DE10121641A1 - Method and device for determining the gas quality of a natural gas - Google Patents
Method and device for determining the gas quality of a natural gasInfo
- Publication number
- DE10121641A1 DE10121641A1 DE10121641A DE10121641A DE10121641A1 DE 10121641 A1 DE10121641 A1 DE 10121641A1 DE 10121641 A DE10121641 A DE 10121641A DE 10121641 A DE10121641 A DE 10121641A DE 10121641 A1 DE10121641 A1 DE 10121641A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- fuel gas
- recorded
- quality
- determined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 131
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 26
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Gasbeschaffenheit von Brenngas, insbesondere von Erdgas, wobei DOLLAR A a) zumindest ein Teil des Brenngases einer Infrarotstrahlung ausgesetzt wird und für zwei Wellenlängen oder spektrale Bereiche jeweils der vom Brenngas absorbierte Anteil der Infrarotstrahlung erfasst wird, wobei die beiden Wellenlängen oder spektrale Bereiche derart ausgewählt werden, daß sich die Anteile einzelner Komponenten des Brenngases in unterschiedlicher Gewichtung auf die erfassten absorbierten Anteile auswirken, DOLLAR A b) die Wärmeleitfähigkeit erfasst wird und DOLLAR A c) aus den drei Messwerten die Gasbeschaffenheit bestimmt wird. DOLLAR A Unter Gasbeschaffenheit wird die Gaszusammensetzung, der Brennwert, die Wobbezahl, die Normdichte und die Methanzahl verstanden.The invention relates to a method and a device for determining the gas quality of fuel gas, in particular natural gas, wherein DOLLAR A a) is exposed to at least part of the fuel gas to infrared radiation and the portion of the infrared radiation absorbed by the fuel gas is recorded for two wavelengths or spectral ranges , the two wavelengths or spectral ranges being selected such that the proportions of individual components of the fuel gas have different weightings on the detected absorbed portions, DOLLAR A b) the thermal conductivity is recorded and DOLLAR A c) determines the gas quality from the three measured values becomes. DOLLAR A Gas quality means the gas composition, the calorific value, the Wobbe number, the standard density and the methane number.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Gasbeschaffenheit eines Brenngases. Unter Gasbeschaffenheit wird die Gaszusammensetzung, der Brennwert, die Wobbezahl bzw. der Wobbeindex, die Normdichte und die Methanzahl verstanden.The invention relates to a method and a device for determining the Gas quality of a fuel gas. Under gas quality, the Gas composition, the calorific value, the Wobbe number or the Wobbe index, the Understand standard density and the methane number.
Der Brennwert kann der molare, der massenbezogene oder der volumenbezogene Brennwert sein. Der Brennwert von Erdgas muß zu Abrechnungszwecken bei der Übergabe vom Lieferanten auf den Kunden gemessen werden. An Übergabestationen, beispielsweise zwischen zwei Gasversorgungsunternehmen, wird der Brennwert in der Praxis mittels Kalorimetern oder Gaschromatographen ermittelt. Bei dem letztgenannten Verfahren wird die Gaszusammensetzung analysiert. Aus der Zusammensetzung des Gases kann dann mit dem Brennwert für die reinen Stoffe der Brennwert des Brenngases bestimmt werden. Mit Gaszählern, insbesondere Turbi nenradzählern, wird der Volumenstrom gemessen. Der Volumenstrom muss mit Hilfe der Kompressibilitätszahl vom Betriebs- auf den Normzustand umgewertet werden. Die Kompressibilitätszahl lässt sich nach dem bekannten SGERG-Verfahren (ISO 12213) aus Brennwert, Normdichte und CO2-Anteil berechnen. Wird der Brennwert mittels Kalorimeter bestimmt, so müssen die Normdichte und der CO2-Anteil zusätzlich gemessen werden. Wird ein Gaschromatograph eingesetzt, so können Normdichte und CO2-Anteil aus der Gaszusammensetzung berechnet werden. Die Energiemenge ergibt sich dann über das Produkt aus Brennwert und Normvolumenstrom.The calorific value can be the molar, the mass-related or the volume-related calorific value. The calorific value of natural gas must be measured for billing purposes when it is handed over from the supplier to the customer. At transfer stations, for example between two gas supply companies, the calorific value is determined in practice using calorimeters or gas chromatographs. In the latter method, the gas composition is analyzed. The calorific value of the fuel gas can then be determined from the composition of the gas using the calorific value for the pure substances. The volume flow is measured with gas meters, especially turbine wheel meters. The volume flow must be converted from the operating to the normal state using the compressibility number. The compressibility number can be calculated from the calorific value, standard density and CO 2 content using the well-known SGERG method (ISO 12213). If the calorific value is determined using a calorimeter, the standard density and the CO 2 content must also be measured. If a gas chromatograph is used, the standard density and CO 2 content can be calculated from the gas composition. The amount of energy then results from the product of the calorific value and the standard volume flow.
Die Verfahren zur Ermittlung des Brennwertes mittels Kalorimetern oder Gaschromatographen liefern sehr gute Ergebnisse, sind aber technisch kompliziert und verursachen sehr hohe Investions- und Wartungskosten. Für verschiedene industrielle Anwendungen, insbesondere für Regelungszwecke sind derartige Verfahren zu aufwendig und bezüglich der Ansprechzeit zu träge.The procedure for determining the calorific value using calorimeters or Gas chromatographs give very good results, but are technically complicated and cause very high investment and maintenance costs. For various industrial Such methods are to be used, in particular for control purposes elaborate and too sluggish in terms of response time.
Zu Abrechnungszwecken im Hochdruckbereich sind auch korrelative Verfahren zur Ermittlung des Brennwertes bzw. der Energiemenge bekannt. Bei diesen korrelativen Verfahren werden mehrere physikalische oder chemische Größen gemessen und der Brennwert berechnet.Correlative procedures are also required for billing purposes in the high pressure range Determination of the calorific value or the amount of energy known. With these correlative Several physical or chemical quantities are measured and the process Calorific value calculated.
Aus der DE 197 36 528 und der DE 198 08 533 sind korrelative Verfahren bekannt, bei dem als Eingangsgrößen u. a. die Schallgeschwindigkeit und die Dielektrizitätskonstante des Brenngases gemessen wird. Aus diesen Messsignalen wird der Brennwert oder die Gaszusammensetzung berechnet.Correlative methods are known from DE 197 36 528 and DE 198 08 533, at which as input variables u. a. the speed of sound and the Dielectric constant of the fuel gas is measured. These measurement signals become the calorific value or the gas composition is calculated.
