Как определить и выбрать манометр, подходящий для вашего применения?

Почему важен правильный выбор манометра

Манометры являются одними из наиболее распространенных инструментов, встречающихся на промышленных объектах, однако их характеристики часто не соответствуют требованиям или выбираются без достаточного внимания к условиям, с которыми им придется столкнуться. Несоответствующий манометр может преждевременно выйти из строя, давать неточные показания или — в худшем случае — разорваться в условиях избыточного давления, создавая угрозу безопасности и дорогостоящие простои. Независимо от того, оснащаете ли вы новую технологическую линию, заменяете устаревшие датчики или проводите стандартизацию на предприятии, структурированный подход к спецификации и выбору обеспечит длительный срок службы, надежность измерений и соответствие нормативным требованиям. В этом руководстве рассматриваются все важные факторы, которые вам необходимо оценить.

Шаг 1. Определите диапазон и тип давления

Первым и наиболее фундаментальным параметром является диапазон давления применения. Манометр следует выбирать таким образом, чтобы нормальное рабочее давление находилось в пределах 25–75 % от полного диапазона шкалы. Это гарантирует, что трубка Бурдона или чувствительный элемент будут работать в наиболее точной и механически безопасной зоне. Постоянное использование манометра вблизи максимального диапазона ускоряет утомление и приводит к преждевременному выходу из строя.

Вы также должны определить тип требуемого измерения давления:

• Манометрическое давление (фунты на квадратный дюйм / бар изб.) измеряет давление относительно атмосферного давления. Это наиболее распространенный тип для общепромышленного использования, например, в системах сжатого воздуха, гидравлических контурах и системах водоснабжения.
• Абсолютное давление (псии / бара) измеряет давление относительно идеального вакуума. Он используется в приложениях, где атмосферные изменения могут повлиять на измерения, например, в вакуумных процессах или в системах, чувствительных к высоте.
• Дифференциальное давление измеряет разницу между двумя точками давления в системе, обычно используется для мониторинга фильтров, измерения расхода через отверстие или определения уровня в закрытых резервуарах.
• Давление вакуума применяется, когда система работает при давлении ниже атмосферного, что требует использования манометров, разработанных и откалиброванных специально для диапазонов отрицательного давления.

Для применений с частыми скачками давления или пульсацией манометр с полным диапазоном измерения, по крайней мере, в два раза превышающим нормальное рабочее давление, обеспечивает дополнительную защиту от повреждения указателя и отказов корпуса.

Шаг 2. Определите совместимость технологической среды и материалов.

Химическая природа технологической среды, контактирующей со смачиваемыми частями манометра, является критическим моментом спецификации, который часто упускается из виду до тех пор, пока коррозия или загрязнение не станут проблемой. Стандартные манометры с трубкой Бурдона обычно состоят из латунных или бронзовых частей, контактирующих с измеряемой средой, что приемлемо для воды, воздуха, масла и многих неагрессивных газов, но непригодно для агрессивных химикатов, морской воды или приложений высокой чистоты.

Для агрессивных сред стандартным обновлением являются детали, контактирующие с рабочей средой, из нержавеющей стали (обычно нержавеющая сталь 316L). При работе с высокоагрессивными кислотами, галогенами или хлорсодержащими соединениями рассмотрите манометры с мембранными разделителями с футеровкой из монеля, хастеллоя C или ПТФЭ. В пищевой промышленности, производстве напитков и фармацевтике манометры должны соответствовать санитарным стандартам, требующим электрополированной нержавеющей стали, контактирующих с рабочей средой поверхностей, трехзажимных соединений и материалов, одобренных в соответствии с правилами FDA или EC 1935/2004.

Если технологическая среда вязкая, похожа на суспензию, содержит твердые частицы или не должна напрямую контактировать с внутренними деталями манометра, мембранное уплотнение (химическое уплотнение) должно быть указано. Разделительная диафрагма изолирует манометр от технологической жидкости, одновременно передавая давление через наполняющую жидкость — обычно глицерин, силиконовое масло или его пищевую альтернативу — к чувствительному элементу.

Шаг 3. Выберите подходящий размер циферблата и класс точности.

Размер циферблата влияет как на читаемость, так и на физическую точность, достигаемую механизмом шкалы. Обычные размеры циферблата промышленных манометров включают 63 мм (2,5 дюйма), 100 мм (4 дюйма) и 160 мм (6 дюймов). Циферблаты большего размера обеспечивают более точную градуировку и их легче читать на расстоянии, что делает их предпочтительными для панелей управления и мест, где операторы должны наблюдать за показаниями при выполнении других задач.

Класс точности определяет допустимую погрешность в процентах от полного диапазона шкалы. Наиболее широко упоминаемыми стандартами являются EN 837 (европейский) и ASME B40.100 (североамериканский). Типичные классы точности и их применение приведены ниже:

Для большинства применений на заводе класс 1.6 или класс 2.5 обеспечивает достаточный баланс точности и стоимости. Более высокие классы точности оправданы в условиях измерения, коммерческого учета или калибровки, где неопределенность измерения должна быть сведена к минимуму.

Шаг 4. Укажите подключение к процессу

Технологическое соединение представляет собой механическое соединение между манометром и трубопроводом или оборудованием. Указание неправильного типа или размера соединения может привести к утечкам, перекосу резьбы или невозможности установки манометра без переходников, которые создают дополнительные точки отказа. Тремя основными переменными, которые необходимо указать, являются:

• Тип подключения: Наиболее распространенными являются NPT (национальная трубная резьба, коническая) в Северной Америке и BSP (британская стандартная труба) в Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Фланцевые соединения используются для больших диаметров или там, где предполагается частое снятие. Санитарные соединения (tri-clamp, DIN 11851) применяются в гигиенических средах.
• Размер соединения: Обычно 1/4 дюйма, 1/2 дюйма или 1/4 дюйма BSP. Большие размеры используются для применений с более высоким расходом или более высоким давлением. Подберите размер соединения в соответствии со спецификациями существующего трубопровода, чтобы по возможности избегать использования переходных фитингов.
• Положение подключения: Нижний вход (нижнее крепление) является стандартным для монтажа на панели или на поверхности. Задний вход (крепление сзади) подходит для прямого монтажа на трубе, при котором поверхность манометра должна находиться на одном уровне с поверхностью панели.

Шаг 5. Рассмотрите операционную среду

Условия установки определяют механические и защитные характеристики, необходимые для надежной долгосрочной работы. Для датчиков, установленных на открытом воздухе, в зонах затопления или в прибрежных районах, требуются корпуса и окна со степенью защиты не ниже IP65 для защиты от пыли и воды. Морские и морские применения обычно требуют степени защиты IP66 или IP67, а также коррозионностойких материалов корпуса, таких как нержавеющая сталь 316.

Экстремальные температуры окружающей среды влияют как на материалы манометров, так и на заполняющую жидкость в манометрах, заполненных жидкостью. Стандартный глицериновый заполнитель пригоден при температуре примерно до -20°C; Силиконовое масло расширяет нижний предел примерно до -40°C и является предпочтительным для наружной установки в холодном климате. Высокие температуры окружающей среды могут привести к расширению глицерина и его вытеканию из корпуса, поэтому силиконовый наполнитель часто рекомендуется использовать и при температуре окружающей среды выше 60°C.

В приложениях со значительной вибрацией, например, рядом с компрессорами, насосами или двигателями, необходимо заполненный жидкостью манометр настоятельно рекомендуется. Заполняющая жидкость гасит колебания указателя, что в противном случае сделало бы невозможным считывание показаний и быстро утомило бы трубку Бурдона. Кроме того, использование манометра со сплошной передней панелью и противовыбросовой задней панелью обеспечивает защиту от избыточного давления, направляя разрыв корпуса в сторону от оператора.

Шаг 6: Учет пульсации, избыточного давления и особых условий

Многие реальные приложения включают условия, выходящие за рамки измерения давления в установившемся режиме. Пульсирующее давление — обычное явление в системах поршневых насосов или гидравлических контурах — требует либо манометра, заполненного жидкостью, либо установки гаситель пульсаций (демпфер) в калибровочной линии. Демпферы ограничивают скорость потока в манометре, сглаживая скачки давления до того, как они достигнут чувствительного элемента. Они доступны в исполнении из пористого спеченного металла, с игольчатым клапаном или с отверстием, каждый из которых подходит для различной вязкости среды и частоты импульсов.

События, связанные с избыточным давлением, являются еще одним ключевым фактором. Если в системе могут наблюдаться скачки давления выше полного диапазона шкалы манометра — во время запуска, закрытия клапана или срабатывания предохранительного клапана — выбор манометра с ограничителем избыточного давления или выбор манометра, рассчитанного как минимум на 130 % от ожидаемого пикового давления, предотвратит необратимое повреждение указателя и ошибки смещения нуля.

При работе с паром между технологическим соединением и манометром всегда следует устанавливать сифонную трубку (сифон с косым хвостом), чтобы предотвратить прямой контакт острого пара с трубкой Бурдона. Сифон заполняется конденсатом, который действует как тепловой барьер, защищая внутренние части манометра, сохраняя при этом точную передачу давления.

Сводный контрольный список технических характеристик манометра

• Определите тип давления: манометрическое, абсолютное, дифференциальное или вакуумное.
• Установите рабочий диапазон так, чтобы нормальное давление составляло 25–75 % от полной шкалы.
• Определите технологическую среду и выберите совместимые материалы, контактирующие с рабочей средой.
• Укажите мембранный разделитель, если среда коррозионная, вязкая или не должна контактировать с внутренними частями манометра.
• Выбирайте размер шкалы в зависимости от требований к читаемости и класса точности в зависимости от критичности процесса.
• Убедитесь, что тип, размер и положение соединения соответствуют существующему трубопроводу.
• Оцените экологический рейтинг (класс IP), температурный диапазон и материал корпуса.
• Укажите заполнение жидкостью, демпфер или сифон для работы в условиях пульсации, вибрации или пара.
• Проверьте соответствие применимым стандартам (EN 837, ASME B40.100, ATEX, SIL, если требуется)