Глава 4. Приборы для измерения давления и разряжения

Давлением Р называют отношение абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности.

На практике давление газообразных и жидких сред можно измерять относительно двух различных уровней (рисунок 4.1):

• уровня абсолютного вакуума, или абсолютного нуля давления — идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды:

• уровня атмосферного, или барометрического давления.

Рисунок 4.1. Виды измеряемых давлений в точках 1, 2, 3 физического процесса

ДБ - давление барометрическое; ДА - давление абсолютное; ДИ – давление избыточное; ДВ - давление вакуумметрическое; ДД - давление дифференциальное

В Международной системе единиц (СИ), единицей давления является паскаль 1Па=1 Н/м² и ее производные. Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем, а также внесистемные единицы.

Для приблизительных оценок и расчетов давления с относительной погрешностью не более 0,5% необходимо использовать следующие соотношения: 1 ат.= 1 кгс/см² = 10⁴ кгс/м² = 0,97 атм = 0, 98·10³ мбар = 0,98 бар = 10⁴ мм вод.ст. = 10 м вод.ст = 735 мм рт.ст. = 0,98- 10⁵ Па = 98 кПа = 0,098 МПа.

Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отображением его значения непосредственно на шкале, табло или индикаторе первичного измерительного прибора применяются манометры. Если отображение значения давления на самом первичном приборе не производится, но он позволяет получать и дистанционно передавать соответствующий измеряемому параметру сигнал, то такой прибор называют измерительным преобразователем давления (ИПД) или датчиком давления. Возможно объединение этих двух свойств в одном приборе (манометр-датчик).

Манометры классифицируют по принципу действия и конструкции, по виду измеряемого давления, по применению и назначению, по типу отображения данных и другим признакам (схема 4.1).

По защищенности от воздействия окружающей среды приборы подразделяют на следующие исполнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изде­лия твердых тел (пыли); защищенные от попадания внутрь изделия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные; защищенные от других внешних воздействий. Несколько видов защиты может сочетаться в одном изделии.

Для выпускаемых отечественными предприятиями манометров выбирают значения классов точности из ряда: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Манометрические приборы с классами точности 0,4 и 4,0 изготавливаются по заказу потребителя.

Для практического использования выбор показывающего прибора давления необходимо производить в последовательности: оценка особенностей измеряемой среды и условий эксплуатации прибора → диапазон измерения → класс точности → габаритные размеры → присоединительные размеры.

Схема 4.1. Классификация приборов давления

На рисунке 4.2. показаны диапазоны измерений приборов давления, разряжения и вакуума.

Условные обозначения показывающих манометрических приборов в различных странах имеют отличия.

При анализе обозначений манометрических приборов очевидно отсутствие единой системы маркировки. В 50-х годах XX века были известны такие обозначения показывающих общетехнических манометров, как ОБМ, МОШ и др. Позднее появились обозначения МТ, МТП, МП 1-4. ГОСТ 2405-88 предлагает следующие обозначения: манометры — ДМ, тягомеры — ДТ, тягонапоромеры — ДГ и т.д. Данный ГОСТ не даёт объяснения вводимым понятиям. Такая классификация не может быть признана удачной.

Рисунок 4.2. Диапазоны измерений приборов давления

Для упрощения маркировки и удобства пользования приборами разработана система обозначений с указанием первой буквой параметра измерения: М — манометрия — манометрические приборы. Научная литература не разделяет манометрические приборы на манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, микроманометры и т.п., а в обозначении прибора указывать диапазон измерения, что предопределяет вид выбираемого измерителя.

Следующей (второй) буквой обозначается функциональный символ представляемой информации: П — показывающий, Эк — электроконтактный, Эп — электропреобразовательный.

После пробела указывается размер корпуса прибора, который выбирается из ряда стандартных величин. Основными диаметрами корпусов манометрических приборов как в СНГ, так и в других странах являются следующие: 40, 50, 63, 100, 160 и 250 мм.

После размера корпуса в маркировке указывается наименование материала, из которого он изготовлен: Ст — сталь обычная (в большинстве случаев не приводится), Сн — сталь нержавеющая, пп — полипропилен, пс — полистирол и т.д.

Далее приводится обозначение, поясняющее расположение штуцера: Р — радиальное, Т — торцовое осевое, Тэ — торцовое эксцентрическое (смещенное).

Дополнительная информация о расположении фланца на корпусе прибора при необходимости указывается в виде: Фп — фланец передний, Фз — фланец задний.

После указания диапазона и единицы измерения через разделительную черту приводится класс точности.

В таблице 4.1. приведен список систем измерения давления, рассматриваемых в этой главе, и их основные характеристики.

Таблица 4.1. Системы измерения давления

Принцип	Система	Характеристики
По высоте столба жидкости	U-образный трубчатый манометр	Простой, дешевый, давление 20 Па...140 кПа
	Технический манометр	Позволяет непосредственно измерять давление в диапазоне 20 Па...140 кПа
	Манометр с наклонной трубкой	Большая точность по сравнению с обычной U -образной трубкой
	Барометр Фортина	Измеряет атмосферное давление
Диафрагмен-ный	Магнитное сопротивление	Диапазон измерений 1 Па...100 МПа, частотная полоса до 1 кГц, точность ± 0,1 %
	Емкость	Диапазон давлений 1...200 кПа. Полоса частот до 1 кГц, точность ± 0,1 %
	Тензометр	Диапазон давлений 0...100 МПа, полоса частот до 1 кГц, точность ± 0,1 %
	Баланс сил	Диапазон давлений 0...100 кПа, точность ± 0,2 %
Капсульный, сильфонный	Анероидный барометр	Измеряет атмосферное давление
	Сильфон	Диапазон давлений 200 Па...1 МПа, точность ± 0,1 %
Трубки Бурдона	Приборы на трубках Бурдона	Диапазон давлений 10 кПа...100 МПа, прочные, точность ± 1 %
Пьезо-электри-ческий	Пьезоэлектрическая	Диапазон давлений до 500 кПа. Полоса частот 5 Гц.. .500 кГц