Измерение давления газа: Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа). Как измерить давление газа в газовом котле своими руками

Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа). Как измерить давление газа в газовом котле своими руками

Давайте по порядку разберемся, какими приборами мы сможем измерять давление газа.

Приборы для измерения давления

Нередко появляется острая необходимость в приборе для измерения давления жидкостей и газов. Рабочие рамки давления требуют непрерывного контроля в каждой трубопроводной системе или емкости, и для этого применяют устройства для измерения давления газа или измерительные установки. Хороший измеритель давления газа будет гарантом постоянной работы оборудования, независимо от используемой системы, где присутствует давление, будь это газовый трубопровод, отопительная схема или кругооборот замкнутого типа.

Факторы, которые стоит учитывать при выборе газового измерительного устройства:

• Какой принцип работы.
• Вид измеряемого давления.
• Разновидность класса точности.
• Применение и его назначение.

Манометры давления

Манометр – это измерительное устройство или установка для измерения дифференциального (например, dp05 датчик дифференциального давления жидкостей газов), абсолютного или избыточного давления. Наиболее распространенные предназначены для измерения только избыточного давления. «Ноль» в таком устройстве находится в соответствии с уровнем давления воздуха. Есть манометры, которые предназначены для универсального измерения, например, фд 09 — измеритель давления газа.

В чем измеряется давление газа

1 Ньютон на метр квадратный равен 1 Паскаль, а 1 атмосфера равна 101325 Паскаль. Такая единица, как «Бар» равна 105 Па.

По назначению выделяют следующие виды манометров для измерения давления газа:

• Общетехнические.
• Эталонные.
• Специальные.

Какими приборами измерить давление газа

На данный момент, передовые технологии позволяют использовать разные типы устройств, что показывают значение давления в определенных интервалах:

• Электронные манометры – приборы высокоточные. Такие устройства могут работать от 0, до предельных температурных значений. Одним из таких устройств является электронный манометр для измерения давления газа ht.
• Мановакуумметры используется при чрезмерных характеристиках от — до +.
• Вакуумметры (подразделяются на тягомеры и менее распространенные тягонапоромеры) предназначены для пониженного атмосферного давления в диапазоне от -1 до 0.
• Манометры, что предназначены для экстремально пониженных значений до +40 кПа.

Установка манометра

Устройство должно быть расположено на открытом месте не выше 3 метров от уровня площадки, чтобы службы контроля смогли распознать его показания. Манометр устанавливают на трубопроводе между запирающей арматурой и емкостью.

Корпус устройства в поперечнике по правилам должен быть больше или равняться 10 см. Для того, чтобы отличить тип используемого манометра, они окрашены в разные тона.

• Голубой – используется в кислородных устройствах.
• Желтый – для аммиачных устройств.
• Красный – для воспламеняемых газов.
• Черный – для не горящих газов.
• Белый – используется для устройств с ацетиленом

Установка манометра может производиться несколькими способами:

• Прямым путем.
• На трехходовой кран.
• С помощью импульсивной трубки.

Прибор контроля давления газа buderus

Прибор контроля давления газа предназначен для отключения котла при падении давления газа в магистрали и является дополнительным оборудованием для котлов Buderus.

Предотвращает аварийное отключение котла и защищает от прогорания газовой горелки при низком давлении газа в магистрали, а именно завершает работу котла. После восстановления нормального давления газа, котел автоматически включается.

Технические характеристики датчика давления котла Будерус

• Тип: автоматика для котлов.
• Страна производитель: Германия.
• Гарантия: 1 год.
• Внешнее исполнение: прямоугольная форма.
• Внешнее исполнение: цвет черный.
• Технические характеристики: высота — 0,17 см, глубина — 0,12 см, ширина — 0,22 см.

Функции и оснащение: возможность программирования — нет, индикация давления.

Подводя итоги, предлагаю посмотреть несколько видео об измерительных газовых приборах.

обзор видов измерителей, их устройство и принцип действия

Нередко появляется необходимость в измерении давления, создаваемого газом. Например, в баллонах, в газопроводах, в различных емкостях и сосудах. Для контроля и мониторинга показателей применяют манометры для измерения давления газа. Эти устройства служат в разных сферах жизнедеятельности, начиная от медицины, заканчивая тяжелой промышленностью.

Для того чтобы приобретение прибора оказалось не напрасным, а купленный манометр соответствовал требованиям производственных процессов, стоит ознакомиться с классификацией. Мы познакомим вас с разновидностями измерителей давления газа. Расскажем об их конструктивных особенностях и принципах действия.

Содержание статьи:

Классификация по типу измеряемого давления

Приборы, служащие для получения данных о параметрах давления газа в газгольдерах, транспортирующих магистралях, в и прочих резервуарах, классифицируются по нескольким признакам. Они различаются по своему устройству и принципу действия.

Устройства, с помощью которых измеряют давление, подразделяются на классы по:

• виду измеряемого давления;
• назначению;
• принципу действия;
• классу точности.

По виду измеряемого давления приборы, предназначенные для определения точных показателей, делят на манометры, вакуумметры, тягомеры, напоромеры, барометры и другие.

В зависимости от степени защищенности от влияния внешней среды производят следующие приборы:

• стандартные;
• защищенные от попадания пыли;
• водонепроницаемые;
• защищенные от агрессивных сред;
• взрывоустойчивые.

Одно изделие может сочетать в себе несколько видов защиты.

На схеме представлено разделение измерительных устройств по принципу действия, по виду давления, по применению и по отображению. Жидкостные и грузопоршневые приборы для получения данных о давлении газа применяют редко

Манометр представляет собой небольшой по размерам прибор, с использованием которого измеряют давление или разность давлений. Принцип работы этого контрольно-измерительного прибора зависит от его внутреннего устройства. В пределах одного класса они еще подразделяются на группы в зависимости от класса точности.

Чтобы измерить абсолютное давление, показатели которого отсчитывают от абсолютного нуля (вакуума), применяют абсолютные манометры. Избыточное давление определяют манометром избыточного давления. В общем случае все разновидности таких приборов называют одним словом: «манометр».

Большинство разновидностей манометров предназначено для измерения величин избыточного давления. Их особенность в том, что они показывают давление, представляющее разницу между абсолютным и атмосферным.

Вакуумметры — это устройства, показывающие значение давления разреженного газа. Применяя мановакуумметры, измеряют избыточное давление и давление разреженного газа. Информация отображается на единой шкале.

С помощью напоромеров определяют параметры избыточного давления со значениями до 40 кПа. Тягомеры, напротив, позволяют измерить разреженность до – 40 кПа. Тягонапоромерами измеряют разреженность и избыточное давление в интервале от – 20 до + 20 кПа.

Манометры применяют в самых разнообразных отраслях. Работа с газом предполагает высокий риск, поэтому важно контролировать все показатели системы. Информация о давлении дает пользователям сведения о текущем состоянии измеряемого объекта

Дифференциальными манометрами можно определить разность давлений в двух подлежащих исследованию произвольных  точках. Микроманометр — это дифманометр, позволяющий измерить значения разности давлений в пределах 40 кПа.

Классификация по принципу работы

Газовые манометры в зависимости от механизма считывания показаний делят на:

• Деформационные;
• Электрические;
• Грузопоршневые;
• Жидкостные.

Каждый тип имеет свои характерные особенности.

Деформационный вид манометров

Принцип и основы действия устройств деформационного класса заключается в том, что давление воздействует на чувствительный элемент прибора, который деформируется. Уровень давления определяется степенью деформации.

Деформационные манометры выпускают с трубчато-пружинными, сильфонными или мембранными рабочими компонентами, обладающими высокой чувствительностью

Воспринимающими элементами в трубчато-пружинных устройствах являются трубчатые пружины. Эти изделия представляют из себя согнутые кругом трубки с поперечным овальным сечением. Газ оказывает воздействие на внутреннюю поверхность трубки. В ходе этого воздействия трубка деформируется и изменяет свою форму, приближаясь к округлой.

Один конец трубки запаян и способен перемещаться. Второй открыт и зафиксирован держателями. При искривлении пружинной трубки воздействие также оказывается и на кольца, которые затем разгибают пружину. Запаянный конец пружины двигается в соответствии с силой давления. Это движение передается на измерительную шкалу.

При измерении давления до 40 бар используются кругообразные пружины. При более высоком давлении применяются винтовые или спиралеобразные пружины, находящиеся в одной плоскости. Погрешность показаний при измерении давления данным методом составляет от 1 до 4%.

Мембранные и сильфонные чувствительные элементы позволяют эффективно измерять небольшие значения избыточного и вакуумметрического давления.

Сильфон производится по принципу сантехнического сильфонного шланга. Представляет он собой тонкостенную металлическую трубку из подвижных поперечных колец. В зависимости от материала и параметров изготовления сильфон может быть более или менее жестким.

Под воздействием высокой температуры со временем накапливаются пластические деформации, что нарушает правильность показаний. К тому же при повышенной температуре и пульсации давления ускоряется изменение статической характеристики

Чувствительные мембранные элементы имеют наибольшее разнообразие. Класс точности таких устройств не бывает выше 1,5. В таких приборах предусмотрена защитная система. В случае перегрузки мембрана упирается в специальное защитное устройство.

Мембранные коробки часто устанавливают в приборах, измеряющих напор и разряжение. Напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с мембранными коробками производят с классами точности 1,5; 2,5 и лимитом измерения до 25 кПа.

Плоские мембраны имеют небольшое перемещение рабочей точки, поэтому их чаще всего используют для преобразования давления в силу. Они нестабильны, но хорошо рассчитываются.

Гофрированные мембраны вместе с аналогичными коробками используются для улучшения статической характеристики. Первые лучше перемещаются, однако плохо поддаются расчету. Вторые используются гораздо чаще благодаря своей пониженной жесткости.

Чтобы измерить малые значения давления пользуются устройствами с вялыми мембранами.

Приборы нуждаются в защите от воздействия высокой температуры, так как она негативно сказывается на упругости и чувствительности основных рабочих элементов.

Механические показывающие манометры

Многие манометры с трубчатой пружиной фактически являются устройствами прямого преобразования. Это значит, что давление преобразуется в смещение чувствительного элемента и контактирующего с ним механического устройства.

На схеме штуцер размещен радиально, однако производят также манометры с осевым расположением штуцера

Под воздействием давления перемещается свободный конец пружины, поводок воздействует на зубчатый сектор, происходит поворот шестерни и показывающей стрелки.

Пружинные показывающие манометры производятся с диапазоном измерения от 0,1 до 103 Мпа и имеют различные классы точности. Образцовые модели выпускают с классами точности 0,15; 0,25; 0,4. Измерители рабочей категории повышенной точности – 1 и 0,6. Рабочие общетехнические – с классами точности 1,5; 2,5; 4.

Манометры электроконтактного действия

Конструктивно является доработкой показывающего манометра. Суть работы заключается в том, что при достижении стрелкой порогового значения давления происходит замыкание сети.

В конструкцию показывающего манометра дополнительно встроены стрелки с поджатыми электрическими контактами, которые располагают напротив сигнализируемых значений

Электрическая цепь замыкается и срабатывает сигнализация, когда показывающая стрелка достигает одной из стрелок с контактами. Класс точности таких манометров 1,5. Диапазон измерения соответствует стандартным значениям.

Для обеспечения сигнализации или с целью позиционного регулирования применяют реле давления с маркировкой РД. Они измеряют давления в диапазоне от 12 до 1600 кПа. Реле настраивают на верхний и нижний предел активации по показаниям контрольного прибора, и оно имеет разрывную мощность в 10 Вт.

Самопишущие модели манометров

Промышленность выпускает манометры с встроенной системой считывания показателей, которая фиксирует значения на дисковой диаграмме так, чтобы затем можно было проследить динамику показателей. Один оборот может совершаться за 8, 12, 24 часа. Движение происходит за счет электродвигателя или часового механизма.

Работа манометрического самописца основывается на передаче сигнала трубчатой пружиной большого диаметра, которая имеет тяговое усилие. Она передает движение от чувствительного элемента к системе индикации. Устройства с маркировкой МТС фиксируют значения избыточного давления.

Такие устройства предполагают контроль со стороны оператора и имеют классы точности 1; 1,5; 2,5.

Сильфонные чувствительные элементы применяются в самопишущих дифманометрах, которые дополнительно могут оснащаться устройством сигнализации и преобразователем пневматического действия. Такие приборы измеряют давление в диапазоне от 6,3 кПа до 0,16 Мпа и имеют классы точности 1; 1,5.

Грузопоршневой тип манометров

Такие манометры часто используют как эталон при поверке других измерительных приборов. Их диапазон измерений весьма широк. В зависимости от конструкции прибора он может начинаться с серьезных значений разрежений, а заканчиваться избыточностью до 2500 МПа. Класс точности достигает максимальных значений вплоть до 0,0015.

Каждый раз при воздействии на измерительный прибор нагрузки сверх положенной нормы он теряет в длительности своего срока службы и в точности измерений

Принцип работы заключается в удержании цилиндра в поршне в конкретном состоянии в то время как с одной стороны воздействуют калибровочные грузы, а с другой измеряемое давление. В зависимости от веса грузов судят о величине созданного давления.

Основной рабочий элемент прибора — это измерительная колонка. В зависимости от качества ее производства, точности и чистоты соединений изменяется и величина погрешности.

Наименьшую погрешность измерения имеют ГПМ, работающие на газу. Однако такие устройства стоят в разы больше из-за особенностей своей конструкции и необходимости фильтрации газа от инородных частиц

Функционально грузопоршневой манометр состоит из приспособления создания давления, измерительной системы и грузов. Устройство оснащается вращательным механизмом для повышения и понижения давления, а также вентилем сброса давления.

Широко используются манометры с неуплотненным поршнем. В них между поршнем и цилиндром есть зазор. Емкость под поршнем заполнена маслом, которое под давлением вливается в зазор и смазывает трущиеся поверхности.

Электрический измеритель газообразной среды

Такие манометры применяются для преобразования прямого или косвенного давления газа в электрический параметр. Наиболее часто встречающимися манометрами такого типа являются: тензорезистивные, емкостные и приборы сопротивления. Давление измеряется в диапазоне от 100 Па до 1000 МПа. Приборы изготавливаются с классами точности от 0,1 до 2,5.

Работа манометров, действующих на основе тензорезистивного эффекта заключается в изменении значения сопротивления проводника по причине деформации. Измеряют давление в диапазоне от 60 до 10⁸ Па с минимальной погрешностью.

Фланцевое крепление датчика и особая конструкция прибора позволяет считывать данные о давлении в особо агрессивных средах с температурой до 300 °С. Применяются для измерения давления в системах с быстротекущими процессами.

Схема работы манометров сопротивления основывается на зависимости сопротивления проводника от давления. Обычно такой тип устройств используют для измерения давления особо высокого уровня свыше 100 МПа

Чувствительным элементом в таком приборе выступает манганиновая проволока, сопротивление которой легко измеряется уравновешенным мостом.

Работа емкостных манометров основывается на воздействии давления на мембрану, которая представляет собой подвижный электрод. Когда мембрана перемещается, следует изменение емкости преобразователя. Характеризуются значительными температурными погрешностями.

В емкостных манометрах прогиб мембраны определяется электрической схемой. Такие приборы применяются в системах с быстрыми перепадами давления.

Жидкостные измерительные приборы

Определение давления этими приборами происходит путем уравновешивания определяемого давления давлением, формируемым столбом жидкости. Таким способом можно измерить небольшое избыточное давление, атмосферное давление, уровень разрежения, разность давлений.

Данную группу представляют U-образные манометры, которые состоят из сообщающихся сосудов, а давление определяется по уровням жидкости; компенсационные микроманометры; чашечные манометры, у которых вместо второй трубки используется резервуар; поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры.

Двухтрубные манометры позволяют измерять разности давлений. В этом случае к каждой из трубок подводят давления, которые необходимо измерить

В жидкостных измерительных приборах рабочая жидкость является аналогом чувствительного элемента.

Дифманометры обычно оснащены сигнализаторами, счетчиками расхода, регуляторами и записывающими устройствами. Диапазон измерений от 10 до 10⁵ Па. В зависимости от жидкостей, заполняющих прибор, меняется предел измерений.

Деление по функциональному назначению

По назначению выделяют следующие виды манометров, используемых для измерения давления газа:

• общетехнические;
• эталонные;
• специальные.

Рассмотрим особенности каждого вида.

Манометры общетехнического назначения

Этот вид манометров производят с целью измерения значений вакуумметрического и избыточного давления в общетехнических целях. Различные модификации устройств позволяют использовать их в самых разнообразных средах. Применяются для измерения давления на производстве прямо во время технологических процессов.

Давление в таких приборах оказывает воздействие на трубку изнутри и вызывает смещение незакрепленного конца. С ним взаимодействует механизм, который двигает стрелку

Такими манометрами можно измерять давление газообразных сред, которые являются неагрессивными по отношению к медным сплавам при рабочей температуре до 150 °C. Обычно корпус изделия изготавливается из стали, а детали механизма из латунного сплава.

Общетехнические манометры для газа низкого или высокого давления производятся устойчивыми к вибрациям с частотой в интервале от 10 до 55 Гц, а также амплитудой смещения максимум 0,15 миллиметра. Имеют несколько классов точности от 1 до 2,5.

Цифровые манометры имеют небольшие размеры, характеризуются высокой точностью измерения и длительным сроком службы. При этом такие устройства можно калибровать

Набирают популярность газовые манометры общетехнического назначения с электронной платой, на которой отображаются данные проведенных измерений. Они нередко оснащаются преобразователями, что автоматизирует технологические процессы. Значения давления отображаются на электронном циферблате.

Группа специальных манометров

Такие приборы изготавливаются под конкретный вид газа и создаваемую им среду. Для систем с повышенным давлением изготавливают манометры для газа высокого давления. Некоторые газы агрессивны по отношению к определенным сплавам, поэтому для работы с ними требуется использовать устойчивые материалы.

Специальные манометры окрашивают в краски различных цветов в зависимости от типа газа.

Пропановые манометры окрашиваются в красный цвет, имеют стальной корпус и характеристики общетехнических манометров. Рабочее давление таких приборов от 0 до 0,6 МПа. Это стандартное давление пропана. Возможна эксплуатация в диапазоне температур от – 50 до + 60 °С. Температура рабочей среды до + 150 °С. Нередко входят в комплектацию с баллонными редукторами.

Измерители давления аммиака в баллонах и прочих резервуарах окрашиваются в желтый цвет. Агрегаты с многоступенчатым сжатием оснащаются температурной шкалой. Компоненты манометра изготавливаются из материалов, устойчивых к воздействию паров аммиака.

При наличии серьезных динамических нагрузок манометры заливаются глицерином или силиконом

Ацетиленовый манометр окрашивается в белый цвет. Изготавливается как манометр систем безопасности из обезжиренных материалов. Используется для измерения избыточного давления в различных распределяющих и генерирующих ацетилен системах. Корпус изготавливается из стали, внутренние компоненты из латунного сплава. Диапазон допустимых температур от – 40 до + 70 °С.

Водородный манометр окрашивается в темно-зеленый цвет. Манометр для иных горючих газов красится в красный цвет. Измерительный прибор для негорючих смесей красят в черный цвет. Кислородный манометр окрашивают в голубой цвет.

Эталонные устройства для измерения давления

Этот тип манометров предназначен для проверки, калибровки и настройки других приборов в целях обеспечения максимально высокой точности измерений. Такие устройства отличаются более высоким классом точности в сравнении с общетехническими. Рабочие эталоны делятся на три разряда.

Контрольные манометры, используемые в целях контроля достоверности показаний измерительных приборов по месту установки, также называют манометрами повышенной точности. Рабочий диапазон измерения от 0-0,6 до 0-1600 бар для газообразных сред.

Манометры для обычных и должны проходить процедуру поверки не реже одного раза в год, если иные сроки не указываются в документах к прибору. Поверку осуществляют аккредитованные метрологические организации, обладающие статусом юридических лиц. После поверки выдается свидетельство и ставится клеймо.

Прибор необходимо снять с баллона и отнести в метрологическую службу. Там поверители и калибровщики с помощью набора эталонов и вспомогательных приборов на протяжении примерно 10 дней проведут поверку

Передаточные механизмы в эталонных манометрах обрабатываются с повышенной частотой зубчатого зацепления. Они характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме, а также высокой чувствительностью внутренних элементов.

Образцовые манометры, с классом точности 0,4 имеют шкалу из 250 единиц, с классом точности 0,15 или 0,25 имеют шкалу из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Эксплуатация устройства возможна при различной температуре в зависимости от наполнителя корпуса. Идеальная рабочая температура составляет 20 °С.

Со спецификой проведения заправки газовых баллонов ознакомит . Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

Выводы и полезное видео по теме

Принцип работы пружинного манометра:

Характеристика и сферы применения манометра:

Манометры выпускают для решения разных задач. Наибольшей популярностью пользуются общетехнические виды, применяемые на мелких производствах, различными фирмами при работе с газовым оборудованием и системами. Электроконтактные манометры — это устройства, сигнализирующие о достижении критического значения.

Для поверки и юстировки манометров применяют эталонные манометры. Специальные манометры производят для измерения давления конкретной газообразной среды. Среди них пользуются большой популярностью пропановые манометры, которые часто устанавливают в комплекте с редуктором на газовых баллонах.

Хотите поделиться полезной информацией по теме статьи, задать вопрос или разместить фото? Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок форме. Делитесь полезными сведениями и рекомендациями, которые могут пригодиться посетителям сайта.

10.4. Измерение давления газа

P = F/S 

где F-сила, ньютон, Н; S- площадь, m2.

Единица 1 Н/м2 = 1 Па, а 1 атм = 101325 Па, внесистемная единица давления «бар» равна 105 Па.Для измерения давления широко применяют ртутные и водяные манометры. С ними связаны еще две единицы измерения давления: миллиметр ртутного столба, сокращенно — мм рт. ст., или торр, и миллиметр водяного столбе сокращенно — мм вод. ст., или мм Н2O.

Обозначение единицы давления «торр» связано с именем Торричелли, Эванджелиста (1608 — 1647) — итальянского физика и математика, ученика Г. Галлилея. Торричелли впервые изобрел ртутный барометр. Единица давления 1 торр равна гидростатическому давлению столба ртути высотой 1 мм на плоское основание при 0 °С. Единица давления 1 мм вол. ст. равна гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм на плоское основание при +4 °с

Соотношения между единицами измерения давления: 1 торр = 133,322 Па 1 атм = 760 торр, 1 торр = 13,5951 мм вод. ст., 1 мм вод. ст. = 9,807 Па = 7,678-10^-2 торр.

Для измерения давления применяют жидкостные, мембранные, пружинные, тепловые и электрические манометры различных конструкций с использованием простых и сложных электронных и оптических схем.

Манометры, предназначенные для измерения атмосферного давления, называют барометрами (от греч. baros — тяжесть и metreo — измеряю), для измерения давления ниже атмосферного — вакуумметрами, а для измерения разности двух давлений ни одно из которых не является атмосферным, — дифманотрами, или дифференциальными манометрами.

Жидкостные манометры. Жидкостные манометры — самые простые и точные приборы для измерения давления. В таком приборе измеряемое давление (или вакуум) либо разность давлений уравновешиваются давлением столба манометрической жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения давления жидкостными манометрами — от 10^-4 до 10⁵ Па (или от 10^-6 до 760 торр).

Жидкостные манометры делят на две большие группы: барометры и вакуумметры. Их применяют в основном для определения давления в лабораторных условиях и для проверки других манометров.

Манометрической жидкостью в жидкостных манометрах чаще всего является ртуть, а при малых диапазонах измерения давления — вода, этанол, толуол, силиконовое масло. 

Ртуть в обычных условиях имеет очень небольшое давление пара и обладает неизмеримо малой способностью растворять газы.

Рис. 241. Ртутный барометр (в). Высота мениска (б). U-образный барометр с отрытым коленом (в) и U-образный дифбарометр (г)

Однако высокое поверхностное натяжение ртути приводит к тому, что ее мениск даже в достаточно широких трубках имеет выпуклый вид. Обусловленная этим явлением погрешность измерений для манометрических трубок с внутренним диаметром 8 мм составляет около минус 0,07 мм, а при диаметре 16 мм -примерно минус 0,01 мм.

Ртутные барометры делят на чашечные с вертикальным расположением барометрической трубки, U-образные и на приборы с наклонной барометрической трубкой.

В первом типе приборов чашка 5 (рис. 241,а), наполненная ртутью, непосредственно сообщается с атмосферой через защитный патрон 6, а барометрическая трубка 3 имеет запаянный конец и снабжена наружной шкалой 1 с подвижной шкалой-нониусом 4, позволяющей измерять положение мениска ртути с погрешностью ±0,1 мм. Положение мениска ртути и определяет внешнее атмосферное давление в мм рт. ст. Защитный патрон 6 служит для предотвращения попадания пыли на открытую поверхность ртути в сосуде 5. Он содержит активированный уголь, пропитанный иодом, и закрыт с двух сторон полимерной ватой. Такой фильтр защищает ртуть от пыли и одновременно не позволяет проникать пару ртути из сосуда 5 в помещение.

Для приготовления адсорбента 20 г активированного угля пропитывают раствором, содержащим 5 г иода в 50 мл метанола, отфильтровывают и высушила воздухе.

Прежде чем проводить какие-либо отсчеты, барометр устанавливают строго вертикально по отвесу 7. Отклонение на 1° от вертикали вызывает погрешность в измерении давления ±0,1 мм при высоте столбика ртути h=760 торр.

Отсчет значения h, берут от нижней нулевой точки шкалы когда острие 8 касается поверхности ртути, до верхней линии 0-0 мениска ртути в трубке 3 (рис. 241,6). При оценке положения мениска он должен находиться на уровне глаз. Вследствие отражения делений шкалы, нанесенных на трубку, от поверхности ртути, положение верхней точки мениска трудно заметить. Поэтому отсчет для барометрических трубок с нанесенными на них делениями рекомендуют брать на фоне передвижном полости бумаги или стекла, имеющей одну половину черную -другую белую (см. рис. 81,е). Окулярную нить зрительной трубы для отметки 0-0 (на рис. не показана) устанавливают так, чтобы деления шкалы, если она нанесена на барометрическую трубку оказались сбоку, а не перед глазами.

Истинное расстояние h отвечающее температуре 1 между острием 8 и верхней точкой мениска 0-0 на шкале, отличается из-за термического расширения шкалы от произведенного отсчета ht и равно:

(Ю.2)

где отсчет по шкале при температуре t, — температура, при которой градуировалась шкала; а — коэффициент линейного расширения материала шкалы; значения а для стекла и латуни равны соответственно 1 • 10^-5 и 2 • 10^-5 на 1 °С.

После приведения значения ht, к истинному ht0 вносят еще и температурную поправку. Тогда

(10.3)

где beta — коэффициент объемного расширения ртути, равный 1,8168*10^-4 на 1 °С в температурном интервале 0—100 ^oC.

Эта поправка приводит объем ртути, отвечающий температуре t, к объему, занимаемому ею при 0 °С. Поэтому ртутные манометры в процессе измерения давления должны быть защищены от изменения температуры вдоль барометрической трубки. Погрешность в оценке температуры на 1 °С будет соответствовать погрешности 0,12 мм при определении давления.

Если ртутный барометр содержит над ртутью остаточный воздух, то исключить его влияние на показания прибора можно только калибровкой такого барометра по образцовому прибору

Ртутный барометр U-образного типа с открытым концом (рис. 241,в) имеет около изгиба сужение 3 для того, чтобы резкие колебания давления не привели к выбросу ртути. Этот типы манометров широко применяют для измерения давлений от 5 до 300 торр. При измерениях трубку 4 соединяют с системой повышенного давления, а трубку 1, снабженную шкалой 2, оставляют открытой на атмосферу.

Тогда давление в системе, связной с манометром через трубку 4, будет равно алгебраической сумме показаний барометра, расположенного вблизи, и данного барометра.

В показания этих двух барометров вносят все поправки, рассмотренные выше при описании барометра. Наиболее серьезным источником погрешностей является капиллярное понижение мениска ртути. В табл. 35 приведены поправки на это явление, которые прибавляют к наблюдаемой высоте ртутного столба.

Данными табл. 35 можно пользоваться только при работе с совершенно сухой и чистой ртутью . Из табл. 35 видно, что применение для манометров трубок небольшого внутреннего диаметра приводит к неприемлемо высоким значениям капиллярного понижения мениска ртути, которое сильно зависит от высоты мениска 1. Поэтому применять для ртутных Урометров и манометров трубки с диаметром меньше 8 мм не Рекомендуют.

Если сечения левой и правой трубок барометра и манометра одинаковы и мениски ртути имеют одну и ту же высоту l, то никаких добавочных измерений проводить не нужно. Если же диаметры трубок разные и мениски ртути не одинаковы по высоте, то следует ввести поправку, представляющую собой разить поправок для верхнего и нижнего менисков.

Рис. 242. Наклонный барометр (а) и U-образный вакуумметр (б)

Перед началом измерений U-образным барометром проводят проверку нуля, соединив с атмосферой оба колена а в дифбарометре (рис. 241,г), соединив оба колена между собой при помощи крана 3 при закрытых кранах 1 и 2 По закону сообщающихся сосудов уровни в обоих коленах при этом устанавливаются на одной горизонтали. Перемещая шкалу 4 вверх или вниз, совмещают ноль шкалы с этой горизонталью.

Наклонный барометр с открытым концом 1 (рис. 242,а) обладает более высокой чувствительностью к изменениям давления по сравнению с U-образным вертикальным барометром. В наклонном колене 3 ртуть продвигается на большее расстояние 1 и измеряемое давление ее столба по шкале 2 равно

(10.4)

где α — угол наклона трубки к горизонтали.

Жидкостные вакуумметры — приборы для измерения небольших давлений газа в системе (вакуум от лат. vacuum — пустота). Вакуум считают низким, если давление соответствует 100 — Па Па (примерно, 1 — 100 торр), среднему вакууму отвечает давление от 100 до 0,1 Па, и высокому — от 0,1 до 10^-6 Па.

Для измерения низкого вакуума в интервале 600 — 4*10^-4 Па (5 — 300 торр) в лабораториях широко используют U-образный вакуумметр (рис. 242,6). Он является составной частью любой установки по вакуумной перегонке жидкостей (см. разл-8.4).

Высота вакуумметрической трубки 1 определяет значение измеряемого давления. Внутренний диаметр этой трубки равен 9-10 мм.

Критерием отсутствия воздуха в трубке 1 служит появления резкого звука, когда ртуть ударяется в запаянный конец трубки Если в трубке 1 виден хотя бы мельчайший пузырек воздуха вакуумметр нельзя использовать.

Другие части:

10.4. Измерение давления газа . Часть 1

10.4. Измерение давления газа . Часть 2

10.4. Измерение давления газа . Часть 3

К оглавлению

Измерение давления | КИПиА Портал

Давление — это физическая величина, характеризующая напряжённое состояние среды (жидкой или газообразной. Давление возникает в результате действия силы на поверхность тела. Оно определяет термодинамическое состояние веществ. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходится сталкиваться в измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости, и др. Повышенное или пониженное давление (несоблюдение режима) в ходе технологического процесса в каком-либо аппарате может привести к потере качества продукта на конечной стадии процесса.

По Международной системе единиц (СИ), единицей измерения давления принят паскаль (Па) — давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1м² и направленной нормально к ней. Для технических измерений была принята техническая атмосфера, равная давлению, которое производит сила в 1 кгс (9,80665 н) на площадь в 1 см². Разнообразие видов измеряемых давлений, а также областей их применения в технологии обусловило использование наряду с системной единицей давления и внесистемных единиц. К их числу относятся бар, миллиметр ртутного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм — сила на квадратный метр, миллиметр водяного столба.

Приборы давления применяются для контроля и управления технологическими процессами. Это устройства служат для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерой. На промышленных установках наиболее распространены манометры избыточного давления, имеющие обычно нулевую точку отсчета (от атмосферного давления). Применяются и узкопредельные манометры — манометры с безнулевой шкалой.

Напоромеры — это манометры избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40 кПа.

Вакуумметры — это приборы для измерения давления разреженного газа.

