Gaasirõhu mõõtmise manomeetrid: mõõturite tüübid, konstruktsiooni ja toimimise eripärad

Tihti tekib vajadus mõõta gaasi tekitatud rõhku. Näiteks balloonides, gaasitorustikes, erinevates mahutites ja anumates. Näitajate kontrollimiseks ja jälgimiseks kasutatakse gaasirõhu mõõtmise manomeetreid. Neid seadmeid kasutatakse erinevates eluvaldkondades, alates meditsiinist kuni rasketööstuseni.

Selleks et seadme ostmine ei oleks asjatu ja ostetud manomeeter vastaks tootmisprotsesside nõuetele, tasub tutvuda klassifikatsiooniga. Tutvustame teile gaasirõhu mõõturite sorte. Räägime nende konstruktsiooni eripäradest ja tööpõhimõtetest.

Klassifikatsioon mõõdetava rõhu tüübi järgi

Seadmed, mis teenivad gaasirõhu parameetrite andmete saamist gaasihoidlates, transpordimaanteedel, gaasiballoonides ja muudes mahutites, klassifitseeritakse mitme tunnuse järgi. Need erinevad oma ehituse ja tööpõhimõtte poolest.

Seadmed, mille abil rõhku mõõdetakse, jaotatakse klassidesse järgmiste tunnuste alusel:

• mõõdetava rõhu liigi;
• otstarbe;
• toimimispõhimõtte järgi;
• täpsusklassi.

Mõõdetava rõhu liigi järgi jagatakse täpsete näitajate määramiseks ette nähtud seadmed manomeetriteks, vaakummeetriteks, tõmbe- ja survemõõturiteks, baromeetriteks jt.

Sõltuvalt kaitsetusastmest väliskeskkonna mõju eest toodetakse järgmisi seadmeid:

• standardseid;
• tolmu eest kaitstud;
• veekindlaid;
• agressiivsete keskkondade eest kaitstud;
• plahvatuskindlaid.

Üks toode võib ühendada mitut tüüpi kaitset.

Skeemil on kujutatud mõõteseadmete jaotus tööpõhimõtte, rõhu liigi, kasutuse ja kuvamise järgi. Vedelikuga ja raskuskolb-seadmeid gaasirõhu andmete saamiseks kasutatakse harva.

Manomeeter on väikese suurusega seade, millega mõõdetakse rõhku või rõhu erinevust. Selle mõõte- ja reguleerimisseadme tööpõhimõte sõltub selle sisemisest konstruktsioonist. Ühe klassi piires jagunevad need veel rühmadesse sõltuvalt täpsusklassist.

Et mõõta absoluutset rõhku, mille näidud loetakse absoluutsest nullist (vaakumist), kasutatakse absoluutmanomeetreid. Ülerõhku määratakse ülerõhumanomeetriga. Üldjuhul nimetatakse kõiki selliseid seadmeid ühe sõnaga: «manomeeter».

Enamik manomeetrite sorte on ette nähtud ülerõhu suuruste mõõtmiseks. Nende eripära on see, et nad näitavad rõhku, mis kujutab endast erinevust absoluutse ja atmosfäärirõhu vahel.

Vaakummõõturid on seadmed, mis näitavad hõrendatud gaasi rõhu väärtust. Manovaakummõõtureid kasutades mõõdetakse ülerõhku ja hõrendatud gaasi rõhku. Teave kuvatakse ühel skaalal.

Survemõõturite abil määratakse ülerõhu parameetrid väärtustega kuni 40 kPa. Tõmbemõõturid seevastu võimaldavad mõõta hõrendust kuni –40 kPa. Tõmbe-survemõõturitega mõõdetakse hõrendust ja ülerõhku vahemikus –20 kuni +20 kPa.

Manomeetreid kasutatakse mitmesugustes tööstusharudes. Gaasiga töötamine on suure riskiga, seetõttu on oluline jälgida kõiki süsteemi näitajaid. Rõhu teave annab kasutajatele teavet mõõdetava objekti hetkeseisundi kohta.

