что такое манометр

Манометр — это прибор для измерения давления газа или жидкости в замкнутых системах относительно атмосферного, абсолютного либо между двумя точками (дифференциальное давление). Используется для контроля безопасности, настройки и диагностики инженерных систем и технологических процессов 🧰⚙️🔧.

Ключевые понятия и области применения

Давление бывает избыточным (gauge), абсолютным (abs) и дифференциальным (Δp). Результаты измерений выражают в Па, кПа, МПа, бар, кгс/см². Манометр может быть механическим (деформационные пружинные, мембранные), жидкостным (U-образные, наклонные), поршневым (образцовым), электронным (тензорезистивные, пьезорезистивные, емкостные) или комбинированным (с отделителем, глицериновым заполнением, с сифоном).

• Классификация по принципу действия: пружинные (трубка Бурдона), мембранные, сильфонные; жидкостные U-образные/наклонные; поршневые (меры давления/dead weight tester); электронные (пьезорезистивные, тензорезисторные, емкостные, пьезоэлектрические); дифференциальные (с разделительным элементом/манфолдом).
• Области применения: отопление и теплосети, водоснабжение и насосные станции, газораспределение и компрессоры, котельные и паропроводы, вентиляция и фильтрация (Δp на фильтрах), холодильная техника и гидравлика, нефтегаз и химическая промышленность 🏭.
• Критерии выбора: измеряемая среда и ее совместимость с материалами (сталь, латунь, нержавеющая сталь, титан), диапазон и класс точности, тип давления (абсолютное/избыточное/дифференциальное), температура и пульсации, взрывозащита/пылевлагозащита, способ присоединения (радиальный/осевой, G1/4, G1/2, NPT), необходимость отделителя или сифона, читаемость шкалы и виброустойчивость. Выбирайте диапазон так, чтобы рабочее давление находилось в 1/3–2/3 шкалы (ориентир: 1,5–3× от номинального давления) ✅.

Сравнительная таблица типов манометров

Историческая справка

Первые приборы для измерения давления возникли в XVII веке: в 1643 году Эванджелиста Торричелли продемонстрировал ртутный барометр, показав связь высоты столба жидкости и атмосферного давления. Вскоре были распространены U-образные и наклонные жидкостные манометры для измерения небольших избыточных давлений и разрежений.

Рывок в практических измерениях обеспечил изобретенный Эженом Бурдоном в 1849 году пружинный манометр (трубка Бурдона): изогнутая упругая трубка распрямляется под давлением, преобразуя давление в механическое перемещение стрелки. Конец XIX — начало XX века принесли поршневые меры давления для первичной поверки и стандартизации единиц, а также мембранные/сильфонные конструкции для низких давлений.

С середины XX века появились электрические датчики: тензорезистивные и пьезорезистивные сенсоры (после 1930–1940-х годов) позволили строить компактные электронные манометры и преобразователи давления с цифровой индикацией и выходами 4–20 мА, HART, Modbus. В XXI веке доминируют MEMS-сенсоры с температурной компенсацией и расширенной диагностикой, однако классические пружинные приборы остаются массовым и экономичным решением.

Единицы измерения и перевод величин

Основная единица СИ — паскаль (Па). В инженерной практике распространены кПа, МПа, бар и кгс/см². Соотношения: 1 бар ≈ 100 кПа = 10⁵ Па; 1 МПа = 10 бар; 1 кгс/см² ≈ 0,980665 бар ≈ 0,0980665 МПа. Не путайте кгс/см² и бар: разница почти 2%, что критично при калибровке 🧪.

При работе с жидкостными манометрами учитывают гидростатический эквивалент: Δp = ρ·g·h. Например, для воды при 20°C приблизительно 1 м водяного столба ≈ 9,81 кПа; для ртути 1 мм рт. ст. ≈ 133,322 Па.

Монтаж, безопасность и эксплуатация

Ориентируйте корпус так, чтобы шкала была читаема в рабочем положении; избегайте напряжений в штуцере — применяйте ключ за шестигранник штуцера. Для пара и высоких температур устанавливайте сифон (петлю с конденсатом), для агрессивных и загрязненных сред — мембранный отделитель или разделительную жидкость. Для пульсирующих потоков полезны дроссель/игольчатый вентиль или глицериновое заполнение.

Дифференциальные манометры подключайте через 3- или 5-ходовые манфолды для безопасного обнуления и продувки. Импульсные линии должны исключать воздушные «карманы» в жидкостях и скопление конденсата в газах (траектория с уклоном к прибору/от прибора). На кислороде применяйте обезжиренные приборы с соответствующей маркировкой; избегайте масел и глицерина.

Защита от перегрузок: допускаемая кратковременная перегрузка обычно 1,25–1,5× верхнего предела шкалы; для электронных датчиков — по паспорту. При вибрациях используйте монтаж через амортизирующие кронштейны и приборы с заливкой. Никогда не подключайте манометр непосредственно к паропроводу без сифона — температурная перегрузка быстро выводит прибор из строя и опасна для персонала 🔥.

Погрешности и поверка

Класс точности по ГОСТ определяет предел основной погрешности как процент от диапазона шкалы (например, класс 1,0 означает ±1% от верхнего предела). Источники ошибок: температурный дрейф, пульсации, трение механизма, статический столб (разность высот манометра и точки отбора), утечки и грязь. Температурная компенсация и регулярная продувка/очистка снижают дрейф.

Статический столб корректируют по формуле Δp = ρ·g·Δh; для воды смещение 1 м дает ~9,81 кПа ошибки. Для газов влияние меньше. Поверка осуществляется по графику, установленному метрологической службой: для общепромышленных приборов обычно 1 раз в 1–2 года, для эталонных и критически важных — чаще или по результатам контроля дрейфа. Поверку выполняют на поршневых мерах, эталонных цифровых калибраторах или U-образных установках для низких давлений.

Практические примеры выбора

Система отопления (3 бар): подойдет пружинный манометр 0–6 бар, класс 1,6–2,5, латунный штуцер G1/2, зеленый сектор 1–2 бар, красная риска 3 бар. Компрессор (10 бар, вибрации): пружинный глицериновый манометр 0–16 бар, корпус Ø100 мм, класс 1,0–1,6, демпфер. Химически активная среда при 80°C: мембранный отделитель с фторопластовой мембраной, нержавеющая сталь, заполнитель на базе силикона, прибор 0–2 бар, класс 1,6.

Фильтр в вентиляции (Δp 250 Па): дифференциальный манометр 0–500 Па, класс 1,0, с настенным монтажом; установить нулевую отметку при равном давлении на портах. Вакуумная линия: абсолютный электронный датчик 0–110 кПа abs, выход 4–20 мА для ПЛК, температурная компенсация, вентиль для изоляции.

Маркировка и обозначения

На шкале указывают единицы, тип давления (g, abs, Δ), класс точности, верхний предел, условное обозначение рабочей среды (например, O2), знак поверки и год. Цветовые сектора (зеленый — рабочая зона, красный — опасная) повышают читаемость. Для взрывоопасных зон электронные приборы должны иметь соответствующую маркировку взрывозащиты (Ex).

Типовые ошибки и как их избежать

Неверный тип давления (g вместо abs) приводит к систематическим смещениям: например, при измерении абсолютного вакуума прибором «gauge» ноль будет зависеть от текучей атмосферы. Неверная высота отбора и длинные импульсные линии создают гидростатические и динамические погрешности; на низких давлениях используйте короткие ровные линии и малые внутренние диаметры. Не пренебрегайте фильтрами/сифонами — загрязнения ломают механизм, а перегрев разрушает упругий элемент.

Нормативные документы и полезные источники

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакуумметры, мановакуумметры. Общие технические условия.

ГОСТ 8.586 (части): Государственная система обеспечения единства измерений. Методики измерений давления.

ГОСТ 18140-2014 Приборы для измерения давления. Термины и определения.

ГОСТ 12.2.063-2015 Оборудование производственное. Требования безопасности к манометрам.

СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование (актуализирован: СП 60.13330.2016).

РД, ПБ и отраслевые регламенты по применению отделителей, сифонов, поверке и эксплуатации.