DE102013012707A1

DE102013012707A1 - Gashauben-Höhenregelung

Info

Publication number: DE102013012707A1
Application number: DE102013012707.6A
Authority: DE
Inventors: Helmut Seitz
Original assignee: Seitz Electric GmbH
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: DE102013012707B4

Abstract

Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas mit einer Mehrzahl von mindestens zwei für einen Gasfluss miteinander verbundenen Gas-Doppelmembranspeichern, deren Füllstand mittels Erfassung der Höhe der Innenmembran ermittelt wird, wobei der Stützluftdruck jedes einzelnen Gas-Doppelmembranspeicher mittels von einer Regelung angesteuerten Stützluftgebläsen derart eingestellt wird, dass ein Gleichstand der Höhen der Innenmembranen erreicht wird, wobei aus den erfassten Höhen der Innenmembranen aller Gas-Doppelmembranspeichern ein ständig aktualisierter Durchschnittswert gebildet wird, der als gemeinsamer Sollwert für die Höhen aller Innenmembranen verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas mit zwei oder mehreren über Rohre miteinander verbundenen Gas-Doppelmembranspeichern bzw. Gasspeichern, deren Füllstand mittels Erfassung der Höhe der Innenmembran ermittelt wird, wobei der Stütz- bzw. Stützluftdruck der einzelnen Gasspeicher mittels von einer Regelvorrichtung angesteuerten Gebläsen derart eingestellt wird, dass ein Gleichstand der Höhen der inneren Membranen erreicht wird. Eine derartige Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas ist aus der DE 10 2011 051 135 A1 bekannt. (Der Transport des Gases erfolgt hierbei ohne Einsatz von Verdichtern (Gebläsen) im Gasstrom.)
Werden Anlagen zur Erzeugung und Speicherung von Gas zur Speisung von Blockheizkraftwerken in der Stromversorgung verwendet, ist es wünschenswert diese in Spitzenlastzeiten einzusetzen. Diese Betriebsart stellt hohe dynamische Anforderungen an die Gasversorgung. Bei kaskadierten oder netzartig verbundenen Gasspeichern muss dann für einen ausreichenden Durchsatz an Gas durch die Gasspeicher hin zum Verbraucher gesorgt werden. Bei der Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas gemäß DE 10 2011 051 135 A1 wird hierfür in einem Hauptgasspeicher der Füllstand mittels Messung der Höhe der Innenmembran erfasst. Diese Höhe dient als Sollwert für die Füllstände in zugeordneten Nebengasspeichern. Eine Regeleinrichtung, der alle Füllstände zugeführt werden, steuert Gebläse an, die den Stützluftdruck der Nebengasspeicher derart beeinflussen, dass die Höhen der Innenmembranen der Nebengasspeicher und damit deren Füllstände dem Füllstand des Hauptgasspeichers angeglichen werden. An diesem Vorgang bleibt das Gebläse des Sollwert vorgebenden Hauptspeichers unbeteiligt. Womit der angestrebte Ausgleichsvorgang relativ langsam ist. Über dies sind bei der bekannten Anlage in Grenzbereichen des Gasdruckes der Speicher Betriebszustände möglich, die die Höhenangleichung der Innenmembrane zulassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für dynamische Lastanforderungen geeignete Gasanlage zur Verfügung zu stellen.
In diesem Sinn verkörpert die vorliegende Erfindung eine einfache Lösung, die einen ausreichend schnellen Gastransport zwischen den einzelnen Speichern sowie zur Last, z. B. einem Blockheizkraftwerk, sicherstellt. Dabei wird aus den Werten der erfassten Höhen der Innenmembranen aller Gasspeicher ein ständig aktualisierter Durchschnittswert errechnet, der als Sollwert für den Füllstand eines jeden einzelnen Gasspeichers dient. Mittels einer Regelung wird das Stützluftgebläse jedes Gasspeichers separat derart angesteuert, dass sich ein Stützluftdruck einstellt, der die Höhe der Innenmembran an den Sollwert angleicht. Vorteilhaft werden die Stützluftgebläse im Zweipunktmodus betrieben. Eine einstellbare Hysterese verhindert zu kurze Ein- bzw. Aus-Zustände der Stützluftgebläse und gewährleistet eine schonende Betriebsweise. Vorteilhaft lässt sich das Prinzip der Erfindung bei bestehenden Anlagen zur Erzeugung und Speicherung von Gas einsetzen, weil keine aufwendigen Maßnahmen erforderlich und an den vorhandenen Einrichtungen keine Änderungen notwendig sind. Die Anzahl der Gasspeicher ist mindestens zwei und in übrigen beliebig. Die Herausnahme eines oder mehrerer Gasspeicher aus der Gasführung oder der Regelung hat keinen Einfluss auf das Regelverhalten der verbleibenden Anlage. Die Einstellung eines Offsets zum gemeinsamen Sollwert ermöglicht bei einzelnen Gasspeichern eine Betriebsweise mit vorgebbaren unterschiedlichen Höhen ihrer Innenmembran. Es kann zweckmäßig eine vorhandene Messeinrichtung für die Höhe der Innenmembran, wie z. B. aus der DE 10 2007 012 011 B4 bekannt, genutzt werden. Die erfindungsgemäße Gasanlage wird mit Drücken betrieben, die zwischen oberen und unteren Druckgrenzwerten liegen, wobei diese Grenzwerte für jeden Gasspeicher individuell eingestellt werden können. Dabei kann der untere Druckgrenzwert in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit nachgeführt werden. Durch Gewichtung der Größe der einzelnen Gasspeicher und Berücksichtigung der Form der Membranen (z. B. Halbkugel oder Kegel) mittels einer Konditionierung der Werte der erfassten Höhen kann eine weitere Verbesserung des Gasmanagements erreicht werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend erläutert.
Die Zeichnung zeigt die hier wesentlichen Komponenten einer vereinfacht dargestellten Anlagen zur Erzeugung und Speicherung von Gas mit drei Gas-Doppelmembranspeichern bzw. Gasspeichern (1, 2, 3), deren Gasräume über Rohre miteinander verbunden sind. Ein Gas-Doppelmembranspeicher (3) hat ein Ausgangsrohr, das mit weiteren Komponenten (z. B. Gasreiniger, Gasverbraucher) verbunden ist. Jeder Gas-Doppelmembranspeicher (1, 2, 3) ist durch eine Außenmembran (1a, 1b, 1c) abgedeckt, die standardmäßig eine (nicht gezeigte) Druckentlastungseinrichtung aufweist. Darunter befindet sich eine Innenmembran (1b, 2b, 3b) unterhalb welcher sich das Gas(-volumen) befindet. Zwischen Außen- und Innenmembran befindet sich Stützluft, deren Druck durch jedem Gas-Doppelmembranspeicher zugeordnete Stützluftgebläse (4, 5, 6) erzeugt wird. Mit Zwischenmembran-Druckmesseinrichtungen (10, 11, 12) werden diese Drücke erfasst und der Regelung zugeführt um beispielsweise die Einhaltung von Druckgrenzwerten zu gewährleisten. Die Stützluftgebläse werden von einer Regelung (13) gesteuert. Die Höhen der Innenmembranen (d. h. das Maß ihrer „Wölbung”) sind abhängig von der Menge des in den Gas-Doppelmembranspeichern vorhandenen Gases und dem Stützluftdruck. Mit Höhenmesseinrichtungen (7, 8, 9) werden die Höhen der Innenmembranen gemessen und als Wert für den Gasfüllstand der Gasbehälter der Regelung zugeführt. Aus diesen Werten wird in der Regelung mit vorgegebener Wiederholrate ein Durchschnittswert berechnet, welcher als Sollwert für die Höhe einer jeden Innenmembran dient. Mittels der Regelung werden die einzelnen Gebläse individuell derart betrieben, dass in jedem Gasspeicher ein Stützluftdruck erzeugt wird, der zu einer Angleichung der Höhen der inneren Membranen an den Sollwert führt. Die Gebläse werden dabei im Zweipunktmodus mit einstellbarer Hysterese betrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011051135 A1 [0001, 0002]
DE 102007012011 B4 [0004]

Claims

Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas mit einer Mehrzahl von mindestens zwei für einen Gasfluss miteinander verbundenen Gas-Doppelmembranspeichern (1, 2, 3), deren Füllstand mittels Erfassung der Höhe der Innenmembran (1b, 2b, 3b) ermittelt wird, wobei der Stützluftdruck jedes einzelnen Gas-Doppelmembranspeicher mittels von einer Regelung (13) angesteuerten Stützluftgebläsen (4, 5, 6) derart eingestellt wird, dass ein Gleichstand der Höhen der Innenmembranen (1b, 2b, 3b) erreicht wird, wobei aus den erfassten Höhen der Innenmembranen (1b, 2b, 3b) aller Gas-Doppelmembranspeicher ein ständig aktualisierter Durchschnittswert gebildet wird, der als gemeinsamer Sollwert für die Höhen aller Innenmembranen (1b, 2b, 3b) verwendet wird.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach Anspruch 1, wobei die Aktualisierung des Sollwertes in hinreichend kurzen zeitlichen Abständen erfolgt, um Verzögerungen beim Angleichen der Höhen minimal zu halten.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Erfassung der Höhen der Innenmembranen (1b, 2b, 3b) eine Höhenmesseinrichtung (7, 8, 9) wie in DE 10 2007 012 011 B4 beschrieben, verwendet wird.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stützluftgebläse (4, 5, 6) im Zweipunktmodus betrieben werden.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Zweipunktmodus eine einstellbare Hysterese vorgesehen ist.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für einzelne Gas-Doppelmembranspeicher (1, 2, 3) durch einen einstellbaren Offset zum gemeinsamen Mittelwert ein Betrieb mit geregelten unterschiedlichen Höhen der Innenmembranen (1b, 2b, 3b) möglich ist.
Anlage zur Erzeugung und Speicherung von Gas nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für jeden Gas-Doppelmembranspeicher (1, 2, 3) ein oberer und unterer Druckgrenzwert individuell einstellbar ist.