Diferentsiaalmanomeetritega saab määrata rõhkude erinevust kahes uuritavas suvalises punktis. Mikromanomeeter on difmanomeeter, mis võimaldab mõõta rõhkude erinevuse väärtusi kuni 40 kPa.

Klassifikatsioon tööpõhimõtte järgi

Gaasimanomeetrid jagatakse näitude lugemise mehhanismi alusel:

• Deformatsioonmanomeetrid;
• Elektromanomeetrid;
• Raskuskolbmanomeetrid;
• Vedelikmanomeetrid.

Igal tüübil on oma iseloomulikud omadused.

Deformatsioonitüüpi manomeetrid

Deformatsioonklassi seadmete tööpõhimõte ja alused seisnevad selles, et rõhk mõjub seadme tundlikule elemendile, mis deformeerub. Rõhu tase määratakse deformatsiooni astme järgi.

Deformatsioonmanomeetreid toodetakse toruvedru-, lõõts- või membraan- töökomponentidega, millel on kõrge tundlikkus.

Toruvedruga seadmetes on vastuvõtvateks elementideks torukujulised vedrud. Need tooted on ringikujuliselt painutatud torud, millel on ovaalne ristlõige. Gaas mõjub toru sisepinnale. Selle mõju käigus toru deformeerub ja muudab oma kuju, lähenedes ümarale.

Üks toru ots on joodetud kinni ja võimeline liikuma. Teine ots on avatud ja kinnitatud hoidikutega. Vedrutoru kõverdumisel mõjub jõud ka rõngastele, mis seejärel vedru sirutavad. Vedru kinnijoodetud ots liigub vastavalt rõhu jõule. See liikumine kantakse üle mõõteskaalale.

Rõhu mõõtmisel kuni 40 baari kasutatakse ringikujulisi vedrusid. Kõrgema rõhu korral kasutatakse keerd- või spiraalvedrusid, mis asuvad ühel tasapinnal. Selle meetodiga rõhu mõõtmise näiduviga on 1 kuni 4%.

Membraan- ja lõõtsatundlikud elemendid võimaldavad tõhusalt mõõta väikseid ülerõhu ja vaakumrõhu väärtusi.

Lõõtsa toodetakse sanitaartehnilise lõõtsavooliku põhimõttel. See on õhukese seinaga metalltoru, mis koosneb liikuvatest põikrõngastest. Sõltuvalt materjalist ja valmistusparameetritest võib lõõts olla enam või vähem jäik.

Kõrge temperatuuri mõjul kogunevad aja jooksul plastilised deformatsioonid, mis rikub näitude õigsust. Lisaks kiirendab kõrgendatud temperatuuri ja rõhu pulsatsiooni korral staatilise karakteristiku muutumist.

Tundlikud membraanelemendid on kõige mitmekesisemad. Selliste seadmete täpsusklass ei ole kõrgem kui 1,5. Nendes instrumentides on ette nähtud kaitsesüsteem. Ülekoormuse korral toetub membraan spetsiaalsele kaitseseadmele.

Membraankaste paigaldatakse sageli instrumentidesse, mis mõõdavad rõhku ja vaakumit. Rõhumõõtureid, vaakummõõtureid ja tõmbe-rõhumõõtureid membraankastidega toodetakse täpsusklassidega 1,5; 2,5 ja mõõtepiiriga kuni 25 kPa.

Lamedad membraanid on väikese tööpunkti nihkega, seetõttu kasutatakse neid enamasti rõhu muundamiseks jõuks. Need on ebastabiilsed, kuid hästi arvutatavad.

Gofreeritud membraane koos sarnaste kastidega kasutatakse staatilise karakteristiku parandamiseks. Esimesed liiguvad paremini, kuid on raskesti arvutatavad. Teisi kasutatakse palju sagedamini tänu nende väiksemale jäikusele.

