Показывающие манометры (механические)

Большинство показывающих, самопишущих и сигнализирующих манометров с трубчатой пружиной являются устройствами прямого преобразования, в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего, регистрирующего или контактного устройства.

Рисунок 3.3 Пружинный показывающий механический манометр

1 — одновитковая трубчатая пружина; 2 — держатель; 3 — пробка; 4 — поводок; 5 — зубчатый сектор; 6 — шестерня; 7 — стрелка

Схема показывающего пружинного манометра представлена на рис. 3.3. Одновитковая трубчатая пружина 1 с одного конца приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя заканчивается шестигранной головкой и штуцером, с помощью которого к манометру подсоединяется трубка, подводящая давление. Свободный конец пружины 1 припаян к пробке 3, шарнир- но соединенной с поводком 4.

При перемещении свободного конца пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 5 относительно оси О, вызывая поворот шестерни (трибки) 6 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 7. Пружина, не приведенная на рисунке, обеспечивает поджатое зубцов трибки к зубцам сектора, убирая люфт. Статическая характеристика манометра может подстраиваться за счет изменения точки закрепления поводка 4 в прорези сектора 5 и смещения положения стрелки, устраняя мультипликативную и аддитивную погрешности. На рис. 2 показано радиальное размещение штуцера. Манометры также изготавливаются с его осевым размещением.

Пружинные показывающие манометры выпускаются с верхним пределом измерения от 0,1 МПа (1 кгс/см2) до 103 МПа (104 кгс/см2) в соответствии со стандартным рядом. Пружинные вакуумметры имеют диапазон измерения — 0,1...0 МПа, а мановакуумметры при нижнем пределе измерения — 0,1 МПа имеют верхний предел измерения по избыточному давлению от 0,1 до 2,4 МПа. Образцовые показывающие пружинные манометры имеют класс точности 0,15; 0,25 и 0,4; рабочие 1,5; 2,5; 4, рабочие повышенной точности 0,6 и 1.

Для сигнализации предельных отклонений давления в цепях защиты и позиционного регулирования широко применяются электроконтактные манометры. Схема манометра типа ЭКМ представлена на рис. 3.4 В показывающий манометр дополнительно введены две стрелки 2, 3, к которым упругими токоподводами поджаты электрические контакты 4.

Рисунок 3.4 Электроконтактный манометр:

1 — показывающая стрелка; 2, 3 — стрелки; 4 — электрические контакты; 5 — поводок; 6 — электрический контакт

Стрелки 2,3 с помощью торцевого ключа и поводка 5 устанавливаются против значений сигнализируемого давления. Показывающая стрелка 1 также снабжена электрическим контактом 6. Если давление находится в пределах рабочего диапазона, то электрические цепи сигнализации разомкнуты. При достижении показывающей стрелкой любой из контактных замыкается электрическая цепь, вызывая срабатывание сигнализации. Электрические контакты остаются замкнутыми при нахождении показывающей стрелки за пределами рабочего диапазона давления, поскольку стрелки 2, 3 ограничивают смещение контактов внутрь рабочего диапазона, а вне его контакты увлекаются показывающей стрелкой 1. Класс манометров и вакуумметров 1, 5; пределы измерения соответствуют стандартному ряду.

Для целей сигнализации и позиционного регулирования используются реле давления типа РД, которые не имеют показывающей шкалы и имеют верхние пределы измерения в диапазоне 12— 1600 кПа. Их настройка на верхний или нижний предел срабатывания производится по показаниям контрольного манометра. Разрывная мощность контактов при активной нагрузке составляет 10 Вт (ф. «Метран»).

Промышленностью выпускаются механические показывающие и самопишущие манометры (МТП, МТС), вакуумметры (ВТП, ВТС) и мановакуумметры (МВТП, МВТС) с одновитковой трубчатой пружиной. Самопишущие приборы имеют дисковую диаграмму, совершающую один оборот за 8, 12 или 24 ч, ее вращение осуществляется электрическим двигателем или часовым механизмом, имеющим 8-суточный завод. Класс точности манометров 1; 1,5; 2,5.

Сильфонные чувствительные элементы используются в механических показывающих и самопишущих дифманометрах типа ДСП и ДСС. Схема их чувствительного элемента, представляющего сильфонный блок, дана на рис. 3.5, а, на рис. 3.5, б приведен внешний вид дифманометра с вентильным блоком. Под действием разности давлений рабочий сильфон 1, расположенный в плюсовой камере дифманометра, сжимается и кремнийорганическая жидкость 2, заполняющая внутреннюю полость сильфона 1, частично вытесняется во внутреннюю полость сильфона 3, находящегося в минусовой камере дифманометра. При этом перемещается шток 4, жестко соединенный с дном сильфона 3. Работающие на растяжение пружины 5 одним концом прикреплены к неподвижному стакану 6, а другим — к концу штока 4. Со штоком 4 соединен конец рычага 7, который с помощью торсиона 8, отделяющего внутреннюю полость дифманометра от атмосферы, поворачивает ось 9, связанную с записывающим или показывающим устройством. Резиновые кольца 10 служат для ограничения хода штока 4 при односторонних перегрузках.

Рисунок 3.5 Сильфонный дифманометр типа ДС:

а — схема сильфонного блока; б — внешний вид; 1 — рабочий сильфон; 2 — кремний органическая жидкость; 3 — внутренняя полость сильфона; 4 — шток; 5 — пружины; 6 — неподвижный стакан; 7 — рычаг; 8 — тореной; 9 — ось; 10 — резиновые кольца; 11 — гофры; 12, 13 — вентили запорные и уравнительный

Первые три гофра 11 представляют собой термокомпенсатор, воспринимающий изменение внутреннего объема жидкости 2 при изменении температуры прибора. Дифманометры снабжаются вентильным блоком, включающим запорные вентили 12 и уравнительный 13. Подключение к объекту измерения дифманометра с открытым уравнительным вентилем позволяет исключить воздействие одностороннего рабочего давления на чувствительный элемент. При закрытых вентилях 12 и открытом 13 указатель дифманометра дол-жен находиться на начальной отметке, что используется при проверке его работоспособности и настройке.

Дифманометры ДС могут иметь сигнализирующее устройство и пневматические преобразователи. Привод диаграммной бумаги при регистрации показаний, как и в манометрах МТС, производится синхронным двигателем или часовым механизмом. Дифманометры имеют верхний предел измерения от 6,3 кПа до 0,16 МПа при рабочем давлении 16 и 32 МПа, класс точности 1; 1,5. Дифманометры- расходомеры, работающие с сужающими устройствами, могут иметь манометрическую часть, производящую регистрацию статического давления до 32 МПа, и интегратор для суммирования расхода.

Мембранные упругие чувствительные элементы, чаще в виде мембранных коробок, используются в приборах для измерения напора и разрежения. Схема профильного напоромера типа НМП и его внешний вид представлены на рис. 3.6.

Рисунок  3.6 Схема и внешний вид профильного мембранного напоромера НМП:

1 — штуцер; 2 — мембранная коробка; 3 — система рычагов и тяг; 4 — ось; 5 — показывающая стрелка; 6 — профильная шкала; 7 — корректор

Измеряемое давление через штуцер 1 на задней стенке прибора подается во внутреннюю полость мембранной коробки 2. С помощью системы рычагов и тяг 3, изображенных на схеме упрощенно, перемещение центра мембранной коробки преобразуется в пропорциональный угол поворота оси 4, на которую насажена показывающая стрелка 5, перемещающаяся вдоль профильной шкалы б. Для настройки начального положения показывающей стрелки используется корректор 7, находящийся на лицевой панели. Эти приборы выпускаются так же, как тягомеры и тягонапоромеры. Диапазон измерения приборов достигает 25 кПа в соответствии со стандартным рядом при классе точности 1,5; 2,5.

С использованием мембранных чувствительных элементов выпускаются реле (сигнализаторы) напора и тяги типа РД, которые работают в диапазоне от -12 до 12 кПа.

Датчика давления Метран-55

Датчики давления Метран-55 предназначены для работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Датчики Метран-55 предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей при давлении не выше 16 МПа) в унифицированный токовый выходной сигнал.

Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях. Взрывозащищенные датчики с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» имеют обозначение Метран-55-Вн, взрывозащищенные с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ia», «ib» имеют обозначение Метран-55-Ех.

Датчики Метран-55-Вн, Метран-55-Ех предназначены для установки и работы во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок, и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях.

Датчики предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 0-5 или 4-20 мА.

Датчики имеют выходной аналоговый сигнал постоянного тока 0-5 или 4-20 мА, для датчиков исполнения Ех - только 4-20 мА.

Датчики соответствуют виду климатического исполнения по ГОСТ 15.150: УХЛЗ.1, У2, ТЗ.

Условное обозначение датчика составляется по структурной схеме, приведенной в приложении А.

Технические характеристики

Датчики Метран-55 являются многопредельными и настраиваются на верхний предел измерений или диапазон измерений от Р_min до Р_max. Датчики могут быть настроены на верхний предел измерений или диапазон измерений по стандартному ряду давлений по ГОСТ 22520, или на верхний предел или диапазон измерений, отличающийся от стандартного.

Основные параметры уровнемера:

Минимальный верхний предел измерений или диапазон измерений,

Р_min, МПа………………………………………………………………………1,6

Максимальный верхний предел измерений или диапазон измерений,

 Р_max,МПа ..…………………………………………………………………….16

Ряд верхних пределов измерений или диапазонов измерений,

от Р_min до Р_max, по ГОСТ 22520, МПа ……………....1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0

Пределы допускаемой основной погрешности  датчиков, выраженные в процентах от нормирующего значения, указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Код предела допускаемой основной погрешности	Предел допускаемой основной погрешности, , %, в диапазонах настройки
015	0,15	0,2
025	0,25
050	0,5

За нормирующее значение принимается верхний предел измерений входной измеряемой величины.

Вариация выходного сигнала , не превышает абсолютного значения допускаемой основной погрешности .

Датчики Метран-55 имеют линейно-возрастающую зависимость
выходного сигнала от входной измеряемой величины (давления).

Номинальная статическая характеристика датчика соответствует виду

где I - текущее значение выходного сигнала;

P - значение измеряемой величины;

I_в, I_н - соответственно верхнее и нижнее предельные значения выходного сигнала, равные:

I_н=4мА, I_в=20мА для датчиков с выходным сигналом 4-20 мА;

I_н=0, I_в=5мА для датчиков с выходным сигналом 0-5 мА; P_в - верхний предел измерений, P_н - нижний предел измерений.

Электрическое питание датчиков Метран-55, Метран-55-Вн с
выходным сигналом 4-20мА должно осуществляется от источника питания
постоянного тока напряжением в диапазоне от 12 до 42В, с выходным сигналом 0-5мА - в диапазоне от 22 до 42В.

Источник питания датчиков в эксплутационных условиях должен удовлетворять следующим требованиям:

- сопротивление изоляции не менее 20 МОм;

- выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 кВ;

- пульсация выходного напряжения не должна превышать 0,5% от номинального значения выходного напряжения при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Гц.

Допускаемые нагрузочные сопротивления датчиков приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Потребляемая мощность датчика не превышает:

- 0,5 ВА для датчиков с выходным сигналом 0-5 мА;

- 1,0 ВА для датчиков с выходным сигналом 4-20 м А.

Датчики устойчивы к воздействию атмосферного давления от 84,0 до
106,7 кПа(группа Р1 по ГОСТ 12997).

Датчики в зависимости от климатического исполнения по
ГОСТ 15150 устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха:

- от плюс 5 до плюс 50;

- oт минус 40 до плюс 70;

- от минус 25 до плюс 70.

Дополнительная погрешность датчиков, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, на каждые 10°С не превышает значений  указанных в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Код предела допускаемой основной погрешности	Допольнительная температурная погрешность на каждые 100 С, , %
015	0,05+0,04*(Pmax/Pв)
025	0,1+0,05*(Pmax/Pв)
050

Датчики исполнения УХЛ3.1, У2 по ГОСТ 15150 устойчивы к
воздействию относительной влажности окружающего воздуха 95±3 % при
температуре плюс 35° С и более низких температурах без конденсации влаги.

Датчики исполнения ТЗ по ГОСТ 15150 устойчивы к воздействию относительной влажности окружающего воздуха 100 % при температуре плюс 35°С и более низких температурах с конденсацией влаги.

Степень защиты датчиков от воздействия пыли и воды соответствует
группе 1Р65по ГОСТ 14254.

По устойчивости к механическим воздействиям датчики
соответствуют виброустойчивому исполнению V3 по ГОСТ 12997.

Дополнительная погрешность, вызванная воздействием вибрации, выраженная в процентах от диапазона измерения выходного сигнала,
не превышает значений  определяемых формулой:

Датчики предназначены для измерения давления, по отношению к которым материалы, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими (сталь 12Х18Н1 ОТ, сплав ВТ-9).

В режиме измерения давления датчики обеспечивают постоянный контроль своей работы и формировать сообщение о неисправности в виде уменьшения выходного сигнала ниже предельного:

- менее 3,7 мА для датчиков с выходным сигналом 4-20 мА;

- менее минус 0,1 мА для датчиков с выходным сигналом 0-5 мА.

Датчики в соответствии с ГОСТ 27.003 относятся к изделиям конкретного назначения, вида I, непрерывного длительного применения, восстанавливаемым, ремонтируемым.

Средняя наработка на отказ датчика с учетом технического обслуживания, регламентируемого настоящим руководством по эксплуатации, составляет 150000 ч.

Средний срок службы датчиков составляет не менее 12 лет, кроме датчиков эксплуатируемых при измерении параметров агрессивных сред, средний срок службы которых зависит от свойств агрессивной среды, условий эксплуатации.

Масса датчиков Метран-55, Метран-55-Ех не превышает 0,6 кг, а датчиков Метран-55-Вн 0,9 кг.

Предельные значения (уровни ограничения) выходного сигнала в
диапазоне измеряемых давлений приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Общее устройство и принцип работы датчика давления

Схема датчика Метран-55 представлена на рис.3.7.