FI91106C - Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa - Google Patents

Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa Download PDF

Info

Publication number
FI91106C
FI91106C FI916103A FI916103A FI91106C FI 91106 C FI91106 C FI 91106C FI 916103 A FI916103 A FI 916103A FI 916103 A FI916103 A FI 916103A FI 91106 C FI91106 C FI 91106C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gas
sound
temperature
monitoring
frequency
Prior art date
Application number
FI916103A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI916103A (fi
FI916103A0 (fi
FI91106B (fi
Inventor
Pekka Hiismaeki
Tarmo Maeyraenen
Sauli Koukkari
Matti Knuuttila
Leif Kaoll
Antero Tiitta
Original Assignee
Kytoelae Instrumenttitehdas
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kytoelae Instrumenttitehdas filed Critical Kytoelae Instrumenttitehdas
Publication of FI916103A0 publication Critical patent/FI916103A0/fi
Priority to FI916103A priority Critical patent/FI91106C/fi
Priority to EP92922357A priority patent/EP0572581B1/en
Priority to JP5511456A priority patent/JPH06507725A/ja
Priority to AT92922357T priority patent/ATE148560T1/de
Priority to PCT/FI1992/000308 priority patent/WO1993013414A1/en
Priority to DE69217207T priority patent/DE69217207T2/de
Priority to CA002101653A priority patent/CA2101653A1/en
Priority to CN92114836.4A priority patent/CN1077796A/zh
Publication of FI916103A publication Critical patent/FI916103A/fi
Priority to NO932978A priority patent/NO309214B1/no
Application granted granted Critical
Publication of FI91106B publication Critical patent/FI91106B/fi
Publication of FI91106C publication Critical patent/FI91106C/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/024—Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7082—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using acoustic detecting arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02881—Temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

91106
Menetelmå ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa Fdrfarande och anordning vid monitoring av en gasstrom, specieilt en naturgasstrom 5
Keksinnon kohteena on menetelmå virtaavan kaasun koostumuksen monitoroimiseksi, jossa menetelmåssa kaasuvirtausputkeen kohdistetaan myotå- ja vastavirtaan akustisia våråhtelyjå ja havaitaan monitorointiåånen kulkuajat myotå- ja vastavirtaan ja 10 mainittujen kulkuaikojen perusteella måaritetåån åånennopeus tai sitå kuvaava suure, joka nopeus tai suure on riippuvainen låhinnå monitoroitavan kaasun keskimååråisesta molekyylipainosta.
Lisåksi keksinnon kohteena on laite kaasun, etenkin maakaasun, virtauksen koostumuk-15 sen monitoroinnissa jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisella menetelmållå, joka laite kåsittåå mittausputken, jossa mitattava kaasuvirtaus kulkee, ja audiotaajuisten åånisig-naalien låhettiminå kaiuttimet ja åanen ilmaisimina mikrofonit, jotka on sijoitettu mittausputken yhteyteen mainittujen kaiuttimien vålille tietylle tunnetulle mittausputken aksiaalisuuntaiselle keskinåiselle etåisyydelle, joka on olennaisesti, sopivimmin kerta-20 luokkaa, suurempi kuin keskimååråinen mittausputken halkaisija.
Valtion tutkimuskeskus VTT:n FI-patentista n:o 76 885 on enneståån tunnettu akustinen virtausmittausmenetelmå ja -laite kaasujen, nesteiden ja/tai multifaasisuspensioiden virtausnopeuden, tilavuusvirtauksen ja/tai massavirtauksen mittaamiseksi putkessa tai 25 vastaavassa aaltoputkessa myotå- ja vastavirtaan eteneviå ååniaaltoja kåyttåen. Tåsså tunnetussa menetelmåssa ja laitteessa åånilåhteistå tuleva laajakaistainen åånisignaali saatetaan kulkemaan mittausputkessa tai vastaavassa aaltoputkessa tasoaaltomoodissa sekå myotå- ettå vastavirtaan ja mitattujen åånisignaalien korrelaatiofunktioiden maksimista ja/tai minimistå saatujen åånen kulkuaikojen sekå mittauspisteiden keskinåi-30 sen vålimatkan perusteella mååråtåån virtausnopeus.
2
Em. FI-patentissa esitetyssa eråasså teknillisesså ratkaisussa ååni sydtetåån mittaus-putkeen taajuuspyyhkaisyn muodossa ja åånen kulkuaika måaråtåån mittausvålin påihin sijoitettujen mikrofonien signaaleista polariteettikorrelaattorilla. Mydtå- ja vastavirtaan mitatuista kuluajoista voidaan suurella tarkkuudella mitata sekå keskimåå-5 råinen virtausnopeus ettå åånennopeus levossa olevassa våliaineessa. Virtausnopeudesta ja putken poikkipinta-alasta voidaan tarvittaessa lisåksi laskea tilavuusvirtausnopeus. Em. FI-patentin mukaisesti tai muutoin mitattua kaasun virtausnopeutta kåytetåån yleenså låhtotietona yhdesså kaasun låmpotilan ja paineen kanssa massavirtauksen laskemiseen. Nåin olien virtausnopeuden mittaukseen on yleenså yhdistetty kaasun 10 låmpotilan ja paineen mittaus.
Virtausnopeuden ja massavirtauksen mittaamisen lisåksi on tarvetta myos muunkinlai-seen kaasun monitorointiin, etenkin kaasun koostumuksen monitorointiin. Monitoroinnin tarvetta on ilmennyt esim. maakaasulla, joka on taloudellisesti merkittavin kaasumainen IS energian låhde. Esim. maakaasussa voi olla vaihteleva måårå vetyå, vesihoyryå tai inerttejå kaasuja. Enneståån tunnetusti maakaasun laatua monitoroidaan ottamalla siitå nåyte ja tutkimalla sitå kromatograafisesti, mikå vaatii kalliit laitteet, on tydlås ja vaikeasti automatisoitavissa. Tåten on huomattava tarve saada aikaan sellainen kaasun, etenkin maakaasun, monitorointimenetelmå ja laite, joka voisi antaa hålytyksen kaasun 20 laadun merkittåvåstå muutoksesta, jolloin tarvittaessa voitaisiin suorittaa tarkempi kaasun koostumuksen analysointi kromatografialla. Kaasun koostumuksen monitorointi on myos tarpeellista kaasun polttoarvon måårååmiseksi laskutusta vårten.
Tiedetåån, etta åånennopeus kaasussa riippuu låhinnå kaasun koostumuksesta ja 25 låmpotilasta. Koostumus vaikuttaa åånennopeuteen låhinnå keskimååråisen molekyy-lipainon kautta ja jossain måårin myos molekyylien vapausasteiden lukumåarån kautta, eli kuinka monta atomia molekyylisså on.
Esillå olevan keksinnon tarkoituksena on aikaansaada uusi edullinen menetelmå ja laite 30 kaasun, etenkin maakaasun, virtauksen monitorointiin, varsinkin kaasun koostumuksen valvontaan.
II
3 91106
Keksinnon tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmå, jossa kaasun virtausno-peuden lisaksi saadaan tieto siitå, pysyyko kaasu koostumukseltaan tasalaatuisena vai esiintyyko siinå vaihteluja esim. vieraita kaasuja, kuten maakaasussa vetyå, vesihoyryå tai ilitiakehån kaasuja.
5
Keksinnon erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmå, joka on edullisesti liitettåvisså kaasun virtausnopeuden mittaukseen, etenkin em. FI-patentissa 76 885 esitettyyn akustiseen kaasujen virtausmittariin, jossa åånen kulkuajat myotå- ja vastavirtaan mitataan korrelaatiotekniikalla, sopivimmin polariteettikorrelaattorilla.
10
Esillå olevaa keksintoå sivuavan tekniikan tason osalta viitataan vielå CH-patenttiin 669 463 ja US-patenttiin 4 596 133, joissa on esitetty låhinnå ultraåånitekniikalla toteutettuja virtaavan kaasun monitorointiin soveltuvia laitteita, joissa kuitenkin olen-naisena erona esillå olevaan keksintoomme nåhden on se, ettå viitepatenteissa akustinen 15 energia on jåijestetty kulkemaan virtausputken poikki viistosti mååråttyå reittiå, jolloin åånen aallonpituuden on oltava olennaisesti mittausputken halkaisijaa pienempi. Lisåerona keksintomme laitteisiin nåhden em. viitepatenteissa on myos se, ettå niisså samat anturit toimivat, kuten ultraåånitekniikassa yleenså, monitorointiåånen sekå låhettiminå ettå vastaanottimina.
20
Edellå esitettyihin ja myohemmin selviåviin pååmååriin pååsemiseksi keksinnon menetelmålle on pååasiallisesti tunnusomaista se, ettå menetelmåsså mainittujen akustisten våråhtelyjen taajuus valitaan tietyn rajataajuuden alapuolelta niin, ettå monitorointiååni liikkuu mittausputken aksiaalisuunnassa tasoaaltomoodissa, ettå 25 monitorointiåånen kulkuajat havaitaan mittausputken aksiaalisuuntaisella mittausvålillå, joka mitoitetaan olennaisesti suuremmaksi kuin mittausputken keskimååråinen halkaisija ja ettå mainitun åånennopeuden tai sitå kuvaavan suureen poiketessa oletusarvoalueel-taan annetaan hålytys- tai muu ohjaussignaali.
30 Keksinnon mukaiselle laitteelle on puolestaan pååasiallisesti tunnusomaista se, ettå laite kåsittåå yksikot, joilla mååråtåån sekå kaasun virtausnopeus ettå åånennopeus 4 kaasuvirtauksessa ja ettå laite kåsittåå hålytysyksikon, joka on sovitettu antamaan hålytys silloin kun havaittu åånennopeus tai sita kuvaava suure ylittåa tai alittaa tietyt asetetut raja-arvot.
5 Keksinnon edullisimmassa sovellusmuodossa samoilla laitteilla mitataan akustisesti seka kaasun virtausnopeus etta åånen virtausnopeus kaasussa. Lisaksi on edullista mitata myos kaasun låmpotila ja eråisså tapauksissa myos paine. Lampotilan mittauksen perusteella voidaan havaittu åanennopeus redusoida asetettuun referenssilåmpotilaan. Tåmån redusoidun åånennopeuden monitoroinnin perusteella annetaan hålytys tai muu 10 ohjaussignaali. Tå ten saadaan seurattua kaasun koostumusta, joka vaikuttaa åånenno-peuteen låhinnå keskimåaråisen molekyylipainon kautta ja jossain maarin my5s molekyylien vapausasteiden lukumåårån kautta. Åånennopeuden sallittu vaihteluvåli voidaan mååråtå kokemusperåisesti ja tarvittaessa kromatograafisesti suoritettavilla vertailumittauksilla. Åånennopeuden ilman hålytystå sallitun vaihteluvålin keskiarvo voi 15 kuvata esim. keskimaaraista tai ideaalista kaasun laatua.
Tåsså yhteydesså todettakoon, etta edellå ja seuraavassa kaasulla tarkoitetaan myos eri kaasuista koostuvaa kaasuseosta.
20 Seuraavassa keksintoå selostetaan y ksi ty i skohtai sesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnon erååseen sovellusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksinto ei ole mitenkåån ahtaasti rajoitettu.
Kuvio esittåa keksinnon mukaista kaasun virtauksen monitorointilaitetta kaaviollisesti 25 pååasialli sesti lohkokaaviona.
Kuvion mukaisesti akustisesti monitoroidaan mittausputkessa 10 kulkevaa kaasuvirtausta. Tyypillisesti valvottavana kaasuna on maakaasu. Mittausputkeen 10 låhetetaan kaiutti-milla 13a ja 13b myotå-ja vastavirtaan åånisignaaleja, jotka vastaanotetaan kaiuttimien 30 13a ja 13b våliin sijoitetuilla mikrofoneilla 14a ja 14b, joiden keskinåinen våli L on li 5 91106 monitoroinnissa olennainen. Mittausputken 10 halkaisija D ja mittausvåli L valitaan esim. niin, ettå L « 10D.
Keksintoon liittyvån mittaustekniikan kannalta keskeisin fysikaalinen havainto on, etta 5 jåykkaseinåisesså putkessa 10 voi tietyn, putken 10 mitoista riippuvan rajataajuuden alapuolella edeta vain n.k. tasoaalto- eli mantamoodi, jonka etenemisnopeus ei riipu våliaineen, sen lampotilan tai virtausnopeuden paikallisista vaihteluista, vaan ainoastaan mittausvålillå vallitsevista keskimåaraisistå arvoista, (B. Robertson "Effect of arbitrary temperature and flow profiles on the speed of sound in a pipe" J. Acoust. Soc. Am., 10 Vol 62, No 4, p. 813-818, October 1977 ja B. Robertson "Flow and temperature profile independence of flow measurements using long acoustic waves" Transactions of the ASME, Vol. 106, p. 18-20, March 1984), mika mahdollistaa tarkan profiiliriippumatto-man virtausmittauksen. Ympyrapoikkipintaiselle putkelle mainittu rajataajuus fc voidaan laskea kaavasta fc = cj (1.7 * D ) , (1) 15 missa c on åånen etenemisnopeus putken tåyttavåssa våliaineessa ja D on putken 10 halkaisija.
20 Seuraavassa esitetåån keksinnon mukaisessa virtausmonitoroinnissa kåytettavåt tarkeimmat laskentakaavat.
Åånennopeus [w/j] c = 0.5 * L * (fj-1 + ^1) ^
Lampotilaredusoitu åånennopeus [m/s] c0 = c* f T) (3) 6
Virtausnopeus [m/s] v = 0.5 * L * (f^1 - i2l) niavuusvirtaus [m3/s] Q = v * A
Massavirtaus [kg/s] M = Q * ρ 5 v = keskimååråinen virtausnopeus L = mikrofonien 14a ja 14b vålinen etåisyys tj = åanen kulkuaika myotåvirtaan t2 = åanen kulkuaika vastavirtaan 10 T0 = referenssilåmpotila, johon åånennopeus c0 on redusoitu T = kaasun låmpotila mittausputkessa 10 Q = tilavuusvirtaus A = putken 10 poikkipinta-ala M = massavirtaus 15 p = kaasun tiheys
Kuvion mukaisesti kaiuttimia 13a ja 13b syotetåån vuoronperåån pyyhkaisygeneraat-torista 12 saaduilla såhkosignaaleilla. Kaiuttimen 13a ja 13b syoton vuorottelua ohjataan taajuuspyyhkaisyn ohjausyksikon 11 ohjaamalla kytkimellå 18. Akustisen mittausjåijes-20 telmån vastaanottopuoli kåsittåå edellå mainitut mittausvålin L paasså toisistaan olevat mikrofonit 14a ja 14b, joiden låhtosignaali syotetåån vahvistimien 16a ja 16b vålityksellå tåsså keksinnosså olennaisina komponentteina oleviin pyyhkåiståviin suodattimiin 17a ja 17b, joiden pyyhkåisykaistaa ohjaa taajuuspyyhkaisyn ohjausyksikko 11. Mainitut pyyhkåiståvåt suodattimet 17a ja 17b on yhdistetty polariteettikorrelaatto-25 riin 15.
91106 7
Kuvion mukaisesti mittausputkeen 10 on sijoitettu kaasun låmpotilan T mittausanturi 19 ja kaasun paineen p mittausanturi 21. Antureista 19 ja 21 ohjataan mittaustieto lasken-tayksikkoon 20, johon siirretåån myos polariteettikorrelaattorilta 15 tiedot åånen kulkuajoista tj mydtåvirtaan ja åanen kulkuajoista t2 vastavirtaan. Yksikosså 20 5 suoritetaan edellå esitetyn kaavan (2) perusteella monitoroitavassa kaasussa vallitsevan åånennopeuden c laskenta seka kaavan (4) perusteella kaasun virtausnopeuden v laskenta. Yksikoltå 20 siirretåån virtausnopeus v laskenta- ja/tai nåyttoyksikolle 22, jossa virtausnopeus v nåytetåån ja tarvittaessa rekisteroidåån esim. piirturilla ja tarvittaessa lasketaan em. kaavojen (5) ja (6) perusteella tilavuusvirtaus Q ja/tai massa-10 virtaus M, jotka myos voidaan nåyttaå ja/tai rekisteroidå yksikollå 22. Edellå kuvattuun virtausnopeuden v ja siitå johdettavien suureiden Q ja M monitorointiin on tåsså keksinnosså liitetty putkessa 10 virtaavan kaasun koostumuksen monitorointi.
Koska åånennopeus kaasussa riippuu låhinnå låmpotilasta ja kaasun koostumuksesta, 15 joka vaikuttaa åånennopeuteen låhinnå keskimåårisen molekyylipainon kautta ja jossain måårin myos molekyylien vapausasteiden lukumåårån kautta, kuvaa åånennopeus kaasussa myos sen koostumusta ja ainakin koostumuksen sellaisia huomattavia muutok-sia, joita tållå keksinnollå on tarkoitus monitoroida.
20 Yksikosså 20 lasketaan edellå esitetyn kaavan (2) perusteella åånennopeus c kulkuai-koja t] ja t2 kåyttåen. Kun lisåksi yksikolle 20 tuodaan anturilta 19 tieto virtaavan kaasun låmpotilasta T, voidaan edellå esitetyn kaavan (3) c0 = c*J(Tq/T) perusteella mååråtå jåijestelmålle annettuun referenssilåmpotilaan T0 redusoitu åånennopeus c0. Yksikoltå 20 redusoitu åånennopeus c0 johdetaan yksikolle 23. Yksikko 23 toimii 25 vertailu- ja hålytysyksikkonå, joka antaa hålytyksen silloin, kun redusoitu åånennopeus c0 ylittåå tai alittaa annetut raja-arvot c} ja c2. Mainitut raja-arvot Cj ja C2 voidaan jåijeståå aseteltaviksi ja yksikkoon 23 syotettåviksi. Kun redusoitu åånennopeus c0 pysyy annettujen rajojen Cj ja C2 sisållå, jårjestelmå pitåå kaasun koostumusta riittåvån tasalaatuisena. Kun monitorointijåijestelmån havaitsema redusoitu åånenno-30 peus Cg ylittåå em. ylårajan Cj tai alittaa em. alarajan c2, antaa jåijestelmå sopivan hålytyssignaalin. Vaihtoehtoisesti mainitut rajat Cj ja C2 voidaan jåijeståå låmpotila- 8 riippuviksi edellå esitettyå redusointia vastaavalla tavalla. Hålytys aktivoi kaasun koostumuksen tarkemman måårityksen esim. kromatograafisesti. Jos kaasun låmpotila pysyy riittåvåsså måårin vakiollisena, ei sen mittaus aina ole tarpeellista, joten edellå esitettyå åånennopeuden låmpotilaredusointia ei ole vålttåmåtontå tehdå. Yleenså 5 kuitenkin låmpotilan mittaus ja sen perusteella tehtåvå åånennopeuden redusointi on keksinnosså tarpeellista.
On korostettava, ettå edellå esitetty monitorointi åånen kulkuaikojen tj ja t2 måårittå-mistapa on vain erås esimerkki, johon keksintoå ei ole rajoitettu. Keksinnosså voidaan 10 soveltaa niitå akustisen virtausmittauksen eri yksityiskohtia, joita on tarkemmin selostettu em. FI-patentissa 76 885 sekå hakijan FI-patenttihakemuksessa 916102.
Oheisen kuvion lohkokaaviosta todetaan vielå, ettå eri lohkoiksi esitetyt yksikot voivat kåytånnon laitteissa fyysisesti sijaita eri tavalla jaettuina. Myos kuviosta poikkeava 15 lohkojen toiminnallinen jako on mahdollinen.
Seuraavassa esitetåån patenttivaatimukset, joiden måårittelemån keksinnollisen ajatuksen puitteissa keksinnon eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellå vain esimerkinomaisesti esitetystå.
20
II

Claims (12)

91106 9
1. Menetelmå virtaavan kaasun koostumuksen monitoroimiseksi, jossa menetelmåsså kaasuvirtausputkeen (10) kohdistetaan myotå- ja vastavirtaan akustisia våråhtelyjå ja 5 havaitaan monitorointiåånen kulkuajat (tj ,t2) myotå- ja vastavirtaan ja mainittujen kulkuaikojen (tj,^) perusteella mååritetåån åånennopeus (c) tai sitå kuvaava suure, joka nopeus (c) tai suure on riippuvainen låhinnå monitoroitavan kaasun keskimååråi-sesta molekyylipainosta, t u η n e 11 u siitå, ettå menetelmåsså mainittujen akustisten våråhtelyjen taajuus valitaan tietyn rajataajuuden (fg) alapuolelta niin, ettå monitorointi-10 ååni liikkuu mittausputken aksiaalisuunnassa tasoaaltomoodissa, etta monitorointiåanen kulkuajat (tj,^) havaitaan mittausputken aksiaalisuuntaisella mittausvålillå (L), joka mitoitetaan olennaisesti suuremmaksi kuin mittausputken keskimååråinen halkaisija (D) ja ettå mainitun åånennopeuden (c) tai sita kuvaavan suureen poiketessa oletusarvo-alueeltaan (Cj-c^) annetaan hålytys- tai muu ohjaussignaali. 15
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå menetelmåsså mittausputkena kåytetåån pååasiallisesti ympyråpoikkipintaista kaasuvirtausputkea (10) ja ettå monitorointiåånen ylårajataajuus fc valitaan fc = c/(1.7 * D), misså c on åånen etenemisnopeus kaasuvirtausputken (10) tåyttåvåsså våliaineessa ja D on 20 mainitun kaasuvirtausputken (10) halkaisija.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå monitorointiåånen myotå- ja vastavirtaisten monitorointiåånen kulkuaikojen (tj ,t2) kaasuvirtausputken (10) aksiaalisuuntainen mittausvåli L valitaan siten, ettå L * 10 D. 25
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå menetelmåsså mitataan virtaavan kaasun låmpotilaa (T), ettå mainitun låmpotilamit-tauksen perusteella mååråtåån tiettyyn referenssilåmpotilaan T0 redusoitu åånennopeus ideaalikaasulle påtevåstå kaavasta c0 = cVOVT), misså T = kaasun absoluutti- 30 nen mitattu låmpotila, T0 = valittu absoluuttinen referenssilåmpdtila, c = mitattu åånennopeus ja c0 = referenssilåmpdtilan redusoitu åånennopeus tai kåyttåen 10 vastaavaa realistisempaa kaavaa ja ettå mainitun redusoidun låmpotilan (c0) poiketessa oletusalueeltaan (^-¾) annetaan hålytys- tai ohjaussignaali.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå 5 menetelmåsså mitataan mainittujen kulkuaikojen (tj,t2) perusteella virtaavan kaasun nopeus (v) tunnettua laskukaavaa (4) kayttaen ja/tai em. virtausnopeusmittauksen perusteella tilavuusvirtaus (Q) ja/tai massavirtaus (M) tunnettujen laskukaavojen (5), (6) perusteella.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, etta menetelmåssa mitataan myos virtaavan kaasun paine (p).
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå menetelmåsså pååasiallisesti samoilla laitteilla monitoroidaan sekå kaasun koostumuk-15 sen tasaisuutta ettå mitataan sen virtausnopeutta (v) ja/tai siitå johdettavia suureita (Q,M), ettå menetelmåsså mittausputkeen (10) låhetetåån pitkåaaltoista ååntå ja kahdella mååråetåisyydellå (L) toisistaan mittausputken (10) yhteydesså sijaitsevalla ååni-ilmaisimella (14a, 14b) havaitaan kaasuvirtauksessa myotå- ja vastavirtaan kulke-neet åånisignaalit, joiden polariteettikorrelointia (15; 15j, 15^ hyvåksikåyttåen måårå-20 tåån mittausputkessa (10) virtaavan kaasun sekå virtausnopeus (v) ettå åånennopeus (c) tunnetuilla laskukaavoilla (2) ja (4) ja ettå mittausputkeen (10) låhetettåvån åånen taajuutta pyyhkåiståån tietyn minimi- ja maksimitaajuuden (f^ - f^,) vålillå, ettå molemmilta ååni-ilmaisimilta (14a, 14b) tulevat mittaussignaalit (fj(t), f2(t)) johdetaan kapeakaistaiselle suodattimelle (17a, 17b) tai suodatinjåijestelmålle, ettå mainittujen 25 suodattimien (17) låpåisykaistaa pyyhkåiståån åånilåhetteen taajuuspyyhkåisyn kanssa synkronisesti ja ettå taajuuspyyhkåisyn kesto ja mainittujen suodattimien (17) påasto-kaistan leveys on siten valittu, ettå kummankin ååni-ilmaisimen (14a, 14b) havaitsema mittaussignaali pååsee mittaussekvenssihetkellå olennaisesti vaimentumatta suodattimen-sa (17) låpi sekå si ten, ettå suodattimien (17) keskitaajuudesta olennaisesti poikkeavat 30 håiriotaajuudet merkittåvåsti vaimentuvat. II 91106 11
8. Laite kaasun, etenkin maakaasun, virtauksen koostumuksen monitoroinnissa jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisella menetelmållå, joka laite kåsittåå mittausputken (10), jossa mitattava kaasuvirtaus kulkee, ja audiotaajuisten åånisignaalien låhettiminå kaiuttimet (13a, 13b) ja åånen ilmaisimina mikrofonit (14a, 14b), jotka on sijoitettu 5 mittausputken (10) yhteyteen mainittujen kaiuttimien (13a, 13b) vålille tietylle tunnetulle mittausputken aksiaalisuuntaiselle keskinåiselle etåisyydelle (L), joka on kertaluokkaa suurempi kuin keskimååråinen mittausputken (10) halkaisija (D), t u η n e 11 u siitå, ettå laite kåsittaa yksikot (20,22,23), joilla mååråtåån sekå kaasun virtausnopeus (v) ettå åånennopeus (c) kaasuvirtauksessa ja ettå laite kåsittåå hålytysyksikon (23), joka 10 on sovitettu antamaan hålytys silloin kun havaittu åånennopeus (c) tai sitå kuvaava suure ylittåå tai alittaa tietyt asetetut raja-arvot (Cj.c^·
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, t u η n e 11 u siitå, ettå laite kåsittåa mittausputken (10) sovitetun låmpotila-anturin (19), josta on johdettavissa låmpotilamit- 15 taussignaali (T) laitteen laskentayksikolle (20), jolla on mååråttåvisså tiettyyn asetet-tuun referenssilåmpotilaan (Tq) redusoitu åånennopeus (Cq) tunnettua laskukaavaa (3) kåyttåen ja ettå laite kåsittåå yksikon (23), joka on sovitettu antamaan hålytyksen tai ohjaussignaalin kun mainittu redusoitu åånennopeus (Cq) poikkeaa oletusarvoalueeltaan (C1-C2). 20
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, t u η n e 11 u siitå, ettå laite kåsittåå taajuuspyyhkåistyn signaaligeneraattorin (12) tai -generaattorit (12a, 12b), jolla/joilla syotetåån taajuuspyyhkåistyt såhkosignaalit mainituille kaiuttimille (13a,13b), ja joka laite kåsittåå polariteettikorrelaattorin (15; 15j»152)» johon syotetåån mainituista 25 mikrofoneista (14a, 14b) saadut signaalit, ettå laite kåsittåå kaksi taajuuspyyhkåistyå suodatinta (17a, 17b) tai vastaavan suodatinjåijestelmån, joiden/jonka kautta mainituista mikrofoneista (14a, 14b) tulevat signaalit syotetåån mainitulle polariteettikorrelaattorille (15) ja ettå laite kåsittåå taajuuspyyhkåisyn ohjauksen (11), jolla taajuuspyyhkåisysig-naaligeneraattorin (12) taajuutta ja mainittujen kapeakaistaisten suodattimien (17) 30 taajuuspyyhkåisyå ohjataan keskenåån synkronisesti. 12
11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laite, t u η n e 11 u siitå, etta mittaus-putkeen on sijoitettu virtaavan kaasun paineanturi (21), joka antaa paineenmittaussignaa-lin laitteen lasken tayksikolle (20).
12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen maakaasun monitorointilaite, t u η n e 11 u siita, etta laite on sovitettu antamaan kåynnistysimpulssi maakaasun koostumuksen tarkemmalle kromatograafiselle måaritykselle. Il 91106 13
FI916103A 1991-12-23 1991-12-23 Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa FI91106C (fi)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI916103A FI91106C (fi) 1991-12-23 1991-12-23 Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa
PCT/FI1992/000308 WO1993013414A1 (en) 1991-12-23 1992-11-12 Method and device for monitoring of a gas flow, in particular of a natural-gas flow
JP5511456A JPH06507725A (ja) 1991-12-23 1992-11-12 ガス流特に天然ガス流の監視を行う方法及び装置
AT92922357T ATE148560T1 (de) 1991-12-23 1992-11-12 Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer gasströmung, insbesondere einer erdgasströmung
EP92922357A EP0572581B1 (en) 1991-12-23 1992-11-12 Method and device for monitoring of a gas flow, in particular a natural-gas flow
DE69217207T DE69217207T2 (de) 1991-12-23 1992-11-12 Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer gasströmung, insbesondere einer erdgasströmung
CA002101653A CA2101653A1 (en) 1991-12-23 1992-11-12 Monitoring a gas flow
CN92114836.4A CN1077796A (zh) 1991-12-23 1992-12-23 监测气体流量，特别是天然气流量的方法和装置
NO932978A NO309214B1 (no) 1991-12-23 1993-08-20 Fremgangsmåte og anordning for å overvåke sammensetningen av en strömmende gass

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI916103A FI91106C (fi) 1991-12-23 1991-12-23 Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa
FI916103 1991-12-23

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI916103A0 FI916103A0 (fi) 1991-12-23
FI916103A FI916103A (fi) 1993-06-24
FI91106B FI91106B (fi) 1994-01-31
FI91106C true FI91106C (fi) 1994-05-10

Family

ID=8533732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI916103A FI91106C (fi) 1991-12-23 1991-12-23 Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0572581B1 (fi)
JP (1) JPH06507725A (fi)
CN (1) CN1077796A (fi)
AT (1) ATE148560T1 (fi)
CA (1) CA2101653A1 (fi)
DE (1) DE69217207T2 (fi)
FI (1) FI91106C (fi)
NO (1) NO309214B1 (fi)
WO (1) WO1993013414A1 (fi)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3276499B2 (ja) * 1993-12-28 2002-04-22 東京瓦斯株式会社 ガス成分変化検出装置
FI94909C (fi) * 1994-04-19 1995-11-10 Valtion Teknillinen Akustinen virtausmittausmenetelmä ja sitä soveltava laite
JP3637628B2 (ja) * 1995-04-28 2005-04-13 松下電器産業株式会社 流量計測装置
JPH10318811A (ja) * 1997-05-21 1998-12-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流量計
JP4552952B2 (ja) * 1997-10-15 2010-09-29 パナソニック株式会社 ガス遮断装置
JP3865012B2 (ja) * 1997-10-23 2007-01-10 Ｊｆｅスチール株式会社 配管内燃料ガスのパージ完了検出方法および装置
KR20010090727A (ko) * 1998-09-11 2001-10-19 모리시타 요이찌 가스 종류 판별 시스템
US6216091B1 (en) 1998-09-25 2001-04-10 Panametrics, Inc. Ultrasonic measurement system with molecular weight determination
JP3863335B2 (ja) * 2000-02-22 2006-12-27 松下電器産業株式会社 ガス保安装置
JP3783831B2 (ja) * 2000-03-28 2006-06-07 東京瓦斯株式会社 流量計測方法および流量計測装置ならびにガスメータ
JP2003315318A (ja) * 2002-04-26 2003-11-06 Japan Atom Energy Res Inst 容器内の混合気体の共鳴周波数を測定することによって混合気体の分圧比を非破壊・リアルタイムで測定する方法、及び装置
DE10228497B4 (de) * 2002-06-21 2012-01-26 Nicolay Verwaltungs-Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Anteils eines für die Stoffwechselfunktion eines atmenden Lebewesens charakteristischen Bestandteils in der von dem Lebewesen ausgeatmeten Luft
JP2005091348A (ja) * 2003-08-12 2005-04-07 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波流量計
JP2005189003A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Ueda Japan Radio Co Ltd 流量測定および気泡検出の可能な統合システム
WO2014165833A2 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 Los Alamos National Security, Llc Methods for measuring properties of multiphase oil-water-gas mixtures
CN106643934B (zh) * 2016-11-15 2019-03-29 宁波大学 天然气音速计算方法
FR3063814B1 (fr) * 2017-03-10 2019-03-22 Sagemcom Energy & Telecom Sas Procede de mesure d’une vitesse d’un fluide
CN108593024B (zh) * 2018-06-06 2020-02-21 浙江大学 民用超声波燃气表
CN108801378B (zh) * 2018-06-06 2020-02-21 浙江大学 一体化换能器的民用超声波燃气表和流量检测方法
CN111337092B (zh) * 2018-12-19 2022-02-15 上海华虹计通智能系统股份有限公司 选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计
WO2020149932A1 (en) * 2019-01-16 2020-07-23 Massachusetts Institute Of Technology Acoustic spectrometer
WO2021030793A2 (en) 2019-08-15 2021-02-18 Massachusetts Institute Of Technology Rhinometric sensing and gas detection
CN111189501A (zh) * 2020-03-16 2020-05-22 宁夏隆基宁光仪表股份有限公司 用于超声波燃气表流量计算及修正方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2826912A (en) * 1948-12-27 1958-03-18 Kritz Jack Acoustic velocity measuring system
US3568661A (en) * 1968-10-02 1971-03-09 Us Health Education & Welfare Frequency modulated ultrasound technique for measurement of fluid velocity
US4596133A (en) * 1983-07-29 1986-06-24 Panametrics, Inc. Apparatus and methods for measuring fluid flow parameters
CH669463A5 (en) * 1985-03-21 1989-03-15 Walter Guggenbuehl Prof Dr Gas flow and temp. measuring device - uses ultrasonic pulses transmitted simultaneously in opposite directions at angle to gas flow
FI76885C (fi) * 1987-01-16 1988-12-12 Valtion Teknillinen Akustiskt stroemningsmaetningsfoerfarande och anordning foer tillaempning av detta.
GB2210977A (en) * 1987-10-14 1989-06-21 Gen Electric Co Plc Ultrasonic gas composition measurement

Also Published As

Publication number Publication date
FI916103A (fi) 1993-06-24
DE69217207D1 (de) 1997-03-13
CA2101653A1 (en) 1993-06-24
EP0572581B1 (en) 1997-01-29
ATE148560T1 (de) 1997-02-15
FI916103A0 (fi) 1991-12-23
NO309214B1 (no) 2000-12-27
DE69217207T2 (de) 1997-06-05
NO932978D0 (no) 1993-08-20
EP0572581A1 (en) 1993-12-08
WO1993013414A1 (en) 1993-07-08
JPH06507725A (ja) 1994-09-01
CN1077796A (zh) 1993-10-27
FI91106B (fi) 1994-01-31
NO932978L (no) 1993-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI91106C (fi) Menetelmä ja laite kaasuvirtauksen, etenkin maakaasuvirtauksen, monitoroinnissa
US5421212A (en) Method and device in acoustic flow measurement for ensuring the operability of said measurement
US4445389A (en) Long wavelength acoustic flowmeter
WO1993014382A1 (en) Device and method for measuring multi phase flow
FI87493C (fi) Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten av gaser och/eller storheter som kan haerledas fraon denna
US5121639A (en) Fluid flow measurement
KR960001724A (ko) 파이프내의 입자 흐름을 주기적인 여기에 의해 모니터하는 방법 및 장치
FI88208C (fi) Foerfarande och anordning foer akustisk maetning av en gasstroem
JP6132717B2 (ja) 多相流体流れの相組成測定方法及び装置
Singh et al. Acoustic impedance measurement using sine sweep excitation and known volume velocity technique
Coulthard The principle of ultrasonic cross-correlation flowmetering
RU2357807C1 (ru) Пневмоакустический преобразователь
JPH02107924A (ja) 二相流超音波式流量測定方法及び測定装置
Mutschlecner et al. The design and operation of infrasonic microphones
RU2375707C1 (ru) Способ контроля наличия газа в потоке жидкости (варианты)
SU909589A1 (ru) Способ измерени температуры газа
RU2430381C2 (ru) Способ определения скорости потока и расхода жидких и газообразных продуктов
CN116106178A (zh) 一种管道内气泡超声检测方法
RU2068543C1 (ru) Способ измерения массового расхода жидких и газообразных сред
Kumar et al. Design of a tuning-fork liquid densitymeter
JPH06201363A (ja) 音響式管路長測定器
RU93000530A (ru) Способ измерения массового расхода жидких и газообразных сред на основе волноводных свойств участка трубопровода
SE449665B (sv) Forfarande och anordning for att bestemma ljudhastigheten i ett forenderligt medium, samt anvendning av forfarandet
JPH04216418A (ja) 気柱共鳴型複管式液位計及び液位測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: INSTRUMENTTITEHDAS KYT!LÄ OY

BB Publication of examined application