Die Schallgeschwindigkeit kann von einem Ultraschall-Volumenstromzähler abgegriffen werden. Solche Zähler, die vorwiegend im Hochdruck eingesetzt werden, sind jedoch vergleichsweise teuer. Preiswertere Ultraschall-Volumenstromzähler wurden für den haushaltlichen Bereich entwickelt. Jedoch konnten sich diese Zähler gegenüber dem herkömmlichen Balgengaszähler auf dem Markt bisher nicht behaupten. Demnach ist die zukünftige Verfügbarkeit des Ultraschallzähler-Haushaltszählers fragwürdig. Die Dielektrizitätskonstante muss mit einem speziell zu diesem Zweck entwickelten Messgerät bestimmt werden. Folglich ist der messgerätetechnische Aufwand relativ groß.The speed of sound can be measured by an ultrasonic volume flow meter become. However, such meters, which are mainly used in high pressure, are comparatively expensive. Cheaper ultrasonic volume flow meters were made for the household area developed. However, these counters could not Conventional diaphragm gas meters have so far not been able to claim on the market. So is the future availability of the ultrasonic household meter is questionable. The Dielectric constant has to be developed using a specially designed for this purpose Measuring device can be determined. As a result, the expenditure on measuring equipment is relative large.
Die Kenntnis der Gasbeschaffenheitsgrößen, insbesondere des Brennwertes oder der Wobbezahl wird auch für verschiedene industrielle Anwendungen benötigt, insbesondere zu Regelungszwecken.Knowledge of the gas quality parameters, in particular the calorific value or the Wobbe number is also needed for various industrial applications, especially for regulatory purposes.
Die Wobbezahl bzw. der Wobbeindex ist der Quotient des volumenbezogenen Brennwertes und der Quadratwurzel aus der relativen Dichte des Gases. Der Wobbeindex wird in der Industrie zur Regelung bzw. Konstanthaltung der Energiemengenzufuhr zu Gasverbrauchseinrichtungen benutzt. Ein einfaches korrelatives Verfahren für derartige Zwecke steht bisher nicht zur Verfügung.The Wobbe number or the Wobbe index is the quotient of the volume-related Calorific value and the square root of the relative density of the gas. The Wobbeindex is used in industry to regulate or keep the Energy supply to gas appliances used. An easy Correlative methods for such purposes are not yet available.
Die Methanzahl ist im Zusammenhang mit Gasmotoren eine wichtige Kenngröße. Die Methanzahl ist ein Maß für die Klopffestigkeit von gasförmigen Brennstoffen. Die Methanzahl gibt den prozentualen Methananteil einer Methan/Wasserstoff-Mischung an, die in einem Prüfmotor unter definierten Randbedingungen dieselbe Klopfstärke aufweist wie das zu untersuchende Gas. Wenn z. B. ein Erdgas eine Methanzahl von 85 besitzt, so heißt dies, daß unter bestimmten motorischen Bedingungen dieses Erdgas die gleiche Klopfstärke zeigt wie ein Gemisch aus 85% Methan und 15% Wasserstoff. Bei Kenntnis der Methanzahl kann das unerwünschte Motorklopfen von erdgasbetriebenen Kolbenmotoren durch entsprechende Maßnahmen vermieden werden.The methane number is an important parameter in connection with gas engines. The Methane number is a measure of the knock resistance of gaseous fuels. The Methane number gives the percentage of methane in a methane / hydrogen mixture that have the same knock strength in a test engine under defined boundary conditions has as the gas to be examined. If e.g. For example, a natural gas has a methane number of 85 owns, this means that under certain engine conditions this natural gas shows the same knock strength as a mixture of 85% methane and 15% hydrogen. Knowing the methane number can cause unwanted engine knock from Natural gas powered piston engines avoided by appropriate measures become.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Methanzahl ist aus der DE-A-196 50 302 bekannt. Das Brenngas wird einer Infrarotstrahlung ausgesetzt. Mittels eines Strahlungsdetektors wird der von der Gasmischung absorbierte Anteil der Infrarotstrahlung gemessen und hieraus die Methanzahl des Brenngases bestimmt. A method for determining the methane number is known from DE-A-196 50 302. The fuel gas is exposed to infrared radiation. Using a radiation detector the proportion of infrared radiation absorbed by the gas mixture is measured and the methane number of the fuel gas is determined from this.
Die Bestimmung der Methanzahl erfolgt über einen optischen Filter, der einen Aus schnitt des Absorptionsspektrums erfasst, indem die Kohlenwasserstoffe in einer Ge wichtung zur Absorption beitragen, die näherungsweise proportional zur Methanzahl des Erdgases ist. Das Verfahren kann relativ einfach in die Praxis umgesetzt werden, weil zum einen die Komponenten der entsprechenden Infrarotsensoren preiswert am Markt erhältlich sind und zum anderen die Infrarotdetektoren ein sehr präzises Messsignal liefern und eine gute Praxistauglichkeit besitzen.The methane number is determined using an optical filter that switches off cut of the absorption spectrum recorded by the hydrocarbons in a Ge weighting contribute to absorption, which is approximately proportional to the methane number of natural gas. The procedure can be put into practice relatively easily, because on the one hand the components of the corresponding infrared sensors are inexpensive Are available on the market and secondly the infrared detectors are very precise Deliver measurement signal and have good practical suitability.
Eine Bestimmung des Brennwertes von Erdgasen mittels Infrarotabsorption konnte mit den bisher bekannten Verfahren technisch nicht realisiert werden. Die verschiedenen Erdgase können neben Kohlenwasserstoffen wie Methan, Ethan usw. auch Stickstoff enthalten. Das Infrarotsignal reagiert - in Abhängigkeit des gefilterten Absorptions spektrums - sehr empfindlich auf die Anteile der Kohlenwasserstoffe und auf den Kohlendioxidanteil, nicht jedoch auf den Stickstoffanteil. Dies führt zu nicht vertretbaren Messungenauigkeiten; denn der Stickstoffanteil im Erdgas unterliegt großen Schwan kungen und hat einen großen Einfluss auf den Brennwert.A determination of the calorific value of natural gases by means of infrared absorption was also possible the previously known methods cannot be implemented technically. The different In addition to hydrocarbons such as methane, ethane, etc., natural gases can also contain nitrogen contain. The infrared signal reacts - depending on the filtered absorption spectrum - very sensitive to the proportions of hydrocarbons and to the Carbon dioxide content, but not the nitrogen content. This leads to unacceptable Measurement inaccuracies; because the nitrogen content in natural gas is subject to a large swan and has a major influence on the calorific value.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäss, ein Verfahren zur verbrennungslosen Bestimmung der Gasbeschaffenheit, insbesondere des Brennwertes, der Wobbezahl und der Methanzahl eines Brenngases zur Verfügung zu stellen, das zum einen einfach realisiert werden kann und zum anderen eine ausreichende Genauigkeit für Abrechnungs- und für Regelungszwecke bietet. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine einfache und praktisch einsetzbare Messanordnung zu schaffen.The object of the invention is accordingly a method for combustion-free Determination of the gas quality, in particular the calorific value, the Wobbe number and to provide the methane number of a fuel gas, which is simple on the one hand can be realized and on the other hand sufficient accuracy for Offers billing and regulatory purposes. The object of the invention is furthermore to create a simple and practical measuring arrangement.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Gasbeschaffenheit wird zumindest ein Teil des Erdgases einer Infrarotstrahlung ausgesetzt und für zwei Wellenlängen oder spektrale Bereiche der von dem Erdgas absorbierte Anteil mit jeweils einem Infrarotsensor erfasst. Zusätzlich wird mit einem Wärmeleitfähigkeits sensor die Wärmeleitfähigkeit erfasst.In the method according to the invention for determining the gas quality at least part of the natural gas is exposed to infrared radiation and for two Wavelengths or spectral ranges with the portion absorbed by the natural gas one infrared sensor each. It also comes with a thermal conductivity sensor detects the thermal conductivity.
Mit einem der Infrarotsensoren wird direkt der Stoffmengenanteil des Kohlendioxids im Erdgas bestimmt. Dieser Sensor arbeitet vorzugsweise bei einer Wellenlänge von etwa 4,3 µm. Der zweite Infrarotsensor, der vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 3,5 µm arbeitet, erfasst die Kohlenwasserstoffe im Erdgas. Die Wellenlänge wurde so gewählt, dass der Sensor eine möglichst große Empfindlichkeit bezüglich der Kohlenwasserstoffe aufweist. Aus den Signalen der Infrarotsensoren, das heißt den beiden Messwerten für den von dem Erdgas absorbierten Anteil und dem Signal des Wärmeleitfähigkeitssensor wird die Gasbeschaffenheit rechnerisch bestimmt. With one of the infrared sensors, the proportion of the amount of carbon dioxide in the Natural gas determined. This sensor preferably works at a wavelength of approximately 4.3 µm. The second infrared sensor, which is preferably at a wavelength of 3.5 microns works, captures the hydrocarbons in natural gas. The wavelength was chosen that the sensor is as sensitive as possible to the Has hydrocarbons. From the signals of the infrared sensors, that is two measured values for the fraction absorbed by the natural gas and the signal of the Thermal conductivity sensor, the gas quality is determined mathematically.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß für die Messungen handelsübliche Sensoren eingesetzt werden können. Die Sensoren werden in Serienproduktion in großen Stückzahlen hergestellt und sind daher sehr preiswert und zuverlässig. Außerdem sind die Sensoren sehr kompakt, so dass sie problemlos in einem gemeinsamen Gehäuse, z. B. einem 19"-Einschub, untergebracht werden können. Da die Sensoren direkt durchströmt werden und zusätzlich ein sehr kleines Volumen besitzen, ist die Ansprechzeit extrem gering, was vor allem bei der Regelung von Verbrennungsprozessen von großer Bedeutung ist.The advantage of the method according to the invention is that for the measurements commercially available sensors can be used. The sensors are in Series production is produced in large numbers and is therefore very inexpensive and reliable. In addition, the sensors are very compact, so that they can be easily inserted a common housing, e.g. B. a 19 "rack can. Since the sensors are directly flowed through and also a very small one Owning volume, the response time is extremely short, which is especially true when regulating of combustion processes is of great importance.
Durch das beschriebene Verfahren werden die verschiedenen zuvor beschriebenen Anwendungen zur Gasbeschaffenheitsbestimmung, d. h. Energiemessung (Brennwert, Normdichte, CO2-Anteil) und Prozesssteuerung (Wobbezahl/Methanzahl) gleichzeitig erschlossen. Die erreichbare Genauigkeit ist vergleichbar mit der Genauigkeit von zur Abrechnung eingesetzten Kalorimetern oder Prozessgaschromatographen. Dabei ist das beschriebene Verfahren wesentlich kostengünstiger und erfordert deutlich weniger Wartungsaufwand.The described method simultaneously opens up the various previously described applications for determining the gas quality, ie energy measurement (calorific value, standard density, CO 2 content) and process control (Wobbe number / methane number). The accuracy that can be achieved is comparable to the accuracy of calorimeters or process gas chromatographs used for billing. The method described is much cheaper and requires significantly less maintenance.
Für die Bestimmung der unterschiedlichen Messgrößen können prinzipiell verschiedene Sensortypen verwendet werden. Allerdings liefert jeder Sensortyp jeweils typspezifische Messwerte. Es wurde nun durch Versuche gefunden, daß sich aus den Sensorsignalen eine einfache Korrelation zur Gasbeschaffenheit ableiten lässt. Zum Aufbau der Korrelation werden insbesondere zwei empirische Zusammenhänge ausgenutzt, die durch Labormessungen an Methan sowie einer Reihe von natürlichen Erdgasen ermittelt wurden. Zum einen wurde der funktionale Zusammenhang zwischen dem Brennwert HCH der Kohlenwasserstoffe und dem Quotienten aus Infrarotabsorption A und Stoffmengenanteil xCH der Kohlenwasserstoffe aufgestellt.In principle, different sensor types can be used to determine the different measured variables. However, each sensor type delivers type-specific measured values. It has now been found through tests that a simple correlation to the gas quality can be derived from the sensor signals. To establish the correlation, two empirical relationships are used in particular, which were determined by laboratory measurements on methane and a number of natural natural gases. On the one hand, the functional relationship between the calorific value H CH of the hydrocarbons and the quotient of infrared absorption A and the amount of substance x CH of the hydrocarbons was established.
Außerdem wird die Wärmeleitfähigkeit λCH des Kohlenwasserstoffgases als Funktion des Quotienten aus Infrarotabsorption A und des Stoffmengenanteils xCH der Kohlenwasserstoffe beschrieben. Die Kennlinien müssen für einen bestimmten Sensortypen nur einmalig aufgenommen werden. Zur späteren Kalibrierung genügt eine punktweise Überprüfung mit einem reinen Gas wie z. B. Methan.In addition, the thermal conductivity λ CH of the hydrocarbon gas is described as a function of the quotient of infrared absorption A and the molar fraction x CH of the hydrocarbons. The characteristic curves only have to be recorded once for a certain sensor type. For later calibration, a point-by-point check with a pure gas such as e.g. B. Methane.
Die Genauigkeit des Verfahrens kann erhöht werden, wenn zusätzlich der vom Brenngas absorbierte Anteil der Infrarotstrahlung für eine weitere Wellenlänge etwa von 7,9 µm erfasst wird. Bei dieser Wellenlänge reagiert der Sensor besonders empfindlich auf den Methananteil im Brenngas. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mit dieser zusätzlichen Messung ein redundantes System zu Prüfzwecken aufzubauen.The accuracy of the method can be increased if, in addition, that of Fuel gas absorbed part of the infrared radiation for a further wavelength of approximately 7.9 µm is recorded. The sensor is particularly sensitive at this wavelength on the methane content in the fuel gas. There is also the possibility with this additional measurement to set up a redundant system for test purposes.
Vorzugsweise wird der Anteil der Infrarotstrahlung sowie die Wärmeleitfähigkeit unter Referenzbedingungen in einer gemeinsamen Messumgebung erfasst.The proportion of infrared radiation and the thermal conductivity are preferably reduced Reference conditions recorded in a common measurement environment.
Vorteilhafterweise werden im Schritt a) oder b) die Temperatur und der Druck erfasst oder konstant gehalten.The temperature and the pressure are advantageously recorded in step a) or b) or kept constant.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, die Gasbeschaffenheit nach den Formeln (6), (3), (1); (7) (8.1-8.9) und (9) gemäß Fig. 3 bestimmt wird.The invention is further characterized in that the gas quality according to the formulas (6), (3), (1); (7) (8.1-8.9) and (9) according to FIG. 3 is determined.
Die Formeln (3), (4) und (6) beinhalten die Koeffizienten a0, a1, a2 und c0, c1, c2, die einmalig aus Meßwerten aufgrund der Verfahrensschritte a) und b) an Referenzgasen bekannter Gaszusammensetzung bzw. die Gasbeschaffenheit bestimmt werden.The formulas (3), (4) and (6) contain the coefficients a 0 , a 1 , a 2 and c 0 , c 1 , c 2 , which are unique from measured values based on process steps a) and b) of reference gases of known gas composition or the gas quality can be determined.
Üblicherweise werden hierzu drei oder mehr Referenzgase vermessen. Die Bestimmung der Koeffizienten erfolgt dann durch Anpassung an die Referenzgase indem die Fehlerqudratsumme durch lineare Regression minimiert wird. Diese Grundkalibration wird einmalig für ein Gerät durchgeführt. Für eine spätere Nachkalibrierung ist es ausreichend, eine Messung mit nur einem Referenzgas, z. B. reines Methan, durchzuführen (Ein-Punkt-Kalibrierung). Bei dieser Ein-Punkt- Kalibrierung werden dann nur die Koeffizienten a0 und c0 angepaßt.Three or more reference gases are usually measured for this purpose. The coefficients are then determined by adapting to the reference gases by minimizing the sum of the errors by linear regression. This basic calibration is carried out once for one device. For a later recalibration it is sufficient to carry out a measurement with only one reference gas, e.g. B. pure methane to perform (one-point calibration). In this one-point calibration, only the coefficients a 0 and c 0 are then adjusted.
Die Erfindung erfasst ferner ein Verfahren zum Ermitteln der Energiemenge von Brenngas, insbesondere von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennwert ermittelt, das Brenngas durch einen Volumenstromzähler geleitet und der Volumenstrom gemessen wird.The invention also relates to a method for determining the amount of energy of Fuel gas, in particular natural gas, characterized in that the calorific value determined, the fuel gas passed through a volume flow meter and the Volume flow is measured.
Die Erfindung befaßt sich ferner mit einer Vorrichtung zum Ermitteln der Gasbeschaffenheit eines Brenngases, insbesondere von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass Erdgas einer Sensoranordnung zugeführt wird, die im we sentlichen aus einer Strahlungsquelle für Infrarotstrahlung und mindestens zwei der Strahlungsquelle zugeordnete Strahlungsdetektoren sowie einem Sensor zum Erfassen der Wärmeleitfähigkeit besteht, und dass die Signale der Sensoranordnung einer Auswerteeinheit zugeführt werden, in der die Gasbeschaffenheit mittels einer Korrelation bestimmt wird. The invention also relates to a device for determining the Gas quality of a fuel gas, in particular natural gas, thereby characterized in that natural gas is supplied to a sensor arrangement, which in the we substantial from a radiation source for infrared radiation and at least two of the Radiation detectors assigned to the radiation source and a sensor for detection the thermal conductivity, and that the signals of the sensor arrangement one Evaluation unit are supplied, in which the gas quality by means of a Correlation is determined.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below with the aid of a preferred exemplary embodiment With the help of the accompanying drawings.
In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:
Fig. 1 den molaren Brennwert HCH des Kohlenwasserstoffgases als Funktion des Quotienten aus Infrarotabsorption A und Stoffmengenanteil xCH der Kohlenwasserstoffe für 8 natürliche Erdgase sowie Methan; Fig. 1 the molar calorific value H CH x of the hydrocarbon gas as a function of the ratio of infrared absorption A and mole fraction of the hydrocarbons for 8 CH natural gases and methane;
Fig. 2 die Wärmeleitfähigkeit λCH des Kohlenwasserstoffgases als Funktion des Quotienten aus Infrarotabsorption A und des Stoffmengenanteils xCH der Kohlenwasserstoffe für 8 natürliche Erdgase sowie Methan; Fig. 2, the thermal conductivity λ CH of the hydrocarbon gas as a function of the ratio of infrared absorption A and the mole fraction x CH of the hydrocarbons for 8 natural gases and methane;
Fig. 3 eine Berechnungsprozedur zur Bestimmung der Gaszusammensetzung und der Gasbeschaffenheitskenngrößen (Brennwert, Wobbezahl, Normdichte, Methan zahl) aus Wärmeleitfähigkeit λ, Stoffmengenanteil Kohlendioxid xCO2, der sich direkt aus der Messung der Infrarotabsorption bei einer Wellenlänge von etwa 4,3 µm ergibt und Infrarotabsorption der Kohlenwasserstoffe A; Fig. 3 is a calculation procedure for determining the gas composition and the gas quality parameters (calorific value, Wobbe number, standard density, methane number) from thermal conductivity λ, the amount of carbon dioxide x CO2 , which results directly from the measurement of infrared absorption at a wavelength of about 4.3 microns and Infrared absorption of hydrocarbons A;
Fig. 4 einen Vergleich von Gasbeschaffenheitskenngrößen (Brennwert, Wobbezahl, Normdichte, Methanzahl), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt wurden, mit Werten, die aus der gaschromatographischen Analyse abgeleitet worden sind; Fig. 4 is a comparison of gas properties (calorific value, Wobbe index, standard density, methane number), which were determined by the inventive method, with values which have been derived from the gas chromatographic analysis;
Fig. 5 die Ergebnisse eines Feldversuches. Aufgetragen ist der Brennwert der zum einem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zum anderen mit dem Kalorimeter gemessen wird über einem Zeitraum von 24 Stunden, Fig. 5 shows the results of a field trial. The calorific value is plotted, which is measured on the one hand with the device according to the invention and on the other hand with the calorimeter over a period of 24 hours,
Fig. 6 eine schematische Ansicht der Messanordnung zur Bestimmung der Gasbeschaffenheit von Erdgasen. Fig. 6 is a schematic view of the measuring arrangement for determining the gas quality of natural gases.
Im folgenden wird die Berechnungsprozedur, bzw. das Korrelationsverfahren nach Fig. 3 beschrieben.The calculation procedure or the correlation method according to FIG. 3 is described below.
Als Eingangsgrößen werden die Wärmeleitfähigkeit λ, Stoffmengenanteil Kohlendioxid xCO2, der sich direkt aus der Messung der Infrarotabsorption bei einer Wellenlänge von etwa 4,3 µm ergibt und die Infrarotabsorption der Kohlenwasserstoffe A gemessen. The input variables are the thermal conductivity λ, the amount of carbon dioxide x CO2 , which results directly from the measurement of the infrared absorption at a wavelength of approximately 4.3 μm and the infrared absorption of the hydrocarbons A.
Erdgas besteht im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxid sowie einem
Kohlenwasserstoffgas, im folgenden mit CH gekennzeichnet, das sich vorwiegend aus
den Alkanen Methan bis Oktan zusammensetzt. Da der Stickstoffanteil und der
Kohlendioxidanteil keinen Beitrag zum Brennwert liefern, ergibt sich der molare
Brennwert Hs,m des Erdgases aus dem Stoffmengenanteil xCH dem Brennwert HCH
(HCH = ΣxCHi.HCHi) des Kohlenwasserstoffgases zu:
Natural gas consists essentially of nitrogen, carbon dioxide and a hydrocarbon gas, hereinafter referred to as CH, which is composed mainly of the alkanes methane to octane. Since the nitrogen content and the carbon dioxide content do not contribute to the calorific value, the molar calorific value H s, m of the natural gas results from the amount of substance x CH and the calorific value H CH (H CH = Σx CHi .H CHi ) of the hydrocarbon gas :
Hs,m = xCH.HCH (1)H s, m = x CH .H CH (1)
Der Stoffmengenanteil des Kohlenwasserstoffgases ergibt sich zu:
The molar proportion of the hydrocarbon gas is:
xCH = 1-xN2-xCO2 (2)x CH = 1-x N2 -x CO2 (2)
Wie in Fig. 1 dargestellt, lässt sich der Brennwert des Kohlenwasserstoffgases HCH als
Funktion des Quotienten aus Infrarotabsorption der Kohlenwasserstoffe A und dem
Stoffmengenanteil der Kohlenwasserstoffe xCH darstellen.
As shown in FIG. 1, the calorific value of the hydrocarbon gas H CH can be represented as a function of the quotient of infrared absorption of the hydrocarbons A and the molar fraction of the hydrocarbons x CH .
HCH = a0 + a1.(A/xCH) + a2.(A/xCH)2 (3)H CH = a 0 + a 1. (A / x CH ) + a 2. (A / x CH ) 2 (3)
Dieser Sachverhalt lässt sich dadurch erklären, dass die Stoffmengenanteile der Alkane im Erdgas einer regelmäßigen Verteilung unterliegen. Die Infrarotabsorption A in Gleichung (3) wird mit dem Infrarotsensor bei der Wellenlänge von 3,5 µm gemessen.This fact can be explained by the fact that the molar proportions of the alkanes subject to regular distribution in natural gas. The infrared absorption A in Equation (3) is measured with the infrared sensor at the wavelength of 3.5 µm.
In ähnlicher Weise lässt sich auch die Wärmeleitfähigkeit λCH des Kohlenwasserstoff
gases als Funktion des Quotienten (A/xCH) darstellen. Dieser Zusammenhang ist in
Fig. 2 dargestellt.
In a similar way, the thermal conductivity λ CH of the hydrocarbon gas can be represented as a function of the quotient (A / x CH ). This relationship is shown in FIG. 2.
λCH = c0 + c1.(A/xCH) + c2.(A/xCH)2 (4)λ CH = c 0 + c 1. (A / x CH ) + c 2. (A / x CH ) 2 (4)
Die Wärmeleitfähigkeit λ des Erdgases lässt sich in Abhängigkeit der
Stoffmengenanteile xN2, xCO2 und xCH wie folgt darstellen.
The thermal conductivity λ of the natural gas can be represented as follows depending on the proportions x N2 , x CO2 and x CH .
λ = xN2.λN2 + xCO2.λCO2.xCH.λCH (5)λ = x N2 .λ N2 + x CO2 .λ CO2 .x CH .λ CH (5)
Durch Einsetzen von Gleichung (4) in Gleichung (5) und Auflösen nach xCH lässt sich
der Stoffmengenanteil des Kohlenwasserstoffgases xCH direkt aus den Messgrößen
xCO2, A und λ ableiten.
By substituting equation (4) in equation (5) and solving for x CH is the mole fraction of the hydrocarbon gas x CH can be directly from the measured variables x CO2, A and λ are derived.
Werte für die Wärmeleitfähigkeiten der reinen Stoffe λN2 und λCO2 können aus der Literatur entnommen werden.Values for the thermal conductivity of the pure substances λ N2 and λ CO2 can be found in the literature.
Aus dem Stoffmengenanteil des Kohlenwasserstoffgases kann dann unter Verwendung von Gleichung (3) der Brennwert HCH des Kohlenwasserstoffgases und anschließend der Brennwert des Erdgases aus Gleichung (1) berechnet werden.The calorific value H CH of the hydrocarbon gas and then the calorific value of the natural gas can then be calculated from equation (1) from the molar fraction of the hydrocarbon gas using equation (3).
Der Stoffmengenanteil des Stickstoffs xN2 kann dann aus den Stoffmengenanteilen xCH
und xCO2 wie folgt bestimmt werden.
The proportion of nitrogen x N2 can then be determined from the proportions x CH and x CO2 as follows.
xN2 = 1-XCH-XCO2 (7)x N2 = 1-X CH -X CO2 (7)
Aus dem Brennwert HCH und den Stoffmengenanteilen xCH des Kohlenwasserstoffgases
lassen sich im folgenden die Stoffmengenanteile der einzelnen Alkane von Ethan bis
Oktan ableiten.
From the calorific value H CH and the molar fraction x CH of the hydrocarbon gas, the molar fraction of the individual alkanes from ethane to octane can be derived below.
xC2H6 = {α1(HCH-HCH4)+β1(HCH-HCH4)2} (8.1),
x C2H6 = {α 1 (H CH -H CH4 ) + β 1 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.1),
xC3H8 = {α2(HCH-HCH4)+β2(HCH-HCH4)2} (8.2),
x C3H8 = {α 2 (H CH -H CH4 ) + β 2 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.2),
xn-C4H10 = {α3(HCH-HCH4)+β3(HCH-HCH4)2} (8.3),
x n-C4H10 = {α 3 (H CH -H CH4 ) + β 3 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.3),
xi-C4H10 = {α4(HCH-HCH4)+β4(HCH-HCH4)2} (8.4),
x i-C4H10 = {α 4 (H CH -H CH4 ) + β 4 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.4),
xn-C5H12 = {α5(HCH-HCH4)+β5(HCH-HCH4)2} (8.5),
x n-C5H12 = {α 5 (H CH -H CH4 ) + β 5 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.5),
xi-C5H12 = {α6(HCH-HCH4)+β6(HCH-HCH4)2} (8.6),
x i-C5H12 = {α 6 (H CH -H CH4 ) + β 6 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.6),
xn-C6H14 = {α7(HCH-HCH4)+β7(HCH-HCH4)2} (8.7),
x n-C6H14 = {α 7 (H CH -H CH4 ) + β 7 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.7),
xn-C7H16 = {α8(HCH-HCH4)+β8(HCH-HCH4)2} (8.8),
x n-C7H16 = {α 8 (H CH -H CH4 ) + β 8 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.8),
xn-C8H18 = {α9(HCH-HCH4)+β9(HCH-HCH4)2} (8.9).x n-C8H18 = {α 9 (H CH -H CH4 ) + β 9 (H CH -H CH4 ) 2 } (8.9).
Die Koeffizienten α1 bis β9 werden einmalig anhand der Analyse mehrerer Referenzgase mit bekannter Gaszusammensetzung bzw. Gasbeschaffenheit bestimmt. Die Bestimmung der Koeffizienten erfolgt durch Anpassung an die Referenzgase, indem die Fehlerquadratsumme durch lineare Regression minimiert wird.The coefficients α 1 to β 9 are determined once on the basis of the analysis of several reference gases with a known gas composition or gas quality. The coefficients are determined by adapting to the reference gases by minimizing the sum of squares by linear regression.
Der Stoffmengenanteil des Methans ergibt sich dann zu:
The proportion of the amount of methane then results in:
xCH4 = xCH - xC2H6 - xC3H8 - xn-C4H10 - xi-C4H10 - xn-C5H12 - xn-C6H14 - xn-C7H16 - xn-C8H18 (9).x CH4 = x CH - x C2H6 - x C3H8 - x n-C4H10 - x i-C4H10 - x n-C5H12 - x n-C6H14 - x n-C7H16 - x n-C8H18 (9).
Die so bestimmte Gasanalyse von insgesamt 12 Komponenten (N2, CO2, 10 Alkane) kann nun verwendet werden, um weitere Gasbeschaffenheitskenngrößen, wie z. B. den volumetrischen Brennwert Hs, die Wobbezahl Ws, die Normdichte ρn oder die Methanzahl MZ abzuleiten. Die Berechnung der Größen Hs, Ws und ρn erfolgt nach dem internationalen Standard ISO 6976. Eine schematische Darstellung der Berechnungsprozedur ist in Fig. 3 angegeben.The gas analysis of a total of 12 components (N 2 , CO 2 , 10 alkanes) determined in this way can now be used to determine other gas properties such as: B. derive the volumetric calorific value H s , the Wobbe number W s , the standard density ρ n or the methane number MZ. The quantities H s , W s and ρ n are calculated according to the international standard ISO 6976. A schematic representation of the calculation procedure is given in FIG. 3.
Das beschriebene Berechnungsverfahren beinhaltet die Koeffizienten a0, a1, a2 und c0, c1, c2, die durch eine einmalige Grundkalibration bestimmt werden. Die Kalibration erfolgt durch Messungen (Verfahrensschritte a) und b)) an Referenzgasen, deren Gaszusammensetzung bzw. Gasbeschaffenheit bekannt ist. Üblicherweise werden hierzu drei oder mehr Referenzgase vermessen. Die Bestimmung der Koeffizienten erfolgt dann durch Anpassung an die Referenzgase indem die Fehlerquadratsumme durch lineare Regression minimiert wird. Diese Grundkalibration wird einmalig für ein Gerät durchgeführt. Für eine spätere Nachkalibrierung ist es ausreichend, eine Messung mit nur einem Referenzgas, z. B. reines Methan, durchzuführen (Ein-Punkt- Kalibrierung). Bei dieser Ein-Punkt-Kalibrierung werden dann nur die Koeffizienten a0 und c0 angepaßt.The calculation method described includes the coefficients a 0 , a 1 , a 2 and c 0 , c 1 , c 2 , which are determined by a one-time basic calibration. The calibration is carried out by measurements (process steps a) and b)) on reference gases whose gas composition or gas quality is known. Three or more reference gases are usually measured for this purpose. The coefficients are then determined by adapting to the reference gases by minimizing the sum of the squares by linear regression. This basic calibration is carried out once for one device. For a later recalibration it is sufficient to carry out a measurement with only one reference gas, e.g. B. pure methane to perform (one-point calibration). In this one-point calibration, only the coefficients a 0 and c 0 are then adjusted.
Das Verfahren wurde im Labor an insgesamt 8 verschiedenen Erdgasen getestet. In Fig. 4 sind die prozentualen Abweichungen der mit der Sensoranordnung gemessenen Gasbeschaffenheitskenngrößen (Brennwert, Wobbezahl, Normdichte und Methanzahl) und den aus der gaschromatographischen Analyse abgeleiteten Werten dargestellt. In der Regel sind die Abweichungen für den Brennwert kleiner als ± 0,2%. Nur bei einer Gasprobe beträgt die Abweichung 0,6%. The process was tested in the laboratory on a total of 8 different natural gases. In FIG. 4, the percentage deviations of the measured with the sensor arrangement gas properties (calorific value, Wobbe index, standard density and methane number) and the values derived from the gas chromatographic analysis are shown. As a rule, the deviations for the calorific value are less than ± 0.2%. The deviation is only 0.6% for a gas sample.
Die Langzeitstabilität wurde anhand eines Feldversuches untersucht. Dabei wurden die Messsignale kontinuierlich aufgenommen und mit einem Kalorimeter, das zu Abrechnungszwecken eingesetzt wird, verglichen. Das Ergebnis ist in Fig. 5 beispielhaft für einen Zeitraum von 24 Stunden dargestellt. Das Bild zeigt, dass die Übereinstimmung des aus der Sensoranordnung abgeleiteten Brennwertes mit dem gemessenen Brennwert des Kalorimeters besser als 0,2% ist. Damit stimmen beide Verfahren innerhalb der Messunsicherheit des Kalorimeters (0,3%) überein. Während des gesamten Feldversuches, der über einen Zeitraum von vier Monaten durchgeführt wurde, konnte keine signifikante Drift des Messsignals beobachtet werden.Long-term stability was examined using a field test. The measurement signals were recorded continuously and compared with a calorimeter that is used for billing purposes. The result is shown in FIG. 5 as an example for a period of 24 hours. The picture shows that the agreement between the calorific value derived from the sensor arrangement and the measured calorific value of the calorimeter is better than 0.2%. The two methods are within the measurement uncertainty of the calorimeter (0.3%). No significant drift of the measurement signal was observed during the entire field test, which was carried out over a period of four months.
Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 6 angegeben. Ein Teilstrom des Erdgases wird aus einer Haupttransportleitung 1 entnommen und über einen Druckminderer 2 in einer Zweigleitung 3 auf etwa 20-100 mbar, d. h. im wesentlichen auf Atmosphärendruck entspannt und einer Sensoranordnung 4 zugeführt. Die Sensoranordnung 4 besteht im wesentlichen aus einer nicht dargestellten Strahlungsquelle für Infrarotstrahlung und zwei der Strahlungsquelle zugeordneten Strahlungsdetektoren 5, 6. Ein dritter Sensor 7 misst die Wärmeleitfähigkeit. Die Sensoren 5, 6, 7 nehmen kontinuierlich die Messsignale auf, die von einer Auswerteeinheit 8 in Form einer Elektronik (herkömmliche Leiterkarte) direkt ausgewertet werden.A schematic representation of the device according to the invention is given in FIG. 6. A partial flow of the natural gas is withdrawn from a main transport line 1 and, via a pressure reducer 2 in a branch line 3, to approximately 20-100 mbar, ie essentially expanded to atmospheric pressure, and fed to a sensor arrangement 4 . The sensor arrangement 4 essentially consists of a radiation source (not shown) for infrared radiation and two radiation detectors 5 , 6 assigned to the radiation source. A third sensor 7 measures the thermal conductivity. The sensors 5 , 6 , 7 continuously record the measurement signals, which are evaluated directly by an evaluation unit 8 in the form of electronics (conventional circuit board).
Die Temperatur wird auf nicht dargestellte Weise gemessen, so daß die Möglichkeit besteht, die Messwerte auf Referenzbedingungen umzurechnen. Falls die Temperatur in der Messumgebung stark schwankt, ist es vorteilhaft, die Temperatur auf einen Wert, z. B. 50°C, einzustellen bzw. zu regeln.The temperature is measured in a manner not shown, so that the possibility consists of converting the measured values to reference conditions. If the temperature in fluctuates greatly in the measurement environment, it is advantageous to set the temperature to a value z. B. 50 ° C, adjust or regulate.
Claims (9)
- a) zumindest ein Teil des Brenngases einer Infrarotstrahlung ausgesetzt wird und für zwei Wellenlängen oder spektrale Bereiche jeweils der vom Brenngas absorbierte Anteil der Infrarotstrahlung erfasst wird, wobei die beiden Wellenlängen oder spektrale Bereiche derart ausgewählt werden, daß sich die Anteile einzelner Komponenten des Brenngases in unterschiedlicher Gewichtung auf die erfassten absorbierten Anteile auswirken,
- b) die Wärmeleitfähigkeit erfasst wird und
- c) aus den drei Messwerten die Gasbeschaffenheit bestimmt wird.
- a) at least a part of the fuel gas is exposed to infrared radiation and for two wavelengths or spectral ranges the proportion of infrared radiation absorbed by the fuel gas is recorded, the two wavelengths or spectral ranges being selected such that the proportions of individual components of the fuel gas differ in different ways Weighting affect the recorded absorbed parts,
- b) the thermal conductivity is recorded and
- c) the gas quality is determined from the three measured values.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10121641A DE10121641A1 (en) | 2000-09-29 | 2001-05-03 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
| ES01123027T ES2228721T3 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE GASEOUS CONSTITUTION OF A NATURAL GAS. |
| AT01123027T ATE284532T1 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE GAS CONSISTENCY OF A NATURAL GAS |
| DE2001504750 DE50104750D1 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
| EP01123027A EP1193488B1 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | Method and device for determining the gaseous quality of natural gas |
| US09/967,584 US6490908B2 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-28 | Method and device for determining the gas properties of a combustible gas |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10048839 | 2000-09-29 | ||
| DE10121641A DE10121641A1 (en) | 2000-09-29 | 2001-05-03 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10121641A1 true DE10121641A1 (en) | 2002-04-18 |
Family
ID=7658472
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10121641A Withdrawn DE10121641A1 (en) | 2000-09-29 | 2001-05-03 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
| DE2001504750 Expired - Lifetime DE50104750D1 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2001504750 Expired - Lifetime DE50104750D1 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-26 | Method and device for determining the gas quality of a natural gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (2) | DE10121641A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004020287A1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Abb Research Ltd. | Apparatus for determining the energy content of a gas flowing in a pipeline comprises an analysis unit, a flow meter and a mounting pipe assembled into a single unit |
| DE102008038278B3 (en) * | 2008-08-18 | 2009-10-22 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of synthesis gas |
| DE102008029553B3 (en) * | 2008-06-21 | 2009-11-26 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of a sample gas at least partially mixed with biogas or treated biogas |
| WO2021018465A1 (en) | 2019-07-30 | 2021-02-04 | Anton Paar Provetec Gmbh | Flame monitoring in flash point determination or fire point determination |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2635769A1 (en) * | 1976-03-17 | 1977-09-22 | Thermo Electron Corp | Spectrographic fuel calorific value measurement - is performed with fuel in gaseous state and detects emissions of several fuel components |
| US4594510A (en) * | 1985-03-01 | 1986-06-10 | Brown Chris W | Heat energy measuring system |
| DE19650302A1 (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Ruhrgas Ag | Method and device for determining the gas quality of a gas mixture |
| DE19736528A1 (en) * | 1997-08-22 | 1999-02-25 | Ruhrgas Ag | Combustionless method to determine calorific value of, e.g. natural gas |
| DE19808533A1 (en) * | 1998-02-28 | 1999-09-02 | Ruhrgas Ag | Method for determining the gas composition of fuel gas |
| DE19808213A1 (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-30 | Flow Comp Systemtechnik Gmbh | Gas chromatographic apparatus analyzing and determining physical properties, especially of natural gas |
| DE19830720C1 (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-05 | Merck Patent Gmbh | Indirect method of measuring calorific value, heating value and water content of liquid waste specimens |
| DE19921167A1 (en) * | 1999-02-24 | 2000-08-31 | Ruhrgas Ag | Method and arrangement for measuring the calorific value and / or the Wobbe index of fuel gas, in particular natural gas |
| DE19900129C2 (en) * | 1999-01-05 | 2001-09-13 | Flow Comp Systemtechnik Gmbh | Gas quality determination |
-
2001
- 2001-05-03 DE DE10121641A patent/DE10121641A1/en not_active Withdrawn
- 2001-09-26 DE DE2001504750 patent/DE50104750D1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2635769A1 (en) * | 1976-03-17 | 1977-09-22 | Thermo Electron Corp | Spectrographic fuel calorific value measurement - is performed with fuel in gaseous state and detects emissions of several fuel components |
| US4594510A (en) * | 1985-03-01 | 1986-06-10 | Brown Chris W | Heat energy measuring system |
| DE19650302A1 (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Ruhrgas Ag | Method and device for determining the gas quality of a gas mixture |
| DE19736528A1 (en) * | 1997-08-22 | 1999-02-25 | Ruhrgas Ag | Combustionless method to determine calorific value of, e.g. natural gas |
| DE19808213A1 (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-30 | Flow Comp Systemtechnik Gmbh | Gas chromatographic apparatus analyzing and determining physical properties, especially of natural gas |
| DE19808533A1 (en) * | 1998-02-28 | 1999-09-02 | Ruhrgas Ag | Method for determining the gas composition of fuel gas |
| DE19830720C1 (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-05 | Merck Patent Gmbh | Indirect method of measuring calorific value, heating value and water content of liquid waste specimens |
| DE19900129C2 (en) * | 1999-01-05 | 2001-09-13 | Flow Comp Systemtechnik Gmbh | Gas quality determination |
| DE19921167A1 (en) * | 1999-02-24 | 2000-08-31 | Ruhrgas Ag | Method and arrangement for measuring the calorific value and / or the Wobbe index of fuel gas, in particular natural gas |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004020287A1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Abb Research Ltd. | Apparatus for determining the energy content of a gas flowing in a pipeline comprises an analysis unit, a flow meter and a mounting pipe assembled into a single unit |
| DE102008029553B3 (en) * | 2008-06-21 | 2009-11-26 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of a sample gas at least partially mixed with biogas or treated biogas |
| WO2009152819A1 (en) * | 2008-06-21 | 2009-12-23 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of a sample gas at least partially mixed with biogas or processed biogas |
| US8283635B2 (en) | 2008-06-21 | 2012-10-09 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of a sample gas mixed at least in part with biogas or processed biogas |
| DE102008038278B3 (en) * | 2008-08-18 | 2009-10-22 | Elster Gmbh | Method for determining the gas quality of synthesis gas |
| WO2021018465A1 (en) | 2019-07-30 | 2021-02-04 | Anton Paar Provetec Gmbh | Flame monitoring in flash point determination or fire point determination |
| DE102019120512A1 (en) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | Anton Paar Provetec Gmbh | Flame monitoring for flash point determination or fire point determination |
| DE102019120512B4 (en) * | 2019-07-30 | 2021-02-25 | Anton Paar Provetec Gmbh | Flame monitoring for flash point determination or fire point determination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE50104750D1 (en) | 2005-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1193488B1 (en) | Method and device for determining the gaseous quality of natural gas | |
| EP0343143B1 (en) | Process and apparatus for measuring the lambda and/or the air/fuel ratio | |
| EP1161675B1 (en) | Infrared gas analyzer and method for operating said analyzer | |
| EP1108206B1 (en) | Photometric method for determining the gross calorific value of a test gas | |
| DE102012215594B3 (en) | Method for laser spectroscopy of gases | |
| EP2142909B1 (en) | Detector arrangement for a nondispersive infrared gas analyser and method for the detection of a measuring gas component in a gas mixture by means of such a gas analyser | |
| EP1141677B1 (en) | Method of determining the gas quality | |
| EP3362790A1 (en) | Method for determining properties of a hydrocarbon-containing gas mixture and device for the same | |
| DE2933301A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE CONCENTRATION OF AN INGREDIENT IN A SAMPLE | |
| EP0345562B1 (en) | Method and apparatus for processing measuring data | |
| EP1147396B1 (en) | Determination of the quality of a gas | |
| WO2000050874A1 (en) | Method and arrangement for measuring the calorific value and/or the wobbe index of combustible gas, especially natural gas | |
| DE3116344C2 (en) | ||
| DE19808213A1 (en) | Gas chromatographic apparatus analyzing and determining physical properties, especially of natural gas | |
| DE19921167A1 (en) | Method and arrangement for measuring the calorific value and / or the Wobbe index of fuel gas, in particular natural gas | |
| DE10121641A1 (en) | Method and device for determining the gas quality of a natural gas | |
| DE4111187C2 (en) | Method for measuring the optical absorbency of samples while eliminating the display error with regard to gas-physical properties and device for carrying out the method | |
| EP2857812A1 (en) | Method for measuring the concentration of a gas component in a gas to be measured | |
| EP1154258B1 (en) | Method and apparatus for combustionless determination of the calorific value or Wobbe index of natural gas | |
| DE19521362A1 (en) | Measuring cell for a water vapor sensor | |
| DE3137660C2 (en) | Device for measuring the concentration ratio of two IR, NIR, VIS or UV radiation at any spectral position of absorbing gases in a gas matrix | |
| DE102022114986A1 (en) | Hydrogen gas sensing device based on phase shift grating temperature compensation technology | |
| DE3413914A1 (en) | Method and arrangement for determining the absolute humidity of gases | |
| Sedlak et al. | Comments on use of exponential dilution flask in calibration of gas analyzers | |
| DE2918084C3 (en) | Device for determining the extinctions of components in an exhaust gas mixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: E.ON RUHRGAS AG, 45138 ESSEN, DE |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |