Манометры газовые

Газовые манометры: классификация, принцип действия, применение и выбор

Газовый манометр – это измерительный прибор, предназначенный для контроля и измерения избыточного или вакуумметрического давления неагрессивных по отношению к материалам манометра газов. В отличие от манометров общего назначения, они имеют специфические требования к конструкции, материалам и эксплуатации, направленные на предотвращение утечек и обеспечение безопасности. Ключевое отличие – запрет на использование приборов, контактировавших с другими средами (особенно кислородом или маслом) без специальной подготовки, во избежание образования взрывоопасных смесей.

Принцип действия и устройство

Основным принципом действия большинства газовых манометров является уравновешивание измеряемого давления силой упругой деформации чувствительного элемента. Измеряемое давление газа воздействует на внутреннюю полость чувствительного элемента, вызывая его деформацию. Эта деформация через механическую передачу (тяги, трибко-секторный механизм) преобразуется в угловое перемещение стрелки по шкале.

• Чувствительный элемент (пружина): Трубчатая пружина Бурдона (одновитковая или многовитковая), сильфон или мембранная коробка. Для газов чаще всего используется пружина Бурдона из медных сплавов или нержавеющей стали.
• Механизм передачи (передаточный механизм): Преобразует линейное перемещение конца пружины во вращательное движение стрелки. Включает поводок, тягу, зубчатый сектор и трибку (шестеренку).
• Корпус и штуцер: Корпус (обычно из стали, алюминиевого сплава или пластика) защищает механизм. Штуцер (нижний или радиальный) служит для подключения к системе. Резьба – метрическая, трубная (G) или, реже, коническая (NPT).
• Стекло (или поликарбонат) и ободок: Закрывают циферблат. Ободок может быть глухим или откидным для доступа к стрелке.
• Циферблат и стрелка: Шкала, градуированная в единицах давления (МПа, бар, кгс/см², psi).

Классификация и виды газовых манометров

1. По виду измеряемого давления

• Манометры избыточного давления: Измеряют давление выше атмосферного. Наиболее распространенный тип.
• Вакуумметры: Измеряют давление ниже атмосферного (разрежение).
• Мановакуумметры: Комбинированные приборы для измерения как избыточного давления, так и вакуума.
• Напоромеры: Для измерения малых избыточных давлений газов (до 40 кПа).
• Тягомеры и тягонапоромеры: Для измерения малых разряжений и перепадов давлений.

2. По точности измерения (классу точности)

Класс точности – это выраженная в процентах наибольшая допустимая приведенная погрешность прибора. Чем меньше число, тем выше точность.

• 0.6; 1.0 – эталонные и образцовые приборы (поверка, испытания).
• 1.6; 2.5 – рабочие приборы общего назначения, наиболее распространены в промышленности.
• 4.0 – технические приборы для низкоответственных систем.

3. По назначению и особенностям конструкции

• Общепромышленные газовые манометры: Стандартные приборы для неагрессивных газов (воздух, азот, инертные газы, природный газ).
• Манометры для ацетилена: Не должны содержать сплавов меди более 70% во избежание образования взрывоопасной ацетиленистой меди. Часто имеют белую отметку «АЦЕТИЛЕН» на циферблате.
• Манометры для кислорода: Изготавливаются из материалов, не вызывающих воспламенения в среде кислорода. Обязательна обезжиривание всех деталей. Маркируются голубой отметкой «КИСЛОРОД».
• Манометры для аммиака и хладонов (аммиачные): Выполняются из материалов, стойких к воздействию аммиака (обычно из нержавеющей стали).
• Коррозионностойкие манометры: Все детали, контактирующие с газом (пружина, корпус, штуцер), изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т (AISI 316) или аналогичных.
• Виброустойчивые манометры: Заполнены демпфирующей жидкостью (глицерин, силикон) для гашения колебаний стрелки в условиях вибрации и пульсации давления.
• Электроконтактные (сигнализирующие) манометры (ЭКМ): Имеют встроенные электрические контакты (одну или две уставки) для коммутации внешних цепей управления, сигнализации или блокировки при достижении заданного давления.
• Манометры точных измерений (образцовые): Высокого класса точности (0.4, 0.6) с мелкой шкалой для проведения поверки других приборов или точного контроля технологических процессов.

Ключевые технические характеристики

Параметр	Описание и типовые значения
Диапазон измерения	Определяется максимальным значением шкалы. Ряды: 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.0, 10, 16, 25, 40, 60, 100, 160, 250 (бар, кгс/см²). Выбирается так, чтобы рабочее давление находилось в 1/3 – 2/3 шкалы.
Класс точности	Допустимая погрешность в % от верхнего предела измерения. Стандартные ряды: 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0.
Диаметр корпуса	Наиболее распространенные: 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.
Присоединительная резьба	Метрическая (М10х1, М12х1.5, М20х1.5), трубная цилиндрическая (G 1/8″, G 1/4″, G 1/2″), трубная коническая (NPT 1/4″, NPT 1/2″).
Расположение штуцера	Радиальное (штуцер выходит сбоку), осевое (торцевое, нижнее).
Рабочая температура среды	Обычно от -40°C до +70°C для стандартных приборов. Для заполненных жидкостью – до +100°C.
Межповерочный интервал (МПИ)	Период, в течение которого гарантируется заявленная точность. Обычно 1-2 года для рабочих манометров.

Материалы изготовления

• Корпус: Углеродистая сталь с покрытием, алюминиевый сплав, нержавеющая сталь AISI 304/316, пластик (для некритичных применений).
• Чувствительный элемент: Латунь (для неагрессивных газов), фосфористая бронза, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (AISI 316).
• Механизм: Латунь, сталь, для ответственных приборов – из нержавеющей стали.
• Уплотнения: Паронит, фторкаучук (Viton), этилен-пропиленовый каучук (EPDM) в зависимости от совместимости с газом.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Газораспределительные пункты (ГРП, ГРШ): Контроль входного и выходного давления природного газа, давление на импульсных линиях регуляторов.
• Компрессорные станции: Мониторинг давления нагнетания и всасывания на воздушных и газовых компрессорах.
• Котельные и ТЭЦ: Измерение давления газа перед горелками, давления воздуха в воздуховодах, разрежения в топках.
• Газотурбинные установки (ГТУ): Контроль давления топливного газа, воздуха на входе.
• Системы газового анализа и хроматографии: Точные манометры для контроля давления газа-носителя и пробоотборных линий.
• Пневматические системы управления: Контроль давления в магистралях сжатого воздуха на КИПиА и приводах арматуры.
• Лаборатории и испытательные стенды: Использование образцовых манометров для поверки и калибровки.

Правила монтажа и эксплуатации

• Монтаж должен производиться на отключенной и обесштученной системе.
• Прибор устанавливается штуцером вниз или вертикально для радиального штуцера, чтобы исключить скопление конденсата или посторонних частиц в трубчатой пружине.
• Для подключения используется гаечный ключ на штуцер, а не на корпус. Перекосы при затяжке недопустимы.
• Рекомендуется использовать запорный (отсечной) клапан (игольчатый вентиль) для возможности замены прибора без остановки процесса.
• Перед манометром, особенно при работе с загрязненными газами, должен быть установлен петлевой отборник (трубка-сифон) или мембранный разделитель для защиты чувствительного элемента от попадания грязи и конденсата.
• Запрещается использовать манометр, не предназначенный для конкретной газовой среды (особенно для кислорода, ацетилена, аммиака).
• Показания снимаются так, чтобы линия взгляда была перпендикулярна плоскости циферблата для исключения параллакса.
• Прибор должен проходить периодическую поверку в аккредитованной лаборатории с установленной периодичностью (МПИ).

Критерии выбора газового манометра

1. Тип газа и его свойства: Определяет материал чувствительного элемента и корпуса (латунь, нержавеющая сталь), необходимость специального исполнения (кислородное, ацетиленовое).
2. Рабочее давление: Выбор верхнего предела шкалы. Рабочее давление должно находиться в средней трети (предпочтительно) или второй трети шкалы.
3. Требуемая точность контроля: Выбор класса точности (1.0 для точного учета, 1.6-2.5 для общего контроля).
4. Условия эксплуатации: Наличие вибрации (требуется виброустойчивое, заполненное жидкостью исполнение), агрессивная окружающая среда (корпус из нержавеющей стали), температурный режим.
5. Необходимость сигнализации: Требуется ли замыкание/размыкание электрических контактов при достижении заданного давления (выбор ЭКМ).
6. Особенности монтажа: Определяют диаметр корпуса, расположение (радиальное/осевое) и тип резьбы штуцера.
7. Нормативные требования: Соответствие отраслевым стандартам (ГОСТ, ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»), необходимость сертификации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем газовый манометр принципиально отличается от жидкостного (водяного)?

Газовый манометр – это прибор деформационного типа (с пружиной Бурдона), где давление преобразуется в механическое перемещение. Жидкостный (U-образный, чашечный) манометр измеряет давление по высоте столба уравновешивающей жидкости (вода, масло, ртуть). Газовые манометры компактнее, проще в монтаже, имеют круговую шкалу, но, как правило, уступают в точности прецизионным жидкостным приборам на малых диапазонах.

Можно ли использовать манометр для воды на газовой линии?

Категорически не рекомендуется. Манометры для воды могут иметь внутренние детали (уплотнения, смазку), несовместимые с газом. Кроме того, после контакта с водой может остаться влага, которая при попадании в газовую систему вызовет коррозию или образование гидратных пробок. Для газа необходимо применять специализированные приборы.

Почему манометр, установленный на газопроводе, может «запотевать» или заполняться маслом изнутри?

«Запотевание» – это конденсация паров газа или атмосферной влаги внутри корпуса при перепадах температур. Указывает на разгерметизацию корпуса или уплотнения стекла. Заполнение маслом – результат проникновения смазки из компрессора или конденсата паров масла из сжатого воздуха. Такие приборы подлежат замене, так как масло может закупорить трубчатую пружину, а влага – вызвать коррозию механизма.

Что делать, если стрелка манометра не возвращается к нулю после сброса давления?

Это свидетельствует о неисправности: остаточная деформация (усталость) пружины Бурдона, заедание в передаточном механизме или загрязнение. Такой манометр нельзя использовать для измерений, он дает существенную погрешность. Требуется его демонтаж и отправка на ремонт/поверку или замена.

Как правильно выбрать диапазон шкалы манометра для контроля давления газа 8 бар?

Оптимальным будет выбор манометра с верхним пределом измерения 10 или 16 бар. При рабочем давлении 8 бар, для шкалы 10 бар рабочая точка будет в 4/5 диапазона (допустимо, но не оптимально), для шкалы 16 бар – в середине (идеально). Шкала 6 бар недопустима, так как рабочее давление превышает 2/3 диапазона, что ведет к ускоренному износу пружины.

Требуется ли поверка нового манометра перед установкой?

Новый манометр, продаваемый как «средство измерения», должен поставляться с действующим свидетельством о поверке или отметкой в паспорте о том, что он изготовлен в соответствии с требованиями типа и не требует первичной поверки (знак «Н» – неприменение). Установка прибора без действующей поверки на ответственный узел, подконтрольный Ростехнадзору, является нарушением. Перед установкой необходимо проверить наличие актуальных поверочных клейм или документов.

Чем отличается манометр с классом точности 1.6 от 2.5?

Это отличие в допустимой основной погрешности. Для манометра на 10 бар:

Класс 1.6: погрешность = ± (1.6%

• 10 бар) = ±0.16 бар.

Класс 2.5: погрешность = ± (2.5%

• 10 бар) = ±0.25 бар.

Таким образом, манометр класса 1.6 потенциально может показать значение, например, на 0.16 бар больше или меньше истинного, а класса 2.5 – уже на 0.25 бар. Для критичных процессов необходим более высокий класс точности.