Вакуумметры ТВ-110Р
Вакуумметры ТВ-110Р: устройство, принцип действия, эксплуатация и метрология
Вакуумметр ТВ-110Р представляет собой контрольно-измерительный прибор, предназначенный для непрерывного контроля и измерения давления (разрежения) воздуха или других неагрессивных газов в диапазоне от -0.1 до 0 МПа (что соответствует диапазону от 0 до -760 мм рт. ст. или от 0 до -100 кПа). Он является основным средством контроля глубины вакуума в конденсаторах паровых турбин на тепловых и атомных электростанциях, а также в других технологических системах энергоблоков, где требуется точное измерение низкого абсолютного давления.
Конструктивное исполнение и принцип действия
ТВ-110Р относится к классу деформационных манометров с трубчатой пружиной (пружинный вакуумметр). Его работа основана на использовании упругих свойств чувствительного элемента. Основные компоненты прибора:
- Чувствительный элемент: Трубчатая пружина (сильфон) овального или эллиптического сечения, выполненная из латуни или бронзы. Один ее конец запаян и является подвижным, второй – закреплен в держателе и соединен с вводным штуцером.
- Тягово-рычажный механизм: Система рычагов, зубчатых секторов и шестеренок (трансмиссия), преобразующая незначительное перемещение конца трубчатой пружины в угловое движение стрелки.
- Корпус и лицевая часть: Корпус из стали или алюминиевого сплава, защищающий механизм. Лицевая часть включает шкалу с делениями, выполненную в единицах МПа (или кПа) и, как правило, дублированную в мм рт. ст. Защитное стекло предотвращает повреждение стрелки и шкалы.
- Вводный штуцер: Резьбовой соединение (обычно М20х1.5) для подключения к контролируемой системе через импульсную трубку.
- Установка производится на виброустойчивой панели щита или непосредственно на трубопроводе с помощью трехходового крана или отборного устройства.
- Импульсная линия (трубка) должна быть по возможности короткой и иметь уклон в сторону прибора для свободного стока конденсата. Для паровых сред перед вакуумметром обязательна установка конденсационного сосуда (гидрозатвора), предотвращающего попадание горячего пара в чувствительный элемент.
- Подключение должно обеспечивать герметичность. Использование уплотнительных материалов (фум-лента, лен) на резьбе штуцера должно быть аккуратным, без попадания внутрь канала.
- Перед вводом в работу необходимо убедиться в отсутствии внешних повреждений и плавности хода стрелки (при легком постукивании по стеклу).
- В процессе эксплуатации требуется периодическая проверка нулевой отметки при атмосферном давлении на подключенном приборе (при закрытом трехходовом кране к системе).
- Прибор должен проходить периодическую поверку в органах государственной или ведомственной метрологической службы. Межповерочный интервал (МПИ) обычно составляет 1-2 года, если иное не указано в паспорте.
- Запрещается подвергать прибор резким перегрузкам, вибрациям, воздействию агрессивных жидкостей и температур за пределами паспортного диапазона.
- Внешний осмотр на отсутствие механических повреждений.
- Опробование – проверка хода стрелки при плавном создании и сбросе вакуума.
- Определение основной приведенной погрешности в 3-5 точках шкалы как при увеличении, так и при уменьшении измеряемого давления (вакуума). Погрешность не должна превышать значения, соответствующего классу точности.
- Проверка вариации показаний (разность показаний в одной и той же точке при подходе со стороны больших и меньших значений) – не должна превышать абсолютного значения допускаемой основной погрешности.
Принцип действия: при создании разрежения (вакуума) внутри трубчатой пружины разность между атмосферным давлением, действующим снаружи, и пониженным давлением внутри вызывает деформацию пружины (ее сжатие). Свободный запаянный конец перемещается, и это движение через передаточный механизм приводит к повороту стрелки. Угол поворота пропорционален величине разрежения, что и отображается на шкале прибора.
Основные технические характеристики
Типовые параметры вакуумметра ТВ-110Р, регламентируемые технической документацией (ТУ 25.02.1000-87 и аналогичными), приведены в таблице.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Диапазон измерений | От -0.1 до 0 МПа (от -760 до 0 мм рт. ст., от -100 до 0 кПа) |
| Класс точности | 1.0; 1.5 (в зависимости от модификации) |
| Присоединительный размер | Резьба штуцера М20х1.5 (ГОСТ 12785) |
| Расположение штуцера | Радиальное (выступает из нижней части корпуса) |
| Диаметр корпуса | 160 мм (наиболее распространенный исполнение) |
| Рабочее положение | Вертикальное (штуцером вниз). Допускаются отклонения, указанные в паспорте. |
| Рабочая температура окружающей среды | От +5 до +50 °C (для среды – от +10 до +80 °C) |
| Рабочая среда | Воздух, инертные газы, пар, другие неагрессивные газы |
| Степень защиты корпуса | IP40 (защита от попадания твердых тел >1 мм, без защиты от влаги) |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и эксплуатация критически важны для обеспечения долговечности и точности измерений ТВ-110Р.
Требования к монтажу:
Эксплуатация и обслуживание:
Метрологические аспекты и поверка
Точность показаний ТВ-110Р является ключевым фактором для оценки эффективности работы вакуумной системы турбоагрегата. Падение вакуума в конденсаторе на 1% может привести к значительному увеличению удельного расхода топлива. Поверка осуществляется с помощью эталонных средств измерения давления: грузопоршневых манометров (МП-60, МП-250) или эталонных деформационных вакуумметров более высокого класса точности (0.4; 0.6).
Основные этапы поверки включают:
При превышении допустимых погрешностей прибор подлежит регулировке (корректировкой положения тягового механизма) или ремонту с заменой поврежденных узлов.
Типовые неисправности и методы их устранения
| Неисправность | Вероятная причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Стрелка не отклоняется от нуля при создании вакуума | Засор импульсной линии или штуцера; обрыв или полная деформация трубчатой пружины; заедание в передаточном механизме. | Продуть импульсную линию; проверить герметичность и целостность пружины; разобрать и очистить механизм, устранить заедания. |
| Стрелка не возвращается к нулевой отметке | Остаточная деформация (усталость) трубчатой пружины; заедание в осевых опорах стрелки или шестерен; ослабление поводка пружины. | Замена чувствительного элемента или всего прибора; чистка и регулировка механизма; закрепление поводка. |
| Завышенная погрешность показаний (вариация) | Износ зубьев шестерен или осей передаточного механизма; наличие люфтов; загрязнение механизма. | Замена изношенных деталей, регулировка зазоров, чистка и смазка специальными составами (при необходимости). |
| Запотевание стекла изнутри | Разгерметизация корпуса, попадание влаги внутрь. | Замена уплотнительной прокладки под стеклом, сушка прибора. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается ТВ-110Р от мановакуумметра МТ-110?
ТВ-110Р – вакуумметр, измеряет только разрежение (давление ниже атмосферного). МТ-110 – мановакуумметр, комбинированный прибор, измеряющий как избыточное давление (обычно от 0 до 0.1 МПа), так и вакуум (от -0.1 до 0 МПа). Шкала МТ-110 имеет два диапазона с нулем посередине.
Можно ли использовать ТВ-110Р для измерения вакуума в среде, содержащей пары агрессивных химических веществ?
Нет, стандартное исполнение прибора рассчитано на неагрессивные среды. Для агрессивных сред необходимо применять модели с разделительными мембранными коробками или выполненными из коррозионно-стойких материалов (например, нержавеющей стали), что должно быть специально оговорено в заказе.
Что важнее контролировать в ежедневной эксплуатации на энергоблоке?
Помимо текущих показаний, оперативный персонал должен фиксировать стабильность показаний и скорость изменения вакуума. Резкое падение вакуума может указывать на нарушение герметичности конденсатора или системы эжекторов. Также важно следить за тем, чтобы стрелка в режиме «атмосфера» (при отключении от системы через трехходовой кран) точно устанавливалась на «0».
Почему после ремонта турбины и пуска вакуумметр может показывать ухудшенный вакуум?
Причина может быть не в приборе. Необходимо в первую очередь проверить: 1) Герметичность фланцевых соединений конденсатора и вакуумной системы. 2) Работу пароэжекторных установок (эжекторов). 3) Температуру охлаждающей воды в конденсаторе. 4) Наличие воздуха в системе. Только после исключения технологических причин следует проводить сверку показаний ТВ-110Р с образцовым прибором.
Каков средний срок службы вакуумметра ТВ-110Р?
При соблюдении условий эксплуатации, отсутствии перегрузок и своевременной поверке, срок службы может превышать 10 лет. Наиболее уязвимым элементом является трубчатая пружина, подверженная циклическим нагрузкам и потенциальной «усталости» металла.
Заключение
Вакуумметр ТВ-110Р, несмотря на простоту конструкции, остается надежным и критически важным прибором в схеме тепловой автоматики и измерений (ТАИ) энергоблока. Его показания напрямую влияют на оценку экономичности работы турбоустановки. Грамотная установка, соблюдение условий эксплуатации, регулярное техническое обслуживание и своевременная метрологическая поверка обеспечивают длительную и безотказную работу прибора, способствуя поддержанию оптимальных режимов работы вакуумных систем в энергетике.