Манометры осевые
Манометры осевые: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Осевой манометр — это прибор для измерения избыточного давления среды, отличительной особенностью которого является расположение присоединительного штуцера. В осевой (аксиальной) конфигурации штуцер для подключения к технологическому процессу расположен на задней части корпуса соосно его центральной оси. Это определяет его монтажные и эксплуатационные характеристики, отличая от радиальных манометров, где штуцер находится в нижней части циферблата.
Конструктивные особенности и принцип действия
Основу конструкции осевого манометра составляет трубчатая пружина (трубка Бурдона), которая является чувствительным элементом. Под действием измеряемого давления, подаваемого через осевой штуцер, трубчатая пружина деформируется, стремясь распрямиться. Ее свободный конец через передаточный механизм (тягу, зубчатый сектор и трибку) приводит во вращение стрелку, указывающую на значение давления на градуированной шкале. Ключевые узлы:
- Корпус: Изготавливается из стали, нержавеющей стали, алюминия или пластика. Защищает внутренний механизм от внешних воздействий. Имеет заднее осевое отверстие для штуцера.
- Трубка Бурдона: Материал (латунь, бронза, нержавеющая сталь, монель) выбирается исходя из совместимости с измеряемой средой.
- Передаточный механизм: Преобразует малое линейное перемещение конца пружины в значительный угол поворота стрелки. Требует точной сборки и качественной смазки.
- Циферблат и стрелка: Шкала градуируется в МПа, бар, кгс/см², psi. Стрелка и шкала должны обеспечивать четкость показаний с требуемого расстояния.
- Осевой присоединительный штуцер: Имеет наружную или внутреннюю резьбу (например, М20х1.5, G½, ¼» NPT). Расположение определяет название и способ монтажа.
- Запорный элемент (опционально): Игольчатый клапан между штуцером и трубкой Бурдона позволяет отсекать прибор для замены без остановки процесса (манометры с запорным клапаном).
- Энергетика: Контроль давления пара, воды, масел на вспомогательном оборудовании, в системах гидропривода и смазки турбин.
- Промышленные установки: Химическая, нефтегазовая, пищевая промышленность. Приборы в коррозионностойком исполнении из нержавеющей стали.
- Судостроение: Контроль давления в судовых системах (топливо, масло, воздух, хладагенты).
- Компрессорное оборудование: Установка на воздушные ресиверы и компрессоры.
- Панели управления и щиты: Осевое расположение штуцера часто удобнее для монтажа в стандартные щитовые отверстия, так как подключение осуществляется «сзади», не требуя бокового пространства.
- Монтаж: Прибор устанавливается на резьбовой штуцер или патрубок панели с помощью гаечного ключа. Нельзя прикладывать вращательное усилие к корпусу — только к шестиграннику штуцера. Для герметизации резьбы используется фум-лента, лён с пастой или анаэробный герметик, наносимые только на резьбу, не перекрывая проходное отверстие.
- Запорный клапан: При использовании манометра с запорным клапаном перекрытие осуществляется вращением шестигранного штока по часовой стрелке до упора. Это позволяет производить демонтаж прибора под давлением.
- Условия среды: Температура окружающего воздуха должна быть в пределах, указанных в паспорте (обычно от -40 до +60°C). Температура измеряемой среды не должна превышать максимально допустимую для конкретной модели (часто +100°C для стандартных, до +200°C для специальных). При высоких температурах среды обязательна установка сифонной трубки или петли охлаждения.
- Вибрация: На объектах с повышенной вибрацией (насосы, компрессоры, двигатели) необходимо применять виброустойчивые манометры, заполненные демпфирующей жидкостью (глицерин, силикон).
- Поверка и калибровка: Манометры, используемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (ГОСТ 8.102), подлежат периодической поверке. Межповерочный интервал (МПИ) обычно составляет 1-2 года.
Области применения и преимущества
Осевые манометры находят применение в системах, где важна компактность задней части прибора или удобство монтажа в определенную панель.
Основные преимущества: Удобство монтажа на плоскую панель или стенку через задний штуцер. Более аккуратный вид щитовой компоновки, так как подводящая трубка или импульсная линия скрыта за прибором. Зачастую лучшая защита штуцера от случайного механического воздействия.
Классификация и технические характеристики
Осевые манометры классифицируются по ряду ключевых параметров, которые необходимо учитывать при подборе.
Таблица 1: Классификация осевых манометров по основным признакам
| Классификационный признак | Типы | Описание и применение |
|---|---|---|
| По классу точности | 0.6; 1.0; 1.6; 2.5 | Допустимая погрешность в % от диапазона измерения. Классы 0.6-1.0 — для точных измерений, 1.6-2.5 — для технологического контроля. |
| По диаметру корпуса | 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160 мм | Наиболее распространены 50, 63, 100 мм. Чем больше диаметр, тем больше шкала и выше точность считывания. |
| По диапазону измерения | Вакуумметрические (-1..0 бар), манометрические (0…X), комбинированные (-1…X), напоромеры (0-0.6 бар) | Выбирается так, чтобы рабочее давление находилось в 1/2 — 2/3 диапазона шкалы. |
| По материалу корпуса/механизма | Сталь, нержавеющая сталь (AISI 304, 316), медные сплавы, пластик | Нержавеющая сталь — для агрессивных сред, пищевой и химической промышленности. Сталь — для нейтральных сред (воздух, вода, масло). |
| По типу соединения | Резьбовой штуцер (наружная/внутренняя резьба), фланцевое | М20х1.5, G½, ¼» NPT — наиболее распространенные типы резьбы в РФ и Европе. |
| По исполнению | Обычное, виброустойчивое (заполнены глицерином или силиконом), коррозионностойкое, взрывозащищенное (Ex) | Виброустойчивые заполняются жидкостью для демпфирования колебаний стрелки. Взрывозащита — для работы во взрывоопасных зонах. |
Таблица 2: Рекомендации по выбору материала манометрической пружины
| Измеряемая среда | Рекомендуемый материал трубки Бурдона/корпуса | Примечания |
|---|---|---|
| Неагрессивные: воздух, инертные газы, вода, пар, масло | Латунь, бронза, сталь | Стандартное, наиболее экономичное исполнение. |
| Агрессивные газы и жидкости, морская вода, растворы кислот и щелочей | Нержавеющая сталь AISI 316, 316L | Коррозионностойкое исполнение. Обязательно для пищевой, химической, фармацевтической отраслей. |
| Аммиак, хладагенты | Нержавеющая сталь, монель | Материалы, стойкие к воздействию аммиака («аммиачное исполнение»). |
| Высокотемпературный пар, перегретая вода | Нержавеющая сталь, легированные стали | Требуется дополнительный сифонный термокомпенсатор (гидрозатвор) для защиты механизма. |
Особенности монтажа и эксплуатации
Правильный монтаж — залог долговечной и точной работы осевого манометра.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем осевой манометр принципиально отличается от радиального?
Единственное различие — геометрическое расположение присоединительного штуцера. В осевом он находится сзади по центру, в радиальном — снизу. Это различие не влияет на метрологические характеристики, но определяет удобство монтажа в конкретных условиях.
Как правильно выбрать диаметр корпуса манометра?
Диаметр выбирается исходя из требуемой точности считывания показаний и расстояния до оператора. Для щитовых панелей, где оператор находится в 1-3 метрах, обычно достаточно диаметра 50-63 мм. Для настенного монтажа на высоте или на удаленных точках контроля рекомендуется 100-150 мм. Более крупный диаметр часто соответствует более высокому классу точности.
Что означает класс точности 1.6 на шкале манометра?
Класс точности 1.6 означает, что допустимая основная приведенная погрешность прибора не превышает ±1.6% от его диапазона измерения. Например, для манометра 0-10 МПа с классом 1.6 максимальная погрешность в любой точке шкалы составит ±0.16 МПа.
Когда необходимо использовать манометр, заполненный глицерином?
Глицериновое заполнение выполняет две функции: демпфирование колебаний стрелки (виброзащита) и защита внутренних деталей от коррозии и конденсата. Такие манометры применяются на системах с пульсирующим давлением (поршневые компрессоры, насосы) или в условиях повышенной вибрации, а также на открытом воздухе при значительных перепадах температур.
Можно ли заменить осевой манометр на радиальный без изменения трубной обвязки?
Как правило, нет. Прямая замена потребует переделки трубного подвода, так как штуцер будет находиться в другом месте. Для замены необходимо либо установить переходной угловой кронштейн (для радиального), либо переложить импульсную трубку.
Что такое «мембранный разделитель» и когда он нужен?
Мембранный разделитель (или защитная мембрана) — это дополнительное устройство, устанавливаемое между процессом и манометром. Он применяется для измерения давления вязких, кристаллизующихся, агрессивных или абразивных сред, которые могут засорить или разрушить трубку Бурдона. Разделитель изолирует чувствительный элемент прибора, передавая давление через разделительную мембрану и гидросистему, заполненную инертной жидкостью.
Как часто нужно поверять манометр на промышленном объекте?
Для манометров, используемых на объектах, подпадающих под действие правил промышленной безопасности (например, сосуды под давлением), межповерочный интервал устанавливается нормативными документами (чаще всего 1 год). Для технологического контроля на некритичных процессах периодичность может быть увеличена на основании внутренних регламентов предприятия, но не более чем до 2 лет. Визуальную проверку на нуль и отсутствие повреждений рекомендуется проводить ежемесячно.
Заключение
Осевой манометр является надежным и широко применяемым прибором для контроля давления в различных отраслях промышленности. Его выбор требует комплексного учета множества факторов: диапазона измерений, класса точности, диаметра корпуса, материала исполнения, совместимости с рабочей средой и условий эксплуатации. Правильный подбор, грамотный монтаж с использованием необходимых защитных элементов (сифонов, разделителей) и соблюдение сроков поверки обеспечивают длительную, точную и безопасную работу прибора в составе любой технологической системы. Понимание конструктивных особенностей и технических нюансов осевых манометров позволяет специалистам энергетической и промышленной сфер принимать обоснованные решения при комплектации и обслуживании оборудования.