Манометры низкого давления 0-6 кПа: конструкция, типы, применение и выбор
Манометры с верхним пределом измерения 0-6 кПа (килопаскалей) относятся к приборам для измерения низкого давления, избыточного или разряжения. Шкала 0-6 кПа эквивалентна диапазону 0-0,06 бар, 0-600 мм вод. ст. или 0-60 мбар. Такие малые величины давления характерны для систем вентиляции и кондиционирования (ВКВ), контроля тяги в дымовых трубах, мониторинга фильтров, технологических процессов в фармацевтике, пищевой промышленности, а также в лабораторных исследованиях. Точность и надежность измерений в этом диапазоне предъявляют особые требования к конструкции приборов.
Конструктивные особенности и принцип действия
Для измерения столь незначительных давлений традиционные трубчатые пружины (Бурдона) малоприменимы из-за недостаточной чувствительности. Основными чувствительными элементами в манометрах 0-6 кПа являются:
- Мембранные коробки (сильфоны): Пакет из двух или более гофрированных мембран, герметично соединенных по периметру. При подаче давления коробка расширяется или сжимается, а ее движение через передаточный механизм преобразуется в перемещение стрелки. Обеспечивают высокую чувствительность и линейность характеристики.
- Плоские или гофрированные мембраны: Чувствительный элемент в виде гибкой круглой пластины. Прогиб мембраны под действием давления пропорционален его величине. Часто используются в дифференциальных манометрах и приборах для измерения разряжения.
- Тягонапоромеры с трубкой наклонного типа: Специализированные жидкостные (чаще всего спиртовые) приборы, где измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости в наклонной трубке. Позволяют с высокой точностью измерять малые давления и разрежения (до нескольких десятков Па).
- Манометры избыточного давления: Измеряют давление относительно атмосферного. Нулевая точка соответствует атмосферному давлению.
- Напоромеры: Разновидность манометров для измерения малого избыточного давления (до 40 кПа). Прибор 0-6 кПа является напоромером.
- Тягомеры: Приборы для измерения разрежения (вакуума). Нулевая точка соответствует атмосферному давлению, шкала идет в отрицательную сторону (например, -6…0 кПа).
- Тягонапоромеры (манометры дифференциального давления): Приборы с двусторонней шкалой, измеряющие как разрежение, так и избыточное давление (например, -3…+3 кПа).
- Дифманометры: Измеряют разность давлений между двумя точками. Критически важны для контроля загрязненности фильтров, где перепад на чистом фильтре может составлять 0,2-0,5 кПа, а на загрязненном — достигать 5-6 кПа.
- Показывающие (аналоговые): Со стрелочным индикатором. Просты, надежны, не требуют питания.
- Электроконтактные (сигнализирующие): Оснащены одной или двумя группами контактов, которые замыкаются/размыкаются при достижении заданного давления. Используются для управления вентиляторами, заслонками, сигнализации.
- Цифровые (электронные): С ЖК-дисплеем, высокой точностью. Часто совмещают функции измерения, регистрации и передачи данных по интерфейсам (4-20 мА, HART, Modbus).
- Коррозионностойкие: Изготовлены из нержавеющей стали или специальных пластиков для работы в агрессивных средах.
- Виброустойчивые: Заполнены демпфирующей жидкостью (глицерин, силикон) для работы на оборудовании с повышенной вибрацией (насосы, вентиляторы).
Корпус приборов, как правило, изготавливается из пластика (поликарбонат, ABS) или нержавеющей стали. Шкала имеет крупную градуировку для удобства считывания показаний. Подключение к системе чаще всего осуществляется через штуцер с резьбой G1/8″, G1/4″ или через гибкую сильфонную трубку (питот).
Классификация манометров диапазона 0-6 кПа
Приборы можно систематизировать по нескольким ключевым признакам:
По виду измеряемого давления
По типу исполнения и назначению
Основные технические характеристики и выбор
При подборе манометра 0-6 кПа необходимо анализировать следующие параметры:
| Параметр | Типичные значения/варианты | Комментарий |
|---|---|---|
| Класс точности | 0.6; 1.0; 1.6; 2.5 | Для технологического контроля достаточно 2.5. Для наладки и испытаний ВКВ систем выбирают 1.0 или 0.6. Класс 1.6 — наиболее распространенный. |
| Диаметр корпуса | 63, 80, 100, 160 мм | Зависит от условий видимости и места установки. На щитах управления — 100-160 мм. |
| Присоединительная резьба | G1/8″, G1/4″, NPT 1/8″, M10x1 | Должна соответствовать посадочному месту в системе. G1/4″ — промышленный стандарт. |
| Расположение штуцера | Радиальное, осевое (торцевое), с задним фланцем | Определяется удобством монтажа и обзора шкалы. |
| Рабочая температура среды | -20…+60°C, -40…+70°C | Важно при измерениях горячих воздушных потоков (дымовые газы) или на улице. |
| Материал мембраны/корпуса | Латунь, нержавеющая сталь AISI 316, медно-никелевый сплав | Нержавеющая сталь — универсальный выбор для большинства сред, включая агрессивные. |
| Заполняющая жидкость | Без жидкости, глицерин, силикон | Заполнение глицерином гасит вибрацию и защищает механизм от заклинивания при пульсациях. |
| Защита от перегрузки | 100% от верхнего предела, 150%, 200% | Мембранные элементы часто имеют ограниченную стойкость к перегрузке. Важный параметр при риске гидроудара или скачка давления. |
Области применения в энергетике и смежных отраслях
1. Вентиляция и кондиционирование (ВКВ): Балансировка и регулировка воздухораспределительных сетей. Измерение давления на выходе/входе вентиляторов, в воздуховодах, перед и после фильтров, в чистых помещениях. Контроль давления в камерах статического давления.
2. Энергетика (котельные, ТЭЦ): Мониторинг тяги в дымовой трубе и разрежения в топке котла. Контроль давления воздуха, подаваемого дутьевыми вентиляторами. Измерение перепада давления на газовых фильтрах и горелочных устройствах.
3. Промышленная автоматизация: Использование в качестве датчика для систем управления технологическими процессами, связанными с пневмотранспортом, сушкой, сжатым воздухом низкого давления.
4. Контроль фильтрации: Дифманометры 0-6 кПа — основной инструмент для определения степени загрязнения воздушных и жидкостных фильтров (масляных, топливных, гидравлических). Рост перепада давления сигнализирует о необходимости замены фильтрующего элемента.
5. Лабораторные и испытательные стенды: Проведение прецизионных измерений при исследовании аэродинамических характеристик оборудования, калибровка других приборов.
Монтаж, эксплуатация и поверка
Монтаж должен исключать механические напряжения на корпусе и штуцере прибора. Для измерений в средах, содержащих конденсат, пыль или агрессивные примеси, обязательно использование разделительных мембран (сильфонов) или мембранных разделителей. При измерении давления газа в трубопроводе, отверстие для отбора давления должно быть направлено в сторону потока. Для жидкостных сред штуцер прибора обычно монтируется сбоку трубопровода во избежание скопления осадка.
Эксплуатация требует периодического визуального контроля на отсутствие повреждений и «залипания» стрелки на нуле или пределе. При работе в условиях пульсаций давления рекомендуется использовать дроссели (демпферы), устанавливаемые перед прибором.
Поверка осуществляется в соответствии с методиками, приведенными в документации. Периодичность поверки — раз в 1-2 года, если иное не указано в технических условиях на объекте. Для поверки используются образцовые грузопоршневые манометры, калибраторы давления с микроманометрическими приставками или прецизионные цифровые манометры с классом точности на порядок выше поверяемого.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается манометр на 6 кПа от манометра на 0,06 бар?
Это одно и то же. 1 бар = 100 000 Па, следовательно, 0,06 бар = 6000 Па = 6 кПа. Производители могут указывать предел измерения в разных единицах (кПа, мбар, мм вод. ст., кгс/см²). Важно убедиться в соответствии единиц измерения шкалы прибора требованиям технологической документации.
Что будет, если подать на манометр 0-6 кПа давление 1 бар (100 кПа)?
С высокой вероятностью произойдет необратимая деформация чувствительного мембранного элемента или разрыв мембраны. Прибор выйдет из строя. Большинство манометров низкого давления имеют ограниченную стойкость к перегрузке (обычно 120-150% от верхнего предела). В системах, где возможны скачки давления, необходимо предусматривать защитные устройства (отсечные клапаны, диафрагмы).
Какой класс точности необходим для наладки системы вентиляции?
Для точной балансировки воздуховодов рекомендуется использовать дифференциальные манометры или напоромеры с классом точности не ниже 1.0. Для оперативного контроля на рабочих местах достаточно приборов класса 2.5.
Почему стрелка прибора колеблется?
Колебания стрелки указывают на пульсации давления в системе, вызванные работой поршневых компрессоров, насосов или вентиляторов. Для стабилизации показаний следует: установить прибор с заполнением глицерином; использовать дроссель (игольчатый клапан) на подводящей линии; применить прибор с более широкой шкалой (если позволяет точность измерений).
Можно ли измерять манометром 0-6 кПа давление воды?
Да, но с критически важными оговорками. Во-первых, столб воды высотой 1 метр создает давление около 9.8 кПа, поэтому диапазон 0-6 кПа соответствует высоте столба примерно 0,6 м. Во-вторых, необходимо, чтобы материал мембраны и корпуса был коррозионно-стойким (нержавеющая сталь). В-третьих, при подключении необходимо исключить гидроудар и обеспечить отсечение прибора запорной арматурой.
Что выбрать: аналоговый или цифровой манометр?
Выбор зависит от задачи. Аналоговый предпочтителен для постоянного визуального контроля, он не требует питания, часто дешевле и надежнее в условиях вибрации. Цифровой необходим для высокоточных измерений, документирования данных (логгирования), интеграции в систему АСУ ТП (с выходом 4-20 мА) или при работе в труднодоступных местах (функция «пикового» запоминания).
Заключение
Манометры диапазона 0-6 кПа являются специализированным высокочувствительным инструментом для контроля низких давлений и разрежений. Их корректный выбор, учитывающий тип чувствительного элемента, класс точности, материал исполнения и условия эксплуатации, напрямую влияет на эффективность и безопасность работы систем вентиляции, энергетического и технологического оборудования. Регулярное техническое обслуживание и своевременная поверка обеспечивают долговременную и достоверную работу этих приборов.