Манометры для измерения давления газа: типы, особенности конструкции и действия измерителей

Что это за датчик и когда используется

Электроконтактный манометр — это датчик, который применяется для измерения избыточного и вакуумметрического давлений в разных средах (жидкость, газ, пар), используется в качестве сигнализирующего устройства прямого действия и позволяет управлять производственными процессами, при этом особым условием к среде является исключение ее кристаллизации.

ЭКМ применяется для выдачи сигналов управления исполнительным механизмам, которые поддерживают значения давления в трубопроводе, а также компрессорных установках, гидросистемах, пневмооборудованиях или бытовых автоклавах на определённом значении.

Электроконтактный манометр пользуется популярностью во многих отраслях промышленности и инфраструктурных системах:

• Энергетика;
• Металлургия;
• Нефтегазовая и нефтехимическая промышленность;
• Системы водоснабжения;
• Машиностроительные установки;
• Генерация тепла и его распределение.

Также ЭКМ востребованы в системах автоматики безопасности ТЭЦ, ЦТП и котельных.

Разновидности моделей датчиков

Производством электроконтактных манометров занимается немало производителей, некоторые предлагают достаточно широкую линейку моделей, приведенный ниже перечень разделен согласно различным заводам-изготовителям:

• ТМ (ТВ, ТМВ), 10-ой серии;
• PGS23.100, PGS23.160;
• ЭКМ100Вм, ЭКМ160Вм;
• ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06, ДМ2005Сг и ее аналог ТМ-610.05 РОСМА.

Все перечисленные модели делятся на манометры с микровыключателями и с магнитомеханическими контактами. Также производители выпускают приборы во взрывозащищенном исполнении и виброустойчивые или жидконаполненные (внутри заполнены диэлектрическим маслом, чаще всего глицерином) чтобы показания стрелки манометра «не скакали» при повышенной пульсации измеряемой среды. Глицерин внутри ЭКМ не даст стрелке быстро перемещаться.

Принцип работы электроконтактных манометров

Принцип работы ЭКМ заключается в замыкании или размыкании подвижным контактом некого уставочного значения. Подвижным контактом электроконтактного манометра является показывающая давление стрелка, которая поворачивается при изменении давления в измеряемой среде. Уставочное (регулируемое) значение выставляется вручную с помощью двух стрелок (минимальное и максимальное значение). Эти стрелки манометра после установки значений неподвижны.

Значение подвижной стрелки в рабочем процессе, как правило, находится между двумя уставочными, но при пересечении ей предельного значения происходит замыкание либо размыкание контактов внутренней электрической цепи (зависит от типа исполнения модели). Данные контакты можно использовать в различных релейных схемах для управления, например, пневматическими или электромагнитными клапанами, а также магнитными пускателями различных двигателей.

На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность.

Что нужно знать для установки манометров?

Чтобы произвести установку манометра необходимо использовать дополнительное оборудование. Для установки на трубу применяют трехходовые краны и игольчатые вентили. С целью защиты приборов применяют демпферные блоки, мембранные разделители, а также петлевые отборные устройства.

Трехходовой кран под манометр.

С помощью трехходового шарового или пробкового крана производят подключение прибора к оборудованию, в частности к трубопроводу. Можно также устанавливать двухходовой кран, в котором предусмотрен ручной сброс давления, при отключении прибора. Не стоит использовать стандартные шаровые краны, поскольку после его закрытия, механизм прибора продолжает оставаться в течение какого-то времени под давлением среды, в результате чего он может преждевременно выйти из строя. При давлении до 25 кгс/см2 это наиболее распространенный вид соединения. Если давление высокое – нужно использовать игольчатые вентили. Нужно учитывать, приобретая кран, соответствие резьбы манометра и резьбы крана.

Демпферный блок.

Демпферный блок необходим, чтобы гасить пульсацию измеряемой среды. Его устанавливают перед манометром. Резкое и частое изменение давления измеряемой среды создает пульсацию, которую необходимо гасить, чтобы измерить давление среды. Пульсацию в трубопроводе создают насосы, в которых не предусмотрено устройство плавного спуска, а также установка большого количества шаровых кранов и дисковых затворов, открытие которых создает гидравлические удары.

Разделители сред мембранные.

Мембранные разделители сред – защитное устройство, назначение которого предохранять механизм прибора от попадания в измеряемую среду агрессивных, абразивных и кристаллизующихся сред. Выбирая это дополнительное устройство, нужно, чтобы резьба манометра и мембранного разделителя совпадала.

Блок клапанный игольчатый.

С его помощью подключают к технологическому оборудованию датчики избыточного, абсолютного давления, давления-разрежения, манометров. Этот блок дает возможность производить дренаж импульсной линии, а также сбрасывать давление перед демонтажем прибора. Используя клапанный игольчатый блок, можно подключать метрологическое оборудование для контроля, не производя отключение датчика от измеряемой среды.

Правила, которым нужно следовать при установке манометров:

1. Производить подключение манометра к системе необходимо при отсутствии давления в трубопроводе.
2. При установлении прибора, циферблат должен быть ориентирован вертикально.
3. Вращение прибора нужно осуществлять за штуцер с использованием гаечного ключа.
4. Недопустимо применять усилие к корпусу прибора.

Цифровые дифманометры

Устройства этого типа кроме основных функций измерения разницы в давлении способны определять динамические показатели рабочих сред. Такие приборы обозначаются маркировкой ДМЦ-01м. Дифференциальный манометр цифровой, в частности, используется в системах контроля вентиляции производственных объектов, позволяет рассчитывать показатели потребления газа, учитывая температурные корректировки, а также вести учет средних расходов по измеренным позициям. Устройство снабжено микропроцессором, который автоматически ведет учет измерений и накопления информации по газоходу. Все получаемые сведения о результатах работы отображаются на дисплее.

Как подобрать манометр «

В настоящее время на рынке Украины присутствует огромное количество однотипных манометров с разными обозначениями. Каждый Производители манометров пытается выделить именно свою продукцию.

Как разобраться в предлагаемом разнообразии, не запутаться, купить действительно качественный и нужный манометр?

Определение типа контролируемого давления?

Манометр – для измерения избыточного давления. (давление выше атмосферного) Вакуумметр – для измерения вакуумметрического давление (давление ниже атмосферного) Мановакуумметр – для измерения как вакуумметрического, так и избыточного давления. Напоромер – для измерения низкого избыточного давления. Тягомер – для измерения низкого вакуумметрического давления. Тягонапоромер – для измерения низкого как избыточного так и вакуумметрического давления.

Подбираем пределы измеряемого давления: напримерот 0 МПа до 1,6МПа.

Как правило, для замены прибора рекомендуется купить прибор с аналогичными диапазонами измеряемого давления. Можно подбирать приборы с другими единицами измерения давления. Например манометр показывающий давление в Кгс/см2, Атм, Бар, можно легко заменить на манометр показывающий давление в МПа и Кпа. Перевод давления предельно прост:

1МПа=1000кПа; 1кПа=0,001МПа; 1кгс/см2=0,1МПа=100кПа; 1bar=0,1МПа=100кПа; 1Атм=0,098МПа=98кПа;

1мм.рт.ст=0,000133МПа=0,133кПа; 1мм.вод.ст=0,00001МПа=0,01кПа

Если Вы подбираете диапазон давлений прибора самостоятельно, рекомендуем Вам выбирать прибор таким образом, чтобы его средние показания были в 2/3 или в 3/4 шкалы деления прибора.

Подбираем прибор по назначению:

• Если Вам необходимо купить манометр для измерения давления неагрессивных сред: воздуха, жидкости, газа, пара, масла, в температурном диапазоне от -40 до +150С. Вам подойдет обычный общетехнический манометр или вакуумметр. ДМ 05063, ДМ05100, ДМ05160, ДМ 05 МП-3-У.
• Вы хотите купить манометр для измерения кислорода, ацетилена, пропана, аммиака? Это специальные манометры, имеющие свои технологические особенности. Манометры для кислорода выпускаются с обезжиренным механизмом, так как даже незначительное взаимодействие чистого кислорода с маслом может привести к взрыву. Корпус кислородных манометров окрашивается в синий цвет. Внутренний механизм аммиачного манометра должен быть коррозионностойким.
• Манометры для измерения давления агрессивных сред выпускаются с коррозионностойким внутренним механизмом и корпусом.
• Если Ваш манометр подверженн вибрации (копрессора, прессы, станки, работающее оборудование и т.д.), рекомендуем купить виброустойчивый, глицеринонаполненный манометр.
• Электроконтактные манометры – это манометры с электроконтактной группой. Манометр предназначен для измерения давления, а также для управления внешними электрическими цепями, сигнализации минимального, максимального давлений или позиционного регулирования. С помощью дополнительных стрелок на шкале манометра можно задавать минимальные и максимальные диапазоны давления, соответствующие точкам замыкания электрический цепи.
• Эталонные манометры – манометры для особо точных измерений. Применяются для поверки общетехнических манометров.
• Термоманометры – приборы для одновременного измерения давления и температуры.

Существуют также и другие типы манометров специального назначения: дифференциальные, самопишущие, железнодорожные, судовые и др. Заказ таких манометров происходит в соответствии с конкретным проектом, либо под определенное оборудование, поэтому мы не будем подробно останавливаться на этих типах.

Подбираем размеры корпуса.

50, 63мм – подбирается, когда манометр должен быть компактным и легким, например, устанавливается на переносном оборудовании или в свободном доступе для визуального контроля показаний (сварочный аппарат, кислородный баллон, и т.д.) 100мм — наиболее удобен для визуального контроля показаний. Используется в большинстве случаев. 160мм, 250мм – используется для удобства контроля показаний визуально удаленных приборов, например на высоко расположенном трубопроводе под потолком в котельной.

Манометры

Часто бывает необходимо знать не атмосферное давление, а так называемое относительное давление. Это разница между атмосферным давлением и давлением в каком-либо сосуде. Для этого применяют приборы, которые называются манометрами.

Рассмотрим устройство жидкостного манометра. Его основу составляет стеклянная U-образная трубка, заполненная жидкостью (обычно водой). Правое колено сообщается с атмосферой. При помощи шланга к манометру присоединен сосуд, который в начале опыта тоже сообщается с атмосферой. При этом уровни воды в манометре находятся у отметки 0 см. Затем, откачивая насосом воздух, мы уменьшаем его давление в сосуде. При этом вода в манометре смещается влево, и по разнице уровней воды в коленах манометра можно судить о том, насколько давление в левом колене (давление воздуха в сосуде) меньше, чем атмосферное. Например, на рис. 5 разница уровней воды в коленах составляет 40 см. Можно сказать, что давление в сосуде меньше атмосферного на 40 сантиметров водяного столба (см вод. ст.)

Рис. 5. Жидкостный манометр

Переведем 40 см вод. ст. в паскали с помощью известной формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда:

Применение жидкостных манометров не всегда удобно. Для получения давления необходимо переводить сантиметры водного столба в паскали, жидкостные манометры не могут работать в условиях тряски (например, на транспорте). Поэтому на практике широкое применение получили так называемые деформационные металлические манометры, на шкале которых сразу показаны значения давления в паскалях (точнее, строго говоря, превышение давления над атмосферным).

В основе работы металлического деформационного манометра лежит, как следует из названия, деформация металлической дугообразной трубки. Внутри трубки содержится газ, давление которого необходимо измерить. При помощи двух тяг движение трубки передается стрелке (см. рис. 6), которая вращается на оси. Конец стрелки передвигается по шкале. Трубка, стрелка, шкала помещены внутрь корпуса, закрытого стеклом.

При увеличении давления газа внутри трубки она немного распрямляется, ее концы удаляются друг от друга, и это движение тягами передается стрелке, конец которой смещается вправо по шкале. При уменьшении давления стрелка сместится в обратном направлении под действием сил упругости в трубке.

Рис. 6. Металлический манометр

Как выглядит манометр

Современный цифровой манометр представляет собой дисплей в пластиковом или металлическом корпусе, снабженный кнопкой Вкл/Выкл (ON/OFF) и показывающий величину давления.

По результатам измерения на электронном дисплее загораются значения давления. На корпусе обязательно наносится заводская маркировка и дата производства устройства. Манометр состоит всего из нескольких деталей и рекомендуется к использованию в домашних условиях.

Пружинный манометр, который считается классическим вариантом устройства, представляет собой круглый циферблат в корпусе со стрелкой. Стрелка показывает на шкале результаты измерений.

В качестве чувствительного элемента применяется полая трубка с овальным или эллипсоидным сечением (трубка Бурдона). Когда на эту трубку действует давление, она деформируется (разгибается при увеличении давления и сгибается при его уменьшении).

С одной стороны трубка полностью запаяна, с другого конца размещается штуцер для измерения величины давления. Запаянный конец соединен с механизмом передачи. Эксперты утверждают, что этот вариант лучше всего, потому что он не зависит от электроники.

В конструкцию прибора входят следующие элементы:

• Пластиковый или металлический корпус;
• Шкала с делениями, которые показывают величину давления газа или жидкости;
• Подвижная стрелка, наподобие часовой;
• Шестеренки;
• Зубчатый сектор.

Между зубчатым сектором и шестеренками стоит пружинка, она требуется для исключения мертвого хода. Узнать о том, какое давление показывает манометр, можно посмотрев на его измерительные деления шкалы. Обозначенные деления манометра соответствует силе давления газа или жидкости.

Шкала измерения показывает результат в паскалях (русское обозначение Па, международное Pa), барах или атмосферах. Это наиболее часто используемые единицы измерения давления

При этом неважно, где происходят измерения — в газообразной или жидкой среде

Обычно в современных магазинах можно выбрать и купить электронный прибор для измерения, но на производстве, иногда, до сих пор применяются механические модели, так как они более точные и работают без сбоев.

Краткий обзор некоторых моделей датчиков и их особенности

ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06

ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06 от производителя ЗАО «Росма» собираются на базе манометров ТМ-510, а после установки электроконтактной приставки становятся полноценными ЭКМ.

В данных моделях ЭКМ используются контакты с магнитным поджатием, которые позволяют коммутировать большие токи с большой разрывной мощностью контактов, по сравнению с приборами, имеющие скользящие контакты.

ЭКМ ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06 характеризуются надежным электрическим соединением при динамических нагрузках.

Основные характеристики:

1. Двухконтактная электрическая схема;
2. Максимально возможное напряжение ~380 В;
3. Максимально возможный ток — 1 А;
4. Максимально возможная разрывная мощность контактов — 30 Вт;

ЭКМ100Вм

ЭКМ100Вм – является электроконтактным манометром на микровыключателях, предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи при достижении заданного предела давления. Обеспечивает визуальную индикацию контролируемого давления.

При необходимости может быть оснащен дополнительными опциями:

1. Бобышки, отводы или импульсные трубки ;
2. Краны и клапаны;
3. Прокладки, переходники, демпферы и т.д.

Модель ЭКМ100Вм имеет следующие характеристики:

• Диапазон возможных измерений до 4 МПа;
• Класс точности 2.5;
• Диаметр корпуса 100 мм;
• электроконтактной группой V исполнения по ГОСТ 2405-88.

Технологии не стоят на месте, все совершенствуется, в том числе и конструкции измеряемых приборов.

Так, например, современные цифровые датчики ЭКМ-1005, ЭКМ-2005 от заводов-изготовителей Теплоклимат, Теплоконтроль и Элемер, совсем скоро вытеснят устаревшие стрелочные приборы. Это электронные показывающие современные интеллектуальные контактные манометры имеющим как дискретные, так и аналоговый выход (4-20 мА).

Они уже пользуются на рынке достаточно большим спросом

Поэтому не важно, какими характеристиками обладает прибор, рано или поздно появится новый, более удобный и полезный в работе

Принцип работы и схема подключения теплового реле

Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить

Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением

Что такое термостат и какой у него принцип работы

Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения

Как выбрать полировальную машину

Чтобы грамотно выбрать полировальную машину, нужно понимать ее основные характеристики:

1. Класс инструмента. Бывает любительский (бытовой), полупрофессиональный и профессиональный. Класс влияет на стоимость — чем выше уровень, тем дороже аппарат. Но профессиональная машинка для полировки прослужит гораздо дольше, несмотря на каждодневную эксплуатацию.
2. Мощность двигателя. Этот параметр варьирует от 400 до 1500 Вт. Чем показатель выше, тем быстрее вращается оснастка, лучше шлифуется поверхность.
3. Диаметр устанавливаемых дисков. На полировальную машину можно установить диски от 120 до 240 мм, в зависимости от формы корпуса и редуктора. Для полировки большой ровной поверхности пригодится оснастка большого диаметра, повышающая производительность и снижающая давление на площадь. Для работы со сложным рельефом и большим числом изгибов лучше выбирать диски 125, 150 или 180 мм в диаметре.
4. Форма машинки. Конфигурация влияет на удобство использования. Бывают угловые машины (как болгарка), прямые (как дрель) и прямые с двумя ручками.
5. Масса инструмента. Вес устройства варьирует от 2 до 5 кг. Это сказывается на утомляемости рук при длительной работе и удобстве транспортировки.
6. Число оборотов. Число оборотов зависит от мощности мотора. Значение может быть от 400 до 4200 об/мин, что влияет на скорость исполнения работы и качество поверхности.
7. Функции аппарата. Различные функции, которыми может быть оснащена полировальная машина, сказываются на качестве обработки и безопасности. Среди таких характеристик: регулировка количества оборотов, поддерживание постоянного числа оборотов под нагрузкой, защита двигателя от перегрева.
8. Комплектация. Вместе с полировальной машиной поставляется кабель, длиной от 2 до 5 метров, что влияет на маневренность оператора и необходимость в переноске. Еще может быть кейс, упрощающий транспортировку.

Устройство ЭКМ

ЭКМ является устройством, имеющий форму цилиндра и очень похожим на обычный манометр. Но в отличие от него в состав ЭКМ входят две стрелки, задающие значения уставок: Рмакс и Рмин (их перемещение осуществляется по шкале циферблата в ручную). Подвижная стрелка, показывающая реальное значение измеряемого давления коммутирует контактные группы, которые замыкаются или размыкаются при достижении ей выставленного значения. Все стрелки располагаются на одной оси, но места, в которых они закреплены, изолированы и не соприкасаются друг с другом.

Ось индикаторной стрелки изолирована от деталей прибора, его корпуса и шкалы. Она совершает вращения независимо от других.

К подшипникам, с помощью которых крепятся стрелки, подведены специальные токоведущие пластины (ламели), соединенные с соответствующей стрелкой, а с другой стороны эти пластины выведены в контактную группу.

Помимо вышеперечисленных составляющих, ЭКМ как и любой манометр имеет также чувствительный элемент. Почти во всех моделях, этим элементом является трубка Бурдона, которая перемещается вместе со стрелкой, жестко закрепленной на нём, также в роли данного элемента для датчиков, измеряющих давление среды более 6 МПа, используется многовитковая пружина.

Общая информация о давлении

Поддерживаемое давление газа зависит от назначения трубопровода

По определению давление – физическая величина, равная силе, которая действует на единицу площади под 90° к поверхности. Так как голубое топливо передается по трубопроводам, здесь условной поверхностью выступает площадь сечения трубы, а напор определяет скорость перемещения вещества.

Давление на разных участках газопровода от месторождения до форсунки в газовом котле поддерживается разное.

Виды давления

Напор в трубах жестко нормируется. Если в магистральной трубе величина слишком мала, переместить газ к другой станции попросту не удастся. Если давление в домовой сети будет слишком велико, на конечном пункте – горелке, газовую смесь не удастся смешать с кислородом в нужной пропорции, чтобы поддерживать горение, а не спровоцировать взрыв.

По величине напора классифицируют газопроводы. А так как он поддерживается постоянно, газ «связывают» с этой величиной.

Различают магистральные и распределительные газопроводы.

Магистральный

Распределительный

Магистральные – по такому трубопроводу газовую смесь передают на большие расстояния. С определенной частотой здесь установлены газокомпрессорные станции, которые поддерживают необходимый уровень. Конечным пунктом для магистрали служит местная распределительная станция. По уровню напора различают 2 вида:

• магистральные сети 1 класса – с рабочим давлением от 2,5 до 11,8 МПа включительно;
• 2 класса – поддерживается по нормативу 1,2–2,5 МПа.

Распределительные – по трубопроводу газ доставляют от станций к конечному потребителю – внутридомовым сетям. Различают:

• 1 категория – бытовой газ передается под давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
• категория 1а – более 1,2 МПа;
• 2 категория – 0,3–0,6 МПа.

Единицы измерения

Измеряется давление самым разным образом. Но если речь идет о газовой линии, чаще всего используются следующие варианты:

• 1 мм. рт. ст – эта единица очень наглядна, особенно когда используют для измерения жидкостный манометр.
• 1 атм – единица измерения более традиционная. Первой величиной, которую можно было с чем-то сравнивать, было атмосферное давление. Величина, высчитываемая от абсолютного нуля, носит название абсолютная. Отсюда, избыточное давление равно разнице между абсолютной и атмосферной величиной. При изменении разряжения определяют, насколько уровень в некотором ограниченном объеме – трубопроводе – меньше атмосферного. Эту величину называют вакуумметрическим давлением. При ремонте или обследовании внутридомовых сетей измеряют вакуумметрическое в системе удаления дыма, и избыточное давление – в газопроводе.
• 1 бар – единица, более распространенная в Европе. 1 бар равен 100000 Па.
• 1 Па – единица измерения принятая в системе СИ. Неудобна тем, что слишком мала – всего 1 ньютон на 1 м². При обследовании газопроводов используют большую единицу – 1 МПа, равный 1000000 Па(паскалей).

Какой выбрать

При выборе манометра для подкачки шин необходимо учитывать множество нюансов. Но в первую очередь – определиться с суммой. Стоимость колеблется достаточно существенно – в несколько десятков раз в зависимости от модели. Учесть следует ряд нюансов:

• тип устройства (электронное, механическое);
• точность;
• исполнение.

В первую очередь следует определиться с целями и задачами, которые будет решать данное устройство. Если измерение давления воздуха требуется не часто, примерно раз в месяц и погрешность в 0. 1 атм не играет роли – стоит остановиться на механическом, аналоговом манометре.

Это позволит сэкономить средства, избежать переплаты и сделать использование более удобным. Так как отпадает необходимость осуществлять замену батареек.

Если требуется высокая точность, манометр используется постоянно – то стоит сделать выбор в пользу электронного устройства. Стоимость его, как правило, несколько выше. Для каждодневной носки, транспортировки в транспортном средстве имеет смысл приобрести компактное устройство в небольшом корпусе. Причем чем меньше будет устройство – тем оно дороже.

Условия эксплуатации и считывание показателей

На циферблате водяного манометр указывается давление. Оно может измеряться в барах, Паскалях или атмосферах.

Соотношение между единицами измерения примерно такое: 1 атм = 100 кПа = 0,1 МПа = 1 бар = 1 кгс/см2 = 750 мм рт. ст. Это приближенное соотношение. Если надо провести измерения с высокой точностью, то учитывают, что 1 атм = 101,325 кПа = 1,01325 бар.

Пользоваться манометром можно только в тех условиях, которые оговорены в техническом паспорте. Давление на прибор должно подаваться плавно.

Эксплуатация запрещена, если:

• при подаче давления стрелка не движется;
• разбито или треснуло приборное стекло;
• стрелка прыгает и не возвращается в нулевое положение после сброса давления.

Чтобы быть уверенным в правильных показаниях манометра, надо проводить поверку. Новые приборы поверяет изготовитель. Далее контролируется время между поверками.

Допустимый срок указан в паспорте и составляет 1 или 2 года. Поверку проводят в Центре стандартизации и метрологии или в организации, у которой есть лицензия.