DE2452264A1

DE2452264A1 - Vorrichtung zum entnehmen von gasproben

Info

Publication number: DE2452264A1
Application number: DE19742452264
Authority: DE
Inventors: Hendrik Bellinga
Original assignee: Nederlandse Gasunie NV
Current assignee: Nederlandse Gasunie NV
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1974-11-04
Publication date: 1975-05-15
Also published as: FR2250112B1; NL177250C; CH575598A5; US3950136A; DE2452264C2; FR2250112A1; BE821902A; CA1026121A; NL177250B; GB1488523A; IT1023162B; NL7315230A

Description

Kennzeichen 2642 -P'

Dr. F. Zumstsin sen. - Dr. E. Assm.. η,;
Dr. R^Koeni^sfccrgsr - Γ:'-·'., f hys. R. Ho. äauer

Patentanwälte

8 Μΐ Π ch 9 η 2, Bräuhausstroßa 4/1)1

N.V.Nederlandse Gasunie, Groningen, Niederlande

Vorrichtung zum Entnehmen von Gasproben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Zusammensetzung eines Gases unter Druck Über eine gewisse Periode durch regelmässige Entnahme von Gasproben, welche in einem Sammelgefäss aufbewahrt werden.

Eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das obengenannte Verfahren automatisch durchgeführt werden kann, ist aus der amerikanischen Patentschrift 3.429.186 bekannt. Es betrifft hier eine robuste und relativ einfache Konstruktion, welche aber den Nachteil hat, dass die Menge der Gasproben durch den Druck des zu prüfenden Gases und die Druckanhäufung im Sammelgefäss bedingt wird. Hierdurch wird keine genaue Durchschnittsprobe erhalten.

Im Dauerbetrieb arbeitende Gasanalysenapparatur ist gleichfalls bekannt. Diese Apparatur ist störungsanfällig und muss regelmässig geeicht werden. Um einen guten Mittelwert zu erhalten ist entweder Rechenarbeit erforderlich oder die Messdaten mUssen in einer zusätzlichen Rechenanlage verarbeitet werden.

Aufgäbe der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem eine einfache robuste Apparatur gentlgt und mit dem die mittlere Zusammensetzung des zu prüfenden Gases sich in regelmässigen ZeitabstHnden auf zuverlässige Weise bestimmen lässt.

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ORIGINAL INSPECTED

Dies v'ird erfindungsgemäss erreicht, wenn periodisch ein Teil des unter Druck stehenden Gases für eine jedesmal gleiche kurze Zeitdauer durch eine Leitung in das Sammelgefäss geführt wird, welche Leitung zum Teile derart bemessen ist, dass in diesem Teil im Falle eines überkritischen Druckverhältnisses eine der Schallgeschwindigkeit entsprechende Gasgeschwindigkeit auftritt, wonach man nach Füllung des SammelgefMsses bis ein Druck vorliegt, der niedriger ist als die HSIfte des Gasdrucks stromaufwärts des Leitungsabschnitts, in dem die Gasgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit gleichkommt, den Inhalt des Sammelgefässes analysiert.

Von wesentlicher Bedeutung fUr das vorliegende Verfahren ist, dass das Sammelgefäss mit mehreren jeweils gleichen Gasmengen beschickt 'wird. Dies beruht auf dem bekannten Prinzip, dass im Falle eines überkritischen Druckverhältnisses in einem Leitungsabschnitt, die Gasgeschwindigkeit in diesem Abschnitt sich der Schallgeschwindigkeit angleicht und sich somit die Gasdurchsatzmengen je Zeiteinheit entsprechen. Dies gilt sofern der Enddruck (d.h. der Druck im Sammelgefäss) niedriger ist als etwa dire Hälfte des Drucks vor dem betreffenden Leitungsteil.

Man kann in regelmässigen Zeitabständen eine Probe nehmen. Findet bei einer Gastransportleitung mit wechselnder Belastung eine Probenahme statt, so kann die Frequenz dieser Probenahme proportional zur transportierten Gasmenge eingestellt werden. Auf diese Weise . erhält man ein Gewichtsmittel der Zusammensetzung. Die genannte kurze Zeitdauer wird vorzugsweise einen Bruchteil einer Sekunde betragen können, in Abhängigkeit von dem Inhalt des Sammelgefässes. Die Periode zwischen den Probenahmen kann stark schwanken und zwar von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden; bedingt durch Variationen in Zusammensetzung oder Menge des Gases. Das System kann z.B. derart bemessen sein, dass im Falle einer Probenahmefrequenz von zweimal je Stunde der Inhalt des Sammelgefässes alle 10 Tage nur einmal analysiert werden muss, wenn wenigstens von einem atmosphärischen Druck ausgegangen wird. Selbstverständiglich ist dabei die Zusammensetzung des anfänglichen Inhalts des Sammelgefässes zu berücksichtigen. Es kann aber auch mit einem evakuierten Sammelgefäss angefangen werden.

