DE3310492A1

DE3310492A1 - Verfahren zur dichtmessung von gasen

Info

Publication number: DE3310492A1
Application number: DE19833310492
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr.-Ing. 6800 Mannheim Böhm
Original assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH; Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1983-03-23
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE3310492C2

Description

Verfahren zur Dichtemessung von Gasen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dichtemessung von Gasen, insbesondere von Erdgasen, bei dem ein vom zu messenden Gas beaufschlagter Schwingkörper elektromagnetisch zum Schwingen angeregt wird und dessen sich mit der Dichte der Gase ändernde Eigenfrequenz gemessen und in einem Rechner auf den Dichtewert umgerechnet wird.
Ein derartiger Dichtemesser ist nicht universell für verschiedene Gase mit gleichbleibender Meßgenauigkeit einsetzbar, so daß er in der Regel in dem Gas geeicht wird, in dem der spätere Einsatz erfolgen soll. Bei der Dichtemessung von Erdgasen treten besondere Probleme auf, da die verschiedenen Erdgase sehr unterschiedliche Bestandteile enthalten und es kein Referenzgas gibt, das allen vorhandenen Erdgasen gerecht wird. Da Erdgase als Hauptbestandteil Methan enthalten, werden Dichtemesser für Erdgase heute in Methan als Referenzgas geeicht, wobei man bisher die sich durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Erdgase ergebenden Meßfehler hingenommen hat, weil keine allgemein gültigen Korrekturverfahren für diese Dichtemessung bekannt waren. Diese Meßfehler können sich in der Größenordnung bis zu etwa 1,5% bewegen und treten allgemein als Plus-Fehler auf, so daß es bei der Abrechnung großer Gasmengen zu erheblichen Fehlbeträgen kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bei der Gasdichtemessung durch die Unterschiede in der Zusammensetzung der zu messenden Erdgase oder durch den Einsatz der Dichtemesser in anderen Gasen als das Referenzgas ausgelösten Meßfehler weitgehend zu eliminieren.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Verfahrensmerkmalen des Anspruchs 1 gesehen.
Bei dem vorgeschlagenen Korekturverfahren ist der Erfinder von der durch Versuche bestätigten Erkenntnis ausgegangen, daß die Größenordnung des Meßfehlers abhängig ist von der im Vakuum gemessenen Eigenfrequenz des Schwingkörpers und der Meßfehler mit zunehmender Eigenfrequenz des Schwingkörpers größer wird. Unter Zugrundelegung dieser Erkenntnis kam der Erfinder auf die Idee, gleichzeitig zwei Schwingkörper von gleicher Bauart aber mit wesentlich voneinander abweichender Eigenfrequenz f1 und f2 mit dem zu messenden Gas zu beaufschlagen und aus den beiden sich ergebenden unterschiedlichen Dichtewerten i¢ und g2 den tatsächlichen Meßfehler zu ermitteln.
Da der Meßfehler, wie weiterhin experimentell festgestellt werden konnte, annähernd linear mit der Eigenfrequenz ansteigt, kann der sich pro Frequenzeinwheit ergebende Meßfehler in einfacher Weise dadurch im Rechner ermittelt werden, daß die Differenz der beiden Dichtewerte ( #1 - #2 ) zur Differenz der beiden Eigenfrequenzen der Schwingkörper (f1 - f2) entsprechend ins Verhältnis gesetzt wird. Der tatsächliche Meßfehler ergibt sich jetzt durch Multiplikation dieses frequenzspezifischen Meßfehler mit einer der beiden Eigenfrequenzen f1 oder f Dieser Meßfehler wird von dem zugehörigen Dichtewert g oder 2 abgezogen, so daß der korrigierte Dichtewert #korr entsprechend der Formel im Rechner angezeigt wird.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lassen sich somit in einfacher Weise allein durch die Verwendung zweier Schwingkörper mit unterschiedlicher Eigenfrequenz und durch das Inbeziehungsetzen der Dichtewertdifferenz {g ~ 92 ) zur Eigenfrequenzdifferenz (fl - f2) die insbesondere bei der Dichtemessung von Erdgasen auftretenden Meßfehler weitgehend kompensieren, wobei die erforderlichen Rechenoperationen ohne großen Mehraufwand von dem vorhandenen Rechner ausgeführt werden, so daß direkt der korrigierte Dichtewert 9 korr. angezeigt wird.
Ein besonders zweckmäßiges Dichtemeßverfahren ergibt sich entsprechend Anspruch 2 dadurch, daß als Schwingkörper zwei Schwinggabeln Verwendung finden, von denen die beiden Gabelzinken der einen Schwinggabel eine Eigenfrequenz aufweisen, die annähernd doppelt so hoch ist wie die Eigenfrequenz der beiden Gabelzinken der anderen Schwinggabel. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung solcher Schwinggabeln durch die hohe Meßwertauflösung der Gabeln und durch die große Differenz zwischen den beiden Eigenfrequenzen eine ausreichend große und über den gesamten Dichtebereich der verschiedenen Gase zu den Eigenfrequenzen proportionale Differenz der beiden Dichtewerte g und 2 erzielt wird, die eine ausreichend genaue Erfassung des Meßfehler und damit eine geeignete Meßfehlerkorrektur ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Diagrammes in der Zeichnung näher erläutert, das die Fehlerkurven von zwei gemäß der Erfindung zusammenwirkenden Schwinggabeln bei drei verschiedenen Gasen zeigt. Die eine Schwinggabel arbeitet hier mit einer im Vakuum gemessenen Eigenfrequenz von etwa 1000 Hz, während die andere Schwinggabel eine Eigenfrequenz von 500 Hz aufweist. Die beiden Schwinggabeln wurden in Methan geeicht.
Auf der Abszisse des Diagramms ist hierbei die Gasdichte 9 in kg/m3 und auf der Ordinate der Meßfehler in % aufgetragen.
Die Kurve la zeigt die Meßfehler der 100dHz-Schwinggabel in Prozent bei der Dichtemessung von Äthylen über den Dichtebereich von 20 bis 60 kg/m39 während in der Kurve 1b die Meßfehler der 500 Hz-Schwinggabel bei der Messung des gleichen Gases aufgezeigt sind. Die beiden Kurven 2a und 2b lassen die Meßfehler bei der Messung von Stickstoff erkennen, während die Meßfehlerkurven 3a und 3b bei der Dichtemessung eines Erdgases aufgenommen wurden. Die in den Kurven la, 2a und 3a gezeigten Meßwerte stammen alle von der gleichen Schwinggabel mit der 1000 Hz-Eigenfrequenz, während die Kurven lb, 2b und 3b alle mit der anderen 500 Hz-Schwinggabel aufgenommen wurden.
Sowohl aus dem Verlauf der beiden Fehlerkurven la und lb als auch aus den Kurven 2a und 2b sowie 3a und 3b ist zu ersehen, daß die Meßfehlerwerte der 100OHz-Gabel fast über den ganzen Dichtemeßbereich etwa doppelt so groß sind wie die Meßfehlerwerte der 500 Hz-Gabel. Auffällig ist hierbei, daß die beiden Fehlerkurven la und lb für Äthylen trotz des anders gearteten Kurvenverlaufs gegenüber den Kurven 2a und 2b für Stickstoff der gleichen Gesetzmäßigkeit im Hinblick auf die Größeides Meßfehlers gehorchen. Bei den beiden Kurven 3a und 3b ergibt sich darüber hinaus daß bei negativen Fehlern die mathematische Gesetzmäßigkeit erhalten bleibt9 in dem die Kurve 3a der 1000 Hz-Gabel jetzt unter-.2 halb der Kurve 3b der 500 Hz-Gabel liegt, so daß die negative Differenz der beiden Dichtewerte g und 92 insgesamt zu einem 2 positiven Wert in der Korrekturformel für P korr führt.
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Claims

Patentansprüche 1 erfahren zur Dichtemessung von Gasen, insbesondere von Erdgasen, bei dem ein vom zu messenden Gas beaufschlagter Schwingkörper elektromagnetisch zum Schwingen angeregt wird und dessen sich mit der Dichte der Gase ändernde Eigenfrequenz gemessen und in einem Rechner auf den Dichtewert umgerechnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Schwingkörper gleicher Bauart aber mit wesentlich voneinander abweichender Eigenfrequenz in dem zu messenden Gas zum Schwingen angeregt werden und zur Meßfehlerkorrektur die Signale beider Schwingkörper getrennt voneinander abgegriffen und im Rechner auf die beiden Dichtewerte #1 und #2 umgerechnet werden, von denen dann im Rechner die Differenz ( #1 - #2 ) gebildet und diese durch die Differenz (f1 - f2) der beiden Eigenfrequenzen f1 und f2 der Schwingkörper dividiert wird, worauf der sich pro Frequenzeinheit ergebende Fehler mit einer der beiden Eigenfrequenzen fl oder f2 multipliziert, der sich hieraus ergebende Wert von dem zugehörigen Dichtewert g oder ab abgezogen und der korrigierte Dichtewert ?korr. im Rechner angezeigt wird, entsprechend der Formel 2. Dichtemeßverfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verwendung von zwei Schwinggabeln als Schwingkörper, von denen die beiden Gabelzinken der einen Schwinggabel eine Eigenfrequenz aufweisen, die annähernd doppelt so hoch ist wie die Eigenfrequenz der beiden Gabelzinken der anderen Schwinggabel.