KR20190020886A - Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor - Google Patents
Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190020886A KR20190020886A KR1020170105739A KR20170105739A KR20190020886A KR 20190020886 A KR20190020886 A KR 20190020886A KR 1020170105739 A KR1020170105739 A KR 1020170105739A KR 20170105739 A KR20170105739 A KR 20170105739A KR 20190020886 A KR20190020886 A KR 20190020886A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- natural gas
- sensor
- fuel
- measuring
- index
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 title 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007418 data mining Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- -1 i.e. Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 연료의 품질센서에 관한 것으로, 자세하게는 천연가스의 연료특성(열량, Wobbe Index, Methane Index 및 불활성가스 함량)을 동시에 경제적으로 그리고 연속적으로 측정함으로 천연가스를 연료로 사용하는 장비의 연료소모 및 연소공해물질 배출을 절감할 수 있으며 장비의 성능과 경제성을 극대화할 수 있도록 하는 천연가스연료 품질센서에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel quality sensor, and more particularly, to an apparatus and method for measuring the fuel characteristics (calorific value, Wobbe Index, Methane Index and inert gas content) of natural gas simultaneously and economically To a natural gas fuel quality sensor capable of reducing exhaust and combustion pollutant emissions and maximizing performance and economy of equipment.
근래의 연소 엔진은 디젤유(diesel), 가솔린(petrol) 또는 에탄올을 비롯하여 천연가스에 이르기까지 다양한 연료를 이용하고 있다. 이러한 연료의 여러 사양, 여러 유형 및 여러 혼합물은 모두 연료의 다양한 등급 또는 품질로서 표현될 수 있다. 이러한 연료의 다양한 사양, 유형 및/또는 혼합물, 다시 말하자면, 연료 품질 또는 등급은, 예를 들면 차량이나 발전기의 엔진 시스템 및 다른 연소시스템 내의 다수의 파라미터에 영향을 미치는 다양한 특성이 있다. 연료가 다시 보급(refuelling)될 때마다, 다양한 품질의 연료가 보급될 수 있으며, 이로 인하여, 제어 시스템 및 운전자는 그때마다 어떤 품질의 연료가 연료 시스템 내에 존재하는지를 아는 것이 곤란하게 된다.Modern combustion engines use a variety of fuels, ranging from diesel, petrol or ethanol to natural gas. Various specifications, types and mixtures of these fuels can all be expressed as different grades or qualities of the fuel. The various specifications, types and / or mixtures of such fuels, i.e., fuel quality or grade, have various properties that affect a number of parameters in, for example, the engine system of a vehicle or generator and other combustion systems. Whenever the fuel is refueled, various qualities of fuel can be dispensed, which makes it difficult for the control system and the driver to know what quality of fuel is in the fuel system each time.
예를 들면, 다양한 연료 품질마다 에너지 값이 상이하며, 이는 예를 들면 엔진 출력, 엔진 토크 및 그와 같은 연료에 의해 구동되는 엔진을 위한 배기 배출 제어와 관련된 파라미터에 영향을 미친다. 엔진 출력과 엔진 토크는, 예를 들면 속도 조정, 정속 제어 및 자동 속도 조절과 관련된 다수의 파라미터에 또한 영향을 미친다.For example, energy values are different for various fuel qualities, which affect parameters related to exhaust emission control for engines driven by, for example, engine power, engine torque and the like. The engine output and engine torque also affect a number of parameters associated with, for example, speed adjustment, constant speed control and automatic speed control.
따라서, 근래의 연소 장치는 장치를 구동하는 연료의 연료 품질을 관리하는 비교적 다수의 파라미터에 의존한다. 이러한 장치 및 기타 파라미터-의존 시스템이 적절히 작동하기 위해서는, 연소장치 및/또는 기타 파라미터-의존 시스템이 연료 품질에 적응될 수 있도록, 이러한 파라미터에 관한 지식이 요구된다.Thus, modern combustion devices rely on a relatively large number of parameters to manage the fuel quality of the fuel that drives the device. In order for these devices and other parameter-dependent systems to operate properly, knowledge of these parameters is required so that combustion devices and / or other parameter-dependent systems can be adapted to fuel quality.
이러한 연소장치는 엔진을 비롯한 일반적인 천연가스의 연소장비에 많은 수요가 있으며, 보일러, 가스렌지 등 일반적인 연소장비에 봉 발명의 응용시, 항상 최적연소조건으로 연소가 가능하므로, 연료의 절감 및 공해물질 감소를 가져올 수 있다.Such a combustion device is in great demand for general natural gas combustion equipment including an engine, and can be burned under optimal combustion conditions at all times when applying the invention to a general combustion device such as a boiler or a gas stove, .
본 발명에서 다루는 천연가스의 성분 및 특성은 지역별, 계절별로 큰 차이가 있다. 이로 인하여, NOx 발생량은 거의 100%, 연료의 소모는 최대 15%까지 상승한다는 보고가 있다. 또한, 매립지 등에서 생성되는 바이오 가스 (RNG)를 정제하는데 큰 비용이 발생하며 바이오 가스의 대부분을 차지하고 있는 불활성가스의 제거에 가장 큰 비용이 소모되어, 바이오 가스를 이용한 발전의 경제성을 저하시키고 있다. 따라서 바이오 가스를 불활성 가스를 제거하지 않고, 사용하려면, 본 발명과 같은 센서 가 필요하다.The components and characteristics of the natural gas handled in the present invention are greatly varied by region and season. As a result, it has been reported that the amount of NOx generated is increased by almost 100% and the consumption of fuel by 15%. In addition, the purification of biogas (RNG) generated in a landfill or the like is costly, and most of the cost for removing the inert gas, which occupies most of the biogas, is consumed, which reduces the economical efficiency of the biogas. Therefore, in order to use the biogas without removing the inert gas, a sensor as in the present invention is required.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여서는 천연가스의 연료특성 (발열량, Wobbe Index, Methane Index, CO2 함량)을 실시간으로 파악하여, 그 특성에 맞도록 최적 연소 상태가 되도록 연소조건을 실시간으로 조절하는 “smart combustion” 기술이 필요하다. 하지만, 현재까지 개발된 천연가스의 연료 특성을 측정할 수 있는 장비는 아주 고가이며, 분석에 시간이 소요되어 이용하기 어렵다는 문제가 있었다. In order to solve these problems, it is necessary to grasp the fuel characteristics (calorific value, Wobbe Index, Methane Index, CO2 content) of natural gas in real time, and to control the combustion conditions in real time combustion "technology is needed. However, the equipment capable of measuring the fuel characteristics of the natural gas developed so far is very expensive, and the analysis is time-consuming and difficult to use.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 천연가스의 연료특성(열량, Wobbe Index, Methane Index 및 불활성가스 함량)을 동시에 경제적, 연속적으로 측정함으로 천연가스를 연료로 사용하는 장비의 연료소모 및 연소 공해물질 배출량을 줄일 수 있으며 발전장비의 성능 및 경제성을 극대화할 수 있도록 하는 천연가스연료 품질센서을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for simultaneously and simultaneously measuring the fuel characteristics (calorific value, Wobbe Index, methane index and inert gas content) The present invention provides a natural gas fuel quality sensor capable of reducing fuel consumption and combustion pollutant emission of equipment used as a power generation equipment and maximizing the performance and economy of power generation equipment.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 양 단에 각각 천연가스의 유입 및 배출을 위한 유입밸브 및 배출밸브가 형성되는 챔버; 상기 챔버를 통과하는 천연가스의 온도를 측정하는 온도센서와, 음속(Sound Velocity)을 측정하는 음속센서와, 압력을 측정하는 압력센서와, 열전도도를 측정하는 열전도도센서 등을 다양한 센서를 구비하는 신호수집부; 개발시 사용하도록 천연가스 및 천연가스가 통과하는 챔버 규격에 대하여 천연가스의 온도와 음속과 압력과 열전도도를 포함하는 물리적 성질과 연료품질 간의 상관관계를 나타내는 데이터 및 산출알고리즘이 저장되어 구축되며 산출알고리즘을 제공하는 데이터베이스; 상기 신호수집부의 측정신호를 처리하되 상기 데이터 및 산출알고리즘을 통해 웨버지수(Wobbe Index)와, 메탄지수(Methane Index)와, 불활성기체(Inert gas) 수치를 산출하는 신호처리부; 상기 신호처리부의 산출결과를 연료의 품질을 나타내는 수치로 출력하는 출력부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gas turbine engine comprising: a chamber in which an inlet valve and an outlet valve for introducing and discharging natural gas are formed at both ends, respectively; A temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas passing through the chamber, a sound velocity sensor for measuring the sound velocity, a pressure sensor for measuring the pressure, a thermal conductivity sensor for measuring the thermal conductivity, A signal collecting unit; Data and calculation algorithms that show the correlation between fuel quality and physical properties including temperature, sound velocity, pressure and thermal conductivity of natural gas are stored and constructed for the chamber specification through which natural gas and natural gas pass for development. A database providing an algorithm; A signal processor for processing a measurement signal of the signal collector and calculating a Wobble Index, a Methane Index, and an inert gas value through the data and calculation algorithm; An output unit for outputting the calculation result of the signal processing unit as a value indicating the quality of the fuel; .
본 특허를 통하여 경제적으로 천연가스연료 품질평가가 이루어질 수 있으며 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. ① 천연가스 연료소모 10% 감소, ② 대기오염물질(Nox 등) 30% 저감, ③ 바이오 가스 이용의 경제성 증가로 인한 신 재생 연료발전의 증가, ④ 천연가스 자동차의 효율증가, ⑤ 천연가스 발전소의 효율증가 및 환경오염 감소, ⑥ 천연가스 발전소의 연료 혼소 가능, ⑦ 가정용, 산업용 각종 가스기기의 효율 개선, ⑧ 가스메터에 적용하면 열량 단위 판매 가능.Through this patent, natural gas fuel quality can be evaluated economically and the following effects can be obtained. (1) a 10% reduction in natural gas fuel consumption, (2) a 30% reduction in air pollutants (Nox), (3) an increase in renewable fuel generation due to an increase in the economics of biogas utilization, (4) an increase in the efficiency of natural gas vehicles, Efficiency improvement and reduction of environmental pollution, ⑥ possible fuel mixture of natural gas power plant, ⑦ improvement of efficiency of various gas equipment for home and industrial use, ⑧ gas meter,
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부구조를 나타낸 내부 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 구조를 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 5는 실제 연료의 웨버지수와 본 발명으로 산출된 웨버지수 간의 상관관계를 나타낸 그래프,
도 6은 실제 연료의 메탄지수와 본 발명으로 산출된 메탄지수 간의 상관관계를 나타낸 그래프,
도 7은 실제 연료의 불활성 가스 비율과 본 발명으로 산출된 불활성 가스 비율 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram of the present invention,
2 is an internal perspective view showing an internal structure according to an embodiment of the present invention,
3 is a plan view showing an internal structure according to an embodiment of the present invention,
4 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the correlation between the Weber index of actual fuel and the Weber index calculated by the present invention,
6 is a graph showing a correlation between the methane index of actual fuel and the methane index calculated by the present invention,
7 is a graph showing a correlation between an inert gas ratio of actual fuel and an inert gas ratio calculated by the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 천연가스연료 품질센서의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the natural gas fuel quality sensor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개념도 이다.1 is a conceptual diagram of the present invention.
본 발명은 기존에 이미 개발된 값싸고 신뢰성이 있는 천연가스의 여러 물리적 성질(압력, 온도, 열전도도, 음속 등)의 측정 가능한 센서를 사용하여, 그 물리적 성질값으로부터 천연가스 연료품질(웨버지수(Wobbe Index), 메탄지수(Methane Index), 불활성 가스 함량 등)을 산출(예측)하는 기법을 사용한다. 기본적으로 산출하는 기법은 데이터마이닝(Data Mining)을 사용하며, 구체적으로 MVA(Multi Variate Analysis)나 ANN(Artificial Neural Network)등의 기법을 이용할 수 있다.The present invention uses a sensor capable of measuring various physical properties (pressure, temperature, thermal conductivity, sound velocity, etc.) of a cheap and reliable natural gas that has already been developed, (Wobbe Index), methane index (Methane Index), inert gas content, etc.). Basically, data mining is used, and techniques such as MVA (Multi Variate Analysis) and ANN (Artificial Neural Network) can be used.
즉 모든 가능한 조성의 천연가스의 물리적 성질과 연료품질을 포함하는 데이터베이스(130)를 구축한 뒤, 데이터베이스(130)에서 물리적 성질과 연료품질 간의 상관관계를 산출하는 알고리즘을 찾아낸다.That is, the
알고리즘이 정해지면, 이를 전자회로에 프로그래밍한 뒤, 전자회로는 물리적 성질을 측정한 각종 센서의 신호를 받아, 산출되는 천연가스 연료품질 값으로 출력한다. Once the algorithm is determined, it is programmed into an electronic circuit, and the electronic circuit receives signals from various sensors that measure the physical properties and outputs the calculated natural gas fuel quality value.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부구조를 나타낸 내부 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 구조를 나타낸 평면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is an internal perspective view showing an internal structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view showing an internal structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration and a connection relationship according to an embodiment of the present invention, .
본 발명에서는 양 단에 각각 천연가스의 유입 및 배출을 위한 유입밸브(112) 및 배출밸브(114)가 형성되는 원통형의 챔버(110)가 구비된다. 상기 챔버에 천연가스가 흐르도록 하기 위해 케이스 외측으로 천연가스가 들어가는 배관이 유입구(111)를 통해 상기 유입밸브(112)에 연결되고, 챔버(110) 내측을 통과한 천연가스가 나가는 배관이 배출구(113)를 통해 배출밸브(114)에 연결됨으로 사용자는 상기 유입밸브(112) 및 배출밸브(114)를 열어 검사하고자 하는 천연가스가 흐르도록 한다.In the present invention, a
상기 챔버(110)를 통과하는 천연가스 물리적 특정을 측정할 수 있도록 챔버 내 천연가스의 온도를 측정하는 온도센서(121)와, 음속(Sound Velocity)을 측정하는 음속센서(122)와, 압력을 측정하는 압력센서(123)와, 열전도도를 측정하는 열전도도센서(124)를 구비하는 신호수집부(120)가 설치된다.A
이를 위해 시중에 판매중인 센서를 활용하게 되며 음속의 경우 음이 매질 속을 전파하는 속도(m/s)를 말하는 것으로서, 음속은 매질인 천연가스의 성분에 따라 측정치가 변화된다. 음속의 측정에는 마이크로폰, 압전센서, 초음파 센서 등이 사용될 수 있다.To do this, we use the sensor that is on sale. In case of sonic speed, it refers to the speed (m / s) at which the sound propagates through the medium, and the sound velocity changes according to the nature of the natural gas. A microphone, a piezoelectric sensor, an ultrasonic sensor, or the like can be used to measure the sound velocity.
열전도도센서(124)의 경우 비드형 서미스터(NTC)에 일정한 전류를 흘려 자기가열시킨 상태에서 그 동작온도는 주위기체의 성분에 따라 열전도도가 다른 값을 갖는 원리를 이용한 것으로, 이 온도에 따른 NTC의 저항값을 읽음으로써 주위기체의 열전도도를 알 수 있다. 특히 비드형 NTC는 소형으로서 동작의 지연이 작기 때문에 가스 크로마토그래프의 감지기와 같이 유입해 오는 가스의 종류가 각각으로 변화하는 장치의 가스센서로써 우수한 장점이 있으며, 이외에도 다양한 가스센서의 사용이 가능하다.In the case of the
이러한 온도, 압력, 음속, 열전도도 센서는 이미 상용화되어 있어 경제적이고 쉽게 측정이 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 조건에 만족하는 센서로서 열거된 센서 이외에 모두 사용할 수 있으며, 측정하기 쉬운 것을 측정하여, 측정하기 힘든 연료품질을 예측한다는 것이 포인트이다.These temperature, pressure, sonic and thermal conductivity sensors are already commercialized, making it economical and easy to measure. Therefore, in the present invention, it is possible to use all of the sensors other than the sensors listed as the sensors satisfying these conditions, and to measure the fuel temperature which is difficult to measure by measuring the fuel temperature which is easy to measure.
이와 더불어 측정 매질인 천연가스 및 천연가스가 통과하는 챔버 규격에 대하여 천연가스의 온도와 음속과 압력과 열전도도를 포함하는 물리적 성질과 연료품질 간의 상관관계를 나타내는 데이터 및 산출알고리즘이 저장되어 데이터베이스(130)가 구축되며, 다양한 계산식 및 실험결과를 통한 데이터 및 알고리즘을 수집 저장함으로 정확한 연료품질 평가가 이루어질 수 있다.In addition, data and calculation algorithms that correlate fuel quality with physical properties including natural gas temperature, sound velocity, pressure, and thermal conductivity are stored for the chamber specifications through which natural gas and natural gas pass through the measurement media. 130), and accurate fuel quality evaluation can be performed by collecting and storing data and algorithms through various calculation equations and experimental results.
이후, 신호처리부(140)에서 상기 신호수집부의 측정신호를 처리하되 상기 데이터 및 산출알고리즘을 통해 웨버지수(Wobbe Index)와, 메탄지수(Methane Index)와, 불활성기체(Inert gas) 수치를 산출하게 되며, 출력부를 통해 상기 신호처리부의 산출결과를 연료의 품질을 나타내는 수치로 출력하게 된다.Thereafter, the
이때 상기 데이터베이스(130)와 연계되며 신호처리부(140)를 구비한 별도의 PC와 연결함으로 전달된 신호수집부(120)의 신호를 통해 Wobbe Index와 Methane Index, 불활성가스 함량을 산출하는 방식을 사용할 수도 있다.At this time, the Wobbe Index, the Methane Index, and the inert gas content are calculated through a signal from the
이러한 데이터베이스(130)는 개발할 때만 필요한 구성으로 이를 통해 산출알고리듬을 파악한 뒤, 본 발명에서는 산출알고리즘만 센서에 포함된다.Such a
도 5는 실제 연료의 웨버지수와 본 발명으로 산출된 웨버지수 간의 상관관계를 나타낸 그래프, 도 6은 실제 연료의 메탄지수와 본 발명으로 산출된 메탄지수 간의 상관관계를 나타낸 그래프, 도 7은 실제 연료의 불활성 가스 비율과 본 발명으로 산출된 불활성 가스 비율 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the correlation between the Weber index of actual fuel and the Weber index calculated by the present invention, FIG. 6 is a graph showing a correlation between the actual methane index of the fuel and the methane index calculated by the present invention, Graph showing the correlation between the inert gas ratio of the fuel and the inert gas ratio calculated by the present invention.
실제 Wobbe Index와 Methane Index와 본 발명을 통해 산출된 Wobbe Index와 Methane Index가 +/- 5% 이내에서 일치함을 확인할 수 있다. 물리적인 값을 이용하여 천연가스 품질을 구분할수 있는 값을 평가하는 식은 다음과 같다.It can be confirmed that the actual Wobbe Index and Methane Index and the Wobbe Index and Methane Index calculated through the present invention are within +/- 5%. The following equation is used to evaluate the value that can distinguish natural gas quality using physical values.
Wobbe Index = XθWobbe Index = X?
(T = temperature; P = pressure; k = thermal conductivity; v = sound velocity)(T = temperature, P = pressure, k = thermal conductivity, v = sound velocity)
Methane Index = Xθ Methane Index = X?
(T = temperature; P = pressure; k = thermal conductivity; v = sound velocity; WI = Wobbe Index)(T = temperature, P = pressure, k = thermal conductivity, v = sound velocity, WI = Wobbe Index)
Inert gas% = XθInert gas% = Xθ
(T = temperature; P = pressure; k = thermal conductivity; v = sound velocity; WI = Wobbe Index)(T = temperature, P = pressure, k = thermal conductivity, v = sound velocity, WI = Wobbe Index)
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.
110: 챔버
111: 입구
112: 유입밸브
113: 출구
114: 배출밸브
120: 신호수집부
121: 온도센서
122: 음속센서
123: 압력센서
124: 열전도도센서
130: 데이터베이스
140: 신호처리부
150: 출력부110: chamber 111: inlet
112: inlet valve 113: outlet
114: discharge valve 120: signal collecting part
121: Temperature sensor 122: Sound velocity sensor
123: Pressure sensor 124: Thermal conductivity sensor
130: Database 140: Signal processor
150:
Claims (1)
상기 챔버(110)를 통과하는 천연가스의 온도를 측정하는 온도센서(121)와, 음속(Sound Velocity)을 측정하는 음속센서(122)와, 압력을 측정하는 압력센서(123)와, 열전도도를 측정하는 열전도도센서(124) 등 다양한 센서를 구비하는 신호수집부(120);
개발시 사용하도록 천연가스 및 천연가스가 통과하는 챔버 규격에 대하여 천연가스의 온도와 음속과 압력과 열전도도를 포함하는 물리적 성질과 연료품질 간의 상관관계를 나타내는 데이터 및 산출알고리즘이 저장되어 구축되며 산출알고리즘을 제공하는 데이터베이스(130);
상기 신호수집부(120)의 측정신호를 처리하되 상기 데이터 및 산출알고리즘을 통해 웨버지수(Wobbe Index)와, 메탄지수(Methane Index)와, 불활성기체(Inert gas) 수치를 산출하는 신호처리부(140);
상기 신호처리부(140)의 산출결과를 연료의 품질을 나타내는 수치로 출력하는 출력부(150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연가스연료 품질센서.A chamber 110 in which an inlet valve 112 and an outlet valve 114 for introducing and discharging natural gas are formed at both ends, respectively;
A temperature sensor 121 for measuring the temperature of the natural gas passing through the chamber 110, a sound velocity sensor 122 for measuring the sound velocity, a pressure sensor 123 for measuring the pressure, A signal collecting unit 120 having various sensors such as a thermal conductivity sensor 124 for measuring the temperature of the object;
Data and calculation algorithms that show the correlation between fuel quality and physical properties including temperature, sound velocity, pressure and thermal conductivity of natural gas are stored and constructed for the chamber specification through which natural gas and natural gas pass for development. A database 130 that provides an algorithm;
A signal processor 140 for processing a measurement signal of the signal collector 120 and calculating a Wobble Index, a Methane Index and an inert gas value through the data and the calculation algorithm, );
An output unit 150 for outputting the calculation result of the signal processing unit 140 as a value indicating the quality of the fuel; Wherein the sensor is a gas sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170105739A KR20190020886A (en) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170105739A KR20190020886A (en) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190020886A true KR20190020886A (en) | 2019-03-05 |
Family
ID=65760559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170105739A KR20190020886A (en) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20190020886A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160003150A (en) | 2013-04-30 | 2016-01-08 | 스카니아 씨브이 악티에볼라그 | METHOD AND SYSTEM FOR DETECTION OF FUEL QUALITY USING ENGINE POWER OUTPUT AND NOx EMISSION VALUES |
-
2017
- 2017-08-21 KR KR1020170105739A patent/KR20190020886A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160003150A (en) | 2013-04-30 | 2016-01-08 | 스카니아 씨브이 악티에볼라그 | METHOD AND SYSTEM FOR DETECTION OF FUEL QUALITY USING ENGINE POWER OUTPUT AND NOx EMISSION VALUES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Costa et al. | Compression ratio effects on an ethanol/gasoline fuelled engine performance | |
Sapra et al. | Experimental and simulation-based investigations of marine diesel engine performance against static back pressure | |
Praptijanto et al. | Effect of ethanol percentage for diesel engine performance using virtual engine simulation tool | |
CN101802373B (en) | Cetane number determination apparatus for fuel of diesel engine and method of determining cetane number of fuel of diesel engine | |
JP4577211B2 (en) | Method and apparatus for determining Wiebe function parameters | |
CN101353988B (en) | Methods and apparatus for operating combustion engine | |
Khurana et al. | Predictive modeling of engine emissions using machine learning: A review | |
Saikaly et al. | Preventive knock protection technique for stationary SI engines fuelled by natural gas | |
Marelli et al. | Heat transfer effects on performance map of a turbocharger compressor for automotive application | |
CN102042105A (en) | Method for biodiesel blending detection based on relative air-to-fuel ratio estimation | |
Winangun et al. | Investigation on the properties of a biodiesel-hydrogen mixture on the combustion characteristics of a diesel engine | |
Azeem et al. | Comparative Analysis of Different Methodologies to Calculate Lambda (λ) Based on Extensive And systemic Experimentation on a Hydrogen Internal Combustion Engine | |
KR20190020886A (en) | Natural Gas Fuel Quality Assessment Sensor | |
Bietresato et al. | Engine test stand layout and post processing tools for the detection of many engine performance parameters | |
JP2008215204A (en) | Simulation method for heat generation rate of internal combustion engine, torque model creating method for internal combustion engine, and torque estimating method for internal combustion engine | |
CN213397632U (en) | Carbon balance coefficient measuring device of engine emission test bench | |
Capobianco et al. | Turbocharger turbine performance under steady and unsteady flow: test bed analysis and correlation criteria | |
WO2013150294A1 (en) | An engine cleaning composition | |
JP4325573B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
Manchur et al. | Time resolution effects on accuracy of real-time NOx emissions measurements | |
JP4936138B2 (en) | Method and apparatus for determining properties of mixed fuel and operation control method and apparatus for internal combustion engine | |
CN110030101A (en) | A kind of engine lambda sensor excess air coefficient control device and method | |
Coppin et al. | Control-Oriented Mean-Value Model of a Fuel-Flexible Turbocharged Spark Ignition Engine | |
JP4577239B2 (en) | Method and apparatus for determining Wiebe function parameters | |
Nilsson | Modelling for fuel optimal control of a variable compression engine |