JPH06100558B2 - ガス発熱量の計測方法及び計測装置 - Google Patents

ガス発熱量の計測方法及び計測装置

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JPH06100558B2
JPH06100558B2 JP7959889A JP7959889A JPH06100558B2 JP H06100558 B2 JPH06100558 B2 JP H06100558B2 JP 7959889 A JP7959889 A JP 7959889A JP 7959889 A JP7959889 A JP 7959889A JP H06100558 B2 JPH06100558 B2 JP H06100558B2
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観自 市川
健次 高木
弘將 扇
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東邦ガス株式会社
石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、混合ガスの発熱量を計測する方法及び装置
に関し、都市ガスの熱量調整時の熱量計測に用いて好適
なものであり、特に短時間に正確に計測できるようにし
たものである。
[従来の技術] 分子量などの異なる混合ガスの発熱量を知る必要のある
場合の一つに液化天然ガス(LNG)を都市ガスとして供
給する場合があり、LNG気化ガスに対して液化石油ガス
(LPG)、例えばブタンやプロパンなどを熱量調整ガス
として混合した後の都市ガスが一定の熱量に調整されて
いるかどうかを確認する必要がある。
このため従来から行われている熱量の計測方法は、大き
く分けて二つの方法が採用されている。
その一つは、燃焼式の熱量計を用いる方法で、都市ガス
を実際に燃焼して発熱量を知るようにするものである。
もう一つは、ガス密度計を用いて演算により発熱量を求
める方法であり、都市ガスの密度をガス密度計で測定
し、この検出値から比重や分子量を演算し、これらから
発熱量を算出するようにしている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、第1の実際に燃焼させる方法では、計測のた
めにサンプリング遅れが避けられず、測定値は正確であ
るが、時間遅れが大きく、即座に値が得られないという
問題がある。
また、ガス密度計を用いる方法では、測定を即座に行う
ことができるものの、密度と同時に温度や圧力を測定し
ても、ガスが理想気体としての挙動をしないため正確な
分子量を得ることが出来ないという問題がある。
そこで、真の分子量を得るために補正係数として圧縮係
数(実在気体の理想気体からのかたよりを表わす係数
で、理想気体の状態式:PV=RTに対し、PV=ZRTとして表
わす場合の補正係数Zをいう。)が一般的に使用されて
いるが、この圧縮係数も標準組成のガスに対して求めら
れているため、組成が大きく変動すると、この圧縮係数
自体が変化し、正確な分子量が得られず、演算される発
熱量の誤差が大きいという問題がある。
この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、都市ガス等の混合ガスの発熱量を短時間に正確
に知ることができるガス発熱量の計測方法及び計測装置
を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するためこの発明のガス発熱量の計測方
法は、予め一定の温度T及び一定の圧力Pに対する被計
測ガスの分子量MWと圧縮係数Zとの間の関係を求めてお
き、被計測ガスの密度dを前記一定の温度T及び一定の
圧力Pで計測し、この計測したガス密度dに基づきガス
密度dと圧縮係数Zおよび分子量MWとの間の関係;Z=
(a3×P/T)×MW/d(a3は、定数)及び圧縮係数Zとガ
ス分子量MWとの間の関係;Z=a1×MW+a2(a1,a2は、定
数)を同時に満たす分子量MWと圧縮係数Zを演算し、こ