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Die Erfindung betrifft auch eine Verrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens. Die Vorrichtung kennzeichnet sich durch eine Leitung, welche das zu prüfende Gas unter Druck zuführen kann und an ein abschliessbares Sammelgefäss angeschlossen ist, in welcher Leitung Mittel vorgesehen sind, um das zugeführte Gas entweder abzulassen oder in das Sammelgefäss zu leiten, wahrend ein Teil der Verbindung so bemessen ist, dass sich eine überkritische Strömung einstellen wird, wenn Gas in das Sammelgefäss zugelassen wird, und es Mittel gibt, Gas nach Abgabe eines bestimmten Befehlssignals in das Sammelgefäss zu leiten, nachdem im voraus Gas durch die Leitung abgelassen worden ist.

Es sei bemerkt, dass aus der amerikanischen Patentschrift

3.699.814 eine Vorrichtung bekannt ist, mit deren Hilfe ein kontinuierlicher und konstanter Strom des zu prüfenden Gases bzw. des Probegases erhalten wird, wobei in der (Probe-)gasleitung eine venturiförmige Einschnürung vorgesehen ist, und sich stromabwärts dieser Einschnürung ein Gebläse von solcher Kapazität befindet, dass sich über diese Enschnürung ein Überkritisches DruckverhSltnis einstellt. Es ist hier also von einem System die Rede, bei dem ein konstanter Strom des zu prüfenden Gases kontinuierlich abgenommen wird, dies im Gegensatz zum Verfahren und der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wobei jedesmal gleiche Mengen des zu prüfenden Gases in einem Sammelgefäss gelagert werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird vorzugsweise dazu benutzt, Gasproben in Gastransportleitungen zu nehmen, u.a. zur Bestimmung der Zusammensetzung und des Heizwerts des transportierten Gases. Eine nicht einschränkende, in der zugehörigen Zeichnung dargestellte •AusfUhrungsform der Vorrichtung besteht aus einer Verbindungsleitung 1, welche mit der Leitung 2 zum Transport von Druckgas verbunden ist, in welcher Leitung 1 der Reihe nach ein Staubfilter 3, ein Absperrventil 4, ein Drosselventil 5 und ein Dreiwegventil 6 vorgesehen sind, dessen erste Abzweigung 7 an das Sammelgefäss 8 angeschlossen ist und dessen zweite, mit einem Ventil 10 versehene Abzweigung 9 ins Freie mündet, wobei der Durchlass dieses Dreiwegventils 6 zur ersten Abzweigung 7 und zur zweiten Abzweigung 9 derart bemessen ist, dass beim Spülen und beim Füllen des Sammelgefässes 8 sich ein überkritisches Druckverhältnis einstellt, während

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das Dreiwegventil 6 und das Ventil 10 mit Mitteln 11 und 12 ausgestattet sind, damit nach Abgabe eines bestimmten Befehlssignals Gas in das Sammelgefäss 8 geführt, bzw. abgelassen und gesperrt wird. Ventil 10 ist derart zu bemessen, dass der Druck in der Leitung 9 bei geöffnetem Ventil 10 niedriger ist als die Hälfte des auf Druckmesser 13 abgelesenen Drucks. Das Drosselventil 5 hat als Aufgabe, den Druck des Gases vor dem Überkritischen Strömungsabschnitt konstantzuhalten. Die Ventile 6 und 10 haben die folgende Aufgaben; in der Ruhrlage befindet sich das Dreiwegventil 6 im Stand Abblasen, während Ventil gesperrt ist. Ein FUllbefehl öffnet zuerst Ventil 10, damit die Leitung durch Ablassen mit dem zu prüfenden Gas gefüllt wird. Anschliessend wird Dreiwegventil 6 kurze Zeit in den Stand Füllen gestellt, so dass die Leitung 1 mit der Abzweigung 7 verbunden ist, z.B. während eines Bruchteils einer Sekunde, während gleichzeitig oder kurz danach Ventil 10 geschlossen wird. Die Probenahme ist hiermit beendet.

