Manometri za mjerenje tlaka plina: vrste, značajke konstrukcije i djelovanja mjerila

Često se javlja potreba za mjerenjem tlaka koji stvara plin. Na primjer, u bocama, plinovodima, raznim spremnicima i posudama. Za kontrolu i praćenje vrijednosti koriste se manometri za mjerenje tlaka plina. Ovi uređaji služe u različitim područjima djelatnosti, od medicine do teške industrije.

Kako bi kupnja uređaja bila opravdana, a kupljeni manometar odgovarao zahtjevima proizvodnih procesa, vrijedi se upoznati s klasifikacijom. Upoznat ćemo vas s vrstama mjerila tlaka plina. Reći ćemo vam o njihovim konstrukcijskim značajkama i principima rada.

Klasifikacija prema vrsti mjerenog tlaka

Instrumenti koji služe za dobivanje podataka o parametrima tlaka plina u plinskim spremnicima, transportnim plinovodima, u plinskim bocama i ostalim spremnicima, klasificiraju se prema nekoliko kriterija. Oni se razlikuju po svojoj konstrukciji i principu rada.

Uređaji kojima se mjeri tlak dijele se u klase prema:

• vrsti mjerenog tlaka;
• namjeni;
• prema principu djelovanja;
• klasi točnosti.

Prema vrsti mjerenog tlaka instrumenti namijenjeni za određivanje točnih vrijednosti dijele se na manometre, vakuummetre, tlakomjere za mali podtlak, tlakomjere za mali nadtlak, barometre i druge.

Ovisno o stupnju zaštite od utjecaja vanjskog okoliša proizvode se sljedeći instrumenti:

• standardni;
• zaštićeni od prodora prašine;
• vodonepropusni;
• zaštićeni od agresivnih medija;
• eksplozijski otporni;

Jedan proizvod može kombinira nekoliko vrsta zaštite.

Na shemi je prikazana podjela mjernih uređaja prema principu djelovanja, vrsti tlaka, primjeni i prikazu. Tekućinski i utegno-klipni instrumenti za dobivanje podataka o tlaku plina rijetko se koriste.

Manometar je mali uređaj koji se koristi za mjerenje tlaka ili razlike tlakova. Princip rada ovog kontrolno-mjernog instrumenta ovisi o njegovom unutarnjem uređaju. Unutar jedne klase dalje se dijele na grupe ovisno o klasi točnosti.

Za mjerenje apsolutnog tlaka, čiji se pokazatelji očitavaju od apsolutne nule (vakuuma), koriste se apsolutni manometri. Pretlak se određuje manometrom za pretlak. U općem slučaju sve se vrste takvih uređaja nazivaju jednom riječju: 'manometar'.

Većina vrsta manometara namijenjena je mjerenju vrijednosti pretlaka. Njihova je posebnost u tome što pokazuju tlak koji predstavlja razliku između apsolutnog i atmosferskog tlaka.

Vakuummetri su uređaji koji pokazuju vrijednost tlaka razrijeđenog plina. Korištenjem manovakuummetara mjeri se pretlak i tlak razrijeđenog plina. Informacije se prikazuju na jedinstvenoj ljestvici.

Pomoću napormjera određuju se parametri pretlaka s vrijednostima do 40 kPa. Tlakomjeri za podtlak, naprotiv, omogućuju mjerenje razrijeđenosti do –40 kPa. Tlakomjerima za podtlak i pretlak mjere se razrijeđenost i pretlak u rasponu od –20 do +20 kPa.

Manometri se koriste u najrazličitijim granama. Rad s plinom podrazumijeva visok rizik, stoga je važno kontrolirati sve pokazatelje sustava. Informacije o tlaku daju korisnicima podatke o trenutnom stanju mjerenog objekta.

Diferencijalnim manometrima može se odrediti razlika tlakova u dvije proizvoljne točke koje se ispituju. Mikromanometar je diferencijalni manometar koji omogućuje mjerenje vrijednosti razlike tlakova unutar 40 kPa.

Klasifikacija prema principu rada

Plinski manometri se prema mehanizmu očitavanja pokazatelja dijele na:

• Deformacijski;
• Električni;
• Utovarno-klipni;
• Tekućinski.

Svaki tip ima svoje karakteristične značajke.

Deformacijski manometri

Princip i osnove djelovanja uređaja deformacijske klase sastoje se u tome da tlak djeluje na osjetljivi element instrumenta koji se deformira. Razina tlaka određuje se stupnjem deformacije.

Deformacijski manometri proizvode se s cjevasto-opružnim, mijehovitim ili membranskim radnim komponentama koje imaju visoku osjetljivost.

Osjetni elementi u cjevasto-opružnim uređajima su cjevaste opruge. Ovi proizvodi predstavljaju cijevi savijene u krug s poprečnim ovalnim presjekom. Plin djeluje na unutarnju površinu cijevi. Tijekom tog djelovanja cijev se deformira i mijenja svoj oblik, približavajući se zaobljenom.

Jedan kraj cijevi je zatvoren i može se pomicati. Drugi je otvoren i učvršćen držačima. Prilikom savijanja opružne cijevi, djelovanje se prenosi i na prstenove, koji zatim rastežu oprugu. Zatvoreni kraj opruge pomiče se u skladu s silom tlaka. To se kretanje prenosi na mjernu skalu.

Pri mjerenju tlaka do 40 bara koriste se kružne opruge. Pri višem tlaku primjenjuju se vijčane ili spiralne opruge koje se nalaze u istoj ravnini. Pogreška očitanja pri mjerenju tlaka ovom metodom iznosi od 1 do 4%.

Membranski i mijehovni osjetljivi elementi omogućuju učinkovito mjerenje malih vrijednosti nadtlaka i vakuumskog tlaka.

Mijeh se proizvodi po principu vodoinstalacijskog mijehovnog crijeva. On predstavlja tankostijenu metalnu cijev od pomičnih poprečnih prstenova. Ovisno o materijalu i parametrima izrade, mijeh može biti više ili manje krut.

Pod utjecajem visoke temperature s vremenom se nakupljaju plastične deformacije, što narušava ispravnost očitanja. Osim toga, pri povišenoj temperaturi i pulsaciji tlaka ubrzava se promjena statičke karakteristike.

Osjetljivi membranski elementi imaju najveću raznolikost. Klasa točnosti takvih uređaja nije viša od 1,5. U takvim je instrumentima predviđen zaštitni sustav. U slučaju preopterećenja membrana se naslanja na poseban zaštitni uređaj.

Membranske kutije često se ugrađuju u instrumente koji mjere tlak i podtlak. Manometri, vakuummetri i manovakuummetri s membranskim kutijama proizvode se s klasama točnosti 1,5; 2,5 i granicom mjerenja do 25 kPa.

Ravne membrane imaju malo pomicanje radne točke, stoga se najčešće koriste za pretvaranje tlaka u silu. One su nestabilne, ali se dobro izračunavaju.

Naborane membrane zajedno s istovrsnim kutijama koriste se za poboljšanje statičke karakteristike. Prve se bolje pomiču, ali se loše podvrgavaju proračunu. Druge se koriste mnogo češće zbog svoje smanjene krutosti.

Za mjerenje malih vrijednosti tlaka koriste se uređaji s mlitavim membranama.

Instrumenti trebaju zaštitu od utjecaja visoke temperature, jer ona negativno utječe na elastičnost i osjetljivost glavnih radnih elemenata.

Mehanički pokazivački manometri

Mnogi manometri s cijevnom oprugom zapravo su uređaji izravnog pretvaranja. To znači da se tlak pretvara u pomak osjetljivog elementa i mehaničkog uređaja koji je s njim u kontaktu.

Na shemi je priključak smješten radijalno, međutim proizvode se i manometri s aksijalnim položajem priključka.

Pod utjecajem tlaka pomiče se slobodni kraj opruge, povodac djeluje na zupčasti sektor, dolazi do okretanja zupčanika i kazaljke.

Opružni pokazni manometri proizvode se s mjernim rasponom od 0,1 do 103 MPa te imaju različite klase točnosti. Etalonski modeli proizvode se s klasama točnosti 0,15; 0,25; 0,4. Mjerila radne kategorije povećane točnosti – 1 i 0,6. Radna općetehnička – s klasama točnosti 1,5; 2,5; 4.

Elektrokontaktni manometri

Konstrukcijski je dorada pokaznog manometra. Suština rada je u tome da se pri postizanju granične vrijednosti tlaka kazaljkom zatvara strujni krug.

U konstrukciju pokaznog manometra dodatno su ugrađene kazaljke sa stisnutim električnim kontaktima, koje su postavljene nasuprot vrijednostima koje se signaliziraju.

Električni krug se zatvara i alarm se aktivira kada pokazna kazaljka dosegne jednu od kazaljki s kontaktima. Klasa točnosti takvih manometara je 1,5. Mjerni raspon odgovara standardnim vrijednostima.

Za osiguranje signalizacije ili u svrhu pozicijskog reguliranja koriste se tlačne sklopke s oznakom RD. One mjere tlak u rasponu od 12 do 1600 kPa. Sklopka se podešava na gornju i donju granicu aktivacije prema očitanjima kontrolnog uređaja, a ima prekidnu snagu od 10 W.

Samo-pišući modeli manometara

Industrija proizvodi manometre s ugrađenim sustavom za očitavanje pokazatelja koji bilježi vrijednosti na disk dijagramu kako bi se zatim mogla pratiti dinamika pokazatelja. Jedan okretaj može se izvršiti za 8, 12, 24 sata. Kretanje se ostvaruje pomoću elektromotora ili satnog mehanizma.

Rad manometarskog samopisača temelji se na prijenosu signala cjevastom oprugom velikog promjera koja ima vučnu silu. Ona prenosi pokret od osjetljivog elementa do indikacijskog sustava. Uređaji s oznakom MTS bilježe vrijednosti nadtlaka.

Takvi uređaji zahtijevaju nadzor od strane operatera i imaju klase točnosti 1; 1,5; 2,5.

Spojni osjetljivi elementi koriste se u samopisaćim difmanometrima koji dodatno mogu biti opremljeni uredajem za signalizaciju i pneumatskim pretvaračem. Takvi instrumenti mjere tlak u rasponu od 6,3 kPa do 0,16 MPa i imaju klase točnosti 1; 1,5.

Utegno-klipni manometri

Takvi se manometri često koriste kao etalon pri provjeri drugih mjernih instrumenata. Njihov mjerni raspon je vrlo širok. Ovisno o konstrukciji instrumenta može započeti s ozbiljnim vrijednostima razrjeđenja, a završiti nadtlakom do 2500 MPa. Klasa točnosti doseže maksimalne vrijednosti sve do 0,0015.

Svaki put kada se mjerni instrument izloži opterećenju iznad propisane norme, gubi na trajanju svog radnog vijeka i točnosti mjerenja.

Princip rada sastoji se u držanju cilindra u klipu u određenom stanju dok s jedne strane djeluju kalibracijski utezi, a s druge mjereni tlak. Na temelju težine utega procjenjuje se veličina stvorenog tlaka.

Glavni radni element uređaja je mjerna kolona. Ovisno o kvaliteti njezine proizvodnje, točnosti i čistoći spojeva mijenja se i veličina pogreške.

Najmanju pogrešku mjerenja imaju utegno-klipni manometri koji rade na plin. Međutim, takvi uređaji koštaju višestruko više zbog značajki svoje konstrukcije i potrebe filtracije plina od stranih čestica.

Funkcionalno se utegno-klipni manometar sastoji od naprave za stvaranje tlaka, mjernog sustava i utega. Uređaj je opremljen okretnim mehanizmom za povećanje i smanjenje tlaka, te ventilom za ispuštanje tlaka.

Široko se koriste manometri s nebrtvljenim klipom. U njima postoji zazor između klipa i cilindra. Spremnik ispod klipa napunjen je uljem koje pod tlakom ulazi u zazor i podmazuje trljajuće površine.

Električni mjerni instrument za plinoviti medij

Takvi se manometri koriste za pretvaranje izravnog ili neizravnog tlaka plina u električni parametar. Najčešći manometri ovog tipa su: tenzorezistivni, kapacitivni i otpornički instrumenti. Tlak se mjeri u rasponu od 100 Pa do 1000 MPa. Instrumenti se izrađuju s razredima točnosti od 0,1 do 2,5.

Rad manometara koji djeluju na temelju tenzorezistivnog efekta sastoji se u promjeni vrijednosti otpora vodiča uslijed deformacije. Mjere tlak u rasponu od 60 do 10⁸ Pa s minimalnom pogreškom.

Prirubničko pričvršćenje senzora i posebna konstrukcija uređaja omogućuju očitavanje podataka o tlaku u posebno agresivnim sredinama s temperaturom do 300 °C. Koriste se za mjerenje tlaka u sustavima s brzim procesima.

Shema rada otporničkih manometara temelji se na ovisnosti otpora vodiča o tlaku. Obično se takav tip uređaja koristi za mjerenje posebno visokih razina tlaka iznad 100 MPa.

Osjetljivi element u takvom uređaju je manganinova žica, čiji se otpor lako mjeri uravnoteženim mostom.

Rad kapacitivnih manometara temelji se na djelovanju tlaka na membranu koja predstavlja pomični elektrodu. Kada se membrana pomiče, slijedi promjena kapaciteta pretvarača. Karakteriziraju ih značajne temperaturne pogreške.

U kapacitivnim manometrima progib membrane određuje se električnim krugom. Takvi se uređaji koriste u sustavima s brzim promjenama tlaka.

Tekućinski mjerni instrumenti

Određivanje tlaka ovim instrumentima događa se uravnoteživanjem mjerenog tlaka tlakom koji stvara stup tekućine. Na taj način može se izmjeriti mali nadtlak, atmosferski tlak, razina podtlaka, razlika tlaka.

Ovu skupinu predstavljaju U-cijevni manometri, koji se sastoje od spojenih posuda, a tlak se određuje prema razinama tekućine; kompenzacijski mikromanometri; čašični manometri, kod kojih se umjesto druge cijevi koristi spremnik; plovni, zvonasti i prstenasti diferencijalni manometri.

Dvocjevni manometri omogućuju mjerenje razlika tlaka. U tom se slučaju svakoj cijevi dovodi tlak koji treba izmjeriti.

U tekućinskim mjernim instrumentima radna tekućina je analog osjetljivog elementa.

Diferencijalni manometri obično su opremljeni signalizatorima, mjeračima protoka, regulatorima i zapisivačima. Mjerni raspon od 10 do 10⁵ Pa. Ovisno o tekućinama koje pune instrument, mijenja se mjerna granica.

Podjela prema funkcionalnoj namjeni

Prema namjeni izdvajaju se sljedeće vrste manometara koji se koriste za mjerenje tlaka plina:

• općetehnički;
• etalonski;
• specijalni.

Pogledajmo značajke svake vrste.

Manometri općetehničke namjene

Ova vrsta manometara proizvodi se za mjerenje vrijednosti vakuumskog i nadtlaka u općetehničke svrhe. Različite modifikacije uređaja omogućuju njihovu upotrebu u najrazličitijim sredinama. Primjenjuju se za mjerenje tlaka u proizvodnji izravno tijekom tehnoloških procesa.

Tlak u takvim instrumentima djeluje na cijev iznutra i uzrokuje pomicanje slobodnog kraja. S njim je u interakciji mehanizam koji pomiče kazaljku.

Takvim manometrima može se mjeriti tlak plinovitih medija koji nisu agresivni prema bakrenim legurama pri radnoj temperaturi do 150 °C. Obično se kućište izrađuje od čelika, a dijelovi mehanizma od mjedene legure.

Općetehnički manometri za plin niskog ili visokog tlaka proizvode se otpornima na vibracije s frekvencijom u rasponu od 10 do 55 Hz, te amplitudom pomaka od najviše 0,15 milimetara. Imaju nekoliko klasa točnosti od 1 do 2,5.

Digitalni manometar imaju male dimenzije, karakterizira ih visoka točnost mjerenja i dug vijek trajanja. Pritom se takvi uređaji mogu kalibrirati.

Postaju popularni plinski manometri općetehničke namjene s elektroničkom pločom na kojoj se prikazuju podaci provedenih mjerenja. Često su opremljeni pretvaračima, što automatizira tehnološke procese. Vrijednosti tlaka prikazuju se na elektroničkom brojčaniku.

Skupina posebnih manometara

Takvi se uređaji izrađuju za određenu vrstu plina i okruženje koje on stvara. Za sustave s povišenim tlakom izrađuju se manometri za plin visokog tlaka. Neki su plinovi agresivni prema određenim legurama, stoga je za rad s njima potrebno koristiti otporne materijale.

Specijalni se manometri boje u različite boje ovisno o vrsti plina.

