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.

Назначение

Контроль давления горючего важен для инжекторных и дизельных двигателей. Если не будет обеспечено необходимое давление, топливо не справится с сопротивлением форсунок, мотор будет работать с перебоями, увеличится расход горючего. За состоянием современного автомобиля следит бортовой компьютер, если он установлен. Но отслеживать давление в топливной системе не является его функцией. Ее выполняет манометр для проверки давления топлива. С его помощью контролируются элементы топливной системы.
Важно, что манометр можно подключать параллельно, не нарушая работу топливной системы (автор видео — Сам себе механик)

Конструкция и принцип действия

При работе манометра используется принцип равновесия. Измеряемое давление уравновешивается силой, которую создает упругая деформация чувствительного элемента, например, трубчатая пружина или мембрана с двумя пластинами и др. Один конец устройства запаян в держатель, а второй с помощью рычага связан с механизмом, который переводит линейные изменения в движение стрелки на циферблате.

Рассмотрим устройство манометра для измерения давления, чувствительным элементом которого является трубчатая пружина. Это наиболее распространенные измерители, так как имеют хорошие технические характеристики, простую конструкцию, надежны в эксплуатации, позволяют выполнять измерения в широком диапазоне.

Широкое применение удалось достичь благодаря простоте конструкции прибора. В его основе используется трубка пустая внутри с сечением в виде овала или эллипсоида. Измеряемая среда действует на трубку, которая под давлением деформируется. С одной стороны трубка с помощью штуцера подключается к системе, а со второй соединена с механизмом, передающим деформационные изменения.

Передаточный механизм состоит из следующих элементов:

• шестеренки;;
• указателя (стрелки);
• зубчатого сектора;
• поводка.

Между зубьями сектора и шестеренкой вставлена пружина в виде пружины для исключения мертвого хода. Так как трубка имеет разные площади поверхности внутри и извне, под воздействием давления она пытается выпрямиться. Запаянный свободный конец с помощью рычага передвигает стрелку измерителя относительно шкалы. Если максимальное давление не превышает 25 бар, точность прибора составляет 2,5, свыше 25 бар – 1,5.

Виды

Типы манометров для измерения давления различаются по принципу действия:

• жидкостные (трубные);
• мембранные;
• пружинные;
• сильфонные;
• поршневые;
• пьезоэлектрические манометры;
• радиоактивные;
• тензоманометры (проволочные).

Каждый вид приведенных приборов отличается используемым чувствительным элементом и принципом работы.

Различаются измерители назначением:

1. Общетехнические, применяемые для измерений в средах не агрессивных к сплавам из меди.
2. Электроконтактные. Отличительной чертой устройств является возможность регулирования измеряемой среды.
3. Специальные. Они предназначены измерять давление в разных газах, различают кислородные, аммиачные, ацетиленовые, для негорючих и горючих газов. Они отличаются по цвету.
4. Эталонные. Отличаются высоким классом точности, поэтому применяются в качестве образца для проверки, испытаний и регулировки других измерительных приборов.
5. Судовые. Применяются на морском и речном транспорте.
6. Железно-дорожные. Применяются на ж/д транспорте.
7. Самопишушие. Приборы оснащены механизмом, который регистрирует на диаграммной бумаге график работы измерителя.

Манометры используются в промышленности, в быту, в других сферах деятельности в зависимости от целей применения и технических характеристик.

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.

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.

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.

Подключение электроконтактного (сигнализирующего) манометра

В зависимости от назначения используются различные модификации манометров ЭКМ, имеющие различные типы электрических схем: — тип 1 – одноконтактный на замыкание; — тип 2 – одноконтактный на размыкание; — тип 3 – двухконтактный на размыкание-размыкание; — тип 4 – двухконтактный на замыкание-замыкание; — тип 5 — двухконтактный на замыкание-размыкание; — тип 6 — двухконтактный на размыкание-замыкание.

(Для наглядности далее приведено обозначение возможных коммутирующих групп на электрической схеме, для манометров типа с 3 по 6)

Так, из принятых стандартов для сигнальных устройств, следует сказать о цветовой маркировке коммутационных проводов электроконтактных манометров. При изготовлении, а соответственно и при подключении коммутационных проводов манометров приняты следующие цвета:

— минимум – синий; — красный – максимум; — желтый – общий.

Реже встречаются задвижки с однофазным электроприводом

Рассмотрим автоматику управления электроприводом SP0. Данный электропривод интересен тем, что питание электродвигателя в минимальной комплектации отключается самим приводом при достижении крайних состояний – положений «открыто» и «закрыто».

Допустим, что задвижка закрыта (Рис. 4). При замыкании манометром фазового провода через вывод min и нормально замкнутые контакты кв реле времени РВ срабатывает промежуточное реле РПО. Это реле замыкает свою цепь питания контактами ко2, включает магнитный пускатель ПО контактами ко1 и подключает нулевой провод к реле времени РВ через контакты ко3. При полностью открытой задвижке конечный выключатель S3 подключает вывод 20 к выводу 22, замыкая линию фазы и включая реле времени. Через промежуток времени, определяемый реле РВ, контакт кв размыкает питание всей схемы открытия.

Схема управления закрытием задвижки аналогична рассмотренной схеме – при достижении верхнего предела давление манометр включает промежуточное реле РПЗ и пускатель ПЗ, также замыкается нулевой провод на реле времени. При полном закрытии задвижки замыкаются выводы 23 и 26 через переключатель S4, запуская реле времени. Через размыкание общего контакта кв обесточивается схема закрытия.

Включение реле времени необходимо для компенсации инерционности электроконтактного манометра. Без задержки возможно многократное срабатывание схемы до размыкания выводов min или max от общего провода.

Пишите ,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник

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.

Устройство манометра

Выглядит это так: оператор, при помощи стрелок с контактами, выставляет пределы по давлению, не применяя для этого никаких особых ключей, а после настройки все это будет весьма наглядно выглядеть (то качество, которое напрочь отсутствует у реле).

Среди отрицательных качеств устройства отмечу небольшой коммутируемый ток (всего 300-500 мА). В связи с этим, подключение устройств большой мощности возможно только через мощные промежуточные реле, которым для работы требуется свой источник питания.

Существует много вариантов схем включения манометров ЭКМ, но я покажу только один из принципов построения схем и объясню ее работу. Принцип работы и построение схем включения устройства я попытаюсь пояснить на примере устройства, осуществляющего управлением мотором погружного насоса.

Эта схема, помимо самого ЭКМ, содержит магнитный пускатель 1, управляющее реле 3, реле времени 6, пару промежуточных реле 9 и 12 и электронасос 18. Работает все это довольно несложно.

Фазные провода питающей сети (А, В, С), посредством нормально открытых контактов 2 пускателя 1 подключаются к питающим контактам мотора 18, приводящего в действие насос погружного типа.

Так как фазы А и В питающей сети являют собой еще и источник питания для катушки пускателя 1, то между ними включена цепочка, состоящая из нормально открытого контакта 4 (3), управляющего реле и катушки пускателя

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.

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;

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.