Тягомеры — это вакуумметры для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более — 40 кПа.

Мановакуумметры — предназначенных для измерения избыточного давления и давления разреженного газа.

Тягонапоромеры — это мановакуумметры для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20 кПа.

Дифманометры — это приборы измеряющие разность двух давлений.

Манометры применяют для измерения постоянных и переменных по направлению давлений.

Постоянным давлением — считают давление, не изменяющееся или плавно изменяющееся по времени со скоростью не более 1% / cек. от суммы верхних пределов измерений приборов.

Переменным давлением — считают давление, плавно и многократно возрастающее или убывающее по любому периодическому закону со скоростью от 1 до 10% /с от суммы верхних пределов измерений.

По принципу действия средства измерений давления подразделяются на следующие:

Жидкостные — основанные на уравновешивании измеряемого давления соответствующего столба жидкости.

Деформационные (пружинные) — измеряющие давление по величине деформации упругих различных элементов или по развиваемой ими силе.

Грузопоршневые — в которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень.

Электрические — основанные или на преобразовании давления в одну из электрических величин, или на изменении электрических свойств материала под действием давления. Такое подразделение не является полным и может быть дополнено средствами измерений, основанными на других физических явлениях.

Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием.

В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешиванием мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, называемой затворной или манометрической, применяются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, трансформаторное масло. Выбор рабочей жидкости определяется диапазоном измеряемого давления, условиями эксплуатации и требуемой точностью измерений.

В настоящее время номенклатура жидкостных средств измерений давления с гидростатическим уравновешиванием существенно ограничена. В большинстве случаев они заменены более совершенными деформационными средствами измерений.

К числу жидкостных средств измерений давления (разности давлений и разряжения) с гидростатическим уравновешиванием, ещё применяются на технологических потоках, относятся поплавковые и колокольные дифманометры. Принцип действия поплавковых дифманометров основан на уравновешивании измеряемого перепада давления гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Поплавковый дифманометр представляет собой два сообщающихся сосуда. Площадь одного сосуда значительно больше другого. Внутренняя полость сообщающихся сосудов заполняется рабочей жидкостью (ртутью или трансформаторным маслом) до нулевой отметки. О значение измеряемой разности давлений судят по отсчетному устройству, указатель которого механически связан с поплавком, расположенным в полости широкого сосуда.

Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 кПа. Такие дифманометры используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности 1,0 и 1,5.

Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 кПа. Такие дифманометры используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности 1,0 и 1,5.

Колокольные дифманометры этого типа представляю собой колокол, погруженный в рабочую жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений. Противодействующая сила создается за счет утяжеления колокола при его подъеме и уменьшении тяжести колокола при его погружении. Достигается это за счет изменения гидростатической подъемной силы, действующей на колокол согласно закона Архимеда.

Колокольные дифманометры с гидростатическим уравновешиванием обладают высокой чувствительностью и использовались для измерения малых давлений, перепадов давлений и разряжений.

Деформационные средства измерений давления.

Высокая точность, простота конструкции, надежность и низкая стоимость являются основными факторами, обуславливающими широкое распространение деформационных приборов для измерения давления в промышленности. Эти приборы предназначены для измерения избыточного давления и разряжения неагрессивных жидких и газообразных сред.

Принцип действия деформационных средств измерений давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. Мерой измеряемого давления в средствах измерений данного типа является деформация упругого элемента или развиваемая им сила. Наибольшее распространение в практике измерений получили три основные формы чувствительных элементов: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Трубчатая пружина (пружина Бурдона) — упругая криволинейная металлическая полая трубка, один из концов которой имеет возможность перемещаться, а другой — жестко закреплен. Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорциональное перемещение ее свободного конца. Наиболее распространена одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой изогнутую по дуге окружности трубку с обычно овальным поперечным сечением. Под влиянием поданного избыточного давления трубка раскручивается, а под действием разряжения скручивается. Для передачи перемещения свободного конца деформационного чувствительного элемента к указателю манометра используют секторные и рычажные передаточные механизмы. С помощью передаточного механизма перемещение свободного конца трубчатой пружины в несколько градусов или миллиметров преобразуется в угловое перемещение стрелки на 270 — 300 г.

Манометры имеют разные шкалы в зависимости от контролируемого параметра и градуируются в кгс/ cм2. Рабочая зона манометра находится на средине шкалы и должна быть не более 2/3 от шкалы. Для отсчета показаний во многих приборах имеются отсчетные приспособления (чаще всего шкала или указатель). Шкала — это совокупность отметок, расположенных вдоль какой — либо линии или по окружности (манометры), которые изображают ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой среды. Значение измеряемой величины, соответствующее одному делению, называют ценой деления шкалы. Указатель шкалы представляет собой в большинстве случаев стрелку, позволяющую отсчитывать по шкале значение измеряемой величины. На шкале обычно указывают класс точности прибора.

Сильфон — тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечными гофрами способная получать значительные перемещения под действием давления или силы. При действии осевой нагрузки, внешнего или внутреннего давления длина сильфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от направления приложенной силы. В значительных пределах деформация сильфона пропорциональна действующей силе, т. е. характеристика сильфона прямолинейна. В пределах линейности статической характеристики сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоянным и называется жёсткостью сильфона. Для увеличения жесткости внутри сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8 — 10 до 80 — 100 мм и толщиной стенки 0,1 — 0,3мм.

Приборы этого типа предназначены для измерения избыточного давления, разряжения и разности давлений.

Мембраны бывают упругие и эластичные. Упругая мембрана — гибкая круглая плоская (плоская мембрана) или гофрированная (гофрированная мембрана) пластина, способная получить прогиб под действием давления. Статическая характеристика плоских мембран изменяется нелинейно с увеличением давления, поэтому здесь в качестве рабочего участка используют небольшую часть возможного хода. Гофрированные мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские, так как имеют значительно меньшую нелинейность характеристики. Мембраны изготавливают, из различных марок стали, бронзы, латуни и т. д. Эластичная мембрана, предназначена для измерения малых давлений и разности давлений, представляет собой зажатые между фланцами плоские или гофрированные диски, выполненные из прорезиненной ткани, тефлона и др.

Измерительные приборы с чувствительным мембранным элементом предназначены для измерения атмосферного и избыточного давлений и разряжения. Из-за малости усилий, развиваемых чувствительным деформационным элементом, мембранные приборы выпускаются в основном показывающими. Принцип действия приборов состоит в преобразовании измеряемого давления или разряжения в перемещение жесткого центра чувствительного мембранного элемента, которое с помощью передаточного механизма преобразуется во вращательное движение указателя.

Грузопоршневые манометры.

Грузопоршневые манометры — в основном применяются в качестве эталонных и образцовых приборов для градуировки и поверки различных видов пружинных манометров, так как они отличаются от манометров других видов высокой точностью и широким диапазоном измерений.

Принцип действия состоит в уравновешивании давления, действующего на поршень с одной стороны, давлением грузов с другой стороны.

Электрические средства измерений давления.

К электрическим средствам измерения давления относятся выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, различаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразований применяются индуктивные, дифференциально- трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и др. преобразовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими элементами.

Индуктивные преобразователи давления — мембрана воспринимающая давление, является подвижным якорем электромагнита. Под действием измеряемого давления мембрана перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного преобразовательного элемента.

Эта величина измеряется обычно мостами переменного тока или резонансными контурами. с последующим отображением на шкале прибора.

Дифференциально — трансформаторный преобразователь — содержит деформационный чувствительный элемент и деформационно — трансформаторный преобразователь. Дифференциально — трансформаторный преобразователь содержит каркас из диэлектрика, на котором размещены катушка с первичной обмоткой, состоящей из двух секций и двух секций вторичной обмотки. Внутри канала катушки расположен подвижный сердечник из магнитомягкого материала, связанный с пружиной тягой. К выходу вторичной обмотки подключен делитель, состоящий из регулируемого и постоянного резисторов. Принцип действия основан на возникновении магнитного потока, пронизывающего обе секции вторичной обмотки и индуцирующие в них ЭДС, при протекании по первичной обмотке токового сигнала. Выходной сигнал определяется взаимной индуктивностью между первичной обмоткой и выходной цепью и может быть представлен в виде сигнала напряжения переменного тока. Преобразование измеряемого давления осуществляется путем преобразования давления в деформацию (перемещение) чувствительного элемента и последующего преобразования в электрический сигнал, приходящий на показывающий прибор в операторной.

Емкостной преобразователь — измерение давления основано на зависимости емкости преобразовательного элемента от перемещения мембраны под действием измеряемого давления. Преобразователь состоит из металлической мембраны, являющейся подвижным электродом емкостного преобразовательного элемента и неподвижного электрода изолированного от корпуса с помощью кварцевых изоляторов.

Тензорезисторные преобразователи — это приборы оснащенные преобразовательными элементами тензорезисторного типа и получили название тензорезисторных измерительных преобразователей давления. Преобразователи давления этого вида представляют собой чувствительный деформационный элемент, чаше всего мембрану, на которую наклеиваются или напыляются тензорезисторы (тензодатчик). В основе принципа лежит явление тензоэффекта, суть которого состоит в изменении сопротивления проводников и полупроводников при их деформации. Под воздействием измеряемого давления деформируемый упругий элемент вызывает пропорциональное изменение электрического сопротивления тензорезисторов, собранных по мостовой схеме, которое в дальнейшем преобразуется и усиливается для формирования унифицированного аналогового выходного сигнала (4 – 20 мА).

Системы измерения давления сред на современных автоматизированных производствах используют в качестве первичных преобразователей измерительные преобразователи (датчики) давления с выходными электрическими токовыми сигналами.

Эти датчики по сравнению с показывающими манометрами имеют значительно более высокий класс точности, более трудоемки в наладке, при проверке требуют применения образцовых высокоточных средств измерения на входе и выходе.

На рисунке представлена схема электрического соединения оборудования КИП, обеспечивающего контроль давления на технологической установке.

Преобразователь давления устанавливается во взрывоопасном помещении или в специальном шкафу на территории технологической установки. Они как правило, не имеют шкалы, позволяющей непосредственно оценить давление, а преобразуют его в электрический сигнал. Измеряемое давление воздействующее на тензодатчик, преобразуется электронным блоком в токовый сигнал, который передается по искробезопасной двухпроводной линии передачи к терминальному оборудованию и блоку питания, находящимся во невзрывоопасном (операторная или машинный зал) помещении.

Блок питания обеспечивает по той же линии питание первичного преобразователя (датчика давления) и терминального оборудования.

Урок 24. Давление газа – HIMI4KA

В уроке 24 «Давление газа» из курса «Химия для чайников» рассмотрим устройство и принцип действия ртутного барометра, а также дадим определение давлению и рассмотрим его единицы измерения. Не пройдите мимо вводного урока в главу «Законы газового состояния», если вы его еще не читали.

