Вакуумметры - принцип действия стрелочных, цифровых, ионизационных, термопарных, электроконтактных

Для производства качественной продукции, для которой необходимо использовать в технологических процессах вакуум, как рабочую среду, применяются вакууометры. Если не соблюдать требований и уровней отрицательного давления, то велика вероятность выпуска брака, как результат, произойдет потеря заказчика.

Наиболее важен процесс контроля в химической промышленности, когда малейшие частицы могут стать причиной порчи готового. Например, именно в условиях полного вакуума можно отлить изделия из чистого титана для авиапромышленности. Малейшее загрязнение может стать причиной катастрофы.

Содержание:

1. Вакуумметры - принцип действия
2. Вакуумметры образцовые - зачем нужны
3. Цифровые вакуумметры ВИТ
4. Вакуумметры Мерадат
5. Датчики
6. Стрелочные вакуумметры Пирани
7. Современные вакуумметры

Вакуумметры - принцип действия

Вакуумметры стрелочные или цифровые по своему принципу действия и конструкции могут быть разными. Притом некоторыми из них можно получать совершенно одинаковые данные, что делает их альтернативами друг друга. Так или иначе, его задача состоит в том, чтобы определить, какой глубины вакуум достигнут в камере или емкости, что немаловажно для выпуска качественной продукции.

Вакуумметры - принцип действия

Принцип действия у каждого из типов вакуумметра будет свой, поэтому рассмотрим некоторые из них:

1. Классический – это простой манометр, с помощью которого можно измерять малые давления. Рабочей средой является специальная жидкость, изолированная от основного вакуума азотной ловушкой. Она используется для вымораживания испарений от жидкости с целью снижения или исключения возможной погрешности;
2. Емкостные – представляет собой устройство, в котором имеется мембрана с прикрепленной пластиной и статическая пластина, составляющие конденсатор. При удалении или приближении мембраны под действием давления среды изменяется емкость, которую можно измерить и привести к необходимой форме для восприятия. Позволяют измерять малые давления от 1 Па;
3. Терморезисторные – принцип работы заключается в поддержании постоянной температуры за счет изменяемой мощности в условиях изменяемого давления. Контролируется температура, и меняется ток, который и является значением для обработки. Одним из самых распространенных измерителей такого типа являются вакуумметры Пирани. Чувствительным элементом является платиновая нить, которая обладает прямой зависимостью напряжения от давления. С помощью такого устройства можно измерять отрицательные значения вакуума от 0,001 Па;
4. Термопарные вакууметры – принцип действия основан на измерении количества тепла, которое передается через среду от нагревательного провода к термопаре. При изменении давления меняются и теплопроводящие свойства среды. С помощью такого устройства можно фиксировать вакуум от 0,001 Па. К таким относятся вакуумметры ВИТ: ПМТ-2, ПМТ-4М, ПМИ-2;
5. Вакуумметр ионизационные – самый чувствительный метод контроля отрицательного давления. Он заключается на ионизации измеряемой среды и измерении ее проводимости. Датчик состоит из трех электродов. На два из них подается напряжение, с третьего снимается ток, который возникает в результате ионизации среды. С помощью такого способа можно измерить вакуум от 1 нПа до 100 мПа. Используются датчики с холодным или накаливаемым катодом.

Вакуумметры образцовые - зачем нужны

Практически на каждом предприятии, которое занимается производством какой-либо продукции, имеются вакууметры образцовые. Это небольшие контрольно-измерительные устройства, с помощью которых работник может проконтролировать величину созданного вакуума в замкнутой среде.

Вакуумметры образцовые - зачем нужны

Он служит не для определения текущего значения, а для контроля его минимального значения, которое входит значение -0,1 (-1) Мпа, то есть, это устройство способно измерить только -0,1 Мпа, а любые отклонения от показания будут считаться погрешностью системы, которую необходимо скорректировать. Как правило, класс точности подобных устройств составляет 0,25 и 0,4.

Образцовый вакуумметр, как правило, имеет круговую шкалу со стрелкой. Это жестко калиброванное устройство, которое на предприятии выступает контрольным прибором. По нему все рабочие будут сверять свои приборы для измерения величины вакуума.

Цифровые вакуумметры ВИТ

В последнее время для удобства все чаще применяют именно цифровые вакуумметры ВИТ. Их особенность заключается в том, что устройства отображают значение вакуума в цифрах на синем или черном экране. Во многих ситуациях такой способ является более предпочтительным тем, что позволяет намного быстрее сориентироваться и выбрать правильное решение по поводу действий в сложившейся ситуации. Плюс ко всему, такие приборы, как правило, оснащаются интерфейсами для передачи данных на ПК, что также удобно в системах, где процесс создания и поддержания вакуума должен осуществляться автоматически.

Цифровые вакуумметры ВИТ

Это ионизационные вакуумметры или вакуумметр электроконтактный, в которых заложен принцип измерения тока между электродами при изменении степени ионизации газа. В последнем же она происходит именно за счет наличия примесей, которые способны накапливать заряд. Чем выше вакуум, тем меньше примесей, которые могут ионизироваться. Также в данном устройстве имеется термопара, позволяющая расширить измеряемый диапазон до 10 Torr, так, как только ионизационным методом можно зафиксировать значения вакуума с верхним пределом 0,1 Torr.

Отечественными манометрическими преобразователями для измерения величины вакуума являются:

• ПМТ-2;
• ПМТ-4М;
• ПМИ-2.

Все ВИТ вакуумметры следует разделять на следующие виды:

1. Тепловые (просто ВИТ) – такие приборы работают на принципе измерения проводимости за счет нагрева среды. В качестве нагревателя используется тонкая металлическая нить, на которую подается ток определенной величины. Она нагревает баллон, внутри которого находятся электроды.
2. ВИТ 2 – ионизационно-термопарные. Они позволяют проводить измерения вакуума со значениями от 1 стотысячной до 20 Па при условии применения ранее упомянутых манометрических преобразователей: ПМТ и ПМИ.

Вакуумметры Мерадат

Во многих видах промышленности очень часто используется вакуумметр Мерадат. Это ионизационно-термопарный вакуумметр, который производится в разных модификациях: ВИТ12Т, ВИТ14Т, ВИТ16Т. Приборы должны использоваться совместно с преобразователями типов: СК-ТП4, ПМТ-2, ПМТ-4М, ПМТ-6-3, ПМТ-6-3М-1. Также производятся комбинированные приборы контроля состояния вакуума Мерадат-ВИТ19ИТ. Это устройство используется с теми же манометрическими преобразователями в зависимости от особенностей измеряемой среды и предполагаемой величины давления.

Вакуумметры Мерадат

Сами приборы контроля выпускаются со ЖК-дисплеями для удобства восприятия информации стационарного и мобильного типов. Например, Мерадат-ВИТ16Т4/А обладает следующими характеристиками:

1. Тип измеряемой газовой среды. В основном ею является для данного вида устройств воздух и азот. Если в среде присутствует пар, то необходимо использовать иные средства контроля;
2. Интерфейс для подключения внешних устройств. Вакуумметры оснащаются последовательным портом RS-485, по которому передается информация на ПК для составления статистики или автоматизации процесса управления вакуумом;
3. Наличие и объем встроенной памяти. Если устройство мобильное, то в нем обязательно имеется встроенная память, как правило, 2 Мб, куда сохраняются ранее полученные данные о состоянии вакуума;
4. Количество входов для подключения манометрических преобразователей-датчиков. Производятся в основном с одним универсальным или двумя входами, тем самым позволяя выполнять измерение в двух точках, получая наиболее точные данные путем исчисления среднего значения;
5. Количество выходов реле, они необходимы для организации автоматического процесса управления вакуумным насосом при достижении определенного значения в камере. Соответственно, можно управлять 1 или двумя насосами или же можно подключить какие-то другие исполнительные устройства.

Датчики

Для возможности измерения состояния вакуума при помощи вакуумметра ТВ или Мерадат, необходимо использовать соответствующие датчики. Их также называют манометрическими преобразователями, так как они, собственно, и преобразуют одно физическое явление в другое, так или иначе привязанное или зависящее от давления.

Датчики

Производителями выпускаются следующие разновидности датчиков:

• ПМИ-10-2, ПМИ-2, ПМТ-6-3М-1, ПМТ-2, СК-ТП4. Для удобства работы в разных условиях потребуется кабель, который производится для каждого типа преобразователя длиной 2 или 5 м.

Стрелочные вакуумметры Пирани

Вакуумметром Пирани называется терморезисторный измерительный прибор. Чувствительным элементом которого является платиновая нить. В системе также задействован термодатчик, которым контролируется постоянство температуры нити, измеряемым значением является ток, протекающий через измерительную схему.

Стрелочные вакуумметры Пирани

При изменении давления газа меняются свойства рассеиваемой мощности, тем самым на проводник необходимо подавать больший ток. И, наоборот, когда давление растет, увеличивается количество примесей, способных рассеивать мощность, следовательно, требуется меньшее значения тока для поддержания температуры на постоянном уровне.

Стрелочные вакуумметры Пирани работают в паре с манометрическими преобразователями ПМТ-6-3. С помощью такого устройства можно измерять вакуум со значением вакуума в пределах от 0,001 до 760 Torr. Современные модели способны воспринимать и намного большее давление за счет комбинирования технологий и использования разных по типу чувствительных элементов.

Современные вакуумметры

Современные вакуумметры

Диагностика вакуумметром состояния рабочей среды является обязательным процессом. Для этого можно применить современные устройства от разных производителей:

1. Edwards ATC – в нем заложен все тот же принцип Пирани, который заключается в измерении температуры при изменении давления рабочей среды. Нагрев осуществляется при помощи нагревательной нити, в более чувствительных устройствах применяется платиновая нить, но это приводит к увеличению стоимости. Такими приборами можно контролировать вакуум 65 и 13 мбар. Производитель выпускает, по меньшей мере, 6 серий преобразователей этого типа (APG, ATC, ASG, AIM, WRG, AIGX). Для работы устройств требуется напряжение от 12 до 32 В, в зависимости от конкретной модели;
2. Oerlikon Leybold – это производитель 7 серий вакуумметров для разных диапазонов величины вакуума. В устройствах BourdonVAC используется принцип трубки Бурдона. Это стрелочный прибор с круговой шкалой, с помощью которого можно измерять давление в пределах от 1 до 1020 мбар. С их помощью можно проводить измерения в среде с паром, трубки изготавливаются из стойких к коррозии материалов. В серии Capsule применена мембрана, а сам прибор заложен в капсуле. Мембрана механически связана со стрелкой. В серии DIAVAC производитель также использовал мембрану, но шкала имеет цифровой вид с имитацией стрелки, что удобно для замены вместо старых приборов контроля. В линейке ThermoVAC был применен принцип Пирани с платиновой нитью и измерением температуры. Позволяет фиксировать значения среды в пределах от 0,00005 до 1500 мбар;

Vacuumbrand – производитель нескольких типов вакуумметров, в которых применен разный принцип измерения состояния среды. В каталоге бренда представлены устройства с принципом Пирани, емкостные, Пирани с керамическим изолятором для агрессивных сред, комбинированные Пирани-Пениннг.