Манометры

Сначала определить нуль давления

Манометр показывает давление относительно принятой опоры. Избыточное давление отсчитывается от текущего атмосферного, абсолютное — от вакуума, дифференциальное — от давления во второй точке. Поэтому одинаковые числовые показания разных приборов могут означать разные состояния среды. Для согласованных точек и единиц pабс=pизб+pатм. Обозначения bar, barg и bara в документации помогают различить физическую величину; одного слова «бар» часто недостаточно.

Отрицательное избыточное давление означает давление ниже атмосферного, но не отрицательное абсолютное давление. При вычислениях плотности газа и термодинамических состояний обычно требуется абсолютное давление. Преобразовать показание избыточного манометра можно только при известном атмосферном давлении в соответствующих условиях. Подстановка постоянной атмосферной величины вместо измеренной добавляет отдельную ошибку.

Жидкостные приборы

U-образный прибор связывает разность давлений с вертикальной разностью уровней. Если измеряемая газовая среда значительно легче рабочей жидкости, приближение имеет вид Δp≈ρg h. Для двух жидкостей следует учитывать разность плотностей и уровни точек подключения. Плотность рабочей жидкости зависит от температуры; шкала, проградуированная для определённой жидкости, не переносится на другую простым сохранением показаний высоты.

В наклонном приборе отсчитывают длину вдоль трубки, но гидростатический напор определяется вертикальной высотой. Для идеальной геометрии h=l sin α, если α задан к горизонту. Наклон повышает удобство отсчёта малого напора, но не меняет физическую зависимость давления от вертикальной высоты. В резервуарной конструкции дополнительно учитывают перемещение уровня в широком сосуде.

Таблицу можно прокручивать по горизонтали →

Условный расчёт и класс точности

Пусть U-образный прибор измеряет избыточное давление газа, плотностью которого пренебрегают. Зададим плотность жидкости 997,8 кг/м³, g=9,80665 м/с² и вертикальную разность уровней 0,250 м. Получаем pизб≈2446,2689 Па, или 2,44627 кПа. При отдельно заданном pатм=101325 Па абсолютное давление составит 103771,2689 Па. Плотность здесь является входным условием примера, а не универсальным значением для воды при любой температуре.

Другой условный прибор имеет шкалу от 0 до 1 МПа и класс 1,0, причём паспорт определяет основную допустимую ошибку как ±1 % верхнего значения шкалы. Это даёт ±0,01 МПа. При показании 0,20 МПа данный предел соответствует ±5 % показания. Класс в процентах шкалы нельзя читать как одинаковый процент текущего показания; температурные и другие дополнительные влияния оценивают отдельно.

Как связать показание с процессом

Трубка Бурдона и мембрана переводят давление в деформацию, затем механизм перемещает стрелку. Трение и упругие свойства могут вызывать гистерезис: показания при повышении и понижении давления различаются. Диапазон выбирают с учётом ожидаемой величины, пульсаций и допустимой нагрузки конкретного прибора. Общая рекомендация занять определённую долю шкалы не заменяет его паспортные ограничения.

Если прибор расположен выше или ниже точки процесса и соединение заполнено жидкостью, столб жидкости изменяет давление на чувствительном элементе. В документации результата указывают высотную отметку. Температура среды, вибрация, загрязнение и химическая совместимость определяют пригодность конструкции. Присоединение к работающей системе и обслуживание выполняют по документации оборудования; расчёт шкалы не задаёт порядок переключения арматуры.

Первичные источники

• WIKA, Gauge and absolute pressure — разные опорные давления
• WIKA, Pressure gauges — класс точности и шкала прибора
• WIKA, Hydrostatic level calculation — гидростатическая связь давления с высотой и плотностью