Ртутный барометр

Если стеклянную трубку, закрытую с одного конца, наполнить ртутью (Hg), а затем перевернуть открытым концом в сосуд с ртутью, как показано на рисунке 3-1 (а), уровень ртути в трубке будет опускаться до тех пор, пока высота ртутного столбика над поверхностью ртути в сосуде не достигнет приблизительно 760 миллиметров (мм).

Давление, оказываемое на поверхность ртути в сосуде весом ртутного столбика в трубке, в точности уравновешивается давлением окружающей атмосферы. Вследствие равенства этих давлений, действующих в противоположных направлениях, ртуть больше не выливается из трубки. Подобное устройство называется ртутным барометром. Его изобрел и впервые протестировал итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли для измерения атмосферного давления. Торричелли показал, что высота столбика ртути в барометрической трубке НЕ зависит от формы и размеров трубки, а потому, определяется не весом ртутного столбика, а давлением у его основания. Атмосферное давление на уровне моря поддерживает столбик ртути высотой 760 мм (в среднем). Поскольку в старину для измерения давления пользовались именно ртутными барометрами, то в качестве единицы измерения давления применялся «миллиметр ртутного столба«.

Единицы измерения давления

Давление определяется как сила, действующая на единицу площади (P = F/A), и поэтому в системе СИ единицей давления является паскаль (Па), определяемый как сила в 1 ньютон, действующая на площадь в 1 квадратный метр (Н/м²). Для тех, кто плохо учил физику, напоминаю, что ньютон представляет собой силу, которая придает телу массой 1 кг ускорение 1 м/c².

Пример 1. Плотность жидкой ртути равна 13,596 г/см³. Чему будет равен 1 мм ртутного столба (1 мм Hg) в паскалях?

Решение

Представим себе разлитый на столе слой ртути площадью 1 м² и толщиной 1 мм. Переведем сначала все размеры этого слоя в сантиметры; тогда его объем выразится как:

• 0,100 см × 100 см × 100 см = 1000 см³

Плотность жидкой ртути равна 13,596 г/см³, т.е масса 1 кубического сантиметра ртути составляет 13,596 г, а зная это, нетрудно установить, что масса слоя равна:

• 1000 см³ × 13,596 г/см³ = 13 596 г =13,596 кг

Вес этого слоя можно найти как произведение его массы на ускорение силы тяжести, которое равно g = 9,8 м/c²; таким образом, сила, с которой рассматриваемый слой ртути давит на стол, равна:

• F = m·g = 13,596 кг × 9,806 м/c² = 133,32 кг·м·с² = 133,32 Н

Поскольку площадь слоя ртути равна равна 1 м², оказываемое им на стол давление определяется как :

• P = F/A = 133,32 Н / 1 м² = 133,32 Н/м² = 133,32 паскаля (Па)

Пример 2. Стандартное давление на уровне моря считается равным точно 760 мм Hg. Выразите это давление в паскалях.

Решение:

Из примера 1 мы уже знаем, что давление 1 мм Hg эквивалентно 133,32 Па. Следовательно:

• 760 мм Hg × 133,32 Па/мм = 101 323 Па

Паскаль — слишком маленькая единица для измерения давлений газов, подобно тому как кубический метр — слишком неудобная единица для измерения объемов жидкостей в лабораторных условиях. Поэтому обычно давление газов измеряют в стандртных атмосферах:

• 1 атмосфера (атм) = 101 325 Па = 760 мм Hg

Пример 3. В горах, высота которых составляет около 2500 м над уровнем моря, атмосферное давление приблизительно равно 3/4 давления на уровне моря. Выразите это давление в стандартных атмофсерах, паскалях и миллиметрах ртутного столба.

Ответ: давление равно 0,750 атм, 76 000 Па или 570 мм Hg

Надеюсь урок 24 «Давление газа» помог создать некоторое представление о понятии давления и его единицах измерения. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

выбор устройства, измеряющего давление газа и других сред, виды и установка

Надежный манометр является гарантом безаварийной работы системы, независимо от того, водопровод — это, газопровод, система отопления или замкнутый цикл любого производства. Существуют разные виды таких приборов и в этой статье мы подробно остановимся на них.

Манометры давления

Существует давление трех основных типов:

1. Атмосферное. Это когда атмосфера воздействует на поверхность земли, а также на все находящееся на ней. Здоровый человек его не ощущает, так как оно обычно компенсируется внутренним давлением организма.
2. Вода в водопроводе может испытывать избыточное давление. Отсюда правило — оно возникает в замкнутом пространстве в различных средах.
3. Абсолютное возникает при взаимодействии первого и второго вида давления, то есть это сумма показателей атмосферного и избыточного.

Манометр — это прибор, который измеряет второй вид давления (избыточный) в различных системах.

Выбор устройства

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

• Тип манометра.
• Рабочий диапазон измерения давления.
• Класс его точности.
• Среду его установки.
• Размеры корпуса.
• Функциональную нагрузку прибора.
• Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
• Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Типы манометров

Современное приборостроение предлагает несколько типов устройств, которые являются измерителями давления в разном диапазоне:

• Манометры, работающие от 0 до любых значений со знаком плюс.
• Мановакуумметры предназначены для измерения избыточных показателей от — до +.
• Вакуумметры работают с показателями ниже атмосферного в интервале от -1 до 0. То есть измеряют разреженные газы.
• Манометры, которые работают с предельно низкими значениями до +40 кПа.
• Видами вакуумметра являются тягомеры и тягонапоромеры.
• Напоромеры измеряют малое избыточное давление в низких показателях.

Чтобы осуществить правильный выбор прибора по допустимому интервалу давления следует знать рабочие значения давления технологического процесса, для чего и совершается покупка измерительного прибора. Не ошибитесь в операциях со знаками плюс и минус и прибавьте 30% к рабочему показателю.

Измерительный прибор выбирается с учетом условий и среды эксплуатации. Это будет специальный манометр для работы с воздухом, водой, паром, кислородом, аммиаком, ацетоном или газом. Среда может быть разной, в том числе и агрессивной, поэтому материалы приборов рассчитаны на такие условия эксплуатации. Показатели корпуса, в частности, прочность, диаметр, при выборе учитываются, если предстоит его работа в условиях вибрации или повышенной влажности, чтобы исключить повреждение корпуса от коррозии или механического воздействия.

Функциональная нагрузка

Прибор по измерению давления выбирается в зависимости от потребностей производственного процесса, он должен соответствовать функциям и условиям эксплуатации. Манометры подразделяются на следующие виды функциональной нагрузки:

• Показывающие. Направление техническое. Предназначены чтобы измерять давление.
• Сигнализирующие. Нужны для управления внешней электрической цепью.
• Для точного измерения. Класс точности от 0,6/1,0 ед.
• Образцовые. Используются для проверки точности технических манометров.
• Самопишущие. В виде диаграммы на бумаге записывают измеряемое давление.

О назначении сообщает тип корпуса прибора, он может быть:

• Виброустойчивым.
• взрывозащищенным.
• Коррозионностойким.

Применяются манометры в системах котлов, судового и железнодорожного оборудования. Существует группа приборов, способная эксплуатироваться в пищевой отрасли производства. Материал корпуса измерительного прибора позволяет соответствовать условиям службы.

Установка манометра

Перед монтажом нужно обязательно знать случаи, когда измерительные приборы не следует применять:

• Когда истек срок поверки манометра, отсутствует пломба или отметка о проведении поверки.
• Если прибор поврежден, к примеру, разбито стекло.
• Когда при отключении прибора стрелка не возвращается к нулевому показателю.
• Нельзя допускать монтаж на высоте более 3 метров от площадки.

Прибор устанавливается на видном месте, чтобы любой сотрудник мог увидеть его показания. Манометр монтируют на трубопроводе между запорной арматурой и сосудом.

Корпус должен иметь диаметр в значении не менее 10 сантиметров, не меньше 16 сантиметров на высоте 2–3 метра. Манометры, которые применяются для измерения давления газов, имеют разные цвета корпусов. Например, если корпус у прибора голубой, то это значит перед вами устройство для измерения давления кислорода, желтый свидетельствует о назначении работы с аммиаком, красный используется для горючих газов, черный — негорючих, белый предназначается для ацетилена.

Крайне важна перед манометром установка механизма, который будет отключать и продувать его, к примеру, это может быть трехходовый кран. Также необходим монтаж сифоновой трубки, ее диаметр должен составлять не меньше одного сантиметра. После того как прибор будет установлен, нужно нанести на шкалу манометра красную черту, она укажет рабочее давление.

Итак, точность, с которой прибор измеряет давление, зависит от его правильного выбора и установки, а также от условий эксплуатации. Когда производят выбор берут во внимание физико-химические свойства измеряемой среды и необходимую точность измерения. Мембранными рационально измерять вязкие жидкости, так как трубчатые затрудняют передачу давления из-за тонких трубок. Чтобы измерять газовые среды, содержащие агрессивные газы, например, сернистый газ, применяют защищенные приборы. Они оснащены специальным корпусом с характерной каждому газу окраской, также имеют маркировку на шкале устройства. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

типы устройств и требования к ним

Содержание статьи:

Практичный и точный газовый манометр необходим для измерения давления топлива в баллонах и других емкостях, а также в газопроводах. Чтобы выбрать правильный прибор, необходимо заранее ознакомиться с его строением, принципом функционирования, классификацией, правилами монтажа и эксплуатации.

Устройство манометров для измерения давления газа

Манометры предназначены для измерения давления в инженерных сетях

Манометр для газа помогает узнавать значения дифференциального, избыточного или полноценного давления в общих технических целях. Такие приборы делятся на несколько категорий по особенностям работы, назначению и типу измеряемых данных. Механизм стандартного вида включает в себя корпус с защитным стеклом, трубку Бурдона, рычажно-зубчатую передачу и шкалу с указательной стрелкой.

В процессе измерения показателей давление внутри прибора воздействует на трубку с внутренней стороны и смещает ее незакрепленный конец. После в движение приходит стрелка, останавливающаяся на нужной отметке. Хорошие регуляторы для газообразных сред имеют повышенный уровень стойкости к вибрациям с частотой, которая не может превышать 10-55 Гц, амплитуду со смещением до 0,15 мм, а также классы точности, варьирующиеся от 1 до 2,5.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый – аммиак, голубой – кислород, черный – негорючие, красный – горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

Любые повреждения, например, деформации корпуса или разбитое стекло, указывают на то, что регулятор нужно менять, поскольку они напрямую влияют на точность работы измерителя.

Классификация манометров по виду измеряемого давления

Классификация регуляторов с учетом типа давления:

• вакуумметры и мановакуумметры;
• барометры;
• напоромеры;
• дифманометры;
• тягомеры.

Принцип работы любого из них зависит от строения, помимо этого нужно учитывать, что измерители разделяются на категории в пределах единого класса с учетом уровня точности.

Приборы, работающие по вакуумному принципу, предназначены для разреженного газа. Напоромеры способны определить параметры предельного давления с показателями до 40 кПа, тягомеры до -40 кПа. Другие дифференциальные устройства помогают узнавать разность показателей в любых двух точках.

Барометры чаще всего применяют с целью уточнить только атмосферное давление в конкретной среде.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Электрические

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Другие

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Классификация по функционалу

Калибровка аналоговых манометров

По своему назначению манометр для газа высокого либо низкого давления бывает общетехническим, эталонным или специальным.

Общетехнические

Подобные приборы помогают измерять показатели максимального и вакуумметрического давления и применяются чаще всего на производстве, в том числе в процессе технологических работ. Они подходят для проведения измерений в газообразных средах, причем они должны быть неагрессивными для сплавов из меди при температурном режиме до 150 градусов. Эти устройства выдерживают вибрационные колебания с пределами от 10 до 55 Гц, амплитуду до 0,15 мм, класс точности у них варьируется от 1 до 2,5.

Эталонные

Приборы этого типа разработаны с целью тестирования, настраивания и калибровки прочих устройств для обеспечения максимально точных замеров. Подобные манометры для измерения давления газа разделяют на три категории, их перечень включает контрольные и образцовые регуляторы, а также их аналоги, предназначенные для обыкновенных и композитных баллонов. Газомеры первого типа применяются чаще всего и помогают контролировать достоверность данных приборов в местах установки, их рабочий предел колеблется в промежутке от 0,06 до 1600 бар.

Специальные

Специальные регуляторы создают под конкретный тип газа, а также среду, образуемую им. Корпусы таких устройств красят в разнообразные цвета с учетом типа вещества, для которых они предназначены. Манометры такого назначения делают из прочных материалов, способных выдерживать воздействие газообразных сред. Они считаются наиболее распространенными и отличаются простой конструкцией.

Критерии выбора приборов

Оптимальный вариант – регулятор со шкалой от 0 до 10 атм

При подборе устройства нужно учитывать все требования к манометрам, применяемым в газовом хозяйстве. Основным критерием считается измерительный диапазон, в процессе выбора необходимо помнить, что стандартное давление должно укладываться в промежуток от 1/3 до 2/3 по шкале измерения. Идеальным вариантом станет регулятор со шкалой до 0-10 атм. На втором месте по степени важности находится показатель класса точности, показывающий нормальную погрешность результатов замеров во время функционирования прибора.

При желании этот показатель можно рассчитать индивидуально, к примеру если устройство рассчитано на 10 атм, а его класс равен 1.5, показатель погрешности такого газомера составляет 1.5% от общей шкалы. По типу монтирования штуцера манометры бывают радиальными или торцевыми, помимо этого регуляторы дополняются резьбой метрического или трубного типа. Выбирая устройство, нужно учитывать его межповерочный интервал, будет лучше, если он составляет два года.

Приборы бытового назначения могут не проходить поверочную процедуру, но она обязательна для устройств, используемых на заводах, газопроводах, пунктах теплового либо топочного типа, а также аналогичных объектах.

Монтаж манометра

Между трубой и манометром ставят трехходовый кран

Чтобы газомер мог измерить и регулировать давление корректно, его ставят на участках, где будет максимально просто снимать показатели, проводить обслуживание и ремонт прибора. Существуют предельные интервалы между регулятором и стенами, которые нужно соблюдать при монтаже. Если устройство ставят на высоте до 2-3 метров, диаметр его корпуса должен быть не меньше 160 мм.

В дополнение к монтажной конструкции манометра встраивают трехходовой кран, устанавливаемый между трубой и самим регулятором. Если агрегат эксплуатируется в условиях, из-за которых на его функционал может повлиять высокая температура, осадки или другие внешние факторы, его дополнительно защищают сифонами, буферными элементами либо другой защитой, а также тепловой изоляцией при необходимости.

измерение давления газа — это … Что такое измерение давления газа?

.

Курт Дж. Лескер Компания | Технические примечания по измерению давления

Измерение давления

Единицы измерения

Давление ниже атмосферного измеряется в нескольких единицах, включая: торр (также называемый миллиметрами ртутного столба, мм рт. Па).
В США обычно используются три единицы измерения: микрон как единица измерения давления, достигаемого обратными насосами, торр для насосов высокого вакуума и сверхвысокого вакуума и дюймы ртутного столба для насосов грубой очистки.В Европе миллибар является общей единицей измерения давления. В Японии используется паскаль, но часто торр является второстепенным.
Большинству авторов научных / технических статей рекомендуется использовать паскаль в единицах СИ, а некоторые и делают.

Единицы производные от:

• Паскаль — сила в 1 ньютон (1 кг, ускоряющаяся со скоростью 1 м / с / с), действующая на 1 м. ²
• Миллибар —1000 раз больше силы 1 дина (1 г при ускорении со скоростью 1 см / сек./ сек) действующий на 1 см ²
• Торр — 1/760 высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении
• Миллиторр или микрон — 1000-я 1 Торр
• Дюймов ртутного столба (вакуум) —1 / 29,92 высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении (принимая атмосферное давление за 0 дюймов ртутного столба)
• дюймов ртутного столба (прогнозы погоды) —1 / 29,92 высоты ртутного барометра при «стандартном» атмосферном давлении (принимая нулевое давление за 0 дюймов ртутного столба)

Диапазоны давления

Не существует «универсального» манометра, который мог бы измерять давление от атмосферного до сверхвысокого (динамический диапазон 10 ¹⁵ ).По существу, для измерения давления используются три механизма, и выбор одного из них зависит от диапазона давления и остаточных газов в вакууме.

Базовые технологии:

Механические манометры имеют жидкостные или твердые диафрагмы, которые меняют положение под действием всех молекул газа, отскакивающих от них.
Эти манометры измеряют абсолютное давление, на которое не влияют свойства газа / пара. К сожалению, ниже 10 ^-5 Торр этот тип датчика неэффективен.

Приборы для измерения характеристик газа измеряют объемные свойства, такие как теплопроводность или вязкость.
Они зависят от состава газа и эффективны в ограниченном диапазоне давлений от атмосферного до 10 ^-4 Торр.

Ионизационные манометры Для измерения высокого вакуума и сверхвысокого вакуума используется сбор заряда.
Молекулы остаточного газа ионизируются электронами, и измеряется результирующий ионный ток.
Хотя такие датчики будут ионизировать как пары, так и постоянные газы, их реакция зависит от параметров, отличных от потенциала ионизации, что затрудняет точное измерение общего давления в газовых смесях.Ионизационные манометры охватывают диапазон давлений от 10 ^-4 Торр до 10 ^-10 Торр.

Типичное расположение двух датчиков, охватывающих интересующий диапазон от атмосферы до 1 x 10 ⁹ Торр, оставляет плохо закрытую полосу при давлениях, широко используемых при напылении, травлении, CVD и т. Д.
К счастью, точные измерения, необходимые для воспроизводимой обработки между 10 ^-1 и 10 ^-3 Торр, могут быть выполнены путем добавления третьего датчика — емкостного манометра.

При выборе манометра, помимо диапазона давления, следует учитывать и другие характеристики: скорость откачки манометра; как на него влияют радиация, магнетизм, температура, вибрация и агрессивные газы; и повреждения, вызванные его включением при атмосферном давлении.
Эти вопросы обсуждаются ниже в разделе «Как задать параметры в манометре», но их также можно найти в обширных текстах о вакууме, таких как «Руководство пользователя по вакуумной технологии» Джона Ф. О’Хэнлона A.

Вакуумметры

Механические манометры

Давление газа — это сумма всех индивидуальных сил, вызванных каждым атомом или молекулой, сталкивающейся с поверхностью в любой момент.
Механические датчики регистрируют эту общую силу, отслеживая движение поверхности против (восстанавливающей) силы, пытаясь удержать поверхность в исходном месте.
Поскольку механические датчики реагируют только на молекулярный импульс, они измеряют давление любого газа или пара.Они могут быть очень точными или неточными в зависимости от того, как регистрируется движение.

Маклеод

Этот манометр, хотя и редко используется, в основном используется в качестве основного калибровочного стандарта для других манометров.
Фактически, большой известный объем газа при неизвестном давлении улавливается в стеклянной колбе и сжимается за счет повышения уровня ртути до тех пор, пока газ не окажется в небольшом закрытом капилляре известного объема.
Поскольку соотношение между исходным и конечным объемами известно и конечное давление можно измерить, исходное давление рассчитывается по закону Бойля (P1 x V1 = P2 x V2).Манометры МакЛеода особенно полезны в диапазоне от 1 Торр до 10 ^–4 Торр, но из-за сжатия не могут использоваться для измерения паров.

Бурдон

Бурдон

Типовые характеристики:

• Газовая независимая
• от 1 до 760 торр
• Точность от 10 до 15%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 50 ° C

Когда закрытая изогнутая трубка овального поперечного сечения из медного сплава подключается к вакууму, атмосферное давление изгибает ее в большей или меньшей степени, в зависимости от внутреннего давления.Механическая сила перемещает стрелку индикатора через зубчатую связь.
Манометры Бурдона используются в основном при измерении высокого давления (чаще всего присоединяются к регуляторам на газовых баллонах), но созданы вариации для измерения давления от 0 до 30 дюймов рт. Ст. И используются для сублимационной сушки, «домашних» вакуумных систем, вакуума. пропитка и т. д., где основной проблемой является наличие вакуума, а не его точное измерение.

Пьезо

Типовые характеристики:

• Газонезависимая
• 0.От 1 до 1000 торр
• Погрешность 1%
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Пьезорезистивные датчики давления обычно состоят из кремниевой пластины, которая обрабатывается на поверхности, которая превращает кристалл в подходящую отклоняющую диафрагму при воздействии нормального напряжения (давления).
Толщина кристалла кремния в его минимальном сечении является основным фактором, определяющим диапазон давления манометра от 1500 до 0.1 торр.
По мере того как диафрагма отклоняется под давлением, сопротивление пьезорезистивных элементов изменяется по величине, в результате чего сеть моста Уитстона выходит из равновесия.
Подача напряжения на этот мост создает выходное напряжение, пропорциональное приложенному давлению.
Если элементы имеют одинаковое сопротивление, выходное напряжение будет нулевым без перепада давления на диафрагме.

Емкостные манометры

Манометр

Типовые характеристики:

• Газовая независимая
• Показывает четыре (4) декады ниже полной шкалы (F.S.) (т.е. манометр емкости 1000 Торр = от 1000 до 0,1 Торр, манометр емкости 0,1 Торр = 0,1 до 1e ^-5 Торр)
• Погрешность от 0,25 до 0,50%
• Версии для окружающей среды или с подогревом
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Отклонение тонкой металлической диафрагмы, отделяющей известное давление от неизвестного, является мерой разницы давлений между двумя объемами.
В емкостном манометре, как следует из названия, отклонение измеряется с использованием электрической емкости между диафрагмой и некоторыми неподвижными электродами.Емкостные манометры — самые точные устройства для измерения перепада или абсолютного давления всех газов (включая пары, которые не конденсируются при рабочей температуре манометра).

