Co to jest manometr? Rodzaje, działanie i zastosowania

Co to jest manometr?

Technik sprawdza tarczę na linii tłocznej pompy, aby potwierdzić, że odczyt mieści się w bezpiecznym zakresie. Ta szybka kontrola wzrokowa, powtarzana tysiące razy dziennie, opiera się na jednym z najstarszych przyrządów w branży: manometrze.

Manometr to przyrząd mierzący ciśnienie gazu lub cieczy w układzie zamkniętym i pokazujący wartość na tarczy lub ekranie cyfrowym. Większość manometrów mechanicznych nie potrzebuje zewnętrznego zasilania: samo ciśnienie przesuwa wskazówkę po skalibrowanej skali, co czyni je najpasekdziej ekonomicznym sposobem monitorowania ciśnienia w sprzęcie przemysłowym, handlowym i domowym.

Manometr nie jest przetwornikiem. Wskaźnik zapewnia lokalny odczyt; przetwornik przetwarza ciśnienie na sygnał elektryczny, taki jak 4–20 mA lub Modbus, dla sterownika PLC lub zdalnego wyświetlacza. Wiele systemów wykorzystuje zarówno miernik do weryfikacji na miejscu, jak i przetwornik do automatycznego sterowania.

Najpopularniejszą konfiguracją jest manometr analogowy, montowany bezpośrednio z rurką Bourdona i częściami zwilżanymi z mosiądzu lub stali nierdzewnej. Dla konkretnego przykładu popularne manometry ogólnego przeznaczenia, takie jak seria Y60, są typowym punktem wyjścia dla sprzętu OEM.

Jak działa manometr?

Wewnątrz manometru ciśnienie procesowe naciska na elastyczny element pomiarowy, a przekładnia zamienia ten ruch w obrót wskazówki.

Element wyczuwający ciśnienie: rurka Bourdona

Rurka Bourdona jest najczęściej stosowanym elementem pomiarowym. Jest to zakrzywiona lub spiralna metalowa rura o owalnym przekroju. Po wejściu ciśnienia przekrój próbuje się zaokrąglić, powodując lekkie wyprostowanie rury. To niewielkie przemieszczenie, często mniejsze niż milimetr, napędza mechanizm połączony z mechanizmem. Rurki Bourdona są dokładne, wytrzymałe i niedrogie oraz obejmują najszerszy zakres ciśnień, od 60 mbar do kilku tysięcy barów.

Alternatywne elementy czujnikowe: membrana i kapsułka

Nie każde medium pasuje do rurki Bourdona. Element membranowy to cienki metalowy dysk, który ugina się pod ciśnieniem; Manometry membranowe mierzą niższe ciśnienia i, w przypadku separatorów membranowych, mogą pracować z mediami lepkimi, zanieczyszczonymi lub korozyjnymi. Element kapsułowy składa się z dwóch zespawanych ze sobą falistych membran i jest wystarczająco czuły, aby wytrzymać bardzo niskie ciśnienia, takie jak ciąg w piecu. Wybór elementu czujnikowego określa użyteczny zakres ciśnienia i media, z którymi manometr może bezpiecznie stykać się.

Zgromadzenie Ruchu i Sprawy

Mechanizm, precyzyjny zestaw przekładni, wzmacnia odchylenie w obrót wskazówki. Etui chroni mechanizm; ciągłe wibracje lub pulsacje wymagają obudowy wypełnionej olejem, którego płyn tłumiący stabilizuje wskazówkę i smaruje przekładnie. Przyłącze procesowe, zwykle 1/4 cala NPT lub 1/2 cala BSP, jest wkręcane w rurę, zbiornik lub maszynę.

Ciśnienie względne a ciśnienie bezwzględne a ciśnienie różnicowe

Odczyt ciśnienia zawsze odnosi się do punktu odniesienia, a odniesienie określa to, co pokazuje manometr.

Ciśnienie bezwzględne odnosi się do doskonałej próżni. Jest to rzeczywiste ciśnienie płynu, powiązane z ciśnieniem bankomatosferycznym według P _abs = P _miernik P _atm . Wskaźniki absolutne zawierają wewnętrzną próżniową komorę odniesienia, więc odczyty nie zmieniają się wraz z pogodą lub wysokością. Typowe zastosowania: monitorowanie barometryczne i powlekanie próżniowe.

Ciśnienie manometryczne odnosi się do ciśnienia atmosferycznego. Standardowy manometr wskazuje zero, gdy jest otwarty do atmosfery; tarcza pokazuje ciśnienie powyżej temperatury otoczenia. Większość mierników przemysłowych, od zbiorników powietrza po prasy hydrauliczne i pompy wodne, wyświetla ciśnienie manometryczne.

Różnica ciśnień to różnica między dwoma punktami. Manometr różnicowy ma dwa przyłącza procesowe i bezpośrednio pokazuje różnicę; typowe zastosowania obejmują monitorowanie zatkania filtra, poziomu cieczy w szczelnych zbiornikach i przepływu przez kryzę.

Manometr złożony odczytuje zarówno podciśnienie, jak i nadciśnienie na jednej skali, przecinając zero w środku. Manometr w oponach pokazuje ciśnienie manometryczne; miernik monitorujący podciśnienie w komorze pakowania wymaga konstrukcji absolutnej lub złożonej.

Typowe jednostki ciśnienia używane w manometrach

Manometry budowane są z różnymi skalami jednostkowymi w zależności od standardów regionalnych. Poniższa tabela zawiera listę jednostek, które będziesz spotykać najczęściej.

W celu szybkiego przeliczenia 1 bar to około 14,5 psi lub 100 kPa, a 1 MPa to 10 barów. Aby uniknąć błędów, w sprzęcie eksportowym często stosuje się tarcze o podwójnej skali, takie jak psi i bary.

Główne typy manometrów

Manometry można klasyfikować według odniesienia, elementu czujnikowego i konstrukcji. Te trzy punkty widzenia dopasowują miernik do warunków jego pracy.

Przez odniesienie: miernik, bezwzględny i różnicowy

Klasyfikacja ta jest zgodna z odniesieniem wyjaśnionym powyżej. Standardowy miernik mierzy w stosunku do atmosfery; miernik absolutny zawiera komorę próżniową; manometr różnicowy ma dwa przyłącza i pokazuje różnicę.

Przez element czujnikowy: rurka Bourdona, membrana, kapsułka

Manometry z rurką Bourdona obejmują najszerszy zakres, od około 60 mbar do tysięcy barów i odpowiadają większości ogólnych zastosowań. Manometry membranowe wytrzymują niższe ciśnienia i tolerują media brudne lub agresywne. Manometry kapsułkowe są zarezerwowane dla bardzo niskich ciśnień, zwykle poniżej 600 mbar, takich jak ciąg w piecu.

Dzięki specjalnej konstrukcji: uszczelniona, odporna na korozję, odporna na wstrząsy, przeciwwybuchowa

Gdy medium procesowe jest lepkie, zawiera cząstki lub ma tendencję do zatykania elementu czujnikowego, membrana izolacyjna izoluje elementy wewnętrzne manometru. W miejskich i przemysłowych zakładach wodociągowych manometry z uszczelnieniem membranowym stosowane w liniach uzdatniania wody zapobiegają blokowaniu elementu przez osad i zawiesiny, zapewniając jednocześnie stabilny odczyt.

Gdy środowisko jest korozyjne, np. w zakładach chemicznych lub na platformach wiertniczych, konstrukcja wykonana w całości ze stali nierdzewnej chroni części zwilżane i obudowę. Urządzenia petrochemiczne łączą stal nierdzewną z obudową wypełnioną olejem; Odporne na wstrząsy manometry wypełnione olejem do zastosowań petrochemicznych są standardową specyfikacją w rafineriach i stacjach przeładunkowych.

W przypadku gazów palnych lub pyłów palnych, manometry przeciwwybuchowe w wytrzymałych obudowach i ognioszczelne złącza zapobiegają zapaleniu atmosfery przez iskry wewnętrzne.

Odporne na wstrząsy, wypełnione olejem wskaźniki są również powszechne w sprzęcie mobilnym; agregaty hydrauliczne, sprężarki i silniki okrętowe generują wibracje, które szybko powodują zmęczenie manometru w suchej obudowie.

Manometry analogowe i cyfrowe

Analogowe wskaźniki mechaniczne pozostają domyślnym wskaźnikiem lokalnym: nie wymagają zasilania i wytrzymują trudne warunki użytkowania. Wskaźniki cyfrowe zapewniają wyższą dokładność, często od 0,1% do 0,5% pełnej skali, i zapewniają dane wyjściowe do rejestrowania danych lub zdalnego monitorowania. Dobrze tolerują wibracje, ale potrzebują baterii i nie lubią ekstremalnych temperatur. Obydwa się uzupełniają: analogowy do bezpośredniego odczytu, cyfrowy do precyzji.

Przemysłowe zastosowania manometrów

Różne gałęzie przemysłu wytwarzają różne warunki ciśnienia, dlatego producenci inaczej budują manometry.

• Petrochemia i energia: rurociągi, zbiorniki magazynowe i przepompownie wykorzystują manometry ze stali nierdzewnej, wypełnione olejem i przeciwwybuchowe do mediów korozyjnych i stref niebezpiecznych.
• Uzdatnianie wody: systemy odwróconej osmozy i płozy filtracyjne monitorują zasilanie i różnicę ciśnień; Manometry uszczelnione membraną zapobiegają zatykaniu przez muł i cząstki stałe.
• HVAC i chłodnictwo: obwody chłodnicze i agregaty chłodnicze powodują skoki ciśnienia; Manometry HVAC z kapilarą pozwól, aby tarcza znajdowała się z dala od gorących rur, chroniąc mechanizm.
• Sprzęt medyczny: ciśnieniomierze, regulatory tlenu i aspiratory próżniowe wymagają dokładnych, łatwych do czyszczenia mierników; manometry klasy medycznej są przeznaczone do tych wrażliwych zastosowań.
• Sprzęt AGD: ekspresy do kawy sprawdzają ciśnienie ekstrakcji, a oczyszczacze wody monitorują ciśnienie membranowe; te kompaktowe mierniki wykorzystują materiały mające kontakt z żywnością i wymagają niewielkiej konserwacji.
• Morskie i motoryzacyjne: w maszynowniach i na deskach rozdzielczych zastosowano odporne na wibracje wskaźniki ciśnienia oleju i pneumatycznych układów hamulcowych; zamknięte lub wypełnione olejem pudełka utrzymują igłę stabilnie.
• Produkcja przemysłowa: W urządzeniach CNG, rozdzielnicach izolowanych gazem SF6 i systemach spawalniczych stosowane są manometry dopasowane do określonych gazów i wymagań bezpieczeństwa.

Ta sama zasada fizyczna, zgodnie z którą ciśnienie odchyla element czujnikowy, jest stosowana inaczej w każdej branży. Wskaźnik rafinerii jest bezużyteczny w ekspresie do kawy: media, środowisko, przestrzeń i standardy bezpieczeństwa są po prostu inne.

Jak wybrać odpowiedni manometr do swojego zastosowania

Systematyczne podejście pozwala uniknąć większości błędów selekcji. Wykonaj te pięć kroków.

1. Zidentyfikuj media. Czy jest żrący, lepki lub zawiera ciała stałe? Woda zawierająca muł zatka standardową rurkę Bourdona, dlatego należy zastosować separator membranowy lub odpowiedni materiał zwilżany. Czyste powietrze, olej i para są w porządku w przypadku części z mosiądzu lub stali nierdzewnej.
2. Określ zakres ciśnienia i dokładność. Unikaj biegania na szczycie skali; idealny punkt pracy wynosi od 25% do 75% pełnej skali. Stały proces pod ciśnieniem 50 barów odpowiada manometrowi od 0 do 100 barów.
3. Oceń środowisko instalacji. Wibracje wymagają obudowy wypełnionej olejem; wysoka temperatura otoczenia może wymagać montażu zdalnego; atmosfery niebezpieczne wymagają konstrukcji i certyfikatów przeciwwybuchowych.
4. Wybierz połączenie i montaż. Dopasuj typ i rozmiar gwintu (NPT, BSP, metryczny) do istniejącej złączki i wybierz pomiędzy montażem od spodu, z tyłu lub na panelu.
5. Zdecyduj, czy potrzebujesz wyjścia elektrycznego. Tylko odczyt lokalny oznacza, że ​​wystarczy miernik mechaniczny; jeśli sygnał musi dotrzeć do sterownika, wybierz przetwornik lub miernik hybrydowy z tarczą i wyjściem.

Kiedy te parametry są jasne, zakres wyboru szybko się zawęża. Aby zapoznać się ze standardowymi zadaniami związanymi z powietrzem, wodą, olejem i hydrauliką, przejrzyj stronę pełna gama ogólnych manometrów na stronie produktu producenta i przed złożeniem zamówienia potwierdź u dostawcy kompatybilność nośników.

Podstawy konserwacji i kalibracji

Manometry są niezawodne, ale są to precyzyjne instrumenty, które wymagają podstawowej opieki. Cztery nawyki sprawdzają się w większości sytuacji:

• Sprawdź pozycję zerową. Gdy w układzie nie ma ciśnienia, wskazówka powinna znajdować się w pozycji zerowej; stałe przesunięcie oznacza zdeformowany element czujnikowy lub zużyty mechanizm.
• Obserwuj zachowanie wskaźnika. Lekkie trzepotanie jest normalne, ale poważne trzepotanie wskazuje na utratę wewnętrznego tłumienia lub zablokowanie otworu.
• Sprawdź okno i obudowę. Wilgoć wewnątrz manometru suchego oznacza, że ​​uszczelka uległa uszkodzeniu; wymień go, zanim korozja uszkodzi mechanizm.
• Kalibracja zgodnie z harmonogramem. Coroczna ponowna kalibracja jest punktem odniesienia dla usług ogólnych; aplikacje o krytycznym znaczeniu dla jakości wymagają częstszych kontroli. Porównaj z normą referencyjną i wymień ją, jeśli błąd przekracza jej klasę dokładności.

Zawór odcinający umożliwia demontaż manometru bez przerywania procesu, a pętla tłumiąca lub syfonowa chroni przed uderzeniami wodnymi i parą. Przy tej staranności wskaźnik jakości może działać latami. Wymień instrument, jeśli tarcza stanie się nieczytelna, zakleszczy się igła lub uszkodzona zostanie obudowa; nieoczekiwana awaria kosztuje więcej niż nowy miernik.

Wniosek

Manometr odpowiada na pytanie, które stale pojawia się w inżynierii: jakie jest obecnie ciśnienie w tym układzie? Manometry mechaniczne radzą sobie z tym bez prądu, przy niskim koszcie i z wystarczającą dokładnością do większości zastosowań przemysłowych i komercyjnych.

Zrozumienie, jak działa element pomiarowy, w jaki sposób ciśnienie manometryczne różni się od odczytów bezwzględnych i różnicowych oraz dlaczego w różnych branżach wymagane są różne konstrukcje, pomoże Ci wybrać właściwy przyrząd. Zacznij od mediów, zakresu ciśnień i środowiska instalacji. Jeśli jakikolwiek szczegół jest niejasny, skontaktuj się z producentem, przekazując szczegółowe informacje na temat procesu i pozwól specjaliście polecić przetestowany model dla Twojego zastosowania.