のときの分子量MWを真の分子量MWとしてこの真の分子量
MWからガスの単位発熱量qおよび熱量流量Qを演算する
ようにしたことを特徴とするものである。
また、この発明のガス発熱量の計測装置は、被計測ガス
を一定の温度及び一定の圧力に保持するガス保持部と、
このガス保持部に設けられ被計測ガスの密度を計測する
ガス密度計と、前記ガス保持部の温度及び圧力に対する
被計測ガスの分子量MWと圧縮係数Zとの間の関係;Z=a1
×MW+a2(a1,a2は、定数)を記憶する記憶手段と、前
記ガス密度計で計測したガス密度dに基づきガス密度d
と圧縮係数Zおよび分子量MWとの間の関係;Z=(a3×P/
T)×MW/d(a3は、定数)と前記記憶手段に記憶させた
関係を同時に満たす分子量MWと圧縮係数Zを演算してこ
のときの分子量MWを真の分子量MWとするとともに、この
真の分子量MWからガスの単位発熱量qおよび熱量流量Q
を算出する演算手段とからなることを特徴とするもので
ある。
[作用] このガス発熱量の計測方法によれば、従来のガス密度か
ら圧縮係数で補正して分子量を求める場合に圧縮係数自
体が分子量によって変わるため正確に求めることができ
ないのに対し、温度と圧力の影響を無くすため、予め一
定温度及び一定圧力に対する被計測ガスの分子量と圧縮
係数の関係を求めておき、この温度圧力と同一条件で被
計測ガスの密度を求め、この計測した密度に基づいて、
圧縮係数と分子量の関係と、ガス密度と圧縮係数および
分子量との間の関係と、を同時に満たす圧縮係数と分子
量を演算で求め、このときの分子量を真の分子量とし、
この真の分子量から演算により単位発熱量および熱量流
量を求めるようにしており、ガス密度から、圧縮係数の
分子量に対する変化の影響を考慮した、真の分子量を求
めることができ、都市ガス等の混合ガスの発熱量を迅速
かつ正確に知ることができるようになる。
また、このガス発熱量の計測装置によれば、ガス保持部
によって被計測ガスを一定の温度及び圧力に保持できる
ようにしてガス密度計で被計測ガスの密度を計測し、記
憶手段に記憶させたガス密度の計測時の温度及び圧力状
態の分子量と圧縮係数の間の関係と、ガス密度と圧縮係
数および分子量との間の関係と、を用い、演算手段によ
ってガス密度から上記2つの関係を同時に満たす分子量
と圧縮係数を演算で求め、このときの分子量を真の分子
量とし、この真の分子量により単位発熱量および熱量流
量を演算するようにしており、組成変化によって分子量
が変化する場合にも変化する分子量に対する圧縮係数の
変化の影響を考慮した分子量を求めることができ、ガス
の発熱量を迅速かつ正確に測定できるようにしている。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
第1図はこの発明のガス発熱量の計測装置にかかる一実
施例の概略構成図である。
このガス発熱量の計測装置10は、LNG気化ガスと熱量調
整ガスとを混合し、熱量が一定の都市ガスとする場合の
熱量の確認及び熱量調整のフィードバック制御に用いる
場合に適用したものである。
熱量が調整されて都市ガスGが送り出されるガス導管D
の途中に計測用の計測管11が設けられ、減圧弁12を介し
て一定の圧力Pに保持されて恒温装置の一例としての熱
交換器13に送られるようになっており、熱交換器13に送
給されるスチームなどの加熱媒体14を温度調整弁15によ
って流量調整することで一定の温度Tに被計測ガスであ
る都市ガスGを保つことができるようなガス保持部にな
っている。
この計測管11の出口側には、温度T及び圧力Pが一定に
保持された都市ガスGの密度dを計測するガス密度計16
が取付けてある。
そして、このガス密度計16の計測値dが演算装置17に入
力されるようになっている。
この演算装置17は、演算部18と記憶部19とで構成されて
おり、演算部18では、都市ガスGの密度dに基づいて、
記憶部19に予め求めて記憶させた関係;Z=a1×MW+a
2(a1,a2は、定数)と、実存気体の状態式に基づくガ
ス密度dと圧縮係数Zおよび分子量MWとの間の関係;Z=
(a3×P/T)×MW/d(a3は、定数)とを同時に満たすよ
うに真の分子量MWと圧縮係数Zを演算し、このときの分
子量MWを真の分子量とし、この真の分子量MWから単位発
熱量qに変換して発熱量Qを演算するとともに、ガス導
管Dへの都市ガスGの熱量流量を求めて熱量熱調を行
い、記憶部19には、例えば、都市ガスGのガス密度dの
測定温度Tと圧力Pと同一の温度、圧力一定条件下での
分子量MWに対する圧縮係数Zの間の関係式が記憶されて
いる。
次に、このようなガス発熱量の計測装置10の動作ととも
に、計測方法について説明する。
まず、計測管11内の被計測ガスである都市ガスGをガス
保持部によって一定の温度T及び一定の圧力Pに保持し
た状態とし、ガス密度計16での測定が常に一定温度T及
び一定圧力Pの下で計測できるようにしておく。
また、演算装置17の記憶部19には、予備試験を行なうな
どしてガス密度計16による密度dの計測温度T及び圧力
Pと同一条件下での被測定ガスの予想される分子量MWに
対する圧縮係数Zの間の関係を求めて記憶させておく
が、例えば被計測ガスを都市ガスGとする場合には、こ
の分子量MWと圧縮係数Zの関係は、(1)式のように表
わすことができ、これを記憶させておく。すなわち、圧
縮係数Z自体が分子量の関数である。
Z=a1×MW+a2 ・・・・(1) ここで、a1,a2は、定数であり、例えば都市ガスであれ
ばその組成によって定められる。
そして、演算装置17の演算部18では、次のような関係式
などを用いて順次演算され、最終的に発熱量が求められ
る。
まず、計測されたガス密度dから演算で得られる比重ρ
(分子量MWが演算できる)と真の分子量MW,圧縮係数Z,
計測温度T及び計測圧力Pとの間には、次式の関係(実
存気体の状態式の関係)があることが知られている。
d=(a3×P×MW)/(Z×T) ここで、a3は、定数であり、例えば都市ガスであればそ
の組成によって定められる。
温度T及び圧力Pを一定にして計測することから、上式
は次式(2)のように表わすことができる。
Z=(a3×P/T)×MW/d ・・・・(2) そこで、これら(1)式及び(2)式のうち、密度d、
温度T及び圧力Pが既知であるので、未知数は分子量MW
と圧縮係数Zの2つであり、しかも2つの式(1)及び
(2)が与えられることから、これらを同時に満たす分
子量MWと圧縮係数Zが求められる。
こうして求められる分子量MWが被計測ガスGの真の分子
量MWとなる。
この被計測ガスの真の分子量MWが求められると、次式か
ら単位発熱量qが求められる。
q=a4×MW+a5 ここで、a4,a5は、定数であり、例えば都市ガスであれ
ばその組成によって定められる。
したがって、この単位発熱量qから熱量流量Qが求めら
れるとともに、この値を用いることで、都市ガスGの熱
量調整のフィードバック制御を行うことができる。
以上のように、発熱量の演算にあたり、圧縮係数Zが分
子量MWと一定の相関関係があることを見出し、これを
(1)式で与えるとともに、実存気体の状態式を温度及
び圧力を一定として(2)式で与えるようにしたので、
測定したガスGの密度dからこれら(1)式と(2)式
を同時に満たす分子量MWと圧縮係数Zを求めることがで
き、この分子量の真の分子量MWとして、単位発熱量qお
よび熱量流量Qを演算でき、ガス密度の測定時間と演算
処理時間のみの極短時間でガスの発熱量を正確に知るこ
とができる。
また、この発熱量を用いてLNG気化ガスに混合する熱量
調整ガスの量を制御するようにすることで、都市ガスの
熱量調整が容易となり、製造ガスの品質の向上がはかれ
るとともに、熱量の変動を緩和する大容量のホルダーを
設けること無く、ガス導管Dへの都市ガスの供給が可能
となり、ホルダーの縮小化による設備費の削減が可能と
なる。
なお、上記実施例では、都市ガスの熱量調整時の発熱量
の計測に用いる場合で説明したが、この場合に限らず、
混合ガスの発熱量の測定に広く適用できるものであり、
演算装置に入力する演算式の定数a1〜a5は被測定ガスの
組成によって変えるようにする。
[発明の効果] 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明のガス発熱量の計測方法によれば、被計測ガスの密度
を一定の温度及び一定の圧力で計測し、これと同じ温度
圧力状態での被計測ガスの分子量と圧縮係数の間の関係
を予め知っておき、計測したガス密度から演算によって
圧縮係数が考慮された分子量から単位発熱量および熱量
流量を求めるようにしているので、ガス密度から、ガス
組成変化があってもその圧縮係数が考慮された分子量が
即得られるので、迅速かつ正確に発熱量を知ることがで
きる。
また、このガス発熱量の計測装置によれば、ガス保持部
によって被計測ガスを一定の温度及び圧力に保持できる
ようにしてガス密度計で被計測ガスの密度を計測し、記
憶手段に記憶させたガス密度の計測時の温度及び圧力状
態の分子量と圧縮係数の間の関係を用い、演算手段によ
って圧縮係数の考慮された実存気体としての真の分子量
により単位発熱量および熱量流量を演算するようにした
ので、組成変化によって分子量が変化するガスの発熱量
を迅速かつ正確に測定することができる。
したがって、この発熱量を用いてLNG気化ガスに混合す
る熱量調整ガスの量を制御するようにすることで、都市
ガスの熱量調整が容易となり、製造ガスの品質の向上が
はかれるとともに、熱量の変動を緩和する大容量のホル
ダーを設けること無く、ガス導管Dへの都市ガスの供給
が可能となり、ホルダーの縮小化による設備費の削減が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のガス発熱量の計測装置にかかる一実
施例の概略構成図である。 10:ガス発熱量の計測装置、11:計測管、12:減圧弁、13:
熱交換器、14:加熱媒体、15:温度調整弁、16:ガス密度
計、17:演算装置、18:演算部、19:記憶部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め一定の温度T及び一定の圧力Pに対す
    る被計測ガスの分子量MWと圧縮係数Zとの間の関係を求
    めておき、被計測ガスの密度dを前記一定の温度T及び
    一定の圧力で計測し、この計測したガス密度dに基づき
    ガス密度dと圧縮係数Zおよび分子量MWとの間の関係;Z
    =(a3×P/T)×MW/d(a3は、定数)及び圧縮係数Zと
    ガス分子量MWとの間の関係;Z=a1×MW+a2(a1,a2は、
    定数)を同時に満たす分子量MWと圧縮係数Zを演算し、
    このときの分子量MWを真の分子量MWとしてこの真の分子
    量MWからガスの単位発熱量qおよび熱量流量Qを演算す
    るようにしたことを特徴とするガス発熱量の計測方法。
  2. 【請求項2】被計測ガスを一定の温度及び一定の圧力に
    保持するガス保持部と、 このガス保持部に設けられ被計測ガスの密度を計測する
    ガス密度計と、 前記ガス保持部の温度及び圧力に対する被計測ガスの分
    子量MWと圧縮係数Zとの間の関係;Z=a1×MW+a2(a1
    a2は、定数)を記憶する記憶手段と、前記ガス密度計で
    計測したガス密度dに基づきガス密度dと圧縮係数Zお
    よび分子量MWとの間の関係;Z=(a3×P/T)×MW/d(a3
    は、定数)と前記記憶手段に記憶させた関係を同時に満
    たす分子量MWと圧縮係数Zを演算してこのときの分子量
    MWを真の分子量MWとするとともに、この真の分子量MWか
    らガスの単位発熱量qおよび熱量流量Qを算出する演算
    手段とからなることを特徴とするガス発熱量の計測装
    置。
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JP5308842B2 (ja) * 2009-01-27 2013-10-09 理研計器株式会社 熱量測定方法および熱量測定装置
CN115790908B (zh) * 2023-02-08 2023-06-23 成都千嘉科技股份有限公司 基于热量计量的天然气计量方法和装置

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