Вакуумметры

Вакуумметр представляет собой специализированный измерительный прибор, способный определять уровень давления. Он востребован в строительстве, транспортном и морском деле, а также в промышленности. За долгие годы было разработано немало модификаций этого прибора, каждая из них имеет свои плюсы и минусы.

Для замера давления в разреженной среде актуальны вакуумные манометры. Они получили повсеместное распространение в промышленной отрасли, нашли применение и в быту. Измерители изготовлены на базе манометров, отличие этих приборов заключается в характеристиках измеряемой среды. Обычный манометр определяет избыточное давление в жидкостных, газовых и паровых смесях. Предназначение вакуумного устройства сводится к замеру отрицательного давления, агрегат актуален для контроля показателей разреженной смеси газов.

Прибор включается два рабочих блока. Первый высокочувствительный элемент улавливает минимальные изменения параметров состояния определяемых сред и трансформирует их в электрический импульс. Второй оценивает полученные данные и переводит в принятые единицы измерения, а затем передает эту информацию пользователям.

За выработку сигнала измеряемых данных в формате, понятном для визуального понимания пользователем, отвечает измерительный блок. Он же содержит все основные электроцепи, нужные для корректной работы прибора. На сегодняшний день ведущие европейские изготовители вакуумных приборов всё чаще объединяют измерительный блок и преобразователь давления в едином малогабаритном корпусе. Устройства с подобной конструкцией считаются самой современной модификацией и получили наименование «моноблочные вакуумметры».

Отрасль применения вакуумметров довольно объемна. Он востребован в сферах, где важно отслеживать параметры давления и при необходимости оперативно регулировать его величину:

• контроль за функционированием вакуумных насосов;
• контроль параметров разрежения в маслопроводах;
• научно-лабораторные опыты;
• автосервис для синхронизации карбюраторов;
• химическое производство;
• вакуумная теплоизоляция;
• создание электронных полупроводниковых модулей;
• молекулярная перегонка;
• заправка охлаждающих систем;
• спектрометрия;
• анализаторы.

Существует множество моделей вакуумных манометров. Они могут быть электронными, стрелочными, цифровыми, электроконтактными, ртутными, дифференциальными и прочими. В зависимости от конструкционно-технологических характеристик все вакуумные манометры условно можно разделить на несколько категорий.

Принцип работы ионизационных вакуумных манометров базируется на замере параметров тока, созданного ионизированными атомами газа. Обычно для ионизации в ход идут электрические либо электромагнитные поля.

Вакуумметры из данной категории считаются наиболее востребованными в связи с их уникальностью. Они могут выполнять замер вакуумов как низкого, так и среднего типов. При этом механизм характеризуется повышенной точностью при сравнительно демократичной цене. Основу функционирования такого манометра составляет расчет изменения уровня теплопроводности газовой среды вместе с давлением. Соответственно, подобные устройства непосредственно зависимы от состояния газа. Более того, рассчитываемое ими давление зачастую обусловлено характером измеряемой субстанции.

На сегодняшний день предлагается три базовых варианта тепловых вакуумметров.

• Термопарный — самая бюджетная модель в этой группе. Но, невзирая на низкую цену, даёт хорошую точность измерения пониженного и среднего давления. Важная роль в таком устройстве отводится термопаре.

• Вакуумметр Пирани — такой механизм отвечает за фиксацию уровня сопротивления. Прибор определяет степень зависимости газового давления и прогрева нити. Конструкция основана на применении мостового принципа, функционирует за счет создания или перемещения электроимпульсов.

• Конвекционный — работа такого прибора происходит за счет перемешивания нескольких газов. Характерным отличием подобных устройств являются большие габариты датчика – это обеспечивает максимально качественное охлаждение.

Функционирование ёмкостных вакуумметров базируется на изменении характеристик емкости конденсатора в случаях изменения удаления между отдельными обкладками. Для этого одна обкладка изготавливается из мембранного материала.

Когда давление меняется, мембрана начинает загибаться и, соответственно, изменяет емкостный объем конденсатора. Прибор измеряет разницу и преобразует её в числовые данные. Такое устройство позволяет измерять давление в коридоре от 1 до 1000 Па.

Механические вакуумные манометры представлены несколькими видами приборов.

• Жидкостные — определяют разницу давлений на поверхности жидкой среды. Основным рабочим элементом такой схемы является U-видная трубка. В наши дни вакуумметры этого типа почти не востребованы.

• Компрессионные — измерительный прибор, позволяющий расширить диапазон проводимых измерений. Отличительная особенность такого вакуумметра состоит в его способности автоматически создавать сжатие необходимой силы для поддержания высокой точности измерений. Однако подобные приборы не всегда удобны в эксплуатации, хотя процент их погрешности минимален. Они востребованы для проведения калибровки прочих аналогичных механизмов.

• Деформационные — выполняют замер вакуума низкого типа. Функционируют за счет деформации сенсорного механизма. В качестве последнего обычно используется мембрана либо пружинный механизм.

