Мановакуумметры -0,1-0,5

Мановакуумметры -0,1-0,5: принцип действия, классификация и применение в энергетике

Мановакуумметры, рассчитанные на диапазон измерений от -0,1 до 0,5 МПа (что соответствует -1 до 5 бар, или приблизительно -760 мм рт. ст. до 5 кгс/см²), представляют собой комбинированные приборы для измерения как избыточного давления, так и разрежения (вакуума). В энергетической отрасли, где контроль параметров пара, воды, воздуха и других сред является критически важным для безопасности и эффективности, данные приборы находят повсеместное применение. Они используются для мониторинга систем вакуумирования конденсаторов паровых турбин, контроля давления в системах гидравлического управления, воздушных компрессорах, системах подпитки котлов и многих других технологических процессах.

Принцип действия и конструктивные особенности

Основой большинства мановакуумметров диапазона -0,1-0,5 МПа является трубчатая пружина (трубка Бурдона) или мембранная измерительная головка. Принцип действия основан на деформации чувствительного элемента под воздействием разности давлений. В случае трубки Бурдона, представляющей собой согнутую по дуге трубку с овальным или эллиптическим сечением, при подаче избыточного давления она стремится распрямиться. При измерении вакуума (разрежения) трубка, наоборот, сжимается. Это механическое перемещение через тягово-рычажный механизм преобразуется во вращательное движение стрелки, указывающей на значение давления или разрежения на градуированной шкале.

Конструктивно мановакуумметр имеет двухстороннюю шкалу. Левая часть шкалы (от 0 до -0,1 МПа или в других единицах) предназначена для измерения вакуума, правая часть (от 0 до 0,5 МПа) — для измерения избыточного давления. Нулевая отметка является общей. Корпус приборов, применяемых в энергетике, как правило, изготавливается из стали или нержавеющей стали, имеет повышенную пылевлагозащищенность (обычно не ниже IP54) и виброустойчивость. Измерительный элемент часто выполняется из фосфористой бронзы или нержавеющей стали для работы с различными средами.

Классификация и основные технические характеристики

Мановакуумметры можно классифицировать по нескольким ключевым признакам, определяющим их область применения.

По типу чувствительного элемента:

• Трубчато-пружинные (с трубкой Бурдона): Наиболее распространенный тип, отличающийся простотой, надежностью и широким диапазоном измерений. Подходят для измерения давления неагрессивных сред (воздух, пар, вода, масло).
• Мембранные: Используют упругую мембрану в качестве чувствительного элемента. Чаще применяются для измерений в средах с высокой вязкостью или склонных к засорению трубки Бурдона. Обладают повышенной чувствительностью в области низких давлений.
• Сильфонные: В основе лежит сильфон — тонкостенная гофрированная оболочка. Применяются для точных измерений малых давлений и разрежений, а также для работы с агрессивными средами при использовании соответствующих материалов.

По классу точности:

Класс точности определяет максимально допустимую приведенную погрешность в процентах от диапазона измерений. Для эксплуатационного контроля в энергетике чаще всего применяются приборы классов 1,0; 1,5; 2,5. Для лабораторных и поверочных работ используются более точные модели класса 0,6; 0,4.

По диаметру корпуса (условному диаметру):

• 40 мм
• 50 мм
• 63 мм
• 100 мм
• 150 мм (наиболее распространены для панельного монтажа на щитах управления)
• 160 мм

По типу присоединения:

• Радиальное (присоединительный штуцер выходит из корпуса снизу).
• Осевое (торцевое, штуцер расположен сзади корпуса).
• Фланцевое (для специальных применений).

Таблица 1: Сводные технические характеристики типовых мановакуумметров

Параметр	Типовое значение / Варианты исполнения	Примечание
Диапазон измерений	-0,1…0 МПа (вакуум) и 0…0,5 МПа (избыточное давление)	Возможны другие комбинации в рамках общего предела (напр., -0,1…0,25 МПа)
Класс точности	1,0; 1,5; 2,5	По ГОСТ 2405-88 (или аналогичным международным стандартам)
Диаметр корпуса	100, 150, 160 мм	Для щитового монтажа наиболее популярен 150 мм
Присоединение	Радиальное или осевое	Резьба: M20x1.5, G½, NPT ½
Рабочая температура окружающей среды	От -40°C до +70°C	Для показаний; температура измеряемой среды может быть ограничена
Температура измеряемой среды	До +100°C (стандартно), до +200°C (с радиатором или сифонной трубкой)	Для пара и горячих сред обязательна установка сифонной трубки (петли) для охлаждения
Защита от коррозии	Корпус из углеродистой стали с покрытием, корпус из нержавеющей стали AISI 304/316	Исполнение из нержавеющей стали обязательно для агрессивных сред или повышенных требований к чистоте
Степень защиты IP	IP54, IP65	Защита от пыли и брызг воды
Положение при монтаже	Вертикальное	Отклонение от вертикали может вносить дополнительную погрешность

Особенности монтажа и эксплуатации в энергетических системах

Правильная установка мановакуумметра напрямую влияет на точность измерений и долговечность прибора. Ключевые требования:

• Запорный клапан (игольчатый вентиль): Обязательный элемент обвязки. Позволяет отключать прибор для замены, поверки или ремонта без остановки технологического процесса. Для систем с высокими температурами и давлением должен быть рассчитан на соответствующие параметры.
• Сифонная трубка (гидрозатвор): При измерении давления пара или других горячих сред (выше +100°C) между технологическим трубопроводом и прибором устанавливается сифонная трубка U-образной или петлеобразной формы. Она заполняется конденсатом, который создает гидравлический барьер, предотвращающий передачу высокой температуры к чувствительному элементу манометра.
• Демпферные устройства (амортизаторы): В системах с пульсацией давления (например, на выходах поршневых компрессоров) необходимо применять мембранные разделители или демпферы-гасители пульсаций для защиты механизма прибора от вибрации и преждевременного износа.
• Расположение: Прибор должен быть установлен в доступном для снятия показаний и обслуживания месте. Шкала должна располагаться вертикально. При монтаже на вибрирующие поверхности необходимо использовать амортизирующие прокладки или кронштейны.
• Герметичность соединений: Все соединения (резьбовые, фланцевые) должны быть выполнены с использованием уплотнительных материалов (лента ФУМ, паронит, графитовая набивка), выдерживающих рабочие температуры и давление.

Поверка и техническое обслуживание

Мановакуумметры, используемые в энергетике, относятся к средствам измерения, подлежащим периодической поверке. Межповерочный интервал (МПИ) обычно составляет 1-2 года, если иное не указано в технической документации. Поверка осуществляется с помощью образцовых средств измерения — грузопоршневых манометров или калибраторов давления/вакуума более высокого класса точности.

В процессе эксплуатации необходимо визуально контролировать:

• Отсутствие механических повреждений корпуса и стекла.
• Отсутствие подтеканий измеряемой среды в месте присоединения.
• Плавность хода стрелки (отсутствие залипаний, скачков).
• Возврат стрелки к нулевой отметке после полного сброса давления (с учетом влияния вакуумной части шкалы).

Запрещается эксплуатация прибора, если стрелка не возвращается к нулю, стекло разбито, имеются повреждения, либо просрочен срок поверки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальная разница между мановакуумметром и обычным манометром?

Обычный манометр измеряет только избыточное давление относительно атмосферного, начиная с нуля. Мановакуумметр имеет расширенную шкалу, которая позволяет измерять как избыточное давление (положительные значения), так и разрежение, вакуум (отрицательные значения) относительно атмосферного давления. Ноль на его шкале соответствует именно атмосферному давлению.

2. Почему стрелка мановакуумметра не стоит точно на нуле при атмосферном давлении?

Небольшое отклонение (в пределах допуска класса точности) может быть вызвано изменением атмосферного давления (например, при смене погоды), температурным воздействием на механизм или естественным износом. Если отклонение превышает половину допустимой основной погрешности, прибор требует поверки или ремонта. Также необходимо убедиться, что к прибору не приложено никакое давление или разрежение (система отключена, вентиль открыт в атмосферу).

3. Можно ли использовать мановакуумметр для измерения абсолютного давления (abs)?

Нет, стандартные мановакуумметры показывают именно избыточное давление и разрежение относительно текущего атмосферного. Для измерения абсолютного давления (относительно абсолютного вакуума) требуются специальные манометры абсолютного давления, у которых нулевая отметка соответствует вакууму, а шкала начинается, например, с 0 МПа (абс.) или 0 бар (абс.).

4. Как правильно подобрать мановакуумметр для системы с паром?

Ключевые критерии: 1) Диапазон измерений должен перекрывать рабочее и возможное пиковое давление/разрежение с запасом 15-20%. 2) Обязательно наличие сифонной трубки (гидрозатвора). 3) Материалы (корпус, трубка Бурдона, уплотнения) должны быть стойкими к температуре и коррозионному воздействию пара. 4) Класс точности выбирается исходя из требований технологического регламента (чаще 1,5). 5) Резьбовое соединение должно соответствовать посадочному месту на системе (чаще G½ или M20x1.5).

5. Что делать, если мановакуумметр «залип» и не реагирует на изменение давления?

Эксплуатацию прибора необходимо немедленно прекратить и отключить его от системы запорным вентилем. «Залипание» часто вызвано загрязнением внутренней полости трубки Бурдона или механизма твердыми частицами, коррозией или деформацией от гидроудара. Такой прибор подлежит демонтажу и отправке в ремонтную организацию, имеющую лицензию на ремонт средств измерений. Самостоятельная разборка запрещена, так как приводит к невозможности последующей поверки.

6. Как часто нужно проводить поверку мановакуумметров на энергетическом объекте?

Межповерочный интервал устанавливается для каждого типа приборов при их утверждении типа и указывается в свидетельстве о поверке. Для большинства эксплуатационных мановакуумметров в энергетике МПИ составляет 2 года. Однако внутренними документами предприятия (приказами по метрологической службе) этот интервал может быть сокращен, если прибор работает в условиях повышенной вибрации, температуры или ответственности измеряемого параметра. График поверок является обязательным для выполнения.

Заключение

Мановакуумметры диапазона -0,1-0,5 МПа являются неотъемлемым и критически важным элементом систем контроля и управления в энергетике. Их правильный выбор, основанный на анализе рабочих сред, температур, давлений и требований к точности, а также грамотный монтаж с использованием необходимой арматуры (запорных вентилей, сифонных трубок) и соблюдение регламентов технического обслуживания и поверки, напрямую влияют на безопасность, надежность и экономическую эффективность работы энергетического оборудования. Понимание принципов работы и особенностей эксплуатации данных приборов позволяет персоналу своевременно выявлять отклонения в работе систем и принимать корректирующие меры, предотвращая аварийные ситуации и простои.