Манометр и термометр что это
Приборы контроля: датчики, манометры, термометры
Вступление
Практически невозможно назвать сферу жизни и деятельности человека, где не используются различные приборы контроля. От простого термометра дома и манометра в автомобиле до сложных приборов контроля параметров окружающего пространства используются в быту и на производстве. Большой каталог приборов КИП вы можете посмотреть на сайте http://www.asu-kip.ru/products/.
Типы приборов контроля
Перечислить все типы приборов контроля практически невозможно. Однако есть самая общая классификация приборов контроля и измерения (КИП) на:
Также есть деление приборов контроля на:
К общим приборам контроля относится большая группа приборов, называемых приборы контроля параметров окружающей среды.
Приборы контроля параметров окружающей среды
Самый простой, примерный прибор из данной группы это манометр. Он предназначен для измерения давления жидкостных и газообразных сред. В быту манометр, иногда, устанавливают на вводную группу водопровода квартиры или дома.
Кроме манометра к популярным приборам КОС относят:
Манометры
Наиболее распространённый прибор КОС для измерения и показа давления жидкости, газа, пара. Устанавливаются на трубопроводах различного назначения. От бытового водопровода до газовых магистралей федерального значения.
Сфера применения манометров влияет на его тип, а назначение прибора прямо указано в его описании и названии.
Например, манометр WIKA 111.10 от компании АСУ-КИП работает в газе и жидкостях, не агрессивных к медным сплавам давлением от 0 до 400 бар. Сфера применения пневматика, отопление, вентиляции, кондиционирование.
Датчики
Отличительная особенность всех датчиков не показывать визуальные значения параметров, а определять их наличие и подавать соответствующий сигнал. Например, датчик утечки газа, при обнаружении контролируемого газа в воздухе подаёт звуковой сигнал тревоги или цифровой сигнал на пульт диспетчера.
Аналогично работают датчики давления. При достижении давления в системе настроенного критического значения, датчик подаст сигнал на пульт или звуком.
Термометры
Пожалуй самые понятные и знакомы все приборы контроля — это термометры. Исполнение современных термометров самое разнообразное. От бытовых до промышленных. В промышленности термометры устанавливают на трубопроводы различного назначения или резервуары.
В быту без термометра не обходится ни одна система автономного отопления. На показаниях термометра завязана вся автоматика работы котла отопления.
Вывод
Приборы контроля используются повсюду, в быту и промышленности. Ассортимент и номенклатура приборов контроля огромна. Однако датчики, манометры, термометры наиболее востребованы во всех сферах жизнедеятельности.
Манометр
Что такое манометр
Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).
Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.
Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.
Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.
Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.
Для чего нужен манометр
В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:
при накачивании автомобильных шин;
в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
в нефтяной и газодобывающей промышленности;
для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.
Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).
Жидкостный манометр
Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.
Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.
Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.
Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.
Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.
Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:
1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.
Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:
Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.
Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.
Другие виды манометров
Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.
Деформационные манометры
Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.
Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.
Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.
Поршневые манометры
Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.
На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.
Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.
Давление под поршнем рассчитывается по формуле:
где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.
Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:
P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.
С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.
Задачи
Задача 1
Решение:
Ускорение g равно 9,8 H/кг.
Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:
P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.
Ответ: 4,7 кПа.
Задача 2
На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?
Зачем нужны манометры и термометры для отопительного оборудования
Содержание
Для контроля корректности работы системы отопления наиболее важны 2 параметра — температура и давление. Они должны находиться в пределах допустимого диапазона значений: выход за его рамки чреват поломками и даже аварийными ситуациями. Чтобы иметь четкое представление о состоянии газовых и жидких сред в системе, используются манометры и термометры.
Назначение
Термометры, используемые в отопительных системах, проводят измерения теплоносителя на выходе из котла: они отображают в режиме реального времени температуру теплоносителя. Прибор визуализирует полученные данные на экране или стандартной цифровой шкале, при этом диапазон температур составляет 0-120 градусов. Если нужно параметры работы отопительной системы не соответствуют требуемым, можно отрегулировать их.
