Мановакуумметры -0,1-0,15 МПа: устройство, принцип действия и применение в энергетике
Мановакуумметры с верхним пределом измерения 0,15 МПа (1,5 кгс/см²) и нижним пределом -0,1 МПа (-1 кгс/см²) представляют собой комбинированные приборы, предназначенные для измерения как избыточного давления, так и разрежения (вакуума) относительно атмосферного. В энергетике, на ТЭЦ, ГРЭС и в котельных установках они являются критически важными средствами контроля за работой систем, где необходимо мониторить как давление, так и вакуум. Типичные диапазоны шкалы: от -0,1 до 0; от -0,1 до 0,15 МПа. Эти приборы обеспечивают контроль параметров в системах, работающих вблизи атмосферного давления, где отклонения в обе стороны несут оперативную информацию о состоянии технологического процесса.
Конструкция и принцип работы
Основой большинства промышленных мановакуумметров является трубчатая пружина (трубка Бурдона) или сильфонный чувствительный элемент. Принцип действия основан на деформации упругого элемента под действием измеряемого давления. Шкала прибора проградуирована в единицах давления (МПа, кПа, кгс/см²) и имеет две зоны: вакуумметрическую (отрицательные значения) и манометрическую (положительные значения). Нулевая отметка соответствует атмосферному давлению.
Конструктивно прибор состоит из:
- Чувствительного элемента: Чаще всего это трубка Бурдона овального или эллиптического сечения, согнутая по дуге. При подаче избыточного давления трубка стремится распрямиться, при разрежении – согнуться сильнее.
- Передаточного механизма: Система рычагов и зубчатых секторов (трибко-секторный механизм), преобразующая малую деформацию чувствительного элемента в значительное угловое перемещение указательной стрелки.
- Корпуса: Лицевая часть с защитным стеклом и шкалой, задняя часть (гильза) с присоединительным штуцером. Корпуса изготавливаются из стали, алюминиевых сплавов или нержавеющей стали для агрессивных сред.
- Указательной стрелки и, опционально, устройств для контактной сигнализации или передачи данных (электротестеры, потенциометры).
- 1,0; 1,5 – для оперативного технологического контроля (наиболее распространены).
- 0,6; 0,4 – для более точных измерений и коммерческого учета.
- Общепромышленные (стандартные): Для неагрессивных сред (воздух, вода, пар). Корпус из стали или алюминия.
- Коррозионностойкие: Для агрессивных сред (аммиак, хладоны, химические реагенты). Изготавливаются из нержавеющей стали (например, марки 12Х18Н10Т).
- Виброустойчивые (глицеринозаполненные): Корпус заполнен глицерином или силиконовой жидкостью. Это демпфирует колебания стрелки, вызванные пульсацией давления и вибрацией оборудования, предотвращает износ механизма и облегчает считывание показаний. Крайне востребованы на насосных агрегатах, компрессорах, турбинах.
- Электроконтактные (сигнализирующие): Имеют одну или две контактные группы (микро- или магнитомеханические), которые замыкаются или размыкаются при достижении стрелкой заданных уставок. Используются для автоматизации: включения/отключения насосов, подачи сигнала тревоги при выходе давления за допустимые пределы.
- Котловые (точные): Приборы повышенной точности (класс 0,6 или 1,0) с расширенной шкалой для контроля давления в барабанах и коллекторах паровых котлов.
- Конденсационные установки и системы вакуумирования: Контроль разрежения в конденсаторах паровых турбин, в барометрических и поверхностных конденсаторах. Поддержание вакуума критически важно для КПД турбоагрегата.
- Топливное хозяйство: Контроль разрежения в газоходах и топках котлов, давления газового топлива перед горелками, разрежения в бункерах сырого угля.
- Системы гидравлики и смазки: Контроль давления масла в системах смазки подшипников турбин и насосов, где возможно образование локальных разрежений.
- Насосные станции: Контроль давления на всасывающей линии насосов (для предотвращения кавитации) и на нагнетании. Часто используются виброустойчивые исполнения.
- Системы вентиляции и пневмотранспорта: Измерение разрежения в системах аспирации и пневмотранспорта золы, угольной пыли.
- Тепломеханическое оборудование: Контроль давления и разрежения в деаэраторах, подогревателях низкого давления, системах химводоподготовки.
- Место установки: Прибор должен быть установлен так, чтобы шкала была хорошо видна оператору. Для жидкостенаполненных приборов важно расположение строго вертикально.
- Запорная арматура: Обязательна установка трехходового крана или запорного вентиля перед манометром для его отключения, продувки импульсной линии, проверки на «ноль».
- Импульсные линии: Для измерения давления пара или горячей воды необходимо устройство петли-сифона (охладительной трубки), заполненной конденсатом, для защиты чувствительного элемента от высоких температур.
- Условия среды: Температура окружающего воздуха должна соответствовать паспортным данным (обычно от -40 до +60°C). Не допускается замерзание жидкости в корпусе виброустойчивых приборов.
- Поверка и калибровка: Приборы подлежат периодической поверке в соответствии с межповерочным интервалом (обычно 1-2 года). Поверка осуществляется с помощью образцовых мановакуумметров или калибраторов давления/разрежения более высокого класса точности.
Ключевые технические характеристики и классификация
Мановакуумметры классифицируются по нескольким ключевым параметрам, определяющим область их применения.
По классу точности
Класс точности указывает на допустимую приведенную погрешность в процентах от диапазона измерения. Для эксплуатации в энергетике распространены приборы классов:
По типу исполнения и назначению
Области применения в энергетике и на промышленных объектах
Мановакуумметры -0,1-0,15 МПа находят применение в системах, где рабочие процессы протекают вблизи атмосферного давления.
Требования к монтажу и эксплуатации
Правильный монтаж и эксплуатация напрямую влияют на долговечность и точность прибора.
Сравнительная таблица типов мановакуумметров
| Тип прибора | Основные материалы | Класс точности | Ключевая особенность | Типовая область применения в энергетике |
|---|---|---|---|---|
| Общепромышленный (МВ) | Сталь корпуса, латунь/сталь механизма | 1,0; 1,5 | Базовая конструкция, сухой механизм | Системы воздухоснабжения, неагрессивные среды при низкой вибрации |
| Коррозионностойкий (МВ-КС) | Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т | 1,5; 2,5 | Устойчивость к агрессивным средам | Системы с аммиаком (холодильные установки), химические реагенты |
| Виброустойчивый, глицеринозаполненный (МВ-Г, МВ-ВУ) | Сталь корпуса, заполнение глицерином/силиконом | 1,5; 2,5 | Демпфирование колебаний стрелки, защита от пульсаций | Насосы, компрессоры, турбинные агрегаты, дизель-генераторы |
| Электроконтактный (МВ-ЭК, ВК) | Сталь корпуса, контактная группа | 1,5; 2,5 | Наличие контактов для коммутации цепей управления/сигнализации | Автоматические системы защиты и управления насосными станциями, сигнализация аварийных параметров |
| Котловой (точный) | Сталь, латунь | 0,6; 1,0 | Повышенная точность, часто расширенная шкала | Контроль давления в барабанах и коллекторах паровых котлов низкого давления |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальное отличие мановакуумметра от обычного манометра и вакуумметра?
Обычный манометр измеряет только избыточное давление (от 0 и выше), вакуумметр – только разрежение (от 0 и ниже до -0,1 МПа). Мановакуумметр объединяет обе функции в одном приборе, имея шкалу, которая охватывает как область вакуума, так и область избыточного давления, с нулем по центру или смещенным. Это позволяет контролировать параметры в системах, где давление может колебаться в обе стороны от атмосферного.
2. Почему для насосов часто рекомендуют именно глицеринозаполненные мановакуумметры?
Работа насосного оборудования сопровождается значительной вибрацией и пульсацией давления в трубопроводах. В обычном приборе это приводит к быстрому износу трибко-секторного механизма, колебаниям стрелки и затрудненному считыванию показаний. Глицериновая заполняющая жидкость гасит эти колебания, обеспечивая стабильное положение стрелки, продлевая срок службы прибора и повышая точность контроля.
3. Как правильно выбрать класс точности прибора?
Выбор зависит от назначения измерений. Для визуального оперативного контроля на щитах и панелях достаточно классов 1,5 или 2,5. Для коммерческого учета, регулирования технологических процессов или контроля критических параметров (например, в котлонадзоре) требуются приборы класса 0,6 или 1,0. Более высокий класс точности всегда означает более высокую стоимость прибора.
4. Что делать, если стрелка мановакуумметра не возвращается к нулю после сброса давления?
Не возврат стрелки к нулю (остаточное отклонение) свидетельствует о неисправности: деформации или усталости трубки Бурдона, заедании в передаточном механизме, загрязнении. Такой прибор должен быть выведен из эксплуатации и отправлен на ремонт и повторную поверку в специализированную метрологическую службу. Эксплуатация неисправного прибора запрещена правилами безопасности.
5. Какой межповерочный интервал (МПИ) у данных приборов и кто имеет право на поверку?
Для большинства общепромышленных мановакуумметров, применяемых в энергетике, МПИ составляет 1 или 2 года, если иное не указано в паспорте. Поверку имеют право проводить только аккредитованные в национальной системе Росстандарта (или аналоге в других странах) метрологические организации и лаборатории, имеющие эталонное оборудование необходимого класса точности. Внутренняя поверка силами предприятия возможна при наличии соответствующей лицензии и эталонов.
6. Можно ли использовать мановакуумметр для измерения давления агрессивных сред, например, аммиака?
Да, но только в коррозионностойком исполнении, где все детали, контактирующие со средой (корпус, гильза, трубка Бурдона, штуцер), изготовлены из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т или аналогичной. Использование стандартного прибора из латуни или углеродистой стали приведет к быстрой коррозии, разгерметизации и аварии.
Заключение
Мановакуумметры диапазона -0,1-0,15 МПа являются неотъемлемым элементом систем контроля и автоматизации в энергетике. Их правильный выбор, учитывающий тип среды, условия эксплуатации (вибрацию, температуру) и требуемую точность, напрямую влияет на безопасность, надежность и экономическую эффективность работы энергооборудования. Соблюдение правил монтажа, эксплуатации и своевременного метрологического обслуживания обеспечивает длительный и безотказный срок службы этих приборов, что критически важно для непрерывного технологического цикла генерации энергии.