Основные значения показателей морских
Tср – среднее из ежегодных абсолютных экстремальных значений температуры, оС,
Мах – максимальная, Min – минимальная.
Табс – абсолютное экстремальное значение температуры, оС. Wср – значение среднегодовой относительной влажности,% при среднегодовой температуре, оС.
Основными анализируемыми параметрами при определении микроклиматов являются температура и влажность окружающей среды. На основе значений показателей микроклиматов определяется климатическое исполнение прибора
Приборы, эксплуатируемые в одном или нескольких климатических районах, изготавливают в одном из нижеуказанных исполнений/1-21/.
* – кроме условий с очень холодным климатом.
В дополнение к русскому обозначению климатического исполнения прибора из таблицы 1.13 может также указываться укрупненная и дополнительная категории, описание которых представлено в таблице 1.14.
Манометр стандартных исполнений используют в системах теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения, в различных отраслях промышленностей, сфере Жилищно- Коммунального хозяйства и много где еще. Данный тип манометров показывает измерения избыточного, а так же вакууметрического давления жидкой или газообразной среды.
Принцип работы очень прост и основан на зависимости деформации трубки Бурдона от измеряемого давления рабочей среды. Другими словами, под воздействием давления происходит перемещение свободного конца трубки и при помощи специального механизма происходит вращение стрелки на корпусе циферблата.
Основные части манометра стандартного исполнения выполнены из стали: кольцо и корпус. Механизм самого манометра, штуцер, а так же трубка Бурдона (сам чувствительный элемент) выполнены из медных сплавов. При изготовлении циферблата используют алюминий.
Манометры допускается применять при температурах окружающей среды в диапазоне: от -60°C до +60°C. Температура рабочей среды до +150°C. Во избежание повреждений и выхода из строя общетехнического манометра запрещается использовать в кристаллизирующейся среде, а так же в средах, которые агрессивны к медным сплавам.
Основные типы присоединения манометров стандартного исполнения: осевое, радиальное или осевое со скобой.
Диаметр корпуса: Ø 40, Ø 50, Ø 63, Ø 100, Ø 150 и Ø 160 мм.
К основным преимуществам общетехнических манометров можно отнести опломбировку корпуса, высокая степень износостойкости, невысокая цена.
По всем интересующим вам вопросам вы можете обратиться к нашим менеджерам за консультацией.
Манометрический прибор (манометр, вакуумметр, мановакуумметр, напоромер, тягомер, тягонапоромер, дифманометр и др.) – это средство измерения, которое определяется как техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени/1-16/.
РМГ 29-99/1-16/, введенный взамен ГОСТ 16263-70, который устанавливал основные термины и определения в метрологии, определяет нижеследующее.
Шкала средства измерений – это часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией.
Начальное значение шкалы – это наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений.
Конечное значение шкалы – это наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений.
Цена деления шкалы – это разность значения величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.
Диапазон показаний средства измерений – это область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы
Отсчет показаний средства измерений – это фиксация значения величины или числа по показывающему устройству средства измерений в заданный момент времени. Погрешность результата измерения (погрешность измерения) – это отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Систематическая погрешность измерения – это составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Случайная погрешность измерения – это составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.
Точность результата измерений (точность измерений) – это одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Неопределенность измерений – это параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине. Погрешность средства измерений – это разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Приведенная погрешность средства измерений – это относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Условно принятое значение величины называют нормирующим значением. Часто за нормирующее значение принимают верхний предел измерений. Приведенную погрешность обычно выражают в процентах
Стабильность средства измерений – это качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических характеристик. Основная погрешность средства измерений – это погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.
Дополнительная погрешность средства измерений – это составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.
Класс точности средств измерений – это обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
а) Диапазон показаний манометрических приборов должен выбираться из ряда, приведенного в табл. 1.2 (ГОСТ 2405–88/1-14/), и в технических условиях (ТУ) на прибор конкретного типа.
Этим ГОСТом допускается по заказу потребителя изготавливать приборы с диапазоном показаний, отличным от указанных в табл. 1.2.
Пределы измерения для
манометрических приборов согласно ГОСТ 2405-88/1-14/
Манометры с верхними пределами измерений 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600 м вод. ст. и 1,2 МПа (12 кгс/cм2) также отнесены к стандартному ряду диапазона.
Зарубежные компании-производителя при выборе диапазонов показаний манометрических приборов руководствуются положениями EN 837-1, EN 837-3/1-6,1-8/, данные которых приведены в таблице 1.3.
Пределы измерения манометрических приборов согласно EN 837-1, EN 837-3/1-6,1-8/
Диапазоны измерений для положительных давлений в мбар:
Диапазоны измерений для вакуумметрических давлений в мбар:
От -1 до 0 от -10 до 0 от -100 до 0
От -1,6 до 0 от -16 до 0 от -160 до 0
От -2,5 до 0 от –25 до 0 от -250 до 0
От -4 до 0 от -40 до 0 от -400 до 0
От -6 до 0 от -60 до 0 от -600 до 0
Диапазоны измерений для положительных давлений в бар:
от 0 до 0,6 от 0 до 10 от 0 до 160 от 0 до 1 от 0 до 16 от 0 до 250 от 0 до 1,6 от 0 до 25 от 0 до 400 от 0 до 2,5 от 0 до 40 от 0 до 600 от 0 до 4 от 0 до 60 от 0 до 1000 от 0 до 6 от 0 до 100 от 0 до 1600
Диапазоны измерений для вакуумметрических давлений в бар:
от -0,6 до 0 от –1 до 0
Диапазоны измерений для положительных и вакуумметрических давлений в бар: от –1 до +0,6 от –1 до +9
от –1 до +1,5 от –1 до +15 от –1 до +3 от –1 до +24 от –1 до +5
Европейская норма EN 837-3/1-8/ рекомендует при использовании единицы измерения Па в соответствующем диапазоне руководствоваться следующим положением:
Рабочие диапазоны измерений избыточного давления отечественных манометрических приборов, как правило, составляет от 0 до 100 %. Имеют место приборы с диапазоном показаний от 25 до 75 %. При этом в ряде исполнений диапазон измерений от 25 до 75% выделяется линией, полосой или другими знаками в тон цвета шкалы или отличным от нее цветом/1-14/.
Некоторые зарубежные производители пружинных манометров предусматривают использование манометрических приборов для пределов от 0 до 75 % диапазона показаний, и соответственно производят регулировку только на этом участке, чем обусловливается не вхождение этих приборов в класс точности на заключительном участке шкалы. Принципы организации выбора диапазона прибора представлены в параграфе 1.5.
Имеются приборы, как, например, некоторые модели дифференциальных манометров, у которых начало отсчета начинается не с нуля, а с определенного значения. Для этих конструкций в диапазоне от нуля до начало отсчета шкала не наносится и тем самым указывается на неработоспособность устройства или не соответствие его заявленному классу точности при этих значениях.
ГОСТ 2405-88/1-14/ регламентирует диапазон уставок приборов с сигнализирующим устройством:
от 5 до 95% диапазона показаний – для диапазона измерений от 0 до 100%; от 25 до 75% диапазона показаний – для диапазона измерений от 25 до 75%.
б) Класс точности является одной из основных технических характеристик манометрического прибора.
Отечественные производители обязаны обеспечивать выпуск приборов с соблюдением заявленного класса точности на всех обозначенных на циферблате прибора цифровых значениях.
Кроме того, поверку прибора отечественными метрологическими службами производят по восьми значениям давления классов точности 0,4 и 0,6 и не менее чем на пяти точках шкалы классов точности 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0. Практически такие же требования предъявляются немецким стандартом. Метрологические службы некоторых предприятий других зарубежных стран, как наблюдал автор, устанавливают для общетехнических манометров поверку по трем значениям давления, что во многих случаях сказывается на точности проводимых измерений.
Класс точности для выпускаемых отечественными предприятиями промышленных манометров, включая некоторые эталонные приборы, а также приборы повышенной точности, выбирают из значений следующего ряда: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0/1-14/. Манометрические приборы с классами точности 4,0 изготавливаются по заказу потребителя в случаях, когда к точности проводимых измерений предъявляются не столь высокие требования. точности 0,4 в ГОСТе 2405-88/114/ также был указан как не столь распространенный в практике производств. Это может быть объяснено не столь строгими требованиями к классу точности производимых приборов во времена разработки этого стандарта, когда большинство промышленных манометров в корпусе 100 и 160 мм производились с кл.т. 2,5. Соответственно, рост требований, отмечаемых в последние десятилетия, к точности производимых технических приборов (от 2,5 до 1,5 и 1,0 %) обусловил увеличение запросов метрологических служб к эталонным приборам с классом точности 0,4. Реализация таких приборов на отечественном рынке постоянно растет.
Согласно рекомендациям по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99/1-16/, класс точности – это обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
В большинстве случаев класс точности к принимается равным отношению абсолютной погрешности средства измерения Р к нормирующему значению (верхнему пределу измерения ), выраженному в процентах:
k = Р/ • 100 %. (1.6)
ГОСТ 2405–88/1-14/ регламентирует для значений класса точности соответствующие пределы основной допускаемой погрешности (см. табл. 1.4), определяемой в процентах для манометров и вакуумметров от верхнего предела измерений и для мановакуумметров в процентах от абсолютного значения всего диапазона измерений.
Значения принятых классов точности/1-14/
* Применяется по индивидуальному заказу потребителя.
точности: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 и 4,0, т.е. вместо класса точности 1,5 отечественного ГОСТа принято значение 1,6.
Класс точности, как это описано ниже, является одной из основных технических характеристик прибора и обязательно должен указываться на шкале прибора.
Для визуальной оценки точности проводимых измерений многие производители на шкалах стрелочных манометрических приборах приводят угловую широкую выделенную черту (рис.1.1), соответствующую погрешности данного прибора. Обычно такая черта представляется на нулевой отметке шкалы, где точное выставление стрелки в нулевом положении наиболее проблематично.
Рис.1.1. Визуальная оценка класса точности прибора по разметке на нулевой отметке шкалы.
Как утверждает ГОСТ 2405-88/1-14/, у манометров и напоромеров с упором для установки стрелки на нулевой отметке смещение стрелки от нуля допускается только в сторону увеличения показаний на значение, не превышающее предела допускаемой основной погрешности (рис.1.1).