Манометры измеряют давление жидкости в контурах отопительного оборудования. Они могут снимать показания в пределах 4-6 бар. Если уровень давления выходит за рекомендуемые рамки, пользователю нужно добавить воду в систему или спустить ее. Чтобы контролировать процесс было проще, манометры для отопительных систем оснащают шкалой с цветным разделением на зоны.
Виды манометров
Подавляющее большинство современных манометров — цифровые. Аналоговые устройства, в которых указатель на циферблате перемещается под воздействием давления, менее популярны. Цифровые приборы дают более точные результаты, а также могут быть подключены к системам управления процессом.
Кроме того, манометры для отопительных систем разделяют на стационарные и портативные.
Стационарные манометры
Необходимы для непрерывного контроля давления. Для этого их соединяют с отопительной системой с помощью резьбы или скобы. Со временем точность стационарного манометра падает, но его можно заменить.
При выборе прибора важно, чтобы его шкала была интуитивно понятной. Достаточно разметки на две зоны — красную и черную или синюю: красный цвет указывает на превышение безопасных значений. Иногда на приборе регистрируют значение в барах и атмосферах, или добавляют шкалу температуры.
Портативные манометры
Портативные манометры используются в лабораторных и полевых условиях. Они нужны для снятия разовых или периодических измерений давления. С помощью таких приборов:
Ключевая особенность портативных приборов — возможность использования в полевых условиях. Они имеют небольшие размеры и малый вес. Все приборы этого типа — цифровые, что снижает уровень погрешности и упрощает обработку данных.
Портативные манометры могут быть еще и беспроводными. Именно такие выпускает компания Testo: они помогают определить давление в замкнутой системе, например, при установке теплового насоса или прокачке вакуумным насосом, без ее разбора.
Беспроводные манометры используются для проведения измерений в труднодоступных и агрессивных средах. Приборы Testo оснащены большим дисплеем с подсветкой, благодаря чему полученные значения всегда на виду. Они бывают со встроенным сенсором, подключаемыми зондами или управлением с помощью смартфона.
Как определяется давление в отопительной системе?
Показатели теплоносителя в системе отопления современного дома регулируются ГОСТ и СНИП. Согласно этим документам, центральная отопительная система должна обеспечивать температуру в диапазоне 20-22 градусов. Для достижения этого результата нужно просчитать все параметры еще на этапе разработки инженерного проекта.
Главная задача теплотехника — снизить теплопотери. Для этого он должен сделать так, чтобы разница давлений в трубах нижних и верхних этажей была минимальной. На практике ему приходится учитывать:
Для проверки рабочего давления в многоквартирном доме используются трубчатые деформационные манометры. В зданиях, где предусмотрена автоматическая регулировка давления, устанавливаются специальные датчики.
Критически важными для контроля давления и температуры в системе выступают участки:
В период бездействия в системе отопления поддерживается давление, превышающее статическое. Это нужно, чтобы внутрь не попадал воздух, а стенки труб не разрушались коррозией. Уровень давления в этот период рассчитывается на основе высоты здания с добавлением дополнительных 3-5 м.
Виды, конструкция, применение.
Какой бы умной ни была автоматика, как бы ни профессионален был проектировщик, инженер или монтажник, но на каждом этапе создания или решения проекта может закрасться ошибка, и чем больше, объемнее проект, тем становится вероятнее; и имя брэндов в названиях или заслуженный авторитет и профессионализм исполнителей здесь не панацея – все мы люди и от оплошностей, к сожалению, никто не застрахован. Любая запущенная в эксплуатацию система требует регулярного контроля за показателями, непредвиденное изменение которых может привести к неприятным последствиям – от просто частичного сбоя функционирования до аварии.
Механические манометры.
Манометры служат для измерения давления в системе и делятся на механические и электрические.
Механический манометр конструктивно представляет собой цилиндрический корпус, в котором заключены изогнутая трубка с полой внутренностью, стрелки, зубчатый элемент, поводка, пружины и шестеренки.
В процессе эксплуатации давление системы, в которой установлен наш прибор, оказывает воздействие на трубку, заставляя ту стремиться к выпрямлению, придавая тем самым движение шестеренке, которая, в свою очередь, соответственно получаемой силе двигает стрелку вдоль цифровой шкалы, визуализируя для нас получаемые данные.
Механические манометры подходят для использования в условиях следующих сред: жидкостной, газовой и паровой.
Модели могут отличать друг от друга:
Важно иметь в виду, что в системах, где контроль давления должен осуществляться постоянно, необходимо, согласно нормам СНиП, устанавливать перед прибором трехходовой кран для манометра. Он обеспечит следующие возможности:
Кроме того, часто применяются импульсные трубки (отборные устройства) или тупиковые водные трубы. Они призваны защищать манометры от пульсаций измеряемой среды и сильного нагрева. Тупиковая водная труба монтируется непосредственно на соединительных цапфах манометров или на расположенных под ними запорными органами (кран или вентиль). В тупиковой водной трубе образуется конденсат, который предотвращает проникновение горячей измеряемой среды в манометр. Перед приёмом напорной линии в эксплуатацию рекомендуется наполнить тупиковую трубу охлаждающей жидкостью.
По вариантам исполнения они делятся на U-образную форму (для горизонтального замера давления) и кругообразную форму, «виток» (для вертикального замера).
Помните, что пренебрежение данным правилом в условиях системы, где контроль за давлением должен быть строгим, может привести к самым плачевным последствиям, включая повреждение и выход из строя трубопровода.
Механические жидкостные термометры.
Как правило, в жидкостных термометрах используется спирт, керосин (толуол), ртуть, или метилкарбитол, выбор из которых для использования обуславливается температурами рабочей среды и измеряемой. Она колеблется от минус 50 до +600 градусов Цельсия. Типичными представителями данных приборов являются термометр керосиновый прямой или угловой ТТЖ-М.
По методу присоединения наше устройство может быть угловым и прямым.
Для защиты нашего погружного прибора от механических воздействий жидкости, нам потребуется оправа, которая тоже бывает прямой или угловой с соответствующей длинной погружаемой части. Самым распространённым присоединением является резьба ½ G.
Механические термометры по принципу работы одинаковы с жидкостным, только в качестве датчика применяется металлическая спираль или биметаллическая пластина, заключённая в цилиндрический корпус. Их можно классифицировать:
В целом, можно заметить, что механический термометр отличается высокой надежностью и простотой в использовании.
Термометры, манометры
Немаловажным элементом в отопительных системах являются измерительные приборы: термометры, манометры.
Манометры используют для измерения вакуумметрического давления, а также избыточного давления жидкостей и газов постоянного или переменного. Манометры, как правило, состоят из стального корпуса и латунного штуцера. Манометры для котельного оборудования имеют циферблат большого диаметра.
Принцип действия прибора: под воздействием давления происходит деформация трубчатой пружины. Подвижный край пружины зафиксирован и крепится к оси, на которой крепится стрелка. Для удаления люфта к спиральной пружине присоединена ось. Под действием давления вакуумметрического трубка сжимается, а избыточного выпрямляется, в результате чего секторное устройство вращается. Через зацепление из зубцов поворот передается оси со стрелкой, которая передвигается по шкале.
Основные датчика, установленных на котле отопления — термометр и манометр. Независимо от того, твердотопливный это котел или газовый, термометр позволят контролировать температуру теплоносителя. Таким образом избегают чрезмерного нагрева или охлаждения помещений.
Наличие необходимых запчастей в свободной продаже — важный момент в эксплуатации технических устройств. Это касается и котлов отопления. С котлами Фероли таких сложностей не возникает. Достаточно лишь уточнить номенклатурный номер детали по каталогу.
Индивидуальная система отопления требует определенной ответственности. Необходимо следить за показаниями установленного на котле манометра, поскольку превышение допустимого давления может вызвать поломку котла и испортить всю систему.