки, открытой к измеряемому давлению. Проволока нагревается протекающим через неё током и охлаждается окружающим газом. При уменьшении давления газа охлаждающий эффект тоже уменьшается и равновесная температура проволоки увеличивается. Сопротивление проволоки является функцией температуры: измеряя напряжение на проволоке и текущий через неё ток, сопротивление (и таким образом давление газа) может быть определено. Этот тип манометра был впервые сконструирован Марселло Пирани.

Термопарный и термисторный манометры работают похожим образом. Отличие же в том, что термопара и термистор используются для измерения температуры нити накаливания.

Измерительный диапазон: 10 −3 — 10 мм рт. ст. (грубо 10 −1 — 1000 Па)

Ионизационный манометр [ править | править код ]

Ионизационные манометры — наиболее чувствительные измерительные приборы для очень низких давлений. Они измеряют давление косвенно через измерение ионов образующихся при бомбардировке газа электронами. Чем меньше плотность газа, тем меньше ионов будет образовано. Калибрирование ионного манометра — нестабильно и зависит от природы измеряемых газов, которая не всегда известна. Они могут быть откалибрированы через сравнение с показаниями манометра Мак Леода, которые значительно более стабильны и независимы от химии.

Термоэлектроны соударяются с атомами газа и генерируют ионы. Ионы притягиваются к электроду под подходящим напряжением, известным как коллектор. Ток в коллекторе пропорционален скорости ионизации, которая является функцией давления в системе. Таким образом, измерение тока коллектора позволяет определить давление газа. Имеется несколько подтипов ионизационных манометров.

Измерительный диапазон: 10 −10 — 10 −3 мм рт. ст. (грубо 10 −8 — 10 −1 Па)

Большинство ионных манометров делятся на два вида: горячий катод и холодный катод. Третий вид — это манометр с вращающимся ротором более чувствителен и дорог, чем первые два и здесь не обсуждается. В случае горячего катода электрически нагреваемая нить накала создаёт электронный луч. Электроны проходят через манометр и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательно заряженном электроде. Ток зависит от числа ионов, которое, в свою очередь, зависит от давления газа. Манометры с горячим катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10 −3 мм рт. ст. до 10 −10 мм рт. ст. Принцип манометра с холодным катодом тот же, исключая, что электроны образуются в разряде созданным высоковольтным электрическим разрядом. Манометры с холодным катодом аккуратно измеряют давление в диапазоне 10 −2 мм рт. ст. до 10 −9 мм рт. ст. Калибрирование ионизационных манометров очень чувствительно к конструкционной геометрии, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным напылениям. Их калибровка может стать непригодной при включении при атмосферном и очень низком давлении. Состав вакуума при низких давлениях обычно непредсказуем, поэтому масс-спектрометр должен быть использован одновременно с ионизационным манометром для точных измерений.

Горячий катод [ править | править код ]

Ионизационный манометр с горячим катодом Баярда-Алперта обычно состоит из трёх электродов работающих в режиме триода, где катодом является нить накала. Три электрода — это коллектор, нить накала и сетка. Ток коллектора измеряется в пикоамперах электрометром. Разность потенциалов между нитью накала и землёй обычно составляет 30 В, в то время как напряжение сетки под постоянным напражением — 180—210 вольт, если нет опциональной электронной бомбардировки, через нагрев сетки, которая может иметь высокий потенциал приблизительно 565 Вольт. Наиболее распространённый ионный манометр — это горячим катодом Баярда-Алперта с маленьким ионным коллектором внутри сетки. Стеклянный кожух с отверстием к вакууму может окружать электроды, но обычно он не используется и манометр встраивается в вакуумный прибор напрямую и контакты выводятся через керамическую плату в стене вакуумного устройства. Ионизационные манометры с горячим катодом могут быть повреждены или потерять калибровку если они включаются при атмосферном давлении или даже при низком вакууме. Измерения ионизационных манометров с горячим катодом всегда логарифмичны.

Электроны испущенные нитью накала движутся несколько раз в прямом и обратном направлении вокруг сетки пока не попадут на неё. При этих движениях, часть электронов сталкивается с молекулами газа и формирует электрон-ионные пары (электронная ионизация). Число таких ионов пропорционально плотности молекул газа умноженной на термоэлектронный ток, и эти ионы летят на коллектор, формируя ионный ток. Так как плотность молекул газа пропорциональна давлению, давление оценивается через измерение ионного тока.

Чувствительность к низкому давлению манометров с горячим катодом ограничена фотоэлектрическим эффектом. Электроны, ударяющие в сетку, производят рентгеновские лучи, которые производят фотоэлектрический шум в ионном коллекторе. Это ограничивает диапазон старых манометров с горячим катодом до 10 −8 мм рт. ст. и Баярда-Алперта приблизительно к 10 −10 мм рт. ст. Дополнительные провода под потенциалом катода в луче обзора между ионным коллектором и сеткой предотвращают этот эффект. В типе извлечения ионы притягиваются не проводом, а открытым конусом. Поскольку ионы не могут решить, какую часть конуса ударить, они проходят через отверстие и формируют ионный луч. Этот луч иона может быть передан нa кружку Фарадея.

Холодный катод [ править | править код ]

Существует два вида манометров с холодным катодом: манометр Пеннинга (введённый Максом Пеннингом), и инвертированный магнетрон. Главное различие между ними состоит в положении анода относительно катода. Ни у одного из них нет нити накаливания, и каждому из них требуется напряжение до 0,4 кВ для функционирования. Инвертированные магнетроны могут измерять давления до 10 −12 мм рт. ст.

Такие манометры не могут работать если ионы, генерируемые катодом рекомбинируют прежде, чем они достигнут анод. Если средняя длина свободного пробега газа меньше, чем размеры манометра, тогда ток на электроде исчезнет. Практическая верхняя граница измеряемого давления манометра Пеннинга 10 −3 мм рт. ст.

Точно так же манометры с холодным катодом могут не включиться при очень низких давлениях, так как почти полное отсутствие газа мешает устанавливать электродный ток — особенно в манометре Пеннинга, который использует вспомогательное симметричное магнитное поле, чтобы создать траектории ионов порядка метров. В окружающем воздухе подходящие ионые пары формируются посредством воздействия космической радиации; в манометре Пеннинга приняты меры, чтобы облегчить установку пути разряда. Например, электрод в манометре Пеннинга обычно точно сужается, для облегчения полевой эмиссии электронов.

Циклы обслуживания манометров с холодным катодом вообще измеряются годами, в зависимости от газового типа и давления, в котором они работают. Используя манометр с холодным катодом в газах с существенными органическими компонентами, такими как остатки масла насоса, может привести к росту тонких углеродистых плёнок в пределах манометра, которые в конечном счете замыкают электроды манометра или препятствуют гереации пути разряда.

Применение манометров [ править | править код ]

Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать давление. Наиболее часто манометры применяют в теплоэнергетике, на химических, нефтехимических предприятиях, предприятиях пищевой отрасли.

Цветовая маркировка [ править | править код ]

Довольно часто корпуса манометров, служащих для измерения давления газов, окрашивают в различные цвета. Так манометры с голубым цветом корпуса предназначены для измерения давления кислорода. Жёлтый цвет корпуса имеют манометры на аммиак, белый — на ацетилен, тёмно-зелёный — на водород, серовато-зелёный — на хлор. Манометры на пропан и другие горючие газы имеют красный цвет корпуса. Корпус чёрного цвета имеют манометры, предназначенные для работы с негорючими газами.

Термин «манометр», используемый в тексте, является обобщающим и помимо непосредственно манометров, также подразумевает вакуумметры и мановакуумметры. В данном материале не рассматриваются цифровые приборы.

Манометры – одни из самых распространенных приборов в промышленности и ЖКХ. Уже более ста лет они надежно служат людям. Потребности производства инициировали разработку манометров различного назначения, отличающихся размерами, конструкцией, присоединительной резьбой, диапазонами и единицами измерений, классом точности. Неправильный выбор приборов приводит к их преждевременному выходу из строя, недостаточной точности измерений или переплате за излишний функционал.

Манометры можно классифицировать по следующим критериям.

1.1. Технические манометры стандартного исполнения – предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, пара и газа.

1.2. Технические специальные – манометры для работы с конкретными средами или в специфических условиях. К специальным относятся следующие манометры:

– манометры для пищевой промышленности.

Кислородные манометры конструктивно не отличаются от технических манометров, но в процессе производства проходят дополнительную очистку от масел, так как при соприкосновении кислорода с маслами может произойти воспламенение или взрыв. На шкалу наносится обозначение О₂.

Ацетиленовые манометры изготавливаются без использования меди и ее сплавов. Это обусловлено тем, что при взаимодействии меди и ацетилена образуется взрывоопасная ацетиленистая медь. Ацетиленовые манометры маркируются символами С₂Н₂.

Аммиачные и коррозионностойкие манометры имеют механизмы из нержавеющей стали и сплавов, не подверженных коррозии при взаимодействии с агрессивными средами.

Конструкция виброустойчивых манометров обеспечивает работоспособность при воздействии вибрации в диапазоне частот, примерно в 4–5 раз превышающем допустимую частоту вибрации стандартных технических манометров.

Некоторые типы виброустойчивых манометров могут заполняться демпфирующей жидкостью. В качестве демпфирующей жидкости используют глицерин (диапазон рабочих температур от -20 до +60 о С) или жидкость ПМС-300 (диапазон рабочих температур от -40 до +60 о С).

Манометры для пищевой промышленности не имеют прямого контакта с измеряемой средой и отделены от нее мембранным разделительным устройством. Надмембранное пространство заполняется специальной жидкостью, которая передает усилие на механизм манометра.

Корпуса манометров обычно окрашивают в цвет соответствующий области применения: аммиачные – в желтый, ацетиленовые – в белый, для водорода – в темно-зеленый, для горючих газов, например, пропана, – в красный, для кислорода – в голубой, для негорючих газов – в черный.

2. Электроконтактные (сигнализирующие) манометры.

Электроконтактные (сигнализирующие) манометры имеют в своем составе контактные группы для подключения внешних электрических цепей. Используются для поддержания давления в технологических установках в заданном диапазоне.

Контактные группы электроконтактных (сигнализирующих) манометров согласно ГОСТ 2405-88 могут иметь одно из четырех исполнений:

III – два размыкающих контакта: левый указатель (min) – синий, правый (max) – красный;

IV – два замыкающих контакта: левый указатель (min) – красный, правый (max) – синий;

V – левый контакт размыкающий (min); правый замыкающий контакт (max) – оба указателя синие;

VI – левый контакт замыкающий (min); правый контакт размыкающий (max) – оба указателя красные.

Большинство российских заводов принимает исполнение V в качестве стандартного. То есть если в заявке не будет указано исполнение электроконтактного манометра, то заказчик почти гарантированно получит прибор с контактными группами этого исполнения. При отсутствии паспорта можно определить исполнение контактных групп по цвету указателей.

Электрокониактные (сигнализирующие) манометры подразделяются на общепромышленные и взрывозащищенные. К заказу взрывозащищенных манометров нужно подходить очень тщательно, с тем, чтобы вид взрывозащиты прибора соответствовал объекту повышенной опасности.

3. Единицы измерения давления.

Градуировка шкал манометров осуществляется в одной из единиц: кгс/см 2 , бар, кПа, МПа. Однако нередко можно встретить манометры с двойной шкалой. Первая шкала проградуирована в одной из перечисленных выше единиц, вторая в psi – фунт-силах на квадратный дюйм. Данная единица является внесистемной и применяется в основном в США. В табл. 1 приведено соотношение указанных единиц между собой.

Табл. 1. Соотношение единиц давления

Приборы, проградуированные в кПа, называют манометрами для измерения низких давлений газов. В качестве чувствительного элемента используется мембранная коробка, тогда как в манометрах на большие давления применяют изогнутую или спиральную трубку.

4. Диапазон измеряемых давлений.

В физике различают несколько видов давления: абсолютное, барометрическое, избыточное, вакуум. Абсолютное давление – это давление измеренное относительно абсолютного вакуума. Абсолютное давление отрицательным быть не может.

Барометрическое – это атмосферное давление, которое зависит от высоты над уровнем моря, температуры и влажности воздуха. На отметке ноль метров над уровнем моря оно принято равным 760 мм ртутного столба. В технических манометрах эта величина принята за нуль, то есть значение барометрического давления на результаты измерений не влияет.

Избыточное давление – это разность между абсолютным давлением и барометрическим, при условии, что абсолютное давление превышает барометрическое.

Вакуум – разность абсолютного давления и барометрического, когда абсолютное давление меньше барометрического. Поэтому вакуумметрическое давление не может быть больше барометрического.

Исходя из этого становится понятно, что вакуумметры измеряют разряжение. Мановакуумметры перекрывают область вакуума и избыточного давления. Манометры измеряют избыточное давление. Существует еще один класс приборов, называемых дифманометрами. Дифманометры включаются в две точки одной системы и показывают перепад давления газообразных или жидких веществ.

Диапазоны измеряемых давлений стандартизированы и приняты равными определенному ряду значений, которые приведены в табл. 2.

Табл. 2. Стандартный ряд значений для градуировки шкал.

Диапазоны измеряемых давлений, кгс/см 2

-1…0,6; 1,5; 3; 5; 9; 15; 24

0…0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600; 1000; 1600

Манометры сверхвысоких давлений

0…2500; 4000; 6000; 10000

5. Класс точности манометров

Класс точности – допустимая погрешность прибора, выраженная в процентах от максимального значения шкалы данного прибора. Класс точности наносится производителями на шкалу. Чем меньше это значение, тем точнее прибор. Один и тот же тип манометра может иметь разный класс точности. Например, завод «Манотомь» в стандартном исполнении производит приборы с классом точности 1,5, а под заказ может изготовить аналогичные приборы с классом точности 1,0. В табл. 3 приведены данные по классам точности применительно к различным видам манометров.

Табл. 3. Класс точности манометров российских производителей.

Манометры точных измерений

Манометры сверхвысоких давлений

У приборов импортного производства значение класса точности может несколько отличаться от российских аналогов. Например, у европейских технических манометров класс точности может быть 1,6.

Чем меньше диаметр корпуса прибора, тем ниже его класс точности.

6. Диаметр корпуса

Чаще всего манометры изготавливаются в корпусах, имеющих следующие диаметры: 40, 50, 60, 63, 100, 150, 160, 250 мм. Но можно встретить приборы и с другими размерами корпуса. Например, виброустойчивые манометры производства «Физтех» типа ДМ8008-Вуф (ДА8008-Вуф, ДВ8008-Вуф) изготавливаются в корпусах диаметром 110 мм, а уменьшенный вариант этого прибора, ДМ8008-Вуф (ДА8008-Вуф, ДВ8008-Вуф) Исполнение 1, имеет диаметр 70 мм.

Манометры с корпусом в 250 мм часто называют котловыми. Они не имеют специальных исполнений и применяются на теплоэнергетических объектах и позволяют с рабочего места оператора контролировать давление на нескольких расположенных рядом установках.

7. Конструкция манометров

Для подключения манометра к системе используется штуцер. Различают радиальное (нижнее) расположение штуцера и осевое (тыльное). Осевой штуцер может быть с центральным расположением или со смещенным относительно центра. Многие типы манометров в силу конструктивных особенностей не имеют исполнения с осевым штуцером. Например, сигнализирующие (электроконтактные) манометры изготавливают только с радиальным штуцером, так как на тыльной стороне размещается электрический разъем.

Размер резьбы на штуцере зависит от диаметра корпуса. Манометры с диаметрами – 40, 50, 60, 63 мм изготавливаются с резьбой М10х1,0-6g, М12х1,5-8g, G1/8-B, R1/8, G1/4-В, R1/4. На манометрах большего размера применяется М20х1,5-8g или G1/2-В. Европейские нормы предусматривают применение не только указанных выше типов резьбы, но и конических – 1/8 NPT, 1/4 NPT, 1/2 NPT. Кроме того, в промышленности используются специфические присоединения. Манометры, измеряющие высокие и сверхвысокие давления, могут иметь внутреннюю коническую или цилиндрическую резьбу.

При заказе манометров рекомендуется указывать тип резьбы. Не выполнение данного правила может повлечь дополнительные расходы, связанные с заменой установочной арматуры.

Конструкция корпуса манометра зависит от способа и места установки. Приборы, устанавливаемые открыто на магистралях, как правило, не имеют дополнительных креплений. При установке в шкафы, панели управления используются манометры с передним или задним фланцем. Можно выделить следующие исполнения манометров:

– с радиальным штуцером без фланца;

– с радиальным штуцером с задним фланцем;

– с осевым штуцером с передним фланцем;

– с осевым штуцером без фланца.

Манометры стандартного исполнения, как правило, имеют степень защиты IP40. Специальные манометры, в зависимости от области применения, могут изготавливаться со степенью защиту IP50, IP53, IP54 и IP65.

В ряде случаев, манометры должны пломбироваться с тем, чтобы исключить возможность несанкционированного вскрытия приборов. С этой целью некоторые производители изготавливают на корпусе проушину и комплектуют винтом с отверстием в головке, позволяющие установить пломбу.

8. Защита от высоких температур и перепадов давления

На погрешность измерений и ресурс манометров серьезное влияние оказывает температура. Этот фактор воздействует на внутренние элементы конструкции при контакте с измеряемой средой, а внешне через температуру окружающей среды.

Большинство манометров должно эксплуатироваться при температуре окружающей и измеряемой среды не более +60 о С, максимум +80 о С. Некоторые производители изготавливают приборы, рассчитанные на температуру измеряемой среды до +150 о С и даже +300 о С. Однако измерения при высоких температурах можно производить манометрами стандартного исполнения. Для этого манометр должен подключаться к системе через сифонный отвод (охладитель). Сифонный отвод – это трубка специальной формы. На концах отвода имеется резьба для подключения к магистрали и присоединения манометра. Сифонный отвод образует ответвление, в котором отсутствует циркуляция измеряемой среды. В результате в месте подключения манометра температура может в разы отличаться от температуры в основной магистрали.

Другим фактором, влияющим на долговечность манометров, являются резкие перепады давления или гидроудары. Для снижения влияния этих факторов используют демпферы. Демпфер может быть выполнен в виде отдельного устройства, устанавливаемого перед манометром или монтироваться во внутреннем канале держателя прибора.

Защитить манометр можно и другим способом. В случаях, когда нет необходимости постоянно контролировать давление в системе, манометр можно установить через кнопочный кран. Таким образом прибор будет подключаться к контролируемой магистрали лишь на время, в течение которого будет нажата кнопка крана.

Характеристики манометров для измерения давления

Рабочее давление манометра определяется по формуле P_{раб. ниж.}=0,25*Pmax P_{раб. верх.}=0,75*Pmax, т.е. рабочее давление находится в диапазоне 0,25 . 0,75 % от максимального значения манометра. Манометры, вакуумметры и мановакуумметры показывающие предназначены для измерений избыточного и вакуумметрического давления жидкостей и газов. Принцип действия манометров основан на зависимости деформации чувствительного элемента от измеряемого давления. В качестве чувствительного элемента используется трубка Бурдона. Под воздействием измеряемого давления свободный конец трубки перемещается и с помощью специального механизма вращает стрелку манометра.

манометр

Основным узлом манометров является трубчатая пружина. При возрастании давления пружина разгибается, и перемещение её конца с помощью передаточного механизма преобразуется во вращение показывающей стрелки относительно шкалы циферблата манометра. Измеряемое давление подается в трубчатую пружину через резьбовой штуцер. Шкалы давления приборов могут быть отградуированными в кПа, МПа, кгс/см2, бар.