Класс точности манометрических приборов может распространяться как на всю шкалу, что имеет место в большинство производимых в настоящее время манометров, так и на ее участок. Зачастую, особенно на устаревших моделях приборов, класс точности указывается несколькими цифрами, как, например, 2,5-1,5-2,5. Такая запись предполагает класс точности 2,5 в начале и в конце шкалы и 1,5 в ее центре. На рис.1.2, как пример, показан манометр с классом точности 4 в начале и конце шкалы и 1,5 в ее средней части. Участки с различающимся классом точности разделены цветовыми секторами.
Рис.1.2. Манометр с различающимся классом точности на нескольких участках шкалы.
Основные факторы, влияющие на погрешность проводимых измерений механическими манометрическими приборами, следующие:
в) Основные размеры корпусов манометрических при-
Более детальное описание конструкций корпусов, включая прямоугольные и квадратные исполнения, приведено в разделе 2.2.2.
Во всех производимых показывающих манометрических приборах ГОСТ 2405–88/1-14/ устанавливает соотношения диаметра корпуса и класса точности, как это показано в табл. 1.5.
Соответствие диаметра корпуса и класса точности согласно ГОСТ
Импортные приборы, диаметр корпуса которых составляет 63 мм, могут иметь, как это показано в табл.1.6, класс точности 1,0, а манометры с диаметром корпуса 100 мм могут производиться с классом точности 0,6.
Как правильно выбрать манометр
Манометр — это прибор для измерения давления.
Изначально термин манометр использовался по отношению к инструментам измерения давления, использовавшим вариации высоты водяного столба. С тех пор было изобретено множество прочих способов измерения давления, однако
Давление, наряду с температурой, — наиболее измеряемый и контролируемый технологический параметр, поэтому манометры крайне часто используются в промышленности.
Данное руководство по покупкам не затрагивает датчики давления. В отличие от датчиков, которые генерируют электрический сигнал и должны быть подключены к прибору или системе регулирования для того, чтобы их измерения были считываемыми или пригодными для использования, манометры позволяют считывать значение давления непосредственно с циферблата или цифрового дисплея. Некоторые манометры функционируют самостоятельно, для прочих требуется источник питания.
Промышленные манометры
Все манометры, мановакуумметры и вакуумметры, выпускаемые отечественными и зарубежными заводами-изготовителями и получившие наиболее широкое применение в условиях промышленной эксплуатации, могут классифицироваться в первую очередь, как уже отмечалось выше, по особенностям измеряемой среды или условиям эксплуатации:
промышленные приборы предназначены для работы в нормальных эксплуатационных условиях. Их конструктивное исполнение следующее:
циферблат изготавливается из сплава алюминия; цифры наносятся черной краской на белый фон циферблата; по отдельному заказу циферблат может покрываться люминофором; у манометров малых диаметров циферблаты могут изготавливаться из полистирола;
держатель, являющийся основанием для крепления трубчатой пружины, изготавливается, как правило, из медных сплавов типа ЛС-59 с гранями под ключ 12х12, 17 или 2222 и резьбами присоединительного штуцера, приведенными в табл. 2.1;
чувствительный элемент и держатель, изготавливаемые из медных сплавов, соединяют между собой пайкой;
чувствительный элемент имеет вид трубчатой одновитковой пружины при давлении менее или равным 6 МПа и многовитковой при давлении более 6 МПа.
Показывающие манометрические приборы, как видно из рис. 2.9, могут изготавливаться с радиальным, торцово-осевым и торцово-смещенным расположением штуцера. В приборах с торцовым смещением штуцера держатель размещается на расстоянии от оси манометра.
Для изготовления трубок отечественными производителями используются следующие сплавы: ЛАНКМЦ, бронза БрОФ4-0,25, латунь Л63. Зарубежные изготовители применяют медно-оловянные сплавы типа С52, бериллиевую бронзу 2, коррозионно-стойкие стали
Размеры присоединительных штуцеров показывающих манометров должны соответствовать ГОСТ2405-88/4/. На рис. 2.10 приведены различные варианты изготовления приоединительного штуцера. Резьбы метрические – от М10х1 до М20х1,5 (см.табл.2.1).
Отечественными приборостроителями основная часть показывающих манометров производится с наиболее упрощенным вариантом штуцера – сосковым (рис. 2.10,а). Для высоких и сверхвысоких давлений, как это следует из табл.2.1, в большей степени применимы штуцеры с коническим уплотнением (рис.2.1,в-е).
837-3/7,9/, по сравнению с немецким стандартом 16 288, действовавшим до принятия этих норм, кроме цилиндрических допускают изготавливать штуцеры с коническими резьбами (табл.2.2). Класс допуска на изготовление трубных резьб также снижен с категории А до В.
3/8 допускается к применению в исключительных случаях.
Цилиндрические резьбы, приведенные в табл.2.2, изготавливаются по стандарту 228-1, а конические – по
Метрические резьбы в европейских нормах не предусмотрены и отнесены к другим видам, допустимым в особых случаях.
На рис.2.11 показаны варианты изготовления присоединительного штуцера показывающих манометров, регламентированные европейскими нормами
Сосковый с дополнительной площадкой вариант изготовления штуцера (рис.2.11,а) наиболее широко используется зарубежными изготовителями. Размеры, в зависимости от присоединительной резьбы, приведены в табл.2.3.
