U-образные манометры широко используются в промышленности для измерения давления газа и жидкости. Они просты и надежны в работе. Давайте подробно разберем принцип их работы и особенности конструкции.
Принцип работы U-образных манометров
U-образный манометр представляет собой заполненную жидкостью изогнутую трубку в форме буквы U. Одно колено трубки сообщается с атмосферой, а к другому подводится измеряемое давление.
U образный манометр – устройство для измерения давления, которое состоит из прозрачной трубки, выполненной в форме латинской буквы «U».
Под действием измеряемого давления уровень жидкости в одном колене повышается, а в другом понижается. Величина перепада уровней и будет соответствовать величине измеряемого давления.
- Атмосферное давление действует на жидкость в открытом колене манометра.
- U-образный манометр измеряет разность между подводимым давлением и атмосферным.
- Прибор может использоваться для замера как избыточного, так и вакуумметрического давления.
Для расчета величины давления по показаниям U-образного манометра используется следующая формула:
где:
- Ризм - измеряемое давление, Па
- ρж - плотность рабочей жидкости, кг/м3
- g - ускорение свободного падения, м/с2
- h - разность уровней жидкости в коленах трубки, м
Конструкция U-образных манометров
Конструктивно U-образный манометр состоит из стеклянной или пластиковой U-образной трубки, запаянной с одного конца. В качестве материала также может использоваться нержавеющая сталь или другие коррозионностойкие сплавы.
Для заполнения манометра используются такие жидкости, как:
- вода
- спирт
- керосин
- ртуть (в высокоточных приборах)
Жидкость должна обладать малой сжимаемостью, химической стабильностью, низкой летучестью.
Диаметр стеклянных или пластиковых трубок U-образного манометра обычно составляет 5-15 мм. Длина колен - около 200-300 мм.
Точность измерений U-образными манометрами
На точность показаний U-образного манометра влияют следующие факторы:
- Погрешность градуировки шкалы
- Смачиваемость стенок стеклянной трубки рабочей жидкостью
- Отклонение от вертикального положения прибора
- Температурные колебания плотности рабочей жидкости
Для жидкостных манометров типичная погрешность составляет около ±1 мм. С помощью дополнительных оптических устройств ее можно снизить до ±0,05 мм.
Области применения U-образных манометров
Жидкостные U-образные манометры широко используются для измерения давления:
- В системах водо- и газоснабжения
- В емкостях, резервуарах, трубопроводах
- При проведении пневматических испытаний
- Для диагностики работы насосов, компрессоров, вентиляторов
- В качестве вакуумметров
U-образные манометры также часто используются для выявления утечек при пневматических и гидравлических испытаниях различных емкостей и аппаратов.
Выбор U-образного манометра
При выборе U-образного манометра необходимо определить:
- Требуемый диапазон измерения давлений
- Рабочую жидкость в зависимости от условий эксплуатации
- Материал и размеры трубки
- Тип шкалы и цену деления
- Класс точности прибора
Следует учитывать условия окружающей среды, в которых будет эксплуатироваться манометр: температуру, влажность, агрессивность среды.
Поверка U-образных манометров
Периодическая поверка нужна для подтверждения метрологических характеристик U-образных манометров в процессе эксплуатации.
При обнаружении отклонений действительных показаний от номинальных значений выполняют юстировку прибора:
- Регулировку нулевого положения
- Корректировку шкалы
Практические рекомендации по монтажу U-образных манометров
При монтаже U-образного манометра необходимо:
- Установить прибор вертикально с помощью отвеса
- Закрепить манометр на стене или раме при помощи кронштейна
- Подсоединить импульсные трубки минимальной длины
- Проверить герметичность соединений
Рекомендуется устанавливать U-образный манометр таким образом, чтобы шкала находилась на уровне глаз оператора.
Правила безопасной эксплуатации манометров
- Периодически проверять U-образный манометр на течь и плотность жидкости
- Не подвергать прибор сильным ударам и перегрузкам
- Не эксплуатировать манометр при температурах и давлениях, выходящих за пределы допустимого диапазона
- Регулярно очищать стекло и корпус манометра от загрязнений
Возможные неисправности U-образных манометров
К типовым неисправностям U-образных манометров относят:
- Течь в местах соединений
- Отклонение стрелки прибора при отсутствии давления
- Заедание стрелки из-за загрязнения механизма
- Посторонние шумы при работе
Причинами неполадок могут быть нарушения правил монтажа и эксплуатации прибора.
Хранение и транспортировка U-образных манометров
При хранении и транспортировке следует соблюдать условия, исключающие:
- Механические повреждения
- Загрязнение рабочей жидкости и внутренней полости
- Воздействие агрессивных сред, влаги
- Нагрев выше плюс 50°С и охлаждение ниже минус 30°С
Замена рабочей жидкости в U-образном манометре
Со временем рабочая жидкость в U-образном манометре может загрязняться или терять свои свойства. В таких случаях требуется ее замена:
- Слить старую жидкость через дренажное отверстие
- Тщательно промыть внутреннюю полость прибора дистиллированной водой
- Просушить манометр с помощью сжатого воздуха
- Залить свежую порцию рабочей жидкости
После замены обязательно выполняют юстировку U-образного манометра.
Юстировка U-образного манометра
Юстировка включает следующие операции:
- Установка стрелки прибора на нулевое деление шкалы
- Проверка показаний манометра при различных значениях давления
- Корректировка шкалы для компенсации погрешностей
Для юстировки используется образцовый калибратор давления.
Автоматизация измерений с U-образными манометрами
Для удаленного контроля показаний U-образных манометров используются:
- Цифровые датчики перепада давления
- IP-камеры с распознаванием изображения
- Лазерные сенсоры уровня жидкости
Такая автоматизация позволяет организовать непрерывный мониторинг давления в технологических процессах.
Перспективы развития U-образных манометров
Среди направлений совершенствования U-образных манометров можно отметить:
- Повышение точности измерений
- Расширение функциональных возможностей
- Увеличение надежности и срока службы
- Удешевление стоимости приборов.
