NO302444B1 - Apparat og fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en brennstoffström - Google Patents
Apparat og fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en brennstoffström Download PDFInfo
- Publication number
- NO302444B1 NO302444B1 NO890291A NO890291A NO302444B1 NO 302444 B1 NO302444 B1 NO 302444B1 NO 890291 A NO890291 A NO 890291A NO 890291 A NO890291 A NO 890291A NO 302444 B1 NO302444 B1 NO 302444B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- measuring
- air
- flow rate
- main line
- combustion
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 36
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 19
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2221/00—Pretreatment or prehandling
- F23N2221/10—Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for måling av varmeverdien i en strøm, særlig i en gasstrøm, av et brensel som strømmer gjennom en hovedledning for transport eller fordeling av en gassformig strøm av brenselet til et nedstrøms bruksområde ved ulike trykk, omfattende et forbrenningskammer som er spesifikt for måleapparatet for avbrenning av en kjent liten fraksjon fra massestrømmen av brenselmassen som strømmer gjennom kanalen, og et system for måling av luftfaktoren gjeldende for forbrenningskammeret, eller for regulering av forbrenningen i forbrenningskammeret, slik at det opprettholdes en konstant luftfaktor.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en strøm, særlig en gasstrøm, av et brensel som strømmer gjennom en hovedledning for transport eller fordeling av en gassformig strøm av brenselet til et nedstrøms bruksområde ved ulike trykk.
Ifølge kjent teknikk krever måling av varmeinnhold som regel to primære størrelser, nemlig brenselets masse-strømhastighet og kaloriverdi.
Selv om måling av massestrømhastigheter ligger innen kompetanseområdet for de fleste ingeniører, og selv om det er en viss måleusikkerhet som riktignok kan bestemmes og relateres direkte til det anvendte utstyr og som kan gjennomføres kontinuerlig, er likevel varmeverdien vanske- lig å beregne. Beregningen krever nemlig et forholdsvis kostbart utstyr samt investeringer og kvalifisert perso-nell og uttrykkes som regel i form av enkeltstående målinger eller verdier. Eksempelvis tar det ca. 15 minut-ter å kromatografisk analysere en prøve for å fastslå prøvens varmeverdi.
En direkte følge av og ulempe med vanskene med å kunne foreta en pålitelig måling av varmeinnholdet i et brensel blir at energien som regel selges på vektbasis.
For gassformig brensel, særlig de som distribueres gjennom rørledninger, får dette den virkning at distribu-tøren kjøper gassen fra leverandøren (befrakteren) og selger gassen til forbrukeren på basis av gassens normal-volum som den virkelig måles (dvs. gassvolumet uttrykt ved normaltilstanden, og på basis av et estimat av varmeverdien .
Når varmeverdien i den fordelte gass således varierer sterkt, oppstår det ofte konflikter og til og med retts-saker. Eksempelvis kan det nevnes at i Frankrike er det lovgitte tillatte variasjonsområde for naturgass som distribueres via det såkalte H-gassnettverk, tilnærmet lik 18% av den midlere verdi.
Fra GB-patentskrift 1.056.54 0 er det kjent en fremgangsmåte og et apparat for måling av forbrenningsproduktene som avtrekkes fra en industriell ovn for bestemmelse av luftfaktor. Dette innebærer at en foretar målingen på en gassformig strøm som kun inneholder en liten mengde uforbrent materiale.
Ifølge patentskrift GB-2.099.589 foretas kun måling av kaloriverdien.
Med den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å avhjelpe de ovennevnte ulemper og gjøre det mulig å måle nøyaktig og effektivt varmeverdien i en strøm av brensel, og særlig en gasstrøm, slik at det kan gjennomføres kontinuerlige målinger under anvendelse av eksisterende utstyr og uten at det er behov for arbeidskraft for å utføre målingene.
Disse formål oppnås med et apparat som er kjenne-tegnet ved at det omfatter en hoveddyse med en sonisk strupe med varierbart tverrsnitt som er anordnet i hovedledningen, og en sidekrets for uttak av en kjent liten fraksjon av massestrømmen av den gassformige strøm gjennom hovedledningen for fremføring av den lille fraksjon til kontroll-forbrenningskammeret, at sidekretsen ligger i en sone av hovedledningen plassert oppstrøms for hoveddysen og omfatter en sekundær dyse hvis soniske strupe har en fiksert geometri, at forbrenningskammeret i sidekretsen blir matet med oksiderende luft via en ledning hvori det er anordnet et måleinstrument for måling av massestrøm-ningshastighet til den oksidasjonsluft som anvendes til forbrenning av den lille fraksjon og gjeldende for nevnte forbrenningskammer, samt at det omfatter en beregnings- og display- eller registreringsenhet tilkoplet til måleinstrumentet og til systemet for måling eller regulering av luftfaktoren for bestemmelse og fremvisning eller registrering av verdien av varmeenergien til den substans som strømmer gjennom hovedkanalen på basis av data som vedrører massestrømhastigheten til den oksiderende luft som leveres til måleinstrumentet og data som vedrører luftfaktoren og som avgis fra måle- eller reguleringssystemet .
Fremgangsmåten kjennetegnes ved at en kjent liten fraksjon, via en grenkrets, uttas kontinuerlig fra masse-strømmen av brensel gjennom hovedledningen, hvilken lille-fraksjon bringes til å brenne i et forbrenningskammer spesifikt for målemetoden, slik at luftfaktoren gjeldende for forbrenningen måles eller reguleres for å opprettholde en konstant luftfaktor, hvor massestrømningshastigheten av den oksiderende luft som anvendes til å forbrenne den lille fraksjon måles, og brenselets varmeenergi bestemmes utfra den målte strømningshastighet av oksidasjonsluften og fra luftfaktoren, og hvor det er anordnet en hoveddyse i hovedledningen for å opprettholde en massestrømhastighet av gassen i en sone av hovedledningen uavhengig av det eksisterende trykk i kanalen nedstrøms for sonen, at den lille fraksjon uttas fra sonen av hovedledningen, og at det er anordnet en sekundær dyse i grenkretsen for uttaking av den lille fraksjon for å opprettholde en masse-strømhastighet i grenkretsen motsvarende til den kjente lille fraksjon og uavhengig av trykket som forekommer ved utløpet fra grenkretsen.
Hoveddysen med den soniske struping som frembringer en nedstrøms trykkregulering, en strupeenhet hvis strøm-ningstverrsnitt er variabelt og defineres av stillingen til en bevegelig konus som er anordnet inne i dyselegemet og som kan forflyttes langs dyseaksen i forhold til strupen, og det anvendes en posisjonsføler for å detektere posisjonsforskyvningen for den bevegelige konus for å forsyne regneenheten og viseranordningen med data vedrørende konusens stilling lengdeveis.
I dette tilfellet er kun brenselstrømhastigheten i sidekretsen konstant. Imidlertid er det mulig å oppnå verdien for koeffisienten K som representerer kvotientene for strømningshastigheten gjennom sidekretsen dividert med hovedkretsens strømningshastighet ved å registrere konusens plassering.
Fortrinnsvis har deler av sidekretsen redusert tverrsnitt som kan gi opphav til lokaliserte trykktap.
I dette tilfellet foretrekkes det at hovedledningen er utstyrt med et filter som er anordnet oppstrøms for den sone på hovedledningen hvor sidekretsens oppstrømsende er tilkoblet. Sidekretsen kan også utstyres med det andre filter som ikke medfører trykktap og som anbringes opp-strøms for sonen hvor trykktapene lokaliseres.
Ifølge en foretrukket utførelse omfatter systemet som måler luftfaktoren f anordninger til å analysere oksygeninnholdet i forbrenningsproduktene som strømmer ut fra forbrenningskammeret som er spesifikt for anordningen, og måleanordningen til å måle strømningshastigheten for oksidasjonsluften omfatter også en anordning til å analysere oksygeninnholdet i oksidasjonsluften, idet anord- ningene til oksygenanalysen omfatter én eneste oksygen-analysator som vekselvis anvendes i forbindelse med ledningen som tilfører oksidasjonsluften.
Andre kjennetegn og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av spesielle ut-førelser av oppfinnelsjen som eksemplifiseres ved hjelp av ikke-begrensende eksempler, og under henvisning til den medfølgende tegning, hvor: Figuren viser et skjematisk riss av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen anvendt i forbindelse med en transittsone i en hovedtransport- eller fordelingsledning for et gassformig brensel hvori måling av varmeinnholdet utføres ved hjelp av en spesiell ekstrakrets og en sonisk dyse med en strupeenhet hvor selve strupen har variabelt tverrsnitt i hovedtransport- eller fordelingsledningen.
Innledningsvis skal det minnes om at for et gitt brensel og oksidasjonsluft som har et gitt oksygeninnhold, eksisterer det et l:l-forhold mellom varmeverdien Pc og det teoretiske luftvolum VA som er nødvendig for å oppnå en støkiometrisk forbrenning av en enhetsmasse, slik det gis ved følgende ligning:
hvor C er en konstant.
Dessuten skal det bemerkes at forholdet VA/Pc varierer lite med brenselets egenskaper, og særlig når brenselet er en naturgass.
For eksempel har gassen, som vanligvis fremføres gjennom det franske gassfordelingsnett, et VA/Pc-forhold som er stabilt til innenfor to promille.
Den foreliggende oppfinnelse tar hensyn til dette forholdets stabilitet og gjør det mulig å måle varmeenergien på en måte som er betydelig enklere enn de tidligere kjente metoder.
For å gjennomføre dette i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, gjennomføres det en fullstendig forbrenning som definert ved dens luftgrad eller luftfaktor f hvor f defineres som forholdet mellom det virkelige anvendte luftvolum og luftvolumet VA som er nødvendig for å få til en støkiometrisk forbrenning:
I dette tilfelle kan varmeverdien Pu enkelt måles ved å måle den oksiderende luftens massestrømning. Det skal bemerkes at varmeenergien Pu defineres som:
hvor Qc er brenselets massestrømhastighet og Pc er brenselets varmeverdi.
Ved å kombinere ligningene (l)-(3) vil det sees at:
Imidlertid representerer Qc x va strømningshastig-heten q]_uft for den luft som virkelig anvendes, eller strømningshastigheten for oksidasjonsluften som korresponderer med strømningshastigheten Qc, slik at ligning (4) kan skrives:
Så lenge luftfaktoren f holdes konstant ved regulering er det mulig å oppnå varmeverdien ved kun å måle massestrømhastigheten for oksidas j onsluf ten q]_uft og multiplisere med en vektfaktor.
Det vil således sees at verdien for f kan velges vil-kårlig selv om det foretrekkes å velge en luftfaktorverdi f som er lik eller nær 1.
Hvis faktoren f ikke reguleres, kan den variere, særlig invers i forhold til det anvendte brenselets evne VA til å forbruke oksidasjonsmiddel.
For å bestemme varmeverdien er det således nødvendig å måle luftmassens strømningshastighet <3iuft/ °9 luftfaktoren f, for eksempel ved å analysere restmengden av oksygen i forbrenningsproduktene.
Den resulterende nøyaktighet for varmeverdien Pu er den observerte nøyaktighet under målingen av l:l-luft-strømningshastigheten q}_uft sammen med en tilleggsfaktor på 3-7 promille for en gass, såsom "H"-gass, som leveres av det Franske Gass-selskap. En faktor på 7 promille tar hensyn til den forventede nøyaktighet når luftfaktoren reguleres.
Ifølge oppfinnelsen kan således varmeverdien måles med en nøyaktighet som kun er avhengig av nøyaktigheten til måleren som måler luftstrømningshastigheten i tillegg til en ytterligere usikkerhet på kun fem promille..
I motsetning til dette krever konvensjonelle metoder at både brenselets massestrømhastighet og dets kaloriverdi måles, og selv om nøyaktigheten hvormed brenselets masse-strømhastighet kan måles kan være av samme størrelsesorden som måling av luftens massestrøm, krever en usikkerhet i kaloriverdien på flere promille måleinstrumenter som ofte ikke er tilgjengelige. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det således mulig å generalisere målingene av varmeverdier til en nøyaktighet som kan sammenlignes med de beste laboratorieprosedyrer samtidig som det nå er blitt mulig å gjennomføre kontinuerlige målinger.
En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er beskrevet nærmere i detalj under henvisning til den medfølgende figur.
Figuren viser en foretrukket utførelse hvor en masse-strømhastighet av luft måles for det formål å bestemme varmeverdien. Dette utføres i en hovedledning 1 for transport av gassformig brensel QgasS/såsom naturgass, ved et variabelt trykk P2. Utførelsen som vises i figuren, kan således anvendes i forbindelse med en stasjon hvor en be-frakter leverer brenselfluid til en distributør eller hvor en distributør leverer brensel til en forbruker og kan således anvendes til å bestemme varmeverdien i et gassformig fluid. I dette tilfelle omfatter måleanordningen en sidekrets 101 for uttaking av en gasstrøm qgasssom er mye mindre enn hovedgasstrømmen Qgass- Strømmen av brensel-substans gjennom ledningen 1 føres til en brenner 2 som via en åpning 31 mates med oksidasjonsluft som bringes inn i et kammer 3 0 ved hjelp av en mateledning 3 for oksidasjonsluft.
Via sidekretser 101 avtrekkes en konstant og svært liten fraksjon <3gass fra hovedstrømmen av brenselfluid<Q>gass ^ra en sone 8- Den lille fraksjon strømmer gjennom ledninger med fastlagt geometri til et ekstra forbrenningskammer 110. Det ekstra forbrenningskammer 110 er enten tilknyttet til et system 104 for å regulere luftfaktoren, eller til et system 104' til å måle luftfaktoren .
Systemet 104 som regulerer luftfaktoren omfatter en føler 141 og legeme 14 0 for å modulere luftmengden som tilføres til forbrenningskammeret 110 via ledningen 103 som leder inn i en sone 13 0 tilstøtende til enden av side-grenledningen 101.
Føleren 141 som anvendes når luftfaktoren reguleres, kan for eksempel omfatte en sonde for detektering for en terskelverdi og som fortrinnsvis kan omfatte en zirkonium-sonde som kan gi en nøyaktighet på 3-5 promille.
Som nevnt ovenfor er ikke reguleringssystemet 104 for luftfaktoren absolutt vesentlig. Dersom reguleringssystemet 104 utelates, erstattes det av et målesystem 104'
(vist med den prikkede linje i fig. 1) som overfører luftfaktoren f til en beregningsenhet 160 etter at restmengden av oksygen i de fullstendig forbrente produkter er analy-sert ved hjelp av føleren 141, som således ikke lenger er en føler for detektering av en terskelverdi, men består av en føler som har et utvidet måleområde.
En måler 106 anvendes til å måle strømningshastig-heten q]_uft f°r den oksiderende luftmasse som fremføres gjennom ledningen 103, og den målte verdi for strømnings-hastigheten av oksiderende luft som anvendes til å forbrenne brenselfraksjonen qgasssom fremføres gjennom ledningen 103 til målerens forbrenningskammer 110, ledes til beregningsenheten 160. Enheten 160 for beregning og display eller registrering av varmeverdien mottar informa-sjoner fra luftstrømningsmåleren 106, og om nødvendig fra systemet 104' som analyserer luftfaktoren f.
Enheten 160 kan også omfatte kretser for integrering
av de beregnede varmeverdier som funksjon av tiden for å fremskaffe utgangsverdier som er representative for en energimengde.
Måleren 106 som måler luftmassens strømningshastighet omfatter fortrinnsvis følere som måler temperatur, trykk, fuktighet og eventuelt oksygeninnhold, slik at det kan oppnås en større nøyaktighet. Kjennskap til disse ulike parametre gjør det mulig å nøyaktig bestemme luftmassens strømningshastighet per tidsenhet som funksjon av luftvolumet som passerte forbi måleren 106.
I den foreliggende beskrivelse antas det at oksida-sjonsmidlet tilføres via ledningen 103 med en strømnings-hastighet som bestemmes av måleren 106. Imidlertid er det meningen at oppfinnelsen også skal omfatte situasjoner hvor ledningen 103 leverer rent oksygen.
Dersom trykket i sonen 8 i hovedledningen 1 oppstrøms for sidekretsen 101 er høyere enn trykket i det ekstra forbrenningskammer 110, foretrekkes det at en sone Z3 i sidekretsen 101 omfatter en sone for lokalisert trykktap i sidekretsen, slik at sidekretsen kan kalibreres i labora-toriet .
Det ekstra styrte forbrenningskammer 110 kan utformes
på flere forskjellige måter, og særlig kan det omfatte en katalytisk brenner.
Måleren 106 som måler den oksiderende luftmassens strømningshastighet kan omfatte forskjellige velkjente komponenter. Således er det mulig å anvende en lavtrykks positiv fortrengningspumpe, for eksempel en tannstang med drev, for å frembringe og målestrømmen av det gassformige fluid.
Når hovedledningen 1 er en transport- eller distribu-sjonsledning for et gassformig fluid og utgjør en transittsone, varierer geometrien eller strømningskoeffisi-entene for det nedstrøms beliggende nettverk kontinuerlig, særlig som en funksjon av posisjonene for ulike kontroll-tappepunkter som anvendes av brukere og kunder. I dette tilfelle varierer koeffisienten K, som korresponderer med forholdet mellom strømningshastigheten Qgass for hovedgassen gjennom hovedledningen 1 og den fraksjon som repre-senteres av strømningshastigheten<q>gass for prøvegassen som uttas gjennom sidegren. Utførelsen som vises i figuren avhjelper dette problem og omfatter forskjellige spesielle arrangementer som gjør det mulig å overse variasjoner i nedstrømstrykket P2, og det blir følgelig mulig å opprettholde et konstant forhold mellom strømningshastigheten qgassfor prøvegassen gjennom sidekretsen 101 og strøm-ningshastighete<n>Qgass for hovedgassen som strømmer gjennom hovedledningen 1.
Ifølge utførelsen i figuren er det anordnet en sonisk dyse 2 0 i hovedledningen 1 for å definere en oppstrøms 11 og en nedstrøms lengde av ledningen 12. Den konvergerende/ divergerende soniske dyse 2 0 omfatter en struping 21 med stasjonært tverrsnitt og bestemmer en gass-strømnings-hastighet Qd i hovedledningen 1, som er uavhengig av ned-strømstrykket P2 og som kun er avhengig av oppstrøms-trykket Pl, av tverrsnittet av strupingen 21 i dysen 20, og selvsagt av fluidets fysiske egenskaper (tetthet, viskositet osv.).
Sidekretsen 101 omfatter også en sonisk strupedyse 120, og sidekretsen 101 er tilkoblet til hovedledning 101 umiddelbart oppstrøms for dysen 20 som er lokalisert i hovedkretsen, i en sone 8 av oppstrømslengden 11 på hovedledningen 1.
Sidekretsen 101 omfatter en ventil eller en kran 81 i nærheten av sonen 8 hvor sidekretsen er tilkoblet til hovedledningen 1, og ventilen har en gjennomgående pas-sasje som ikke medfører nevneverdig trykktap, og det kan også være innsatt et filter 109 som heller ikke fører til trykktap av betydning. Sidekretsen 101 har en stasjonær oppbygning og omfatter en sone Z3 for lokalisering av trykktap, og den stasjonære strupedyse 120 er lokalisert i sonen.
Sidekretsen 101 leder inn til et ekstra forbrenningskammer 110, som for eksempel kan omfatte et forbrenningskammer av katalytisk type og som er forbundet med systemet 104 for regulering av luftfaktoren, eller som er tilknyttet systemet 104' som måler luftfaktoren, og som er utstyrt med en mateledning 103 for oksiderende luft omfattende en måler 106 som kan måle massestrømhastigheten<c>iluft'og forbundet med en beregningsenhet og displayenhet 106. Et filter 9 uten nevneverdig trykktap kan også an-ordnes i hovedledningen 1 oppstrøms for sonen 8 på sidekretsens 101 oppstrømsende.
Med måleanordningen som vises i figuren kan varmeverdien bestemmes med stor nøyaktighet fra luftstrøm-hastigheten som måles av måleren 106, under forutsetning at reguleringssystemet 104 eller målesystemet 104' for luftfaktoren er nøyaktig, og under forutsetning av at forholdet mellom tverrsnittet over hoveddysen 2 0 og tverrsnittet over den sekundære dyse 12 0 er nøyaktig kjent. Forholdet mellom disse tverrsnitt kan bestemmes under monteringen, eller så kan det bestemmes under kalibrer-ingen av hovedkretsen og sidekretsen. Ventilen 81 gjør det mulig å kalibrere sidekretsen på en hensiktsmessig måte.
Det kan sees at målingene av luftstrømningshastig-heten g.iuft ve<3. hjelp av måleren 106 relateres til en verdi som varierer forholdsvis lite så lengde sidekretsens 101 oppstrømsende er tilkoblet til sonen 8 hvor trykket Pl i hovedledningen er relativt stabilt. Dette gjør det enklere å velge et egnet kalibrert måleinstrument til å måle luftmassens strømningshastighet slik at nøyaktigheten optimaliseres.
Ifølge figuren er hoveddysen 2 0 i hovedledningen 1 av den soniske type, men dysen omfatter en strupeenhet 21 med varierbart tverrsnitt i form av en konus 22 som er anordnet aksialt inne i dysens 20 legeme 23. I dette til felle kan denne variable soniske dyse 2 0 med strupeenhet anvendes til å regulere nedstrømstrykket P2 og kan dessuten også omfatte en måler for måling av strømningshastig-heten for det gassformige brensel gjennom hovedledningen 1. På samme måte som for utførelsen i figuren, er sidekretsen 101 tilkoblet til hovedledningen 1 i en sone 8 oppstrøms for dysen 2 0 i hovedledningen 1.
Så lenge tverrsnittet av strupen i dysen 2 0 er varierbart som funksjon av stillingen til den bevegelige konus 22 langs dyseaksen, er forholdet mellom gass-strømningshastigheten gjennom hovedledningen 1 og gass-strømningshastigheten gjennom sidekretsen 101 en funksjon av posisjonen til konusen 22. Følgelig avhenger også proporsjonalitetskoeffisienten mellom strømningshastig-heten for den oksiderende luft som måles med måleren 106 og varmeverdien som avgis via hovedledningen 1, av posisjonen til den bevegelige konus 22. Imidlertid kan posisjonene til konusen 22 bestemmes nøyaktig på permanent basis, for eksempel ved hjelp av et måleinstrument 24 som festes til konusen 22. En innledende kalibrering gjør det enkelt å bestemme forholdet mellom proporsjonalitetskoeffisienten og konusens posisjon, slik at det blir mulig å bestemme den avgitte varmeverdi som funksjon av den målte luftstrømningshastighet og som en funksjon av konusens 22 målte posisjon A. langs dysens 2 0 akse.
Utførelsen i figuren gjør det således mulig å kombinere apparater for måling av varmeverdier med et reguler-bart måleinstrument, slik det for eksempel beskrives i FR-patent 2.341.131.
I den beskrevne utførelse er det selvsagt mulig å anvende forskjellige anordninger, for eksempel pneumatiske instrumenter, for å holde konstant eller permanent måle koeffisienten K som definerer forholdet mellom brenselets strømningshastighet Qgassgjennom hovedledningen 1 og strømningshastigheten gjennom sidekretsen 101 hvis opp-strømsende befinner seg i hovedledningens 1 sone 8. Særlig dersom det er tilgjengelig et måleinstrument som kan måle gassens massestrømningshastighet Qgassi hovedledningen 1, kan proporsjonalitetsfaktoren K mellom strømningshastig-heten Qgassfor hovedledningen og sidegrenstrømnings-hastigheten qgaSsbestemmes ved å måle sidekretsens gass-strømningshastighet<q>gaSs- Det foretrekkes å måle denne strømningshastighet qgassfor sidegrenen enten ved hjelp av en fast strupedyse, og særlig dersom det er tilgjengelig et forbindelsespunkt ved regulert trykk, eller på enden av sidekretsen 101 umiddelbart oppstrøms fra den styrte forbrenning i kammeret 110 slik at man kan dra nytte av denne nøyaktighet i lys av kostnader og målinger som kan gjennomføres under betingelser nær opp til om-givelsene .
Når det anvendes en sidekrets kan trykktap i sidekretsen lokaliseres og fordeles på en slik måte at det blir mulig å kalibrere både hovedkretsen og sidekretsen uavhengig samt oppnå optimale dimensjoner og drift av dysen 120 som er plassert i sidekretsen 101.
Det vil sees at én eneste sidekrets 101 kan knyttes til en rekke brenselfluid-fremførende hovedledninger med forskjellige diametre og utstyrt med dyser med forskjellige størrelser. I dette tilfelle bør hver krets som er tilkoplet til forskjellige hovedkretser være utstyrt med en automatisk gjennomstrømningsventil som ikke gir opphav til nevneverdige trykktap, slik at de forskjellige hovedkretser med forskjellige diametre, for fremføring av forskjellige brenselfluider, i tur og orden kan tilkobles til én eneste sidekrets 101. Dette gjør det mulig å øke varme-verdiens målenøyaktighet ved å velge de mest egnede kali-breringsdyser for hvert enkelt tilfelle.
Det skal bemerkes at i alle utførelser bestemmes strømningshastighets-målingene for luftmassen ved hjelp av måleren 106, under betingelser som er nær opp til de om-givende betingelser som er særlig fordelaktige siden det derved kan anvendes forskjellige typer utstyr som kan til-passes til de forskjellige målebetingelser.
Claims (14)
1. Apparat for måling av varmeverdien i en strøm, særlig i en gasstrøm, av et brensel som strømmer gjennom en hovedledning for transport eller fordeling av en gassformig strøm av brenselet til et nedstrøms bruksområde ved ulike trykk, omfattende et forbrenningskammer (110) som er spesifikt for måleapparatet for avbrenning av en kjent liten fraksjon (<q>gass) fra massestrømmen (Qgass) av brenselmassen som strømmer gjennom kanalen (1), og et system (104,104') for måling av luftfaktoren (f) gjeldende for forbrenningskammeret (110), eller for regulering av forbrenningen i forbrenningskammeret (110), slik at det opprettholdes en konstant luftfaktor (f),karakterisert vedat apparatet omfatter en hoveddyse (2 0) med en sonisk strupe med varierbart tverrsnitt som er anordnet i hovedledningen (1), og en sidekrets (101) for uttak av en kjent liten fraksjon (qgass) av massestrømmen (Qgass) av den gassformige strøm gjennom hovedledningen (1) for fremføring av den lille fraksjon (<q>gass) til kontroll-forbrenningskammeret (110) , at sidekretsen (101) ligger i en sone (8) av hovedledningen (1) plassert oppstrøms for hoveddysen (20) og omfatter en sekundær dyse (12 0) hvis soniske strupe har en fiksert geometri, at forbrenningskammeret (110) i sidekretsen blir matet med oksiderende luft via en ledning (103) hvori det er anordnet et måleinstrument (106) for måling av masse-strømningshastighet (q]_uft) t:L1 den oksidasjonsluft som anvendes til forbrenning av den lille fraksjon (qgass) og gjeldende for nevnte forbrenningskammer (110), samt at det omfatter en beregnings- og display- eller registreringsenhet (160) tilkoplet til måleinstrumentet (106) og til systemet (104,104') for måling eller regulering av luftfaktoren (f) for bestemmelse og fremvisning eller registrering av verdien av varmeenergien (Pu) til den substans som strømmer gjennom hovedkanalen (1) på basis av data som vedrører massestrømhastigheten (qiuft) til den oksiderende luft som leveres til måleinstrumentet (106) og data som vedrører luftfaktoren (f) og som avgis fra måle- eller reguleringssystemet (104, 104').
2. Apparat i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hoveddysen (2 0) med en sonisk strupe og som frembringer en nedstrøms trykkreguleringsfunksjon, omfatter en strupeenhet hvis strømningstverrsnitt kan varieres og defineres via posisjonen til en bevegelig konus (22) som er anordnet inne i dysens (20) legeme og som er bevegelig i dyseaksens lengderetning i forhold til strupingen, og ved at en posisjonsføler (24) anvendes til bestemmelse av forskyvningen og posisjonen til den bevegelige konus (22) for å forsyne beregnings- og display-enheten (160) med data vedrørende konusens (22) lengdeveis innstilling.
3. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat partier av sidekretsen (101) har redusert tverrsnitt som gir opphav til lokalisert trykktap (sone Z2 eller Z3) .
4. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat hovedledningen (1) er utstyrt med et filter (9) som er anordnet oppstrøms fra sonen (8) i hovedledningen (1) hvor sidekretsens (101) oppstrømsende er tilkoblet.
5. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat sidekretsen (101) omfatter et andre filter (109) uten nevneverdig trykktap anordnet oppstrøms for sonen (Z3) hvori trykktapene er lokalisert.
6. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat sidekretsen (101) er utstyrt med en gjennomløpsventil (81) som er anordnet ved innløpet til sidekretsen (101).
7. Apparat i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat kontroll- forbrenningskammeret (110) er av den katalytiske forbrenningstype.
8. Apparat i samsvar med et av kravene 1-7,karakterisert vedat måleinstrumentet (10 6) for måling av luftmassens strømningshastighet omfatter en lavtrykks positiv fortrengningspumpe.
9. Apparat i samsvar med et av kravene 1-8,karakterisert vedat det omfatter en anordning for detektering av variasjoner i forbrenningsluftfaktoren (f) , omfattende en sonde for måling av en terskelverdi for restmengdene av oksygen i forbrenningsproduktene.
10. Apparat i samsvar med et av kravene 1-9,karakterisert vedat måleinstrumentet (106) for måling av den oksiderende luftmassens strømnings-hastighet omfatter midler for måling av volum, temperatur, trykk og fuktighet i den oksidasjonsluft som tilføres forbrenningskammeret (110) som er spesifikt for apparatet.
11. Apparat i samsvar med et av kravene 1-8, k a k - akterisert ved at systemet (104') for måling av luftfaktoren (f) omfatter midler for analyse av oksygeninnholdet i f orbrenningsproduktene fra forbren- ' ningskammeret (110) som er spesifikt for apparatet.
12. Apparat i samsvar med krav 11,karakterisert vedat måleinstrumentet (106) for måling av den oksiderende luftmassens strømningshastighet også omfatter midler for analyse av oksygeninnholdet i den oksiderende luft, og at nevnte midler omfatter én eneste oksygen-analysator som vekselvis benyttes i ledningen som avtrekker forbrenningsproduktene, og i ledningen (103) som tilfører oksidasjonsluften.
13. Apparat i samsvar med et av kravene 1-12,karakterisert vedat beregnings- og display-eller registreringsenheten (160), som er tilkoblet til måleinstrumentet (106) og til systemet (104,104') for måling eller regulering av luftfaktoren (f), omfatter kretser som kan integrere den kalkulerte varmeverdi som funksjon av tiden, for å angi en utgangsverdi som er representativ for den totale energimengde.
14. Fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en strøm, særlig en gasstrøm, av et brensel som strømmer gjennom en hovedledning (1) for transport eller fordeling av en gassformig strøm av brenselet til et nedstrøms bruksområde ved ulike trykk,karakterisert vedat en kjent liten fraksjon (qgass) / via en grenkrets (101), uttas kontinuerlig fra massestrømmen (Qgass) av brensel gjennom hovedledningen (1) , hvilken lille fraksjon (g.gass) bringes til å brenne i et forbrenningskammer (110) spesifikt for målemetoden, slik at luftfaktoren (f) gjeldende for forbrenningen måles eller reguleres for å opprettholde en konstant luftfaktor, hvor massestrømningshastigheten (qluft) av den oksiderende luft som anvendes til å forbrenne den lille fraksjon (<q>gass) måles, og brenselets varmeenergi (Pu) bestemmes utfra den målte strømnings-hastighe<t>(<q>iuft) av oksidasjonsluften og fra luftfaktoren (f) , og hvor det er anordnet en hoveddyse (2 0) i hovedledningen (1) for å opprettholde en massestrømhastighet (<Q>gass) av gassen i en sone (8) av hovedledningen (1) uavhengig av det eksisterende trykk i kanalen nedstrøms for sonen (8), at den lille fraksjon (<q>gass) uttas fra sonen (8) av hovedledningen (1), og at det er anordnet en sekundær dyse (120) i grenkretsen (101) for uttaking av den lille fraksjon (<q>gaSs^ ^or ^ opprettholde en masse-strømhastighet i grenkretsen (101) motsvarende til den kjente lille fraksjon og uavhengig av trykket som forekommer ved utløpet fra grenkretsen (101) .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR888801086A FR2626673B1 (fr) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Procede et dispositif de mesurage de la puissance calorifique vehiculee par un courant de matiere combustible |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO890291D0 NO890291D0 (no) | 1989-01-24 |
| NO890291L NO890291L (no) | 1989-07-31 |
| NO302444B1 true NO302444B1 (no) | 1998-03-02 |
Family
ID=9362781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO890291A NO302444B1 (no) | 1988-01-29 | 1989-01-24 | Apparat og fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en brennstoffström |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0326494B1 (no) |
| JP (1) | JP2792881B2 (no) |
| AT (1) | ATE94987T1 (no) |
| CA (1) | CA1325343C (no) |
| DE (1) | DE68909260T2 (no) |
| FR (1) | FR2626673B1 (no) |
| NO (1) | NO302444B1 (no) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8901660A (nl) * | 1989-06-30 | 1991-01-16 | Nederlandse Gasunie Nv | Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de wobbe-index. |
| NL9000449A (nl) * | 1990-02-24 | 1991-09-16 | Nederlandse Gasunie Nv | Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de wobbe-index. |
| FR2664975A1 (fr) * | 1990-07-23 | 1992-01-24 | Methane Cie Francaise | Procede et dispositif de comptage de gaz combustible. |
| US5323657A (en) * | 1991-11-04 | 1994-06-28 | Badger Meter, Inc. | Volumetric flow corrector and method |
| US5201581A (en) * | 1991-11-18 | 1993-04-13 | Badger Meter, Inc. | Method and apparatus for measuring mass flow and energy content using a linear flow meter |
| GB9219257D0 (en) * | 1992-09-11 | 1992-10-28 | Marconi Gec Ltd | Energy measurement |
| US5357809A (en) * | 1993-04-14 | 1994-10-25 | Badger Meter, Inc. | Volumetric flow corrector having a densitometer |
| US5820260A (en) * | 1996-07-12 | 1998-10-13 | Badger Meter, Inc. | Measuring heating value using predetermined volumes in non-catialytic combustion |
| US5816705A (en) * | 1996-07-12 | 1998-10-06 | Badger Meter, Inc. | Measuring heating value of a gas using flameless combustion |
| FR2788839B1 (fr) | 1999-01-22 | 2001-04-20 | Saint Gobain Vitrage | Procede et dispositif de regulation d'un courant de combustible gazeux |
| NL1014749C2 (nl) * | 2000-03-24 | 2001-09-25 | Petrocare B V | Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de energie-inhoud van een stroom gas. |
| CN100516808C (zh) * | 2005-04-22 | 2009-07-22 | 中国科学院力学研究所 | 空气加热系统 |
| GB2474569B (en) * | 2007-10-31 | 2012-04-11 | Anubiz Bvba | Apparatus and method for determining stoichiometric molar flow ratio for oxidation of a fuel |
| FR3030034A1 (fr) * | 2014-12-12 | 2016-06-17 | Sagemcom Energy & Telecom Sas | Compteur gaz, systeme de distribution de gaz et procede de distribution de gaz |
| JP6476340B1 (ja) * | 2018-09-28 | 2019-02-27 | 東芝プラントシステム株式会社 | 副生ガス計測システム |
| JP6770622B1 (ja) * | 2019-09-24 | 2020-10-14 | 東京瓦斯株式会社 | 熱量計、熱量計測方法 |
| DE102019129430B4 (de) * | 2019-10-31 | 2021-08-12 | AVX/KUMATEC Hydrogen GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Mischungsverhältnisses von brennbaren und oxidativen Gasen in einer explosionsgefährdeten Hochdruckumgebung und Anordnung |
| JP6808885B1 (ja) * | 2020-08-31 | 2021-01-06 | 東京瓦斯株式会社 | 熱量計及び熱量計測方法 |
| CN112946232A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 天然气能量计量数据获取方法和系统 |
| EP4050258A1 (de) * | 2021-02-26 | 2022-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungsermittlung einer gasbrennereinrichtung über einen brennstoffparameter |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1056540A (en) * | 1963-10-26 | 1967-01-25 | Vyzkumney Ustav Energeticky Of | Method of and apparatus for measurement of calorific values |
| DE3069991D1 (en) * | 1979-12-20 | 1985-02-28 | Honeywell Inc | Method and apparatus for determining the volumetric heat content of gaseous fuels |
| DE3275237D1 (de) * | 1981-03-17 | 1987-02-26 | Honeywell Inc | A combustible gas analyzer |
| CA1180917A (en) * | 1981-05-22 | 1985-01-15 | Westinghouse Electric Corporation | Btu meter for monitoring the heating value of fuel gases |
| US4415278A (en) * | 1982-02-08 | 1983-11-15 | Honeywell Inc. | Method for operating a gas analyzing system and apparatus utilizing the same |
| US4433922A (en) * | 1982-07-02 | 1984-02-28 | The Babcock & Wilcox Company | Calorimeter |
| US4511262A (en) * | 1982-10-06 | 1985-04-16 | Honeywell Inc. | Fuel entrained oxygen compensation for calorific content analyzer |
| FR2564591B1 (fr) * | 1984-05-18 | 1988-01-15 | Siderurgie Fse Inst Rech | Comburimetre et methodes d'utilisation pour la determination du pouvoir comburivore et de l'indice de comburite des combustibles |
| DE3542377A1 (de) * | 1985-11-30 | 1987-06-04 | Porsche Ag | Verfahren zum bestimmen der stoechiometrischen luftmengen von kraftstoffen |
-
1988
- 1988-01-29 FR FR888801086A patent/FR2626673B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-24 NO NO890291A patent/NO302444B1/no not_active IP Right Cessation
- 1989-01-27 DE DE89400233T patent/DE68909260T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-27 CA CA000589409A patent/CA1325343C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-27 AT AT89400233T patent/ATE94987T1/de active
- 1989-01-27 EP EP89400233A patent/EP0326494B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-30 JP JP1020690A patent/JP2792881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01233355A (ja) | 1989-09-19 |
| EP0326494B1 (fr) | 1993-09-22 |
| JP2792881B2 (ja) | 1998-09-03 |
| CA1325343C (en) | 1993-12-21 |
| ATE94987T1 (de) | 1993-10-15 |
| DE68909260T2 (de) | 1994-03-10 |
| NO890291D0 (no) | 1989-01-24 |
| NO890291L (no) | 1989-07-31 |
| FR2626673A1 (fr) | 1989-08-04 |
| FR2626673B1 (fr) | 1994-06-10 |
| DE68909260D1 (de) | 1993-10-28 |
| EP0326494A1 (fr) | 1989-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO302444B1 (no) | Apparat og fremgangsmåte for måling av varmeverdien i en brennstoffström | |
| US4359284A (en) | Method and apparatus for determining the Wobbe index of gaseous fuels | |
| US6701255B2 (en) | Emission monitoring system and method | |
| US5226728A (en) | Method and apparatus for measuring mass flow and energy content using a differential pressure meter | |
| US4125018A (en) | Method of and means for accurately measuring the calorific value of combustible gases | |
| EP0543273A2 (en) | Method and apparatus for measuring mass flow and energy content using a linear flow meter | |
| EP2241810A1 (en) | Flow rate control device | |
| EP2241811A1 (en) | Fuel supply device | |
| US4396299A (en) | Method and apparatus for determining total energy flow in a gas line | |
| JPH02272341A (ja) | 液体組成物の蒸気圧を測定する方法及び装置 | |
| JPS616513A (ja) | 混合気の酸素運搬ガス含有量と燃料含有量との比を決定する方法及びシステム | |
| US4380400A (en) | Combustible gas analyzer | |
| EP0060681B1 (en) | A combustible gas analyzer | |
| CA2104796A1 (en) | Method and apparatus for taking a proportional sample of flowing gas in a line | |
| US4382698A (en) | Combustible gas analyzer | |
| CN102778524B (zh) | 气相色谱装置 | |
| US6893152B2 (en) | Method and device for evaluating a fuel gas wobbe index | |
| KR102603251B1 (ko) | 플레어 가스의 직접 연소식 열량 측정 시스템 | |
| GB2036290A (en) | Fuel sampling system | |
| CA1168062A (en) | Method and apparatus for heat flow measurement | |
| NL8802336A (nl) | Werkwijze voor het bepalen van de wobbe-index van een gasmengsel. | |
| US5423609A (en) | Method and apparatus for determining the heat of combustion of a material based on the height of a diffusional flame within which the material is burned | |
| KR890012158A (ko) | 유동 이송연료의 발연공률 측정방법 및 장치 | |
| JPH05142066A (ja) | 熱量計 | |
| JP7315747B1 (ja) | 工業用炉の排ガスダクト設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN JULY 2003 |