При изготовлении держателя из нержавеющей стали допускается увеличение резьбового сгона
Для высоких давлений европейские нормы рекомендуют применять штуцеры специальные, показанные на рис.2.11,б. Размеры для такого соединения приведены в таблице 2.4.
Особое внимание заслуживают штуцеры с конической резьбой (рис.2.11,в). Размеры для таких соединений приведены в таб.2.5.
Уплотнение в таких соединениях обеспечивается по резьбе без дополнительных прокладок. 837-2/8/ рекомендует для обеспечения герметичности дополнительно использовать специальную ленту или герметик.
Возможны другие варианты изготовления присоединительных штуцеров показывающих манометрических приборов. Так, например, в горнодобывающей промышленности также используются манометры с системой монтажа в виде штека.
837-2 предлагает другие варианты присоединений в определенных сферах промышленности оговаривать с производителем отдельно.
На участке штуцера после окончания резьбовой части для исключения монтажа прибора путем его вворачивания за корпус отечественными производителями предусматриваются две лыски или в большинстве случаев четыре грани под ключ 12, 14, 17 или 22.
Основные диаметры корпусов показывающих манометров, выпускаемых как в СНГ, так и в зарубежных странах, следующие: 40, 50, 63(60), 100, 160 и 250 мм. Диаметр корпуса 60 мм может использоваться только теми предприятиями, которые производили манометры с такими размерами корпусов до ввода в действие ГОСТ 2405-88/4/. В настоящее время вышеуказанный отечественный стандарт /4/ и европейские нормы /7,9/ рекомендуют выпуск манометров с диаметром корпуса 63 мм. Европейские нормы , польские нормы также допускают изготовление, наряду с отмеченными выше, показывающих манометров в корпусе диаметром 80 и 150 мм.
Встречаются показывающие манометры в корпусах квадратной формы. Они отличаются только формой и размерами крепежного фланца.
Корпуса промышленных манометров могут изготовляться как из металла (обычной стали), медных и алюминиевых сплавов, так и пластмасс – АВ
Остальные размеры должны приводится в технических условиях на прибор конкретного типа.
Промышленные манометры обозначаются как МП (манометры показывающие).
(кислотостойкие) манометры отличаются материалом, из которого они изготовлены. Держатели на отечественных предприятиях производятся из стали Х18Н10Т, чувствительные элементы – из стали 36НХТЮ. Импортные приборы, называемые «химически стойкими», в большинстве изготовляются из сталей Х10), хотя для отдельных приборов может применяться сплав МОНЕЛ.
увствительный элемент и держатель в устройствах этого типа соединяются аргонно-дуговой сваркой.
Для работы в условиях агрессивных сред из нержавеющей стали могут изготовляться также корпус, передаточный механизм, циферблат.
Присоединительные размеры, так же как и размеры для ключа у штуцера коррозионно-стойких манометров, аналогичны размерам общетехнических манометров.
В большинстве случаев коррозионно-стойкие манометры комплектуются «безопасным» стеклом ( ), представляющим клееное многослойное стекло с прочной прозрачной прокладкой.
Основные диаметры корпусов показывающих коррозионно-стойких манометров, выпускаемых как в СНГ, так и в зарубежных странах, следующие: 40, 50, 63, 100 и 160 мм.
При измерении давления агрессивных сред могут также использоваться промышленные манометры, устанавливаемые в комплекте с мембранными разделителями.
Обозначения коррозионно-стойких манометров включают, в отличие от обычных промышленных, материал, из которого изготавливают часть прибора, узел или манометр в целом. Например, манометр с корпусом и передаточным механизмом, выполненными из коррозионно-стойкой стали, диаметром 100 мм, диапазоном измерения от 0 до 10 МПа, классом точности 1,5 обозначается:
манометры включают приборы, измеряющие давление среды со свойствами, отличными от нормальных или активных по отношению к медным сплавам, исключая коррозионно-стойкие, описанные выше.
Аммиачные манометры относятся к группе специальных и имеют держатель из обычной стали. Чувствительный элемент может изготавливаться из упругого как нержавеющего, так и углеродистого металла. Это обусловлено тем, что аммиак, как и сернистый газ, разрушает цветные металлы.
Внешняя отличительная особенность таких манометров, кроме условного обозначения вида вещества на циферблате, моет заключаться в наличии параллельно с манометрической температурной шкалы.
емпературная шкала может быть и у других видов манометрических приборов, таких, например, как фреоновые. Такого типа манометрические приборы используются только для измерения давления газов и жидких сред в состоянии насыщения, когда давление и температура вещества взаимосвязаны. Такое состояние веществ характерно для хладогенов при их работе в системах холодильных установок. Зависимость между давлением и температурой в состоянии насыщения для каждого вида вещества индивидуальна.
Наличие температурной шкалы для аммиачных и фреоновых манометров не является обязательным. ГОСТ 2405-88/4/ отмечает, «приборы, предназначенные для измерения хладонов и аммиака, могут иметь температурную шкалу».
Цвет температурной шкалы и чисел отсчета температуры должен быть:
черный или красный – для плюсовой температуры;
черный или синий – для минусовой температуры.
Эти приборы не следует отождествлять с термоманометрами, у которых на одном циферблате нанесены две автономные шкалы отсчета давления и температуры, а также установлены две стрелки. У термоманометров имеются автономные каналы измерения давления и температуры.
Основной диаметр корпуса выпускаемых показывающих аммиачных манометров как в СНГ, так и в других странах – 100 мм. Однако это не принципиальный вопрос и нет конструктивных проблем для производства аммиачных манометров другими размерами корпусов.
Аммиачные манометры обозначаются так же, как и обычные, но с указанием рабочей среды. Например, манометр диаметром корпуса 100 мм диапазоном измерений от 0 до 2,5 МПа классом точности 2,5 обозначается как
ГОСТ регламентирует выпуск манометров с одновременной индикацией давления и температуры для хладонов 142. Подводящий штуцер и чувствительный элемент у них, как и у общетехнических, может выполняться из медных сплавов. Других отличий, кроме температурной шкалы у фреоновых манометров нет. Однако, из-за особенностей температурной эксплуатации таких приборов – перепада температур измеряемой среды и окружающего воздуха наблюдается быстропрогрессирующая коррозия корпусов, изготавливаемых из технических сталей. Поэтому для таких измерений в большей степени применимы приборы с корпусами, изготовленными из нержавеющих металлов.
К специальным манометрам можно также отнести приборы, измеряющие давление вязких сред и веществ, содержащих твердые частицы. В этих конструкциях присоединительный штуцер изготавливается значительно большего проходного размера (30-90 мм), а измерительная полость заполнена несжимаемой жидкостью и отделена от рабочего измерительного пространства диафрагмой, воспринимающей измеряемое давление.
Аналогичный принцип положен в работу манометрических устройств, предназначенных для пищевой промышленности. Трансформирующая давление вставка, одна часть которой устанавливается заподлицо с трубопроводом, а вторая – соединяется с показывающим манометром, заполнена несжимаемой жидкостью (см.п.8.1).
манометры предназначены для работы в условиях пульсирующего давления измеряемой среды высокой частоты и амплитуд и внешних вибраций, как это может наблюдаться на многих технологических установках. Для условий эксплуатации, где вибрация превышает частоту 55 Гц и амплитуду смещения 0,15 мм необходимо применять, как это следует из табл.1.3, виброустойчивые приборы. В таких условиях, как отмечалось в п.2.2.1, у обычных манометров происходит быстрое «вырабатывание» зубчатого сектора и трибки передаточного механизма, что приводит к повышению погрешности измерения, а во многих случаях выходу из строя.
При пульсации измеряемого давления трубчатый чувствительный элемент, окруженный с внешней стороны вязкой жидкостью, как, например, глицерином обладает инерционностью перемещения, т. е. изменение положения его свободного конца происходит с определенным запаздыванием, что приводит к сглаживанию частотных нагрузок. Кроме того, находящаяся внутри корпуса вязкая жидкость, обеспечивает дополнительную смазку осей трения зубчатого зацепления передаточного механизма. Это также уменьшает износ зубчатой пары.
По наблюдению автора, на качественно изготовленном механизме (с высокой чистотой поверхности и оптимальной геометрией зуба) манометра, функционирующего в вязкой среде, при работе прибора на пульсирующих нагрузках энергетических установок даже после нескольких лет эксплуатации отсутствовали следы выработки пары трибка – сектор.
Представляет интерес опыт применения манометров, с корпусом заполненным вязкой жидкостью для измерения давления различных сред в системах, подвергающихся постоянным или периодическим затоплениям, когда прибор подвержен активным внешним влияниям. Защищенный корпус устройства предохраняет измерительную часть, передаточный механизм от внешних воздействий. В этих случаях также рекомендуется перед манометром устанавливать кнопочный включатель (см. п.8.4), обеспечивающий включение прибора только в период проведения измерений.
Воздействие пульсирующего давления и внешней вибрации на чувствительный элемент манометра может быть также снижено демпферами и демпфирующими устройствами, устанавливаемыми на входе измеряемой среды (см. п.8.2).
Виброустойчивые манометры изготовляются в герметичном корпусе. Специальные уплотнения между корпусом и держателем выполняются из каучуковых резин. В варианте с нержавеющим держателем и корпусом многие производители соединяют их сваркой. Обечайка корпуса герметично закрывает его и может устанавливаться как с помощью закрутки–завальцовки, так и с использованием резьбового уплотнения (рис. 2.12).
Завальцовка применяется в манометрах малых диаметров, а также у приборов больших диаметров, но более де-шевых исполнений.
Корпуса виброустойчивых манометров большинством производителей изготавливаются из коррозионно-стойкой стали. Для этих целей может также использоваться техническая сталь. Основным требованием для этой конструкции служит герметичность. Остальные узлы, такие как держатель, чувствительный элемент, передаточный механизм, могут выполняться как из медных сплавов, так и из коррозионно-стойкой стали.
В большинстве виброустойчивых манометров с целью обеспечения безопасности эксплуатации на случай разрыва на задней стенке чувствительного элемента предусматривается резиновый клапан в виде пробки.
Заполнение манометра вязкой жидкостью не требует применения специальных технологий. В верхней части корпуса размещено отверстие для заливки вязкой жидкости, которое может закрываться резиновой пробкой или специальным запорным устройством с резьбовым стопором.
Для обеспечения заявленной точности виброустойчивыми манометрами, особенно это актуально для малых рабочих пределов, рекомендуется после монтажа прибора открывать малую верхнюю пробку или срезать специально предназначенную для этого ее верхнюю часть с целью выравнивания атмосферного давления и давления внутри корпуса.
Не рекомендуется использовать глицерин для наполнения манометров, измеряющих давление кислорода или других активных окислителей. Для таких условий используются высоко хлорированные жидкости.
Форма и присоединительные размеры штуцера такие же, как у промышленных приборов.
Основные диаметры корпусов выпускаемых показывающих виброустойчивых манометров 40, 50, 63, 100 и 160 мм.
манометрические приборы, согласно немецкому стандарту 16006, должны содержать специальные конструктивные решения, обеспечивающие безопасность персонала при разрыве чувствительного элемента. Такие манометры должны иметь дополнительную разделительную перегородку между чувствительным элементом и шкалой. Смотровое окно выполняется как пробиваемое, многослойное с упрочнением, так и непробиваемое. На задней стенке устройства расположен разгрузочный клапан, раскрываемый минимум на 90 % поверхности стенки при превышении давления на 0,2 МПа от предельного для корпуса диаметром 63 мм и 0,15 МПа – для корпусов диаметрами 100 и 160 мм.
Чувствительные элементы должны выдерживать и не разрушаться при давлении до 2,5-х кратного конечного значения шкалы.
Европейские стандарты предусматривают наличие аварийного клапана практически для всех манометров, работающих при высоком давлении.
Внешнее отличие газовых манометров состоит в окраске корпуса прибора, а в некоторых случаях и центральной окружности шкалы. В табл. 2.6 приведены цвета, в которые рекомендуется окрашивать корпуса газовых приборов.
Многие газы обладают специфическими свойствами. Так, водород разрушает сталь, что необходимо учитывать при производстве и эксплуатации манометров.
Особое внимание надо обращать на ацетиленовые манометры, так как ацетилен при соприкосновении с медными сплавами, содержащими более 70 % меди, образует ацетиленистую медь – взрывчатое вещество.
Для повышения индикативности измеряемого параметра, более легкого визуального восприятия применяются манометры с красной отметкой порогового значения давления. Такая отметка наносится такой же ширины, как и числовые отметки шкалы. Длина красной отметки не должна превышать двойную длину числовой отметки. Допускается нанесение двух отметок разного цвета, ограничивающих пределы контролируемого давления.
Разновидностью красной отметки являются цветные стрелки (наиболее часто устанавливается одна красного цвета). Такие стрелки устойчиво закрепляются на циферблате прибора. Они обеспечивают сохранение своего положения при вибрациях измерителя. Переустановка цветной стрелки производится после снятия стекла манометра.
В ряде конструкций манометров нашла применение контрольная стрелка, предназначенная для фиксирования максимальных или минимальных значений давления измеряемой среды. Она крепится как на стекле, так и на циферблате прибора и содержит стопорный механизм, предотвращающий ее произвольное перемещение. Действие такого механизма ограничивается возможностью основной измерительной стрелки перемещать контрольную. Таким образом, основная измерительная стрелка при повышении давления с помощью зацепного штифта перемещает контрольную стрелку до максимального ее отклонения. При последующем снижении давления основная стрелка возвращается, оставляя контрольную на максимально достигнутом давлении. Установка контрольной стрелки из-за возникающих трений в оси вращения может вносить в зависимости от совершенства конструкции узла крепления погрешность измерений до 5 % и более.
Представляет интерес применение в промышленных условиях индикаторов давления. Их отличительная особенность состоит в отсутствии на шкале прибора цифровых значений. Такое устройство не требует метрологической аттестации и может подвергаться проверке работоспособности в условиях промышленных лабораторий.
Согласно /6/ индикатор – это техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо величины или превышения уровня ее порогового значения.
В качестве индикаторов могут использоваться общетехнические приборы с обязательным нанесением обозначения «И» непосредственно на прибор или на техническую документацию.
На рис. 2.13, как пример, показан индикатор давления, предназначенный для определенного технологического процесса с установившимися параметрами контроля без цифровых обозначений на шкале прибора. Недопустимые для работы зоны давления отмечаются, как пример, красным цветом. Разрешенный диапазон рабочих давлений обозначается зеленым цветом.
Такая конструкция, как показывает опыт эксплуатации, позволяет снизить психологическую нагрузку на оператора технологического процесса, повысить воспринимаемость и контролируемость информации.
Согласно ГОСТ 8.513-84 средства измерений, применяемые для наблюдения за изменением величин без оценки их значений в единицах физических величин с нормированной точностью, поверке не подлежат.
манометры применяются достаточно широко и требуют тщательного соблюдения специальных технологий, основанных на исключении контакта внутренних поверхностей измерительного средства, как, впрочем, и наружных с масляными средами.
Взрывоопасность окружающей среды определяет конструктивное и схемное решение электроконтактных манометрических приборов, т.е. это актуально для приборов, в схеме работы или коммутации которых может возникнуть электрическая искра. Это специальная тема, которая более детально раскрыта в главе 3.
EN 837-1 и EN 837-3/1-6,1-8/
Допускаются отклонения от приведенных в таблице значений, но они должны отражаться в технических условиях на прибор.
С ростом качества производимых чувствительных элементов, а также передаточных механизмов намечается тенденция снижения диаметра корпуса при росте класса точности. Так, например, на заводе НПО ЮМАС производятся эталонные показывающие манометры с классом точности 0,25 в корпусе диаметром 160 мм. Последние разработки позволили обеспечить работу манометра в корпусе 160 мм при именованной шкале с классом точности 0,15 (рис.13а), а также в корпусе 100 мм класс точности 0,6 (рис.1-
Рис.1-3. Вид эталонного манометра в корпусе 160 мм с классом точности 0,15 (а) и контрольного манометра с классом точности 0,6 в корпусе 100 мм (б) производства НПО ЮМАС.
Также в этой компании производятся манометры в корпусе 63 мм с классом точности 1,5.
Манометры в корпусе 100 мм с классом точности 1,0 при росте технологичности производства зачастую относят к общепромышленным приборам.
В последние годы наметилось активное сотрудничество отечественных метрологических служб с европейскими метрологическими комитетами. Отмечается более лояльное отношение служб метрологического надзора к производству манометрических приборов с учетом индивидуальных требований потребителей.
Межповерочный интервал традиционно у манометрических показывающих приборов составлял один год. Однако существенно возросшее качество применяемых материалов, совершенствование технологий производства и, соответственно, подтверждающий это опыт эксплуатации позволяют отдельным предприятиям увеличивать время между метрологическими поверками до 2-х лет.
г) Температурный диапазон работы показывающих
манометрических приборов, производимых отечественными предприятиями, определяется соответствующими ТУ на изделие и наиболее часто соответствует группе исполнения D3 и находится в пределах от –50 до +50 оС. Хотя в последние годы по запросам проектных и эксплуатационных компаний производители начали заявлять о производстве приборов для диапазона температур от –60 до +60 оС.
Предел основной погрешности, приведенной в табл. 1.4, наблюдается только для приборов, эксплуатируемых при температуре окружающей среды 20 или 23°С. Допустимое отклонение температуры определено следующими значениями:
±2 °С – для приборов классов точности 0,4; 0,6 и 1,0; ±5 °С – для приборов классов точности 1,5; 2,5 и 4,0.
При варьировании температуры выше относительно установленного предела изменение показаний манометрического прибора может быть определено по формуле
= ±Kt t , (1.7)
где Kt – температурный коэффициент, численные значения которого определены ГОСТ 2405-88/1-14/ и ТУ на изделие и должны составлять значение не более 0,06 %/°С для приборов классов 0,4; 0,6; 1; 1,5 и не более 0,1%/°С для приборов классов точности 2,5 и 4,0; t – абсолютное значение разности температур,
Здесь t1 – требуемая температура окружающей среды (23 оС); t2 – действительное значение температуры, которое ограничено значениями от –50 до +60 °С.
Значения коэффициентов Kt для европейских производителей согласно EN 837-1 и EN837-3/1-6,1-8/ в зависимости от чувствительного элемента определены как:
Согласно выражению (1.8), с учетом реальных температурных коэффициентов приборов погрешность проводимых измерений может быть существенной. Так, при измерении давления прибором класса точности 2,5 при температуре окружающей среды –40 оС для соблюдения заявленного класса точности измерителя необходимо вводить дополнительно поправку 6 %. Такие поправки не принято вводить для рабочих средств измерений, но для квалифицированного проведения измерений владеть этими вопросами необходимо.
По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха и атмосферного давления показывающие манометрические приборы, как это отмечено выше, должны соответствовать одной из групп исполнения по ГОСТ 12997-84/1-22/.
Для других температурных условий производятся специальные измерители давления. Так, для условий повышенных температурных воздействий окружающей среды НПО ЮМАС может производить показывающие манометры, которые могут эксплуатироваться при температурах до 200 °С и более. В разделе 2.5 более подробно описано поведение металлов упругих чувствительных элементов манометров при различных температурах, а также приведены результаты экспериментальных исследований температурного коэффициента Kt для современных металлов, из которых изготавливаются упругие чувствительные элементы.
д) Размеры и виды присоединительного штуцера манометрических измерительных приборов отечественных и зарубежных производителей (более детально см. раздел 2.2.2) могут иметь существенные различия. На отечественных заводах изготавливают измерители с метрической присоединительной резьбой, в то время как зарубежные, наиболее часто применяют дюймовые цилиндрические (трубные) и конические резьбовые присоединения (табл. 1.7).
Размеры присоединительных резьб
Манометрические приборы отечественного производства должны выдерживать, согласно ГОСТ 2405–88/1-14/, кратковременное перегрузочное давление (опрессовку), значения которых приведены в табл. 1.8. После выдержки технических манометров без давления не менее 1 часа они должны соответствовать заявленному классу точности. Для эталонных приборов последействие перегрузочным давлением может иметь место, из-за более высоких требований к точности измерений. По данным эксперимента на заводе «Манометр» последействие деформационных нагрузок на чувствительный элемент отмечалось по прошествии 6 часов.
Допустимые пределы перегрузки манометрических приборов
На шкале показывающего или самопишущего манометрического прибора, кроме разметки шкалы, должны быть нанесены/1-14/:
Немецкий стандарт, кроме отмеченных выше особенностей, регламентирует нанесение на циферблат прибора обозначения типа измерительного элемента, условные обозначения которых приведены в таблице 1.9.
Условные обозначения типа чувствительного элемента, наносимые на циферблат прибора согласно EN 837-1/1-6/
Нумерация шкалы прибора для общетехнических приборов может производиться по заказу потребителя.
Отечественный стандарт требует указания передающего давление вещества (газ или жидкость) в случаях, когда такая замена приводит к погрешностям более 1/4 предельного значения.
Возможно нанесение ряда обозначений на корпус прибора или их указание в прилагаемом паспорте или техническом описании на измеритель, что следует согласовывать с соответствующим центром стандартизации. Более подробно применение этих обозначений описано в разделе 2.2.2.
В табл. 1.10 приведены дополнительные условные обозначения, разрешенные к нанесению на шкале приборов, предназначенных для измерения давления сред с определенными свойствами.
ГОСТ 2405 предусматривает нанесение на шкалу манометрического прибора предупредительных отметок определенного размера. Однако как ТУ на прибор, так и требования потребителя приборов могут существенно изменять вид таких отметок. Так, в зависимости от функционального назначения приборов ряд производителей по требованию заказчика или по эксплуатационным особенностям манометров выделяют отдельные элементы шкалы ярким цветом (зеленым, желтым, красным). При этом, как правило, желтым цветом выделяют выход измеряемого параметра из нормы, а красным цветом – его аварийное состояние /1-14/. Как пример на рис. 1.4 показан вид шкалы манометра с изменяющимся шагом, т.е. в рекомендуемом рабочем диапазоне от 0 до 1 МПа, занимающем преобладающую информационную площадь, окрашенную в зеленый цвет, цена деления составляет 0,01МПа в предельно-допустимом аварийном режиме работы манометрического прибора, что для этой шкалы находится в пределах
Условные обозначения, наносимые на циферблаты специальных приборов/1-14/
Рис.1.4. Вид шкалы с выделенными цветом секторами.
ж) Защищенность от воздействия окружающей среды
определяет во многом конструктивное исполнение манометрических приборов. Основными факторами, определяющими такое исполнение, являются:
Температура, влага и солевой туман определяют климатическое исполнение прибора исходя из условий микроклиматов на суше и в морских условиях (табл.1.11 и табл.1.12).
Категории изделий/1. 21/
Запросы потребителей зачастую намного превышают предельные значения температуры окружающего воздуха, обозначенные ГОСТ 15150-69/1-21/. Приборы, предназначенные для работы в подобных условиях, относятся к специальным и в настоящее время определены диапазоном исследованных температур внешнего воздействия от минус 83 до +300оС.
Более детально такие приборы описаны в разделе 2.5.
Устойчивость и (или) прочность к воздействию синусоидальных вибраций высокой частоты приборов принимается, в зависимости от параметров, табл.1.15.
Группы исполнения по устойчивости к воздействию синусоидальных вибраций/1-22/
* По требованию потребителя
** Частота перехода – 57 – 62 Гц.
Система кодификации по защите приборов от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), а также воды устанавливается ГОСТ 14254-96/1-23/. Для такой кодификации применяется обозначение «IP».
Обозначение «IP» (International Protection – Международная защита) принято Международной Электрической Комиссией (МЭК) в качестве стандарта защиты изделий (МЭК 529–89) на основе которого разработан ГОСТ 14254-
После обозначения «IP» является обязательным указание двух характеристических цифр. Первая характеристическая цифра (от 0 до 6) обозначает, как показано в табл. 1.16, степень защиты от попадания внутрь твердых посторонних тел.
Степени защиты от внешних предметов, обозначаемых первой характеристической цифрой (ГОСТ 14254–96)/1-22/
*Наибольший диаметр щупа-предмета не должен проходить через отверстие в оболочке.
Вторая характеристическая цифра обозначает степень защиты, обеспечиваемую корпусом прибора в отношении вредного воздействия на работу измерителя в результате проникновения воды.
Для испытаний на соотношение второй характеристической цифре проводят на пресной воде. Испытания на воде высокого давления или растворителях не представительны.
В табл.1.17 приведены краткое описание и определение защиты для каждой степени, представленной второй характеристической цифрой.
Степени защиты от воды, обозначаемые с помощью второй характеристической цифры (ГОСТ 14254–96)/1-23/
Перечисленные в табл.1.16 и табл.1.17 степени защиты следует нормировать, как указывает ГОСТ 14254-96/1-23/, только с использованием характеристических чисел, а не с помощью краткого описания или определения.
Так, например, некоторые общетехнические показывающие манометры имеют степень защиты IP 40, что указывает на невозможность попадания в условиях эксплуатации внутрь корпуса механических частиц диаметром более 1 мм. Но корпус прибора не имеет защиты от воздействия воды.
Европейские нормы, как и ГОСТ 14254–96, базируются на едином положении МЭК 529-89, что обеспечивает идентичность маркировки по IP как у нас в стране, так и за рубежом.
Агрессивность окружающей среды определяет выбор материалов для изготовления комплектующих частей прибора, а также его конструкцию. В табл.1.18 по данным ГОСТ1515069/1-21/ представлена градация окружающей среды на открытом воздухе в эквиваленте сернистого газа.
