Расскажите принцип работы электроконтактного манометра кратко

Обновлено: 04.07.2024

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 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.

Принцип работы электроконтактных манометров

Принцип работы ЭКМ заключается в замыкании или размыкании подвижным контактом некого уставочного значения. Подвижным контактом электроконтактного манометра является показывающая давление стрелка, которая поворачивается при изменении давления в измеряемой среде. Уставочное (регулируемое) значение выставляется вручную с помощью двух стрелок (минимальное и максимальное значение). Эти стрелки манометра после установки значений неподвижны.

Значение подвижной стрелки в рабочем процессе, как правило, находится между двумя уставочными, но при пересечении ей предельного значения происходит замыкание либо размыкание контактов внутренней электрической цепи (зависит от типа исполнения модели). Данные контакты можно использовать в различных релейных схемах для управления, например, пневматическими или электромагнитными клапанами, а также магнитными пускателями различных двигателей.

Обратите внимание! Коммутационная способность контактов электроконтактного манометра не позволяет коммутировать большие токи нагрузки.

На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность.

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: Р_макс и Р_мин (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.

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:

Преимущества и недостатки

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

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.

Фирмы-производители ЭКМ

Основные и самые известные производители датчиков ЭКМ являются:

Теплоконтроль;
Теплоклимат;
WIKA;
Теплоприбор;
Аналитприбор;
Эксперт;
Манометр.

Краткий обзор некоторых моделей датчиков и их особенности

ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06

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.

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

ЭКМ100Вм

ЭКМ100Вм – является электроконтактным манометром на микровыключателях, предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи при достижении заданного предела давления. Обеспечивает визуальную индикацию контролируемого давления.

При необходимости может быть оснащен дополнительными опциями:

Бобышки, отводы или импульсные трубки ;
Краны и клапаны;
Прокладки, переходники, демпферы и т.д.

Модель ЭКМ100Вм имеет следующие характеристики:

Диапазон возможных измерений до 4 МПа;
Класс точности 2.5;
Диаметр корпуса 100 мм;
электроконтактной группой V исполнения по ГОСТ 2405-88.

Технологии не стоят на месте, все совершенствуется, в том числе и конструкции измеряемых приборов.

Так, например, современные цифровые датчики ЭКМ-1005, ЭКМ-2005 от заводов-изготовителей Теплоклимат, Теплоконтроль и Элемер, совсем скоро вытеснят устаревшие стрелочные приборы. Это электронные показывающие современные интеллектуальные контактные манометры имеющим как дискретные, так и аналоговый выход (4-20 мА).

Они уже пользуются на рынке достаточно большим спросом. Поэтому не важно, какими характеристиками обладает прибор, рано или поздно появится новый, более удобный и полезный в работе.

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.

Электроконтактный манометр — это морально устаревший, но простой и надежный прибор для управления электрической нагрузкой в зависимости от измеряемого давления. Он представляет собой обычный стрелочный манометр, дополненный двумя стрелками, задающими величину давления включения (Р_вкл) и давления отключения (Р_откл), и контактными группами, замыкаемыми или размыкаемыми основной стрелкой. Такие устройства применяют в компрессорах и системах поддержания постоянного давления.

Принцип работы электроконтактных манометров

Принцип действия электроконтактного прибора очень прост. Стрелка манометра является подвижным контактом, неподвижные контакты установлены так, чтобы стрелка касалась их при достижении в системе (Р_вкл) или (Р_откл). При этом, исходя из исполнения конкретной модели, происходит размыкание либо замыкание соответствующей электрической цепи, управляющей мотором компрессора или электромагнитным клапаном. На каждый электроконтактный манометр нанесена маркировка, описывающая его разновидность и характеристики.

Использование, преимущества и недостатки электроконтактных манометров

Устройства весьма популярны в различных отраслях промышленности и инфраструктурных систем:

Технологические установки.
Машиностроительные станки.
Генерация и распределение тепла.
Водопроводные сети.
Компрессорная техника.
Промышленные холодильники.

Электроконтактные приборы обладают рядом важных преимуществ по сравнению со своим функциональным конкурентом- реле давления. К ним относятся:

Не требуется отдельного соединения для подключения манометра.
Простота настройки пределов срабатывания, не нужны специальные инструменты.
Четкая визуализация настроек.

Есть у устройства и недостатки:

Малый предельный ток, который электроконтактный прибор может коммутировать. Это ограничивает мощность нагрузки. Для больших нагрузок манометр будет только сигнализирующим элементом, его приходится использовать для управления более мощными коммутационными приборами.
Высокая цена. Стоит примерно втрое дороже реле. (Зато не надо тратиться на отдельный манометр).

Контактный манометр удобно использовать в случаях небольшой мощности нагрузки и отсутствия современной электронной системы автоматики.

