Как работает манометр давления воды

Манометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Манометр – это компактное механическое устройство для измерения давления. В зависимости от модификации оно может работать с воздухом, газом, паром или жидкостью. Существует много разновидностей манометров, по принципу снятия показаний давления в измеряемой среде, каждый из которых имеет свое применение.

Сфера использования

Манометры являются одним из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах:

Котлах отопления.
Газопроводах.
Водопроводах.
Компрессорах.
Автоклавах.
Баллонах.
Баллонных пневматических винтовках и т.д.

Внешне манометр напоминает невысокий цилиндр различного диаметра, чаще всего 50 мм, который состоит из металлического корпуса со стеклянной крышкой. Сквозь стеклянную часть просматривается шкала с отметками в единицах измерения давления (Бар или Па). Сбоку в корпус входит трубка с внешней резьбой для ввинчивания в отверстие системы, в которой необходимо провести измерение давления.

При нагнетании давление в измеряемой среде газ или жидкость сквозь трубку прижимает внутренний механизм манометра, что приводит к отклонению угла стрелки, которая указывает на шкалу. Чем выше создаваемое давление, тем больше отклоняется стрелка. Цифра на шкале, на которой остановится указатель, и будет соответствовать давлению в измеряемой системе.

Давление, которое может измерить манометр

Манометры являются универсальными механизмами, которые могут применяться для измерения различных значений:

Избытка давления.
Вакуумного давления.
Разницы давлений.
Атмосферного давления.

Применение этих приборов позволяет контролировать различные технологические процессы и предотвращать аварийные ситуации. Манометры предназначенные для эксплуатации в особых условиях могут иметь дополнительные модификации корпуса. Это может быть взрывозащищенность, устойчивость к коррозии или повышенной вибрации.

Разновидности манометров

Манометры используется во многих системах, где присутствует давление, которое должно находиться на четко заданном уровне. Применение прибора позволяет вести за ним контроль, поскольку недостаточное или избыточное воздействие может навредить различным технологическим процессам. Кроме этого, превышение нормы давления является причиной разрыва емкостей и труб. В связи с этим создано несколько разновидностей манометров рассчитанных под определенные условия работы.

Они бывают:

Образцовые.
Общетехнические.
Электроконтактные.
Специальные.
Самопишущие.
Судовые.
Железнодорожные.

Образцовый манометр предназначен для поверки другого подобного измерительного оборудования. Такие устройства определяют уровень избыточного давления в различных средах. Подобные приборы оснащены особо точным механизмом, дающим минимальную погрешность. Класс точности у них составляет от 0,05 до 0,2.

Общетехнические применяются в общих средах, которые не замерзают в лед. Такие приборы имеют класс точности от 1,0 до 2,5. Они устойчивы к вибрации, поэтому могут устанавливаться на транспорте и системах отопления.

Электроконтактные предназначены специально для контроля и предупреждения о достижении верхней отметки опасной нагрузки, способной разрушить систему. Такие приборы используются с различными средами, такими как жидкости, газы и пары. Данное оборудование имеет встроенный механизм управления электроцепями. При появлении избыточного давления манометр подает сигнал или механическим способом отключает снабжающее оборудование, нагнетающее давление. Также электроконтактные манометры могут включать специальный клапан, который сбрасывает давление до безопасного уровня. Такие приборы предотвращают аварии и взрывы на котельных.

Специальные манометры предназначены для работы с определенным газом. Такие приборы обычно имеют цветные корпуса, а не классические черные. Цвет соответствует газу, с которым может работать данный прибор. Также на шкале применяется специальная маркировка. К примеру, манометры для измерения давления аммиака, которые обычно устанавливается в промышленных холодильных установках, окрашены в желтый цвет. Подобное оборудование имеет класс точности от 1,0 до 2,5.

Самопишущие применяются в сферах, где требуется не только вести визуальный контроль за давлением системы, но и фиксировать показатели. Они пишут диаграмму, по которой можно просматривать динамику давления в любой промежуток времени. Подобные устройства можно встретить в лабораториях, а также на тепловых электростанциях, консервных заводах и прочих пищевых предприятиях.

Судовые включают широкий модельный ряд манометров, которые имеют защищенный корпус от атмосферного воздействия. Они могут работать с жидкостью, газом или паром. Имена их можно встретить на уличных газовых распределителях.

Железнодорожные манометры предназначены для контроля за избыточным давлением в механизмах, которые обслуживают рельсовый электротранспорт. В частности, их применяют на гидравлических системах, передвигающих рельсы при разведении стрелы. Подобные устройства имеют повышенную стойкость к вибрации. Они не только устойчиво переносят встряску, но при этом указатель на шкале не реагирует на механическое воздействие на корпус, точно отображая уровень давления в системе.

Разновидности манометров по механизму снятия показаний давления в среде

Манометры различаются и по внутреннему механизму, приводящему снятие показаний давления в системе, к которой подключаются. В зависимости от устройства они бывают:

Жидкостные.
Пружинные.
Мембранные.
Электроконтактные.
Дифференциальные.

Жидкостный манометр предназначен для измерения давление столба жидкости. Такие приборы работают по физическому принципу сообщающихся сосудов. Большинство устройств имеют видимый уровень рабочей жидкости, из которой они снимают показания. Эти приборы одни из редко используемых. В связи с контактом с жидкостью их внутренняя часть пачкается, поэтому постепенно прозрачность теряется, и визуально определить показания становится сложно. Жидкостные манометры были придуманы одними из самых первых, но еще встречаются.

Пружинные манометры самые часто встречаемые. Они имеют простую конструкцию, которая пригодна для ремонта. Пределы их измерения обычно составляют от 0,1 до 4000 Бар. Непосредственно сам чувствительный элемент такого механизма представляет собой трубку овального сечения, которая под действием давления ужимается. Давящая на трубку сила передается по специальному механизму на стрелку, которая проворачивается под определенным углом, указывая на шкалу с разметкой.

Мембранный манометр работает по физическому принципу пневматической компенсации. Внутри прибора имеется специальная мембрана, уровень прогиба которой зависит от воздействия создаваемого давлением. Обычно применяется две спаянных между собой мембран, образовывающих коробку. По мере изменения объема коробки чувствительный механизм отклоняет стрелку.

Электроконтактные манометры можно встретить в системах, которые автоматически контролируют давление и проводят его регулировку или сигнализируют о достижении критического уровня. В приборе имеется две стрелки, которые можно двигать. Одна устанавливается на минимальное давление, а вторая на максимальное. Внутри прибора вмонтированы контакты электрической цепи. Когда давление достигает одного из критических уровней, проводится замыкание электроцепи. В результате создается сигнал на пульт управлении или срабатывает автоматический механизм для экстренного сброса.

Читать еще: Почему не включается посудомоечная машина

Дифференциальные манометры являются одними из самых сложных механизмов. Они работают по принципу измерения деформации внутри специальных блоков. Данные элементы манометра восприимчивы к давлению. По мере деформации блока специальный механизм передает изменения на стрелку, указывающую на шкалу. Движение указателя происходит до тех пор, пока перепады в системе не прекратятся и не остановятся на определенном уровне.

Класс точности и диапазон измерения

Любой манометр имеет технический паспорт, на котором указывается его класс точности. Показатель имеет цифровое выражение. Чем ниже цифра, тем прибор точнее. Для большинства приборов нормой является класс точности от 1,0 до 2,5. Они применяются в тех случаях, когда небольшое отклонение не имеет особого значения. Самую большую погрешность обычно дают приборы, которые используют автомобилисты для измерения давления воздуха в шинах. Их класс нередко опускается до отметки 4,0. Лучший класс точности имеют образцовые манометры, самые совершенные из них работают с погрешностью 0,05.

Каждый манометр рассчитан для работы в определенном диапазоне давления. Слишком мощные массивные модели не смогут зафиксировать минимальные колебания. Очень чувствительные устройства при избыточном воздействии выходят из строя или разрушаются, приводя к разгерметизации системы. В связи с этим при выборе манометра следует обращать внимание на этот показатель. Обычно на рынке можно найти модели, которые способны фиксировать перепады давления в пределах от 0,06 до 1000 мПА. Также существуют специальные модификации, так называемые тягомеры, которые предназначены для измерения разрежения давления до уровня -40 кПа.

Устройство и принцип работы манометра

Измерение давления производится с помощью чувствительного элемента — трубки Бурдона, диафрагмы, столба жидкости, тензодатчика и т.д. Наиболее распространены следующие приборы измерения давления:

Пьезометр
U-образная трубка
Пружинный манометр на основе трубки Бурдона
Диафрагменный манометр
Диафрагменный датчик давления
Тензометрический датчик давления
Сильфонный датчик давления
Пьезо-электрический датчик давления

Рассмотрим принцип действия манометров разных типов.

Как работает пружинный манометр?

Чувствительным элементом пружинных манометров является трубка Бурдона — полая латунная трубка эллиптического или овального сечения, согнутую по дуге и запаянная с одного конца. Другой конец трубки соединяется со штуцером манометра, таким образом внутренняя полость трубки сообщается с областью, в которой измеряется давление.

Давление действует на внутреннюю поверхность трубки Бурдона. Из-за разности площадей, на которые воздействует давление среды, трубка будет стремиться распрямиться. Получается, что при увеличении давления латунная трубка разгибается, а, при уменьшении — сгибается. Это приводит к перемещению запаянного конца трубки, который через тягу соединен с зубчатым сектором, воздействующим на шестерню со стрелкой. Положение стрелки с помощью нанесенной на прибор шкалы интерпретируется в величину показаний избыточного давления.

Манометры на основе трубки Бурдона способны измерять давление до сотен МПа, и широко применяются в гидроприводе, пневмоприводах, системах отопления водоснабжения.

Для чего манометр заполняют глицерином?

Для снижения вибраций и колебаний, при наличии пульсаций, скачкообразных изменениях давления, манометр заполняют демпфирующей жидкостью — глицерином, а давление к чувствительному элементу подводится через постоянный дроссель.

Что такое образцовый манометр

Образцовый манометр — прибор для измерения давления с высокой точностью, он предназначен для испытаний, тарировки, поверки, калибровки других манометров или датчиков давления, для измерения точного измерения давления, например при проведении научно-исследовательских экспериментов, осуществления тарировки, поверки других манометров.

Образцовые манометры обычно имеют устройства дополнительной настройки и корректировки, например может быть предусмотрена возможность температурной корректировки. К механизмам образцовых манометров предъявляются высокие требования они изготавливаются с высокой точностью.

Образцовые манометры показывают давление с высокой точностью, а диаметр шкалы у этих манометров больше, чем у обычных приборов. Диаметр образцовых манометров с классом точности 0,4 составляет 160 мм, а с классом точности 0,15 или 0,25 — 250 мм.

Как устроен диафрагменный манометр?

В качестке чувствительного элемента в диафрагменном манометре используется мембрана, которая воздействует на механизм, соединенный со стрелкой. Подводимое к манометру измеряемое давление деформирует мембрану, которая в свою очередь заставляет перемещаться стрелку.

Диапазон измерения диафрагменного манометра зависит от жесткости и площади мембраны.

Диафрагменные манометры пригодны для работы с агрессивными средами, их используют для измерения давления в:

Цементных и бетонновых насосах
Системах транспортировки сточных вод
На коксовом производстве

Параметры манометров

При выборе манометров следует учитывать следующие параметры:

Среда, в которой измеряется давление
Область применения
Класс точности манометра
Диаметр, согласно ГОСТ 2405-88. «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры» выпускаются манометры диаметром 40, 50, 63, 100, 160, 250 миллиметров
Предел измерений
Единицы измерения давления — МПа, Бар, Кгс/см 2
Материал корпуса
Наличие фланца
Присоединительная резьба штуцера
Расположение штуцера — радиальное или осевое

Шкала манометра

На манометре может быть нанесено несколько шкал, для измерения давления в различных единицах.

На представленном манометре нанесены шкалы для измерения давления в МПа и psi. Прибор показывает давление 250 Bar или 3500 psi.

Условное обозначение манометров

В обозначении прибора указывается:

Функциональное назначение прибора
- ДМ — манометр;
- ДВ — вакуумметр;
- ДА — мановакуумметр;
- ДТ — тягомер;
- ДН — напоромер;
- ДГ — тягонапоромер.
Серийный или порядковый номер манометра
Величина измеряемого давления
Единицы измерения
Класс точности

Например, для манометра с порядковым номером 0001, пределом 100, единицей измерения МПа, классом точности 1, обозначение будет выглядеть:

Производители манометров могут устанавливать свои правила маркировки, однако принцип обозначения и основные параметры, указываемые в шифре остаются аналогичными тем, что показаны в примере.

Читать еще: Основные виды конструкторской документации

Манометры для измерения давления воды – устройство, виды и отличия от манометров для воздуха

Манометр – это прибор, позволяющий измерить давление в водной системе или среде. С помощью этого простого устройства можно получить точные показатели давления в любой точке трубопровода или насосного агрегата. Ниже изучим конструкцию, принцип работы и отличия между разными видами манометров.

Устройство манометра для измерения давления воды

Манометр для измерения давления воды в водопроводе обладает очень простой конструкцией. Прибор состоит из корпуса и шкалы, на которой указывается измеряемая величина. Внутри корпуса может быть расположена трубчатая пружина или двухпластинчатая мембрана. Также внутри устройства находится держатель, трибко-секторный механизм и упругий чувствительный элемент.

Принцип действия прибора основывается на уравновешивании показателей давления посредством силы деформации мембраны или пружины. В результате этого процесса упругий чувствительный элемент смещается, что приводит в действие показывающую стрелку устройства.

Классификация манометров по принципу работы

В наши дни работающие в условиях давления устройства используются практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Следовательно, вместе с ними применяются и манометры, дающие точную информацию о показателях давления. При этом измерительные приборы могут отличаться между собой по конструкции и принципу действия. Имеющиеся на рынке устройства делятся на такие виды:

Поршневые манометры – в их устройство входит цилиндр, внутри которого располагается поршень. При работе на одну часть поршневого насоса действует рабочая среда – газ или жидкость, а с другой – давление груза определенной величины. Вместе с перемещением бегунка в действие приводится стрелка на шкале прибора;

Жидкостные манометры – в их конструкцию входит трубка, внутри которой находится жидкость и подвижная пробка. В процессе использования жидкостного манометра рабочая жидкость воздействует на пробку, в результате чего меняется уровень жидкости внутри трубки. В этот момент начинает двигаться стрелка прибора;

Деформационные манометры – внутри таких приборов располагается мембрана, деформация которой приводит в действие указательную стрелку над шкалой устройства.

Современные манометры также делятся между собой на механические и электронные устройства. Механический манометр для насоса или системы водоснабжения имеет простую конструкцию, однако не может достаточно точно измерить давление. В конструкцию электронного прибора входит контактный узел, который более точно измеряет давление рабочей среды.

По способу использования манометры делятся между собой на такие виды:

Стационарные – такие приборы монтируются и применяются только на определенном агрегате без возможности демонтажа измерительного устройства. Зачастую на используемом агрегате также применяется регулятор давления для воды с манометром;
Переносные – эти измерительные приборы могут демонтироваться и использоваться для работы с разными агрегатами и в различных системах. Переносной прибор обладает меньшими габаритами.

Каждый из перечисленных видов приборов нашел свое активное применение. Многие из современных моделей используются в системе отопления частного дома или в квартире, другие – применяются для обслуживания крупных промышленных предприятий.

Чем отличается манометр для воды от манометра для воздуха?

Не знакомые с измерительными приборами люди часто не могут отличить манометр давления воды в системе водоснабжения от прибора, который используется для измерения давления воздуха и газа. Внешне оба эти устройства практически не отличаются друг от друга. Тем не менее, различие между ними все-таки есть.

Разница между манометром для воды и воздуха заключается в конструкции и принципе их действия. В приборах для воды роль чувствительного элемента играет мембрана и сосуд с жидкостью. В воздушных манометрах чувствительным элементом служит трубчатая пружина, которая при работе заполняется газом или воздухом.

Как проверить давление воды без манометра?

Узнать показатели давления воды в трубопроводе можно без помощи манометра. Все, что для этого требуется – это использовать самодельное приспособление из прозрачного 2-метрового шланга, которое очень просто изготовить своими руками.

В основном, шланг применяется с целью получения замеров давления воды на выходе из крана. Чтобы узнать нужные показатели, один конец шланга вставляется в кран, а второй закупоривается пробкой. После этого в шланг нужно впустить немного воды.

Прежде, чем начать «эксперимент», потребуется выполнить 2 условия:

Установить шланг в вертикальное положение;
Переместить нижний конец шланга так, как указано в схеме.

Далее определить приблизительное давление воды можно по указанной формуле: P=Pатм*H0/H1, где:

P – давление в системе, измеряемое в атмосферах;
Pатм – давление, которое присутствует внутри шланга до момента открытия крана;
H0 – высота воздушного столба внутри шланга до момента открытия крана;
H1 – высота воздушного столба после заполнения шланга водой.

Нужно отметить, что собранное приспособление по принципу действия полностью повторяет обыкновенный жидкостный манометр.

Проверка давления исходя из расхода воды

Второй способ определения давления заключается в выполнении расчетов с использованием данных о количестве воды, вытекающей из крана. Помимо этих данных, также потребуется:

Узнать конфигурацию трубопровода и определить, из какого материала он изготовлен;
Рассчитать диаметр трубы;
Определить интенсивность вытекания жидкости;
Определить степень открытия крана.

Чтобы рассчитать давление, понадобится мерная 3-литровая емкость и секундомер. Емкость нужно подложить под кран и засечь время, за которое она полностью наполнится водой.

Определить приблизительное давление можно уже после выполненной операции, однако полученные результаты будут очень неточными. Ведь в любом случае банка будет полностью заполнена менее, чем за 10 секунд, из-за чего полученная величина давления будет значительно меньше, чем по регламенту. Тем не менее, отталкиваться всегда нужно от того, что 3-литровая емкость будет полностью заполняться водой за 7 и менее секунд. В таком случае давление внутри трубопровода будет наиболее приближенным к регламентированному.

Как установить манометр для измерения давления воды на водопровод

Манометр – это прибор для измерения давления воды в системе водоснабжения. С его помощью получают точные показатели рабочей среды на любом участке трубопровода. В зависимости от условий эксплуатации различают несколько видов таких датчиков.

Читать еще: Устройство для подзарядки автомобильного аккумулятора

Устройство манометра для измерения давления воды

Манометр имеет простую конструкцию. В приборе различают корпус и шкалу, на которой отмечены измеряемые величины. В корпусе находится трубчатая пружина. Она может быть заменена двухпластинчатой мембраной. Манометр имеет держатель, чувствительный элемент и трибко-секторный механизм.

Стрелка прибора является индикатором. Она может совершать один оборот вокруг своей оси. Для передачи вращения стрелке используются шестеренки. В конструкции прибора находится зубчатый сектор и поводок. Между шестеренками и зубьями устройства находится специальная пружина, исключающая вероятность мертвого хода.

Классификация манометров и принцип работы

В зависимости от особенностей работы устройства измерения давления классифицируются на следующие виды:

Поршневые. В них входит цилиндр, в котором находится поршень. Во время эксплуатации на одну часть насоса действует среда, а с другой – давит груз. Бегунок перемещается, двигая стрелку. Она показывает на шкале прибора определенную величину.
Жидкостные. В их составе находится трубка с жидкостью и подвижной пробкой. При использовании такого устройства рабочая среда давит на пробку, меняя уровень жидкости в трубке. Стрелка прибора приводится в движение.
Деформационные. Внутри таких изделий находится мембрана, которая при деформации приводит в действие указатель над шкалой.

Современные устройства измерения давления разделяют на механические и электронные. В первом случае конструкция прибора максимально простая. В электронном манометре находится контактный узел, способный более точно измерять давление рабочей среды. Такие приборы нашли широкое применение в промышленности. Их используют как образцовые модели для проверки пневматических узлов и настройки регуляторов в различных автоматизированных систем. Многие электронные манометры сохраняют данные о пиковых значениях давления за определенный период эксплуатации.

В зависимости от особенностей работы, устройства бывают:

Стационарные – устанавливают только на определенных агрегатах. Демонтировать такие манометры не получится. Зачастую вместе с ними используется регулятор давления воды.
Переносные – можно устанавливать на разные агрегаты и применять в различных системах. Отличительная особенность моделей – небольшие размеры.

Многие из манометров для измерения давления используются в системах отопления загородных домов и квартир многоэтажных домов. Другие применяются для обслуживания промышленных объектов.

Особенности монтажа

Монтаж манометра возможен только на объекте со стравленным давлением. Прибор устанавливают в рабочее положение. Обычно оно прописано в инструкции. В ней также указаны допуски к установке. Монтаж манометра проводят при помощи гаечного ключа. Чтобы не перегружать корпус прибора, необходимо следить, чтобы момент закручивания не превышал 20 Н*м.

Установить манометр для измерения давления воды в водопроводе можно следующими способами:

Прямой. Прибор монтируют в местах, отмеченных в проектных документах, к примеру, до и после задвижек. В точке установки размещается адаптер. Его соединяют с трубопроводом методом сварки или вворачивания. Манометр устанавливают прямым способом в тех случаях, когда система работает стабильно, без скачков давления.
С применением трехходового крана. Если данные измерений нужно проверять на атмосферное давление, для этой цели устанавливают трехходовой кран. По нему подается атмосферный воздух. Замена манометра, установленного таким образом, не требует прерывания подачи среды.
С использованием импульсной трубки. Она защищает механизм манометра от перепадов напора. Для установки прибора необходимо использовать адаптер. Затем на трубопроводе размещается трубка, трехходовой кран и сам датчик. Этот метод применяется в случаях, когда рабочая среда имеет рабочую температуру, превышающую нормативные значения.

Чтобы обеспечить стабильную работу манометра для измерения давления и снизить риск появления неисправностей, соблюдают определенные требования установки:

Монтаж выполняется таким образом, чтобы было просто снимать измеряемые показатели, проводить обслуживания и ремонт.
Если манометр размещают на высоте 2-3 м, диаметр корпуса должен быть больше 160 мм. Установка прибора на высоту свыше 3 м запрещена.
Обеспечить быструю проверку датчика давления можно установкой в конструкцию трехходового крана, который должен располагаться между трубой и манометром.
При монтаже оборудования в условиях возможного воздействия внешних неблагоприятных факторов (высокая температура, осадки), необходимо создать дополнительную защиту прибора. Для этой задачи выбирают сифоны и буферные элементы.
Предотвратить замерзание датчика позволяет его тепловая изоляция.
Во время подключения манометра для измерения давления нужно стравить газ, проникший в систему. Для этого фиксационную гайку на штуцере немного не докручивают.

Измерительное оборудование, не прошедшее проверку и не имеющее опечатанной пломбы на корпусе, не допускается к использованию в коммуникационных сетях. По истечении сроков проверки датчик снимают и отправляют на диагностику. Если на стекле прибора имеется трещина, или на корпусе появились видимые повреждения, датчик утилизируют.

Измеритель устанавливают в вертикальном положении. За счет этого обеспечивается нормальное считывание данных. Шкала датчика может иметь уклон не более 30 градусов. Прибор должен быть хорошо освещен и защищен от попадания солнечных лучей. Нежелательно устанавливать устройство, стрелка которого после отключения не возвращается в исходное положение.

После монтажа устройства и введения системы в эксплуатацию не следует сразу его нагружать. Напор лучше поднимать постепенно, не допуская резких скачков давления. Такие меры позволяют продлить срок службы датчика.

При установке манометра для измерения давления проверяют герметичность соединения измерительного прибора и штуцера. Для этого обычно используют ФУМ ленту или нить. Чтобы сделать место стыковки более надежным, используют герметик. Все изделия должны соответствовать условиям эксплуатации. К примеру, для перегретого пара с температурой выше 130 градусов, недопустимо применять ФУМ ленту, которая рассчитана на максимальный нагрев 95 градусов. Некоторые монтажные компании в качестве изолятора применяют паклю, чего допускать не стоит.

Манометры для измерения давления в водопроводной сети ремонтировать самостоятельно не стоит. Выбирая тип устройства, важно изучить параметры коммуникаций, в которых оно будет использоваться.