• Пружинные — строение таких приборов предполагает исключительно механические элементы, поэтому и цена на них минимальна. Индикация выполняется через простую стрелку. Устройство работает с газами любых типов.

• Диафрагменные — самые точные приборы своей категории. В их конструкции мембрана выполняет функцию обложки конденсатора, а его ёмкость варьируется в зависимости от удаления между отдельными обложками.

Еще одной разновидностью вакуумметров стали датчики с нитью накаливания. Это высоковакуумные механизмы, функционирующие на базе трансэлектронной эмиссии. Механизм работы основан на формировании потока электронов, подвергающего газовые атомы ионизации.

В результате этого процесса формируется поток атомов, и его величина напрямую зависит от давления газа. В первую очередь система отмечает общее число положительно заряженных ионов, а после этого регистрирует давление.

Приборы для контроля вакуума могут иметь самые разные классификации и, соответственно, разные цены. Именно поэтому важно подобрать ту модель, которая в точности будет соответствовать особенностям измерительных средств и условиям их эксплуатации. Далеко не каждый прибор, даже самый дорогостоящий, будет точно определять параметры давления в тех или иных механизмах и средах.

К примеру, для промышленных работ оптимальным решением будет цифровой вакуумметр. Его мощный механизм может отработать даже большой объём вычислений.

Поэтому делая выбор в пользу определенной версии, следует принимать в расчет все основные характеристики прибора.

• Диапазон замера. Один из наиболее важных факторов при подборе манометра. Имеется типовой цикл давлений для измерителей, все они отражены в действующем ГОСТ 2405-88.
• Единица измерения. Согласно международной СИ, официальной единицей измерения уровня давления являются Паскали. 1 Па соответствует уровню давления, вызываемому воздействием силы в 1 Ньютон и перераспределенному по площади 1 кв. м. Однако в зависимости от страны-производителя давление может указываться в атмосферах. В таком случае выбор оптимального устройства их необходимо перевести в Паскали.
• Класс точности. Это предельный процент погрешности. Для вакуумметров он должен подбираться из цикла: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.
• Диаметр корпуса. Типовой ряд сечений для вакуумных измерителей соответствует 40, 50, 60, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм. Если в ходе измерения оператор может приблизиться к измерителю на расстояние меньше 2 м, то стоит сделать выбор в пользу манометров со средним сечением. Но если пребывание вблизи технически невозможно и небезопасно, оптимальным решением станут приборы большего размера с сечением от 160 мм. Это важно, чтобы оператор мог своевременно считать показания.

Характеристика среды. Важный критерии:

• при работе с агрессивными средами нужно выбрать вакуумметр, корпус которого изготовлен из нержавейки;
• при измерении параметров кислорода, измеритель должен пройти обязательное обезжиривание, отметка об этом содержится на циферблате;
• при замере газообразных смесей важно обеспечить максимальную безопасность обслуживающего работника, оптимальным решением в данном случае станут механизмы с вышибной пробкой;
• для вязких и загрязненных сред подойдет оборудование на основе мембранного разделителя;
• для сред с температурой свыше 60 градусов будет актуальным применение охладителя-отвода.

Ну и, наконец, необходимо принять во внимание условия эксплуатации. Если вы будете выполнять вычисления при параллельном действии вибрации, прибор следует защитить от этого негативного фактора.

Чтобы получить показания вакуумного манометра, следует определиться с точкой старта отсчёта. В различных модификациях измерителя она может варьироваться. За отчётную единицу берут атмосферное давление, все показатели, размещенные ниже этого показателя, будут соответствовать параметрам вакуума. Диапазон измерений приборной шкалы в этом случае колеблется от 1 до 0 Атм. Если параметры атмосферного давления будут приняты за отсчётный 0, то коридор замеров вакуума станет вычисляться в пределах от 0 до -1.

Для поддержания работоспособности прибора и подтверждения точности измерений требуется регулярная диагностика — поверка. Выделяют несколько видов обязательных работ.

• Первичная — производится предприятием-изготовителем на этапе передачи прибора в эксплуатацию, а также при проведении капремонта либо в ситуации утраты документа о поверке.
• Периодическая — выполняется в соответствии с требованиями метрологической службы, обычно один раз в 12 месяцев.
• Внеочередная — актуальна, когда имела место фиксация сомнительных показаний. Также производится в ситуациях, когда не были соблюдены правила эксплуатации измерительного оборудования.
• Инспекционная — производится на момент проведения инспекционных проверок на производственных площадках.

Поверки выполняются квалифицированными работниками специализированных служб с использованием эталонного оборудования. Это могут быть муниципальные центры метрологии и стандартизации либо частные компании, получившие соответствующую аккредитацию.

При помощи образцовых вакуумных манометров они устанавливают соответствие технических характеристик прибора стандартам метрологической лаборатории. Если они будут превышать предельно допустимые границы, необходимо выполнить калибровку изделия с выдачей соответствующего подтверждающего документа.