Манометры показывающие: конструкция, типы, применение и выбор в электроэнергетике

Показывающий манометр — это измерительный прибор прямого действия, предназначенный для визуального контроля и измерения избыточного, вакуумметрического или абсолютного давления жидких и газообразных сред. В электротехнической и кабельной промышленности, а также в смежных областях энергетики, эти приборы являются критически важными компонентами систем, обеспечивающих безопасность и эффективность технологических процессов. Они контролируют давление в системах воздушного охлаждения генераторов, пневматических приводах выключателей, масляных системах трансформаторов, системах пожаротушения, воздуховодах КРУ и при испытании кабельных муфт под избыточным давлением.

Принцип действия и конструкция

Основой большинства показывающих манометров является упругий чувствительный элемент, деформация которого под действием измеряемого давления преобразуется в механическое перемещение стрелки по градуированной шкале. Конструктивно прибор состоит из корпуса, чувствительного элемента, передаточного механизма (трибко-секторного или рычажного), стрелочного указателя и шкалы.

• Корпус (обод и задняя часть): Обеспечивает защиту механизма. Выполняется из стали, алюминиевых сплавов или нержавеющей стали. Может иметь различные варианты крепления (радиальный, осевой, фланцевый) и классы пылевлагозащиты (IP40, IP54, IP65).
• Чувствительный элемент: Тип элемента определяет диапазон и среду применения.
  • Трубчатая пружина (пружина Бурдона): Одновитковая или многовитковая трубка, согнутая по дуге. При подаче давления трубка стремится распрямиться. Наиболее распространенный тип для средних и высоких давлений (от 0.6 до 1600 бар).
  • Сильфон (мембранная коробка): Гофрированная капсула из металла. Используется для низких давлений, разрежения или дифференциального давления (от 16 мбар до 25 бар).
  • Мембрана (диафрагма): Гладкая или гофрированная пластина. Применяется для агрессивных, вязких сред или очень низких давлений. Часто изолируется разделительной мембраной.
  • Плоская мембранная коробка: Используется в мановакуумметрах для измерения малых избыточных давлений и вакуума.
• Передаточный механизм: Преобразует малое линейное перемещение конца чувствительного элемента в значительный угол поворота стрелки. Включает в себя поводок, зубчатый сектор, трибку (шестерню) и спиральную пружину-волосок для ликвидации люфтов.

Классификация и типы манометров

Показывающие манометры систематизируются по нескольким ключевым признакам, что определяет их выбор для конкретной задачи.

По виду измеряемого давления

• Манометры избыточного давления: Измеряют давление выше атмосферного. Стандартный и самый распространенный тип.
• Вакуумметры: Измеряют давление ниже атмосферного (разрежение).
• Мановакуумметры: Комбинированные приборы для измерения как избыточного давления, так и вакуума.
• Манометры абсолютного давления: Измеряют давление относительно абсолютного нуля. Имеют герметичный корпус, откачанный до глубокого вакуума.
• Напоромеры и тягомеры: Подтипы для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа) и малых разрежений в газовых средах (вентиляция, газоходы).
• Дифференциальные манометры (дифманометры): Измеряют разность давлений между двумя точками. Критичны для контроля загрязнения фильтров, расхода газа или жидкости.

По назначению и условиям эксплуатации

• Общетехнические: Для неагрессивных сред (воздух, вода, масло). Класс точности 1.0-2.5.
• Электроконтактные (сигнализирующие): Оснащены одной или двумя контактными группами (микровыключателями) для замыкания/размыкания электрической цепи при достижении заданных порогов давления. Используются в системах автоматики и защиты (например, контроль давления масла в трансформаторе).
• Коррозионностойкие (химически стойкие): Изготовлены из нержавеющей стали или имеют разделительную мембрану из хастеллоя, тантала, тефлона. Для агрессивных сред (аммиак, хладоны, кислоты).
• Виброустойчивые: Заполнены демпфирующей жидкостью (глицерин, силикон) для гашения колебаний стрелки в условиях вибрации (насосы, компрессоры).
• Прецизионные (образцовые): Высокий класс точности (0.1, 0.25, 0.4) для поверки других манометров и точных лабораторных измерений.
• Железнодорожные, судовые, специальные: С усиленной конструкцией, специфичными климатическими исполнениями и дополнительными испытаниями.

