Манометры давления МПа

Манометры давления с шкалой в МПа: классификация, устройство, применение и выбор

Манометр — измерительный прибор для определения избыточного давления рабочей среды (газа, пара, жидкости). Единица измерения Мегапаскаль (МПа) широко применяется в технических системах, особенно в энергетике, нефтегазовой отрасли и промышленности, так как соответствует современной метрической системе (СИ) и удобна для отображения высоких давлений. 1 МПа равен примерно 10.2 кгс/см² (техническим атмосферам). Приборы с такой шкалой используются для контроля давления в трубопроводах, котлах, компрессорных установках, гидравлических системах и других ответственных объектах.

Классификация манометров давления по принципу действия

В зависимости от устройства чувствительного элемента и принципа преобразования давления в сигнал, манометры делятся на несколько основных типов.

1. Деформационные манометры (с трубчатой пружиной или мембранным элементом)

Наиболее распространенный тип в промышленности. Принцип действия основан на деформации упругого чувствительного элемента под действием измеряемого давления. Деформация через передаточный механизм преобразуется в угловое перемещение стрелки.

• С трубчатой пружиной Бурдона: Чувствительный элемент — полая трубка, сечение которой стремится выпрямиться под действием внутреннего давления. Применяются для измерения высоких давлений (до 100 МПа и более) неагрессивных сред.
• С мембранным чувствительным элементом: В качестве элемента используется гофрированная мембрана (мембранная коробка или одиночная мембрана). Подходят для измерений вязких, загрязненных сред и сред низкого давления (от 0.06 МПа). Мембрана может быть защищена разделительным устройством.
• С сильфонным чувствительным элементом: Чувствительный элемент — сильфон (тонкостенная гофрированная трубка). Используется для измерений малых избыточных давлений и разрежения.

2. Электроконтактные манометры (сигнализирующие)

Конструктивно представляют собой деформационный манометр, оснащенный одной или двумя группами электрических контактов. Контакты, задаваемые с помощью стрелок-указателей, могут замыкать или размыкать цепь при достижении заданного порога давления. Используются для автоматизации процессов, защиты оборудования, включения/выключения насосов и компрессоров.

3. Дифференциальные манометры (дифманометры)

Предназначены для измерения разности давлений двух сред. Могут иметь две изолированные камеры с чувствительными элементами (мембранами). Применяются для контроля перепада на фильтрах, измерения расхода с помощью диафрагм, контроля уровня в закрытых емкостях.

4. Преобразователи давления (датчики давления)

Эти приборы преобразуют значение давления в унифицированный электрический сигнал (токовый 4-20 мА, напряжение 0-10 В, цифровой сигнал HART, Profibus-PA). Чувствительный элемент (мембрана) деформируется, что вызывает изменение параметров встроенного тензорезистивного, емкостного или другого первичного преобразователя. Используются в системах АСУ ТП для дистанционной передачи данных.

Основные технические характеристики и параметры выбора

Выбор манометра для конкретной задачи определяется рядом ключевых параметров.

Параметр	Описание и типовые значения	Влияние на выбор
Диапазон измерений	От 0…0.6 МПа до 0…100 МПа и более. Рабочее давление должно находиться в пределах 1/2 — 2/3 шкалы.	Обеспечивает точность и долговечность. Для переменных нагрузок выбирают верхний предел на 10-20% выше максимального рабочего давления.
Класс точности	От 0.15 (высокоточные образцовые) до 4.0 (технические). Наиболее распространены в промышленности классы 1.0, 1.5, 2.5.	Определяет допустимую погрешность в процентах от диапазона измерений. Для технологического контроля обычно достаточно 1.5.
Диаметр корпуса	40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.	Зависит от условий видимости и места установки. Наиболее распространены корпуса 63, 100, 150 мм.
Присоединение	Резьбовое: радиальное, осевое (торцевое), фланцевое. Резьба: М10х1, М12х1.5, М20х1.5, G¼, G½, ½» NPT.	Определяется посадочным местом на оборудовании или трубопроводе. Радиальное — наиболее распространено.
Расположение штуцера	Радиальное (нижнее), осевое (заднее), фланцевое.	Зависит от компоновки щита или точки установки.
Материал корпуса и деталей	Корпус: сталь, нержавеющая сталь (12Х18Н10Т), пластик. Чувствительный элемент: латунь, бронза, нержавеющая сталь, монель.	Выбирается исходя из агрессивности измеряемой среды и условий эксплуатации (взрывоопасность, влажность).
Рабочая температура среды	Стандартно до +60°C. С опцией «термосифон» или «гибкая петля» — до +150°C и выше.	При подключении к горячим средам (пар) необходим сифон или радиаторная трубка для охлаждения.
Заполнение корпуса	Сухой или заполненный глицерином/силиконом.	Заполнение демпфирует вибрации, смазывает механизм, предотвращает запотевание стекла и коррозию изнутри.

Особенности применения в энергетике и промышленности

В энергетическом секторе манометры МПа являются критически важными средствами контроля безопасности и эффективности.

• Котельные установки и паровые системы: Контроль давления пара перед турбиной, в барабанах котлов, в редукционных установках. Обязательно использование трехходовых кранов или импульсных трубок с конденсационными горшками для защиты чувствительного элемента от высоких температур. Применяются манометры классов точности не ниже 1.5 с корпусами не менее 150 мм.
• Гидравлические системы: Контроль давления масла в системах смазки и управления турбин, давления в системах ГПУ (гидроприводов). Часто требуются виброустойчивые исполнения или корпуса, заполненные глицерином.
• Химические и нефтегазовые производства: Измерение давления агрессивных сред (кислоты, щелочи, углеводороды). Используются манометры из нержавеющей стали с защитной мембраной (разделителем), которая изолирует механизм прибора от измеряемой среды.
• Пневмосистемы и компрессорные станции: Контроль давления нагнетания и всасывания. Применяются стандартные манометры с трубкой Бурдона, часто в комплекте с демпферами для гашения пульсаций.

Требования нормативной документации и поверка

Эксплуатация манометров на опасных производственных объектах, к которым относятся энергетические, регламентируется документами:

• Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
• ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».
• ГОСТ 2405-88 «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия».

Согласно правилам, манометры должны проходить периодическую поверку не реже одного раза в 12 месяцев (для ответственных систем), если иное не указано в инструкции завода-изготовителя. На шкалу прибора наносится отметка о поверке (клеймо), указывается дата следующей поверки. Манометр не допускается к применению, если: отсутствует пломба или клеймо; просрочен срок поверки; стрелка при отключенном давлении не возвращается к нулю; разбито стекло или есть повреждения.

Монтаж, эксплуатация и меры безопасности

Правильный монтаж — залог долговечной и точной работы прибора.

• Монтаж производится с помощью гаечного ключа за опорную часть штуцера, не допуская вращения корпуса.
• Для горячих сред (свыше +60°C) обязательна установка сифонной трубки (петли) или радиатора для конденсации пара и охлаждения среды.
• Для сред с пульсациями (компрессоры, насосы) применяют дросселирующие устройства (игольчатые клапаны) или демпферы.
• При измерении давления агрессивных, вязких или кристаллизующихся сред используются разделители мембранного типа.
• Шкала прибора должна быть расположена вертикально, в зоне удобной для наблюдения. Допустимый угол отклонения обычно не более 1°.
• Запрещается использовать прибор при скачках давления, превышающих верхний предел шкалы, и при резком открытии запорного клапана.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается манометр с классом точности 1.0 от 1.5?

Класс точности указывает на допустимую основную приведенную погрешность в процентах от диапазона измерений. Для манометра на 10 МПа: класс 1.0 допускает погрешность ±0.1 МПа, класс 1.5 — ±0.15 МПа. Более высокий класс (меньшее число) означает более высокую точность прибора.

Когда необходимо использовать манометр с заполненным корпусом (глицерином)?

Корпус, заполненный глицерином или силиконовой жидкостью, необходим в условиях сильной вибрации (насосы, компрессоры, двигатели), так как жидкость демпфирует колебания стрелки. Также заполнение защищает внутренние детали от коррозии и предотвращает запотевание стекла при перепадах температур.

Что такое электроконтактный манометр и как его настроить?

Это манометр со встроенными электрическими контактами, обычно управляемыми дополнительными стрелками-указателями. Задавая положение этих стрелок (с помощью специального ключа на лицевой стороне или боковом регуляторе), вы устанавливаете пороги срабатывания реле. При достижении давлением этих порогов контакты замыкаются или размыкаются, подавая сигнал в систему управления или защиты.

Почему манометр, установленный на паровую линию, быстро выходит из строя?

Основная причина — воздействие высокотемпературной среды без использования сифонной трубки (термосифона). Пар напрямую попадает в трубку Бурдона, вызывая перегрев и необратимую деформацию упругого элемента, а также ускоренное старение деталей механизма. Обязательна установка U-образного или кольцевого сифона, в котором скапливается конденсат, создавая гидрозатвор.

Как правильно выбрать диапазон шкалы манометра?

Рабочее (номинальное) давление должно находиться в средней трети шкалы (приблизительно на 2/3 от максимума). Например, для стабильного рабочего давления 6 МПа оптимальным будет манометр с верхним пределом 10 МПа. Нельзя выбирать прибор, где рабочее давление находится в первой или последней четверти шкалы — это приводит к повышенной погрешности и износу.

В чем разница между манометром и датчиком (преобразователем) давления?

Манометр — это показывающий прибор местного действия, его показания считываются визуально с циферблата. Преобразователь давления (датчик) — устройство, преобразующее давление в унифицированный электрический сигнал (4-20 мА, 0-10 В и т.д.) для дистанционной передачи на контроллер, в SCADA-систему или на диспетчерский пульт. Датчик, как правило, не имеет циферблата для визуального считывания.

Заключение

Выбор и эксплуатация манометров с единицами измерения МПа требуют четкого понимания технологических процессов, условий работы и нормативных требований. Ключевыми аспектами являются правильный подбор типа чувствительного элемента, диапазона измерений, класса точности, материалов исполнения и схемы обвязки. Соблюдение правил монтажа, использования защитных элементов (сифонов, разделителей, демпферов) и своевременное проведение метрологической поверки обеспечивают не только точность измерений, но и безопасность, надежность и эффективность работы всего энергетического или промышленного объекта. Современные тенденции включают интеграцию классических показывающих манометров с системами дистанционной передачи данных, что создает гибридные решения для комплексного мониторинга.