Измерительные головки указаны по их максимальному измеренному давлению (от 25 000 торр до 1 x 10 ^-1 торр), при этом каждая головка имеет динамический диапазон примерно на 10 ⁴ ниже этого.
Обычно точность показаний манометра составляет 0,25%, а 0,08% можно получить из высокоточных продуктов.

В то время как манометры имеют заданную рабочую температуру, емкостные манометры можно настроить (перед покупкой) для работы при температурах выше окружающей среды. Эти «нагретые» блоки имеют внутри блока нагреватель, который нагревает диафрагму до заданной температуры (например, 100 ° C). Это помогает поддерживать точность емкостного манометра, а также помогает уменьшить конденсацию паров на диафрагме (до тех пор, пока внутренняя температурная компенсация устройства не превышает температуру процесса).

Мембранные манометры

Как и емкостной манометр, эти манометры используют отклонение тонкой металлической (или кремниевой) диафрагмы, отделяющей известное давление от неизвестного.
Однако в этом типе датчика отклонение измеряется тензодатчиком, прикрепленным к диафрагме.
Хотя это ограничивает минимальное измеряемое давление до 1 торр, оно обеспечивает стабильное, воспроизводимое считываемое устройством давление до 1200 торр.

Приборы для измерения состояния газа

Значения теплопроводности или вязкости для каждого конкретного газа различаются и нелинейно зависят от давления.Измерители свойств газа, представленные типичными газами вакуумной камеры, неточны.
Это и множество других источников неотъемлемой погрешности позволяют предположить, что показания манометра приемлемы для регистрации повторяющихся событий давления, но мало пригодны для измерения абсолютного давления.

Термопара

Термопара (T / C)

Типовые характеристики:

• Газозависимый
• 1e ^-3 до 760 Торр или 1e ^-3 до 1 Торр
• Обычно пассивный (нужен контроллер)
• Точность 50% выше 10 Торр, 15% ниже 10 Торр
• Постоянный ток, переменная температура
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 100 ° C

Нить накала в датчике термопары нагревается до определенной температуры с помощью постоянного тока.Когда молекулы взаимодействуют с нитью накала, тепло передается с заданной скоростью (в зависимости от теплопроводности молекул), что приводит к разнице температур. Эта переменная температура измеряется и преобразуется в выходное напряжение, за которым следует давление. Чем выше давление (больше молекул), тем больше перепад температур. Из-за конструкции датчика и размещения нити накала датчики с термопарой обычно не используются для измерений выше 10 Торр, поскольку множество молекул имеет тенденцию сливаться на определенной части нити, что приводит к неточности.

Со временем молекулы прилипают к нити, что приводит к неточным измерениям. В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном датчике). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью, в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет подвергнут надлежащему воздействию, и все остаточные количества будут испарены. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Пирани

Пирани

Типовые характеристики:

• Газозависимый
• 1e ^-4 до 1000 Торр
• Точность 50% выше 10 Торр, точность 10% ниже 10 Торр
• Постоянная температура, переменный ток
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

В датчике Пирани две нити, часто платиновые, используются в качестве двух плеч моста Уитстона.Эталонная нить накала погружается в газ с фиксированным давлением, а измерительная нить подвергается воздействию системного газа.
Обе нити нагреваются током через мост, но, в отличие от большинства Т / К, датчик Пирани использует не постоянное напряжение или мощность, а постоянную температуру нити.
Молекулы газа, ударяясь о погруженный элемент, отводят энергию, которая обнаруживается и заменяется цепью обратной связи к источнику питания.
Датчик Пирани будет измерять в том же диапазоне, что и датчик термопары, но увеличен до 1e ^-4 Торр.Однако этот датчик имеет ту же проблему, что и датчик термопары выше 10 Торр.

Со временем молекулы будут прилипать к нити, что приведет к неточным измерениям. В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном датчике). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью, в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет подвергнут надлежащему воздействию, и все остаточные количества будут испарены. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Конвекция

Пирани с улучшенной конвекцией

Типовые характеристики:

• Газозависимый
• 1e ^-4 до 1000 Торр
• Точность 5% выше 10 Торр, точность 10% ниже 10 Торр
• Постоянная температура, переменная температура
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Пирани с улучшенной конвекцией очень похож на датчик Пирани в том, что на нить накала подается ток для поддержания постоянной температуры.Когда молекулы взаимодействуют с нитью, тепло от нити отводится, и для поддержания постоянной температуры требуется больше тока. Этот перепад тока преобразуется в напряжение, а затем в давление. Однако такая конструкция датчика позволяет равномерно перемещаться вокруг нити за счет конвекции (правильного воздушного потока). Это сводит к минимуму карманы молекул, прилипающих к определенной части нити, обеспечивая более точное считывание. Это помогает поддерживать точность выше 10 торр.

Со временем молекулы будут прилипать к нити, что приведет к неточным измерениям.В зависимости от того, чему подвергался манометр, нить накала можно очистить, налив небольшое количество растворителя на концевую часть фланца, установив контакт с нитью (при выключенном датчике). Это должно быть сделано после анализа SDS растворителя и молекул, используемых в процессе. Оказавшись внутри, устройство можно осторожно покрутить (не как марака), чтобы растворитель вступил в контакт со всей нитью, в надежде растворить некоторые, если не все, застрявшие молекулы.После этого растворитель будет подвергнут надлежащему воздействию, и все остаточные количества будут испарены. Это можно ускорить, включив устройство, которое будет обеспечивать тепло. Эта очистка не гарантирована, так как некоторые молекулы могли вызвать коррозию нити. В этом случае предлагается заменить датчик.

Ионизационные манометры

Все ионизационные датчики с относительно небольшими различиями используют один и тот же принцип.
Энергичные электроны ионизируют остаточные газы — положительные ионы собираются на электроде, и ток преобразуется в показания давления.Датчики с горячей нитью (Bayard-Alpert, Schulz-Phelps) используют термоэлектронную эмиссию электронов из горячей проволоки, в то время как датчики с холодным катодом (Penning, Inverted Magnetron) используют электроны из тлеющего разряда или плазмы.

На все измерения ионным манометром серьезно влияет состав газа.
Например, отчет в J. Vac. Sci. Tech. указывает, что относительная чувствительность ионного датчика (относительно N ₂ = 1) составляет 5 для паров ацетона и 0,18 для He.
То есть, одинаковое абсолютное давление этих чистых (газообразных) материалов даст показания манометра, отличающиеся почти в 28 раз.Ионизационные датчики не дают точных измерений абсолютного давления, если они не были недавно откалиброваны с использованием точной газовой смеси, которая должна быть измерена.

Чувствительность

Термин относительная чувствительность, использованный выше, не следует путать с параметром, называемым «чувствительность датчика».
Последнее происходит из уравнения, связывающего ток положительных ионов датчика (i _p ) для данной эмиссии электронов (i _e ) при данном давлении газа (P): i _p = S xi _e x P или P = 1 / S xi _p / i _e

Константа пропорциональности (S в единицах обратного давления) — это чувствительность датчика.’
Практические (накаливания) ионные манометры имеют чувствительность в диапазоне от 0,6 Торр ^-1 до 20 Торр ^-1 .
Это важно при выборе контроллера ионного датчика, поскольку чувствительность датчика должна быть в пределах доступного диапазона контроллера.
Чем выше чувствительность датчика, тем выше вероятность ионизации молекулы.

Манометры горячей нити

Ион

Типовые характеристики:

• Газозависимый
• 1e ^-9 до 1e ^-4 Торр (B-A) или 1e ^-11 до 1e ^-4 Торр (Nude UHV)
• 30% точность
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 40 ° C

Два обычных ионных манометра с горячей нитью накала, Bayard / Alpert (B-A) и Schulz-Phelps (S-P), различаются только физическим размером и расстоянием между их электродами.Обе имеют нагретые нити, смещенные для получения термоэлектронных электронов с напряжением 70 эВ, достаточно энергичных, чтобы ионизировать любые молекулы остаточного газа, с которыми они сталкиваются.
Образовавшиеся положительные ионы перемещаются в коллектор ионов, поддерживаемый при -150 В.
Сила тока зависит от плотности газа (количества молекул в каждом куб. См), которая является прямой мерой давления газа.

Со временем датчик с горячей нитью накапливает множество ионизированных молекул, которые необходимо удалить для поддержания точности датчика.Это легко сделать путем «дегазации» агрегата. Это обычная практика для любого датчика с горячей нитью накала, когда через сетку и коллектор пропускается большой ток, по существу, спекающий эти части. Этот «прогрев» помогает удалить эти ионизированные молекулы, возвращая устройство в чистое состояние. Однако дегазация не гарантирует удаления всех молекул, поскольку некоторые из них останутся прилипшими к коллектору или даже могут вызвать эрозию. В таких случаях рекомендуется заменить датчик.

Ионный манометр Bayard-Alpert имеет достаточно линейный отклик от 1e ^-9 до 1e ^-4 Торр, с чувствительностью от 5 до 20 Торр ^-1 .Манометры BA доступны с одной или двумя нитями накала (вторая действует как запасная) и с двумя нитями накала, покрытыми иридием, покрытым торием, используемым в приложениях, богатых кислородом, и для защиты от выгорания при случайном сбросе воздуха и вольфрамом, используемым для нижнего стоимость и в остаточных газах, содержащих галогены.

Стандартный манометр B-A измеряет до 1e ^-9 Торр. Он не опускается ниже, потому что первичные электроны при попадании на сетку генерируют мягкое рентгеновское излучение.
Рентгеновское излучение, попадающее на электрод-коллектор ионов, высвобождает фотоэлектрон, который неотличим от поступающих туда положительных ионов.Ниже 1e ^-9 Торр фотоэлектронная эмиссия составляет достаточно большую долю ионного тока, чтобы искажать показания давления.
Специальные структуры B-A с ультратонкими коллекторами ионов будут достигать 10 ^-10 Торр и, возможно, даже 10 ^-11 Торр.

Ионный манометр Nude UHV работает по тому же принципу, что и стандартные датчики Bayard-Alpert, но позволяет проводить более глубокие измерения вакуума, от 1e ^-11 до 1e ^-4 Торр.Это изменение базового давления связано с конструкцией манометра, которая включает решетчатую конструкцию в виде корзины и плотные нити.

Манометры с холодным катодом

ColdCathode

Типовые характеристики:

• Газозависимый
• 1e ^-10 до 1e ^-2 Торр
• 30% точность
• Типичная рабочая температура: от 0 ° C до 55 ° C

В датчиках с холодным катодом ионизирующие электроны являются частью самоподдерживающегося разряда.Однако, поскольку CCG не имеет (термоэмиссионной) нити накала, разряд инициируется паразитной полевой эмиссией или внешними событиями (космическими лучами или радиоактивным распадом).
При низком давлении это может занять несколько минут, и обычно CCG включаются при высоком давлении (1e ^-2 Торр или выше).
После запуска магнитное поле датчика удерживает электроны на спиральных траекториях, обеспечивая им большую длину пути и высокую вероятность ионизации остаточного газа.
Ионы собираются и измеряются для определения давления газа.

Использовались электроды различной геометрии — цилиндры, пластины, кольца, стержни в различных комбинациях с направлением и силой магнитного поля, выбранными для максимизации измеряемого тока.
Если центральные или «концевые» электроды датчика отрицательные, это принято называть магнетроном.
Если те же электроды положительные, датчик называется перевернутым магнетроном.

Магнетрон: Первоначальная конструкция Пеннинга (цилиндрический анод и катоды с торцевой пластиной) не была ни точной, ни точной, и ее заменили на другие геометрические формы.Однако название Пеннинга до сих пор используется даже для магнетронов с центральными проволочными или кольцевыми катодами.
Рабочее напряжение ограничено (обычно до ~ 2 кВ), чтобы избежать эффектов полевой эмиссии, которые вызывают увеличение ионного тока, не связанного с давлением.
Хотя новые конструкции магнетронов удовлетворительны, они ограничены верхним пределом диапазона высокого вакуума и привлекают мало коммерческого внимания.

Инвертированный магнетрон: Во многом благодаря усилиям Редхеда и его коллег, эта конструкция работает в диапазоне сверхвысокого давления.Его центральный осевой анод входит в катод цилиндра / торцевых пластин через кольца защиты от напряжения (для предотвращения полевой эмиссии, влияющей на измерение ионного тока).
Анод несет гораздо более высокий потенциал, чем обычный магнетрон (~ 6 кВ), и параллелен магнитному полю датчика.
Некоторые коммерчески доступные конструкции инвертированного магнетрона имеют хорошую линейность и рабочие характеристики до 1 x 10 ^-11 Торр.
Однако попытка запустить его при таком низком давлении может занять часы или дни.

В отличие от датчика с горячей нитью, датчик с холодным катодом не имеет нитей или сетки для дегазации. Вместо этого некоторые датчики с холодным катодом могут разбираться, обнажая ионизационную камеру и внутренние стенки датчика. Это воздействие позволяет пользователю буквально протирать внутренние стенки датчика с холодным катодом, помогая удалить молекулы, которые «распылили» на стену. Эта физическая очистка делает датчик с холодным катодом в целом более прочным, чем датчик с горячей нитью.

Комбинированные манометры

Комбинированные датчики, также известные как датчики с широким диапазоном, — это устройства, в которых используются несколько технологий для обеспечения более широкого диапазона измерений, чем любая отдельная технология. Например, наиболее распространенными датчиками широкого диапазона являются комбинация холодного катода / пирани или комбинация горячего накала / усиленной конвекции пирани. Эти типы позволят проводить измерения от сверхвысокого напряжения до атмосферы. Поскольку в этих приборах сочетаются разные технологии, обычно существует переходный регион, когда одна технология переходит в другую.Наиболее распространенная область между 10 ^-2 и 10 ^-3 , где пирани с усилением пирани / конвекцией переходят в технологию ионизации с холодным катодом или горячей нитью. Эти блоки обычно находятся в одном корпусе, что помогает свести к минимуму беспорядок и помогает автоматизировать измерение давления, поскольку пользователю не нужно вручную активировать технологию высокого вакуума.

Анализаторы остаточных газов

Специальные масс-спектрометры, предназначенные для анализа газов, оставшихся в вакуумной камере, называются анализаторами остаточных газов или RGA.Обилие информации об экспериментальных или технологических условиях, предлагаемых анализатором арматуры, делает стационарно присоединенное устройство удобным, а зачастую и необходимым диагностическим устройством.

Квадрупольные RGA, названные в честь четырех стержней, используемых в секции массового фильтра, питаются от смешанного РЧ / постоянного напряжения.
Полная информация о работе выходит за рамки этого текста, но адекватно рассматривается во многих книгах, таких как Dawson’s Quadrupole Mass Spectrometry And Its Applications и монография AVS Дринквайна и др., Partial Pressure Analyzers and Analysis .Квадрупольный анализатор (или головка датчика) прикручивается к вакуумной системе.
Он состоит из ионизатора (источника ионов), подключенного к массовому фильтру, который, в свою очередь, присоединен к ионному детектору, и все они установлены на фланце сверхвысокого вакуума (часто наружный диаметр 2–3⁄4 дюйма), через который проходят вводы для питания и сигналов. .
Комбинированное РЧ / постоянное напряжение генерируется рядом с головкой датчика.
Отсюда к шасси управления и дисплею или настольному ПК подключается только напряжение основного источника питания и информация о возвращаемом сигнале.В ионизаторе атомы и молекулы нейтрального газа бомбардируются электронами с напряжением 70 эВ от горячей нити.
Ионизированные частицы извлекаются в квадруполь, где передаются только те ионы с соответствующим отношением массы к заряду (m / e) для приложенных напряжений RF / DC.
Изменяя со временем напряжение RF / DC, сканируются отношения m / e, и ионный ток на каждой массе записывается в виде спектра.

Для диагностики проблем с вакуумом с помощью RGA требуется только набор схем фрагментации, по которым можно быстро определить следующее: наличие утечек воздуха и воды; неприемлемые уровни активных газов, таких как O ₂ , H ₂ и H ₂ O, возврат масла в насос, присутствие соединений Fl или Cl; требования к регенерации крионасоса и чистота засыпных газов.Поскольку RGA работает при давлении 10 ^-4 Торр или ниже, процессы высокого давления анализируются с помощью RGA, установленного во вспомогательной вакуумной системе, часто на мобильной тележке, перемещаемой на различные вакуумные станции.

Детекторы утечки

Детекторы утечки — это масс-спектрометры, которые обнаруживают только ионы гелия при m / e = 4.
Поскольку они специфичны, они обнаруживают чрезвычайно малые концентрации гелия в присутствии большого количества других газов.
Как следует из названия, эти устройства определяют наличие утечек и помогают их обнаружить.Превосходные инструкции по обнаружению утечек можно найти в книге Харриса, Modern Vacuum Practice , или как часть учебной программы Университета Лескера.

Испытуемая камера и течеискатель соединены вакуум-герметичной трубкой, и камера откачивается с помощью собственной вакуумной системы течеискателя.
Гелий распыляется из тонкого сопла на поверхность камеры, где он вытесняет воздух, диффундирующий через утечку, только тогда, когда зонд направлен на место утечки.Распространенное заблуждение, что давление в камере должно быть низким, прежде чем можно будет начать испытание на герметичность.
Фактически, давление в камере ниже 10 ^-2 Торр требуется редко.
Как только впускной клапан течеискателя полностью открыт, дальнейшие усилия по снижению давления в камере только тратят время.
Например, во время 11-летнего опыта работы одного оператора по проверке утечек большинство утечек было обнаружено, тогда как впускной клапан течеискателя был сломан лишь частично.
Утечки более 1 x 10 ^-5 атм см3 / сек.являются наиболее распространенными — «некоторые» утечки приходятся на 1 x 10 ^-6 атм см3 / сек. В диапазоне 1 x 10 ^-7 атм куб. см / сек было шесть утечек. диапазон, два в диапазоне 1 x 10 ^-8 атм см / сек. диапазон, и только один в диапазоне 1 x 10 ^-9 атм см / сек.
Поскольку у большинства течеискателей минимальная обнаруживаемая скорость утечки составляет 1 x 10 ^-10 атм куб. См / сек., Чувствительность обнаружения редко является проблемой для обнаружения реальных утечек.

.

Прямое газонезависимое измерение давления

В случае мембранного вакуумметра давление измеряется в
в соответствии с определением. Давление $ p $ оказывается на
диафрагма имеет определенную площадь $ A $ и отклоняет диафрагму
пропорционально давлению. Датчик измеряет отклонение; в
в самом простом случае прогиб передается
механически к игле, двигаясь по шкале давления.
Пьезорезистивные или емкостные датчики принимают сигнал давления и
преобразовать его в электрический сигнал.

Пьезомембранные манометры

Простой и чрезвычайно надежный метод предполагает использование
пьезорезистивный датчик. Конструкция представлена ​​на рисунке.
5.1. Диафрагма, в которую были распределены сопротивления деформации, является
расположен над откачиваемым объемом, имеющим эталонное давление $ p_0 $.
Измеренное изменение сопротивления в результате отклонения диафрагмы
служит параметром давления. Этот датчик характеризуется
нечувствительностью к выбросу газа и высокой точностью.

Рисунок 5.1: Конструкция мембранного манометра

Емкостные мембранные манометры

В емкостном вакуумметре (рисунок 3.2) отклонение диафрагмы
измеряется как изменение емкости пластинчатого конденсатора,
образованный диафрагмой и неподвижным противоэлектродом в
хорошо эвакуируемое пространство, имеющее давление $ p_0 $. Диафрагма
состоит из керамики с вакуумно-металлизированным покрытием или из
нержавеющая сталь.Этот метод и диафрагмы различной чувствительности могут
использоваться для измерения четырех декад каждая. Нижний
предел измерения 10 ^-5 гПа.

Рисунок 5.2: Конструкция емкостной диафрагмы
вакуумметр

Ограничивающие эффекты:

• Изменение зазора между пластинами конденсатора из-за
  влияние температуры
• Уменьшение сил, действующих на диафрагму при низких давлениях

Влияние температуры можно минимизировать с помощью электронных
компенсация известного температурного дрейфа или с помощью встроенного
нагреватель, который поддерживает постоянную температуру датчика.В
влияние температуры можно дополнительно уменьшить за счет использования
керамический материал диафрагмы; кроме того, керамические диафрагмы дают
емкостные вакуумметры с отличной стойкостью к агрессивным газам.

Калибр прядильного ротора

Датчик вращающегося ротора (SRG), так называемый датчик трения газа, является
используется для калибровки. Сфера магнитно подвешена в
вакуум и заставили быстро вращаться, в этот момент привод
затем обесточивается. Давление присутствующего газа может
рассчитывается по уменьшению частоты вращения за счет газа
трение.В диапазоне молекулярных потоков эти устройства измеряют до
давления $ p $> 10 ^-7 гПа. Калибровка
прибор зависит только от шара, а значит откалиброван
сферы можно использовать как эталон передачи. Эти вакуумметры
не подходит для вакуумных процессов, так как время, необходимое для
процесс измерения увеличивается с уменьшением давления.

.

Купить манометр для измерения газа онлайн

Отличные новости! Вы находитесь в нужном месте, если хотите, чтобы манометр измерял газ. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот газ для верхнего манометра вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть манометр для измерения давления газа на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в манометре газа и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы согласитесь, что вы получите газ для манометра по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

.