Väikeste rõhuväärtuste mõõtmiseks kasutatakse seadmeid lõtvade membraanidega.

Instrumendid vajavad kaitset kõrge temperatuuri mõju eest, kuna see mõjutab negatiivselt peamiste tööelementide elastsust ja tundlikkust.

Mehaanilised näidikmanomeetrid

Paljud toruvedruga manomeetrid on tegelikult otsemuundamise seadmed. See tähendab, et rõhk muundatakse tundliku elemendi ja sellega kontaktis oleva mehaanilise seadme nihkeks.

Skeemil on liitmik paigutatud radiaalselt, kuid toodetakse ka manomeetreid aksiaalse liitmiku paigutusega.

Rõhu mõjul liigub vedru vaba ots, tõukur mõjutab hammassektorit, toimub hammasratta ja näidikunooli pöördumine.

Vedrunäidikuga manomeetrid toodetakse mõõtevahemikus 0,1 kuni 103 MPa ja neil on erinevad täpsusklassid. Etalonmudelid toodetakse täpsusklassidega 0,15; 0,25; 0,4. Suurema täpsusega töökategooria mõõturid – 1 ja 0,6. Tööstuslikud üldtehnilised – täpsusklassidega 1,5; 2,5; 4.

Elekterkontaktiga manomeetrid

Konstruktsiooniliselt on see näidikumanomeetri täiustus. Töö olemus seisneb selles, et kui nool jõuab rõhu läviväärtuseni, toimub vooluringi sulgemine.

Näidikumanomeetri konstruktsiooni on lisaks sisse ehitatud nooled kokkusurutud elektriliste kontaktidega, mis asetsevad signaliseeritavate väärtuste vastas.

Elektriahel sulgub ja häire töötab, kui näidikunool jõuab ühe kontaktnooleni. Selliste manomeetrite täpsusklass on 1,5. Mõõtevahemik vastab standardväärtustele.

Signaalimise tagamiseks või positsioonireguleerimise eesmärgil kasutatakse rõhureleed märgistusega RD. Need mõõdavad rõhku vahemikus 12 kuni 1600 kPa. Relee reguleeritakse ülemisele ja alumisele aktiveerimispiirile kontrollseadme näitude järgi ning selle katkestusvõimsus on 10 W.

Isekirjutavad manomeetrimudelid

Tööstus toodab manomeetreid sisseehitatud näitude lugemissüsteemiga, mis registreerib väärtused ketasdiagrammile, et hiljem saaks näitude dünaamikat jälgida. Üks pööre võib toimuda 8, 12, 24 tunni jooksul. Liikumine toimub elektrimootori või kellamehhanismi abil.

Manomeetrilise isekirjuti töö põhineb suure läbimõõduga toruvedru signaali edastamisel, millel on tõmbejõud. See edastab liikumise tundlikult elemendilt indikatsioonisüsteemile. Märgistusega MTS seadmed registreerivad ülerõhu väärtused.

Sellised seadmed eeldavad operaatoripoolset kontrolli ja nende täpsusklassid on 1; 1,5; 2,5.

Siibritundlikke elemente kasutatakse isekirjutavates diferentsiaalmanomeetrites, mida saab täiendavalt varustada signalisatsiooniseadme ja pneumaatilise muunduriga. Sellised seadmed mõõdavad rõhku vahemikus 6,3 kPa kuni 0,16 MPa ja nende täpsusklassid on 1; 1,5.

Raskuskolb-tüüpi manomeetrid

Selliseid manomeetreid kasutatakse sageli etalonina teiste mõõteriistade taatlemisel. Nende mõõtevahemik on väga lai. Sõltuvalt seadme konstruktsioonist võib see alata tõsistest vaakumväärtustest ja lõppeda ülerõhuni kuni 2500 MPa. Täpsusklass ulatub maksimaalsete väärtusteni kuni 0,0015.

Iga kord, kui mõõteseadmele mõjub lubatust suurem koormus, kaotab see oma kasutusea kestuses ja mõõtmistäpsuses.

Tööpõhimõte seisneb silindri hoidmises kolvis kindlas olekus, samal ajal kui ühelt poolt mõjuvad kalibreerimisraskused ja teiselt poolt mõõdetav rõhk. Raskuste kaalu põhjal hinnatakse tekitatud rõhu suurust.

Seadme peamine tööelement on mõõtmissammas. Sõltuvalt selle tootmise kvaliteedist, ühenduste täpsusest ja puhtusest muutub ka vea suurus.

Väikseim mõõtmisviga on gaasil töötavatel GPM-idel. Kuid sellised seadmed maksavad kordades rohkem oma konstruktsiooni eripära ja vajaduse tõttu filtreerida gaasi võõrosakestest.

Funktsionaalselt koosneb raskuskolbmanomeeter rõhu tekitamise seadist, mõõtesüsteemist ja raskustest. Seade on varustatud pöörleva mehhanismiga rõhu tõstmiseks ja alandamiseks, samuti rõhu vabastusventiiliga.

Laialdaselt kasutatakse tihendamata kolviga manomeetreid. Nendes on kolvi ja silindri vahel vahe. Kolvi all olev anum on täidetud õliga, mis rõhu all voolab vahesse ja määrib hõõrduvaid pindu.

Elektriline gaasikeskkonna mõõtur

Selliseid manomeetreid kasutatakse gaasi otsese või kaudse rõhu muundamiseks elektriliseks parameetriks. Kõige sagedamini esinevad seda tüüpi manomeetrid on: tensotakistuslikud, mahtuvuslikud ja takistusmanomeetrid. Rõhku mõõdetakse vahemikus 100 Pa kuni 1000 MPa. Seadmeid valmistatakse täpsusklassidega 0,1 kuni 2,5.

Tensotakistuslikul efektil põhinevate manomeetrite töö seisneb juhi takistuse väärtuse muutumises deformatsiooni tõttu. Nad mõõdavad rõhku vahemikus 60 kuni 10⁸ Pa minimaalse veaga.

Anduri äärikukinnitus ja seadme eriline konstruktsioon võimaldavad lugeda rõhuandmeid eriti agressiivsetes keskkondades temperatuuril kuni 300 °C. Neid kasutatakse rõhu mõõtmiseks kiirete protsessidega süsteemides.

Takistusmanomeetrite tööskeem põhineb juhi takistuse sõltuvusel rõhust. Tavaliselt kasutatakse seda tüüpi seadmeid eriti kõrge rõhu (üle 100 MPa) mõõtmiseks.

Sellises seadmes on tundlikuks elemendiks manganiintraat, mille takistust on lihtne mõõta tasakaalustatud sillaga.

Mahtuvuslike manomeetrite töö põhineb rõhu mõjul membraanile, mis on liikuv elektrood. Kui membraan liigub, muutub muunduri mahtuvus. Neid iseloomustavad olulised temperatuurivead.

Mahtuvuslikes manomeetrites määrab membraani läbipainde elektriskeem. Selliseid seadmeid kasutatakse kiirete rõhukõikumistega süsteemides.

Vedelikuga mõõteseadmed

Rõhu määramine nende seadmetega toimub tasakaalustades mõõdetavat rõhku vedelikusamba tekitatud rõhuga. Sellisel viisil saab mõõta väikest ülerõhku, atmosfäärirõhku, vaakumitaset, rõhkude erinevust.

Seda rühma esindavad U-kujulised manomeetrid, mis koosnevad ühendatud anumatest, rõhk määratakse vedelikutasemete järgi; kompensatsioonmikromanomeetrid; tassmanomeetrid, millel on teise toru asemel reservuaar; ujuk-, kell- ja rõngasdiferentsiaalmanomeetrid.

Kahetorulised manomeetrid võimaldavad mõõta rõhkude erinevusi. Sel juhul juhitakse kummassegi torusse rõhk, mida on vaja mõõta.

Vedelikuga mõõteseadmetes on töövedelik tundliku elemendi analoog.

Diferentsiaalmanomeetrid on tavaliselt varustatud signalisaatorite, vooluhulgamõõturite, regulaatorite ja kirjutusseadmetega. Mõõtevahemik 10 kuni 10⁵ Pa. Sõltuvalt seadet täitvatest vedelikest muutub mõõtepiir.

Jaotus funktsionaalse otstarbe järgi

Otstarbe järgi eristatakse järgmisi gaasirõhu mõõtmiseks kasutatavaid manomeetrite liike:

• üldtehnilised;
• etalonmanomeetrid;
• eriotstarbelised.

Vaatleme iga liigi eripärasid.

Üldtehnilise otstarbega manomeetrid

Seda tüüpi manomeetreid toodetakse vaakum- ja ülerõhu väärtuste mõõtmiseks üldtehnilistel eesmärkidel. Seadmete erinevad modifikatsioonid võimaldavad neid kasutada väga erinevates keskkondades. Neid kasutatakse rõhu mõõtmiseks tootmises otse tehnoloogiliste protsesside ajal.

Rõhk sellistes seadmetes mõjub torule seestpoolt ja põhjustab vaba otsa nihkumise. Sellega suhtleb mehhanism, mis liigutab osutit.

Selliste manomeetritega saab mõõta gaasiliste keskkondade rõhku, mis on vasesulamite suhtes mitteagressiivsed töötemperatuuril kuni 150 °C. Tavaliselt valmistatakse toote korpus terasest ja mehhanismi osad messingsulamist.

Madala või kõrge rõhuga gaasi üldtehnilised manomeetrid toodetakse vibratsioonikindlatena sagedusvahemikus 10 kuni 55 Hz ning nihkeamplituudiga maksimaalselt 0,15 millimeetrit. Neil on mitu täpsusklassi vahemikus 1 kuni 2,5.

Digitaalmanomeetrid on väikeste mõõtmetega, neid iseloomustab kõrge mõõtetäpsus ja pikk kasutusiga. Samas saab selliseid seadmeid kalibreerida.

Gaasimanomeetrid üldtehnilise otstarbega elektroonilise plaadiga, millel kuvatakse mõõtmiste andmed, muutuvad populaarseks. Neid varustatakse sageli muunduritega, mis automatiseerib tehnoloogilisi protsesse. Rõhu väärtused kuvatakse elektroonilisel sihverplaadil.

Spetsiaalsete manomeetrite rühm

Sellised seadmed valmistatakse konkreetse gaasi tüübi ja selle tekitatava keskkonna jaoks. Kõrge rõhuga süsteemide jaoks valmistatakse kõrgsurvegaasi manomeetreid. Mõned gaasid on teatud sulamite suhtes agressiivsed, seetõttu tuleb nendega töötamiseks kasutada vastupidavaid materjale.

Spetsiaalseid manomeetreid värvitakse erinevat värvi värvidega, olenevalt gaasi tüübist.

Propaanmanomeetrid värvitakse punaseks, neil on terasest korpus ja üldtehniliste manomeetrite omadused. Selliste seadmete töörõhk on 0 kuni 0,6 MPa. See on propaani standardrõhk. Võimalik kasutamine temperatuurivahemikus –50 kuni +60 °C. Töökeskkonna temperatuur kuni +150 °C. Sageli kuuluvad komplekti koos balloonireduktoritega.

Ammooniumi rõhumõõturid balloonides ja muudes mahutites värvitakse kollaseks. Mitmeastmelise kokkusurumisega agregaadid on varustatud temperatuuriskaalaga. Manomeetri komponendid valmistatakse materjalidest, mis on vastupidavad ammoniaagiaurudele.

Tõsiste dünaamiliste koormuste korral täidetakse manomeetrid glütseriini või silikooniga.

Atsetüleenmanomeeter värvitakse valgeks. See valmistatakse ohutussüsteemide manomeetrina rasvatustatud materjalidest. Seda kasutatakse ülerõhu mõõtmiseks erinevates atsetüleeni jaotavates ja tootvates süsteemides. Korpus on valmistatud terasest, sisemised komponendid messingisulamist. Lubatud temperatuurivahemik on –40 kuni +70 °C.

Vesinikmanomeeter värvitakse tumeroheliseks. Muude tuleohtlike gaaside manomeeter värvitakse punaseks. Mittesüttivate segude mõõteseade värvitakse mustaks. Hapnikumanomeeter värvitakse helesiniseks.

Etalonrõhumõõteseadmed

Seda tüüpi manomeetrid on ette nähtud teiste seadmete kontrollimiseks, kalibreerimiseks ja reguleerimiseks, et tagada mõõtmiste maksimaalne täpsus. Sellised seadmed erinevad kõrgema täpsusklassi poolest võrreldes üldtehnilistega. Tööetalonid jagunevad kolme järku.

Kontrollmanomeetreid, mida kasutatakse paigalduskohas mõõteseadmete näitude õigsuse kontrollimiseks, nimetatakse ka kõrgendatud täpsusega manomeetriteks. Töömõõtevahemik on 0–0,6 kuni 0–1600 baari gaasiliste keskkondade jaoks.

Tavaliste ja komposiitgaasiballoonide manomeetrid peavad läbima taatlusprotseduuri vähemalt kord aastas, kui seadme dokumentides ei ole märgitud teisi tähtaegu. Taatlust teostavad akrediteeritud metroloogiaorganisatsioonid, kellel on juriidilise isiku staatus. Pärast taatlust väljastatakse tunnistus ja pannakse tempel.

Seade tuleb balloonilt eemaldada ja viia metroloogiateenistusse. Seal teostavad kontrollijad ja kalibreerijad umbes 10 päeva jooksul kontrolli, kasutades standardite ja abiseadmete komplekti.

Etalonmanomeetrite ülekandemehhanismid töödeldakse suurema hammasühenduse sagedusega. Neid iseloomustab minimaalne hõõrdumine osutimehhanismis ning sisemiste elementide kõrge tundlikkus.

Etalonmanomeetrid täpsusklassiga 0,4 on 250-ühikulise skaalaga, täpsusklassiga 0,15 või 0,25 on 400-ühikulise skaalaga jaotushinnaga 1 ühik. Seadet saab kasutada erinevatel temperatuuridel sõltuvalt korpuse täidisest. Ideaalne töötemperatuur on 20 °C.

Gaasiballoonide täitmise eripäradega tutvustab järgmine artikkel. Seda tasub lugeda kõigil maaomandike omanikel, kes pole ühendatud tsentraliseeritud gaasivarustusega.

Järeldused ja kasulik video teemal

Vedruga manomeetri tööpõhimõte:

Manomeetri omadused ja kasutusvaldkonnad:

Manomeetreid toodetakse erinevate ülesannete lahendamiseks. Kõige populaarsemad on üldtehnilised tüübid, mida kasutatakse väiketööstustes, erinevates ettevõtetes gaasiseadmete ja -süsteemidega töötamisel. Elektrkontaktmanomeetrid on seadmed, mis annavad märku kriitilise väärtuse saavutamisest.

Manomeetrite kontrollimiseks ja reguleerimiseks kasutatakse etalonmanomeetreid. Spetsiaalsed manomeetrid toodetakse konkreetse gaasikeskkonna rõhu mõõtmiseks. Nende seas on väga populaarsed propaanmanomeetrid, mida paigaldatakse sageli koos reduktoriga gaasiballoonidele.

Kas soovite jagada kasulikku teavet artikli teemal, esitada küsimus või lisada foto? Palun jätke kommentaar allpool asuvasse plokivormi. Jagage kasulikke teadmisi ja soovitusi, mis võivad olla abiks saidi külastajatele.