Вакуумметры ТВ-310Т: устройство, принцип действия и техническая эксплуатация
Вакуумметр ТВ-310Т представляет собой термопарный (термопарный манометрический преобразователь) прибор, предназначенный для измерения давления разреженных газов в диапазоне от 1.0 до 1.0·10-3 мм рт. ст. (от 133 до 1.33·10-1 Па). Он является серийным, широко распространенным средством контроля вакуума в различных энергетических и промышленных установках, таких как вакуумные выключатели, насосные системы, сушильные установки и научно-исследовательские стенды. Конструктивно прибор состоит из измерительного преобразователя (датчика) и вторичного прибора (измерительного блока), соединенных между собой кабелем.
Принцип действия и конструктивные особенности
Принцип действия ТВ-310Т основан на зависимости теплопроводности разреженного газа от его давления. Основным элементом датчика является термопара, спай которой приварен к нагревателю, питаемому стабилизированным током. При изменении давления окружающего газа изменяется интенсивность отвода тепла от нагревателя, что приводит к изменению его температуры и, соответственно, термо-ЭДС на выходе термопары. Эта ЭДС, являющаяся мерой измеряемого давления, подается на измерительный блок, где усиливается, линеаризуется и отображается на стрелочном или цифровом индикаторе (в зависимости от модификации).
Конструкция преобразователя ТВ-310Т включает в себя:
- Корпус с фланцевым присоединением: Стандартный фланец позволяет интегрировать датчик в вакуумную систему. Материал корпуса, как правило, нержавеющая сталь или латунь.
- Измерительную головку: Внутри расположены нагреватель, рабочая термопара и компенсационная термопара для учета температуры корпуса.
- Герметичный ввод: Для подключения электрического кабеля к вторичному прибору.
- Измерительный блок (вторичный прибор) со стрелочным или цифровым индикатором.
- Термопарный преобразователь (датчик) ТВ-310Т.
- Соединительный кабель длиной, как правило, 1.5 метра.
- Комплект монтажных и эксплуатационных документов (паспорт, руководство по эксплуатации).
- Монтаж преобразователя: Датчик устанавливается на вакуумную камеру или трубопровод с помощью фланцевого соединения. Необходимо обеспечить герметичность соединения. Ось преобразователя должна располагаться горизонтально для минимизации конвекционных потоков, влияющих на точность.
- Установка вторичного прибора: Измерительный блок монтируется на щите или стене в месте, удобном для снятия показаний, вдали от источников сильных магнитных полей и вибраций.
- Подключение: Преобразователь и вторичный прибор соединяются кабелем через гермовводы. Затем вторичный прибор подключается к сети 220 В.
- Прогрев и калибровка: После подачи питания необходимо выждать не менее 15 минут для стабилизации температурного режима нагревателя датчика. При необходимости производится калибровка «нуля» при глубоком вакууме (давлении ниже 1·10-3 мм рт. ст.) и проверка показаний по эталонному манометру в рабочем диапазоне.
- Контроль вакуума в дугогасительных камерах вакуумных выключателей (ВВ): Является одной из ключевых задач. Снижение вакуума ниже допустимого уровня (обычно 1·10-4 – 1·10-5 мм рт. ст.) ведет к ухудшению дугогасящих свойств и возможному отказу выключателя. ТВ-310Т часто используется как встроенное средство контроля на панелях управления.
- Мониторинг работы вакуумных насосов: Контроль остаточного давления в системах откачки турбин, конденсаторов, трансформаторов.
- Научное и экспериментальное оборудование: Установки для напыления пленок, ускорители, масс-спектрометры.
- Промышленные технологические процессы: Вакуумные печи, сушильные камеры, установки литья и пропитки.
Основные технические характеристики
Технические параметры вакуумметра ТВ-310Т определяют область его применения и точность измерений.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Диапазон измеряемых давлений | 1.0·10-3 – 1.0 мм рт. ст. | Соответствует 1.33·10-1 – 133 Па |
| Питание вторичного прибора | ~220 В, 50 Гц | Допуск по напряжению ±10% |
| Потребляемая мощность | Не более 25 В·А | |
| Время установления рабочего режима | Не более 15 мин | После включения питания |
| Основная приведенная погрешность | ±12.5% – ±25% | Зависит от поддиапазона. Наименьшая погрешность в средней части шкалы. |
| Рабочая температура окружающей среды | От +10 до +35 °C | Для вторичного прибора |
| Температура контролируемой среды | От +15 до +40 °C | Для преобразователя (датчика) |
| Габаритные размеры вторичного прибора | ~160 x 160 x 90 мм | Зависит от модификации |
Комплектация и модификации
Стандартная комплектация вакуумметра ТВ-310Т включает:
Существовали модификации прибора, отличающиеся конструкцией корпуса вторичного прибора (настенный или щитовой монтаж), длиной кабеля, а также материалом и типом фланца датчика (например, под приварку или с уплотнительным кольцом).
Порядок монтажа и ввода в эксплуатацию
Установка вакуумметра ТВ-310Т должна производиться в соответствии с требованиями технической документации и правил безопасности.
Особенности эксплуатации, обслуживание и типовые неисправности
Термопарные вакуумметры, включая ТВ-310Т, критичны к составу измеряемого газа. Градуировка проводится по воздуху. При измерении давления газов с иной теплопроводностью (например, водорода или гелия) показания будут иметь систематическую погрешность, требующую пересчета по коэффициентам.
Техническое обслуживание заключается в периодической проверке нулевых показаний, визуальном контроле целостности кабеля и соединений, а также очистке преобразователя от возможных загрязнений (например, продуктов дегазации или масляных паров) с помощью органических растворителей.
Типовые неисправности и методы их диагностики:
| Внешнее проявление | Возможная причина | Способ проверки и устранения |
|---|---|---|
| Стрелка прибора не отклоняется от нуля при включении. | 1. Отсутствие питания. 2. Обрыв в цепи нагревателя или термопары датчика. 3. Неисправность измерительного блока. | Проверить напряжение на входе блока. Проверить сопротивление нагревателя датчика (должно быть несколько Ом). Проверить целостность кабеля. |
| Стрелка зашкаливает или показывает максимальное значение при любом давлении. | 1. Короткое замыкание в цепи датчика или кабеля. 2. Выход из строя усилителя вторичного прибора. | Отсоединить кабель от датчика. Если показания сбросились – неисправен датчик. Если нет – неисправен блок. |
| Показания нестабильны, «плывут». | 1. Загрязнение чувствительного элемента датчика. 2. Плохой контакт в соединительных разъемах. 3. Нестабильное напряжение питания. | Очистить датчик. Проверить и обжать контакты. Проверить сетевое напряжение. | Не сбрасывается «ноль» при глубоком вакууме. | 1. Не достигнуто необходимое для калибровки давление. 2. Дрейф параметров электроники блока. 3. Неисправность потенциометра установки нуля. | Убедиться в наличии вакуума лучше 1·10-3 мм рт. ст. Проверить и отрегулировать «ноль» внутренним подстроечным резистором (при наличии). |
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Вакуумметр ТВ-310Т нашел широкое применение благодаря своей надежности и простоте.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается ТВ-310Т от более современных цифровых вакуумметров?
ТВ-310Т — аналоговый прибор с стрелочной индикацией, требующий ручной калибровки. Современные цифровые вакуумметры обладают более высокой точностью, широким диапазоном, возможностью цифрового интерфейса (RS-485, Ethernet) для интеграции в АСУ ТП, автокалибровкой и меньшей зависимостью от состава газа. Однако ТВ-310Т выигрывает в надежности, ремонтопригодности и стоимости в простых задачах.
Можно ли использовать ТВ-310Т для измерения давления масла или других жидкостей?
Нет, категорически нельзя. Термопарный вакуумметр предназначен исключительно для измерения давления газов. Контакт с жидкостью мгновенно выведет чувствительный элемент датчика из строя.
Как перевести показания в мм рт. ст. в Паскали (Па) и наоборот?
Основное соотношение: 1 мм рт. ст. = 133.322 Па. Соответственно, для перевода значений из таблицы: 1.0·10-3 мм рт. ст. ≈ 1.33·10-1 Па (0.133 Па). Для приближенных инженерных расчетов часто используют коэффициент 133.3.
Что делать, если потеряна техническая документация на прибор?
Необходимо запросить паспорт и руководство по эксплуатации у организации, осуществляющей метрологическое обслуживание или ремонт вакуумной техники. Копии документации на серийные приборы часто имеются в их архивах. Также можно обратиться к специализированным форумам и ресурсам технической литературы.
Как часто требуется поверка вакуумметра ТВ-310Т?
Межповерочный интервал (МПИ) устанавливается метрологической службой предприятия на основании условий эксплуатации и требований к точности измерений. Как правило, для приборов, используемых в ответственных системах (например, контроль вакуума в ВВ), МПИ составляет 1-2 года. Поверка должна проводиться аккредитованной метрологической организацией с использованием эталонных вакуумных установок.
Почему показания прибора зависят от состава газа?
Принцип действия основан на измерении теплопроводности газа. Разные газы имеют разную теплопроводность при одном и том же давлении. Например, теплопроводность водорода примерно в 7 раз выше, чем у воздуха. Поэтому при измерении давления водорода прибор, откалиброванный по воздуху, покажет заниженное значение. Для точных измерений необходимо вводить поправочные коэффициенты.
Заключение
Вакуумметр ТВ-310Т, несмотря на появление более современных аналогов, остается востребованным прибором в энергетике и промышленности благодаря своей проверенной конструкции, надежности и простоте обслуживания. Его эффективная эксплуатация возможна при строгом соблюдении правил монтажа, учета влияния состава газа и проведения регулярного метрологического контроля. Понимание принципа действия, технических характеристик и типовых неисправностей позволяет специалистам грамотно интегрировать данный прибор в технологические процессы и обеспечивать точный контроль вакуумных параметров.