Мановакуумметры -0,1-0,9
Мановакуумметры -0,1-0,9: принцип действия, конструкция, применение и выбор
Мановакуумметры, работающие в диапазоне от -0,1 до 0,9 МПа (что соответствует -1 до 9 бар, или приблизительно -760 до 9000 мм рт. ст.), представляют собой комбинированные приборы для измерения как избыточного давления, так и разрежения (вакуума). Диапазон -0,1-0 МПа охватывает область вакуума, а 0-0,9 МПа – область избыточного давления. Нулевая отметка шкалы является условной точкой отсчета, соответствующей атмосферному давлению. Эти приборы критически важны в системах, где необходимо контролировать процессы, связанные с созданием вакуума и последующим нагнетанием давления, например, в вакуумных выключателях, системах конденсатоотвода, вакуумных насосах и технологических линиях.
Принцип действия и конструктивные особенности
Основой большинства мановакуумметров данного диапазона является трубчатая пружина (трубка Бурдона) или мембранная измерительная коробка. Принцип действия основан на деформации чувствительного элемента под воздействием разницы между измеряемым давлением и атмосферным.
- Трубка Бурдона: Представляет собой согнутую по дуге трубку с овальным или эллиптическим сечением. Один ее конец запаян и механически связан с передаточным механизмом, а второй – открыт для подвода измеряемого давления. При подаче избыточного давления трубка стремится распрямиться, при разрежении – согнуться сильнее. Это движение через тягу и секторный механизм преобразуется в угловое перемещение стрелки.
- Мембранная коробка (сильфон): Состоит из двух гофрированных мембран, соединенных по периметру. Под действием давления коробка либо расширяется (при избыточном), либо сжимается (при вакууме). Этот тип чаще используется для измерений в областях низких давлений и вакуума, обеспечивая большую чувствительность.
- Вакуумные выключатели (ВВ): Контроль степени вакуума в дугогасительной камере является критически важным для надежного отключения токов короткого замыкания. Мановакуумметр, встроенный в полюс выключателя, позволяет визуально контролировать состояние вакуума. Падение вакуума ниже -0,1 МПа (т.е. приближение к нулю) сигнализирует о разгерметизации и необходимости обслуживания.
- Конденсационные установки и турбины: Контроль вакуума в конденсаторах паровых турбин (обычно в диапазоне -0,09…-0,1 МПа). Снижение глубины вакуума напрямую влияет на КПД турбоустановки.
- Вакуумные насосы и системы: Визуальный мониторинг создаваемого насосом разрежения на всасывающей линии.
- Системы гидро- и пневмоавтоматики: Контроль давления в ресиверах, линиях управления, где возможны режимы как нагнетания, так и откачки.
- Фильтрационные и аспирационные системы: Контроль перепада давления на фильтрах, где разрежение свидетельствует о засорении.
- Диапазон измерений: Рабочее давление/вакуум должно находиться в пределах 2/3 от максимальной шкалы прибора. Для режима, где основная работа идет в вакууме -0,08 МПа, а избыточное давление возможно до 0,3 МПа, подойдет прибор с диапазоном -0,1-0,5 МПа, а не полный -0,1-0,9 МПа.
- Среда измерения: Материал манометрической коробки и корпуса должен быть коррозионно-стойким к измеряемой среде. Для пара, аммиака, сероводорода, кислорода обязательна нержавеющая сталь.
- Рабочие условия: При наличии вибраций (насосы, компрессоры) обязательны приборы с жидкостным заполнением. Для наружной установки требуется защита от атмосферных воздействий (IP54 и выше).
- Требования к сигнализации: Для автоматизации процесса остановки насоса или включения сигнализации при достижении пороговых значений необходимо выбирать электроконтактные мановакуумметры (например, типа ЭКМВ).
- Межповерочный интервал (МПИ): Для приборов, используемых в коммерческом учете или на объектах повышенной опасности, МПИ обычно составляет 2 года. Для технического контроля может быть реже, но регламентируется внутренними документами предприятия.
Корпус прибора, как правило, изготавливается из стали, нержавеющей стали или ударопрочного пластика. Шкала имеет двустороннюю градуировку: влево от нуля – зона вакуума (часто в отрицательных барах, МПа или мм рт. ст.), вправо – зона избыточного давления. Соединение с технологическим процессом осуществляется через штуцер с резьбой, чаще всего М20х1,5, G½ или ¼ NPT.
Классификация и основные технические характеристики
Мановакуумметры -0,1-0,9 МПа классифицируются по нескольким ключевым параметрам.
Таблица 1: Классификация мановакуумметров
| Критерий | Типы | Описание и применение |
|---|---|---|
| Класс точности | 0,6; 1,0; 1,5 | Наибольшая точность (0,6) требуется для лабораторных и поверочных работ. В промышленных условиях обычно применяют классы 1,0-1,5. |
| 2,5; 4,0 | Используются для технических измерений, где важна общая тенденция, а не абсолютное значение. | |
| Диаметр корпуса | 40, 50 мм | Малогабаритные приборы для установки в ограниченном пространстве (щиты, панели). |
| 63, 100 мм | Наиболее распространенный типоразмер для стационарного монтажа на трубопроводах и оборудовании. | |
| 150, 160 мм | Приборы для дистанционного считывания показаний, часто с повышенным классом точности. | |
| Материал чувствительного элемента | Латунь, бронза | Для измерений неагрессивных сред: воздуха, инертных газов, воды, масел. |
| Нержавеющая сталь (AISI 316, 304) | Для агрессивных сред, пищевой, химической промышленности, а также для повышенных требований к коррозионной стойкости. | |
| Дополнительное оснащение | Заполнение жидкостью (глицерин, силикон) | Заполнение корпуса демпфирующей жидкостью гасит вибрации стрелки, защищает механизм от вибрации и коррозии, облегчает считывание показаний в условиях пульсаций. |
| Контактные группы (электрические сигналы) | Мановакуумметрическое реле (электроконтактный мановакуумметр). Имеет одну или две уставки для коммутации цепей при достижении заданных значений давления или вакуума. |
Области применения в энергетике и промышленности
Приборы данного типа находят широкое применение в системах, где вакуум и давление являются частью технологического цикла.
Критерии выбора мановакуумметра
Правильный выбор прибора обеспечивает долговечность и точность измерений.
Монтаж, эксплуатация и безопасность
Монтаж должен осуществляться с использованием соответствующего инструмента. Штуцер прибора монтируется непосредственно на технологический патрубок, часто через трехходовой кран или игольчатый вентиль, что позволяет проводить отключение, продувку импульсной линии и замену прибора без остановки процесса. Импульсная линия (если она есть) должна быть по возможности короткой. При измерении давления пара или горячих сред необходимо использовать петлевые отводы (гидрозатворы) или сифонные трубки для охлаждения чувствительного элемента. Запрещается эксплуатация прибора при выходе стрелки за пределы шкалы, особенно в зону вакуума при отсутствии разрежения, так как это может привести к необратимой деформации трубки Бурдона. При появлении запотевания стекла, некорректного возврата стрелки к нулю или механических повреждений прибор подлежит немедленной замене и поверке.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается мановакуумметр от обычного манометра и вакуумметра?
Обычный манометр измеряет только избыточное давление (шкала от 0 и выше). Вакуумметр измеряет только разрежение (шкала от 0 и вниз, в отрицательных значениях). Мановакуумметр объединяет обе функции в одном приборе, имея шкалу, градуированную как в отрицательную (вакуум), так и в положительную (давление) области от нулевой отметки, соответствующей атмосферному давлению.
Что означает класс точности 1,5 для мановакуумметра -0,1-0,9 МПа?
Класс точности 1,5 означает, что допустимая приведенная погрешность прибора не превышает ±1,5% от его диапазона измерений. Для прибора с диапазоном 1,0 МПа (-0,1 до +0,9) это составляет ±0,015 МПа (или ±0,15 бар) на всей шкале. Погрешность будет одинаковой как в зоне вакуума, так и в зоне избыточного давления.
Почему стрелка прибора не возвращается точно к нулю после сброса давления?
Это явление называется остаточной деформацией чувствительного элемента. Основные причины: длительная работа в режиме, близком к пределу шкалы; гидроудар или резкие перепады давления; усталость металла; механическое повреждение. Такой прибор требует внеочередной поверки или замены, так как его показания некорректны.
Можно ли использовать мановакуумметр с нержавеющим чувствительным элементом для измерения давления кислорода?
Да, но с критически важным условием: прибор должен быть обезжирен и маркирован как «Кислородный» (часто наносят голубую метку или надпись «OXY»). Попадание масла или жира в систему с чистым кислородом под давлением может привести к взрыву. Стандартные промышленные мановакуумметры для этой цели не подходят.
Как часто нужно поверять мановакуумметры на энергетическом объекте?
Межповерочный интервал (МПИ) устанавливается для каждого типа приборов и условий эксплуатации. Для мановакуумметров на оборудовании, связанном с безопасностью (котлы, турбины, вакуумные выключатели), МПИ обычно составляет 2 года, если иное не указано в паспорте прибора или в корпоративных стандартах предприятия. Приборы для технического контроля (не влияющие на безопасность и учет) могут поверяться реже, по результатам метрологического аудита.
Что выбрать: мановакуумметр с трубкой Бурдона или мембранным разделителем?
Трубка Бурдона – стандартное решение для чистых, невязких, некристаллизующихся сред. Мембранный разделитель (мембранный корпус) необходим для измерения давления вязких, загрязненных, абразивных или химически агрессивных сред. Мембрана изолирует измерительный механизм от среды, передавая давление через разделительную жидкость. Для мановакуумметров в диапазоне -0,1-0,9 МПа оба типа применяются, выбор определяется исключительно свойствами измеряемой среды.
Заключение
Мановакуумметры диапазона -0,1-0,9 МПа являются надежным и необходимым инструментом для контроля комбинированных процессов в энергетике и промышленности. Их правильный выбор, учитывающий диапазон, среду, условия эксплуатации и необходимость сигнализации, обеспечивает безопасность, экономичность и стабильность технологических циклов. Соблюдение правил монтажа, эксплуатации и своевременной метрологической поверки гарантирует длительный срок службы и точность показаний этих приборов. Понимание принципов их работы и конструктивных особенностей позволяет персоналу грамотно интерпретировать данные и оперативно реагировать на отклонения от нормативных режимов работы оборудования.