Устройство электроконтактного манометра

Конструктивно устройство представляет собой доработанный стрелочный манометр. Отличия заключаются в следующем:

Ось стрелки индикатора изолирована от корпуса, деталей электроконтактного прибора и шкалы.
На циферблате добавлены две стрелки, задающие (Р_вкл) и (Р_откл)Их можно перемещать по шкале.
Эти стрелки находятся на одной оси с главной индикаторной стрелкой, места их крепления изолированы друг от друга,
Индикаторная стрелка вращается независимо от задающих.
К подшипникам крепления стрелок подведены токоведущие ламели, электрически присоединенные к соответствующей стрелке. С другой стороны ламели выведены в контактную группу.
Провода могут монтироваться к клеммам внутри корпуса, а могут выводиться наружу пучком со смонтированным разъемом на конце.

Иногда стрелку, задающую (Р_вкл), делают синего цвета, а стрелку для (Р_откл)- красного. Но у большинства моделей обе стрелки синие, и их различают по положению на шкале: (Р_вкл) всегда левее. Подключение оборудования к электроконтактному манометру проводится в зависимости от варианта его исполнения.

Для различных потребителей и коммутационных схем выпускается несколько разновидностей (исполнений) устройства:

Одноконтактное нормально разомкнутое.
Одноконтактное нормально замкнутое.
Двухконтактное, оба нормально замкнутых.
Двухконтактное, оба нормально разомкнутых.
Двухконтактное, один нормально замкнутый, другой- нормально разомкнутый.
Двухконтактное, один нормально разомкнутый, другой- нормально замкнутый.

С помощью подбора нужного варианта исполнения можно обойтись без дополнительных инвертирующих реле, усложняющих и удорожающих электрическую схему оборудования и повышающих вероятность его отказа.

Схема подключения электроконтактного манометра

Наиболее популярные среди потребителей схемы устройства — двухконтактные.

В широко используемых приборах отечественного производства серии ДМ версию определяют по цветам задающих стрелок:

Версия 3 (Р_вкл)- синяя и (Р_откл)- красная.
Версия 4 (Р_вкл)-красная и (Р_откл)-синяя.
Версия 5- обе стрелки синие.
Версия 6- обе стрелки красные.

У прибора четыре пронумерованных вывода:

Выводы промаркированы на разъеме, расположенном на кожухе прибора, в ответной части разъема маркировки нет.

Электроконтактный манометр своими руками

В основе конструкции электроконтактного манометра лежит обычный стрелочный манометр для измерения давления. Если подходящего устройства нет под рукой, или стоимость его представляется слишком высокой, то можно попробовать изготовить такой электроконтактный прибор самостоятельно.

Для этого потребуется:

Исправный стрелочный манометр.
Две жестяные полоски размером 3×15 мм.
Проводки разного цвета.
Двухсторонний скотч, самый тонкий из доступных.
Паяльник, припой, канифоль или паяльная кислота.
Дрель.
Пассатижи, шило, тиски.

Последовательность операций по изготовлению следующая:

Шилом или тонкой отверткой поддеть стопорное кольцо, фиксирующее стекло.
Вынуть кольцо, стекло и уплотнительную прокладку.
Закрепит корпус в тисках через прокладки, просверлить в нем два отверстия так, чтобы проводки проходили в них с небольшим зазором.
Вырезать две жестяные полоски и согнуть их концы так, чтобы длина короткой части была больше, чем расстояние от стрелки до циферблата.
К другому концу каждой полоски припаять проводок, тщательно залудив место пайки.
Разместить полоски на циферблате так, чтобы стрелка касалась загнутой части в месте, соответствующем (Р_вкл) или (Р_откл).
Проверить качество контакта омметром или контрольной лампочкой.
Приклеить двухсторонним скотчем пластинки к циферблату.
Проводки вывести через отверстия.

Далее следует установить на место уплотнительную прокладку и стекло и зафиксировать его стопорным кольцом. Общий провод можно присоединить к любой металлической детали устройства. Контактный манометр, изготовленный своими руками, готов к работе. Степень электробезопасности такого технического решения остается под сомнением, поэтому лучше избегать прикосновений к проводящим деталям работающей установки.

Что это за датчик и когда используется

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

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.

Важно знать

Довольно нередко корпуса устройств, предназначенных для измерения напора газов, красят в разные оттенки. Так, оборудование с синим окрасом оболочки служит для определения давления кислорода. Желтым тоном корпуса обладает электроконтактный манометр на аммиак, белым – на ацетилен, серым – на хлор, а темно-зеленым — на водород. Приборы на пропан, а также остальные горючие газы, отличаются красным цветом. Корпус черного оттенка имеют установки, служащие для функционирования с негорючими газами.
Кислородное оборудование в любом случае должно быть обезжирено, так как порой даже маленькое засорение присоединительной втулки и устройства при контакте с насыщенным кислородом может довести до воспламенения и еще хуже — взрыва. Установки на ацетилен не предполагают присутствия в механизме измерения сплавов меди, потому что при соединении с этим элементом есть опасность возникновения взрывоопасной смеси.
Один и тот же манометр (электроконтактный) можно применять для определения давления разных условий (газа, жидкости, пара), если основы его устройства стойкие к данным средам. Если прибор отличается ограниченным использованием, то на его шкале существуют дополнительные знаки, сообщающие о свойствах эксплуатации такой установки.
Нанесенная на стекло устройства красная отметка отвечает предельному давлению измеряемых условий либо рабочему напору емкости в зависимости от области применения манометра.

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.

Принцип работы

Установка функционирует таким образом: напор среды сквозь присоединительную втулку идет во внутреннюю часть согнутой медной трубы овального сечения. Под воздействием этого давления шланг пытается выровняться. Передвижение трубы происходит на подпружиненный стержень с индикатором через баланс и тяжесть. Стрелка вращается следом за перемещением шланга, выставляя поступающее давление.

Измерительная система содержится внутри корпуса со шкалой. Оболочки оборудования, предназначенного для определения напора воды, нередко производят герметичными и еще дополнительно наполняют глицерином для подавления гидроударов, а также понижения тремора (дрожания) указателя. Чтобы уменьшить влияние таких ударов на приборы, к ним подключаются демпфирующие трубки Перкинса. Для предохранения устройства от бросков давления можно аналогично применять кнопочный клапан. В таком случае манометр (электроконтактный) показывает рабочее значение напора лишь при нажатии кнопки на вентиле.

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.

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).

Принцип действия

Основной принцип действия электрического манометра основывается на уравновешивании давления под действующей силой. При этом один его конец должен быть запаян в основной держатель, а второй связан с последовательным механизмом. Он преобразует прямое перемещение элемента и закольцовывает его по основной стрелке.

Во время использования манометра под действием давления меняются определённые характеристики материала. При этом на третьей мембране возникает сила, которая определяется её площадью. Эта сила совмещает обе пластины из кварца, в результате чего появляется заряд с такой же силой. Далее этот заряд превращается в обычный сигнал, после чего поступает по линиям связи к устройствам измерения.

В некоторых системах манометры заменяют реле. Когда оно срабатывает, происходит замыкание контактов, подключается основная обмотка к блоку питания. Затем перекрываются контакты питания, передавая энергию на насосный движок. В результате этого запускается работа насоса. Во время снижения уровня вещества в сосуде давление падает и весь процесс начинается заново. Измерение слишком высокого давления или, наоборот, слишком слабого приводит к некоторым трудностям. В этом случае электрические манометры хорошо справляются с поставленной задачей и помогают определить давление на любом уровне.

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

Преимущества и недостатки

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

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.

Маркировка изделия

В паспортах, ТО и технической литературе на данную тему используются следующие обозначения.

В конструкторской документации электроконтактный манометр обозначается следующим образом (согласно ЕСКД)

Буквенно-цифровая маркировка, наносимая на манометры, может выполняться согласно двум действующим нормативным документам.

ГОСТ за номером 2405-88. Согласно данному документу обозначение должно состоять из названия прибора, функционального назначения последнего, и части серийно-порядковой.

После неё стандартом разрешено размещать дополнительную информацию, которая обязательно должна сообщаться на подобные изделия.

Функциональное назначение обозначается:

Манометр — ДМ;
Мановакууметр — ДА;
Тягонапоромер — ДГ ;
Напоромер — ДН;
Вакууметр — ДВ;
Тягомер — ДТ.

Далее вносится информация о приборе, затем порядковый номер.

ДМ 1001-20 МПа-1,0 ТУ

Манометр, имеющий верхнюю границу измерений в 20 Мпа, класс точности, единицу.

При заказе манометра электроконтактного, производимого согласно данным техническим условиям, обозначение (для ТМ, ТВ, ТМВ) будет иметь следующий вид

Что расшифровывается следующим образом:

Маркировка манометров ТМТБ отличается (см. п.1.4.2. ТУ).

Описание прибора

Такая установка выглядит, как обыкновенный прибор, в котором замеряемым значением является давление. Помимо этого индикатора, электроконтактный манометр имеет еще два контрольных с электрическими контактами. Проверочные указатели устанавливаются в назначенные положения на максимум и минимум при помощи двух головок, отображенных снаружи сквозь стекло и расположенных над линией вращения определяющей стрелки, которая в результате установленных ею лимитов замыкает соединение электрической цепи, передающей сигнал.

Читайте также: