Manômetros para medir a pressão do gás: tipos, características de projeto e operação de medidores

Muitas vezes, é necessário medir a pressão criada pelo gás. Por exemplo, em cilindros, em gasodutos, em vários recipientes e embarcações. Para controlar e monitorar indicadores, os manômetros são usados ​​para medir a pressão do gás. Esses dispositivos servem em várias esferas da vida, da medicina à indústria pesada.

Para que a aquisição do dispositivo não seja em vão e o manômetro adquirido para atender aos requisitos dos processos de produção, vale a pena se familiarizar com a classificação. Apresentaremos as variedades de medidores de pressão de gás. Falaremos sobre seus recursos de design e princípios de ação.

Classificação por tipo de pressão medida

Dispositivos que servem para obter dados sobre os parâmetros de pressão de gás em suportes de gás, linhas de transporte, garrafas de gás e outros tanques são classificados de acordo com vários critérios. Eles diferem em sua estrutura e princípio de operação.

Os dispositivos que medem a pressão são divididos em classes por:

• tipo de pressão medida;
• compromisso;
• princípio de ação;
• classe de precisão.

Pelo tipo de pressão medida, os dispositivos projetados para determinar indicadores precisos são divididos em manômetros, medidores de vácuo, gravímetros, medidores de pressão, barômetros e outros.

Dependendo do grau de proteção contra a influência do ambiente externo, os seguintes dispositivos são produzidos:

• padrão;
• protegido contra poeira;
• impermeável
• protegido de ambientes agressivos;
• à prova de explosão.

Um produto pode combinar vários tipos de proteção.

O diagrama mostra a separação dos dispositivos de medição pelo princípio de ação, por tipo de pressão, por aplicação e por display.Dispositivos líquidos e de peso morto raramente são usados ​​para obter dados sobre a pressão do gás

Um manômetro é um dispositivo de tamanho pequeno com o qual uma pressão ou diferença de pressão é medida. O princípio de operação deste instrumento depende de sua estrutura interna. Dentro da mesma classe, eles ainda são divididos em grupos, dependendo da classe de precisão.

Para medir a pressão absoluta, cujos indicadores são contados a partir do zero absoluto (vácuo), são utilizados manômetros absolutos. A sobrepressão é determinada pela sobrepressão do manômetro. No caso geral, todas as variedades desses dispositivos são chamadas em uma palavra: "manômetro".

A maioria dos tipos de manômetros é projetada para medir a sobrepressão. Sua peculiaridade é que eles mostram pressão representando a diferença entre absoluto e atmosférico.

Manômetros a vácuo são dispositivos que mostram o valor da pressão de um gás rarefeito. Usando manovacuômetros, meça o excesso de pressão e a pressão do gás rarefeito. As informações são exibidas em uma única escala.

Usando manômetros, os parâmetros de sobrepressão são determinados com valores de até 40 kPa. Os tratores, por outro lado, permitem medir a escassez de até - 40 kPa. Os manômetros medem a rarefação e a sobrepressão na faixa de - 20 a + 20 kPa.

Manômetros são usados ​​em uma ampla variedade de indústrias. Trabalhar com gás envolve um alto risco, por isso é importante monitorar todos os indicadores do sistema. As informações de pressão fornecem aos usuários informações sobre o estado atual do objeto medido.

Manômetros diferenciais podem determinar a diferença de pressão em dois pontos arbitrários a serem estudados. Um micromanômetro é um medidor de pressão diferencial que permite medir a diferença de pressão dentro de 40 kPa.

Classificação funcional

Os manômetros de gás, dependendo do mecanismo de leitura, são divididos em:

• Deformação;
• Elétrica;
• Pistão de carga;
• Líquido.

Cada tipo tem suas próprias características.

Vista de deformação dos manômetros

O princípio e a base para a operação dos dispositivos da classe de deformação é que a pressão atua sobre o elemento sensível do dispositivo, que é deformado. O nível de pressão é determinado pelo grau de deformação.

Os manômetros de deformação são produzidos com mola tubular, foles ou componentes de trabalho de membrana com alta sensibilidade

Os elementos sensores nos dispositivos de mola tubular são molas tubulares. Esses produtos são tubos curvos redondos com uma seção transversal transversal oval. O gás afeta a superfície interna do tubo. Durante essa ação, o tubo se deforma e muda de forma, aproximando-se de um arredondado.

Uma extremidade do tubo está selada e pode se mover. O segundo está aberto e trancado pelos titulares. Quando o tubo da mola é dobrado, o anel também atua, o que desentorta a mola. A extremidade selada da mola se move de acordo com a força de pressão. Este movimento é transmitido para a escala de medição.

Ao medir pressões de até 40 bar, são utilizadas molas circulares. Em pressões mais altas, são utilizadas molas helicoidais ou espirais que estão no mesmo plano. O erro nas leituras ao medir a pressão por este método é de 1 a 4%.

Os elementos sensíveis ao diafragma e ao fole permitem medir efetivamente pequenos valores de excesso e pressão de vácuo.

Os foles são fabricados de acordo com o princípio de uma mangueira de fole para encanamento. É um tubo de metal de parede fina feito de anéis transversais móveis. Dependendo do material e dos parâmetros de fabricação, os foles podem ser mais ou menos rígidos.

Sob a influência de alta temperatura, deformações plásticas se acumulam ao longo do tempo, o que viola a precisão das leituras. Além disso, a temperaturas elevadas e pulsações de pressão, a mudança na característica estática acelera

Os elementos sensíveis da membrana têm a maior variedade. A classe de precisão desses dispositivos não excede 1,5. Em tais dispositivos, é fornecido um sistema de proteção. Em caso de sobrecarga, a membrana está encostada a um dispositivo de proteção especial.

Caixas de membrana são frequentemente instaladas em instrumentos que medem pressão e pressão. Medidores de cabeça, medidores de calado e medidores de peso com caixas de membrana são produzidos com classes de precisão de 1,5; 2,5 e um limite de medição de até 25 kPa.

As membranas planas têm um leve deslocamento do ponto de trabalho, portanto são mais frequentemente usadas para converter pressão em força. Eles são instáveis, mas são bem calculados.

Membranas corrugadas juntamente com caixas semelhantes são usadas para melhorar o desempenho estático. Os primeiros se movem melhor, mas são difíceis de calcular. Estes últimos são usados ​​com muito mais frequência devido à sua rigidez reduzida.

Para medir pequenos valores de pressão, são utilizados dispositivos com membranas flácidas.

Os dispositivos precisam de proteção contra a exposição a altas temperaturas, pois isso afeta negativamente a elasticidade e a sensibilidade dos principais elementos de trabalho.

Manômetros mecânicos

Muitos manômetros de pressão de mola de tubo são, na verdade, dispositivos de conversão direta. Isso significa que a pressão é convertida em um deslocamento do elemento sensor e do dispositivo mecânico em contato com ele.

No diagrama, o bico é colocado radialmente, no entanto, também são produzidos manômetros com localização axial do bico

Sob a influência da pressão, a extremidade livre da mola se move, a trela atua no setor de engrenagens, a engrenagem gira e as setas são exibidas.

Os manômetros com mola são produzidos com uma faixa de medição de 0,1 a 103 MPa e possuem diferentes classes de precisão. Os modelos são produzidos com classes de precisão de 0,15; 0,25; 0.4 Instrumentos de medição da categoria de trabalho de maior precisão - 1 e 0,6. Trabalhadores técnicos em geral - com classes de precisão 1,5; 2,5; 4)

Manômetros de pressão de contato

Estruturalmente, é um refinamento do manômetro indicador. A essência do trabalho é que, quando a seta atinge o valor limite da pressão, a rede fecha.

No projeto do manômetro indicador, as setas são adicionalmente integradas aos contatos elétricos pré-carregados, opostos aos valores do sinal

O circuito elétrico fecha e um alarme é acionado quando a seta indicadora atinge uma das setas com contatos. A classe de precisão desses manômetros é de 1,5. A faixa de medição corresponde aos valores padrão.

Para fornecer um alarme ou para fins de regulação posicional, é usado um pressostato com a marcação RD. Eles medem pressões na faixa de 12 a 1600 kPa. O relé é ajustado nos limites superior e inferior de ativação, de acordo com o testemunho do dispositivo de controle, e possui uma capacidade de interrupção de 10 watts.

Modelos de manômetro de gravação

O setor produz manômetros com um sistema interno de leitura de indicadores que captura valores em um gráfico de disco, para que você possa acompanhar a dinâmica dos indicadores. Uma revolução pode ocorrer em 8, 12, 24 horas. O movimento é devido ao motor elétrico ou ao relógio.

O trabalho do gravador manométrico é baseado na transmissão de um sinal por uma mola tubular de grande diâmetro, que possui uma força de tração. Ele transmite movimento do sensor para o sistema de exibição. Os dispositivos marcados com MTS registram sobrepressão.

Esses dispositivos requerem controle do operador e possuem classes de precisão de 1; 1,5; 2.5

Os elementos sensores do tipo fole são usados ​​nos manômetros diferenciais de autorregistro, que também podem ser equipados com um dispositivo de alarme e um transdutor pneumático. Tais dispositivos medem pressão na faixa de 6,3 kPa a 0,16 MPa e possuem classes de precisão 1; 1,5

Manômetros de pistão

Tais manômetros são frequentemente usados ​​como referência ao calibrar outros instrumentos de medição. Sua faixa de medição é muito ampla. Dependendo do design do dispositivo, ele pode começar com sérios valores de rarefação e terminar com uma redundância de até 2500 MPa. A classe de precisão atinge valores máximos de 0,0015.

Cada vez que o dispositivo de medição é exposto a uma carga que excede a norma prescrita, perde na duração de sua vida útil e na precisão das medições

O princípio de operação é manter o cilindro no pistão em um estado específico, enquanto os pesos de calibração agem de um lado e a pressão medida no outro. Dependendo do peso das mercadorias, a magnitude da pressão criada é julgada.

O principal elemento de trabalho do dispositivo é uma coluna de medição. Dependendo da qualidade de sua produção, precisão e pureza dos compostos, a magnitude do erro também muda.

O menor erro de medição são máquinas a gás movidas a gás. No entanto, esses dispositivos custam várias vezes mais devido às peculiaridades de seu design e à necessidade de filtrar gás de partículas estranhas

Funcionalmente, o testador de peso morto consiste em um dispositivo para criar pressão, um sistema de medição e pesos. O dispositivo está equipado com um mecanismo rotativo para aumentar e diminuir a pressão, bem como uma válvula de alívio de pressão.

Manômetros amplamente utilizados com um pistão solto. Há um espaço entre o pistão e o cilindro. O recipiente embaixo do pistão é preenchido com óleo, que flui sob pressão no espaço e lubrifica as superfícies de atrito.

Medidor de gás elétrico

Tais manômetros são usados ​​para converter pressão de gás direta ou indireta em um parâmetro elétrico. Os manômetros mais comuns desse tipo são: manômetros, dispositivos capacitivos e de resistência. A pressão é medida na faixa de 100 Pa a 1000 MPa. Os dispositivos são fabricados com classes de precisão de 0,1 a 2,5.

O trabalho dos manômetros que atuam com base no efeito de resistência à tração consiste em alterar o valor da resistência do condutor devido à deformação. Meça a pressão na faixa de 60 a 10⁸ Pa com um erro mínimo.

A montagem em flange do sensor e o design especial do dispositivo permitem a leitura de dados de pressão em ambientes particularmente agressivos com temperaturas de até 300 ° C. Eles são usados ​​para medir a pressão em sistemas com processos rápidos.

O diagrama de operação dos medidores de resistência é baseado na dependência da resistência do condutor à pressão. Normalmente, esse tipo de dispositivo é usado para medir níveis de pressão particularmente altos acima de 100 MPa

Um fio de manganina, cuja resistência é facilmente medida por uma ponte balanceada, atua como um elemento sensível nesse dispositivo.

A operação dos manômetros capacitivos é baseada no efeito da pressão na membrana, que é um eletrodo móvel. Quando a membrana se move, ocorre uma mudança na capacitância do transdutor. Caracterizado por erros significativos de temperatura.

Nos manômetros capacitivos, a deflexão da membrana é determinada pelo circuito elétrico. Tais dispositivos são utilizados em sistemas com quedas de pressão rápidas.

Instrumentos de medição de líquidos

A determinação da pressão por esses dispositivos ocorre equilibrando a pressão determinada com a pressão formada pela coluna líquida. Dessa forma, você pode medir uma leve sobrepressão, pressão atmosférica, nível de vácuo, diferença de pressão.

Esse grupo é representado por manômetros em forma de U, que consistem em vasos comunicantes, e a pressão é determinada pelos níveis de fluido; micromanômetros de compensação; manômetros para copos, nos quais é usado um reservatório em vez do segundo tubo; medidores de pressão diferencial de flutuador, sino e anel.

Manômetros de dois tubos permitem medir diferenças de pressão. Nesse caso, a pressão que deve ser medida é aplicada a cada um dos tubos.

Nos instrumentos de medição de líquidos, o fluido de trabalho é um análogo do elemento sensor.

Os difmanômetros geralmente são equipados com dispositivos de sinalização, medidores de vazão, reguladores e dispositivos de gravação. Faixa de medição 10 a 10⁵ Pa Dependendo dos líquidos que enchem o dispositivo, o limite de medição muda.

Divisão Funcional

De acordo com o objetivo, são distinguidos os seguintes tipos de manômetros usados ​​para medir a pressão do gás:

• técnico geral;
• referência;
• especial.

Considere os recursos de cada tipo.

Manômetros de uso geral

Este tipo de manômetros é produzido para medir os valores de vácuo e manômetro para fins técnicos gerais. Várias modificações de dispositivo permitem seu uso em uma ampla variedade de ambientes. Eles são usados ​​para medir a pressão na produção diretamente durante os processos tecnológicos.

A pressão nesses dispositivos afeta o tubo por dentro e causa um deslocamento da extremidade solta. Um mecanismo interage com ele, que move a seta

Esses manômetros podem medir a pressão de meios gasosos que não são agressivos em relação às ligas de cobre em temperaturas de operação de até 150 ° C. Normalmente, o corpo do produto é feito de aço e os detalhes do mecanismo são de liga de latão.

Os manômetros técnicos gerais para gás de baixa ou alta pressão são produzidos resistentes a vibrações com uma frequência na faixa de 10 a 55 Hz, bem como uma amplitude de deslocamento de no máximo 0,15 milímetros. Eles têm várias classes de precisão de 1 a 2,5.

Os manômetros digitais são pequenos, caracterizados por alta precisão de medição e uma longa vida útil. No entanto, esses dispositivos podem ser calibrados

Os manômetros de gás de uso geral com uma placa eletrônica na qual os dados das medições são exibidos estão ganhando popularidade. Eles geralmente são equipados com conversores, que automatizam processos tecnológicos. Os valores da pressão são exibidos no mostrador eletrônico.

Grupo de Manômetros Especiais

Esses dispositivos são fabricados para um tipo específico de gás e o ambiente que ele cria. Para sistemas com alta pressão, são fabricados manômetros para gás de alta pressão. Alguns gases são agressivos em relação a certas ligas, portanto, materiais estáveis ​​são necessários para trabalhar com eles.

Manômetros especiais são pintados em tintas de várias cores, dependendo do tipo de gás.

Os manômetros de propano são pintados de vermelho, possuem um corpo de aço e as características dos manômetros técnicos gerais. A pressão operacional desses dispositivos é de 0 a 0,6 MPa. Esta é a pressão de propano padrão. É possível operar na faixa de temperatura de - 50 a + 60 ° C. Temperatura do ambiente de trabalho até + 150 ° C. Frequentemente incluído em caixas de engrenagens de balão.

Os medidores de pressão de amônia nos cilindros e outros tanques são pintados de amarelo. As unidades de compressão de vários estágios estão equipadas com uma escala de temperatura. Os componentes do manômetro são feitos de materiais resistentes a vapores de amônia.

Na presença de cargas dinâmicas sérias, os manômetros são preenchidos com glicerina ou silicone

O manômetro de acetileno é pintado de branco. É fabricado como um manômetro de sistemas de segurança a partir de materiais não gordurosos. É usado para medir a sobrepressão em várias distribuições e sistemas de geração de acetileno.O corpo é feito de aço, os componentes internos são feitos de liga de latão. A faixa de temperaturas permitidas é de - 40 a + 70 ° C.

O manômetro de hidrogênio fica verde escuro. O manômetro para outros gases inflamáveis ​​é pintado de vermelho. O dispositivo de medição para misturas não combustíveis é pintado de preto. O medidor de oxigênio é pintado de azul.

Dispositivos de referência para medir pressão

Este tipo de manômetro foi projetado para verificar, calibrar e ajustar outros instrumentos, a fim de garantir a maior precisão possível de medição. Tais dispositivos são caracterizados por uma classe de maior precisão em comparação com os técnicos em geral. Os padrões de trabalho são divididos em três categorias.

Os medidores de teste usados ​​para controlar a precisão das leituras dos dispositivos de medição no local da instalação também são chamados de medidores de alta precisão. Faixa de medição de 0-0,6 a 0-1600 bar para meios gasosos.

Manômetros para pressão convencional e cilindros de gás composto deve passar por um procedimento de verificação pelo menos uma vez por ano, a menos que especificado de outra forma nos documentos para o dispositivo. A verificação é realizada por organizações metrológicas credenciadas com o status de pessoas jurídicas. Após a verificação, um certificado é emitido e uma marca é colocada.

O dispositivo deve ser removido do cilindro e levado ao serviço metrológico. Lá, calibradores e calibradores usarão um conjunto de padrões e instrumentos auxiliares por cerca de 10 dias para verificar

As engrenagens nos manômetros de referência são processadas com uma frequência aumentada de engrenagem. Eles são caracterizados por fricção mínima no mecanismo do interruptor, bem como alta sensibilidade dos elementos internos.

Manômetros exemplares, com uma classe de precisão de 0,4, têm uma escala de 250 unidades, com uma classe de precisão de 0,15 ou 0,25, têm uma escala de 400 unidades com um preço de divisão de 1 unidade. A operação do dispositivo é possível em diferentes temperaturas, dependendo do corpo de enchimento. A temperatura ideal de operação é 20 ° C.

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Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O princípio de operação do manômetro de mola:

Características e aplicações do manômetro:

Manômetros são produzidos para resolver vários problemas. Os mais populares são os tipos técnicos gerais usados ​​em pequenas indústrias por várias empresas ao trabalhar com equipamentos e sistemas de gás. Os manômetros de contato são dispositivos que sinalizam que um valor crítico foi atingido.

Para calibração e ajuste de manômetros, são utilizados manômetros de referência. Manômetros especiais são produzidos para medir a pressão de um meio gasoso específico. Entre eles estão os manômetros de propano muito populares, que geralmente são instalados completos com uma caixa de engrenagens nos cilindros de gás.

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