Газомеры

Газомеры

ГАЗОМЕРЫ, газовые счетчики, приборы для измерения количества газа, проходящего через газопроводную трубу. По своей конструкции газомеры распадаются на две большие группы: 1) для измерения газа, отпускаемого отдельным потребителям, и 2) для измерения больших потоков газа.

Первая группа газомеров измеряет расход газа по принципу объема; газомеры этого типа делятся на мокрые и сухие.

Мокрый газомер (фиг. 1) состоит из барабана с четырьмя камерами А, В, С и D, заключенного в устанавливаемый на месте установки кожух; нижняя часть барабана погружена в воду, которая открывает или закрывает отверстия в нем а, b, с и d, служащие для входа газа из газопроводящей сети через трубу Е. Через незакрытые водой входные отверстия газ проникает в соответствующие камеры барабана, а из последних, после измерения, выходит через выпускные отверстия а', b', с' и d' в трубу F, ведущую газ к потребителю. Входные и выходные из барабана отверстия расположены так, что в каждой отдельной камере при открытом одном из отверстий (входном или выходном) другое обязательно закрыто, т. е. через барабан не м. б. сквозного протока газа, а происходят последовательные наполнение газом или опорожнение от него каждой из камер.

Мокрый газомер

На фиг. 1 представлено, как заканчивается наполнение газом камеры В и начинается наполнение камеры С; одновременно заканчивается опорожнение камеры D и продолжается опорожнение камеры А; при этом попеременном наполнении и опорожнении камер барабан, в силу разницы давлений входящего и выходящего газа на разделительные стенки его, приходит во вращение, для чего достаточно разницы давления в 2—4 мм водяного столба.

Вращение барабана передается счетному механизму, который таким образом регистрирует количество проходящего газа, обычно в объемных единицах. Схема, изображенная на фиг. 1, в практике воспроизводится несколько иначе. Главное отличие состоит в том, что входные и выходные отверстия располагаются не на цилиндрической поверхности барабана, а на его лобовых частях, имея приблизительно радиальное расположение, причем наружную цилиндрическую оболочку барабана делают сплошной и припаивают наглухо к разделительным стенкам барабана. Последнего типа барабан системы Крослея (Crossley) изображен на фиг. 2 со снятой верхней оболочкой.

Барабан системы Крослея (Crossley)

Для избежания увлечения воды разделительными стенками измерительного барабана (крыльями) число оборотов вала в час не должно превышать 120 и может уменьшаться до 80 с возрастанием диаметра измерительного барабана. Поэтому в последнее время, для увеличения пропускной способности мокрых газомеров, устраивают барабаны из нескольких параллельно работающих барабанов описанного типа, что позволяет довести пропускную способность мокрого газомера до 6000 м3/ч.

Основное условие правильности работы газомера - сохранение постоянства уровня жидкости внутри его. Между тем, пропускаемый газ обычно насыщается водой и уносит ее с собой, что влечет за собой постепенное увеличение измерительного пространства и, соответственно, уменьшение показаний газомера. Поэтому каждый газомер, кроме больших стационарных, имеет запорное приспособление, прекращающее доступ в него газу, коль скоро уровень жидкости в нем понизится ниже предельной нормы. Восстановление и поддержание постоянного уровня жидкости в газомерах достигается тремя путями.

1) Стационарные (большие) газомеры обычно снабжают воронкой и подвижным водосливом; через воронку отдельными каплями доливают воду, а через водослив удаляется ее избыток. На фиг. 3 показано означенное устройство: здесь имеется водослив А системы Кинга, соединенный с водным пространством наполняемой газом камеры при помощи крана Н2; пространство над водосливом соединено особой трубочкой через кран Н1 с входным отверстием газа в газомер; поэтому на воду у водослива сверху и снизу действуют одинаковые давления, что обеспечивает правильную его службу.

Стационарные (большие) газомеры обычно снабжают воронкой и подвижным водосливом

Здесь же, внизу, у водослива установлен водяной манометр, указывающий, в мм водяного столба, превышение давления входящего газа над наружной атмосферой. Водослив устанавливают на определенной потребной высоте, а газомер приводят с помощью уровней (ватерпасов) в строго горизонтальное положение.

2) Домовые газомеры иногда снабжаются автоматическими приспособлениями, восстанавливающими понижающийся уровень воды. На фиг. 4 представлен регулятор уровня в виде полуцилиндрического тела Т, вращающегося около горизонтальной оси и при нормальном уровне воды поддерживаемого выступом d.

Регулятор уровня

При понижении уровня тело Т наклоняется вправо и, вытесняя воду, поднимает ее уровень до нормального. Для помещения тела Т корпус газомера продолжен по направлению образующей цилиндрической поверхности. Другая система регулировки уровня заключается в том, что в газомере имеется запасное отделение с водой. Из этого отделения вода забирается небольшими черпаками, приводимыми в движение от оси газомера, и выливается в водяное его пространство, повышая т. о. в нем уровень воды. На фиг. 5 указано одно из таких приспособлений: продолженный спереди вал (а) сообщает посредством рычажно-шарнирной передачи b, c, d, e, f, h качательное движение полой трубе g с вырезом q; труба g, опускаясь вниз, захватывает отверстием q воду из запасного отделения; эта вода при движении трубы g вверх выливается в отделение k, сообщающееся с водяным пространством газомера; излишек воды из водяного пространства отводится через водослив i.

Система регулировки уровня

Существуют еще приспособления, состоящие из запасной камеры с водой, расположенной над газомером; эта камера соединена с входной камерой для газа двумя трубками; одна из них во входной камере срезана немного ниже нормального горизонта жидкости в газомере; как скоро уровень жидкости в газомере понизится, газ через открывшееся отверстие трубки входит в запасную камеру и своим давлением проталкивает из нее воду по второй (водяной) трубке во входную камеру газомера до тех пор, пока поднимающийся уровень жидкости не закроет низа первой трубки, т. е. пока уровень жидкости в водяном пространстве газомера не поднимется до нормального. 3) Заменяют воду в газомере какой-либо менее испаряющейся жидкостью, как, например, глицерином при 16—18° Вé или раствором хлористого магния.

Описанные в п. 2 приспособления несколько сложны; поэтому чаще предпочитают идти по другому пути, который обеспечивал бы правильность показаний газомера и при опускающемся в нем уровне воды. Наиболее распространенной в этом отношении является конструкция барабана с т. н. обратным измерением: она состоит в том, что в задней части обыкновенного крослеевского барабана помещен подобный же маленький барабан, который имеет общую ось вращения с первым, но у которого входы и выходы в камерах расположены в прямо противоположном направлении по отношению к главному барабану, т. е. у дополнительного барабана входные щели устроены на задней стороне главного барабана, где у последнего находятся его выходные отверстия, а выходные щели дополнительного барабана ведут во внутренние пространства измерительных камер главного барабана. Такое устройство ведет к тому, что, при измерении газа, последний, выйдя из главного барабана, частично поступает в щели дополнительного барабана, а из последнего вновь поступает в камеры главного барабана. Если обозначить объем измерительного пространства камеры главного барабана через а (литров) и такой же объем камеры дополнительного барабана через d (литров), то объем газа, пропускаемый газомером за его одно полное вращение, будет равен 4(a—d) литрам. При падении уровня воды в газомере произойдет увеличение обоих объемов a и d. Барабаны конструируются так, чтобы увеличение этих объемов было одинаковым, так как в этом случае разность между ними не изменится. Обычно глубина погружения дополнительного барабана в воду равна, примерно, 2/3 глубины погружения главного барабана. Мокрые газомеры работают нормально при давлении газа не свыше 40—50 мм водяного столба.

Сухие газомеры в основной своей части представляют мехи определенной емкости, которые попеременно наполняются газом и опорожняются от него. В зависимости от устройства отдельных мехов и числа их сухие газомеры делятся на несколько типов. В представленном на схемах фиг. 6 и 7 газомеров имеются четыре камеры: две наружные камеры К и К1 и две внутренние J и J1.

Сухие газомеры

Внутренние камеры J и J1 разделены между собой промежуточной стенкой и ограничены с других сторон параллельно движущимися крышками, соединенными с промежуточной стенкой мембранами из кожи или из специальной материи. Внешние камеры К и К1 образованы с одной стороны наружными очертаниями внутренних камер, а с другой - кожухом газомера и верхней горизонтальной стенкой, на которой расположены золотниковые аппараты V и Н, регулирующие впуск газа в газомер и выпуск его оттуда к местам потребления. Газ по входной трубе (а) входит в верхнюю распределительную камеру газомера и направляется через открытое отверстие зеркала золотника в одну из измерительных камер. На фиг. 6 показано такое положение золотников, при котором камера К соединена со входом газа, а камера J - с выходом, в то время как камеры К1 и J1 закрыты для входа и выхода газа, причем камера J1 наполнена газом, а камера К1 свободна от него. В изображенном на фиг. 6 положении газ наполняет камеру К и прогоняет содержимое камеры J через выходное отверстие (е). При передвижении разделительной между К и J стенки последняя с помощью рычажно-шарнирной передачи передвигает золотники V и Н влево. Передвижение золотника V вначале не меняет положения дела в левой части газомера, вследствие чего разделительная между К и J стенка продолжает двигаться вправо до своего крайнего положения; передвижение же золотника Н сообщает камеру К1 со входом газа и камеру J1 с выходом его, почему стенка между К1 и J1, под влиянием напора входящего газа, двигается справа налево. При дальнейшем движении золотников золотник V разобщает камеры К и J со входом и выходом в газомере; последнее положение изображено на фиг. 7. На фиг. 8 и 9 представлены два дальнейшие положения измерительных камер и золотников. Положения газомера, показанные на фиг. 6—9, дают представление о полном замкнутом цикле работы сухого газомера.

Сухие газомеры

Самым слабым местом в конструкции сухих газомеров являются мембраны, соединяющие промежуточную стенку М с подвижными разделительными стенками между внутренними и наружными камерами газомера. Т. к. мембраны делаются обычно из кожи, подверженной большему или меньшему влиянию влаги и различных примесей, заключающихся в измеряемом газе, то в некоторых конструкциях этой системы газомеров, независимо от тщательного выбора материала, соответственной обработки его и пропитки маслом, применение кожи сужено, и мембраны делают из узких лент, соединяющих отдельные стенки измерительных камер более сложной формы (ромбоидальной, призматической и т. п.). Кроме того, т. к. швы в коже обычно являются причиной неплотности и газопроницаемости измерительных камер, то, взамен швов, кожу в местах соединения со стенками камер зажимают между металлическими кольцами. Объем измерительных камер, т. е. количество газа, проходящее через газомер за полный цикл его действия, регулируется тем, что в некоторых частях рычажно-шарнирной передачи к распределительному механизму введены продольные вырезы в штангах, в которых шарниры движутся по принципу кулисных камней; переставляя камень кулисы, можно изменять степень наполнения измерительных камер газом.

Сухие газомеры обладают меньшей чувствительностью, чем мокрые; потеря напора в них - обычно около 6 м водяного столба; они, вследствие жесткости мембраны, склонны уменьшать со временем объем пропускаемого газа, в противоположность мокрым газомерам, где испарение воды увеличивает объем измерительного пространства. В общем, точность мокрых газомеров при тщательной их эксплуатации надо считать выше, чем сухих. Срок службы сухих газомеров, примерно, в два раза меньше срока службы мокрых (12 и 20 лет). С другой стороны, сухие газомеры имеют существенные преимущества перед мокрыми, ибо не боятся мороза, более удобны для транспорта и во многих случаях по своей точности являются вполне удовлетворительными. Статистика распространения мокрых и сухих газомеров дает следующие данные за 1910—12 гг.: в Англии применяются по преимуществу сухие газомеры; во Франции - почти исключительно мокрые; в Германии примерно - 60% сухих и 40% мокрых, из последних 1% газомеров с малоиспаряющейся жидкостью. В качестве контрольно-опытных применяются исключительно мокрые газомеры. Точность газомеров, т. е. погрешность в показаниях их по сравнению с пропущенным объемом газа, не должна превышать ±2%.

На корпусе каждого газомера имеется обозначение измерительного пространства (J) в литрах и его пропускной способности (при вышеуказанных потерях напора, т. е. 4—5 мм водяного столба для мокрых и 6—7 мм для сухих газомеров) или характерного расхода (V) в м3 или горелках; последнее обозначение делается из расчета 150 л газа на одну горелку в час. Соотношение между этими двумя величинами определяется тем, что J д. б. не более 1,5% от V. Наибольшая величина V, достигнутая в современных типах описанных газомеров достигает для мокрых многобарабанных газомеров 6000 м3 и для сухих - 1000 м3. Нормальным, наиболее распространенным размером газомера считается газомер с пропускной способностью в 5 горелок, т. е. 750 л/ч, что видно, например, из статистики г. Берлина в начале декабря 1913 г., где имелось: 2263 газомера в 3 горелки, 373192 - в 5 горелок, 58606 - в 10, 16348 - в 20, 3331 - в 30, 1777 - в 40 и 3664 газомера больше чем в 40 горелок. Всего было 459181 газомеров с производительностью более чем в 3500000 горелок, т. е. в среднем приходилось 7,55 горелок на один газомер, а газомеры с производительностью в 5 горелок составляли 81,2% | от общего их количества.

Для поверки правильности работы газомера применяется кубицир-аппарат (фиг. 10), представляющий собой цилиндр с центральной трубой, идущей к поверяемому газомеру.

Кубицир-аппарат

Цилиндр заполняется водой, но так, чтобы верх центральной трубы был выше уровня воды. Над цилиндром подвешен на блоке колокол А, края которого погружены в воду, налитую в цилиндр. Т. о., под колоколом образуется определенный объем воздуха, соединенный центральной трубой с поверяемым газомером. Если позволить колоколу опускаться, то воздух из под него будет прогоняться через газомер. Сравнение объема прогнанного через газомер воздуха с показаниями газомера дает возможность судить о точности его показаний. Так как колокол, опускаясь в воду, будет терять в своем весе, то для равномерности его хода имеется специальный компенсатор. При поверке необходимо иметь в виду, что при пропускании через газомер воздуха, вместо газа, сопротивление в нем возрастает примерно на 20—50%. Кроме того, как кубицир-аппараты, так и испытываемые газомеры должны иметь одинаковую температуру, т. к. на каждые 2,73° разницы температур происходит изменение объема воздуха на 1%.

Вторая группа газомеров (для измерения больших потоков газа) основана на принципе измерения проходящего газа по скорости его прохождения и распадается по характеру действия газомера на три системы: крыльчатые системы Ротари, электротермические системы Томаса и газомеры, основанные на принципе Вентури. Крыльчатый газомер представлен на фиг. 11.

Крыльчатый газомер

Газ, проходя газомер, приводит в движение крыльчатку и вращает вертикальную ее ось; движение последней передается счетному механизму. Точность измерения такими газомерами, в зависимости от чистоты газа, колеблется в пределах от ±2 до ±5 % количества пропущенного газа, причем минимальный регистрируемый с указанной точностью расход составляет 1/8—1/5 от пропускной способности газомера, которая в этом типе газомеров достигает 20000 м3/ч. Электротермический газомер системы Томаса (фиг. 12) имеет нагреваемую электрическим током платиновую проволоку.

Электротермический газомер системы Томаса

Газ этой проволокой нагревается, причем повышение его температуры измеряется термоэлементами. Повышение температуры проходящего газа, при известных величинах затраченной на его нагревание энергии и его теплоемкости, дает возможность определить количество пропущенного газа. Точность измерения газомером системы Томаса достигает ±1% от количества пропущенного газа. Газомер типа Вентури представляет собою обыкновенную, суженную посредине трубу Вентури (см. Водомеры, фиг. 1). При прохождении газа через горло (узкое отверстие) трубы он увеличивает свою скорость и уменьшает давление. По разнице давлений у входа в трубу и в горле трубы Вентури судят о количестве протекающего газа.

Все газомеры второй группы могут работать при высоких давлениях газа, что несвойственно первой группе.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.

Избранное