Вакуумметр стрелочный, электроконтактный, цифровой. Принцип действия

Виды вакуумметров и вакуумных датчиков

Были разработаны и применяются разные виды вакуумметров и вакуумных датчиков в промышленности и научных исследованиях, значительно отличающихся конструкциями:

механические, разделяющиеся на несколько подвидов (компрессионные, жидкостные, пружинные и мембранные);
тепловые;
ионизационные (основными разновидностями являются магниторазрядные и использующие нить накала).

В зависимости от требующейся точности измерения и степени разрежения, используют соответствующие вакуумметры. Например, механические пружинные вакуумметры производят измерение степени разрежения за счет деформации рабочего органа. При этом пружина обеспечивает компенсацию деформации, благодаря чему происходит смещение указателя.

Ионизационный вакуумметр, принцип работы которого основан на измерении силы тока, передаваемого заряженными ионами (атомами газа), является прибором, обеспечивающим высокую точность измерения и применяемого в условиях глубокого и среднего вакуума.

Мановакуумметр

ОАО «НИИ Электромера»

65 лет назад, согласно Постановлению Совета министров СССР, был образован ВНИИЭП – Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов. Кроме научно-исследовательских работ по разработке новейших образцов техники здесь изготавливали небольшие серии высокоточных, уникальных приборов. Разрабатывая системы электроизмерительных приборов, предназначенных для автоматизации экспериментов и промиспытаний сложной техники, институт создал измерительно-управляющие комплексы.

В конце прошлого столетия ВНИИЭП преобразован в ОАО «НИИ Электромера».

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

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.

Поверка вакуумметра

Для подтверждения работоспособности и правильности показаний требуется проводить поверку вакуумметров. Существует несколько типов поверок измерительных приборов:

Первичная — осуществляется заводом-изготовителем при передаче устройства в эксплуатацию, после проведения капитального ремонта либо в случае утери свидетельства о поверке;
Периодическая — производится в соответствии со сроками, установленными метрологической службой (как правило, раз в год);
Внеочередная — проводится в случае выявления сомнительных показаний (завышенных либо заниженных), или при не соблюдении правил эксплуатации устройства;
Инспекционная — осуществляется в период инспекционных проверок на предприятиях.

Поверка вакуумметра

Процедура поверки проводится силами квалифицированных специалистов с применением эталонного оборудования в государственных центрах стандартизации и метрологии либо в частных организациях, прошедшими соответствующую аккредитацию. Одним из типов эталонных приборов выступают образцовые вакуумметры, которые позволяют проверить соответствие технических параметров прибора требованиям метрологической лаборатории. Если показания измерительного устройства превышают допустимые границы, осуществляется калибровка или юстировка изделия с выдачей калибровочного сертификата.

Устройство и принцип работы электроконтактного манометра

При эксплуатации теплотехнического оборудования важнейшую роль играет обеспечение безопасности не только самого оборудования, но и персонала, который его обслуживает. Для этого необходимо, чтобы рабочие параметры агрегатов не выходили за допустимые пределы, установленные заводом-изготовителем. Если же такое произошло, то необходимо, чтобы автоматика безопасности немедленно останавливала оборудование и не давала ему включаться до устранения неисправности.

В состав автоматики безопасности входит большое число приборов, каждый из которых отвечает за контроль своего параметра. Например, для контроля давления теплоносителя в котлах, системах отопления используются реле давления или электроконтактные манометры (ЭКМ).

Устройство электроконтактных манометров позволяет не только измерять избыточное давление жидкостей, паров и газов, но также и осуществлять управление внешними электрическими цепями путем включения и выключения контрольно-коммутационных контактов в схемах сигнализации, автоматики и блокировки технологических процессов.

Электроконтактные манометры изготавливаются с замыкающими и размыкающими контактами (зависит от типа исполнения) сигнального устройства, имеющими установку на срабатывание при верхнем и нижнем заданных значениях давления. Благодаря различным исполнениям ЭКМ в теплотехнике можно использовать не только для защитных целей, таких как контроль давления теплоносителя в котельных или ЦТП, но также и для управления активными компонентами данных систем – насосами, клапанами и так далее.

Принцип работы электроконтактного манометра

Алгоритм измерения давления ЭКМ идентичен пружинному манометру и основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации трубчатой пружины. Устройство электроконтактного манометра в чем-то также похоже на пружинные манометры, но имеет свои нюансы в связи с появлением коммутационных контактов.

Измеряемое давление подается во внутреннюю полость манометрической пружины (1) (трубки Бурдона), один конец которой жестко закреплен в держателе (2) с помощью пайки, а другой свободен. При подаче давления внутрь трубки перемещение ее свободного конца через тягу (3) передается на сектор (4) и трибку (5) с насаженной на ее ось стрелкой (6). Стрелка перемещается вдоль шкалы (7) и показывает измеряемое давление. Вместе с показывающей стрелкой перемещается и поводок (8), несущий на себе контакт (9). Поводок (8), в свою очередь, перемещается между двумя подвижными поводками, несущими на себе контакты. Подвижные поводки ограничены сигнальными стрелками (10) и (11). Когда измеряемое давление достигает значения, заданного сигнальными стрелками, поводок (8) с контактом замыкается со стрелкой и тем самым происходит размыкание или замыкание электрической цепи, к которой подключены контакты ЭКМ. В результате данные коммутационные режимы можно использовать для управления оборудованием или процессами.

Устройство и принцип работы электроконтактного манометра, 4.50 / 5 (4 голосов)

Расскажите о нас друзьям:

Вакуумметры — принцип действия

Вакуумметры — принцип действия

По принципу действия вакуумметры можно разделить на несколько групп:

Стандартные – классические манометры, которые могут быть анероидами или жидкостными. Подходят для работы с низким уровнем давления. Чтобы отделить измерительные приборы от вакуумной системы, классический манометр изолируется с помощью азотных ловушек. Диапазон замеряемого давления – 10-100000 Па.
Терморезисторые – подобные устройства работают по мостовой схеме. Датчик должен поддерживать один уровень сопротивления, чтобы терморезистор оставался в одной температуре. Если давление газа увеличивается, необходимо подводить больше мощности к терморезистору, чтобы поддерживать одинаковую температуру. Терморезисторные датчики, в которых закрепляется чувствительная нить из платины, называются вакуумметрами Пирани.
Емкостные вакуумметры – принцип действия основывается на изменении емкости конденсатора. При этом изменяется расстояние между обкладками. Чувствительная обкладка конденсатора представляет собой гибкую мембрану. Когда уровень давления изменяется, мембрана сгибается, при этом изменяется емкость конденсатора. Ее объем измеряется, показания выводятся на экран. Подходит для замеров давления в диапазоне – 1-1000 Па.
Термопарные – принцип действия таких датчиков для измерения уровня давления основывается на охлаждении за счет теплопроводности. Термопара контактирует с нагревательным проводом. Теплопроводность газа снижается если уровень вакуума высокий. При этом температура проводника высокая.

Основные сферы применения вакуумметров – транспортный сектор, морская отрасль, строительные работы.

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

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.

Принцип работы и типы вакуумметров

Учитывая широкий диапазон давлений, возникающих при работе процессов в вакуумных печах (ошеломляющие 9 порядков величины), ни один манометр не подходит для всего диапазона возможных уровней вакуума. Как и в случае вакуумных насосов, для правильного охвата всего рабочего диапазона с необходимой точностью и точностью необходимы несколько датчиков.

Принцип работы и типы вакуумметров

Разные типы вакуумметров по-разному работают – в зависимости от используемых датчиков. Рассмотрим принципы действия механических, электронных, тепловых и ионных датчиков манометр-вакуумметров. Также упомянем автомобильные вакуумметры.

Механические датчики

Этот подход к измерению вакуума использует изогнутую металлическую трубку, соединенную с источником вакуума. Когда давление в трубке падает, наконечник сгибается и перемещает волосок. Изменение натяжения пружины смещает иглу вдоль грани калиброванного циферблата.

Другие механические датчики используют герметичную воздушную камеру, отделенную от источника вакуума диафрагмой. Когда давление падает, диафрагма расширяется. Механическая система преобразует движение диафрагмы в показание циферблата.

Механические вакуумметры также могут соединять циферблатные дисплеи с герметичными капсулами, которые расширяются при падении давления в окружающей камере.

Электрические датчики

Используя ту же систему герметичной камеры и движущейся диафрагмы, электрические датчики преобразуют движение диафрагмы в изменения емкости или индуктивности, отображаемые на аналоговых или цифровых показаниях. Электрическая пластина, прикрепленная к диафрагме и расположенная параллельно неподвижной пластине, образует простой конденсатор, который накапливает электрический заряд в открытом пространстве между ними.

Когда изменения давления воздуха перемещают пластину диафрагмы, емкость изменяется. Катушки, расположенные аналогичным образом, изменяют индуктивность при изменении расстояния между ними, что приводит к различию напряжения, которое можно прочитать. Калибровка требует сравнения с уже известным показателем точности.

Тепловые и ионные измерители

Тепловые или ионные датчики измеряют наименьшие изменения давления в самом низком из вакуума. Тепловые датчики обнаруживают изменения в способности газа рассеивать тепло. Когда давление падает, газ проводит тепло менее эффективно. Когда медный провод нагревается, его электрическое сопротивление возрастает, поэтому изменения сопротивления, когда подводимая мощность остается постоянной, обнаруживают незначительные изменения давления воздуха.

Ионные детекторы измеряют еще меньшие давления, используя заряженные пластины, чтобы пускать электроны через вакуум. Любые оставшиеся молекулы газа, пораженные электронами, вырабатывают электрический заряд и перетекают на пластину ионного коллектора, вызывая измеримый электрический ток, который изменяется с падением числа доступных молекул газа.

Ярким примером таких устройств являются вакуумметры ионизационно-термопарные.

Автомобильные вакуумметры

Дроссельная заслонка карбюратора ограничивает количество воздуха, которое смешивается с топливом двигателя. Это вызывает низкое давление между дроссельной заслонкой и клапанами, которые пропускают воздух в поршневые камеры. Автомобильные вакуумметры, подключенные к коллектору, считывают вакуум в дюймах ртути, измеряя атмосферное давление. Вакуум ниже 3 дюймов во время запуска означает плохое сжатие и возможное износ поршневых колец.

Колебание давления вакуума на холостом ходу может привести к утечке клапанов в одном или нескольких цилиндрах. Постоянный вакуум указывает на то, что все цилиндры работают одинаково. Дополнительное трение длинных шлангов вакуумметра гасит тонкие сдвиги давления. Треснувшие или извитые шланги также вызывают ложные показания.

Это основные категории вакуумметров, которые дополнительно делятся на стрелочные, электроконтактные, цифровые, термопарные, ионмизационные и другие типы.

Вакуумметры цифровые ВИТ, Мерадат

Цифровые вакуумметры предназначаются для замеров стандартного и вакуумметрического давления в средах, которые не содержат агрессивных газов и жидкостей, а также для быстрого преобразования полученных данных в понятный формат благодаря удобному дисплею.

Вакуумметры цифровые ВИТ, Мерадат

Цифровые изделия обладают полноценными интерфейсами, которые предназначены для использования в системах, нуждающихся в высокой точности измерений, чтобы обеспечить постоянные метрологические характеристики. Приборы могут использоваться в полноценных автоматизированных системах, реагирующих на изменение давления.

Среди наиболее известных производителей вакуумметров можно выделить компании ВИТ и Мерадат. Вакуумметры цифровые имеют высокую точность измерений, а также позволяют получить данные на электронном дисплее, что с имеющейся точностью дает возможность определить уровень давления.

Вакуумметры Мерадат Э производятся двух основных видов:

Тепловые. Данный тип обладает относительно низкими показателями точности и диапазона измерения. Благодаря тому, что теплопроводность является одной из основных характеристик газообразной среды, которая напрямую связывается с плотностью. Энергия может передаваться посредством газовых молекул в процессе их ударения между собой, а также зависит от длины свободного пробега частиц, при этом можно замерить теплопроводность. При определенных областях давления показатель теплопроводности прямо пропорционален давлению, даже с учетом того, что могут возникать различные помехи;
Ионизационно-тепловые приборы обладают крайне высокой точностью и способны замерять глубокий вакуум. Компания выпускает как приборы с холодным, так и с горячим катодом. Для первых принцип действия базируется на термической эмиссии, которая представляет собой наиболее простой метод образования свободных заряженных частиц, требуемых для ионизации. В процессе замеров катод подвергается существенному нагреву благодаря воздействию электрического тока. При существенном повышении температуры электроны начинают отрываться от атомов и молекул, получают ускорение благодаря воздействию электрического поля, а затем применяются для ионизации;
Ионизационные приборы с холодным катодом обладают несколько иным принципом работы. Ионизация газа происходит благодаря столкновению с электронами, которые передвигаются в скрещенных магнитных полях.

Вакуумметры Вит Э в основном относятся к ионизационно-термопарной технологии. Они могут применяться для замеров давления от 0,0001 до 30 Паскалей. При этом компания производит широкий спектр продукции, которая подойдет для решения большинства задач. Современные вакуумметры компании ВИТ адаптированы для использования в условиях производства. Поэтому есть возможность получить результат несколькими различными методами. Данные могут быть получены на дисплей при помощи кабелей, которые подключаются к компьютеру, а затем отображаться на экране.

Кроме того, компания ВИТ производит и стрелочные вакуумметры, в которых данные с экрана считываются с учетом передвижения стрелки по градуированной шкале. Вакуумметры производятся из качественного металла.

Приборы могут использоваться в комплексе со специальными преобразователями. Вакуумметры от компании ВИТ являются наиболее распространенными.

В научно-исследовательских работах применяется электрический манометр.

Он предназначен для измерения давления на участке цепи. Устройство имеет такие преимущества, как компактный размер по сравнению с другими, простота в использовании, возможность управления на расстоянии и обеспечение точности проводимых измерений.

Также приборы разделяются по принципу работы:

Принцип действия каждого вида основан на механическом сопротивлении под действием силы. Манометры, которые определяют давление, связаны с его изменением. Они помогают его определять, контролировать и регулировать. Сферой применения является химическая промышленность, теплоэнергетика, пищевая отрасль и нефтепромышленность.

Устройство ЭКМ

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.

Для примера рассмотрим подключение электропривода задвижки ГЗ-А

Данный электропривод многооборотный, питается трехфазным переменным током. ГЗ-А содержит цепи управления дистанционной сигнализацией, которые для наглядности не будем рассматривать в примере.

Управлять работой схемы будет электроконтактный манометр типа ДМ. В качестве коммутационных элементов применим магнитные пускатели ПАЕ третьей величины с четырьмя контактами, работающими на замыкание и с двумя – на размыкание, из размыкающих контактов задействуем только один (Рис. 2).

Рис. 2

Допустим, в начальный момент задвижка находится в закрытом положении. При снижении давления жидкости или газа манометр замыкает провод фазы С через контакт min, и нормально замкнутый контакт КПЗ3 на якорь пускателя ПО, а по цепи от нейтрального провода – через конечный выключатель положения «открыто» КВО и муфтовой выключатель МВО. Магнитный пускатель ПО обходит цепь манометра ДМ замыкая контакт КПО2. Для исключения срабатывания цепи запуска закрытия задвижки, ПО блокирует пускатель ПЗ, разрывая цепь питания размыкающими контактами КПО3. При полном открытии задвижки размыкается контакт КВО и схема обесточивается.

При достижении максимального давления замыкается вывод max манометра ДМ. На пускатель закрытия ПЗ через контакты манометра и нормально замкнутый контакт КПО3 подключается к фазе С с одной стороны, а с другой – через контакты закрытия концевика КВ3 и муфтового выключателя МВЗ – к нулевому проводу. ПЗ замыкает цепь питания своего якоря контактами КПЗ2, обеспечивая полный цикл закрытия задвижки. Контакты П3 включают электропривод на реверс, обратным, по сравнению с контактами ПО, подключением фазовых проводов А и С. При полном закрытии задвижки схема ПЗ обесточивается концевым выключателем КВЗ.

Муфтовые выключатели предназначены для защиты двигателя при высоком крутящем моменте вала. Повторное замыкание контактов МВО и МВЗ происходит при обратном вращении двигателя.

Электроконтактный манометр типа ДМ способен коммутировать до 0,5 А, что обеспечивает прямое подключение пускателей ПАЕ, якоря которых потребляют при включении максимум 0,25 А при напряжении 127 В. Коммутируемая контактной группой пускателя максимальная нагрузка составляет 17кВт, а для включения электропривода достаточно мощности в 0,18кВт. На практике рекомендуется включать цепи управления магнитным пускателем через промежуточные реле (Рис. 3) для предотвращения обгорания контактов манометра.

Рис. 3

При использовании промежуточных реле количество задействованных контактов магнитных пускателе (ПО и ПЗ) сокращается до трех. Каждое промежуточное управляют двумя контактами, работающими на замыкание (для обхода цепи питания электроконтактного манометра и включения якоря контактора) и одним на размыкание (для предотвращения срабатывания цепи обратного хода двигателя). В остальном схема аналогична приведенной на Рис. 3.