Манометры 0-250 кгс/см2
Манометры с диапазоном измерения 0-250 кгс/см²: технические особенности, применение и выбор
Манометр с верхним пределом измерения 250 кгс/см² (что приблизительно соответствует 24.5 МПа или 245 бар) является одним из наиболее востребованных приборов для контроля высокого давления в промышленных и энергетических системах. Данный диапазон попадает в категорию высоких давлений, что предъявляет особые требования к конструкции, материалам и безопасности прибора. Основной единицей измерения в данном случае является килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²), исторически сложившаяся и широко применяемая в отечественной энергетике, нефтегазовой отрасли и на промышленных предприятиях. Соотношение: 1 кгс/см² ≈ 0.0980665 МПа ≈ 0.980665 бар.
Конструкция и принцип действия
Подавляющее большинство манометров на 250 кгс/см² – это приборы деформационного типа с трубчатой пружиной Бурдона. Принцип действия основан на деформации чувствительного элемента – изогнутой полой трубки (пружины) эллиптического или овального сечения, которая стремится распрямиться под действием внутреннего давления. Деформация через тягу и трибко-секторный механизм преобразуется в угловое движение стрелки, указывающей на значение давления на градуированной шкале.
Для диапазона 250 кгс/см² используются пружины Бурдона, изготовленные из специальных марок стали (например, 36НХТЮ, 50ХФА) или нержавеющей стали (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т), обладающих высокими упругими свойствами и устойчивостью к усталостным нагрузкам. Корпус прибора, как правило, выполняется из стали или нержавеющей стали, а в некоторых исполнениях – из ударопрочных полимерных материалов. Обязательным элементом является защитное стекло или поликарбонатная линза, часто с противовзрывной оправой.
Классификация и виды манометров на 250 кгс/см²
Приборы данного диапазона классифицируются по нескольким ключевым признакам:
- По классу точности: От 0.6 до 4.0. Для технологического контроля в энергетике распространены классы 1.0, 1.5, 2.5.
- По диаметру корпуса: Наиболее распространены 100, 150, 160 мм. Для щитового монтажа используются 63 мм.
- По типу подключения: Радиальное, аксиальное (торцевое, заднее) или фланцевое соединение. Резьба чаще всего М20х1.5, G½, NPT½.
- По исполнению:
- Общепромышленные (технические): Для неагрессивных сред (вода, пар, воздух, масло).
- Коррозионностойкие: Из нержавеющей стали для агрессивных сред.
- Виброустойчивые (глицеринонаполненные): Корпус заполнен глицерином или силиконовой жидкостью для демпфирования колебаний стрелки и защиты механизма от вибраций.
- Электроконтактные (сигнализирующие): Оснащены одной или двумя группами контактов для коммутации электрических цепей при достижении заданных значений давления (например, для управления насосами или сигнализации).
- Эталонные и образцовые: Повышенного класса точности (0.4, 0.6) для поверки других манометров.
- Теплоэнергетика: Контроль давления питательной воды, пара на выходе из парогенераторов, в редукционных установках.
- Гидравлические системы: Станки с ЧПУ, прессовое оборудование, испытательные стенды, где используются гидроприводы высокого давления.
- Нефтегазовая промышленность: Контроль давления в линиях нагнетания, при испытании скважин, в системах поддержания пластового давления.
- Химическая промышленность: Технологические процессы, протекающие под высоким давлением (синтез, полимеризация).
- Магистральные трубопроводы: Мониторинг давления перекачиваемых сред (нефть, продукты переработки).
- Поверка: Обязательна первичная и периодическая поверка (обычно раз в 1-2 года).
- Маркировка: На циферблате должна быть красная черта, указывающая рабочее или предельно допустимое давление. Отсутствие стрелки или пломбы после поверки не допускается.
- Монтаж: Установка производится с использованием специального ключа, без приложения чрезмерных усилий к корпусу. Обязательно использование уплотнительных материалов (лента ФУМ, паронитовая прокладка), соответствующих рабочей среде.
- Запорный клапан (игольчатый вентиль): Рекомендуется для плавного подвода давления и возможности замены прибора без остановки системы.
- Защита от пульсаций: При работе с пульсирующим давлением (поршневые насосы) необходимо применять демпферы (гасители пульсаций) или мембранные разделители.
Основные сферы применения
Манометры 0-250 кгс/см² находят применение в отраслях, где рабочее давление систем находится в диапазоне 100-200 кгс/см².
Ключевые критерии выбора
Выбор конкретной модели манометра должен основываться на детальном анализе условий эксплуатации.
| Критерий | Варианты и рекомендации | Комментарий |
|---|---|---|
| Рабочая среда | Вода, пар, воздух, масло, агрессивные газы/жидкости, аммиак, кислород | Определяет материал корпуса, пружины Бурдона и уплотнений. Для кислорода – обезжиренные материалы. |
| Рабочее давление | Рекомендуется: 2/3 от верхнего предела шкалы | Для 250 кгс/см² оптимальная рабочая точка – около 160-170 кгс/см². Это обеспечивает запас по перегрузке и снижает усталость пружины. |
| Температура среды | Стандартно: до +60°C. С сифонной трубкой или удаленным элементом: до +150°C и выше. | Высокая температура приводит к дополнительной погрешности и старению чувствительного элемента. Используются сифонные трубки (гайки) для охлаждения среды. |
| Класс точности | 1.0; 1.5; 2.5; 4.0 | Для технологического контроля – 1.5. Для точных измерений и коммерческого учета – 1.0. Для визуальной индикации на неответственных участках – 2.5. |
| Условия эксплуатации | Вибрация, пульсация, климатические условия, взрывоопасная зона | При вибрации обязательны виброустойчивые (глицеринонаполненные) манометры. Для взрывоопасных зон – исполнение с маркировкой Ex. |
Требования безопасности и эксплуатации
Эксплуатация манометров высокого давления сопряжена с рисками. Основные требования регламентируются документами Ростехнадзора и ГОСТами (в частности, ГОСТ 2405-88).
Сравнительная таблица типовых исполнений
| Параметр | Общепромышленный (ГОСТ 2405) | Виброустойчивый глицеринонаполненный | Электроконтактный (например, ВЭ-16Рб) | Коррозионностойкий из нержавеющей стали |
|---|---|---|---|---|
| Основное назначение | Общий технологический контроль | Системы с высокой вибрацией (насосы, компрессоры) | Автоматизация, защита и сигнализация в контурах управления | Агрессивные среды: кислоты, щелочи, морская вода, пищевые среды |
| Класс точности | 1.0; 1.5; 2.5 | 1.5; 2.5 | 1.5; 2.5 | 1.5; 2.5 |
| Заполнение корпуса | Воздух | Глицерин или силиконовая жидкость | Воздух или глицерин | Воздух |
| Ключевое преимущество | Универсальность, низкая стоимость | Стабильность показаний при вибрации, долговечность | Функция дискретного управления | Устойчивость к коррозии, возможность санитарной обработки |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кгс/см² от МПа и бара? Как перевести?
Это единицы измерения давления. 1 кгс/см² (техническая атмосфера, «ат») = 0.0980665 МПа ≈ 0.980665 бар. Для инженерных расчетов часто используют приближенные соотношения: 10 кгс/см² ≈ 1 МПа ≈ 10 бар. Таким образом, 250 кгс/см² ≈ 24.5 МПа ≈ 245 бар.
Почему рекомендуется выбирать манометр так, чтобы рабочее давление составляло 2/3 шкалы?
Это правило обеспечивает запас по перегрузке, уменьшает усталостные нагрузки на пружину Бурдона (что продлевает срок службы и сохраняет точность), а также позволяет визуально лучше контролировать показания, так как стрелка находится в центральной, наиболее удобочитаемой части шкалы.
Что будет, если использовать обычный манометр в условиях сильной вибрации?
Быстрый износ опор и осей трибко-секторного механизма, расшатывание стрелки, невозможность снять точные показания из-за ее колебаний и, как следствие, преждевременный выход прибора из строя. Виброустойчивые модели с жидкостным заполнением гасят эти колебания.
Как часто нужно поверять манометр на 250 кгс/см²?
Межповерочный интервал (МПИ) устанавливает орган государственной метрологической службы или аккредитованная лаборатория, но, как правило, для общепромышленных манометров он составляет 1-2 года. Для приборов, работающих в системах с повышенными требованиями безопасности (теплоэнергетика), МПИ чаще равен 1 году. Основание – Федеральный закон №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
Можно ли использовать манометр 250 кгс/см² для измерения давления 10 кгс/см²?
Технически возможно, но крайне не рекомендуется. При таком использовании относительная погрешность измерения становится недопустимо высокой. Например, для прибора класса 1.5 с пределом 250 кгс/см² абсолютная погрешность на всем диапазоне составляет ±3.75 кгс/см². При измерении давления 10 кгс/см² это дает относительную погрешность в 37.5%, что делает показания бессмысленными. Для низких давлений необходим прибор с соответствующим верхним пределом.
Что означает красная метка на стекле или циферблате манометра?
Это метка, указывающая либо рабочее давление в системе, либо максимально допустимое (предельное) давление для данного участка. Она наносится для удобства визуального контроля оператором: если стрелка находится за красной чертой, это сигнал о нештатной ситуации.
Как правильно установить (подключить) манометр высокого давления?
Резьбовое соединение должно быть герметизировано уплотнителем, стойким к рабочей среде (ФУМ-лента, нить, паронитовая прокладка). Затяжку производить за шестигранник штуцера манометра, а не за корпус, чтобы избежать его деформации и заклинивания механизма. Перед первым пуском необходимо убедиться, что запорный вентиль закрыт, а затем плавно открывать его для подачи давления.