Propanski manometri bojaju se u crvenu boju, imaju čelično kućište i karakteristike općetehničkih manometara. Radni tlak takvih uređaja iznosi od 0 do 0,6 MPa. To je standardni tlak propana. Moguć je rad u temperaturnom rasponu od –50 do +60 °C. Temperatura radne okoline do +150 °C. Često ulaze u sastav s bocnim regulatorima tlaka.

Mjerači tlaka amonijaka u bocama i drugim spremnicima bojaju se u žutu boju. Agregati s višestupanjskom kompresijom opremljeni su temperaturnom ljestvicom. Komponente manometra izrađuju se od materijala otpornih na djelovanje para amonijaka.

Kod ozbiljnih dinamičkih opterećenja manometri se pune glicerinom ili silikonom.

Acetilenski manometar boji se u bijelu boju. Izrađuje se kao manometar sigurnosnih sustava od razmašćenih materijala. Koristi se za mjerenje nadtlaka u različitim sustavima za distribuciju i proizvodnju acetilena. Kućište je izrađeno od čelika, unutarnje komponente od mjedenog. Raspon dopuštenih temperatura od –40 do +70 °C.

Vodikov manometar boji se u tamnozelenu boju. Manometar za druge zapaljive plinove boji se u crvenu boju. Mjerni instrument za nezapaljive smjese boji se u crnu boju. Kisikov manometar boji se u plavu boju.

Etalonski uređaji za mjerenje tlaka

Ova vrsta manometara namijenjena je provjeri, kalibraciji i podešavanju drugih instrumenata radi osiguranja maksimalno visoke točnosti mjerenja. Takvi se uređaji odlikuju višim razredom točnosti u usporedbi s općetehničkim. Radni etaloni dijele se u tri razreda.

Kontrolni manometri, koji se koriste u svrhu provjere vjerodostojnosti očitanja mjernih instrumenata na mjestu ugradnje, također se nazivaju manometrima povećane točnosti. Radni mjerni raspon od 0-0,6 do 0-1600 bara za plinovita okruženja.

Manometri za obične i kompozitne plinske boce moraju prolaziti postupak umjeravanja najmanje jednom godišnje, osim ako su u dokumentima uz instrument navedeni drugačiji rokovi. Umjeravanje provode akreditirane mjeriteljske organizacije koje imaju status pravnih osoba. Nakon umjeravanja izdaje se svjedodžba i stavlja se žig.

Uređaj je potrebno skinuti s boce i odnosti u metrološku službu. Tamo će provjeravatelji i kalibratori pomoću seta etalona i pomoćnih uređaja tijekom otprilike 10 dana provesti provjeru.

Prijenosni mehanizmi u etalonskim manometrima obrađuju se s povećanom frekvencijom zupčanog zahvata. Karakterizira ih minimalno trenje u kazaljčanom mehanizmu, kao i visoka osjetljivost unutarnjih elemenata.

Etalonski manometri s klasom točnosti 0,4 imaju ljestvicu od 250 jedinica, s klasom točnosti 0,15 ili 0,25 imaju ljestvicu od 400 jedinica s vrijednošću podjele od 1 jedinice. Rad uređaja moguć je pri različitim temperaturama ovisno o punilu kućišta. Idealna radna temperatura iznosi 20 °C.

S posebnostima provođenja punjenja plinskih boca upoznat će vas sljedeći članak. Vrijedi ga pročitati svim vlasnicima prigradskih nekretnina koje nisu priključene na centraliziranu opskrbu plinom.

Zaključci i koristan video na temu

Princip rada opružnog manometra:

Karakteristike i područja primjene manometra:

Manometri se proizvode za rješavanje različitih zadataka. Najvećom popularnošću uživaju općetehničke vrste koje se primjenjuju u malim pogonima, od strane različitih tvrtki pri radu s plinskom opremom i sustavima. Elektrokontaktni manometri su uređaji koji signaliziraju postizanje kritične vrijednosti.

Za provjeru i justiranje manometara koriste se etalonski manometri. Specijalni manometri proizvode se za mjerenje tlaka specifičnog plinovitog medija. Među njima velikom popularnošću uživaju propanski manometri koji se često ugrađuju u kompletu s regulatorom tlaka na plinske boce.

Želite li podijeliti korisne informacije o temi članka, postaviti pitanje ili postaviti fotografiju? Ostavite, molimo, komentare u obrascu koji se nalazi ispod. Podijelite korisne informacije i preporuke koje mogu biti od koristi posjetiteljima stranice.