Manometers voor het meten van gasdruk: typen, constructiekenmerken en werking van meters

Er is vaak behoefte om de druk van gas te meten. Bijvoorbeeld in flessen, gasleidingen, diverse tanks en vaten. Voor controle en monitoring worden manometers voor gasdruk gebruikt. Deze apparaten worden in verschillende levenssferen gebruikt, van geneeskunde tot zware industrie.

Om ervoor te zorgen dat de aankoop van het apparaat niet tevergeefs is en de gekochte manometer voldoet aan de eisen van productieprocessen, is het de moeite waard om de classificatie te bestuderen. Wij zullen u kennis laten maken met de varianten van gasdrukmeters. We zullen u vertellen over hun constructieve kenmerken en werkingsprincipes.

Classificatie naar type gemeten druk

Apparaten die dienen voor het verkrijgen van gegevens over de parameters van de gasdruk in gasopslagtanks, transportleidingen, in gasflessen en andere reservoirs, worden geclassificeerd volgens verschillende kenmerken. Ze verschillen in hun constructie en werkingsprincipe.

De apparaten waarmee druk wordt gemeten, worden in klassen ingedeeld op basis van:

• type gemeten druk;
• toepassing;
• werkingsprincipe;
• nauwkeurigheidsklasse.

Op basis van het type gemeten druk worden instrumenten voor het bepalen van exacte waarden onderverdeeld in manometers, vacuümmeters, trekmeters, drukmeters, barometers en andere.

Afhankelijk van de mate van bescherming tegen invloeden van de omgeving worden de volgende instrumenten geproduceerd:

• standaard;
• beschermd tegen stof;
• waterdicht;
• beschermd tegen agressieve omgevingen;
• explosieveilig.

Eén product kan meerdere soorten bescherming combineren.

Het schema toont de indeling van meetapparaten op basis van werkingsprincipe, type druk, toepassing en weergave. Vloeistof- en gewichtzuigerapparaten worden zelden gebruikt voor het verkrijgen van gasdrukgegevens.

Een manometer is een klein instrument waarmee de druk of het drukverschil wordt gemeten. Het werkingsprincipe van dit meet- en regelapparaat hangt af van de interne constructie. Binnen dezelfde klasse worden ze verder onderverdeeld in groepen op basis van de nauwkeurigheidsklasse.

Om de absolute druk te meten, waarvan de waarden worden gemeten vanaf het absolute nulpunt (vacuüm), worden absolute manometers gebruikt. De overdruk wordt gemeten met een overdrukmanometer. In het algemeen worden alle varianten van dergelijke instrumenten met één woord aangeduid: 'manometer'.

De meeste soorten manometers zijn bedoeld voor het meten van overdrukwaarden. Hun bijzonderheid is dat ze de druk aangeven die het verschil is tussen de absolute en de atmosferische druk.

Vacuümmeters zijn apparaten die de druk van een verdund gas weergeven. Met manovacuümmeters worden de overdruk en de druk van verdund gas gemeten. De informatie wordt op één schaal weergegeven.

Met behulp van overdrukmeters worden de parameters van overdruk bepaald met waarden tot 40 kPa. Trekmetingen daarentegen maken het mogelijk om een vacuüm tot -40 kPa te meten. Met trek- en overdrukmeters worden het vacuüm en de overdruk gemeten in het bereik van -20 tot +20 kPa.

Manometers worden in zeer uiteenlopende sectoren gebruikt. Werken met gas brengt een hoog risico met zich mee, dus het is belangrijk om alle systeemparameters te controleren. Drukgegevens geven gebruikers informatie over de huidige toestand van het te meten object.

Met differentiaalmanometers kan het drukverschil op twee willekeurige te onderzoeken punten worden bepaald. Een micromanometer is een differentiaalmanometer waarmee drukverschillen tot 40 kPa kunnen worden gemeten.

Classificatie naar werkingsprincipe

Gasmanometers worden op basis van het uitleesmechanisme onderverdeeld in:

• Deformatie;
• Elektrisch;
• Gewichtzuiger;
• Vloeistof.

Elk type heeft zijn eigen kenmerkende eigenschappen.

Vervormingstype manometer

Het principe en de basis van werking van apparaten van de deformatieklasse is dat de druk inwerkt op het gevoelige element van het instrument, dat vervormt. Het drukniveau wordt bepaald door de mate van vervorming.

Deformatiemanometers worden vervaardigd met buisveer-, balg- of membraanwerkcomponenten met een hoge gevoeligheid.

De waarnemende elementen in buisveertoestellen zijn buisveren. Deze producten bestaan uit buizen die rond gebogen zijn met een ovale dwarsdoorsnede. Het gas oefent druk uit op het binnenoppervlak van de buis. Tijdens deze inwerking wordt de buis vervormd en verandert van vorm, waarbij hij meer rond wordt.

Het ene uiteinde van de buis is dichtgesoldeerd en kan bewegen. Het andere is open en wordt vastgezet door houders. Wanneer de veerbuis kromtrekt, wordt ook invloed uitgeoefend op de ringen, die vervolgens de veer strekken. Het dichtgesoldeerde uiteinde van de veer beweegt overeenkomstig de druk. Deze beweging wordt overgebracht op de meetschaal.

Bij het meten van druk tot 40 bar worden cirkelvormige veren gebruikt. Bij hogere druk worden schroef- of spiraalvormige veren toegepast die zich in één vlak bevinden. De meetfout bij drukmeters volgens deze methode bedraagt 1 tot 4%.

Membraan- en balgevoelige elementen maken het mogelijk om kleine waarden van overdruk en vacuümdruk effectief te meten.

De balg wordt vervaardigd volgens het principe van een sanitaire balgslang. Het is een dunwandige metalen buis bestaande uit beweeglijke dwarsringen. Afhankelijk van het materiaal en de fabricageparameters kan de balg min of meer stijf zijn.

Onder invloed van hoge temperatuur hopen zich na verloop van tijd plastische vervormingen op, wat de juistheid van de metingen aantast. Bovendien versnelt bij verhoogde temperatuur en drukfluctuatie de verandering van de statische karakteristiek.

Gevoelige membraanelementen hebben de grootste verscheidenheid. De nauwkeurigheidsklasse van dergelijke apparaten is niet hoger dan 1,5. In deze instrumenten is een beveiligingssysteem voorzien. Bij overbelasting stuit het membraan tegen een speciale beveiligingsinrichting.

Membraandozen worden vaak geïnstalleerd in instrumenten die druk en onderdruk meten. Drukmeters, trekmeters en trekdrukmeters met membraandozen worden geproduceerd met nauwkeurigheidsklassen 1,5; 2,5 en een meetlimiet tot 25 kPa.

Platte membranen hebben een kleine verplaatsing van het werkpunt, daarom worden ze meestal gebruikt voor het omzetten van druk in kracht. Ze zijn instabiel, maar kunnen goed worden berekend.

Gegolfde membranen worden samen met soortgelijke dozen gebruikt om de statische karakteristiek te verbeteren. De eerste bewegen beter, maar zijn moeilijk te berekenen. De tweede worden veel vaker gebruikt vanwege hun lagere stijfheid.

Om kleine drukken te meten, worden apparaten met slappe membranen gebruikt.

Instrumenten hebben bescherming nodig tegen hoge temperaturen, omdat deze een negatieve invloed hebben op de elasticiteit en gevoeligheid van de belangrijkste werkelementen.

Mechanische aanwijzende manometers

Veel manometers met een buisveer zijn eigenlijk directe omzettingsapparaten. Dat betekent dat de druk wordt omgezet in een verplaatsing van het gevoelige element en het daarmee in contact staande mechanische apparaat.

Op het schema is de aansluiting radiaal geplaatst, maar er worden ook manometers geproduceerd met een axiale plaatsing van de aansluiting.

Onder invloed van druk wordt het vrije uiteinde van de veer verplaatst, de drijfveer grijpt in op de getande sector, waardoor het tandwiel en de aanwijzende wijzer draaien.

Veren-aanwijzende manometers worden geproduceerd met een meetbereik van 0,1 tot 103 MPa en hebben verschillende nauwkeurigheidsklassen. Referentiemodellen worden geleverd met nauwkeurigheidsklassen 0,15; 0,25; 0,4. Meetinstrumenten van de werkcategorie met verhoogde nauwkeurigheid – 1 en 0,6. Algemene technische werkinstrumenten – met nauwkeurigheidsklassen 1,5; 2,5; 4.

Elektrocontactmanometers

Het is constructief een aanpassing van de aanwijzende manometer. De werking bestaat erin dat wanneer de wijzer de drempelwaarde van de druk bereikt, het circuit wordt gesloten.

In de constructie van de aanwijzende manometer zijn extra wijzers met ingedrukte elektrische contacten ingebouwd, die tegenover de te signaleren waarden worden geplaatst.

Het elektrische circuit wordt gesloten en het alarm wordt geactiveerd wanneer de aanwijzende wijzer een van de wijzers met contacten bereikt. De nauwkeurigheidsklasse van dergelijke manometers is 1,5. Het meetbereik komt overeen met de standaardwaarden.

Voor signalering of voor positionele regeling worden drukreleais met de aanduiding RD gebruikt. Zij meten drukken in het bereik van 12 tot 1600 kPa. Het relais wordt ingesteld op de bovenste en onderste activeringsgrens op basis van de aanwijzingen van een referentieinstrument, en het heeft een schakelvermogen van 10 W.

Zelfschrijvende manometers

De industrie produceert manometers met een ingebouwd uitleessysteem dat de waarden op een schijfdiagram vastlegt, zodat later de dynamiek van de waarden kan worden gevolgd. Eén omwenteling kan 8, 12 of 24 uur duren. De beweging wordt aangedreven door een elektromotor of een uurwerkmechanisme.

De werking van de manometrische recorder is gebaseerd op de signaaloverdracht door een buisveer met een grote diameter, die een trekkracht heeft. Deze brengt de beweging over van het gevoelige element naar het indicatiesysteem. Apparaten met de aanduiding MTS registreren overdrukwaarden.

Dergelijke apparaten vereisen toezicht door de operator en hebben nauwkeurigheidsklassen 1; 1,5; 2,5.

Balgevoelige elementen worden gebruikt in zelfregistrerende differentiaaldrukmeters, die verder kunnen worden uitgerust met een alarminrichting en een pneumatische omvormer. Dergelijke instrumenten meten druk in het bereik van 6,3 kPa tot 0,16 MPa en hebben nauwkeurigheidsklassen 1; 1,5.

Gewichtzuigermanometer

Dergelijke manometers worden vaak gebruikt als referentie bij de kalibratie van andere meetinstrumenten. Hun meetbereik is zeer breed. Afhankelijk van de constructie van het instrument kan het beginnen met aanzienlijke onderdrukwaarden en eindigen met overdruk tot 2500 MPa. De nauwkeurigheidsklasse bereikt maximale waarden tot 0,0015.

Elke keer dat het meetinstrument wordt blootgesteld aan een belasting boven de toegestane norm, verliest het aan levensduur en nauwkeurigheid van metingen.

Het werkingsprincipe bestaat uit het vasthouden van de cilinder in de zuiger in een specifieke toestand, terwijl aan de ene kant kalibratiegewichten worden aangebracht en aan de andere kant de gemeten druk. Op basis van het gewicht van de gewichten wordt de grootte van de geproduceerde druk beoordeeld.

Het belangrijkste werkende element van het instrument is de meetkolom. Afhankelijk van de kwaliteit van de productie, de nauwkeurigheid en de zuiverheid van de verbindingen, verandert ook de grootte van de fout.

De kleinste meetfout hebben GPM's die op gas werken. Dergelijke apparaten kosten echter veel meer vanwege de bijzonderheden van hun constructie en de noodzaak om gas te filteren van vreemde deeltjes.

Functioneel bestaat de gewichtspistonmanometer uit een drukopwekkend apparaat, een meetsysteem en gewichten. Het apparaat is uitgerust met een draaimechanisme om de druk te verhogen en te verlagen, evenals een drukafvoerklep.

Veel gebruikt worden manometers met een niet-afdichtende zuiger. Daarin zit een spleet tussen zuiger en cilinder. De ruimte onder de zuiger is gevuld met olie, die onder druk in de spleet stroomt en de wrijvende oppervlakken smeert.

Elektrische meter voor gasvormige media

Dergelijke manometers worden gebruikt om directe of indirecte gasdruk om te zetten in een elektrische parameter. De meest voorkomende manometers van dit type zijn: rekstrookjes, capacitieve en weerstandsmanometers. De druk wordt gemeten in het bereik van 100 Pa tot 1000 MPa. De instrumenten worden vervaardigd met nauwkeurigheidsklassen van 0,1 tot 2,5.

De werking van manometers op basis van het rekstrookeffect bestaat uit de verandering van de weerstandswaarde van de geleider door vervorming. Ze meten druk in het bereik van 60 tot 10⁸ Pa met minimale fout.

Flensbevestiging van de sensor en de speciale constructie van het instrument maken het mogelijk om drukgegevens te lezen in zeer agressieve omgevingen met temperaturen tot 300 °C. Ze worden gebruikt voor drukmeting in systemen met snel verlopende processen.

Het werkingsschema van weerstandsmanometers is gebaseerd op de afhankelijkheid van de weerstand van de geleider van de druk. Gewoonlijk wordt dit type apparaat gebruikt voor het meten van bijzonder hoge drukken boven 100 MPa.

Het gevoelige element in dergelijke instrumenten is manganinedraad, waarvan de weerstand gemakkelijk wordt gemeten met een gebalanceerde brug.

De werking van capacitieve manometers is gebaseerd op de invloed van druk op een membraan, dat een beweegbare elektrode vormt. Wanneer het membraan beweegt, verandert de capaciteit van de omvormer. Ze worden gekenmerkt door aanzienlijke temperatuurfouten.

Bij capacitieve manometers wordt de doorbuiging van het membraan bepaald door een elektrisch circuit. Dergelijke instrumenten worden gebruikt in systemen met snelle drukvariaties.

Vloeistofmeetinstrumenten

De drukmeting met deze instrumenten gebeurt door de te meten druk in evenwicht te brengen met de druk die wordt gegenereerd door een vloeistofkolom. Op deze manier kunnen een kleine overdruk, atmosferische druk, vacuümniveau en drukverschil worden gemeten.

Deze groep omvat U-vormige manometers, die bestaan uit communicerende vaten, waarbij de druk wordt bepaald aan de hand van de vloeistofniveaus; compensatiemicromanometers; bekermanometers, waarbij in plaats van een tweede buis een reservoir wordt gebruikt; drijver-, klok- en ringdifferentiemanometers.

Tweebuizenmanometers maken het mogelijk drukverschillen te meten. In dit geval wordt aan elke buis de te meten druk toegevoerd.

In vloeistofmeetinstrumenten is de werkvloeistof een analoog van het gevoelige element.

Differentiemanometers zijn meestal uitgerust met alarmen, debietmeters, regelaars en registrerende apparaten. Het meetbereik is van 10 tot 10⁵ Pa. Afhankelijk van de vloeistoffen waarmee het instrument is gevuld, verandert de meetgrens.

Indeling naar functionele toepassing

Naar toepassing worden de volgende soorten manometers onderscheiden die worden gebruikt voor het meten van gasdruk:

• algemeen technische;
• referentie-;
• speciale.

Laten we de kenmerken van elk type bekijken.

Manometers voor algemeen technisch gebruik

Dit type manometers wordt geproduceerd voor het meten van vacuüm- en overdrukkwaarden voor algemeen technische doeleinden. Verschillende modificaties van de apparaten maken het mogelijk ze in uiteenlopende omgevingen te gebruiken. Ze worden toegepast voor drukmeting in de productie, direct tijdens technologische processen.

De druk in dergelijke instrumenten werkt van binnenuit op de buis en veroorzaakt een verplaatsing van het vrije uiteinde. Een mechanisme dat de wijzer beweegt, werkt hierop in.

Met dergelijke manometers kan de druk worden gemeten van gasvormige media die niet agressief zijn ten opzichte van koperlegeringen bij een werktemperatuur tot 150 °C. Meestal is de behuizing van staal en zijn de mechanische onderdelen van messinglegering.

Algemeen technische manometers voor lage of hoge gasdruk worden geproduceerd als bestand tegen trillingen met een frequentie van 10 tot 55 Hz en een maximale verplaatsingsamplitude van 0,15 millimeter. Ze hebben verschillende nauwkeurigheidsklassen van 1 tot 2,5.

Digitale manometers zijn klein van formaat, kenmerken zich door hoge meetnauwkeurigheid en een lange levensduur. Bovendien kunnen dergelijke apparaten worden gekalibreerd.

Gasmanometers voor algemeen technisch gebruik met een elektronische printplaat waarop meetgegevens worden weergegeven, winnen aan populariteit. Ze worden vaak uitgerust met omvormers, wat technologische processen automatiseert. De drukwaarden worden weergegeven op een elektronische wijzerplaat.

Groep speciale manometers

Dergelijke instrumenten worden vervaardigd voor een specifiek type gas en de omgeving die het creëert. Voor systemen met verhoogde druk worden manometers voor hogedrukgas gemaakt. Sommige gassen zijn agressief ten opzichte van bepaalde legeringen, dus voor het werken ermee moeten duurzame materialen worden gebruikt.

Speciale manometers worden in verschillende kleuren geverfd, afhankelijk van het type gas.

Propaanmanometers worden rood geverfd, hebben een stalen behuizing en eigenschappen van algemeen technische manometers. De werkdruk van dergelijke instrumenten is van 0 tot 0,6 MPa. Dit is de standaarddruk van propaan. Gebruik is mogelijk in het temperatuurbereik van –50 tot +60 °C. De temperatuur van het werkmiddel tot +150 °C. Ze worden vaak meegeleverd met cilinderdrukregelaars.

Ammoniakdrukmeters in cilinders en andere tanks worden geel geverfd. Aggregaten met meertrapscompressie zijn uitgerust met een temperatuurschaal. De componenten van de manometer zijn gemaakt van materialen die bestand zijn tegen ammoniakdampen.

In geval van ernstige dynamische belastingen worden manometers gevuld met glycerine of siliconen.

Acetyleenmanometer wordt wit geverfd. Het wordt vervaardigd als veiligheidssysteemmanometer uit ontvette materialen. Het wordt gebruikt voor het meten van overdruk in verschillende acetyleen distribuerende en genererende systemen. De behuizing is gemaakt van staal, interne componenten van messing legering. Het toegestane temperatuurbereik is van –40 tot +70 °C.

Waterstofmanometer wordt donkergroen geverfd. Manometer voor andere brandbare gassen wordt rood geverfd. Meetinstrument voor niet-brandbare mengsels wordt zwart geverfd. Zuurstofmanometer wordt lichtblauw geverfd.

Referentieapparaten voor drukmeting

Dit type manometer is bedoeld voor het controleren, kalibreren en afstellen van andere instrumenten om de hoogst mogelijke meetnauwkeurigheid te garanderen. Dergelijke apparaten hebben een hogere nauwkeurigheidsklasse in vergelijking met algemeen technische manometers. Werkende standaarden worden onderverdeeld in drie klassen.

Controlemanometers, gebruikt om de betrouwbaarheid van metingen van meetinstrumenten op de installatieplaats te controleren, worden ook manometers met hoge nauwkeurigheid genoemd. Het werkbereik is van 0-0,6 tot 0-1600 bar voor gasvormige media.

Manometers voor gewone en composiet gasflessen moeten ten minste eenmaal per jaar worden geijkt, tenzij in de documentatie van het instrument andere termijnen worden vermeld. De ijking wordt uitgevoerd door geaccrediteerde metrologische organisaties met rechtspersoonlijkheid. Na de ijking wordt een certificaat afgegeven en wordt een keurmerk aangebracht.

Het instrument moet van de fles worden verwijderd en naar de metrologische dienst worden gebracht. Daar zullen de ijkmeesters en kalibrateurs met behulp van een set standaarden en hulpapparaten gedurende ongeveer 10 dagen een ijking uitvoeren.

De overbrengingsmechanismen in referentiemanometers worden met een verhoogde frequentie van de tandwieloverbrenging bewerkt. Ze worden gekenmerkt door minimale wrijving in het wijzerwerk en een hoge gevoeligheid van de interne elementen.

Referentiemanometers met een nauwkeurigheidsklasse van 0,4 hebben een schaal van 250 eenheden; met een nauwkeurigheidsklasse van 0,15 of 0,25 hebben ze een schaal van 400 eenheden met een schaalwaarde van 1 eenheid. Het apparaat kan worden gebruikt bij verschillende temperaturen, afhankelijk van de vulling van de behuizing. De ideale werktemperatuur is 20 °C.

Over de specifieke kenmerken van het vullen van gasflessen informeert het volgende artikel. Het is de moeite waard om dit te lezen voor alle eigenaren van buitenhuizen die niet zijn aangesloten op een centrale gasvoorziening.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Werkingsprincipe van de veermanometer:

Kenmerken en toepassingsgebieden van de manometer:

Manometers worden geproduceerd voor verschillende toepassingen. De meest populaire zijn de algemeen technische types, die worden gebruikt in kleine productiebedrijven, door verschillende firma's bij het werken met gasapparatuur en -systemen. Elektrocontactmanometers zijn apparaten die signaleren wanneer een kritische waarde is bereikt.

Voor ijking en justage van manometers worden referentiemanometers gebruikt. Speciale manometers worden geproduceerd voor het meten van de druk van een specifiek gasvormig medium. Daaronder zijn propaanmanometers erg populair, die vaak samen met een reduceerventiel op gasflessen worden geïnstalleerd.

Wilt u nuttige informatie over het onderwerp van het artikel delen, een vraag stellen of een foto plaatsen? Laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blokformulier. Deel nuttige informatie en aanbevelingen die bezoekers van de site van pas kunnen komen.