Электроконтактный манометр: принцип действия, устройство и особенности

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.

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 прибор

Электроконтактный манометр — это прибор, который служит для управления электрической нагрузкой в зависимости от измеряемого давления. Вид и принцип работы у ЭКМ такие же, как у обычного технического манометра. Отличие только в дополнительных элементах устройства: сигнальных стрелках и контактных группах.

В этих манометрах совмещаются функции показывающих и сигнализирующих устройств. Они позволяют не только отслеживать изменения давления в реальном времени, но и автоматически запускать или останавливать технологические процессы при достижении предельных значений.

Краткий обзор некоторых моделей датчиков и их особенности

ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06

ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06 от собираются на базе манометров ТМ-510, а после установки электроконтактной приставки становятся полноценными ЭКМ.

В данных моделях ЭКМ используются контакты с магнитным поджатием, которые позволяют коммутировать большие токи с большой разрывной мощностью контактов, по сравнению с приборами, имеющие скользящие контакты.

ЭКМ ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06 характеризуются надежным электрическим соединением при динамических нагрузках.

Основные характеристики:

1. Двухконтактная электрическая схема;
2. Максимально возможное напряжение ~380 В;
3. Максимально возможный ток — 1 А;
4. Максимально возможная разрывная мощность контактов — 30 Вт;

Сферы применения

Электроконтактные манометры применяются для измерения избыточного и вакуумметрического давлений в различных средах: жидких и газообразных. Они также позволяют управлять внешними электроцепями за счет включения и выключения коммутационных контактов. В таком качестве ЭКМ часто применяются в схемах сигнализации и автоматизации технологических процессов.

С помощью электроконтактных манометров обеспечивается безопасность персонала, который обслуживает оборудование. Ведь для безопасной работы с оборудованием важно, чтобы его рабочие параметры не выходили за допустимые пределы. Если такое произойдет, благодаря манометру автоматика получит соответствующий сигнал и немедленно остановит оборудование, не давая ему включаться, пока показатель давления не нормализуется.

Например, при падении давления воды в трубопроводе благодаря электроконтактному манометру может включаться насос. Или просто подается звуковой/световой сигнал — таким образом ЭКМ позволять узнать, что в одной из систем снизилось или повысилось предельно допустимое давление.

Электроконтактные манометры используются для контроля давления не только в промышленных технологических линиях, но и в бытовых трубопроводах.

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.

Устройство

Рисунок 1. Устройство электроконтактного манометра.

1 — трубчатая пружина, 2 — держатель, 3 — тяга, 4 — сектор, 5 — трибка, 6 — показывающая стрелка, 7 — круговая шкала, 8 — поводок, 9 — контакт, 10 и 11 — сигнальные стрелки (уставки).

Электроконтактный манометр имеет корпус в форме цилиндра. По конструкции он напоминает общетехнический. Отличия заключаются в следующих дополнительных деталях устройства:

• две сигнальные стрелки для задания величины давления включения/отключения;
• контактные группы для замыкания/размыкания показывающей стрелки.

Все стрелки располагаются в манометре на одной оси, но места их крепления изолированы и не соприкасаются друг с другом. Ось показывающей стрелки изолирована от механизма и вращается независимо от других элементов устройства.

Электроконтактная часть может быть не только совмещенной непосредственно с механизмом прибора, как описано выше, но и присоединяемой к манометру в виде приставки с электрическими контактами. В этом случае электроконтактная группа размещается на передней части устройства.

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.

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.

Принцип действия ЭКМ

Принцип работы электроконтактных манометров тот же, что у технических аналогов. Но к ЭКМ добавлены электрические контакты, и это влияет на принцип действия.

Измеряемое давление поступает внутрь трубчатой пружины (1), одним концом закрепленной в держателе (2). Второй конец пружины свободен. Когда внутрь трубки подается давление, ее свободный конец через тягу (3) переходит на сектор (4) и трибку (5) со стрелкой (6), которая насажена на ее ось. Стрелка движется вдоль шкалы (7) и показывает точное значение давления. Вместе с ней перемещается поводок (8), который несет на себе контакт (9). Поводок перемещается между двумя сигнальными стрелками, или уставками (10, 11).

Когда давление достигает заданного уставками значения, поводок замыкается со стрелкой. По такому принципу происходит размыкание или замыкание электроцепи, к которой подключены контакты устройства. Замыкание/размыкание цепи вызывает включение/выключение сигнального или регулирующего оборудования. Электроконтактный манометр можно настроить на срабатывание по повышению или понижению уровня давления.

Преимущества и недостатки ЭКМ

Главное преимущество электроконтактных манометров — в том, что один прибор выполняет сразу две функции: позволяет контролировать давление и показывает текущее его значение. При установке этих манометров не требуется никаких тройников или фитингов, поскольку устройства уже собраны в едином корпусе.

К плюсам ЭКМ также относится простота настройки и точная визуализация установленных пределов срабатывания по давлению. Для того, чтобы установить пороговые значения в манометре, не нужен специализированный инструмент, достаточно индикаторной отвертки. Необходимые значения легко устанавливаются путем вращения винта в головке, расположенной на наружной стороне стекла устройства.

Электроконтактный манометр может заменить собой реле давления. Принцип работы тот же, но чтобы обеспечить контроль давления нагревательного котла, например, нужно два реле (отдельно низкого и отдельно высокого давления) или только один ЭКМ с двумя контактными группами.

Недостатки ЭКМ связаны с низкими коммутационными токами. Из-за низких токов подключать управляемые устройства большой мощности приходится через промежуточные реле. Если подключать их напрямую, высок риск обгорания контактов в манометре.

Также к минусам этих устройств до недавнего времени причисляли низкую вибростойкость и довольно высокую погрешность. Но приборостроение не стоит на месте. Эксплуатационные показатели современных манометров улучшены, а прежние недостатки устранены.

Преимущества и недостатки

Как и любые технические приборы, ЭКМ имеют свои преимущества и недостатки.

Недостатки:

• Ограничение мощности нагрузки из-за слишком малого значения предельного тока коммутации, который имеет диапазон от 0,3 до 0,5 А (ЭКМ со скользящими контактами) до 1 А (контакты с магнитным поджатием);
• Высокая стоимость, по сравнению с реле давления, цена может быть больше в два или три раза.

Преимущества:

• Визуализация настроек четкая и понятная;
• Настройка пределов срабатывания достаточно проста и не требует специальных ключей, особых знаний и большого количества времени;
• Сборка в едином корпусе, что позволяет не использовать дополнительных тройников при подключении.

Виды электроконтактных манометров

Модификации манометров по электрическим схемам

В зависимости от исполнения электрических схем существуют различные модификации электроконтактных манометров:

• одноконтактные — срабатывают или только на замыкание (исполнение I), или только на размыкание (исп. II);
• двухконтактные — настроены на пары значений (исп. III-VI).

Исполнение III — манометры с контактами на размыкание-размыкание, IV — на замыкание-замыкание, V и VI — с одним размыкающим и одним замыкающим контактами, в исп. V — левый размыкающий, правый замыкающий, в исп. VI — наоборот.

Рисунок 2. Самые распространенные схемы манометров — с двумя контактами: исполнения III-VI.

Основные типы манометров по исполнению контактов

В зависимости от исполнения контактов выделяют следующие виды электроконтактных манометров:

• с механическими (скользящими) контактами;
• с магнитомеханическими контактами;
• на микровыключателях.

Манометры с механическими контактами имеют самое простое устройство среди ЭКМ. Они рассчитаны на работу при напряжении до 250 В и выдерживают разрывную мощность до 10 Вт или до 20 В·А, соответственно, постоянного или переменного тока.

Для повышения надежности коммутирующего устройства в ЭКМ устанавливаются магнитомеханические контакты. Эти манометры способны коммутировать большие токи с увеличенной разрывной мощностью электроконтактов по сравнению с аналогами со скользящими контактами. От механических они отличаются тем, что на обратной стороне контактов прибора закреплены малые магниты для усиления прочности механического соединения. Разрывная мощность этих манометров увеличена — до 30 Вт постоянного или до 50 В·А переменного тока.

ЭКМ на базе микровыключателей имеют тот же принцип работы, что другие, но отличаются высокой надежностью, отличными характеристиками электроконтактной группы и компактными размерами. В таких приборах микровыключатели размыкают или замыкают электроцепь под воздействием кулачка, закрепленного на трибке передаточного механизма. В некоторых манометрах возможно наличие двух передаточных механизмов, которые не зависят друг от друга: один связан со стрелкой, другой — с микровыключателем. Входы механизмов соединены с чувствительным элементом. Микровыключатели работают при напряжении до 380 В с током коммутации до 5 или 10 А, т. е. устройство можно включать непосредственно в цепь сигнализации и управления.