Ключевые технические характеристики для выбора

Выбор манометра для применения в энергетике требует анализа следующих параметров.

Таблица 1: Основные параметры выбора показывающего манометра

Параметр	Описание и стандартные значения	Влияние на выбор
Диапазон измерения	От -0.1…0 МПа (вакуум) до 0…100 МПа и выше.	Рабочее давление должно находиться в пределах 1/3 — 2/3 шкалы для оптимальной точности и долговечности.
Класс точности	0.1; 0.25; 0.4; 0.6; 1.0; 1.5; 2.5. Определяет допустимую погрешность в % от диапазона шкалы.	Для технологического контроля — 1.5-2.5. Для коммерческого учета или защиты — 0.6-1.0. Для поверки — 0.1-0.4.
Диаметр корпуса	40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.	Определяет удобство считывания показаний с расстояния. 100 мм — промышленный стандарт.
Присоединение	Резьба: метрическая (М10х1, М12х1.5, М20х1.5), трубная (G1/4, G1/2, G1/8). Расположение: радиальное, осевое, фланцевое.	Должно соответствовать посадочному месту на оборудовании. Материал присоединения (сталь, латунь, нержавейка) должен быть совместим со средой.
Рабочая среда	Газ (воздух, азот, SF6), жидкость (вода, масло, гликоль), пар, агрессивные вещества.	Определяет материал чувствительного элемента (медь-бериллий, нержавеющая сталь 316, хастеллой) и необходимость разделительной мембраны или коррозионностойкого исполнения.
Рабочая температура	Окружающей среды: -40…+60°C. Температура среды: -10…+100°C и выше.	Для горячих сред (пар) необходим сифонный термокомпенсатор (гидрозатвор). Для низких температур — заполнение глицерином.
Степень защиты IP	IP40 (базовая), IP54 (брызгозащищенный), IP65 (пыленепроницаемый, струезащищенный).	Для наружной установки, в цехах с высокой влажностью или запыленностью — не ниже IP54.

Применение в электроэнергетике и кабельной промышленности

• Контроль давления в системах воздушного и водородного охлаждения генераторов: Используются манометры и мановакуумметры среднего давления с коррозионностойким исполнением. Критически важна надежность и виброустойчивость.
• Пневматические приводы высоковольтных выключателей: Манометры контролируют давление сжатого воздуха или азота в ресиверах. Часто применяются электроконтактные манометры для автоматического запуска компрессора при падении давления.
• Масляные системы силовых трансформаторов и реакторов: Манометры и дифманометры контролируют давление в системе охлаждения и работу масляных насосов. Дифманометры на фильтрах показывают перепад давления, сигнализируя о загрязнении.
• Системы пожаротушения (газовые, аэрозольные, водяные): Требуются прецизионные манометры высокого давления для контроля заряда баллонов с огнетушащим веществом (хладон, азот, СО2).
• Контроль давления в КРУ и КСО: Напоромеры и тягомеры используются для контроля давления осушенного воздуха в системах поддержания микроклимата отсеков.
• Производство и испытание кабельной продукции:
  • Контроль давления в экструдерах при наложении изоляции и оболочек.
  • Испытание герметичности металлических оболочек маслонаполненных кабелей.
  • Контроль давления в камерах вулканизации.
  • Испытание кабельных муфт на герметичность под избыточным давлением азота или SF6.

Монтаж, эксплуатация и поверка

Правильный монтаж — залог долговечности и точности прибора. Манометр должен устанавливаться в удобном для наблюдения месте. При работе с пульсирующими средами (поршневые компрессоры) необходимо применить демпферы или игольчатые вентили. Для горячих сред (пар >70°C) обязательна установка сифонной трубки (петли) для конденсации пара и защиты механизма от перегрева. При измерении давления агрессивных, вязких или кристаллизующихся сред используются разделительные мембраны (мембранные разделители) или запорные клапаны.

Эксплуатация требует периодического визуального контроля на отсутствие повреждений, загрязнения стекла и утечек. Запрещается использование прибора при отсутствии стрелки на нуле в безнапорном состоянии, при заклинивании стрелки или при повреждении стекла. Периодическая поверка манометров, используемых в коммерческих расчетах или системах безопасности, является законодательным требованием. Межповерочный интервал обычно составляет 1-2 года для технических манометров и до 4 лет для некоторых электроконтактных, если иное не указано в документации. Поверка осуществляется методом сравнения с образцовым манометром или калибратором давления в аккредитованной лаборатории.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему манометр выходит из строя раньше срока, и как продлить его ресурс?

Основные причины преждевременного выхода из строя: работа в зоне выше 2/3 шкалы (усталость материала), гидроудары и пульсации давления, вибрация на линии, воздействие агрессивной среды или высоких температур. Для продления ресурса необходимо: выбирать диапазон с запасом, использовать демпфирующие устройства, виброустойчивое исполнение с заполнением глицерином, сифонные термокомпенсаторы и разделительные мембраны.

2. В чем разница между манометром общетехническим и электроконтактным (ЭКМ)?

Общетехнический манометр выполняет только функцию индикации. Электроконтактный манометр имеет встроенные электрические контакты (одну или две уставки), которые замыкаются или размыкаются при достижении стрелкой заданного значения давления. ЭКМ является прибором «два в одном»: средство измерения и реле давления. Используется для автоматического включения/выключения насосов, компрессоров или подачи сигнала в систему АСУ ТП.

3. Как правильно выбрать материал манометрического корпуса и чувствительного элемента?

Выбор зависит от измеряемой среды. Для неагрессивных сред (воздух, вода, масло) подходят манометры с медной-бериллиевой пружиной Бурдона и стальным корпусом. Для морской воды, слабых кислот, щелочей — корпус и пружина из нержавеющей стали AISI 316. Для особо агрессивных сред (аммиак, хлор, серная кислота) требуются манометры с разделительной мембраной из хастеллоя С-276, тантала или с покрытием из тефлона (PTFE).

4. Что означает цветовая маркировка корпуса или ободка манометра?

Цветовая маркировка стандартизирована и указывает на тип измеряемой среды согласно ГОСТ 2405-88 и другим нормативам. Черный — для негорючих сред (воздух, азот, вода). Желтый — для аммиака. Синий — для кислорода. Темно-зеленый — для водорода. Коричневый — для горючих газов (природный газ, пропан). Красный ободок часто указывает на то, что прибор прошел поверку.

5. Можно ли ремонтировать показывающий манометр?

Ремонт в виде замены стекла, стрелки или чистки возможен, но не рекомендуется для ответственных применений. Восстановление герметичности чувствительного элемента или юстировка передаточного механизма должны выполняться в специализированной мастерской с последующей обязательной поверкой на эталоне. Часто экономически целесообразнее заменить прибор на новый, особенно если он имеет низкий класс точности.

6. Какой класс точности необходим для контроля давления в системе гидравлики турбины?

Для систем, влияющих на безопасность и эффективность основного оборудования (гидравлика турбин, системы регулирования), рекомендуется применять манометры класса точности не ниже 1.0. Для общего технологического контроля (например, давление в системе технической воды) допустим класс 1.5-2.5. Точный класс должен быть определен проектной документацией и регламентом технического обслуживания.

Заключение

Показывающие манометры остаются незаменимым, надежным и наглядным средством контроля давления в разнообразных системах электроэнергетики. Правильный выбор прибора, основанный на глубоком понимании его конструкции, типа, технических характеристик и условий будущей эксплуатации, напрямую влияет на безопасность, бесперебойность и экономическую эффективность работы энергетического объекта. Соблюдение правил монтажа, эксплуатации и своевременной метрологической поверки обеспечивает длительный срок службы и достоверность показаний этих критически важных приборов.