Вакуумметр. Измерение давления разрежённых газов

Использование, преимущества и недостатки электроконтактных манометров

Устройства весьма популярны в различных отраслях промышленности и инфраструктурных систем:

  • Технологические установки.
  • Машиностроительные станки.
  • Генерация и распределение тепла.
  • Водопроводные сети.
  • Компрессорная техника.
  • Промышленные холодильники.

Электроконтактные приборы обладают рядом важных преимуществ по сравнению со своим функциональным конкурентом- реле давления. К ним относятся:

  • Не требуется отдельного соединения для подключения манометра.
  • Простота настройки пределов срабатывания, не нужны специальные инструменты.
  • Четкая визуализация настроек.

Есть у устройства и недостатки:

  • Малый предельный ток, который электроконтактный прибор может коммутировать. Это ограничивает мощность нагрузки. Для больших нагрузок манометр будет только сигнализирующим элементом, его приходится использовать для управления более мощными коммутационными приборами.
  • Высокая цена. Стоит примерно втрое дороже реле. (Зато не надо тратиться на отдельный манометр).

Контактный манометр удобно использовать в случаях небольшой мощности нагрузки и отсутствия современной электронной системы автоматики.

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

Электроконтактный манометр: схема подключения, типы, принцип работы — Токарь

Для соблюдения необходимых условий безопасности, важно, чтобы рабочие параметры технологический установок не превышали аварийных значений. Если возникают такие ситуации, то автоматическая система управления должна немедленно остановить работу оборудования и не давать ему запускаться до устранения неполадок или до достижения требуемых значений технологических параметров регулируемой среды

Если возникают такие ситуации, то автоматическая система управления должна немедленно остановить работу оборудования и не давать ему запускаться до устранения неполадок или до достижения требуемых значений технологических параметров регулируемой среды.

Сегодня на рынке существует огромное количество приборов для управления технологическими процессами. Так, например, одним из датчиков для измерения и контроля давления является электроконтактный манометр.

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.

Что такое степень пылевлагозащиты ip67?

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.

Описание

Принцип действия ЭКМ основан на использовании зависимости между измеряемым давлением и упругой деформацией мембраны первичного преобразователя.

ЭКМ изготавливаются в виде единой конструкции. В их состав входят: первичный преобразователь, электронное устройство, светодиодный индикатор (СД) или жидкокристаллический индикатор (ЖК). Измеряемая среда подается в камеру первичного преобразователя, под действием давления происходит деформация измерительной мембраны, что приводит к изменению электрического сигнала первичного преобразования. Электронное устройство преобразует сигнал, поступающий от первичного преобразователя в унифицированный токовый выходной сигнал и в цифровой сигнал, поступающий на многофункциональный индикатор. В зависимости от значения измеренного сигнала ЭКМ осуществляет регулирование значения физической величины за счет управления различными исполнительными устройствами.

Просмотр и изменение параметров конфигурации ЭКМ производится посредством кнопочной клавиатуры. Измеренные значения отображаются одновременно на 4-х разрядном цифровом индикаторе и в виде дискретной графической шкалы с указанием положения уставок относительно диапазона измерений. Также на индикаторе отображаются единицы измерения и информация о срабатывании реле каналов сигнализации.

В зависимости от возможности перестройки диапазона измерений ЭКМ являются многопредельными, перенастраиваемыми.

ЭКМ выпускаются в двух модификациях ЭКМ-1005 и ЭКМ-2005, отличающихся конструктивным исполнением.

Обозначения ЭКМ в зависимости от измеряемого давления:

— ЭКМ-1005-ДА, ЭКМ-2005-ДА — манометры абсолютного давления;

— ЭКМ-1005-ДИ, ЭКМ-2005-ДИ — манометры избыточного давления;

— ЭКМ-1005-ДИВ, ЭКМ-2005-ДИВ — манометры избыточного давления — разрежения;

— ЭКМ-1005-ДД, ЭКМ-2005-ДД — манометры разности давлений;

— ЭКМ-1005-ДГ, ЭКМ-2005-ДГ — манометры гидростатического давления.

ЭКМ имеют исполнения:

— общепромышленное,

— взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь»

(ЕхХ

— взрывозащищенное с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (Ехё),

— атомное (повышенной надежности) для эксплуатации на объектах АС и объектах ядерного топливного цикла (ОЯТЦ) (А);

— взрывозащищенное с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» для эксплуатации на объектах АС и объектах ядерного топливного цикла (ОЯТЦ) (АЕхё).

•J

1

I

&

В ЭКМ предусмотрено внутреннее программное обеспечение (ПО).

Внутреннее ПО состоит только из встроенной в микропроцессорный модуль ЭКМ метрологически значимой части ПО. Внутреннее ПО является фиксированным, незагружаемым и может быть изменено только на предприятии-изготовителе.

Уровень защиты внутреннего ПО от преднамеренного и непреднамеренного доступа соответствует уровню «А» по МИ 3286-2010. Не требуется специальных средств защиты, исключающих возможность несанкционированной модификации, обновления (загрузки), удаления и иных преднамеренных изменений метрологически значимой встроенной части ПО СИ и измеренных данных.

Вакуумметр (трубка) Бурдона

Вакуумметр (трубка) Бурдона относится к механическому типу. Измерение степени разрежения происходит за счет деформации кольцеобразной трубки, один из концов которой присоединен к измеряемой среде, под воздействием атмосферного давления. При измерении могут возникать неточности в связи с изменением атмосферного давления, поэтому применяются компенсационные устройства.

Следует использовать нейтральные к измеряемой среде материалы для изготовления трубки. Характеристики рабочей среды, нейтральной по отношению к трубке, не влияют на точность измерения.

К таким мановакуумметрам и вакуумметрам относятся некоторые модели Wika, Vam, MVS, МС, MPS, MFS, MX, MTX, МF, MG, ВП-100М. Основными их отличиями являются присоединительные размеры, диаметр и материал трубки, что позволяет применять их как в агрессивных, так и нейтральных рабочих средах.


Трубка Бурдона

Основы работы вакуумметров и конструкции

На практике измеряют не чистый вакуум (его в земных условиях создают лишь для исследований глубокого космоса), а разность давлений. Тем не менее, определить такую разницу напрямую довольно сложно. Поэтому чаще используют так называемый косвенный метод, когда измеряют какое-либо характерное свойство газа, а затем сравнивают его с эталонным. Соответственно этому классифицируют и вакуумметры. Известны следующие типы:

Ионизационный, в котором степень разрежения оценивается по длине свободного пробега молекул: чем давление ниже, чем больше эта длина, и тем больше энергии будет выделено в результате состоявшегося столкновения молекул.
Тепловой, использующий принцип, подобный предыдущему, но определяется не энергия столкновения ионизированных частиц газа, а выделяющаяся при этом тепло. Поскольку в тепловых вакуумметрах измерение теплоты проводится при помощи измерительных мостов Томсона, которые собираются из термопар, то такие вакуумметры иногда называют термопарными.
Ёмкостной, оценивающий степень разрежения по деформациям эластичных мембран. В этом случае, правда, измеряется не сам вакуум, а разница давлений до и после местонахождения измерительной мембраны.

Механический или стрелочный, в котором измерительный механизм связан с тонкостенной трубкой, изгибающейся при самых незначительных перепадах давления. По принципу действия эти приборы (вакуумметры Бурдона) более всего напоминают манометры, из-за чего их именуют мановакуумметрами.
Если дополнительно сжать измеряемый газ избыточным давлением, то диапазон показаний прибора, подобного рассмотренному выше, увеличится. Следовательно, обычный манометр можно превратить в вакуумметр компрессионного типа. Такие приборы используют в качестве автомобильных вакуумметров.
Датчиковый, который использует для регистрации фактического давления газа показания первичных узлов слежения. Датчики могут быть конвекционного, пьезорезистивного, электроконтактного, магнитострикционного и электронного типа. По физическому принципу такие вакуумметры не отличаются от перечисленных ранее, однако используют показания от промежуточных устройств, что повышает точность их работы.

Подключение экм к пускателю

  • admin
  • Стройка и ремонт

Электроконтактные манометры получили очень широкое распространение в системах автоматики безопасности котельных, ТЭЦ и ЦТП. Они не только контролируют давление, но также отлично позволяют осуществлять управление производственными процессами, в частности, включение-выключение насосов. В данных аспектах ЭКМ являются прекрасной альтернативой реле давления. Например, для обеспечения контроля давления водогрейного котла в допустимых пределах необходимо либо два реле давления (отдельно реле низкого и отдельно реле высокого давления), либо всего лишь один электроконтактный манометр с двумя контактными группами.

Промышленностью выпускаются следующие виды ЭКМ:— электроконтактные манометры на микровыключателях;— электроконтактные манометры с магнитомеханическими контактами;— взрывозащищенные.

Чтобы понять, будет ли оправданно применение электроконтактного манометра в данной конкретной схеме, нужно рассмотреть достоинства и недостатки данного прибора.

При установке ЭКМ не потребуется никаких тройников или фитингов, так как он уже собран в едином корпусе для коммутационных контактов и контрольного манометра. То есть в одном приборе мы можем не только контролировать давление, но и видеть текущее его значение. Также достоинствами электроконтактного манометра является простота его настройки, а также более точная визуализация настроенных пределов срабатывания по давлению. Пределы настраиваются с помощью контактных стрелок, без использования специализированного инструмента, необходима только индикаторная отвертка.

Недостатком ЭКМ являются низкие токи коммутации (всего 300-500 мА), что требует подключение управляемых устройств большой мощности производить через промежуточные реле во избежание обгорания контактов манометра.

Принципиальные электрические схемы электроконтактных манометров

Типы исполнения электроконтактных манометров: 1 — указательная стрелка; 2,3 — электроконтактные уставки; 4,5 — зоны замкнутых и разомкнутых контактов соответственно; 6,7 — объекты воздействия

Электроконтактные манометры имеют типовую схему функционирования, которая может быть проиллюстрирована на предыдущем рисунке. При увеличении давления и достижении им определённого значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью общего контакта 2 электрическую цепь прибора, что в свою очередь, приводит к включению в работу объекта воздействия 6.

Электроконтактный манометр ДМ2010СгУ2 исполнения 5

В зависимости от назначения используются различные модификации ЭКМ, имеющие следующие исполнения электрических схем:Исполнение 1 – с одним контактом на замыкание;Исполнение 2 – с одним контактом на размыкание;Исполнение 3 – с двумя контактами на размыкание-размыкание;Исполнение 4 – с двумя контактами на замыкание-замыкание;Исполнение 5 – с двумя контактами на размыкание-замыкание (левый контакт – размыкающий, правый – замыкающий);Исполнение 6 – с двумя контактами на замыкание-размыкание (левый контакт – замыкающий, правый – размыкающий).

Подключение электроконтактного манометра

Самые распространенные в теплотехнике схемы ЭКМ – это схемы с двумя контактами, то есть исполнения 3, 4, 5 и 6. Рассмотрим подключение на примере электроконтактного манометра ДМ2010СгУ2.

В манометрах данной марки исполнение можно определить по цвету сигнальных стрелок:— исполнение 5 – оба указателя синие.— исполнение 6 – оба указателя красные.— исполнение 3 – левый указатель (min) – синий, правый (max) – красный;— исполнение 4 – левый указатель (min) – красный; правый (max) – синий;

Подключение электроконтактного манометра к приборам электрической цепи осуществляется четырёхжильным кабелем по схеме, обозначенной на рисунке:— контакт 1 — общий провод;— контакт 2 — сигнал min;— контакт 3 — сигнал max;— контакт 4 — заземление.

Контакты пронумерованы на вилке разъема, которая располагается на корпусе манометра, на самой розетке нумерация отсутствует.

Виды и конструкция прибора

В зависимости от того, для каких целей приборы используются, они подразделяются на различные типы. Самыми распространёнными являются манометры пружинные. Они имеют свои преимущества:

  • Измерение величины в широком диапазоне.
  • Хорошие технические характеристики.
  • Надёжность.
  • Простота устройства.

В пружинном манометре чувствительным элементом является полая внутри изогнутая трубка. Она может иметь сечение в виде овала или эллипсоида. Эта трубка деформируется под воздействием давления. Она запаяна с одной стороны, а с другой находится штуцер, при помощи которого измеряют величину в среде. Конец трубки, который запаян, соединяется с передаточным механизмом.

Конструкция прибора такова:

  • Корпус.
  • Стрелки прибора.
  • Шестерёнки.
  • Ось.
  • Поводок.
  • Зубчатый сектор.

Между зубьями сектора и шестерёнки устанавливается специальная пружина, которая необходима для того, чтобы исключить мёртвый ход.

Измерительная шкала представлена в Барах или Паскалях. Стрелка показывает избыточное давление той среды, в которой проводится замер.

Принцип действия очень прост. Давление от измеряемой среды поступает внутрь трубки. Под его воздействием трубка пытается выровняться, так как площадь внешней и внутренней поверхностей имеет разную величину. Свободный конец трубки совершает движение, при этом стрелка поворачивается на определённый угол благодаря передаточному механизму. Измеряемая величина и деформация трубки находятся в прямолинейной зависимости. Именно поэтому значение, которое показывает стрелка, и является давлением определённой среды.

Измерение вакуума – самое важное

При пусконаладке тепловых насосов, кондиционеров и холодильных установок вакуумметры всегда используются в паре с вакуумным насосом, который непосредственно и создает вакуум в системе. При этом вакуумметр должен отвечать следующим требованиям:

  • Сенсор давления, обладающий высокой точностью в нижнем диапазоне измерений (например, датчик Пирани).
  • Беспроводной мониторинг абсолютного давления.
  • Измерение температуры испарения H2O.
  • Визуальный сигнал тревоги при превышении предельных значений.

Приобретение вакуумметра: будьте осторожны при сравнении характеристик

При сравнении указанных классов точности различных приборов необходимо следить, чтобы они не были «действительны только в лабораторных условиях»

Вам как потребителю должно быть важно то, что дает ваш вакуумметр в условиях реального применения. Указанной точности приборов Testo вы всегда можете доверять!

Тепловые датчики

Это более современная разновидность изделий, которая пользуется наибольшей популярностью при организации работы систем для создания низкого или среднего вакуума. Однако эксплуатировать измерительные приборы этого типа допускается исключительно при абсолютном вакууме.

Принцип работы датчиков этого типа основан на разнице теплопроводимости газа в условиях разного давления.

Самым популярным представителем категории тепловых манометров является термопарный вакуумметр. Он способен измерять давление в диапазоне 10−1 (10−3) – 103 (10) Па. (мм.рт.ст.). Работа устройства основана на термоэлектрическом преобразователе. Охлаждение осуществляется за счет самой термопары.

Тепловые датчики

Это образцовый вакуумметр, так как он способен определять давление в большом диапазоне и стоит не так дорого. Однако и он используется преимущественно только при работе в условиях никого вакуума.

Вокруг термопары постоянно создается давление. Основной элемент при этом соединен с нить нагрева. При повышении температурных показателей формируются необходимые данные о работе системы.

Также к тепловым вакуумметрам относятся:

Вакуумметр Пирани. Это классический датчик, который позволяет фиксировать уровень сопротивления. В конструкции также присутствует нить нагрева, которая меняет свои характеристики в зависимости от уровня давления газа. Работа осуществляется электроконтактным методом;
Конвекционный вакуумметр. В этом случае показатели выводятся за счет конвекции. Тепло генерируется в процессе смешивания газов. Такие датчики отличаются большими габаритами, что не позволяет без проблем монтировать в любую систему. Поэтому они также не очень популярны сегодня.

Устройство электроконтактного манометра

Конструктивно устройство представляет собой доработанный стрелочный манометр. Отличия заключаются в следующем:

  • Ось стрелки индикатора изолирована от корпуса, деталей электроконтактного прибора и шкалы.
  • На циферблате добавлены две стрелки, задающие (Рвкл) и (Роткл)Их можно перемещать по шкале.
  • Эти стрелки находятся на одной оси с главной индикаторной стрелкой, места их крепления изолированы друг от друга,
  • Индикаторная стрелка вращается независимо от задающих.
  • К подшипникам крепления стрелок подведены токоведущие ламели, электрически присоединенные к соответствующей стрелке. С другой стороны ламели выведены в контактную группу.
  • Провода могут монтироваться к клеммам внутри корпуса, а могут выводиться наружу пучком со смонтированным разъемом на конце.

Иногда стрелку, задающую (Рвкл), делают синего цвета, а стрелку для (Роткл)- красного. Но у большинства моделей обе стрелки синие, и их различают по положению на шкале: (Рвкл) всегда левее. Подключение оборудования к электроконтактному манометру проводится в зависимости от варианта его исполнения.

Для различных потребителей и коммутационных схем выпускается несколько разновидностей (исполнений) устройства:

  1. Одноконтактное нормально разомкнутое.
  2. Одноконтактное нормально замкнутое.
  3. Двухконтактное, оба нормально замкнутых.
  4. Двухконтактное, оба нормально разомкнутых.
  5. Двухконтактное, один нормально замкнутый, другой- нормально разомкнутый.
  6. Двухконтактное, один нормально разомкнутый, другой- нормально замкнутый.

С помощью подбора нужного варианта исполнения можно обойтись без дополнительных инвертирующих реле, усложняющих и удорожающих электрическую схему оборудования и повышающих вероятность его отказа.

Ионизационные вакуумметры

По стабильности и точности показаний измерения давления глубокого вакуума, ионизационные вакуумметры являются одними из лучших. Принцип их действия основан на том, что при нагреве током катода, он излучает электроны, которые двигаются в сторону анодной решетки. Так как решетка имеет значительные для электронов размеры ячеек, то часть электронов свободно пролетает сквозь нее, но под действием магнитного поля возвращается. Электроны могут совершить несколько колебательных движений, прежде чем попадут на анодную решетку.

При столкновении электронов с молекулами газов, происходит ионизация. Заряженные ионы начинают двигаться в сторону катода, создавая ионный ток. Таким образом, чем выше концентрация газов, тем чаще происходят столкновения и больше ионный ток. Замер силы ионного тока дает точные данные о концентрации молекул в вакууме, что позволяет довольно точно определить давление. Они получили широкое распространение в лабораториях и производствах, требующих глубокого вакуума.


Ионизационный вакуумметр ВИТ-2

Устройство манометра

Среди плюсов данного прибора могу отметить его комплектацию. В одном прочном корпусе есть основная система и все необходимые контакты. Благодаря этому не приходится устанавливать лишние фитинги.

Помимо прочного корпуса манометр состоит из измерительного блока, ионизатора и камеры, внутри которой находится небольшая пластина. Также там размещается активный источник энергии, за счёт которого осуществляется всё действие. Снаружи корпуса есть шкала, помогающая отслеживать измерение давления. Она перемещается на несколько делений в зависимости от показателей. Весь механизм закрыт прозрачным стеклом.

Внутри установлен электрический преобразователь, которой способствует перемещению энергии. Под действием давления образуется сила, действующая на участок цепи. Измерительный блок имеет достаточно простое строение. Он состоит из двух сильфонов, которые связаны с основным рычагом, преобразующим энергию.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий