Механические манометры для систем с насосами
Механическим манометрам обычно не уделяется столько внимания, как другим компонентам насосных систем, в которых давление является технологической величиной. Однако их не следует игнорировать, поскольку как местные визуальные индикаторы они очень полезны при диагностике насосных установок и позволяют быстро обнаружить проблему там, где она возникает.
История механических манометров восходит ко временам промышленной революции, когда с популяризацией паровых двигателей в промышленности и на транспорте стали происходить аварии, вызванные превышением пределов давления пара – для защиты персонала и пользователей их оборудовали манометрами.
Хотя сегмент цифровых манометров в настоящее время развивается, популярность аналоговых манометров не ослабевает, главным образом, благодаря прогрессу в области материалов и технологий производства. В результате современные механические манометры не уступают другим устройствам для измерения давления с точки зрения долговечности, читаемости, точности и цены.
Благодаря этому индикаторы данного типа устанавливаются: в установках отопления и охлаждения, системах вентиляции и кондиционирования, медицинской технике, насосных станциях и трубопроводах жидких и газообразных сред. Механические манометры также используются при мониторинге насосов, фильтров и в лабораториях, во время калибровки или испытаний на герметичность.
Как устроен механический манометр?
Популярной группой механических манометров являются пружинные манометры. В их случае для определения значения измеряемой величины используется зависимость степени упругой деформации измерительного элемента от давления, оказываемого на него технологической средой.
Пружинные манометры обычно имеют циферблат со шкалой, откалиброванной в заданных единицах давления. По ней движется стрелка, зафиксированная одним концом в ее центре, а другим по неполному кругу (обычно начало и конец шкалы находятся примерно на семи и пяти часах, хотя это зависит от диапазона и точности измерения).
Подвижный кончик указателя манометра указывает текущее значение давления на шкале, так как он соединен с измерительным элементом, спрятанным за циферблатом. Вместе с ним датчик помещается в корпус, обычно в виде металлической отливки или пластиковой формы. Крышка застеклена спереди.
В некоторых моделях манометров со встроенными электронными компонентами доступен дополнительный электрический выходной сигнал. В случае возникновения проблем с его подачей или отключения электроэнергии значение измеряемой величины все равно можно будет прочитать на шкале. В этом главное преимущество механических манометров, которые показывают давление без необходимости подключения к источнику питания.
Трубка Бурдона
Тонометры классифицируются по типу измерительного элемента. В зависимости от этого различают манометры: трубчатые, мембранные и сильфонные. Первые из них пользуются особой популярностью. Их отличает широкий диапазон измерений – трубчатые манометры используются для измерения давлений от низкого до среднего и высокого, до нескольких тысяч бар. Они используются для контроля давления газов и жидкостей, и сравнительно дешевы.
Измерительный элемент – трубка Бурдона. Представляет собой дугообразный отрезок гибкого металлического троса овального (приплюснутого) сечения. Трубки Бурдона могут иметь разную форму. Наиболее распространены С-образные, винтовые или спиралевидные формы. Один конец трубки фиксируется в технологическом зажиме, а другой конец, с закрытым выходным отверстием, остается свободным.
Первый наполняется подаваемой измеряемой средой, второй соединен с зубчатым механизмом и через него с указателем манометра. При изменении давления жидкости сечение трубки Бурдона меняет форму с овальной на круглую, если давление внутри нее выше внешнего давления, или наоборот — трубка сплющивается, если давление внутри меньше внешнего давления.
Сопутствующие напряжения вызывают прогиб изогнутой трубки – она соответственно разворачивается или сжимается. Это приводит к перемещению её свободного конца, что отражается на положении стрелки на циферблате тонометра.
На измерительные возможности манометра влияет тип трубки, особенно угол ее навивки. В случае С-образных трубок его максимальное значение не превышает 360°, поэтому, если требуется большая чувствительность, применяют спиральные или винтовые трубки. Кроме того, диапазон измерения зависит от материала и диаметра трубки.
Разница между мембранными и сильфонными манометрами
Измерительный элемент в диафрагменных или диафрагменных манометрах представляет собой, как следует из названия, мембрану, натянутую и установленную в корпусе корпуса. Его деформация из-за изменения давления передается шестерней на иглу, движущуюся по диску. Диапазон измерения устройств этого типа обычно составляет 0–40 бар.
Мембранные манометры определенно лучше всего подходят для измерения низких давлений, что обусловлено большой поверхностью мембраны. Манометры этого типа также используются для измерения отрицательного и дифференциального давления. С другой стороны, диафрагма подвержена разрыву при воздействии высокого давления, превышающего номинальное значение.
На это состояние обычно указывает неподвижный указатель, остановившийся в нижней части шкалы. Важным преимуществом диафрагмальных тонометров является ударопрочность. Кроме того, их легко защитить от коррозии или истирания в случае контакта с химически агрессивными жидкостями, покрыв мембрану соответствующим защитным покрытием.
По сравнению с манометрами с трубкой Бурдона они также менее склонны к засорению при измерении сред с твердыми частицами. К сожалению, изменения температуры делают показания тонометров этого типа менее точными.
В сильфонных, или баночных, манометрах измерительным элементом является металлический баллон, гофрированный по бокам (сильфон), с открытым входом для измеряемой жидкости. Под действием приложенного давления сильфон расширяется. Его смещение отражается на движении указателя на циферблате манометра, с которым он соединен. Устройства этого типа особенно эффективны при измерении низких давлений.
