МАНОМЕТРЫ (от греческого manos - редкий, неплотный и metreo - измеряю), служат для измерения давления жидкостей, газов и паров. Различают МАНОМЕТРЫ для определения абс. давления, отсчитываемого от нуля (полного вакуума); избыточного давления, т.е. превышения давления над атмосферным; разности двух давлений, отличающихся от атмосферного (дифференциальные МАНОМЕТРЫ, или дифманометры). Приборы для измерения давления, соответствующего атмосферному, называют барометрами, давления ниже атмосферного - вакуумметрами, избыточного давления и давления ниже атмосферного-мановакуумметрами. Шкалы МАНОМЕТРЫ могут быть градуированы в килопаскалях (кПа) или мегапаскалях (MПа), а также в кгс/м², кгс/см², барах, мм вод. ст., мм рт. ст. и др.

По принципу действия МАНОМЕТРЫ могут быть жидкостными, грузопоршневыми, деформационными (см. рис.), тепловыми и др., по способу представления информации о величине измеряемого давления - показывающими, регистрирующими и сигнализирующими. Кроме МАНОМЕТРЫ с непосредств. отсчетом показаний применяют так называемой бесшкальные датчики (измерительные преобразователи) давления с унифицированными (стандартизованными) пневматич. или электрический выходными сигналами. Такие датчики широко используют в системах автоматич. контроля, регулирования и управления химико-технол. процессами, в частности при автоматизации пожаро- и взрывоопасных производств. Датчики давления должны надежно работать при наличии интенсивной вибрации, нестационарных температурных и электро-магн. полей, а также в агрессивных средах, в условиях высокой влажности, запыленности и загазованности окружающей среды.

Дифманометры применяют в приборах для измерения уровня и плотности жидкости по величине гидростатич. давления, а также в приборах для измерения расхода жидкости, пара или газа по перепаду давлений на сужающих поток устройствах (диафрагмах, соплах Вентури и др.).

Основные типы манометров: жидкостные (а - U-образный, б, в - чашечные соответственно с постоянным и переменным углом j наклона трубки, г - поплавковый, д - колокольный, е - кольцевой); грузопоршневые (ж); деформационные (з - показывающий с трубчатой пружиной, и - мембранный разделитель давлений с закрытой камерой); 1 - поплавок; 2 - колокол; 3 - перегородка; 4 - опора; 5, 8 - грузы; 6 - поршень; 7 - цилиндр; 9 - пружина; 10 - передаточный механизм; 11 - камера; р, р_атм - соответственно измеряемое и атмосферное давления; Н - высота столба манометрич. жидкости; х, a _x - меры измеряемого давления.

Жидкостные МАНОМЕТРЫ В таких приборах измеряемое давление (разрежение) либо разность давлений уравновешивается давлением столба манометрич. жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения - 10 - 10⁵ Па. Жидкостные МАНОМЕТРЫ применяют в основные при определении давления в лабораторная условиях и при поверке других МАНОМЕТРЫ Погрешность измерения U-образных и чашечных МАНОМЕТРЫ (0,5-1,0%) определяется погрешностью самого прибора, ошибкой отсчета показаний и несоответствием действительного и расчетного значений плотности манометрич. жидкости. Двухчашечные (компенсационные) микроманометры с верх. пределами измерения до 2,5-10³ Па имеют погрешность 0,02-0,05%. При малых пределах измерения (до 10⁴ Па) МАНОМЕТРЫ заполняют легкими жидкостями (водой, спиртом, толуолом, силиконовым маслом), при увеличении пределов измерения до 10⁵ Па - ртутью.

В поплавковых, колокольных и кольцевых дифманометрах мера измеряемого давления (перепада) - не высота столба жидкости, а определяемое им положение подвижного элемента прибора. Манометрич. жидкостью в поплавковых дифманометрах обычно служит ртуть или силиконовое масло. Пределы измерения серийных приборов (от 4-10³ Па до 0,16 MПа) обеспечиваются изменением высоты и диаметра одного из сосудов дифманометра. Погрешность не более 2,5% от верх. предела измерения. Колокольные дифманометры (манометрич. жидкость - обычно вода или масло) используют для измерения малых давлений и перепадов давлений от 25 до 400 Па. Погрешность 1,5 и 2,5% от диапазона измерения.

В кольцевых дифманометрах (кольцевых весах) замкнутый сосуд с непроницаемой перегородкой в верх. части установлен на призматич. опору, которая расположена в центре тяжести сосуда.

Под действием разности давлений по обе стороны перегородки манометрич. жидкость перемещается внутри кольца в сторону полости с меньшим давлением. Кольцо поворачивается в обратном направлении, пока момент силы, действующей на перегородку, не станет равным моменту силы тяжести противодействующего груза. Мера измеряемой разности давлений - угол поворота кольца. Основные достоинства кольцевых МАНОМЕТРЫ: высокая чувствительность, независимость угла поворота от плотности манометрич. жидкости, независимость показаний от температуры окружающего воздуха. Верх. пределы измерения от 400 до 2,5 • 10⁴ Па, погрешность 1,0 и 1,5% от предела шкалы.

Поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры - показывающие или записывающие приборы, которые может быть снабжены счетчиками расхода, регуляторами, сигнализаторами, а также устройствами для получения унифицированных пневматич. или электрический сигналов дистанц. передачи.

Грузопоршневые МАНОМЕТРЫ В этих приборах измеряемое давление, действующее через манометрич. жидкость на поршень МАНОМЕТРЫ, уравновешивается весом поршня и набора калиброванных грузов. наиболее распространены МАНОМЕТРЫ с неуплотненным поршнем, между к-рым и цилиндром имеется небольшой зазор. Пространство под поршнем заполнено спец. маслом, которое под давлением поступает в зазор и обеспечивает смазку трущихся поверхностей. При измерении давления для уменьшения трения между цилиндром и поршнем последний приводится во вращение электродвигателем или вручную. Изменяя вес грузов и площадь сечения поршня, можно изменять пределы измерения МАНОМЕТРЫ в широком диапазоне (от 2500 Па до 2500 MПа). Приборы отличаются высокой точностью и стабильностью показаний; погрешность от 0,02 до 0,2% от верхнего предела измерения. Для определения небольших избыточных давлений, разрежения, абсолютного и атмосферного давлений применяют МАНОМЕТРЫ спец. конструкций. Грузопоршневые МАНОМЕТРЫ используют, как правило, для поверки МАНОМЕТРЫ др. типов и при лабораторная измерениях.

Деформационные МАНОМЕТРЫ Измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругих чувствительный элементов: трубчатых манометрич. пружин - одно- и двухвитковых, S-образных, винтовых, геликоидальных, спиральных; плоских и гофрированных мембран; мембранных коробок; сильфонов; цилиндрич. трубок и стаканов. Пределы измерения от 10 до 2,5 • 10⁹ Па. Простота преобразования давления в упругую деформацию чувствительный элемента и большое разнообразие удобных в эксплуатации конструкций обусловили широкое применение деформационных МАНОМЕТРЫ в химический промышлености. наиболее распространены так называемой пружинные МАНОМЕТРЫ с одновитковым трубчатым чувствительный элементом. Под действием давления деформируется сечение пружины и происходит перемещение ее свободный конца, преобразуемое передаточным механизмом в перемещение стрелки, которая показывает давление по шкале. Диапазон измерения обычно от 0,1 до 2500 MПа, погрешность 0,16-4,0%.

В химии и химический технологии для защиты пружинных МАНОМЕТРЫ от контакта с агрессивными и высокотемпературными средами часто используют так называемой мембранные разделители давления с закрытой камерой. Внутр. полость манометрич. пружины заполняется минеральных или силиконовым маслом, через которое передается измеряемое давление рабочей среды, непосредственно соприкасающейся с разделительной мембраной. Последнюю изготовляют из нержавеющих сталей и сплавов, в том числе с высоким содержанием Ni и Мо, а также из титановых сплавов и Та. При измерении давления вязких, полимеризующихся и кристаллизующихся сред применяют так называемой бескамерные МАНОМЕТРЫ с открытым чувствительный или разделит. элементом - сильфоном либо мембраной.

Для измерения небольших давлений (разрежений) и разности давлений применяют МАНОМЕТРЫ с чувствительный элементами в виде сильфонов, гофрированных мембран и мембранных коробоколо В зависимости от диаметра, толщины и свойств материала, формы и глубины гофрировки чувствительный элементов можно измерять давление от 100 до 10⁷ Па и более. Погрешность 0,5-2,5%.

В химический промышлености распространены датчики, основанные обычно на принципе электрический (реже - пневматич.) компенсации. Диапазон измерения от 100 Па до 1000 MПа, погрешность 0,5-1,5%. наиболее перспективны приборы, действие которых основано на так называемой тензорезистивном эффекте - изменении электрический сопротивления твердого проводника (чувствительный элемента) в результате его деформации, пропорциональной измеряемому давлению. Эти датчики отличаются простотой конструкции, небольшими габаритами и массой, повыш. виброустойчивостью, высокими динамич. характеристиками и небольшой погрешностью (0,25-0,50%). В СССР разработан комплекс тензорезисторных преобразователей давления (избыточного и абсолютного, а также разрежения) и разности давлений с упругими чувствительный элементами на основе монокристаллич. подложек из искусств. сапфира с кремниевыми тснзорезисторами. Диапазон измерения от 60 до 10⁸ Па, погрешность обычно не превышает 0,1, 0,25 или 0,5%. В комплекс входят также преобразователи гидростатич. давления, предназначенные для получения информации о плотности или уровне жидкостей, которые находятся в открытых либо закрытых резервуарах под давлением. Фланцевое крепление датчика к резервуару с рабочей жидкостью и бсскамерная конструкция мембранного измерит. узла позволяют контролировать гидростатич. давление агрессивных, вязких и кристаллизующихся сред при 200-300°С.

В манганиновых датчиках под действием давления изменяется электрический сопротивление тонкой манганиновой проволоки. Эти датчики обычно используют для измерения давления св. 100 MПа. Принцип устройства индуктивных датчиков состоит в изменении индуктивности системы при перемещений чувствительный элемента. Индуктивность системы зависит от магн. сопротивления зазора в магнитопроводе или от реактивного магн. сопротивления, которое изменяется с введением в зазор электропроводной пластины либо короткозамкнутого витка.

Действие емкостных датчиков основано на преобразовании перемещения чувствительный элемента в изменение емкости конденсатора, зависящее от зазора между обкладками, их площади, материала диэлектрика или диэлектрическая проницаемости. Этим датчикам свойственны значительной температурные погрешности. В трансформаторных датчиках входное перемещение чувствительный элемента и соединенного с ним плунжера изменяет коэффициент индуктивной связи между системами обмоток, одна из которых питается переменным током. Эффективное значение эдс, наводимой в др. обмотке, является выходной величиной датчика. Погрешность обычно 1,5-2,5%.

Принцип действия электронных и ионных датчиков основан на изменении характеристик соответственно электронных и ионных ламп при взаимном перемещении их электродов, один из которых связан с чувствительный элементом датчика. Действие магнитоупругих датчиков обусловлено свойством ферромагн. материалов изменять магн. проницаемость под действием давления. Чувствит. элемент - обмотка с замкнутым магнитопроводом, деформирующимся под влиянием входного перемещения или усилия, пропорционального измеряемому давлению. В пьезоэлектрический датчиках используется эффект появления зарядов на гранях кристалла (обычно кварца) при его сжатии. Величина заряда пропорциональна удельная давлению и площади грани, перпендикулярной к "электрической" оси.

Радиац. датчики обычно состоят из чувствительный элемента, воспринимающего измеряемое давление, источника и приемника лучистой энергии и расположенного между ними экрана. Действие датчиков основано на зависимости от давления интенсивности потока, поступающего от источника излучения к приемнику. При изменении давления чувствительный элемент вызывает пропорциональное перемещение экрана, управляющего интенсивностью потока. наиболее распространены приборы, использующие видимый свет (оптический датчики) либо проникающее g - или b -излучение. Источники: излучения видимого света - лампы накаливания, ртутные точечные лампы высокого давления, лампы тлеющего разряда и др.; жестких излучений - рентгеновские трубки, искусств. радиоактивные вещества. Приемники: видимого излучения - вакуумные и газонаполненные элементы с внешний фотоэффектом, фотосопротивления, вентильные фотоэлементы с фотоумножителями; жестких излучений - ионизац. камеры, счетчики Гейгера-Мюллера, пропорциональные, сцинтилляц. и кристаллич. счетчики.

Тепловые МАНОМЕТРЫ Используют для измерения небольших абс. давлений (1-10³ Па). Действие основано на линейной зависимости теплопроводности газов от степени их разрежения в указанных пределах. МАНОМЕТРЫ представляет собой стеклянный баллон, внутр. полость которого соединена с аппаратом, где измеряется давление. Внутри баллона находится тонкая вольфрамовая нить, нагреваемая электрический током. При изменении давления изменяется тсплоотвод от нити. Если поддерживать постоянным ток накала нити, то при изменении давления изменится ее температура. Изменяя силу тока так, чтобы эта температура оставалась постоянной, можно за меру измеряемого давления принять величину тока или напряжения, подаваемого на нить.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей