IT201900009168A1 - Gas measuring device. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
dell'invenzione avente per titolo: of the invention entitled:
"Dispositivo per la misurazione del gas" "Gas measuring device"
La presente invenzione concerne un dispositivo per la misurazione del gas, e in particolare per la misurazione di grandezze fisiche e chimiche ad esso correlate. The present invention relates to a device for measuring gas, and in particular for measuring physical and chemical quantities related thereto.
Attualmente, sono noti gli apparecchi cosiddetti “Smart Meter” – denominati anche “contatori telegestiti” - i quali vengono oggi diffusamente utilizzati nella misura dei consumi (privati ed industriali) della quantità di energia consumata sotto forma di gas. In particolare, questi apparecchi sono provvisti e/o sono associati a sensori che misurano direttamente la portata (di esercizio) del gas, e successivamente, mediante opportune equazioni ed algoritmi, la convertono in corrispondenti valori di volume rapportati alle condizioni termodinamiche di riferimento (espressi in standard metri cubi o Sm<3 >o Nm<3>). Opportunamente, a tal fine, questi apparecchi sono provvisti e/o associati a sensori che misurano altresì la temperatura e la pressione (di esercizio) del gas. Currently, the so-called “Smart Meter” appliances - also called “remotely managed meters” - are known, which are now widely used to measure the consumption (private and industrial) of the quantity of energy consumed in the form of gas. In particular, these devices are equipped with and / or are associated with sensors that directly measure the (operating) flow rate of the gas, and subsequently, by means of appropriate equations and algorithms, convert it into corresponding volume values related to the reference thermodynamic conditions (expressed in standard cubic meters or Sm <3> or Nm <3>). Conveniently, for this purpose, these appliances are provided with and / or associated with sensors which also measure the temperature and (working) pressure of the gas.
In particolare, attualmente, i valori rilevati della portata, pressione e temperatura di esercizio del gas vengono elaborati, o all’interno degli stessi apparecchi oppure in un centro di elaborazione remoto, per essere così ricondotti, facendo particolari assunzioni sulla composizione chimico-fisica del gas, alle condizioni termodinamiche di riferimento (15°C e 1,01325 bar). In particular, currently, the measured values of the gas flow rate, pressure and operating temperature are processed, either within the same appliances or in a remote processing center, to be traced back, making particular assumptions about the chemical-physical composition of the gas, at the reference thermodynamic conditions (15 ° C and 1.01325 bar).
Per il computo dell’energia, inoltre, le misure di volume, temperature e pressione (di esercizio e/o alle condizioni di riferimento) vengono inviate dai vari apparecchi ad un centro di elaborazione remoto che effettua degli ulteriori calcoli, per tenere conto delle eventuali condizioni di riferimento del gas che non sono state considerate dai singoli dispositivi e, soprattutto, del cosiddetto “Potere Calorifico Superiore” (di seguito definito come “PCS”) e/o del “Potere Calorifico Inferiore (di seguito definiti come “PCI”). Furthermore, for the energy calculation, the volume, temperature and pressure measurements (operating and / or at the reference conditions) are sent by the various devices to a remote processing center which performs further calculations, to take into account any gas reference conditions that have not been considered by the individual devices and, above all, the so-called "Higher Calorific Value" (hereinafter referred to as "PCS") and / or "Lower Calorific Value (hereinafter referred to as" PCI ") .
Attualmente, per il computo dell’energia si utilizza un valore approssimato del PCS/PCI che generalmente corrisponde ad un valore medio, calcolato in un periodo più o meno lungo (ad esempio un mese o un anno), delle misure di PCS/PCI eseguite in corrispondenza di punti significativi della rete di trasporto del gas. In particolare, secondo il cosiddetto criterio delle “Aree Omogenee di Prelievo” (AOP), tale valore viene ritenuto efficace e rappresentativo per tutte le utenze (e quindi per tutti i corrispondenti dispositivi) dislocate in un’area più o meno estesa attorno a detti punti significativi in cui viene effettivamente eseguita la misura del PCS/PCI. Currently, an approximate value of the PCS / PCI is used for the energy calculation which generally corresponds to an average value, calculated over a more or less long period (for example a month or a year), of the PCS / PCI measurements performed at significant points of the gas transport network. In particular, according to the so-called "Homogeneous Withdrawal Areas" (AOP) criterion, this value is considered effective and representative for all users (and therefore for all corresponding devices) located in a more or less extended area around said significant points where the PCS / PCI measurement is actually performed.
Più in dettaglio, le suddette aree omogenee di prelievo (AOP) sono delle macro-aree in cui la composizione chimica del gas che scorre e circola all’interno delle tubature è considerata costante. In particolare, tali aree vengono definite dal gestore della rete del gas in base ad un’accurata conoscenza dei punti di immissione di gas all’interno della rete, e alle zone di equilibrio dei flussi di gas all’interno della rete stessa. More specifically, the aforementioned homogeneous withdrawal areas (AOP) are macro-areas in which the chemical composition of the gas that flows and circulates within the pipes is considered constant. In particular, these areas are defined by the gas network manager on the basis of an accurate knowledge of the gas injection points within the network, and the areas of equilibrium of gas flows within the network itself.
Come si può intuire, il computo dell’energia così effettuato non risulta sufficientemente preciso e/o accurato e, in particolare, considerando il valore di PCS/PCI ottenuto con il criterio delle aree omogenee di prelievo si inseriscono degli errori di approssimazione ben maggiori – e comunque ulteriori - rispetto agli errori dei sensori che effettuano le rilevazioni di portata (di circa 1,5 - 3%), pressione e temperatura. As you can guess, the energy calculation thus performed is not sufficiently precise and / or accurate and, in particular, considering the value of PCS / PCI obtained with the criterion of homogeneous withdrawal areas, much greater approximation errors are inserted - and in any case further - with respect to the errors of the sensors that measure the flow rate (approximately 1.5 - 3%), pressure and temperature.
In particolare, la composizione chimica del gas e le sue caratteristiche fisiche influenzano in modo sensibile la misurazione dei suoi volumi, e ciò soprattutto negli apparecchi di misura per applicazioni industriali dove i volumi di gas in gioco sono particolarmente elevati. In particular, the chemical composition of the gas and its physical characteristics significantly influence the measurement of its volumes, and this especially in measuring devices for industrial applications where the volumes of gas involved are particularly high.
Ulteriormente, si consideri che la complessità delle reti di distribuzione del gas e l’iniezione in quest’ultime di gas di provenienza differente – ad esempio di gas naturale proveniente da siti diversi (e quindi avente composizioni differenti), biogas proveniente da gassificatori differenti, oltre all’immissione in rete di idrogeno gassoso più o meno puro, o gas di sintesi – accrescono il problema sia degli errori delle rilevazioni effettuate dai sensori sia della determinazione del PCS/PCI e quindi, in ultima analisi, della precisione del computo dell’energia. Further, it should be considered that the complexity of the gas distribution networks and the injection into the latter of gas from different sources - for example natural gas from different sites (and therefore having different compositions), biogas from different gasifiers, in addition to the introduction into the network of more or less pure hydrogen gas, or synthesis gas - they increase the problem of both the errors of the detections carried out by the sensors and the determination of the PCS / PCI and therefore, ultimately, the accuracy of the calculation of the power.
In sostanza, la composizione del gas all’interno della rete risulta estremamente variabile e poco prevedibile e, pertanto, la stima del PCS/PCI secondo il suddetto criterio aree omogenee di prelievo (AOP) risulta poco attendibile, rendendo così poco preciso e veritiero anche il computo dell’energia in cui viene appunto utilizzato il PCS/PCI così stimato. In essence, the composition of the gas within the network is extremely variable and unpredictable and, therefore, the estimate of the PCS / PCI according to the aforementioned criterion homogeneous withdrawal areas (AOP) is not very reliable, thus making it imprecise and true even the calculation of the energy in which the PCS / PCI thus estimated is used.
Scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che consenta di superare i suddetti inconvenienti presenti nelle soluzioni tradizionali. The purpose of the invention is to propose a device that allows to overcome the aforementioned drawbacks present in traditional solutions.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che fornisca informazioni più accurate e complete rispetto a quelle fornite dai dispositivi tradizionali. Another purpose of the invention is to propose a device that provides more accurate and complete information than that provided by traditional devices.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che consenta un computo accurato e preciso sia dei volumi di gas alle condizioni di riferimento. Another purpose of the invention is to propose a device that allows an accurate and precise calculation of both the volumes of gas at the reference conditions.
Altro scopo dell’invenzione è quello di presentare un dispositivo che fornisca una indicazione precisa ed attendibile del Potere Calorifico Superiore (PCS) e/o inferiore (PCI). Another purpose of the invention is to present a device that provides a precise and reliable indication of the Higher Calorific Value (PCS) and / or lower (PCI).
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che consenta un computo accurato e preciso dell’energia termica utilizzata. Another purpose of the invention is to propose a device that allows an accurate and precise calculation of the thermal energy used.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che sia facilmente integrabile all’interno di una rete di distribuzione del gas e che sia di utilizzo semplice e intuitivo. Another purpose of the invention is to propose a device that can be easily integrated into a gas distribution network and that is simple and intuitive to use.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che sia facilmente integrabile ed installabile all’interno dei noti apparecchi (contatori) utilizzati nella misura dei consumi (privati ed industriali) della quantità di energia consumata sotto forma di gas. Another purpose of the invention is to propose a device that can be easily integrated and installed within the well-known devices (meters) used to measure the consumption (private and industrial) of the amount of energy consumed in the form of gas.
Altro scopo dell’invenzione è di proporre un dispositivo che sia migliorativo e/o alternativo rispetto a quelli tradizionali. Another purpose of the invention is to propose a device that is an improvement and / or alternative to traditional ones.
Altro scopo dell’invenzione è di proporre un dispositivo che sia altamente compatto ed integrato. Another purpose of the invention is to propose a device that is highly compact and integrated.
Altro scopo dell’invenzione è di proporre un dispositivo che presenti elevati standard di sicurezza. Another purpose of the invention is to propose a device that has high safety standards.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che sia realizzabile in modo semplice, rapido ed a bassi costi. Another purpose of the invention is to propose a device that can be manufactured simply, quickly and at low costs.
Altro scopo dell’invenzione è quello di proporre un dispositivo che permetta la realizzazione di un contatore in modo semplice, rapido ed a bassi costi. Another purpose of the invention is to propose a device that allows the creation of a meter in a simple, quick and low-cost way.
Altro scopo dell’invenzione è di proporre un dispositivo con una caratterizzazione alternativa, sia in termini costruttivi che funzionali, rispetto a quelli tradizionali. Another purpose of the invention is to propose a device with an alternative characterization, both in constructive and functional terms, with respect to traditional ones.
Tutti questi scopi, sia da soli che in una loro qualsiasi combinazione, ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione, con un dispositivo come definito nella rivendicazione 1, con un contatore come definito nella rivendicazione 9 e con un sistema come definito nella rivendicazione 10. All these purposes, either alone or in any combination thereof, and others which will result from the following description are achieved, according to the invention, with a device as defined in claim 1, with a counter as defined in claim 9 and with a system as defined in claim 10.
La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento all’allegata tavola di disegni, in cui: The present invention is further clarified below in some of its preferred embodiments reported for purely illustrative and non-limiting purposes with reference to the attached drawing table, in which:
la figura 1 mostra in vista schematica un dispositivo secondo l’invenzione, la figura 2 mostra in vista schematica un sistema di monitoraggio secondo l’invenzione. Figure 1 shows a schematic view of a device according to the invention, Figure 2 shows a schematic view of a monitoring system according to the invention.
Come rappresentato in figura 1, il dispositivo 1 secondo l’invenzione è configurato per essere attraversato, almeno in parte, da un flusso di gas. In particolare, il dispositivo 1 è un modulo che, preferibilmente, è adatto ad essere inserito ed utilizzato all’interno di un tradizionale contatore 31 (o misuratore) – preferibilmente definito da un apparecchio di tipo “Smart Meter” – configurato per misurare appunto il flusso di gas che transita attraverso la sezione di un tubo sul quale il contatore stesso è installato. As shown in Figure 1, the device 1 according to the invention is configured to be crossed, at least in part, by a flow of gas. In particular, the device 1 is a module which, preferably, is suitable for being inserted and used inside a traditional counter 31 (or meter) - preferably defined by a device of the "Smart Meter" type - configured to precisely measure the gas flow that passes through the section of a pipe on which the meter itself is installed.
Opportunamente, il contatore 31 comprende un guscio di contenimento 27 e presenta un ingresso 3 del gas all’interno del guscio 27 ed un’uscita 5 del gas che è entrato e circolato all’interno del guscio 27. In particolare, l’ingresso 3 e l’uscita 5 sono entrambi definiti e/o associati al guscio 27 del contatore 31. Conveniently, the meter 31 comprises a containment shell 27 and has a gas inlet 3 inside the shell 27 and an outlet 5 for the gas that has entered and circulated inside the shell 27. In particular, the inlet 3 and the output 5 are both defined and / or associated with the shell 27 of the counter 31.
Opportunamente, il dispositivo 1 comprende un involucro di contenimento 7 nel quale sono definite: Conveniently, the device 1 comprises a containment casing 7 in which the following are defined:
- una prima apertura 9 per consentire al gas 30 di entrare all’interno di detto involucro, e - a first opening 9 to allow gas 30 to enter inside said casing, and
- una seconda apertura 21 per consentire al gas 30, che è entrato/circolato in detto involucro, di fuoriuscire da quest’ultimo. - a second opening 21 to allow the gas 30, which has entered / circulated in said casing, to escape from the latter.
Preferibilmente, detto involucro 7 è di tipo scatolare o tubolare. Preferably, said casing 7 is of the box-like or tubular type.
Il dispositivo 1 secondo l’invenzione comprende una pluralità di sensori che, opportunamente, sono alloggiati all’interno dell’involucro di contenimento 7 e che sono configurati per rilevare corrispondenti grandezze del flusso di gas 30 che entra ed attraversa detto dispositivo 1. The device 1 according to the invention comprises a plurality of sensors which, suitably, are housed inside the containment envelope 7 and which are configured to detect corresponding quantities of the gas flow 30 that enters and passes through said device 1.
In particolare, il dispositivo 1 comprende un sensore di portata 2 configurato per misurare la portata del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso. Preferibilmente, detto sensore 2 è configurato per misurare la portata del gas in entrambi i versi, cioè dall’apertura di ingresso 9 verso l’apertura di uscita 21 e viceversa. In particular, the device 1 comprises a flow sensor 2 configured to measure the flow rate of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself. Preferably, said sensor 2 is configured to measure the gas flow rate in both directions, that is, from the inlet opening 9 to the outlet opening 21 and vice versa.
Il dispositivo 1 comprende un sensore ad ultrasuono 4 per misurare la velocità di propagazione del suono all’interno del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso. The device 1 comprises an ultrasound sensor 4 to measure the speed of sound propagation within the gas 30 that enters and / or passes through the device itself.
Preferibilmente, ma non necessariamente, il sensore di portata 2 ed il sensore ad ultrasuono 4 possono essere tra loro integrati e/o collegati. Preferably, but not necessarily, the flow sensor 2 and the ultrasound sensor 4 can be integrated and / or connected to each other.
Il dispositivo 1 comprende un sensore 6 per rilevare la temperatura del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso. The device 1 comprises a sensor 6 for detecting the temperature of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself.
Il dispositivo 1 comprende un (primo) sensore 8 per misurare la pressione del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso. Preferibilmente, detto sensore 8 è un sensore di pressione assoluta. The device 1 comprises a (first) sensor 8 for measuring the pressure of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself. Preferably, said sensor 8 is an absolute pressure sensor.
Preferibilmente, il dispositivo 1 può comprendere altresì un secondo sensore 10 per misurare la pressione esterna 10 e, in particolare, per misurare la pressione atmosferica. Opportunamente, il secondo sensore 10 è esterno all’involucro 7 del dispositivo 1 o del contatore 31 in cui quest’ultimo è installato. Preferably, the device 1 can also comprise a second sensor 10 for measuring the external pressure 10 and, in particular, for measuring the atmospheric pressure. Conveniently, the second sensor 10 is external to the casing 7 of the device 1 or the counter 31 in which the latter is installed.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende altresì: Advantageously, the device 1 also comprises:
- un sensore 11 configurato per misurare la capacità termica del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso, e/o - a sensor 11 configured to measure the thermal capacity of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself, and / or
- un sensore 12 configurato per misurare la densità relativa del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso, e/o - a sensor 12 configured to measure the relative density of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself, and / or
- un sensore 13 configurato per misurare la viscosità del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo stesso. - a sensor 13 configured to measure the viscosity of the gas 30 which enters and / or passes through the device itself.
Ognuno dei sensori 2,4,6,8,11,12,13 sopra citati è sostanzialmente in sé tradizionale e, pertanto, non verrà descritto ulteriormente. Each of the sensors 2,4,6,8,11,12,13 mentioned above is substantially traditional in itself and, therefore, will not be described further.
Opportunamente, i suddetti sensori 2,4,6, 8 e 11 e/o 12 e/o 13 sono integrati all’interno del dispositivo 1. In particolare, come detto, detti sensori 2,4,6,8 e 11 e/o 12 e/o 13 sono alloggiati all’interno dell’involucro 7 di detto dispositivo 1. Conveniently, the aforementioned sensors 2,4,6, 8 and 11 and / or 12 and / or 13 are integrated inside the device 1. In particular, as said, said sensors 2,4,6,8 and 11 and / or 12 and / or 13 are housed inside the casing 7 of said device 1.
Il dispositivo 1 comprende altresì almeno un’unità di elaborazione 14 che, preferibilmente, è implementata da un corrispondente processore. The device 1 also comprises at least one processing unit 14 which, preferably, is implemented by a corresponding processor.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende una prima unità di elaborazione 14 che è configurata per fungere altresì da unità di controllo e comando, e preferibilmente anche di memorizzazione, per detto dispositivo 1. Advantageously, the device 1 comprises a first processing unit 14 which is configured to also act as a control and command unit, and preferably also for storage, for said device 1.
In particolare, detta prima unità di elaborazione 14 è preferibilmente alloggiata all’interno dell’involucro 7 del dispositivo 1 o, secondo una forma di realizzazione non rappresentata, può essere associata esternamente alla parete di detto involucro 7. In particular, said first processing unit 14 is preferably housed inside the casing 7 of the device 1 or, according to an embodiment not shown, can be associated externally to the wall of said casing 7.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende e/o è connesso ad una seconda unità di elaborazione 24 che è esterna all’involucro 7 del dispositivo 1. In particolare, anche detta seconda unità di elaborazione 24 è preferibilmente implementata da un processore. Advantageously, the device 1 comprises and / or is connected to a second processing unit 24 which is external to the enclosure 7 of the device 1. In particular, also said second processing unit 24 is preferably implemented by a processor.
Opportunamente, nel caso di installazione/applicazione del dispositivo 1 all’interno di un contatore 31, la seconda unità di elaborazione 24 corrisponde all’unità di elaborazione del contatore stesso. In particolare, in tal caso, detta seconda unità di elaborazione 24 è associata esternamente al guscio di contenimento 27 del contatore 31. Conveniently, in the case of installation / application of the device 1 inside a counter 31, the second processing unit 24 corresponds to the processing unit of the meter itself. In particular, in this case, said second processing unit 24 is associated externally to the containment shell 27 of the meter 31.
I sensori 2,4,6, 8, 11 e/o 12 e/o 13 sono collegati a detta unità di elaborazione 14 che quindi è configurata per ricevere ed elaborare le rilevazioni (misurazioni) delle grandezze effettuate e provenienti da detti sensori. The sensors 2,4,6, 8, 11 and / or 12 and / or 13 are connected to said processing unit 14 which is therefore configured to receive and process the readings (measurements) of the quantities carried out and coming from said sensors.
Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione 14 è altresì configurata per inviare segnali di comando ad uno o più di detti sensori 2,4,6,8 e/o 11 e/o 12 e/o 13. Advantageously, the processing unit 14 is also configured to send command signals to one or more of said sensors 2,4,6,8 and / or 11 and / or 12 and / or 13.
Preferibilmente, i suddetti sensori sono collegati all’unità di elaborazione 14 mediante un cavo elettrico. Opportunamente, nella forma di realizzazione (qui non rappresentata), in cui l’unità di elaborazione 14 risulti associata alla parete esterna dell’involucro 7 del dispositivo 1, il cavo elettrico può passare dall’interno all’esterno di detto involucro in corrispondenza delle zone di contatto previste tra le flange di due parti definenti detto involucro 7 e/o in corrispondenza di un’apertura di passaggio, opportunamente sigillata, definita in una parete o in corrispondenza di dette flange. Preferably, the aforementioned sensors are connected to the processing unit 14 by means of an electric cable. Conveniently, in the embodiment (not shown here), in which the processing unit 14 is associated with the outer wall of the casing 7 of the device 1, the electric cable can pass from the inside to the outside of said casing at the contact areas provided between the flanges of two parts defining said casing 7 and / or in correspondence with a passage opening, suitably sealed, defined in a wall or in correspondence of said flanges.
Opportunamente, inoltre, la prima unità di elaborazione 14 è elettricamente collegata alla seconda unità di elaborazione 24 mediante un corrispondente cavo elettrico 29. Preferibilmente, detto cavo elettrico 29 è di tipo piatto, ad esempio è un FCC (“Flexible flat cable”). Conveniently, moreover, the first processing unit 14 is electrically connected to the second processing unit 24 by means of a corresponding electric cable 29. Preferably, said electric cable 29 is of the flat type, for example it is an FCC ("Flexible flat cable").
Opportunamente, il cavo elettrico 29 è configurato per la trasmissione di dati sotto forma di segnali elettrici tra la prima unità di elaborazione 14 e la seconda unità di elaborazione 24, nonché per trasmettere l’energia elettrica di alimentazione a detta prima unità di elaborazione 14 e/o a detti sensori. Conveniently, the electrical cable 29 is configured for the transmission of data in the form of electrical signals between the first processing unit 14 and the second processing unit 24, as well as for transmitting the electrical power supply to said first processing unit 14 and / or to said sensors.
In particolare, nel caso di installazione/applicazione del dispositivo 1 all’interno di un contatore 31, la seconda unità di elaborazione 24 vantaggiosamente corrisponde all’unità di elaborazione del contatore stesso ed è associata esternamente all’involucro 27 del contatore 31, e pertanto il cavo elettrico 29 può passare dall’interno all’esterno del guscio 27 del contatore 31 in corrispondenza delle zone di contatto previste tra le flange di due semigusci definenti detto guscio 27 (così come previsto ad esempio in EP2810024 o in EP300256, il cui contenuto qui si intende interamente incorporato per riferimento) e/o in corrispondenza di un’apertura di passaggio, opportunamente sigillata, definita in una parete o in corrispondenza di dette flange. In particular, in the case of installation / application of the device 1 inside a meter 31, the second processing unit 24 advantageously corresponds to the processing unit of the meter itself and is associated externally to the casing 27 of the meter 31, and therefore the electric cable 29 can pass from the inside to the outside of the shell 27 of the meter 31 in correspondence with the contact areas provided between the flanges of two half-shells defining said shell 27 (as provided for example in EP2810024 or in EP300256, the content of which here it is intended entirely incorporated by reference) and / or in correspondence with a passage opening, suitably sealed, defined in a wall or in correspondence of said flanges.
Opportunamente, in particolare nel caso di installazione del dispositivo 1 all’interno di un contatore 31, a detta ulteriore unità di elaborazione 24 (corrispondente appunto all’unità di elaborazione del contatore 31) può essere associata un’interfaccia utente 16 – ad esempio una pulsantiera associata ad un display di visualizzazione oppure un display di tipo touch-screen -configurata per permettere all’utente di interagire con detta seconda unità di elaborazione 24 e, attraverso quest’ultima, preferibilmente anche con la prima unità di elaborazione 14. In particolare, mediante l’interfaccia utente 16 l’utente può selezionare le informazioni da visualizzare sul display oppure può inviare dei comandi dall’esterno (ad esempio per definire delle impostazioni di base) a detta seconda unità di elaborazione 24 e/o a detta prima unità di elaborazione 14. Opportunamente, sul display dell’interfaccia utente 16 l’utente può visualizzare i dati relativi alle grandezze rilevate dai sensori e/o i valori calcolati da detta prima 14 e/o detta seconda unità di elaborazione 24 sulla base di dette grandezze rilevate, come risulterà più chiaro qui di seguito. Conveniently, in particular in the case of installation of the device 1 inside a counter 31, a user interface 16 can be associated with said further processing unit 24 (corresponding precisely to the processing unit of the counter 31) - for example a push-button panel associated with a display display or a touch-screen type display - configured to allow the user to interact with said second processing unit 24 and, through the latter, preferably also with the first processing unit 14. In particular , through the user interface 16 the user can select the information to be displayed on the display or can send commands from the outside (for example to define basic settings) to said second processing unit 24 and / or to said first processing unit processing 14. Conveniently, on the display of the user interface 16 the user can view the data relating to the quantities detected by the sensors and / or the alues calculated by said first 14 and / or said second processing unit 24 on the basis of said detected quantities, as will become clearer hereinafter.
Vantaggiosamente, in particolare nel caso di installazione del dispositivo 1 all’interno di un contatore 31, a detta seconda unità di elaborazione 24 (corrispondente appunto all’unità di elaborazione del contatore 31) possono essere associati mezzi di comunicazione a distanza e, preferibilmente, mezzi di ricetrasmissione 19 di tipo wireless (in particolare via radio, ad esempio wi-fi). Opportunamente, questi mezzi di ricetrasmissione 19 possono essere collegati e/o integrati nel circuito elettronico di detta seconda unità di elaborazione 24. Advantageously, in particular in the case of installation of the device 1 inside a meter 31, remote communication means can be associated with said second processing unit 24 (corresponding precisely to the processing unit of the meter 31) and, preferably, wireless transceiver means 19 (in particular via radio, for example wi-fi). Conveniently, these transceiver means 19 can be connected and / or integrated into the electronic circuit of said second processing unit 24.
Preferibilmente, i mezzi di comunicazione 19 possono essere configurati per consentire al contatore 31 – all’interno del quale è inserito e installato il dispositivo 1 - di interagire e scambiare dati e/o informazioni e/o comandi con un dispositivo portatile esterno (non rappresentato), quale ad esempio uno smartphone o un tablet. Preferably, the communication means 19 can be configured to allow the meter 31 - inside which the device 1 is inserted and installed - to interact and exchange data and / or information and / or commands with an external portable device (not shown ), such as a smartphone or tablet.
Vantaggiosamente, i mezzi di comunicazione 19 possono essere configurati per consentire al contatore 31 di interagire e scambiare dati e/o informazioni e/o comandi con un’unità di elaborazione esterna 17. Preferibilmente, l’unità di elaborazione esterna 17 può definire un’unità centrale esterna (remota) che è configurata per ricevere le informazioni da uno o più contatori 31, in ciascuno dei quali è installato/inserito un corrispondente dispositivo 1, e installati in vari punti di una linea di distribuzione del gas, generando così sostanzialmente una rete di dispositivi di monitoraggio di detta linea di distribuzione di gas. Advantageously, the communication means 19 can be configured to allow the counter 31 to interact and exchange data and / or information and / or commands with an external processing unit 17. Preferably, the external processing unit 17 can define a external (remote) central unit which is configured to receive information from one or more meters 31, in each of which a corresponding device 1 is installed / inserted, and installed in various points of a gas distribution line, thus substantially generating a network of monitoring devices of said gas distribution line.
Opportunamente, il dispositivo 1, e in particolare la prima unità di elaborazione 14, è configurata per calcolare - sulla base delle grandezze rilevate dai sensori 2,4,6, 8 e/o 11 e/o 12 e/o 13 - il potere calorifico superiore PCS e/o inferiore PCI del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo 1 in un determinato periodo di tempo e, in particolare, il PCS/PCI medio e/o medio ponderato (rispetto ai volumi) del gas 30 che è entrato/ha attraversato detto dispositivo 1 in detto determinato periodo di tempo. Conveniently, the device 1, and in particular the first processing unit 14, is configured to calculate - on the basis of the quantities detected by the sensors 2,4,6, 8 and / or 11 and / or 12 and / or 13 - the upper calorific PCS and / or lower PCI of the gas 30 that enters and / or passes through device 1 in a given period of time and, in particular, the average and / or weighted average PCS / PCI (with respect to volumes) of the gas 30 which has entered / passed through said device 1 in said determined period of time.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1, e preferibilmente la prima unità di elaborazione 14, è configurata per calcolare - sulla base delle grandezze rilevate dai sensori 2,4,6, 8, e/o 11 e/o 12 e/o 13 - la portata volumetrica, alle condizioni termodinamiche di riferimento, del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo 1 in un determinato periodo di tempo. Advantageously, the device 1, and preferably the first processing unit 14, is configured to calculate - on the basis of the quantities detected by the sensors 2,4,6, 8, and / or 11 and / or 12 and / or 13 - the flow rate volumetric, at the reference thermodynamic conditions, of the gas 30 which enters and / or passes through the device 1 in a given period of time.
Preferibilmente, detto determinato periodo di tempo può essere definito e impostato dall’utente/operatore oppure può essere preimpostato e fisso. Preferably, said specific period of time can be defined and set by the user / operator or it can be preset and fixed.
Vantaggiosamente, la prima unità di elaborazione 14 è configurata per utilizzare le rilevazioni della portata, temperatura e pressione (effettuate rispettivamente dai sensori 2, 6 ed 8) al fine di calcolare - preferibilmente utilizzando l’equazione di stato dei gas perfetti o l’equazione di van der Waals o altri noti algoritmi - la portata volumetrica alle condizioni termodinamiche di riferimento, preferibilmente con abbinato il suo segno rappresentativo del verso, del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo 1 in un determinato periodo di tempo. Advantageously, the first processing unit 14 is configured to use the measurements of the flow rate, temperature and pressure (carried out by sensors 2, 6 and 8, respectively) in order to calculate - preferably using the equation of state of ideal gases or the equation of van der Waals or other known algorithms - the volumetric flow rate at the reference thermodynamic conditions, preferably with its sign representing the direction, of the gas 30 entering and / or passing through the device 1 in a given period of time.
Vantaggiosamente, la prima unità di elaborazione 14 è configurata per utilizzare le rilevazioni della velocità del suono (effettuata dal sensore 4), della temperatura (effettuata dal sensore 6), della pressione (effettuata dal sensore 8), della capacità termica oppure della viscosità oppure della densità (effettuate rispettivamente dai sensori 11, 12 e 13) al fine di calcolare – utilizzando opportuni algoritmi già noti (ad esempio di correlazione multidimensionale) – il PCS e/o il PCI medio e medio ponderato del gas 30 che è entrato/ha attraversato detto dispositivo in un determinato periodo di tempo. Advantageously, the first processing unit 14 is configured to use the measurements of the speed of sound (carried out by the sensor 4), of the temperature (carried out by the sensor 6), of the pressure (carried out by the sensor 8), of the thermal capacity or of the viscosity or density (carried out respectively by sensors 11, 12 and 13) in order to calculate - using appropriate algorithms already known (for example of multidimensional correlation) - the PCS and / or the average and weighted average PCI of the gas 30 that entered / ha passed through said device in a given period of time.
Opportunamente, in questo modo, il PCS/PCI viene calcolato sulla base di rilevazioni effettuate sul gas 30 che effettivamente entra ed attraversa il dispositivo 1 e, (come ad esempio quello che viene consumato da un’utenza), evitando quindi di basarsi su valori assunti o approssimati, che per loro natura risultano inaccurati, e consentendo così di superare altresì il criterio delle ampie aree omogenee di prelievo (AOP). Conveniently, in this way, the PCS / PCI is calculated on the basis of measurements carried out on the gas 30 which actually enters and passes through the device 1 and, (such as the one consumed by a user), thus avoiding relying on values assumed or approximated, which by their nature are inaccurate, and thus also allowing to overcome the criterion of large homogeneous sampling areas (AOP).
Vantaggiosamente, la prima unità di elaborazione 14 è altresì configurata per calcolare, sulla base dei suddetti valori calcolati di detta portata volumetrica (alle condizioni termodinamiche di riferimento) e del PCS, l’energia termica del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo e, in particolare, l’energia del gas - preferibilmente con abbinato il suo segno - che in un determinato periodo di tempo è entrato/ha attraversato detto dispositivo 1. Advantageously, the first processing unit 14 is also configured to calculate, on the basis of the aforementioned calculated values of said volumetric flow rate (at the reference thermodynamic conditions) and of the PCS, the thermal energy of the gas 30 entering and / or passing through the device and, in particular, the energy of the gas - preferably with its sign matched - which in a given period of time has entered / passed through said device 1.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1, e preferibilmente la prima unità di elaborazione 14, è configurata per calcolare - sulla base delle grandezze rilevate dai sensori 2,4,6, 8, e/o 11 e/o 12 e/o 13 - la densità e/o massa volumica del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo 1 in un determinato periodo di tempo. Advantageously, the device 1, and preferably the first processing unit 14, is configured to calculate - on the basis of the quantities detected by the sensors 2,4,6, 8, and / or 11 and / or 12 and / or 13 - the density and / or the density of the gas 30 which enters and / or passes through the device 1 in a given period of time.
Preferibilmente, la seconda unità di elaborazione 24 è altresì configurata per utilizzare le rilevazioni della pressione assoluta Pa effettuata dal primo sensore di pressione 8 e della pressione esterna (atmosferica) Pext effettuata dal secondo sensore di pressione 10 al fine di calcolare la pressione relativa Prel (preferibilmente con la relazione Prel= Pa - Pext) del gas 30 che entra e/o attraversa il dispositivo 1. Opportunamente, i valori della pressione relativa così ottenuti forniscono utili indicazioni per il monitoraggio della rete di distribuzione del gas in cui sono installati uno o più di detti dispositivi 1. Preferably, the second processing unit 24 is also configured to use the measurements of the absolute pressure Pa carried out by the first pressure sensor 8 and of the external (atmospheric) pressure Pext carried out by the second pressure sensor 10 in order to calculate the relative pressure Prel ( preferably with the relation Prel = Pa - Pext) of the gas 30 that enters and / or passes through device 1. Conveniently, the relative pressure values thus obtained provide useful indications for monitoring the gas distribution network in which one or more than said devices 1.
Opportunamente, è inteso che le rilevazioni effettuate dai sensori integrati nel dispositivo 1 possano essere inviate mediante trasmissione elettrica via cavo 29 dalla prima unità di elaborazione 14 alla seconda unità di elaborazione 24, la quale è vantaggiosamente configurata per effettuare (con modalità sostanzialmente corrispondenti a quelle sopra descritte per la prima unità di elaborazione 14) il calcolo del PCS e, preferibilmente, anche della portata volumetrica e/o della densità e/o massa volumica e/o dell’energia e/o della pressione relativa. Conveniently, it is understood that the readings carried out by the sensors integrated in the device 1 can be sent by electrical transmission via cable 29 from the first processing unit 14 to the second processing unit 24, which is advantageously configured to perform (with methods substantially corresponding to those described above for the first processing unit 14) the calculation of the PCS and, preferably, also of the volumetric flow rate and / or of the density and / or density and / or of the energy and / or of the relative pressure.
Vantaggiosamente, detta seconda unità di elaborazione 24 è altresì configurata in modo da ricevere misurazioni da altri sensori (ad esempio sensore di concentrazione di CO2 nel gas) che sono esterni e separati rispetto a quelli integrati nel dispositivo 1, oppure può ricevere ulteriori informazioni dall’unità di elaborazione esterna 17. Ad esempio, queste informazioni comprendono la concentrazione media di CO2 e/o H2 del gas presente nella zona in cui il dispositivo 1 è installato e ciò al fine di consentire a detta seconda unità di elaborazione 24 di effettuare calcoli più accurati che tengano conto altresì della presenza nel gas di altri componenti. Advantageously, said second processing unit 24 is also configured so as to receive measurements from other sensors (for example CO2 concentration sensor in the gas) which are external and separate from those integrated in the device 1, or it can receive further information from the external processing unit 17. For example, this information includes the average concentration of CO2 and / or H2 of the gas present in the area in which the device 1 is installed and this in order to allow said second processing unit 24 to perform more calculations accurate that also take into account the presence of other components in the gas.
Vantaggiosamente, la prima unità di elaborazione 14 è elettricamente collegata ad una unità di alimentazione elettrica 20 che è posizionata all’esterno dell’involucro 7 del dispositivo 1 – preferibilmente anche all’esterno del guscio 27 del contatore 31 - ed è configurata per fornire l’energia elettrica per il funzionamento della prima unità di elaborazione 14 e/o di uno o più di detti sensori alloggiati all’interno dell’involucro 7. Advantageously, the first processing unit 14 is electrically connected to an electrical power supply unit 20 which is positioned outside the housing 7 of the device 1 - preferably also outside the shell 27 of the meter 31 - and is configured to supply the electrical energy for the operation of the first processing unit 14 and / or of one or more of said sensors housed inside the casing 7.
Opportunamente, in particolare nel caso di installazione del dispositivo 1 all’interno di un contatore 31, l’unità di alimentazione elettrica 20 si trova all’esterno dell’involucro 7 del dispositivo 1 e all’interno del guscio 27 del contatore stesso. Preferibilmente, in tal caso, l’unità di alimentazione elettrica 20 corrisponde all’unità di alimentazione del contatore 31. Conveniently, in particular in the case of installation of the device 1 inside a meter 31, the power supply unit 20 is located outside the housing 7 of the device 1 and inside the shell 27 of the meter itself. Preferably, in this case, the power supply unit 20 corresponds to the power supply unit of the meter 31.
Preferibilmente, detta unità di alimentazione elettrica 20 comprende almeno un’unità di accumulo (batteria o pila) che è integrata in detta seconda unità di elaborazione 24 ed è collegata mediante il cavo elettrico 29 con la prima unità di elaborazione 14 per fornire l’energia elettrica per il suo funzionamento e/o può essere collegata direttamente, o mediante la prima unità di elaborazione 14, con uno o più sensori per fornire l’energia elettrica per il loro funzionamento. Preferably, said electric power supply unit 20 comprises at least a storage unit (battery or cell) which is integrated in said second processing unit 24 and is connected by means of the electric cable 29 with the first processing unit 14 to supply the energy for its operation and / or can be connected directly, or by means of the first processing unit 14, with one or more sensors to supply the electrical energy for their operation.
Opportunamente, quindi, il dispositivo 1 secondo l’invenzione definisce un modulo integrato e compatto per rilevare le grandezze necessarie/utili per calcolare il PCS/PCI - e vantaggiosamente anche la portata volumetrica alle condizioni di riferimento e/o la densità (o massa volumica) - del gas 30 che entra e/o attraversa detto dispositivo 1. Conveniently, therefore, the device 1 according to the invention defines an integrated and compact module for detecting the quantities necessary / useful for calculating the PCS / PCI - and advantageously also the volumetric flow rate at the reference conditions and / or the density (or density ) - of the gas 30 entering and / or passing through said device 1.
Opportunamente, il dispositivo 1 secondo l’invenzione può essere altresì utilizzato come strumento, preferibilmente ma non necessariamente portatile, da utilizzare per misurare le proprietà del gas in vari punti della rete di distribuzione, consentendo così di conoscere le caratteristiche del gas all’interno di una pluralità di sotto-aree definite all’interno delle aree omogenee di prelievo. Vantaggiosamente, in questo modo, si migliora il livello di dettaglio e di attendibilità delle stime del PCS/PCI ottenute mediante il criterio delle aree omogenee di prelievo. Conveniently, the device 1 according to the invention can also be used as an instrument, preferably but not necessarily portable, to be used to measure the properties of the gas in various points of the distribution network, thus allowing to know the characteristics of the gas inside a a plurality of sub-areas defined within the homogeneous withdrawal areas. Advantageously, in this way, the level of detail and reliability of the PCS / PCI estimates obtained by means of the criterion of homogeneous sampling areas is improved.
Opportunamente, l’invenzione comprende altresì un contatore 31 nel quale è installato un dispositivo 1 con una o più delle caratteristiche sopra descritte. Conveniently, the invention also comprises a meter 31 in which a device 1 with one or more of the characteristics described above is installed.
Opportunamente, l’invenzione comprende altresì un sistema per il monitoraggio di una rete di fornitura del gas, preferibilmente di una rete per la distribuzione del gas ad una pluralità di utenze, in cui sono previsti una pluralità di dispositivi 1, ciascuno dei quali è inserito all’interno di un contatore 31 installato in corrispondenza di almeno una di dette utenze. In particolare, i dispositivi 1 – ed in particolare le rispettive unità di elaborazione 14 – sono collegate alle corrispondenti ulteriori unità di elaborazione 24 di ciascun contatore 31, i quali sono poi collegati, preferibilmente via wireless, con almeno un’unità esterna/remota centrale di elaborazione 17. Conveniently, the invention also comprises a system for monitoring a gas supply network, preferably a network for distributing gas to a plurality of users, in which a plurality of devices 1 are provided, each of which is inserted inside a meter 31 installed in correspondence with at least one of said users. In particular, the devices 1 - and in particular the respective processing units 14 - are connected to the corresponding further processing units 24 of each counter 31, which are then connected, preferably via wireless, with at least one external / remote central unit. processing 17.
Da quanto detto risulta chiaramente che il dispositivo secondo l’invenzione risulta particolarmente vantaggioso in quanto: From what has been said it is clear that the device according to the invention is particularly advantageous in that:
- utilizza, secondo una combinazione/configurazione innovativa e particolarmente efficace, una serie di componenti che sono già ampiamente diffusi in commercio e di costo accessibile, - uses, according to an innovative and particularly effective combination / configuration, a series of components that are already widely available on the market and of accessible cost,
- è particolarmente compatto ed è realizzabile a bassi costi e, opportunamente, ciò può portare ad una sua diffusione su larga scala, in particolare come contatore del gas in un contesto domestico, - it is particularly compact and can be made at low costs and, conveniently, this can lead to its widespread use, in particular as a gas meter in a domestic context,
- consente di rilevare una serie di grandezze utili a calcolare in modo accurato il PCS/PCI del gas in corrispondenza del dispositivo stesso, consentendo così un computo più accurato anche dell’energia, - allows you to detect a series of quantities useful for accurately calculating the PCS / PCI of the gas in correspondence with the device itself, thus allowing a more accurate calculation of energy too,
- consente di superare il criterio delle aree omogenee di prelievo (AOP), ottenendo così una migliore gestione della rete, - allows to overcome the criterion of homogeneous withdrawal areas (AOP), thus obtaining better management of the network,
- consente un monitoraggio continuo e capillare della rete di distribuzione. - allows continuous and widespread monitoring of the distribution network.
La presente invenzione è stata illustrata e descritta in una sua preferita forma di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad essa in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall’ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale. The present invention has been illustrated and described in one of its preferred embodiments, but it is understood that executive variations may be applied to it in practice, without however departing from the scope of protection of the present patent for industrial invention.
Claims (10)
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