Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа)

Точные науки

В чем измеряется давление газа в физике

Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra). Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.

Из таблицы стандартных конвертеров в физике чаще используются обозначения:

  1. Бары. 1 Бар=105 Па.
  2. Торры либо мм ртутного столба (1 торр равен 133 Па).
  3. Мм вод. столба.

Для определения давления используется сила и площадь: Р = mg / S. Существует зависимость величины от объёма и массы. Для показателя характерно следующее свойство: чем меньше площадь, тем большая сила оказывается на тело. Если давление не изменяется, но увеличивается S, тогда искомый показатель уменьшается.

Общая информация о давлении

Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа)

Поддерживаемое давление газа зависит от назначения трубопровода

По определению давление – физическая величина, равная силе, которая действует на единицу площади под 90° к поверхности. Так как голубое топливо передается по трубопроводам, здесь условной поверхностью выступает площадь сечения трубы, а напор определяет скорость перемещения вещества.

Давление на разных участках газопровода от месторождения до форсунки в газовом котле поддерживается разное.

Виды давления

Напор в трубах жестко нормируется. Если в магистральной трубе величина слишком мала, переместить газ к другой станции попросту не удастся. Если давление в домовой сети будет слишком велико, на конечном пункте – горелке, газовую смесь не удастся смешать с кислородом в нужной пропорции, чтобы поддерживать горение, а не спровоцировать взрыв.

По величине напора классифицируют газопроводы. А так как он поддерживается постоянно, газ «связывают» с этой величиной.

Различают магистральные и распределительные газопроводы.


Магистральный


Распределительный

Магистральные – по такому трубопроводу газовую смесь передают на большие расстояния. С определенной частотой здесь установлены газокомпрессорные станции, которые поддерживают необходимый уровень. Конечным пунктом для магистрали служит местная распределительная станция. По уровню напора различают 2 вида:

  • магистральные сети 1 класса – с рабочим давлением от 2,5 до 11,8 МПа включительно;
  • 2 класса – поддерживается по нормативу 1,2–2,5 МПа.

Распределительные – по трубопроводу газ доставляют от станций к конечному потребителю – внутридомовым сетям. Различают:

  • 1 категория – бытовой газ передается под давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
  • категория 1а – более 1,2 МПа;
  • 2 категория – 0,3–0,6 МПа.

Жилые дома традиционно оборудуются сетями самого низкого давления. Однако с появлением газовых котлов ситуация несколько изменилась. Чтобы удовлетворить потребность в газе, к жилым многоэтажным домам подводят газопровод со средними показателями.

Единицы измерения


Измеряется давление самым разным образом. Но если речь идет о газовой линии, чаще всего используются следующие варианты:

  • 1 мм. рт. ст – эта единица очень наглядна, особенно когда используют для измерения жидкостный манометр.
  • 1 атм – единица измерения более традиционная. Первой величиной, которую можно было с чем-то сравнивать, было атмосферное давление. Величина, высчитываемая от абсолютного нуля, носит название абсолютная. Отсюда, избыточное давление равно разнице между абсолютной и атмосферной величиной. При изменении разряжения определяют, насколько уровень в некотором ограниченном объеме – трубопроводе – меньше атмосферного. Эту величину называют вакуумметрическим давлением. При ремонте или обследовании внутридомовых сетей измеряют вакуумметрическое в системе удаления дыма, и избыточное давление – в газопроводе.
  • 1 бар – единица, более распространенная в Европе. 1 бар равен 100000 Па.
  • 1 Па – единица измерения принятая в системе СИ. Неудобна тем, что слишком мала – всего 1 ньютон на 1 м². При обследовании газопроводов используют большую единицу – 1 МПа, равный 1000000 Па(паскалей).

Методы измерения давления

Широкое использование давления, его перепада и разрежения в технологических процессах вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения и контроля давления.

Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:

  • давления столба жидкости (ртути, воды) соответствующей высоты;
  • развиваемыми при деформации упругих элементов (пружин, мембран, манометрических коробок, сильфонов и манометрических трубок);
  • упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.

Классификация приборов измерения давления

Классификация по принципу действия

В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:

Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.

Классификация в зависимости от измеряемой величины

В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:

  • манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);
  • микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);
  • барометры – для измерения атмосферного давления;
  • микровакуумметры (тягомеры) – для измерения малых разряжений (до -40 кПа);
  • вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;
  • мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
  • напоротягомеры – для измерения избыточного (до 40 кПа) и вакуумметрического давления (до -40 кПа);
  • манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

Изучение назначения, устройства, принцип действия и тарировки приборов дня измерения давления (абсолютного, манометрического вакуумметрического).

Приборы для измерения давлений

Приборы для измерения давлений классифицируют по различным признакам. По характеру измеряемого давления приборы разделяют на следующие классы:

  • барометры – приборы для измерения атмосферного давления:
  • манометры – приборы для измерения избыточного давления;
  • вакуумметры – приборы для измерения вакуума;
  • мановакуумметры – приборы для измерения, как избыточного давления, так и вакуума;
  • манометры абсолютного давления – приборы для измерения абсолютного (полного) давления;
  • дифференциальные манометры – приборы для измерения разности давлении.

По принципу действий приборы различают:

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр (рис.1, а). Он представляет собой вертикально установленную прозрачную стеклянную или ПВХ трубку с открытым верхним концом

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления выражают в единицах высоты столба определенной жидкости. Пьезометр высотой 1,5. 2м позволяет измерить давление до 0,15. 0,20 атм.

Основным достоинством пьезометра является простота устройства и точность измерения. Основным недостатком пьезометра является малый диапазон измеряемых давлений. При больших давлениях пьезометр становится слишком громоздким. К недостаткам пьезометра также можно отнести хрупкость.

Избыточное давление в жидкостях или газах измеряется манометрами. Это весьма обширный набор измерительных приборов различной конструкции и различного исполнения

На рисунке 1,б показана схема действия поршневого манометра. При увеличении давления в сосуде жидкость или газ по закону Паскаля передаёт это давление на нижнюю поверхность поршня, заставляя его тем самым подниматься или опускаться. Поршень связан через систему рычагов с указательной стрелкой.

Какими приборами измеряется давление газа

Рис.1 Приборы для измерения избыточного давления

а) пьезометр, б) поршневой манометр, в) жидкостный манометр, г) мембранный манометр, д) сильфонный манометр

Другой тип манометра – это открытый (жидкостный) манометр (рис.1, в). Он состоит из U-образной трубки, наполненной ртутью или другой жидкостью. Работа основана на законе сообщающихся сосудов и на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). В один конец трубки подается давление. Жидкость в другой трубке поднимается до тех пор, пока измеряемое давление не будет в точности равно давлению, вызываемому разностью уровней жидкости в двух коленах трубки. Зная эту разность высот можно рассчитать давление.

Недостатком такого манометра является то, что величина давления зависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости – в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1 мм вод. ст. – 9,8 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па)

Одним из простых приборов для измерения повышенных и высоких давлений является трубчатый манометр или манометр Бурдона Главная составная часть его – изогнутая по дуге латунная труба 1 овального сечения (рис. 2).

Жидкость или газ подается в штуцер 3, соединенный с трубкой 1. Трубка, распрямляясь, приводит в движение систему зубчатых колес и рычагов 2, которые поворачивают стрелку 4; чем больше давление, тем на больший угол повернется стрелка. Угол поворота стрелки пропорционален измеряемому давлению. Шкала, нанесенная на циферблате, градуирована в единицах давления. Обычно манометр калибруется в МПа. Такие манометры применяются при измерении давления воздуха, пара, газов и жидкостей. Манометры для измерения давления в шинах автомобиля часто бывают типа манометра Бурдона.

Таким образом, это деформационный манометр.

К деформационным относятся также мембранные и сильфонные манометры (рис. 1, г, д)

Главной частью мембранного манометра является гибкая круглая плоская пластина способная получить прогиб под действием давления.

Сильфонный манометр (сильфон) представляют собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с поперечными гофрами, способную получать значительное перемещении под действием давления. Для увеличения жесткости внутрь сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготавливают из бронзы, углеродистой стали, алюминиевых сплавов. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8-10 до 80-100 мм. Сильфоны более чувствительны, чем мембранные манометры и имеют больший диапазон измерений.

Основными достоинствами приборов являются большой диапазон измеряемых давлений, простота устройства и применения, портативность и универсальность.

Основным недостатком приборов является непостоянство их показаний, вследствие постепенных изменений упругих свойств пружинящего элемента, возникновения остаточной деформации, износа передаточного механизма. Поэтому такие приборы необходимо периодически проверять.

Манометры позволяют определять давление лишь с определенной точностью, класс точности манометров определяется величиной k, выражающей максимальную допустимую погрешность величины , соответствующей предельному показанию шкалы прибора

Номинальный ряд классов, точности манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0.2; 0,35; 1; 2; 2,5; 4,0; 6,0.

Манометры и вакуумметры, пружинные образцовые служат для контроля манометров общего назначения и для проведения особо точных замеров. Для контроля образцовых манометров используются грузопоршневые манометры.

Манометры класса 0,05 предназначены для проверки образцовых пружинных и других манометров точных измерения, манометры класса 0,2 – для проверки технических манометров общего назначения.

Какими приборами измеряется давление газа
Какими приборами измеряется давление газа

Классификация по типу измеряемого давления

Приборы, служащие для получения данных о параметрах давления газа в газгольдерах, транспортирующих магистралях, в газовых баллонах 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.

Классификация манометров
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.

Манометр в торговой упаковке

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.

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 композитных газовых баллонов 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.

Поверка приборов

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 следующая статья. Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

О манометрах

Внешне приборы напоминают небольшой цилиндр, состоящий из металлического корпуса и стеклянной крышки. Как правило, диаметр манометров составляет 50 мм. На шкале, которую видно через прозрачное стекло, отображается значение давления в Па или Бар. Данные приборы используются в различных системах, таких как газо- и водопроводы, котлы отопления, автоклавы, компрессоры, баллоны и т. д. Манометры подсоединяются к системам через трубку, которая выходит из их корпуса. На трубке есть внешняя резьба, за счет которой она ввинчивается в нужное место. Манометр позволяет измерить вакуумное или атмосферное давление, избыток или разницу давления.

Устройство прибора

Среди множества устройств рассматривать устройство и принцип работы следует на самой распространенной модели. Устройство манометра для измерения давления таково:

  • Корпус прибора.
  • Трубка Бурдона.
  • Стрелка индикаторная.
  • Штуцер присоединительный.
  • Передающий рычажно-пружинный механизм.
  • Шкала.
  • Стекло защитное.

Корпус манометра изготавливается из стали, и его образ напоминает цилиндр, который заглушен с одной стороны. В нем закрепляется рычажно-пружинный механизм с трубкой Бурдона. Для отображения показаний устанавливается шкала. А индикаторная стрелка, имеющая жесткое крепление к механизму, показывает приложенное усилие. Стекло защищает от внешнего воздействия.

Монтаж на водопровод проводится через полый штуцер. Жидкость, проходя через штуцер, попадает в трубку, которую пытается разогнуть.

Классификация по способу функционирования

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

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.

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 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.

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.

Разновидности систем для измерения давления

Есть много разных манометров для измерения низкого и высокого давления. Но технические характеристики у них разные. Основным отличительным параметром является класс точности. Манометр будет показывать точнее, если значение будет меньше. Самые точные — цифровые устройства.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

  1. Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
  2. Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
  3. Судовые. Используются на морском и речном судне.
  4. Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
  5. Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
  6. Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
  7. Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

  • Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
  • Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
  • Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
  • Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

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.

На что важно обратить внимание при покупке манометра?

Важно учесть:

  • манометр должен быть новый. Многие продавцы приборов под словом новый понимают, что манометр не был в эксплуатации. Но манометру может быть 15 лет, а Вам будут рассказывать что он новый. Уточняйте год выпуска прибора или Вас может ждать неприятный сюрприз в виде покупки неликвида.
  • на манометре или в паспорте должна быть отметка о первичной поверке. Есть продавцы неликвидов, которые затирают клеймо поверителя, чтобы нельзя их было обвинить в продаже старых приборов.
  • поверка на манометр должна быть 2 года, если Вы купите прибор с первичной поверкой на 1 год — уже через год экономия улетучится и начнутся не нужные сложности.
  • на манометр должен быть паспорт и действующий сертификат на средства измерения.
  • если прибор новый и поверка на 2 года выбирайте самый дешевый вариант.
  • обратите внимание на диапазон измерения, диаметр шкалы, тип расположения штуцера, тип резьбы и исполнение прибора — если Вы купите не тот прибор, то замена его может быть сопряжена со сложностями, т. к. если прибор имеет нестандартные параметры и изготовлен под Вас, то скорее всего его придётся оставлять себе на память.
  • отзывы о манометрах в интернете можно поискать, но большая часть из них носят заказной характер и лучше опираться на советы людей, имеющих опыт реальной эксплуатации приборов.
  • манометры стоит покупать в организации, которая вызывает у Вас доверие, т. к. продажа неликвидов времен СССР до сих пор существует и потом старые приборы будет довольно сложно возвращать или обменивать на нормальные приборы.

В этой статье мы постарались рассмотреть самые популярные вопросы о всем разнообразии манометров. Если Вы хотите, чтобы бы рассмотрены другие вопросы или с какими то ответами Вы не согласны — напишите нам и мы постараемся расширить статью исходя из Вашего опыта. В письме не забудьте указать Ваши данные, место, условия и регион установки.

Источники
  • https://nauka.club/fizika/formula-davleniya.html
  • https://titan-spec.ru/instrumenty-i-stanki/pribory-izmereniya-davleniya-gaza.html
  • https://morflot.su/kakimi-priborami-izmerjaetsja-davlenie-gaza/
  • https://sovet-ingenera.com/gaz/equip/manometry-dlya-izmereniya-davleniya-gaza.html
  • https://instrland.ru/c/manometry/
  • https://MetEkspert.ru/oborudovanie/kakimi-priborami-izmeryayut-davlenie-gaza.html
  • https://kangen.ru/osnastka/kak-zamerit-davlenie-gaza.html
  • https://msk.specarmatura.ru/articles/113950/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Всё о газовом и котельном оборудовании
https://postroj-dom.ru/