Прилади із трубчастою пружиною

Контроль тиску

План

1. Поняття, одиниці вимірювання і види тиску.

2. Класифікація приладів для контролю тиску за призначенням, видом тиску і принципом дії.

3. Рідинні та рідинно-механічні прилади для контролю тиску. Галузь застосування приладів і особливості експлуатації.

4. Призначення, будова і особливості застосування мембранних, пружинних, сильфонних і тензоперетворювальних приладів та перетворювачів тиску.

5. Особливості установки приладів для контролю тиску. Вибір діапазону вимірювання приладів для контролю тиску.

6. Умовні позначення та зображення приладів контролю тиску за ДСТУ Б А.2.4-16 2008

Робота за планом лекції

1. Поняття, одиниці вимірювання і види тиску.

Тиском (Р) називають фізичну величину, рівну відношенню сили (dF), що діє на елемент поверхні нормально до неї, до площі dS цього елемента, тобто

Р = dF / dS

При рівномірному розподілі сили F по поверхні площею S тиск виражається формулою

p = F / S

де P - тиск;

F - усереднена перпендикулярна складова сили;

S - площа поверхні, де ця сила діє.

В якості одиниці тиску в Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнято тиск в один ньютон (1 Н) на один квадратний метр (1 м²), тобто. 1 Па = 1 Н / м².

Так як одиниця тиску Па невелика, то широко використовуються кратні одиниці: кілопаскалі (кПа), мегапаскалі (МПа), гігапаскалі (ГПа).

Паскаль разом зі своїми десятковими кратними і частинними одиницями (кПа, МПа і т. д.) є єдиною допущеною до застосування в техніці одиницею тиску. Однак в силу традицій, а також міркувань зручності (1 Па - занадто маленька одиниця для більшості практичних цілей) на виробництві досі застосовується ряд позасистемних одиниць тиску:

Таблиця 1 - Співвідношення між одиницями вимірювання тиску різних систем

Одиниця вимірювання	Коефіцієнти перерахунку
кГс/м², або мм.вод.ст	кГс/см², або ат (технічна атмосфера)	атм (фізична атмосфера)	мм.рт.ст.	Па
кГс/м², або мм.вод.ст		10ˉ⁴	0,09678·10ˉ³	73,556·10ˉ³	9,80665
кГс/см², або ат (технічна атмосфера)	10⁴		0,9678	735,56	98066,5
атм (фізична атмосфера)		1,0332
мм.рт.ст.	13,6	1,36·10ˉ³	1,316·10ˉ³		133,322
Па	0,101	0,102·10ˉ⁴	0,1013·10ˉ⁴	7,50·10ˉ³
1 бар					100·10³

Залежно від початку і напрямку відліку розрізняють наступні види тиску: абсолютний, атмосферний (барометричний), надлишковий, вакуумметричний, диференціальний.

Уявімо, що маємо циліндр, з’єднаний з атмосферою. Тиск повітря в ньому дорівнює атмосферному, або барометричному. Якщо циліндр від’єднати від атмосфери і повітря в ньому стиснути, то повний тиск в циліндрі буде дорівнювати атмосферному плюс тиск, що утворився внаслідок стискання. Такий повний тиск називається абсолютним. Абсолютний тиск використовується в усіх формулах молекулярної фізики і термодинаміки, зокрема, при розрахунку щільності газів, при визначенні агрегатного стану речовини тощо.

Але в техніці в більшості випадків маємо справу з надлишковим тиском, який відраховується від умовного нуля, за який обрано атмосферний тиск. Надлишковий тиск називають ще манометричним. Таким чином:

Р абс = Р бар + Р надл

Якщо абсолютний тиск нижче за барометричний, то

Р вак = Р бар - Р абс = - Р надл,

де Р вак ‒ вакуумметричний тиск, або розрідження.

2. Класифікація приладів для контролю тиску за призначенням, видом тиску і принципом дії.

За призначенням прилади для контролю тиску класифікуються наступним чином:

- загальнопромислові, або технічні, які працюють в промислових умовах (при перепадах температур і вологості навколишнього середовища, вібраціях, забрудненні навколишнього середовища тощо);

- лабораторні (прилади підвищеної точності для використання в комфортних і стабільних умовах лабораторій);

- спеціальні (застосовуються в екстремальних умовах: на котельних установках, при роботі з кислотними та іншими агресивними середовищами);

- зразкові (для повірки робочих манометрів, мають більш високий клас точності – 0.15, 0.25, 0.4 – ніж інші)

- еталонні (зберігають одиниці вимірювання тиску з метою передачі її зразковим приладам)

Інтервал тисків, що застосовують в хімічній, нафтохімічній, газовій та інших галузях промисловості, надзвичайно великий: від мільйонних частин паскаля (мкПа) до мільярдів паскалів (ГПа).

За видом тиску прилади поділяються на:

- манометри - для вимірювання надлишкового тиску;

- вакуумметри - для вимірювання вакууму (розрідження);

- мановакуумметри - для вимірювання надлишкового тиску і вакууму;

- напороміри - для вимірювання невеликих надлишкових тисків (не більше 3,94 • 10⁴ Па);

- тягоміри - для вимірювання невеликих розріджень (не більше 3,94 • 10⁴ Па);

- тягонапороміри - для вимірювання і тяги, і напору;

- диференціальні манометри - для вимірювання різниці двох тисків;

- барометри - для вимірювання атмосферного (барометричного) тиску.

Для вимірювання тиску в широкому інтервалі створено багато різновидів приладів, які за принципом дії поділяються на такі групи:

- рідинні,

- деформаційні,

- вантажопоршневі,

- електричні.

Принцип дії рідинних приладів заснований на зрівноважуванні вимірюваного тиску гідростатичним тиском стовпа рідини. В якості робочої рідини в залежності від величини вимірюваного надлишкового тиску або розрідження, а також від хімічних властивостей вимірюваного речовини, застосовуються: вода, спирт, ртуть і мінеральні мастила невеликої в'язкості.

Принцип дії деформаційних приладів заснований на врівноваженні вимірюваної величини (надлишкового тиску, розрідження, різниці тисків) силами деформації різних пружних елементів, причому величина цієї деформації служить мірою вимірюваної величини.

Електричні прилади для вимірювання тиску. Їх робота ґрунтується на залежності електричних характеристик чутливих елементів від тиску. До числа таких приладів можна віднести п’єзоелектричні, індукційні та тензометричні манометри.

В нафтохімічній промисловості найбільше застосування отримали тензорезисторні вимірювальні перетворювачі. В основі принципу їх роботи лежить явище тензоефекта, суть якого складається в зміні опору провідників і напівпровідників при їх деформації.

Найпоширенішим і найпростішим пристроєм для вимірювання тиску є U-подібний прилад. Він складається з вигнутої у вигляді букви U скляної трубки 1, приблизно до половини заповненою робочою рідиною 2. За допомогою дужок 5 трубка прикріплена до дошки 3, а між галузями трубки укріплена шкала 4.

Коли тиски р₁ і р₂ однакові, рівні рідини в лівій і правій трубках будуть перебувати проти нульової відмітки шкали. При нерівності тисків, наприклад, якщо р₁>р₂ рівень у лівій трубці опуститься, а в правій - підійметься. Відлік треба робити від нуля вниз до рівня в лівій трубці, потім від нуля вгору до рівня в правій трубці й отримані значення відліків додати; сума відліків буде дорівнює h. Два відліки рекомендується робити тому, що трубки приладу можуть відрізнятися по діаметру, тоді рідина буде опускатися в лівій і підніматися в правій трубках на неоднакову величину

Значення вимірюваної величини (різниці тисків р₁ і р₂) визначиться по шкалі приладу так:

р₁ - р₂ = h ρ g

де ρ - щільність робочої рідини; g - прискорення вільного падіння.

U-подібні прилади з водяним заповненням, що служать для виміру надлишкового і вакуумметричного тиску нейтральних газів, серійно виготовляються на наступні верхні межі вимірювання: 980,6; 2450; 3920; 4980 Па.

Похибка відліку показань не перевищує ±2 мм стовпа робочої рідини.

Крім U-подібних приладів в лабораторній та повірочній практиці застосовують чашкові прилади та мікроманометри з похилою трубкою (однотрубні манометри). Такі прилади складаються із посудини великого діаметра (d=100мм) і трубки (d=3мм), сполучені між собою.

Якщо підвести вимірюваний тиск р до посудини чашкового прилада, а трубку залишити сполученою з атмосферою, то рівень робочої рідини незначно зменшиться в посудині, а в трубці помітно підніметься.

Рисунок 1 - Схема U-подібного приладу:

1 - скляна трубка; 2 - робоча рідина; 3 - дошка; 4 - шкала; 5 - кріпильні скоби.

Тоді тиск дорівнює

р = h₂ ρ g

Такі прилади дозволяють вимірювати не тільки надлишковий тиск, а і розрідження, а також різницю двох тисків. Границі вимірювання 1560,2450,3990 і 6180 Па, а основна похибка показань ± 1,5% від верхньої межі вимірювання.

Рисунок 2 - Схеми трубних манометрів: а-чашковий, б – мікроманометр з похилою трубкою

Щоб зменшити похибки звичайних U-подібних і чашкових манометрів, застосовують мікроманометри з похилою трубкою. Значення вимірюваного тиску визначається з рівності:

р = h₂ ρ g= l ρ g·sinɑ

Чим менший кут нахилу, тим менший граничний тиск, на який розраховано прилад.

Мікроманометри випускають з постійним кутом нахилу трубки або із кутом нахилу, що може змінюватися у певних межах.

У виробничих умовах для вимірювання невеликих надлишкових тисків, розріджень і різниці тисків застосовуються рідинно-механічні прилади.

Один з них – поплавковий диференціальний манометр зображено на рисунку 3.

Рисунок 3 - Схема поплавкового диференціального манометра: 1- поплавкова посудина; 2 – поплавок; 3 – шкала; 4 –стрілка; 5- сальник; 6 – змінна посудина.

Посудини 1 і 6 сполучені, частково заповнені робочою рідиною. В посудині 1 на поверхні рідини знаходиться поплавок 2, який через систему передач в ущільненні 5 (сальник) в корпусі поплавкового прилада зв’язаний з показуючою стрілкою 4, яка переміщається відносно шкали 3. Якщо вимірюється надлишковий тиск р₁, то він підводиться до поплавкової посудини («плюсова» посудина), а посудина 6 («мінусова» посудина) сполучається з атмосферою. При вимірюванні різниці двох тисків більший з них підводиться до посудини 5, а менший до посудини 6.

При такому підключенні рідина із поплавкової посудини почне переміщуватися в посудину 6, рівень її в поплавковій посудині зменшиться, а в посудині 6 збільшиться, поплавок 2 опуститься вниз і перемістить стрілку відносно шкали. Переміщення рідини із посудини в посудину буде відбуватися доти, доки вимірювана величина не врівноважиться висотою стовпчика h робочої рідини.

Поплавкові диференціальні манометри серійно випускаються промисловістю на верхні межі вимірювання від 600 Па до 4000Па, а також від 6,3 кПа до 100 кПа.

В мембранних приладах я к пружні елементи використовуються: мембрани пружні та «мляві», мембранні коробки.

Рисунок 4 - Схеми мембранних приладів: а) з плоскою мембраною, б) з гофрованою мембраною; в) з млявою мембраною; 1- мембрана; 2 –корпус; 3 – пристрій для відліку; 4 – шток; 5 – обмотки котушки; 6 – плунжер; 7 – пружина; - трубка з немагнітного матеріалу.

Металеві мембрани плоскі, гофровані або більш складного профіля виготовляються із фосфористої та берилієвої бронзи, хромонікелевої сталі товщиною від 0,05 до 1,5мм.

Мембрани із неметалевих матеріалів (гума, прогумована тканина, пластмаси та ін.) мають товщину від 0,2-0,4 до 5-7мм.

В звичайних показуючих приладах плоскі мембрани не застосовуються, бо вони мають невеликі прогини при робочих тисках і мають нелінійну залежність прогину від вимірюваної величини.

Гофровані мембрани застосовуються в приладах, де застосування трубчастих пружин небажано (агресивні та в’язкі середовища). Гофри сприяють зниженню жорсткості мембрани.

На рисунку 4, а і б показані схеми приладів з плоскою і гофрованою мембранами. Під дією різниці тисків мембрани прогинаються нагору і це переміщення через систему передач передається відліковому пристрою. На практиці часто застосовуються чутливі елементи, що мають нульову жорсткість. Це м’які, так звані «мляві», мембрани, виготовлені із тканини, просоченої бензо- і мастилостійкою гумою. Схема датчика на рисунку 4,в. Між фланцями корпуса 2 щільно затиснута «млява» мембрана з прогумованої тканини 1 з жорстким металічним центром, до якого прикріплено шток 4 з плунжером 6 з м’якого заліза. Під дією різниці тисків р₁ і р₂ (р₁ > р₂) мембрана переміститься вгору до такого положення, при якому зусилля, розвинуте мембраною, врівноважиться пружною силою стиснутої пружини 7. Плунжер переміщується всередині трубки із немагнітного матеріалу, із зовнішньої сторони якої надіта котушка з обмотками 5 перетворювача диференціально – трансформаторного типу, і вихідний електричний сигнал буде пропорційний вимірюваному тиску.

За необхідності подальшого зниження жорсткості металевих гофрованих мембранних елементів і збільшення їх прогину в приладах застосовуються мембранні коробки, утворені двома спаяними гофрованими мембранами. Демонстрація приладів.

Під дією вимірюваного тиску верхня мембрана коробки буде вигинатися вгору і через систему передач перемістить відносно шкали пристрій відліку. Мембранні коробки застосовують в тягомірах, напоромірах і диференціальних манометрах.

Прилади із трубчастою пружиною

Демонстрація приладів.

Пружина з латуні або сталі являє собою трубку овального або еліптичного перерізу, вигнуту по дузі кола, кінець якої нерухомо закріплений у штуцері. Через штуцер 2, що служить для установки манометра на об'єкті вимірювання, у внутрішню порожнину трубки 1 підводиться контрольований тиск р. Інший (вільний) кінець трубки загерметизований заглушкою 5 і з'єднаний із зубчастим сектором 3 за допомогою тяги 4.

Рисунок 5 - Схема манометра з трубчастою пружиною: 1 – пружина, 2 – штуцер; 3 – зубчастий сектор; 4 – тяга; 5 – заглушка; 6 – шестерня; 7 – стрілка; 8 - шкала; 9 – волосок.

Під дією контрольованого тиску трубчаста пружина трохи розкручується і її вільний кінець переміститься праворуч і вгору (якщо вимірювана величина - розрідження, то трубка буде скручуватися, а її вільний кінець переміститься вліво й униз). При цьому зубчастий сектор3 повернеться відносно осі на деякий кут і поверне навколо своєї осі шестерню 6 (трибку), з якою перебуває в зачепленні. На осі шестерні жорстко закріплена стрілка 7, яка переміщується відносно шкали 8, проградуйованої в одиницях тиску (розрідження).

Однак лінійна залежність між вимірюваною величиною та кутом розкручування трубчастої пружини спостерігається до певної межі, яку називають межею пропорційності даної пружини. Вище цієї межі (якщо трубці надавати поступово зростаючий тиск) деформація почне рости швидше тиску й пропорційність між тиском і переміщенням кінця трубки не збережеться.

Тому кожна трубка може бути використана на такий тиск, що не буде вище межі пропорційності для цієї трубки. На практиці ж, щоб уникнути явища залишкової деформації, максимальний тиск для трубки призначають меншим її межі пропорційності, тобто вводять запас міцності.

Вакуумметр із трубчастою пружиною має будову, аналогічну будові манометра. Внаслідок того, що при розрідженні трубка закручується, стрілка вакуумметра буде, на відміну від манометра, рухатися ліворуч, а нульова відмітка на шкалі приладу буде праворуч, тоді як у манометра вона ліворуч.

У промисловості експлуатуються установки, які працюють то при тиску, то при розрідженні. Для вимірювання цих параметрів застосовується мановакуумметр, що має двосторонню шкалу: ліворуч від нуля відраховується вакуум, праворуч - надлишковий тиск.

Манометри, вакуумметри й мановакуумметри, серійно виготовляються промисловістю для вимірювання у виробничих умовах тиску (розрідження) і випускаються в круглих корпусах діаметром від 40 до 250мм на класи точності: 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4.

Прилади випускаються у звичайному або пилозахищеному корпусі з металу або пластмаси, що захищає механізм від забруднення або потрапляння всередину корпуса води та пилу. На шкалу приладу наносяться: одиниці вимірювання, клас точності, товарний знак підприємства-постачальника, рік випуску, заводський номер приладу.

Якщо характер вимірюваного середовища такий, що вимагає спеціального виконання приладу (хімічна активність, вибухонебезпечність і т.п.), то на шкалу приладу наносять найменування вимірюваного середовища, наприклад, «Водень», «Соляна кислота», «Кисень» і т.п. Крім того, на кисневих приладах повинен бути напис: «Мастилонебезпечно».

Принципіальна схема, в якому як пружний елемент використана гвинтова пружина, зображена на рисунку 6.

Гвинтова пружина 2 має переріз у формі витягнутого овала або еліпса і своїм лівим кінцем нерухомо закріплена до штуцера 1, через який всередину пружини подається вимірюваний тиск. Вільний (правий) кінець трубки припаяний до скоби 3, яка жорстко закріплена на осі 4.

Рисунок 6 - Схема манометра із гвинтовою трубчастою пружиною: 1 – штуцер; 2 – пружина; 3 – скоба; 4 – ось.

Під дією вимірюваного тиску гвинтова пружина починає розкручуватися і її вільний кінець поверне ось 4, на якій закріплена стрілка. Кут розкручування складає 50-60°, що дозволяє за допомогою найпростішою важільної передачі отримати досить великий кут переміщення стрілки.

Прилади з гвинтовими трубчастими пружинамизазвичай виготовляються на верхні межі вимірювання до 16 МПа і використовуються як датчики в системах дистанційної передачі.

Сильфонні прилади

Гармоникові пружини (сильфони) представляють собою тонкостінні циліндричні посудини з кільцевими складками (гофрами). Схема прилада з таким пружним елементом показана на рисунку 7.

Рисунок 7 - Схема прилада з гармоніковою пружиною: 1 – гармоникова пружина (сильфон), 2 - корпус; 3 – штуцер 4 – шток; 5 – стрілка; 6 – шкала.

Сильфон 1 поміщений всередину металевого корпуса 2. Якщо через штуцер 3 підвести вимірюваний тиск р, то сильфон, внутрішня порожнина якого сполучається з атмосферою, стиснеться в осьовому напрямку і перемістить вниз шток 4, який своїм верхнім кінцем жорстко прикріплений до дна сильфона. Зі штоком через систему передач (на схемі показано спрощено) звязана показуюча стрілка 5, яка переміщається відносно шкали.

Якщо штуцер 3 сполучити з атмосферою, а порожнину сильфона – з об’єктом, де вимірюється розрідження, то сильфон буде стискатися пропорційно до зміни цього параметра.

Різниця двох тисків також може бути виміряна, якщо більший тиск підвести всередину корпуса 2, а менший – до внутрішньої порожнини сильфона. В цьому випадку переміщення дна сильфона буде пропорційне різниці тисків.

Деформація (стискання) сильфона обумовлена тим, що в осьовому напрямку виникає стискаюча сила F, рівна за величиною добутку вимірюваного тиску р на ефективну площу сильфона, тобто

F=pS.

Демонстрація приладів.

Виготовляються сильфони з латуні, фосфористої та берилієвої бронзи. Клас точності сильфонних манометрів 1; 1,5; 2,5; 4.

Часто для надання більшою жорсткості всередину сильфона поміщають спеціальну гвинтову циліндричну пружину. Сильфони розраховані на максимальний тиск 400·10³Па.

До переваг деформаційних приладів відносять їх невисоку вартість, простоту конструкції, відсутність джерела живлення.

До недоліків: невисоку точність вимірювання, відсутність вихідного електричного сигналу.

Дані прилади використовуються в основному для індикації тиску за місцем вимірювання.

Тензометричні перетворювачі тиску дозволяють здійснювати неперервне перетворення тиску в уніфікований вихідний сигнал постійного струму. Принцип дії приладів ґрунтується на використанні тензорезисторного ефекту в плівці кремнію, нанесеної на поверхню монокристалічної пластинки із сапфіра (структура КНС «кремній на сапфірі»). Пластинка, в свою чергу, міцно пов’язана з металічною мембраною, на яку діє вимірюваний тиск. На рисунку 8 зображено тензорезисторний перетворювач тиску.

Деформація чутливого елемента, пропорційна величині вимірюваного параметра, викликає зміну опору кремнієвих тензорезисторів, яка в електронному пристрої перетворюється в уніфікований вихідний сигнал постійного струму 0÷5; 0÷20 і 4÷20 мА. Від вимірюваного середовища чутливий елемент захищений гофрованими металічними мембранами, виготовленими із корозійностійких матеріалів.

Рисунок 8 – Тензорезисторний перетворювач тиску:

а) вид зверху; б) вид збоку

1 – пружний елемент перетворювача (сапфірова мембрана);

2 – однополоскові тензорезистори; 3 – захисне покриття;

4 – металізовані чутливі дорожки

Демонстрація приладів.

Перетворювачі «Сапфір-22» та їх аналоги характеризуються високою точністю, стабільністю роботи, малою інерційністю. Основна похибка ±0,1; ±0,25; ±0,5%. Перетворювачі виготовляються звичайного (Сапфір-22), іскробезпечного (Сапфір-22-Ех) і вибухозахищеного (Сапфір-22-Вн) виконань.

Перетворювач надмірного тиску «Сапфір-22ДИ» показаний на рис.9,а. Перетворювач зібраний на основі 9. Між цією основою і фланцем 5 розміщена гофрована мембрана 6, приварена до основи; фланець ущільнений прокладкою 8. Надмембранна порожнина 4 і порожнина тензоперетворювача 3 заповнені кремній-органічною рідиною. Порожнина 10 над тензоперетворювачем з’єднана з атмосферою. Вимірюваний тиск подається в порожнину 7 і через гофровану мембрану 6 і рідина впливає на мембрану тензоперетворювача. Прогин лінійно залежить від вимірюваного тиску, перетворюється тензоелементами у відповідний електричний сигнал, що подається через гермовивід 2 на електронний пристрій 1. Верхні межі вимірювань перетворювача: 0,4— 2,5 МПа; 2,5—16 МПа і 16—100 МПа.

Рисунок 9 - Схеми перетворювачів Сапфір-22: а — надмірного тиску Сапфір-22ДИ; б — різниці тиску Сапфір-22ДД;

Перетворювач різниці тисків «Сапфір-22ДД» (рис.9,б) має дві камери: плюсову 7 і мінусову 13, до яких підводиться тиск. Вимірювана різниця тисків впливає на мембрани 6, приварені по периметру до основи 9. Фланці ущільнюються прокладками 8. Внутрішня порожнина 4, обмежена мембранами і тензоперетворювачем 3, заповнена кремнійорганічною рідиною. Під впливом різниці тисків мембрани переміщають тягу 11, яка через шток 12 передає зусилля на важіль тензоперетворювача 3. Це викликає прогин мембрани тензоперетворювача 3 і відповідний електричний сигнал, що передається в електронний пристрій 1 через гермовивід 2. Верхні межі вимірювань перетворювача: 0,25—1,6 кПа; 1,6—10 кПа; 6,3—40 кПа; 40—250 кПа; 0,4—2,5 МПа; 2,5— 16 МПа. Габаритні розміри 205x212x180 мм.

Перевагами тензорезистивного принципу вимірювання тиску є порівняльна простота у виготовленні, невисока вартість і потенційно широкий діапазон робочих температур.

До недоліків тензорезистивних сенсорів можна віднести:

- низьку чутливість (в межах 1%);

- значні гістерезисна явища і нестабільність (через неоднорідність конструкції і "втоми" металу мембрани);

- сильний вплив температури (за рахунок різниці коефіцієнтів температурного розширення елементів сенсора і зміни електропровідності кремнію);

- сильний вплив статичного тиску (через відмінності пружних властивостей елементів конструкції);

- наявність нелінійності.

Тиск є важливою фізичною величиною в системах контролю за технологічними процесами. Контроль тиску вимірюваного середовища забезпечує необхідну протікання технологічного процесу, попереджаючи аварійні ситуації.

Для показуючих манометрів встановлено такі робочі умови експлуатації: температура навколишнього середовища 5 ÷ 50 °С, вологість від 30 до 80%, робоче положення приладів вертикальне, штуцером вниз. Прилади для вимірювання тиску з дистанційною передачею сигналів повинні бути віддалені від джерел магнітних полів (електродвигунів, трансформаторів)

Дуже важливо в умовах хімічних заводів, де майже завжди доводиться мати справу з агресивними рідинами і газами.

У хімічній промисловості манометри часто встановлюють на теплообмінниках, випарних, екстракційних і дистиляційних апаратах, автоклавах, сушарках тощо. У таких випадках необхідний захист чутливої частини манометра (пружини, мембрани) від впливу газу або пари з високою температурою. Для цього перед манометром встановлюють так звану сифонну трубку у вигляді букви U або кільцевої петлі (рис. 10). При вимірюванні тиску гарячого газу сифонну трубку заповнюють водою. Температура рідини, що заповнює трубку, внаслідок великої втрати тепла в навколишнє середовище і малої теплопровідності близька до температури навколишнього повітря, тому чутливий елемент приладу захищається від нагрівання.

Рисунок 10 - Сифонні трубки: а - U-подібна; б - кільцева

Якщо рідина, газ, пар або його конденсат хімічно активні по відношенню до матеріалу приладу, то замість сифонної трубки перед манометром встановлюють мембрану або захисну посудину, заповнену до половини інертною рідиною (рис. 11). Такою рідиною можуть служити гліцерин, вазелінове масло, важкі вуглеводні, гас. Розділова рідина повинна бути інертною по відношенню до вимірюваного середовища і не розчиняти його в помітних кількостях. Якщо пари і рідини здатні кристалізуватися і при охолодженні закупорювати трубки, якими їх підводять до манометру, то захисну посудину необхідно ставити біля точки відбору тиску і забезпечувати підігрів посудини і трубки до температури вище точки кристалізації, а манометр віддалити від захисної посудини на деяку відстань, заповнивши сполучну трубку рідиною.

Рисунок 11 - Розділові пристрої: а - мембранний; б - розділова посудина

Різні сфери застосування визначають свої вимоги до приладів.

Перш за все необхідно дізнатися приблизну величину тиску, фізико-механічні властивості середовища. Прилад повинен бути обраний з урахуванням необхідної точності вимірювання, причому необхідно враховувати ту похибку, яку дає прилад в умовах експлуатації під впливом несприятливих зовнішніх факторів (підвищеної температури, вібрацій тощо). Так як допустима похибка приладу, що визначає його клас, виражається у відсотках граничного значення шкали, бажано вибирати такий прилад, межі шкали якого були б якомога ближче до вимірюваного тиску, тоді відносна похибка буде меншою.

Для стабільного тиску допустимий робочий тиск має перебувати в межах ½- ⅔ шкали приладу, а для змінного тиску ⅓ - ½ шкали. Для інших приладів (не пружинних) допустимий робочий тиск має бути якомога ближче до граничного значення шкали приладу.

Робочі засоби вимірювання тиску періодично (1 раз на рік) повіряють вантажопоршневими манометрами. Якщо манометри працюють в умовах підвищених температур, вібрацій, магнітних полів, період між повірками зменшують.

6. Умовні позначення та зображення приладів контролю тиску за ДСТУ Б А.2.4-16 2008.

Прилад для вимірювання тиску (розрідження), що показує, установлений за місцем. Наприклад: будь - який манометр, що показує, дифманометр тощо.
Прилад для вимірювання перепаду тиску, що показує, установлений за місцем. Наприклад: дифманометр, що показує.
Прилад для вимірювання тиску (розрідження) безшкальний з дистанційною передачею показань, установлений за місцем. Наприклад: манометр (дифманометр) безшкальний з пневмо- чи електропередачею
Прилад для вимірювання тиску з контактним пристроєм, установлений за місцем. Наприклад: реле тиску.
Прилад для вимірювання тиску (розрідження), що записує, установлений на щиті. Наприклад: манометр, що сам записує або будь – який вторинний прилад для реєстрації тиску.
Прилад для вимірювання тиску (розрідження), що показує, з контактним пристроєм, установлений за місцем. Наприклад: електроконтактний манометр, вакуумметр тощо.