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.
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.
Выбор стального манометра осуществляется на основе анализа следующих параметров:
| 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. |
Правильный монтаж — залог долговечности и точности измерений. При установке стального манометра необходимо:
Производство и поверка стальных манометров регламентируется рядом национальных и международных стандартов:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.