Es versteht sich, dass zur Überprüfung der guten Wirkung, insonderheit zur Nachprüfung des erforderlichen Unterschieds zwischen dem Druck hinter dem Drosselventil 5 und dem Druck in dem (den) Sammelgefäss(en) 8 Druckmesser 13 und 14 vorgesehen sein können. Bei den zur Betätigung der Ventile 6 und 10 vorgesehenen Mitteln 11 und 12 kann es sich um Solenoide handeln, die mit einem Befehlsorgan 15 verbunden sind. Dieses Befehlsorgan vermag entweder in regelmässigen Zeitabständen oder proportional zu der durch die Leitung 1 transportierten Gasmenge Impulse abzugeben, z.B. mit Hilfe eines Turbinenzählers 16. Die Steuerung kann, im übrigen pneumatisch oder hydraulisch.erfolgen. Es können ggf. mehrere mit Absperrventilen 17 versehene Sammelgefässe 8 parallelgeschaltet werden, welche dann der Reihe nach oder gleichzeitig bis zum maximalzulässigen Druck, nämlich bis zur Hälfte des durch Drosselventil 5 eingestellten Drucks gefüllt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

.^ Verfahren zur Bestimmung der mittleren Zusammensetzung eines unter Druck befindlichen Gases über eine gewisse Periode durch regelm'ässige Entnahme von Gasproben, welche in einem Sammelgefäss aufbewahrt werden, dadurch gekennzeichnet, dass periodisch ein Teil des unter Druck befindlichen Gases für eine jeweils gleiche kurze Zeitspanne durch eine Leitung dem Sammelgefäss zugeführt wird, welche Leitung zum Teile derart bemessen wird, dass in diesem Leitungsabschnitt bei Überkritischem Druckverhältnis die Gasgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit gleichkommt, wonach man, nachdem das Sammelgefäss so weit geftlllt ist, dass ein Gasdruck vorliegt, der niedriger ist als die HSIfte des Gasdrucks stromaufwärts des Elements, in dem die Gasgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit entspricht, den Inhalt dieses Sammelgef'ässes analysiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einer Gastransportleitung mit wechselnder Belastung Proben entnimmt, wobei die Probenahmefrequenz der transportierten Gasmenge proportional ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei Gas unter Druck über eine bestimmte Zeit durch regelmässige Entnahme von Gasproben, welche anschliessend in einem Sammelgef"äss aufbewahrt werden, gesammelt wird, gekennzeichnet durch eine Leitung, welche das Gas unter Druck zufuhren kann und an ein Sammelgefäss angeschlossen ist, in welcher Leitung Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe das zugefUhrte Gas entweder abgelassen oder in das Sammelgefäss gefUhrt werden kann, während ein Teil

■ dieser Leitung so bemessen ist, dass sich in ihm eine überkritische Strömung einstellen kann, wenn Gas in das Sammelgefäss eintritt und es Mittel gibt, mit deren Hilfe Gas nach Abgabe eines bestimmten Befehlssignals dem SammelgefUss zugeführt wird, nachdem im voraus Gas durch die Leitung abgelassen worden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (1) welche mit dem Gas unter Druck verbunden ist, in welcher Verbindungsleitung

(I) ein Dreiwegventil (6) vorgesehen ist, dessen erste Abzweigung (7) an das (die) Sammelgefäss(e) angeschlossen ist und dessen zweite mit einem Ventil (10) versehene Abzweigung (9) ins Freie mündet, wobei der Durchlass des Dreiwegventils (6) zur ersten Abzweigung (7) derart bemessen ist, dass sich beim Füllen des Sammelgefässes (8) eine überkritische Strömung ein-, stellen kann, während das Dreiwegventil (6) und das Ventil (10) mit Mitteln

(II) und (12) versehen sind, mit deren Hilfe nach Abgabe eines Befehlssignals

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Gas in das Sammelgefäss (8) eintritt, bzw. abgelassen und gesperrt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Entnahme von'Gas einer Gastransportleitung gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (1), welche mit der Gastransportlextung verbunden ist, in welcher Verbindungsleitung (1) ein Dreiwegventil (6) vorgesehen ist, dessen erste Abzweigung (7) an das (die) Sammelgefäss(e) angeschlossen ist und dessen zweite, mit einem Ventil (10) versehene Abzweigung (9) ins Freie mündet, wobei der Durchlass des Dreiwegventils (6) zur ersten Abzweigung (7) derart bemessen ist, dass sich beim Füllen des SammelgefMsses (8) eine überkritische Strömung einstellen kann, während das Dreiwegventil (6) und.das Ventil (10) mit Mitteln (11) und (12) ausgestattet sind, mit deren Hilfe nach Abgabe eines Befehlssignals Gas in das Sammelgefäss (8) eintritt, bzw» abgelassen und gesperrt wird und die Mittel (11 und 12) zur Steuerung des Dreiwegventils (6) und des Ventils (10) an ein Befehlsorgan (15) angeschlossen sind, das mit einem Strömungsmesser (16) in der Gastransportleitung in Verbindung steht und die Mittel (11 und 12) zur Betätigung des Dreiwegventils (6) und des Ventils (10) in der Weise zu steuern vermag, dass die Probenahmefrequenz der transportierten Gasmenge proportional ist.

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