Схемы подключения электроконтактных манометров

На рисунке приведены типовые возможные схемы подключения ЭКМ.

• 1 — основная показывающая стрелка;
• 2 и 3 — уставки предельных значений;
• 4 и 5 — области замкнутых и разомкнутых контактов;
• 6 и 7 — внешние цепи, в которых находится электроконтактный манометр.

Рассмотрим работу контактов ЭКМ на примере датчика с исполнением 1. При достижении давления установленного значения (2) рабочей стрелкой (1), т.е. попадание рабочей стрелки (1) в зону 4, контакт ЭКМ замыкается. При понижении значения давления ниже уставочной стрелки (2) — контакт разомкнётся.

Какие контактные группы могут быть использованы, зависит от типа устройства, а существуют они согласно ГОСТ 13717-84 Приложение 1 следующих видов:

• ИСПОЛНЕНИЕ 1 — Нормально разомкнутый (НО), с одним контактом;
• ИСПОЛНЕНИЕ 2 — Нормально замкнутый (НЗ), с одним контактом;
• ИСПОЛНЕНИЕ 3 — С двумя контактами, оба нормально замкнуты (НЗ);
• ИСПОЛНЕНИЕ 4 — С двумя контактами, которые нормально разомкнуты (НО);
• ИСПОЛНЕНИЕ 5 — С двумя контактами, когда один из них нормально замкнутый (НЗ), а второй нормально разомкнутый (НО);
• ИСПОЛНЕНИЕ 6 — С двумя контактами, когда один из них нормально разомкнутый (НО), а второй замкнутый (НЗ).

Что учесть при выборе

Выбирая оптимальный электроконтактный манометр, ориентируйтесь на условия будущей эксплуатации:

• Защита от коррозии. Если прибор будет эксплуатироваться в агрессивной среде, вне помещений, лучшим выбором станет исполнение из нержавеющей стали или в коррозионностойком корпусе. Манометры в обычном исполнении в таких условиях быстро выработают свой ресурс.
• Защита от пыли и влаги. Если место будущей эксплуатации ЭКМ характеризуется запыленностью, присутствием влаги, стоит отдать предпочтение манометрам с повышенной пылевлагозащитой. Защита от проникновения пыли и влаги во время работы прибора обеспечивается специальной оболочкой.
• Виброустойчивость. Для работы в технологическом процессе, где присутствует вибрация, следует выбрать прибор с гидрозаполнением. Такие модели заполняются демпфирующей жидкостью (на основе глицерина или силикона), которая позволяет защитить устройство от интенсивного истирания из-за вибраций, воздействующих на корпус, или пульсации измеряемой среды. Виброустойчивые манометры работают годами там, где технические не прослужат и месяца из-за воздействия вибраций. Кроме того, из-за снижения колебаний стрелки виброустойчивые модели отличаются повышенной точностью измерения.
• Работа с низкими диапазонами давления. Если требуется измерять диапазоны давления до 50 КПа, лучше всего с этой задачей справятся манометры с магнитной конструкцией. Они не чувствительны к числу срабатываний, поскольку в их устройстве нет трущихся деталей.
• Взрывозащита. В условиях высокого риска возникновения взрыва следует использовать специальные манометры во взрывозащищенном исполнении. Такие приборы оснащены взрывонепроницаемой оболочкой. Эта оболочка выдерживает давление взрыва в корпусе и не передает его в окружающую среду. Взрывонепроницаемость также обеспечивается «щелевым» соединением элементов корпуса и низкой шероховатостью поверхностей скрепляемых деталей в манометре.

Одна модель может сочетать в себе несколько видов защиты от влияния внешней среды. Например, пользуются популярностью коррозионностойкие виброустойчивые электроконтактные манометры.

В нашем каталоге вы найдёте ЭКМ ведущих российских производителей. Манометры поставляются с гарантией, паспортной документацией и первичной поверкой завода-изготовителя. Наши специалисты проконсультируют вас по ассортименту и помогут в выборе подходящих моделей.