Какое давление покажет манометр на высоте

Содержание статьи

Как правильно подобрать манометр. Основные параметры.
На что важно обратить внимание при покупке?

Манометр подбирают к конкретной системе с учетом целого комплекса норм.

Параметры, которые следует оценить при покупке манометра.

1. Диапазон измерения — один из важнейших критериев при выборе манометра.

Существует стандартный ряд давлений для манометров, согласно которому нужно выбирать соответствующее. Со стандартным рядом давлений можно ознакомиться в ГОСТ 2405-88. Приборы с верхним пределом измерений до 40 кПа включительно (до 4000 кгс/м2 включительно) относятся к напоромерам, тягомерам и тягонапоромерам, а от 60 кПа (от 0,6 кгс/см2) — к манометрам, вакуумметрам и мановакуумметрам.

Диапазон показаний (записи) прибора должен выбираться из табл. 6 ГОСТ 2405-88.

Диапазон измерений избыточного давления должен быть от 0 до 100 % или от 25 до 75 % диапазона показаний. Иногда можно услышать рекомендацию о выборе давления в диапазоне от 1/3 до 2/3 шкалы. Если вы возьмете прибор на слишком высокое давление, и будете снимать показания от 0 до 25 % шкалы, то увеличится погрешность снятия показаний. Если прибор будет работать в диапазоне от 75 до 100 % своей шкалы, то механизм будет находиться в постоянной перегрузке и прибор быстро выйдет из строя.

Для примера можно пользоваться следующей простой формулой. К Вашему рабочему давлению в системе, необходимо прибавить 30% и взять следующее по порядку давление из стандартного ряда по ГОСТ 2405-88.

Допустим у вас в системе рабочее давление 2 Мпа. 2+30% = 2,6 Мпа, следующее порядковое значение по стандартному ряду это 4 Мпа. В данном случае такая шкала будет предпочтительней.

2. Единицы измерения.

Очень важно при покупке манометра определиться не только с давлением, но и с единицами измерения.

В Международной системе единиц физических величин (СИ) давление измеряется в паскалях. Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности, площадью один квадратный метр.

Т.к. Паскали- это общепринятые системные единицы измерения, всем нашим потребителям мы рекомендуем применять именно их. Давление выше 10 атм, принято переводить в МПа, все что ниже, рекомендуется переводить в кПа.

Зачастую у нашего потребителя существует необходимость измерять давление в нестандартных единицах, у нашей компании есть возможность изготовления таких приборов от 1 шт.

В качестве внесистемных единиц измерения давления допущены к использованию следующие единицы:

бар;
килограмм-сила на квадратный сантиметр;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
атмосфера техническая;
миллиметр ртутного столба.

Полезно знать, как перевести единицы измерения самостоятельно, либо можно воспользоваться конвертером ед. измерения давления в интернете.

1 кгс/см2=10.000 кгс/м2 =1 бар=1 атм=0.1 Мпа=100 кПа=

100.000 Па =10.000 мм.вод.ст.= 750 мм. рт. ст.= 1000 мБар

3. Класс точности — это допустимый процент погрешности измерения от шкалы измерения. Класс точности приборов должен выбираться из ряда: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Соответствие диаметра или размера лицевой панели корпуса классу точности приведено в табл. 1 ГОСТ 2405-88

Определить несоответствие класса точности может аккредитованная лаборатория, у которой есть поверочная установка с эталонным манометром с классом точности в четыре раза меньше, чем класс точности поверяемого манометра.

4. Диаметр корпуса манометра. Стандартный ряд диаметров для манометров: 40, 50, 60, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм. Если в процессе производства работник имеет возможность подойти к прибору близко, менее 2 м, то можно остановить свой выбор на манометре среднего диаметра, 100 мм, но если нахождение поблизости прибора не осуществимо и составляет от 2 до 5 м, тогда следует остановить свой выбор на манометре большего диаметра, не менее 160 мм. Оператор должен быть способен считывать показания с манометра о давлении в системе.

Более подробно о диаметре можно прочитать в нашей статье «Номинальный диаметр корпуса приборов»

5. Расположение штуцера. Существует две разновидности: радиальный штуцер (манометр, у которого штуцер выходит снизу) и осевой штуцер (присоединительный штуцер расположен сзади, с тыльной части прибора). Присоединение манометров с осевым штуцером часто называют торцовое или тыльное. При осевом присоединения выделяют аксиальное/центральноосевое (по центру) и эксцентричное (со смещением).

радиальный штуцер

центрально-осевой штуцер

эксцентрично-осевой штуцер

6. Присоединительная резьба. Для манометров наиболее характерны метрическая, трубная и коническая виды резьбы.

Для приборов импортного производителя характерна трубная и коническая резьбы. Для российских манометров — метрическая. Для упрощения подбора манометра или сокращения срока поставки применяются переходники со стандартной резьбы завода-производителя на резьбу присоединения прибора к процессу.

7. Измеряемая среда. Следующий этап — необходимо определиться со средой.

В зависимости от измеряемой среды — пар, газ или жидкость, используются различные типы приборов, а в некоторых случаях необходима комплектация дополнительным оборудованием. Имеются специфические особенности измерения агрессивных, вязких, высокотемпературных, низкотемпературных, «грязных» сред и др. Рассмотрим некоторые из них.

при работе прибора в агрессивной среде, необходимо остановить свой выбор на приборе, выполненном полностью из нерж. стали, а именно на коррозионностойком типе манометров.
при установке прибора на Кислород, ему необходимо пройти обезжировку и иметь отметку на циферблате;
при измерении давления газообразных сред должна быть обеспечена безопасность оператора, для данной среды рекомендуют использовать прибор с вышибной пробкой/стенкой;
если это будет вязкая, загрязненная среда, то такая среда требует применение дополнительного оборудования мембранного разделителя (РМ);
при наличии пульсации среды, рекомендуется использовать демпфирующее устройство;
работа прибора при температуре измеряемой среды более 60 °С, требуется использование отвода-охладителя;
в некоторых случаях необходимо выбирать специализированный (целевой) манометр (буровые, кислотостойкие, аммиачные и др.)

Существует огромное множество измеряемых сред. Для того, что бы наверняка не ошибиться с выбором прибора, рекомендуем Вам при оформлении заказа обязательно сообщать информацию о среде, в этом случае специалисты окажут Вам помощь в подборе.

8. Условия эксплуатации. От условий эксплуатации так же зависит выбор типа приборов. Если будет присутствовать вибрация, то прибор нужно защитить от этого внешнего воздействия и использовать заполнение демпфирующей жидкостью, для этого используются виброустойчивые манометры (ГОСТ Р 52931-2008).

В зависимости от места установки (в закрытом отапливаемом помещении или на открытом воздухе) выбирается прибор с соответствующим климатическим исполнением по ГОСТу 15150-69. Наиболее часто встречаются У1, У2, УХЛ1, Т2, Т3.

Так же согласно условиям эксплуатации по ГОСТу 14254-2015 подбирается степень пылевлагозащиты — IP. В манометрии часто можно встретить IP40, 53, 54, 65.

На что важно обратить внимание при покупке манометра?

на технические параметры и их соответствия вашей потребности;
манометр должен быть новый. Всегда можно уточнить год выпуска перед приобретением приборов;
манометр должен быть поверен и желательно, чтобы поверка составляла 2 года, если Вы купите прибор с первичной поверкой на 1 год — уже через год Вам потребуется обратиться за услугой переповерки в метрологическую службу, что повлечет дополнительные расходы;
на манометре или в паспорте должна быть отметка о первичной поверке;
в комплекте с манометром должен идти паспорт и руководство по эксплуатации;
на данный тип манометров у производителя должен быть действующий сертификат на средства измерения;
манометры стоит покупать в организации, которая зарекомендовала себя на рынке либо является официальным представителем завода-производителя, на что у компании должен быть сертификат или официальное письмо от производителя.

Источник

Как изменяется давление в системе отопления: прослеживаем процесс от этапа заполнения до циркуляции горячего теплоносителя

Непременным элементом любого комплекса отопительного оборудования являются манометры и предохранительный клапан, соответственно визуализирующие процесс изменения давления в системе отопления и предохраняющие от превышения им предельно допустимой величины.

Манометры служат для контроля данной величины, фиксации ее отклонений от номинальных значений. Снижение их на 0,02 МПа (0,2 ат) является сигналом для поиска утечек теплоносителя или проверки достаточности давления газа (воздуха) в расширительном бачке. Ввод системы в эксплуатацию предваряется обязательным этапом гидроиспытаний повышенным давлением, выявляющих места потенциальных утечек, подлежащих заблаговременному ремонту.

Какое давление показывает манометр?

Эта физическая величина характеризует степень сжатия среды, в нашем случае — жидкого теплоносителя, закачанного внутрь системы отопления. Измерить любую физическую величину означает сравнить ее с некоторым эталоном. Процесс измерения давления жидкого теплоносителя любым механическим манометром (вакуумметром, мановакуумметром) представляет сравнение его текущей величины в точке размещения прибора с атмосферным давлением, играющим роль эталона измерения.

Чувствительные элементы манометров (трубчатые пружины, мембраны, и др.) сами находятся под действием атмосферы. Наиболее распространенный пружинный манометр имеет чувствительный элемент, представляющий один виток трубчатой пружины (см. поз. рисунка ниже). Верхний конец трубки запаян и связан поводком 4 с зубчатым сектором 5, сцепленным с шестеренкой 3, на вал которой насажена стрелка 2.

Давление в системе отопления - устройство пружинного манометра.

Устройство пружинного манометра.

Исходное положение трубки-пружины 1, соответствующее нулю шкалы измерения, определяется деформацией формы пружины давлением атмосферного воздуха, заполняющего корпус манометра. Жидкость, поступающая внутрь трубки 1, стремится дополнительно деформировать ее, поднимая верхний запаянный конец выше на расстояние l, пропорциональное своему внутреннему давлению. Сдвиг конца трубки-пружины преобразуется передаточным механизмом в поворот стрелки.

Угол φ отклонения последней пропорционален разности полного давления жидкости в трубке-пружине 1 и местного атмосферного. Измеренное таким прибором давление называется манометрическим или избыточным. Точкой его отсчета является не абсолютный нуль величины, эквивалентный отсутствию воздуха вокруг трубки 1 (вакуум), а местное атмосферное давление.

Известны манометры, показывающие абсолютное (без вычета атмосферного) давление среды. Сложное устройство плюс высокая цена препятствуют широкому использованию таких приборов в системах отопления.

Величины давлений, указываемых в паспортах любых котлов, насосов, запорной (регулирующей) арматуры, трубопроводов являются именно манометрическими (избыточными). Измеряемая манометрами избыточная величина используется в гидравлических (тепловых) расчетах отопительных систем (оборудования).

Манометры в системе отопления.

Теплоноситель в статическом и динамическом состояниях

Теплоноситель любой системы отопления может находиться в двух состояниях:

неподвижном (статическом), когда отсутствует нагрев в гравитационной системе (отсутствует естественная циркуляция) или выключен циркуляционный насос в системе с принудительной циркуляцией;
подвижном (динамическом), вызываемом такими причинами:
- естественной циркуляцией теплоносителя, побуждаемой градиентом давления вследствие неравномерности прогрева рабочей жидкости вдоль контура гравитационной системы отопления;
- принудительной циркуляцией теплоносителя, побуждаемой циркуляционным насосом;
- тепловым расширением теплоносителя, побуждающим его вытеснять воздух/газ из расширительных баков, занимая освободившиеся объемы.

Неподвижный теплоноситель оказывает на внутренние поверхности элементов системы только (гидро)статическое давление, изучаемое гидростатикой. Движущийся теплоноситель характеризуется (гидро)динамическим давлением, изучаемым гидродинамикой. Оно складывается из статической составляющей, затем части, определяемой тепловым расширением жидкости, наконец составляющей, создаваемой т.наз. скоростным напором движущейся жидкости. Далее, рассматривая движущийся нагретый теплоноситель, будем использовать термин рабочее (результирующее) давление.

Составляющие рабочего давления в системе отопления

Гидростатическая составляющая

Определяется конструкцией системы и не зависит от работы циркуляционного насоса. Известны два конструктивных типа систем:

открытого типа;
(герметично) закрытого типа.

Два основных конструктивных типа систем отопления.

Теплоноситель открытой системы имеет свободную поверхность внутри расширительного бака, установленного вверху системы для вывода воздушных пузырей. В любой точке такой системы действует статическое давление, равное весу столба жидкости над ней, плюс местное атмосферное давление. Показания манометра, установленного в нижней точке открытой системы, будут максимальными, вблизи свободной поверхности жидкости они будут почти нулевыми.

(Гидро)статическую составляющую удобно измерять в метрах водяного столба (м. вод. ст), учитывая, что столб воды высотой 10 м любого сечения/формы (независимо от числа/длины горизонтальных участков) создает давление на свое основание, равное 1 ат ≈1 бар.

Рассмотрим некоторую открытую систему отопления (теплоноситель неподвижен).

Статическое давление на разных уровнях.

Над верхним манометром расположен водяной столб высотой 6 м -5,5 м = 0,5 м. Показания прибора будут равны 0,05 ат. Над средним манометром одновременно расположены два столба воды. Первый высотой 6 м -2 м =4 м образован вертикальным двухтрубным стояком с радиаторами, второй — трубопроводом расширительного бака и самим баком, высота столба равна 7 м — 2 м = 5 м. Средний манометр покажет 0,5 ат. Над нижним манометром находится столб воды 7 м -0.7 м = 6,3 м. Его показания будут равны 0,63 ат.

Закрытая система оснащена герметичным расширительным бачком, имеющим две камеры (газовую, жидкостную), разделенные эластичной мембраной. Статическое давление неподвижной (установившийся режим) жидкости на мембрану должно уравновешиваться сопротивлением сжатию газа (сжатого воздуха, азота). Начальное статическое давление холодного теплоносителя закрытой системы, устанавливаемое при первоначальном заполнении, должно удовлетворять двум следующим требованиям:

быть достаточно большим для предотвращения «завоздушивания» системы через элементы, периодически сообщающиеся с атмосферой: воздухоотводчики, предохранительные клапаны, сливные вентили и др.;
не слишком превышать давление газа внутри мембранного бачка, чтобы заполняющий систему теплоноситель не занял весь его объем. Иначе не останется места, чтобы принять избыточный объем нагретой рабочей жидкости.

Ориентировочно статическое давление залитого холодного теплоносителя принимается равным 1,5-1,6 ат ≈ 1,5-1,6 бара, что соответствует нижней точке системы на «обратке» перед/после насоса (см.рис. ниже). Именно до такой степени сжат азот, закачиваемый в «фирменные» мембранные бачки заводами-изготовителями. Настроечное давления газа бачка следует устанавливать (подкачивая/стравливая газ) ниже гидростатического давления жидкости в месте установки на 0,1 ат≈0,1 бара, чтобы немного жидкости сразу зашло внутрь. Этот объем пригодится, если непрогретый теплоноситель подвергнется внезапному (ночному) охлаждению. Сжатие рабочей жидкости вследствие такого охлаждения при отсутствии теплоносителя внутри бачка неизбежно вызовет «завоздушивание» системы.

Типовое настроечное давление мембранного бачка (нижняя установка).

На выносных флажках показаны величины типовых статических давлений теплоносителя в характерных точках. Мембранный бачок может быть установлен вверху системы. Типовые статические давления теплоносителя, соответствующие верхней установке бачка, показаны на следующем рисунке.

Настроечное давление газа при верхней установке мембранного бачка.

(Гидро)динамическая составляющая

Движение теплоносителя является следствием работы циркуляционного насоса, создающего в любом замкнутом контуре системы отопления градиент (гидро)динамического давления, непрерывно снижающегося от выходного до входного патрубка насоса. Любой насос характеризуется создаваемым напором H, м. Физический смысл напора — приращение энергии жидкости после прохождения рабочей камеры насоса. Практически напор отождествляют с давлением, интерпретируя его как высоту обеспечиваемого насосом вертикального столба воды (измеряется в м. вод.ст).

Любой (сколь угодно малый) выделенный объем жидкости, ограниченный площадками, перпендикулярными направлению движения, со стороны, обращенной к выходному патрубку, оказывается сжатым сильнее, чем со стороны входного патрубка. Силы, создаваемые давлением на противоположные (по ходу контура) стороны объема, оказываются неуравновешенными, жидкость приходит в движение, описываемое уравнением Бернулли — основным уравнением гидродинамики.

Хотя внутри чувствительных элементов манометров жидкость неподвижна, динамическая составляющая добавляет к исходной статической некоторую величину, воспринимаемую приборами как увеличение (гидро)статического давления теплоносителя. Однако данное увеличение маскируется гораздо большей (1,2 — 2,2 бар/°С) составляющей, возникающей при тепловом расширении. Внутренний объем системы характеризуется распределением результирующего рабочего давления теплоносителя, создаваемого статической, динамической, тепловой составляющими.

Тепловая составляющая

Увеличение объема воды при нагревании на 100 °С равно 4 %. Вроде бы немного. Однако отсутствие свободного объема для размещения избытка жидкости вызывает (в абсолютно жесткой системе) рост давления около 3 ат/°С. Значит, нагрев ледяной воды до температуры кипения вызовет рост этой величины порядка 300 ат!

Реальные трубопроводы деформируются при нагреве теплоносителя. Они расширяются, предоставляя нагревающейся жидкости больший объем. Поэтому реальный рост давления оказывается несколько ниже:

в стальных (медных) трубах — примерно 2, 2 ат/°С;
в полиэтиленовых (полипропиленовых), металлопластиковых трубах — около 1,2 ат/°С.

Даже неспециалисту очевидна невозможность допускать подобный прирост, вызываемый тепловым расширением воды. Антифризы, кстати, имеют еще больший коэффициент теплового расширения. Избыточный объем горячего теплоносителя принимает внутрь себя мембранный расширительный бачок.

Принцип работы мембранного бачка.

Важно правильно выбирать емкость расширительного бака. Специалисты,занимаясь этим, оперируют довольно сложными формулами. Однако практика проектирования/эксплуатации закрытых систем отопления выработала следующее правило: емкость расширительного бака равна 10 % емкости системы.

Правильно выбранные емкость/место установки расширительного бака обеспечивают прирост давления теплоносителя (при максимальном нагреве) примерно 1-1,5 ат, что дает конечную величину 2,5-3 ат. Важно также настроить предохранительный клапан системы на величину, примерно равную (превышение максимум 10 % !) предельно допустимой для отопительного котла. Обычно она составляет около 3 ат.

Распределение по системе рабочего давления теплоносителя, показываемого манометрами, будет аналогично распределению гидростатической его составляющей: максимальные значения (заведомо большие гидростатических) будут внизу системы отопления, минимальные (также заведомо большие гидростатических) — вверху системы. Это обстоятельство следует учитывать, выбирая место установки расширительного бачка.

Превышение давлением теплоносителя предельной величины

Если процесс эксплуатации сопровождается частыми «подрывами» предохранительного клапана, следует проанализировать возможные причины происходящего:

заниженная емкость расширительного бачка;
завышенное настроечное давление газа/воздуха в бачке;
неправильно выбрано место установки.

Наличие бачка емкостью от 10 % полной емкости системы отопления является практически стопроцентной гарантией исключения первой причины. Впрочем 10 % не являются минимально возможной емкостью. Грамотно спроектированная система может нормально работать и при меньшей величине. Однако определить достаточность емкости бачка сможет только специалист, владеющий методикой соответствующего расчета.

Вторая и третья причины тесно взаимосвязаны между собой. Предположим, что воздух/газ накачан до 1,5 бара, а место установки бачка выбрано вверху системы, где рабочее давление, допустим, всегда ниже 0,5 бара. Газ всегда будет занимать весь объем бачка, а расширяющийся теплоноситель останется снаружи. Внизу системы теплоноситель будет давить на трубы теплообменника котла особенно сильно. Регулярный «подрыв» предохранительного клапана будет обеспечен!

Снижение давления теплоносителя ниже нормы — следствие его утечки

Если значение величины, показываемое при отсутствии циркуляции, снизилось от 0,02 бара, причем давление газа в расширительном бачке нормальное, можно начинать искать утечки жидкости. Хорошо, если они визуально проявляются. Малозаметные мелкие утечки выявляют путем пневмоиспытаний системы. Закачав внутрь сжатый воздух, ожидают появления шипения (свиста) в местах разгерметизации. Обычно они наблюдаются в местах соединений трубопроводов с элементами арматуры и отопительными приборами.

Хорошей профилактикой появлению утечек теплоносителя является опрессовка системы. Так именуются гидроиспытания повышенным давлением. Для заполнения системы водой используется ручной насос, позволяющий плавно поднимать его величину. Подняв ее до определенного уровня, делают паузу на полчаса, контролируя показания манометра. Спад первоначального значения — явный признак утечки, которую вновь ищут визуально или на слух, проводя пневмоиспытания.

Технология проведения опрессовки.

Технологии проведения ремонтов систем отопления постоянно развиваются. Относительно недавно в России получил распространение метод устранения утечек в трубопроводных системах, включая отопительные, основанный на добавлении внутрь системы (посредством насоса) жидкого герметика. Растворяясь в объеме теплоносителя, герметик в местах утечек реагирует с воздухом, образуя прочный уплотняющий слой, ликвидируя любые течи за 1-7 дней (срок определяется размерами дефектов).

Соотношение герметик/теплоноситель для продукта германской марки BCG равно 1:100. Поэтому ремонт системы емкостью 100-200 л обеспечит всего 1-2 л герметика.