Манометры стальные

Манометры стальные: конструкция, типы, применение и выбор для ответственных систем

Стальные манометры представляют собой класс приборов для измерения избыточного и вакуумметрического давления, ключевой особенностью которых является использование стальных элементов в критически важных узлах: корпусе, трубчатой пружине (Бурдона) или мембранном блоке. Это отличает их от приборов с корпусами из алюминиевых сплавов, пластика или латуни, обеспечивая повышенную механическую прочность, стойкость к вибрациям, коррозии и возможность работы в более широком диапазоне рабочих сред и внешних условий. Основная сфера применения стальных манометров — энергетика, нефтегазовая промышленность, химическое производство, судостроение, ЖКХ и другие отрасли, где требуются надежность и долговечность.

Конструкция и принцип действия стального манометра

Основу большинства стальных манометров составляет трубчатая пружина Бурдона — упруго деформируемый элемент. Принцип действия основан на законе Гука: под воздействием измеряемого давления запаянный конец трубки стремится распрямиться, его движение через передаточный механизм (тягу, зубчатый сектор и трибку) преобразуется во вращательное движение стрелки по шкале. В манометрах абсолютного давления используется два чувствительных элемента или вакуумная опорная камера. В мембранных манометрах чувствительным элементом служит гофрированная мембрана (мембранная коробка или блок), что особенно актуально для измерений в средах с высокой вязкостью или склонных к кристаллизации.

• Корпус: Изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали (например, AISI 304, 316). Может быть цельнолитым или состоять из ободка и задней стенки. Задняя стенка бывает глухой или с продуваемым/разрывным задним фланцем (для безопасности персонала в случае разрыва трубки). Класс защиты корпуса — обычно не ниже IP54, для сложных условий — IP65, IP67.
• Чувствительный элемент: Трубка Бурдона или мембранный блок. Для агрессивных сред используется сталь 316, 316L, хастеллой, монель. Форма трубки: C-образная, спиральная, винтовая (последние — для высоких давлений или больших ходов).
• Передаточный механизм: Изготавливается из стали или специальных сплавов, должен иметь минимальный люфт и высокую износостойкость.
• Шкала и стрелка: Шкала наносится на алюминиевый или стальной диск. Цена деления должна соответствовать классу точности. Стрелка — алюминиевая, с возможностью установки в ноль.
• Присоединительный штуцер: Резьбовой вывод, как правило, из стали. Распространенные типы: метрическая (M20x1.5), трубная (G1/2″, NPT 1/2″), фланцевое присоединение по ГОСТ, ASME.
• Межповерочный интервал (МПИ): Для стальных технических манометров обычно 1-2 года, для образцовых и эталонных — 1 год.

Классификация и типы стальных манометров

По назначению и функционалу:

• Манометры общего технического назначения: Для измерения избыточного давления неагрессивных к сталям сред (вода, пар, воздух, масло). Корпус и пружина — сталь.
• Манометры для работы в агрессивных средах: Корпус и чувствительный элемент из нержавеющей стали. Часто имеют заполнение корпуса (глицерин, силиконовое масло) для демпфирования колебаний и защиты механизма.
• Электроконтактные манометры (ЭКМ, манометрические реле): Оснащены одной или двумя контактными группами (микровыключателями) для коммутации электрических цепей в системах автоматизации, защиты и сигнализации. Бывают обычного и взрывозащищенного исполнения (Ex d, Ex ia).
• Виброустойчивые манометры: Имеют усиленную конструкцию, заполнение жидкостью (обычно глицерин) для гашения колебаний стрелки. Применяются на насосах, компрессорах, гидравлических системах.
• Коррозионностойкие манометры: Все детали, контактирующие со средой, выполнены из нержавеющей стали AISI 316/316L.
• Манометры точных измерений (образцовые): Класс точности 0,4; 0,25; 0,15. Используются для поверки других манометров и точных замеров в лабораториях и на испытательных стендах.
• Манометры с удаленным выводом показаний (механические с тросовым приводом или с электрическим выходным сигналом): Позволяют выносить шкалу на расстояние от точки отбора давления.

По типу измеряемого давления:

• Манометры избыточного давления.
• Вакуумметры (для измерения разрежения).
• Мановакуумметры (комбинированные).
• Манометры абсолютного давления.
• Напоромеры (для малых избыточных давлений, до 40 кПа).

Ключевые технические характеристики и выбор

Выбор стального манометра осуществляется на основе анализа следующих параметров:

Таблица 1. Основные параметры выбора стального манометра

Параметр	Варианты исполнения / Диапазон	Комментарии и рекомендации
Диапазон измерений	От -0,1…0 МПа (вакуум) до 0…160 МПа и выше.	Рабочее давление должно находиться в пределах 1/2 — 2/3 шкалы для оптимальной точности и долговечности чувствительного элемента.
Класс точности	4,0; 2,5; 1,6; 1,0; 0,6; 0,4; 0,25; 0,15.	Для технологического контроля — 1,6 или 2,5. Для коммерческого учета, лабораторий — 0,6; 0,4. Класс указывает на допустимую погрешность в % от диапазона шкалы.
Диаметр корпуса	40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.	Чем выше требуемая точность, тем крупнее шкала. Наиболее распространены 100 и 150 мм.
Присоединительная резьба	Метрическая (M20x1.5), трубная (G1/2″, G1/4″), дюймовая коническая (NPT 1/2″).	Определяется посадочным местом на оборудовании. Необходимо учитывать соответствие стандартам (ГОСТ, DIN, ASME).
Расположение штуцера	Радиальное, осевое (торцевое, заднее), фланцевое.	Зависит от удобства монтажа и обзора шкалы.
Материал чувствительного элемента	Медный сплав (латунь), углеродистая сталь, нержавеющая сталь AISI 316/316L, хастеллой, монель.	Выбирается исходя из агрессивности измеряемой среды. Для пара, аммиака, сероводорода, морской воды — только нержавеющие стали.
Заполнение корпуса	Без заполнения (сухой), глицерин, силиконовое масло.	Жидкостное заполнение гасит вибрации, предотвращает запотевание стекла, смазывает механизм. Силикон устойчив к более широкому температурному диапазону.
Климатическое исполнение и класс защиты IP	УХЛ, Т; IP54, IP65, IP67.	Для улицы, помещений с высокой влажностью или запыленностью требуется IP65 и выше.
Эксплуатационная температура среды	От -70 до +600 °C.	Для высоких температур (>+150°C) обязателен сифонный теплоотвод (гидрозатвор) для защиты механизма от перегрева.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж — залог долговечности и точности измерений. При установке стального манометра необходимо:

• Использовать гаечный ключ на присоединительном штуцере, не прилагая усилий к корпусу.
• Применять уплотнительные материалы (ФУМ-ленту, нить, графитовую пасту), совместимые с рабочей средой и температурой.
• Для пульсирующих сред (компрессоры, насосы) устанавливать демпферы (игольчатые вентили, диафрагменные разделители) или выбирать виброустойчивые заполненные модели.
• Для сред с высокой температурой (>+150°C) обязательно устанавливать сифонную трубку (петлю) или радиатор для конденсации паров и охлаждения среды перед манометром.
• Запрещается эксплуатация прибора при отсутствии стрелки на нулевой отметке после сброса давления, при запотевании стекла, видимых повреждениях, превышении давления выше допустимого.
• Отбор давления должен осуществляться в верхней части трубопровода для газов и в боковой для жидкостей, чтобы избежать попадания осадка в трубку Бурдона.

Нормативная база и стандартизация

Производство и поверка стальных манометров регламентируется рядом национальных и международных стандартов:

• ГОСТ 2405-2018: Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Основной стандарт в РФ.
• ГОСТ Р 8.905-2015: Государственная система обеспечения единства измерений. Манометры абсолютного давления. Методика поверки.
• ASME B40.100: Международный стандарт на давление и температурные приборы.
• EN 837-1, -2, -3: Европейские стандарты на манометры с трубкой Бурдона, мембранные и капсульные.
• ТР ТС 012/2011: Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (для ЭКМ).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем стальной манометр принципиально отличается от латунного?

Стальной манометр, в контексте корпуса и чувствительного элемента, обладает существенно более высокой механической прочностью, коррозионной стойкостью к широкому кругу сред (особенно если используется нержавеющая сталь) и термостойкостью. Латунные манометры дешевле, но применяются для неагрессивных сред (воздух, вода) при умеренных температурах и давлениях, где требования к прочности ниже.

Когда необходимо заполнение корпуса глицерином или силиконом?

Заполнение требуется в трех основных случаях: 1) При работе в условиях сильной вибрации (насосные агрегаты, компрессорные станции) для гашения колебаний стрелки. 2) В средах с динамическими пульсациями давления. 3) При эксплуатации в условиях низких температур для предотвращения обледенения механизма. Силиконовое масло предпочтительнее при экстремально низких (-60°C) или высоких (+150°C) температурах.

Как правильно выбрать класс точности манометра?

Класс точности выбирается исходя из технологических требований к процессу. Для визуального контроля давления в системах отопления, воздушных магистралях достаточно класса 2,5 или 1,6. Для контроля технологических параметров, влияющих на качество продукции (реакции, разделение фаз), — 1,0 или 0,6. Для коммерческого учета энергоносителей, проведения испытаний и поверочных работ требуются образцовые манометры класса 0,4 и выше.

Что такое «конденсационный термосифон» и когда он применяется?

Это U-образная или кольцевая трубка (сифон), устанавливаемая между технологическим трубопроводом и манометром при измерении давления горячего пара или газа (обычно выше +150°C). Она заполняется конденсатом, который создает гидрозатвор, непрерывно охлаждающий и защищающий чувствительный элемент манометра от воздействия высоких температур, ведущих к его «старению» и дрейфу показаний.

Почему манометр выходит из строя раньше межповерочного интервала?

Основные причины преждевременного выхода из строя: 1) Работа в зоне, превышающей 75% шкалы, что вызывает усталостные деформации трубки Бурдона. 2) Частые или резкие перепады давления (гидроудары). 3) Постоянная вибрация без демпфирования. 4) Воздействие температуры среды, выходящей за допустимые для модели пределы. 5) Коррозия или кристаллизация среды внутри трубки из-за неверного подбора материала.

В чем разница между электроконтактным манометром (ЭКМ) и датчиком давления с токовым выходом?

ЭКМ — это, прежде всего, механический прибор с визуальной шкалой, оснащенный встроенными механическими контактами (микровыключателями) для прямого размыкания/замыкания электрической цепи. Это устройство для двухпозиционного контроля («включить/выключить»). Датчик давления с токовым выходом (4-20 мА) — это, как правило, электронное устройство без движущихся частей, преобразующее давление в аналоговый сигнал для системы АСУ ТП, что позволяет видеть точное текущее значение и реализовывать сложные алгоритмы управления.

Как часто нужно поверять стальные манометры?

Межповерочный интервал (МПИ) устанавливается для каждого типа прибора и указывается в свидетельстве о поверке. Для большинства стальных технических манометров общего назначения МПИ составляет 2 года. Для манометров, используемых в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений (учет тепла, газа, на опасных производственных объектах), МПИ — 1 год. Образцовые манометры также имеют МПИ 1 год. Эксплуатация прибора с просроченной поверкой недопустима.