WO2018054582A1 - Gas processing device and method for providing a fuel gas mixture - Google Patents

Gas processing device and method for providing a fuel gas mixture Download PDF

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WO2018054582A1
WO2018054582A1 PCT/EP2017/068955 EP2017068955W WO2018054582A1 WO 2018054582 A1 WO2018054582 A1 WO 2018054582A1 EP 2017068955 W EP2017068955 W EP 2017068955W WO 2018054582 A1 WO2018054582 A1 WO 2018054582A1
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WO
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fuel gas
gas
gas mixture
control unit
preparation device
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/068955
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German (de)
French (fr)
Inventor
Filipe REGO SILVA
Elder Antonio MATOS DE OLIVEIRA
Original Assignee
Bosch Termotecnologia S.A.
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Publication date
Application filed by Bosch Termotecnologia S.A. filed Critical Bosch Termotecnologia S.A.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00—Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/20—Supply line arrangements
    • F23K2400/201—Control devices
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a gas-generating device for preparing a fuel gas mixture mixed with at least one fuel gas and at least one admixed gas, with a time-varying flow rate and in particular with a temporally varying or a temporally constant supply pressure, with a quality control unit for setting at least one quality parameter of the fuel gas mixture is provided, and with a pressure control unit, which is intended to automatically adjust a supply pressure of the fuel gas mixture to a requirement of the fuel gas mixture.
  • a "gas-generating device” is to be understood as meaning in particular a sub-assembly of a gas mixer which is advantageously functional, and in particular, the gas-generating device may also comprise the entire gas mixer
  • the gas-generating device preferably has at least one first connection for the fuel gas
  • the gas preparation device it is conceivable for the gas preparation device to be provided for preparing the fuel gas mixture from a plurality of fuel gases and / or a plurality of admixing gases programmed, designed and / or equipped to be understood.
  • the fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • the method includes at least one method step that specifically aims at the purpose and / or that the method is specifically directed to the purpose and / or that the method of fulfillment serves the purpose and is at least partially optimized for this fulfillment.
  • a "fuel gas” is to be understood as meaning, in particular, a gas and / or gas mixture which is combustible and / or readily ignitable in air and / or in the presence of oxygen
  • the fuel gas comprises natural gas, in particular with a mass fraction of at least 10%. , more preferably at least 20%, preferably at least
  • the admixing gas is an inert gas and / or an inert gas mixture.
  • the admixing gas in particular in air and / or in the presence of
  • the admixing gas comprises nitrogen and / or helium and / or argon and / or neon and / or krypton and / or xenon and / or radon and / or sulfur hexafluoride and / or tetrafluoromethane and / or another suitable inert gas, in particular with a mass fraction of at least 10%, particularly advantageous of at least 20%, preferably at least 50%, and more preferably at least 90%.
  • the admixing gas of one of said gases is particularly advantageous.
  • the preparation of the fuel gas mixture comprises mixing the fuel gas and the admixing gas and / or adjusting the supply pressure and / or adjusting the flow rate and / or adjusting a temperature of the fuel gas mixture, in particular in an adapted to the requirement amount or to one of the Requirement adapted degree.
  • the requirement comprises the time-varying flow rate and / or a requested supply pressure and / or a requested quality parameter and / or a requested temperature of the fuel gas mixture and / or a requested mixing ratio of the fuel gas and the admixed gas or at least one, in particular at least one, in particular in time variable setpoint for these variables.
  • the flow rate may vary over time intervals of hours and / or of several minutes and / or of a few minutes and / or of several seconds and / or of a few seconds and / or of tenths of a second, in particular by a factor of 1.05 and / or from 1.1 and / or from 1.2 and / or from 1.5 and / or from 2 and / or from 5 and / or from 10 and / or around 100 and / or by an even greater factor.
  • the flow rate may also, at least temporarily, be 0 or close to zero, for example if no fuel gas mixture is requested.
  • the flow rate can also be constant over time.
  • the quality parameter correlates with a first quality parameter of the fuel gas and with a second quality parameter of the admixing gas.
  • the quality parameter is dependent on the first quality parameter and / or the second quality parameter and / or a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas.
  • the quality control unit is provided to adjust the quality parameter to a desired value, in particular according to the requirement of the quality parameter, in particular with an accuracy of at least 75%, advantageously of at least 90%, particularly advantageously of at least 95%, preferably of at least 98%, more preferably of at least 99% or 99.9% or even more accurate to adjust and / or regulate ,
  • a low gas consumption can be achieved.
  • a high degree of flexibility can be achieved, in particular with regard to a requirement for a gas mixture.
  • high energy efficiency can be achieved.
  • a fuel gas mixture with controllable properties can be generated in a simple and / or reliable and / or cost-effective manner.
  • a fuel gas mixture with a controlled quality for example, for calibration purposes, test purposes, test methods and / or sensitive applications, in particular reliable and / or cost-effective.
  • a need for a large gas storage can be advantageously avoided.
  • the quality parameter is a Wobbe index.
  • the Wobbe index is given as the calorific value or calorific value of the fuel gas mixture divided by the square root of the relative density of the fuel gas mixture, which is advantageously defined as the quotient of the density of the fuel gas and the density of dry air under the same pressure and temperature conditions.
  • the quality parameter may be an upper Wobbe index or a lower Wobbe index.
  • the quality control unit in at least one operating state, in particular in a normal operating state, advantageously during the request, set the quality parameter to a value between a value of a Wobbeindex the fuel gas and a value of a Wobbeindex the Zumisch - gases lies.
  • the quality control unit in the operating state of the quality parameter lies between the first quality parameter and the second quality parameter.
  • the quality control unit is provided to allow a requirement of the fuel gas mixture with a quality parameter which is at least as large as the second quality parameter and / or at most as large as the first quality parameter.
  • Gas preparation device has a particular controllable by the quality control unit mixing unit with at least a first flow valve for the fuel gas and having at least a second flow valve for the admixing gas.
  • the mixing unit is designed to be controllable as a function of the requirement.
  • the fuel gas and the admixing gas are mixed in the mixing unit to the fuel gas mixture.
  • the first port is connected to the first flow valve.
  • the second connection is connected to the second flow valve.
  • the first flow valve is part of a first, in particular thermal mass flow controller and / or the second flow valve is part of a second, in particular thermal mass flow controller.
  • the mixing unit has the first mass flow controller and / or the second mass flow controller.
  • the first flow valve and / or the second flow valve is designed as a proportional valve.
  • the first mass flow controller and / or the second mass flow controller each comprise at least one electronic control unit, which has a nominal value for a flow, in particular electronically specifiable.
  • the first mass flow controller and / or the second mass flow controller is provided to adjust the flow to the desired value and / or regulate.
  • a gas flow can be set precisely and / or as required.
  • the quality control unit is provided to control the mixing unit as a function of at least one actual value setpoint comparison of the quality parameter.
  • the quality control unit is intended to regulate the actual value of the quality parameter to the desired value of the quality parameter, in particular by means of the mixing unit.
  • the setpoint of the quality parameter according to the requirement is advantageous.
  • the quality control unit is particularly advantageously provided for determining the actual value of the quality parameter.
  • the quality control unit is intended to receive the actual value of the quality parameter.
  • the quality control unit advantageously directly or indirectly actuates the first flow valve and / or the second flow valve.
  • the quality control unit is provided to a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas by controlling the mixing unit, in particular by means of control of the first
  • Flow valve and / or the second flow valve to adjust.
  • a gas quality can advantageously be adjusted and / or monitored automatically.
  • a Wobbe index of a gas mixture can thereby be precisely adjusted.
  • the pressure control unit is provided to control the mixing unit as a function of at least one actual value setpoint comparison of the supply pressure.
  • the pressure control unit is provided to regulate the actual value of the supply pressure, in particular by means of the mixing unit to the desired value of the supply pressure.
  • the setpoint is the setpoint value of the supply pressure according to the requirement.
  • the pressure control unit is provided for determining the actual value of the supply pressure.
  • the pressure control unit is provided to transmit the actual value of the supply pressure. come.
  • the pressure control unit advantageously directly or indirectly actuates the first flow valve and / or the second flow valve.
  • the pressure control unit is provided to set a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas by means of actuation of the mixing unit, in particular by controlling the first flow valve and / or the second flow valve.
  • a gas preparation can be precisely adapted to a particular time-varying requirement.
  • this advantageously allows a pressure of a requested gas mixture to be adapted quickly and / or reliably and / or precisely to a requirement.
  • the gas preparation device has a control unit which is provided to adapt at least one provision parameter of the fuel gas mixture to the requirement.
  • the control unit is provided to set and / or regulate actual values of different parameters to desired values of these parameters in accordance with the requirement, preferably by controlling the mixing unit.
  • the control unit comprises the quality control unit and the pressure control unit.
  • Mixing unit is operable in at least one standby mode with at least substantially vanishing consumption of fuel gas and / or Zumischgas.
  • the mixing unit is provided to set and / or regulate a flow of the fuel gas and / or a flow of the admixing gas to 0 or at least substantially to 0, if according to the requirement no fuel gas is requested. As a result, advantageously an unnecessary gas consumption can be reduced.
  • the quality control unit has at least one gas density sensor for determining a density of the fuel gas mixture.
  • the quality control unit is provided to determine the quality parameter at least on the basis of an actual value determined in a determination of the density of the fuel gas mixture.
  • the quality control unit is at least one parameter of the fuel gas and / or the admixing gas, advantageously predeterminable before commissioning.
  • the parameter includes at least one gas chromatogram or at least one or several or several data points of a gas chromatogram.
  • the pressure control unit has at least one pressure sensor for determining the supply pressure, in particular the actual value of the supply pressure of the fuel gas mixture.
  • Advantageous properties with regard to a gas mixture in particular with regard to precisely adjustable parameters of a prepared gas mixture, can be achieved with a gas mixing device, in particular for providing a controlled fuel gas mixture for test purposes, calibration purposes and / or test methods, with at least one gas preparation device according to the invention.
  • the invention relates to a method for providing a mixed from at least one fuel gas and at least one Zumischgas, with a temporally varying flow rate and in particular with a temporally varying or a temporally constant supply pressure requestable Brenngasge- mixed, wherein at least one quality parameter of the fuel gas mixture is automatically adjusted and wherein a supply pressure of the fuel gas mixture is automatically adjusted to a requirement of the fuel gas mixture.
  • Gas consumption can be achieved. Furthermore, a high degree of flexibility can be achieved, in particular with regard to a requirement for a gas mixture. In addition, high energy efficiency can be achieved. Furthermore, a fuel gas mixture with controllable properties can be generated in a simple and / or reliable and / or cost-effective manner. In addition, a fuel gas be provided with a controlled quality, for example, for calibration purposes, test purposes, test methods and / or sensitive applications in particular reliable and / or cost. A need for a large gas storage can be advantageously avoided. In addition, it is advantageously possible to dispense with expensive and / or expensive reference gases for certain applications, and in particular to provide a simple and / or cost-effective replacement for them.
  • gas preparation device should not be limited to the applications and embodiments described above.
  • the gas-generating device according to the invention or the method according to the invention can have a number deviating from a number of individual elements and / or components and / or units and / or method steps mentioned herein to fulfill a mode of operation described herein.
  • values lying within the stated limits are also to be disclosed as disclosed and used as desired.
  • Fig. 1 shows a structure of a gas mixing device with a gas-generating device in a schematic representation
  • Fig. 2 is a block diagram of the gas mixing device. Description of the embodiment
  • Figure 1 shows a structure of a gas mixing device 30 with a gas-generating device 10 in a schematic representation.
  • Figure 2 shows a block diagram of the gas preparation device 10. The block diagram is in a control and
  • Control area 60 and a component area 62 split.
  • the control and regulation area 60 comprises a first control area 64 for fuel gas and a second control area 66 for admixed gas.
  • the component area 62 comprises an input / output area 68, a sensor area 70 and a gas mixing area 72.
  • the input / output area 68 comprises a plurality of digitized-analogue areas.
  • the gas preparation device 10 has a first connection 32 for a fuel gas.
  • a fuel gas container 36 is connected to the first port 32.
  • the fuel gas is natural gas. But there are also other fuel gases conceivable.
  • the gas preparation device 10 has a second connection 34 for a mixing gas.
  • a mixing gas tank 38 is connected to the second port 34.
  • the admixing gas is nitrogen.
  • the gas-generating device 10 is provided for preparing a fuel gas mixture mixed with the combustion gas and the admixing gas and can be demanded with a time-varying flow rate. Alternatively or additionally, it is conceivable that the gas preparation device 10 prepares the fuel gas mixture, as mentioned above, from three or more different gases.
  • the gas preparation device 10 has a quality control unit 12, which is provided for setting at least one quality parameter of the fuel gas mixture. Furthermore, the gas preparation device 10 has a pressure control unit 14, which is intended to automatically supply a supply pressure of the fuel gas mixture to a pressure control unit
  • the pressure control unit 14 is provided to keep the supply pressure, if necessary, constant, even if the requested flow rate of the fuel gas mixture varies over time.
  • the quality control unit 12 and the pressure control unit 14 are part of a control unit 40 of the gas preparation unit.
  • Device 10 which is provided to adapt delivery parameters of the fuel gas mixture to the requirement and / or to regulate this.
  • the quality parameter is a Wobbe index.
  • the quality parameter is optionally an upper Wobbe index or a lower Wobbe index.
  • the quality control unit 12 sets the quality parameter to a value which lies between a value of a Wobbe index of the fuel gas and a value of a Wobbe index of the admixing gas.
  • a Wobbeindex is requested by a user, which is at least as large as the Wobbeindex the Zumischgases and at most as large as the Wobbeindex of the fuel gas.
  • the gas preparation device 10 has a controllable mixing unit 16.
  • the mixing unit 16 comprises a first, in this case thermal mass flow controller 22 with a first flow valve 18 for the fuel gas.
  • the first mass flow controller 22 is arranged in a fuel gas branch 42 of the mixing unit 16.
  • the mixing unit 16 comprises a second, in the present case thermal mass flow controller 24 with a second flow valve 20 for the admixing gas.
  • the second mass flow controller 24 is arranged in a mixing gas branch 44 of the mixing unit 16.
  • the first mass flow controller 22 has a first thermal flow meter 56.
  • the second mass flow controller 24 has a second thermal flow meter 58.
  • the fuel gas branch 42 comprises a pressure sensor 46 and a temperature sensor 48. Furthermore, the mixing unit 16 comprises a differential pressure gauge 50, by means of which a differential pressure between the fuel gas branch 42 and the admixing gas branch 44 can be determined.
  • the mixing unit 16 comprises a mixing tube
  • the gas preparation device 10 has a consumer connection 74 for connecting at least one gas consumer.
  • the consumer port 74 is connected to the buffer tank 54.
  • the consumer connection 74 is in gas flow direction 82 disposed behind the mixing unit 16.
  • a pressure sensor 84 and a temperature sensor 86 are arranged in a region of the consumer connection 74.
  • three consumer branches 76, 78, 80 are connected to the consumer connection 74.
  • the consumer branches 76, 78, 80 are in the present case parts of a measurement setup for test measurements, for example on instantaneous water heaters and other gas-operated heaters. These test measurements can be made using the gas-generating device 10 without the use of expensive reference gases.
  • the quality parameter of the fuel gas mixture is set in the test measurements according to the appropriate measurement protocol.
  • the gas preparation device 10 has a measuring branch 88.
  • the measuring branch 88 branches off from a connection between the mixing unit 16 and the consumer connection 74. In the normal operating state, a small proportion of the fuel gas mixture flows through the measuring branch for measurement purposes
  • the small proportion of the fuel gas mixture is less than 10%, advantageously less than 5% and particularly advantageously less than 1% of the total flow of the prepared fuel gas mixture.
  • a rinsing branch 108 is further connected, which allows a need-based rinsing of the measuring branch 88 with Intertgas, for example, to a Clearkalibration.
  • the quality control unit 12 has at least one gas density sensor 26
  • the gas density sensor 26 is preceded by a flow meter 90.
  • a gas chromatogram of the used fuel gas may be provided to the quality control unit 12.
  • the control unit 40 can have, for example, an input device such as a touchscreen and / or other operating elements and / or display elements as well as a corresponding arithmetic unit, memory unit and / or other suitable components that allow inputs by a user, in particular including an input of the request of the fuel gas mixture the parameters given above.
  • the quality control unit 12 determines a suitable mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas.
  • a starting value 94 for the quality parameter or the mixing ratio can be set, in particular before provision of the fuel gas mixture.
  • the pressure control unit 14 has at least one pressure sensor 28 for determining the supply pressure of the fuel gas mixture.
  • the pressure sensor 28 is arranged on the buffer tank 54.
  • a corresponding pressure sensor immediately in front of a consumer connection, in particular in the event that no buffer container is used.
  • the pressure control unit 14 determines during operation of the gas-generating device 10 an actual value of the supply pressure.
  • the supply pressure may temporarily fluctuate, so that a control is displayed at the target value thereof.
  • the quality control unit 12 is provided to control the mixing unit 16 as a function of at least one actual value setpoint comparison of the quality parameter.
  • the quality control unit 12 has a PID controller 92, which is provided to regulate a mixing ratio set point 96 of the fuel gas and the admixing gas in such a way that the quality parameter is regulated to the desired value, at least within the scope of setting tolerances.
  • a mixing ratio set point 96 of the fuel gas and the admixing gas in such a way that the quality parameter is regulated to the desired value, at least within the scope of setting tolerances.
  • the quality control unit 12 determines the actual value 106 of the quality parameter or the actual value of the mixing ratio.
  • the setpoint of the quality parameter corresponds in particular to a value set by the user.
  • the pressure control unit 14 is provided to control the mixing unit 16 as a function of at least one actual value setpoint comparison of the supply pressure.
  • the actual value of the supply pressure is determined by the pressure sensor 28 is provided.
  • the pressure control unit 14 has a second PID controller 97, which is provided to regulate the supply pressure to the desired value.
  • the setpoint value of the supply pressure may in particular be constant over time, even if, for example, different consumer branches 76, 78, 80 are operated alternately and / or simultaneously and a respective requested gas quantity varies.
  • a user specifies a temporal change of the delivery pressure.
  • a nominal flow rate 98 for the fuel gas and a nominal flow rate 100 for the admixing gas can be determined. These are transferred to the mixing unit 16.
  • the mixing unit 16 has a third PID controller 102 for controlling the flow of fuel gas and a fourth PID controller
  • the mixing unit 16 is further operable in at least one standby mode with at least substantially vanishing consumption of fuel gas and / or admixing gas.
  • the gas preparation device 10 automatically switches to standby mode when the requested flow rate over a certain period of time is 0.
  • a method for providing a fuel gas mixture mixed with at least one fuel gas and at least one admixing gas and requestable with a time-varying flow rate is carried out, wherein at least one quality parameter of the fuel gas mixture is automatically adjusted and wherein a supply pressure of the fuel gas mixture is automatically adapted to a requirement of the fuel gas mixture.

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Abstract

The invention relates to a gas processing device (10) for processing a fuel gas mixture mixed with at least one fuel gas and at least one mixed gas and which can be guided at a temporally variable flow rate, having a quality control unit (12) for setting at least one quality parameter of the fuel gas mixture, and comprising a pressure control unit (14) provided for automatically adapting a provisional pressure of the fuel gas mixture to a requirement of the fuel gas mixture.

Description

Beschreibung  description
Gasbereitungsvorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung eines Brenngasge- mischs Gas preparation device and method for providing a fuel gas mixture
Stand der Technik State of the art
Es sind bereits Systeme zur Erzeugung eines Gasgemischs aus Erdgas und Stickstoff mit wählbarem Wobbeindex bekannt, welche das Gasgemisch mit ei- nem zeitlich konstanten Gasfluss bereitstellen. Ferner sind Systeme bekannt, bei welchen ein großer Anteil wie beispielsweise wenigstens 40 % eines mit konstantem Bereitstellungsdruck erzeugten, kontrollierten Gasgemischs verbrannt werden muss, um trotz einer zeitlich schwankenden Anforderung einen zeitlich konstanten Wobbeindex zu erzielen. Insbesondere für Kai ibrationszwecke wird daher üblicherweise eher ein abgefülltes Referenzgas verwendet, als dass ein Referenzgasgemisch bedarfsweise vor Ort erzeugt wird. There are already known systems for producing a gas mixture of natural gas and nitrogen with selectable Wobbe index, which provide the gas mixture with a temporally constant gas flow. Furthermore, systems are known in which a large proportion, such as at least 40% of a controlled gas mixture produced with a constant supply pressure, must be burned in order to achieve a time-constant Wobbe index despite a time-varying requirement. In particular for calibration purposes, a filled reference gas is therefore usually used rather than a reference gas mixture being produced on site if necessary.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung betrifft eine Gasbereitungsvorrichtung zur Bereitung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge und insbesondere mit einem zeitlich variierenden oder einem zeitlich konstanten Bereitstellungsdruck anforderbaren Brenngasgemischs, mit einer Qualitätskontrolleinheit, die zu einem Einstellen zumindest eines Qualitätsparameters des Brenngasgemischs vorgesehen ist, und mit einer Druckkontrolleinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs automatisiert an eine Anforderung des Brenngasgemischs anzupassen. Unter einer„Gasbereitungsvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, vorteilhaft funktionsfähiger, Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Gasmischers verstanden werden. Insbesondere kann die Gasbereitungsvorrichtung auch den gesamten Gasmischer umfassen. Vorzugsweise weist die Gasbereitungsvorrichtung zumindest einen ersten Anschluss für das Brenngas auf. Besonders bevorzugt weist die Gasbereitungsvorrichtung zumindest einen zweiten Anschluss für das Zumischgas auf. Grundsätzlich ist denkbar, dass die Gasbereitungsvorrichtung dazu vorgesehen ist, das Brenngasgemisch aus einer Mehrzahl von Brenngasen und/oder einer Mehrzahl von Zumischgasen zu berei- ten. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Darunter, dass ein Verfahren zu einem Zweck vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Verfahren zumindest einen Verfahrensschritt beinhaltet, der speziell auf den Zweck abzielt und/oder dass das Verfahren gezielt auf den Zweck gerichtet ist und/oder dass das Verfahren einer Erfüllung des Zwecks dient und auf diese Erfüllung hin zumindest teilweise optimiert ist. The invention relates to a gas-generating device for preparing a fuel gas mixture mixed with at least one fuel gas and at least one admixed gas, with a time-varying flow rate and in particular with a temporally varying or a temporally constant supply pressure, with a quality control unit for setting at least one quality parameter of the fuel gas mixture is provided, and with a pressure control unit, which is intended to automatically adjust a supply pressure of the fuel gas mixture to a requirement of the fuel gas mixture. In this context, a "gas-generating device" is to be understood as meaning in particular a sub-assembly of a gas mixer which is advantageously functional, and in particular, the gas-generating device may also comprise the entire gas mixer The gas-generating device preferably has at least one first connection for the fuel gas In principle, it is conceivable for the gas preparation device to be provided for preparing the fuel gas mixture from a plurality of fuel gases and / or a plurality of admixing gases programmed, designed and / or equipped to be understood. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state. By providing a procedure for a purpose, it should be understood, in particular, that the method includes at least one method step that specifically aims at the purpose and / or that the method is specifically directed to the purpose and / or that the method of fulfillment serves the purpose and is at least partially optimized for this fulfillment.
Unter einem„Brenngas" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, vorteilhaft an Luft und/oder in Gegenwart von Sauerstoff brennbares und/oder leicht entzündliches Gas und/oder Gasgemisch verstanden werden. Vorteilhaft umfasst das Brenngas Erdgas, insbesondere mit einem Massenanteil von wenigstens 10 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 20 %, vorzugsweise von wenigstensIn this context, a "fuel gas" is to be understood as meaning, in particular, a gas and / or gas mixture which is combustible and / or readily ignitable in air and / or in the presence of oxygen Advantageously, the fuel gas comprises natural gas, in particular with a mass fraction of at least 10%. , more preferably at least 20%, preferably at least
50 % und besonders bevorzugt von wenigstens 90 %. Besonders vorteilhaft ist das Brenngas Erdgas. 50%, and more preferably at least 90%. Particularly advantageous is the fuel gas natural gas.
Vorteilhaft ist das Zumischgas ein Inertgas und/oder ein Inertgasgemisch. Vor- zugsweise ist das Zumischgas, insbesondere an Luft und/oder in Gegenwart vonAdvantageously, the admixing gas is an inert gas and / or an inert gas mixture. Preferably, the admixing gas, in particular in air and / or in the presence of
Sauerstoff, unbrennbar und/oder schwer entzündlich. Vorteilhaft umfasst das Zumischgas Stickstoff und/oder Helium und/oder Argon und/oder Neon und/oder Krypton und/oder Xenon und/oder Radon und/oder Schwefelhexafluorid und/oder Tetrafluormethan und/oder ein anderes geeignetes Inertgas, insbesondere mit einem Massenanteil von wenigstens 10 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 20 %, vorzugsweise von wenigstens 50 % und besonders bevorzugt von wenigstens 90 %. Besonders vorteilhaft ist das Zumischgas eines der genannten Gase, Oxygen, incombustible and / or hardly inflammable. Advantageously, the admixing gas comprises nitrogen and / or helium and / or argon and / or neon and / or krypton and / or xenon and / or radon and / or sulfur hexafluoride and / or tetrafluoromethane and / or another suitable inert gas, in particular with a mass fraction of at least 10%, particularly advantageous of at least 20%, preferably at least 50%, and more preferably at least 90%. Particularly advantageous is the admixing gas of one of said gases,
Insbesondere umfasst die Bereitung des Brenngasgemischs ein Mischen des Brenngases und des Zumischgases und/oder ein Einstellen des Bereitstellungsdrucks und/oder ein Einstellen der Durchflussmenge und/oder ein Einstellen einer Temperatur des Brenngasgemischs, insbesondere in einer an die Anforderung angepassten Menge beziehungsweise zu einem an die Anforderung ange- passten Grad. In particular, the preparation of the fuel gas mixture comprises mixing the fuel gas and the admixing gas and / or adjusting the supply pressure and / or adjusting the flow rate and / or adjusting a temperature of the fuel gas mixture, in particular in an adapted to the requirement amount or to one of the Requirement adapted degree.
Insbesondere umfasst die Anforderung die zeitlich variierende Durchflussmenge und/oder einen angeforderten Bereitstellungsdruck und/oder einen angeforderten Qualitätsparameter und/oder eine angeforderte Temperatur des Brenngasgemischs und/oder ein angefordertes Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases beziehungsweise zumindest einen, insbesondere jeweils zumindest einen, insbesondere zeitlich veränderlichen Sollwert für diese Größen. In particular, the requirement comprises the time-varying flow rate and / or a requested supply pressure and / or a requested quality parameter and / or a requested temperature of the fuel gas mixture and / or a requested mixing ratio of the fuel gas and the admixed gas or at least one, in particular at least one, in particular in time variable setpoint for these variables.
Insbesondere kann die Durchflussmenge über Zeitintervalle von Stunden und/oder von mehreren Minuten und/oder von wenigen Minuten und/oder von mehreren Sekunden und/oder von wenigen Sekunden und/oder von Zehntelsekunden variieren, insbesondere um einen Faktor von 1,05 und/oder von 1,1 und/oder von 1,2 und/oder von 1,5 und/oder von 2 und/oder von 5 und/oder von 10 und/oder um 100 und/oder um einen noch größeren Faktor. Ferner kann die Durchflussmenge auch, zumindest vorübergehend, 0 oder nahe 0 sein, beispielsweise wenn kein Brenngasgemisch angefordert wird. Insbesondere kann die Durchflussmenge auch zeitlich konstant sein. In particular, the flow rate may vary over time intervals of hours and / or of several minutes and / or of a few minutes and / or of several seconds and / or of a few seconds and / or of tenths of a second, in particular by a factor of 1.05 and / or from 1.1 and / or from 1.2 and / or from 1.5 and / or from 2 and / or from 5 and / or from 10 and / or around 100 and / or by an even greater factor. Furthermore, the flow rate may also, at least temporarily, be 0 or close to zero, for example if no fuel gas mixture is requested. In particular, the flow rate can also be constant over time.
Vorteilhaft korreliert der Qualitätsparameter mit einem ersten Qualitätsparameter des Brenngases und mit einem zweiten Qualitätsparameter des Zumischgases. Insbesondere ist der Qualitätsparameter abhängig von dem ersten Qualitätsparameter und/oder dem zweiten Qualitätsparameter und/oder einem Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases. Advantageously, the quality parameter correlates with a first quality parameter of the fuel gas and with a second quality parameter of the admixing gas. In particular, the quality parameter is dependent on the first quality parameter and / or the second quality parameter and / or a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas.
Insbesondere ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, den Qualitätsparameter auf einen, insbesondere gemäß der Anforderung angeforderten Sollwert des Qualitätsparameters, insbesondere mit einer Genauigkeit von wenigstens 75 %, vorteilhaft von wenigstens 90 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 95 %, vorzugsweise von wenigstens 98 %, besonders bevorzugt von wenigstens 99 % oder 99,9 % oder noch genauer einzustellen und/oder einzuregeln. In particular, the quality control unit is provided to adjust the quality parameter to a desired value, in particular according to the requirement of the quality parameter, in particular with an accuracy of at least 75%, advantageously of at least 90%, particularly advantageously of at least 95%, preferably of at least 98%, more preferably of at least 99% or 99.9% or even more accurate to adjust and / or regulate ,
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Gasmischung erzielt werden. Insbesondere kann ein niedriger Gasverbrauch erzielt werden. Ferner kann eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich einer Anforderbarkeit eines Gasgemischs erzielt werden. Außerdem kann eine hohe Energieeffizienz erzielt werden. Weiterhin kann ein Brenngasgemisch mit kontrollierbaren Eigenschaften auf einfache und/oder zuverlässige und/oder kostengünstige Weise erzeugt werden. Außerdem kann ein Brenngasgemisch mit einer kontrollierten Qualität, beispielsweise für Kalibrierzwecke, Testzwecke, Prüfverfahren und/oder sensible Anwendungen, insbesondere zu- verlässig und/oder kostengünstig bereitgestellt werden. Eine Notwendigkeit eines großen Gasspeichers kann vorteilhaft vermieden werden. Außerdem kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft auf teure und/oder aufwändig zu beschaffende Referenzgase verzichtet und insbesondere ein einfacher und/oder kostengünstiger Ersatz für diese bereitgestellt werden. Due to the configuration of the invention advantageous properties can be achieved with respect to a gas mixture. In particular, a low gas consumption can be achieved. Furthermore, a high degree of flexibility can be achieved, in particular with regard to a requirement for a gas mixture. In addition, high energy efficiency can be achieved. Furthermore, a fuel gas mixture with controllable properties can be generated in a simple and / or reliable and / or cost-effective manner. In addition, a fuel gas mixture with a controlled quality, for example, for calibration purposes, test purposes, test methods and / or sensitive applications, in particular reliable and / or cost-effective. A need for a large gas storage can be advantageously avoided. In addition, it is advantageously possible to dispense with expensive and / or expensive reference gases for certain applications, and in particular to provide a simple and / or cost-effective replacement for them.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Qualitätsparameter ein Wobbeindex ist. Insbesondere ist der Wobbeindex gegeben als Brennwert oder Heizwert des Brenngasgemischs geteilt durch die Quadratwurzel der relativen Dichte des Brenngasgemischs, welche vorteilhaft als Quotient aus der Dichte des Brenngases und der Dichte trockener Luft bei gleichen Druck- und Temperaturbedingungen definiert ist. Insbesondere kann der Qualitätsparameter ein oberer Wobbeindex oder ein unterer Wobbeindex sein. Hierdurch kann vorteilhaft ein für die Zielanwendungen relevanter Parameter genau angepasst werden. In an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the quality parameter is a Wobbe index. In particular, the Wobbe index is given as the calorific value or calorific value of the fuel gas mixture divided by the square root of the relative density of the fuel gas mixture, which is advantageously defined as the quotient of the density of the fuel gas and the density of dry air under the same pressure and temperature conditions. In particular, the quality parameter may be an upper Wobbe index or a lower Wobbe index. As a result, a parameter relevant for the target applications can advantageously be adapted precisely.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere in einem Normalbetriebszustand, vorteilhaft während der Anforderung, den Qualitätsparameter auf einen Wert einstellt, der zwischen einem Wert eines Wobbeindex des Brenngases und einem Wert eines Wobbeindex des Zumisch- gases liegt. Insbesondere liegt in dem Betriebszustand der Qualitätsparameter zwischen dem ersten Qualitätsparameter und dem zweiten Qualitätsparameter. Vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, eine Anforderung des Brenngasgemischs mit einem Qualitätsparameter zu ermöglichen, der wenig- stens so groß wie der zweite Qualitätsparameter und/oder höchstens so groß wie der erste Qualitätsparameter ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Qualität eines angeforderten Brenngasgemischs präzise an eine Anforderung angepasst werden. Es ist auch denkbar, dass unterschiedliche Brenngase und/oder Zumischgase verwendet werden, wodurch insbesondere bei geeigneter Auswahl der entsprechenden Gase ein großes Intervall anforderbarer Qualitätsparameter realisiert werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass dieIn a particularly advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the quality control unit in at least one operating state, in particular in a normal operating state, advantageously during the request, set the quality parameter to a value between a value of a Wobbeindex the fuel gas and a value of a Wobbeindex the Zumisch - gases lies. In particular, in the operating state of the quality parameter lies between the first quality parameter and the second quality parameter. Advantageously, the quality control unit is provided to allow a requirement of the fuel gas mixture with a quality parameter which is at least as large as the second quality parameter and / or at most as large as the first quality parameter. As a result, a quality of a required fuel gas mixture can advantageously be adapted precisely to a requirement. It is also conceivable that different fuel gases and / or admixing gases are used, whereby, in particular with a suitable selection of the corresponding gases, a large interval of requestable quality parameters can be realized. In a further embodiment of the invention, it is proposed that the
Gasbereitungsvorrichtung eine insbesondere von der Qualitätskontrolleinheit ansteuerbare Mischeinheit mit zumindest einem ersten Durchflussventil für das Brenngas und mit zumindest einem zweiten Durchflussventil für das Zumischgas aufweist. Vorteilhaft ist die Mischeinheit in Abhängigkeit von der Anforderung ansteuerbar ausgebildet. Insbesondere werden das Brenngas und das Zumischgas in der Mischeinheit zu dem Brenngasgemisch gemischt. Vorzugsweise ist der erste Anschluss mit dem ersten Durchflussventil verbunden. Besonders bevorzugt ist der zweite Anschluss mit dem zweiten Durchflussventil verbunden. Hierdurch können angeforderte Parameter eines Brenngasgemischs auf einfache und/oder zuverlässige Weise angepasst werden. Gas preparation device has a particular controllable by the quality control unit mixing unit with at least a first flow valve for the fuel gas and having at least a second flow valve for the admixing gas. Advantageously, the mixing unit is designed to be controllable as a function of the requirement. In particular, the fuel gas and the admixing gas are mixed in the mixing unit to the fuel gas mixture. Preferably, the first port is connected to the first flow valve. Particularly preferably, the second connection is connected to the second flow valve. As a result, requested parameters of a fuel gas mixture can be adjusted in a simple and / or reliable manner.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Durchflussventil Teil eines ersten, insbesondere thermischen Massedurchflussreglers und/oder das zweite Durchflussventil Teil eines zweiten, insbesonde- re thermischen Massedurchflussreglers ist. Vorteilhaft weist die Mischeinheit den ersten Massedurchflussregler und/oder den zweiten Massedurchflussregler auf. Besonders vorteilhaft ist das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil als ein Proportionalventil ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der erste Massedurchflussregler und/oder der zweite Massedurchflussregler jeweils zu- mindest eine elektronische Regeleinheit, der ein Sollwert für einen Durchfluss, insbesondere elektronisch vorgebbar ist. Besonders bevorzugt ist der erste Massedurchflussregler und/oder der zweite Massedurchflussregler dazu vorgesehen, den Durchfluss auf den Sollwert einzustellen und/oder einzuregeln. Hierdurch kann vorteilhaft ein Gasfluss präzise und/oder bedarfsweise eingestellt werden. In a preferred embodiment of the invention it is proposed that the first flow valve is part of a first, in particular thermal mass flow controller and / or the second flow valve is part of a second, in particular thermal mass flow controller. Advantageously, the mixing unit has the first mass flow controller and / or the second mass flow controller. Particularly advantageously, the first flow valve and / or the second flow valve is designed as a proportional valve. Preferably, the first mass flow controller and / or the second mass flow controller each comprise at least one electronic control unit, which has a nominal value for a flow, in particular electronically specifiable. Particularly preferably, the first mass flow controller and / or the second mass flow controller is provided to adjust the flow to the desired value and / or regulate. As a result, advantageously, a gas flow can be set precisely and / or as required.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert- Vergleich des Qualitätsparameters anzusteuern. Vorzugsweise ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgese- hen, insbesondere mittels der Mischeinheit den Istwert des Qualitätsparameters auf den Sollwert des Qualitätsparameters zu regeln. Vorteilhaft ist der Sollwert des Qualitätsparameters gemäß der Anforderung. Besonders vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit zu einer Ermittlung des Istwerts des Qualitätsparameters vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Qualitätskontrollein- heit dazu vorgesehen ist, den Istwert des Qualitätsparameters übermittelt zu bekommen. Vorteilhaft steuert die Qualitätskontrolleinheit bei einem Ansteuern der Mischeinheit direkt oder indirekt das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil an. Insbesondere ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, ein Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases mittels Ansteuerung der Mischeinheit, insbesondere mittels Ansteuerung des erstenIn a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed that the quality control unit is provided to control the mixing unit as a function of at least one actual value setpoint comparison of the quality parameter. Preferably, the quality control unit is intended to regulate the actual value of the quality parameter to the desired value of the quality parameter, in particular by means of the mixing unit. The setpoint of the quality parameter according to the requirement is advantageous. The quality control unit is particularly advantageously provided for determining the actual value of the quality parameter. Alternatively or additionally, it is conceivable that the quality control unit is intended to receive the actual value of the quality parameter. When controlling the mixing unit, the quality control unit advantageously directly or indirectly actuates the first flow valve and / or the second flow valve. In particular, the quality control unit is provided to a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas by controlling the mixing unit, in particular by means of control of the first
Durchflussventils und/oder des zweiten Durchflussventils, einzustellen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Gasqualität automatisiert eingestellt und/oder überwacht werden. Ferner kann hierdurch ein Wobbeindex eines Gasgemischs präzise eingestellt werden. Flow valve and / or the second flow valve to adjust. As a result, a gas quality can advantageously be adjusted and / or monitored automatically. Furthermore, a Wobbe index of a gas mixture can thereby be precisely adjusted.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert- Vergleich des Bereitstellungsdrucks anzusteuern. Vorzugsweise ist die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen, den Istwert des Bereitstellungsdrucks, insbesondere mittels der Mischeinheit auf den Sollwert des Bereitstellungdrucks zu regeln. Bevorzugt ist der Sollwert der Sollwert des Bereitstellungsdrucks gemäß der Anforderung. Besonders vorteilhaft ist die Druckkontrolleinheit zu einer Ermittlung des Istwerts des Bereitstellungsdrucks vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen ist, den Istwert des Bereitstellungsdrucks übermittelt zu be- kommen. Vorteilhaft steuert die Druckkontrolleinheit bei einem Ansteuern der Mischeinheit direkt oder indirekt das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil an. Insbesondere ist die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen, ein Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases mittels An- steuerung der Mischeinheit, insbesondere mittels Ansteuerung des ersten Durchflussventils und/oder des zweiten Durchflussventils, einzustellen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Gasbereitung präzise an eine insbesondere zeitlich schwankende Anforderung angepasst werden. Ferner kann hierdurch vorteilhaft ein Druck eines angeforderten Gasgemischs schnell und/oder zuverlässig und/oder genau an eine Anforderung angepasst werden. In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the pressure control unit is provided to control the mixing unit as a function of at least one actual value setpoint comparison of the supply pressure. Preferably, the pressure control unit is provided to regulate the actual value of the supply pressure, in particular by means of the mixing unit to the desired value of the supply pressure. Preferably, the setpoint is the setpoint value of the supply pressure according to the requirement. Particularly advantageously, the pressure control unit is provided for determining the actual value of the supply pressure. Alternatively or additionally, it is conceivable that the pressure control unit is provided to transmit the actual value of the supply pressure. come. When the mixing unit is actuated, the pressure control unit advantageously directly or indirectly actuates the first flow valve and / or the second flow valve. In particular, the pressure control unit is provided to set a mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas by means of actuation of the mixing unit, in particular by controlling the first flow valve and / or the second flow valve. In this way, advantageously, a gas preparation can be precisely adapted to a particular time-varying requirement. Furthermore, this advantageously allows a pressure of a requested gas mixture to be adapted quickly and / or reliably and / or precisely to a requirement.
Insbesondere weist die Gasbereitungsvorrichtung eine Kontrolleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Bereitstellungsparameter des Brenngasgemischs an die Anforderung anzupassen. Vorteilhaft ist Kontrolleinheit dazu vorgesehen, Istwerte unterschiedlicher Parameter auf Sollwerte dieser Parameter gemäß der Anforderung einzustellen und/oder zu regeln, vorzugsweise mittels Ansteuerung der Mischeinheit. Insbesondere umfasst die Kontrolleinheit die Qualitätskontrolleinheit und die Druckkontrolleinheit. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass dieIn particular, the gas preparation device has a control unit which is provided to adapt at least one provision parameter of the fuel gas mixture to the requirement. Advantageously, the control unit is provided to set and / or regulate actual values of different parameters to desired values of these parameters in accordance with the requirement, preferably by controlling the mixing unit. In particular, the control unit comprises the quality control unit and the pressure control unit. In a further embodiment of the invention, it is proposed that the
Mischeinheit in zumindest einem Standby-Modus mit zumindest im Wesentlichen verschwindendem Verbrauch an Brenngas und/oder Zumischgas betreibbar ist. Vorteilhaft ist die Mischeinheit dazu vorgesehen, einen Fluss des Brenngases und/oder einen Fluss des Zumischgases auf 0 oder zumindest im Wesentlichen auf 0 einzustellen und/oder zu regeln, falls gemäß der Anforderung kein Brenngas angefordert wird. Hierdurch kann vorteilhaft ein unnötiger Gasverbrauch reduziert werden. Mixing unit is operable in at least one standby mode with at least substantially vanishing consumption of fuel gas and / or Zumischgas. Advantageously, the mixing unit is provided to set and / or regulate a flow of the fuel gas and / or a flow of the admixing gas to 0 or at least substantially to 0, if according to the requirement no fuel gas is requested. As a result, advantageously an unnecessary gas consumption can be reduced.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit zumindest einen Gasdichtesensor zur Bestimmung einer Dichte des Brenngasgemischs aufweist.It is also proposed that the quality control unit has at least one gas density sensor for determining a density of the fuel gas mixture.
Vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, den Qualitätsparameter zumindest anhand eines in einer Bestimmung bestimmten Istwerts der Dichte des Brenngasgemischs zu ermitteln. Vorteilhaft ist der Qualitätskontrolleinheit zumindest ein Parameter des Brenngases und/oder des Zumischgases, vorteil- haft vor einer Inbetriebnahme vorgebbar. Vorzugsweise umfasst der Parameter zumindest ein Gaschromatogramm oder zumindest einzelnen oder einige oder mehrere Datenpunkte eines Gaschromatogramms. Hierdurch kann vorteilhaft eine Qualität, insbesondere ein Wobbeindex eines Gasgemischs zuverlässig überwacht und/oder geregelt und/oder eingestellt werden. Advantageously, the quality control unit is provided to determine the quality parameter at least on the basis of an actual value determined in a determination of the density of the fuel gas mixture. Advantageously, the quality control unit is at least one parameter of the fuel gas and / or the admixing gas, advantageously predeterminable before commissioning. Preferably, the parameter includes at least one gas chromatogram or at least one or several or several data points of a gas chromatogram. As a result, a quality, in particular a Wobbe index, of a gas mixture can advantageously be reliably monitored and / or regulated and / or adjusted.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Druckkontrolleinheit zumindest einen Drucksensor zur Bestimmungen des Bereitstellungsdrucks, insbesondere des Istwerts des Bereitstellungsdrucks des Brenngasgemischs aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Druck eines bereitgestellten Gasgemischs präzise und/oder zuverlässig überprüft und insbesondere eingestellt und/oder geregelt werden.It is also proposed that the pressure control unit has at least one pressure sensor for determining the supply pressure, in particular the actual value of the supply pressure of the fuel gas mixture. As a result, advantageously, a pressure of a supplied gas mixture can be checked precisely and / or reliably and, in particular, adjusted and / or regulated.
Außerdem kann hierdurch vorteilhaft ein Bereitstellungsdruck bedarfsweise konstant gehalten werden, auch bei schwankender angeforderter Durchflussmenge. In addition, this advantageously a supply pressure, if necessary, be kept constant, even with fluctuating requested flow rate.
Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Gasmischung, insbesondere hin- sichtlich präzise einstellbarer Parameter eines bereiteten Gasgemischs können mit einem Gasmischgerät, insbesondere zur Bereitstellung eines kontrollierten Brenngasgemischs für Testzwecke, Kalibrationszwecke und/oder Prüfverfahren, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Gasbereitungsvorrichtung erzielt werden. Advantageous properties with regard to a gas mixture, in particular with regard to precisely adjustable parameters of a prepared gas mixture, can be achieved with a gas mixing device, in particular for providing a controlled fuel gas mixture for test purposes, calibration purposes and / or test methods, with at least one gas preparation device according to the invention.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge und insbesondere mit einem zeitlich variierenden oder einem zeitlich konstanten Bereitstellungsdruck anforderbaren Brenngasge- mischs, wobei zumindest ein Qualitätsparameter des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird und wobei ein Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs an eine Anforderung des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird. Furthermore, the invention relates to a method for providing a mixed from at least one fuel gas and at least one Zumischgas, with a temporally varying flow rate and in particular with a temporally varying or a temporally constant supply pressure requestable Brenngasge- mixed, wherein at least one quality parameter of the fuel gas mixture is automatically adjusted and wherein a supply pressure of the fuel gas mixture is automatically adjusted to a requirement of the fuel gas mixture.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können vorteilhafte Eigenschaften hin- sichtlich einer Gasmischung erzielt werden. Insbesondere kann ein niedrigerAdvantageous properties with regard to a gas mixture can be achieved by the method according to the invention. In particular, a lower
Gasverbrauch erzielt werden. Ferner kann eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich einer Anforderbarkeit eines Gasgemischs erzielt werden. Außerdem kann eine hohe Energieeffizienz erzielt werden. Weiterhin kann ein Brenngasgemisch mit kontrollierbaren Eigenschaften auf einfache und/oder zuverlässige und/oder kostengünstige Weise erzeugt werden. Außerdem kann ein Brenngas- gemisch mit einer kontrollierten Qualität, beispielsweise für Kalibrierzwecke, Testzwecke, Prüfverfahren und/oder sensible Anwendungen insbesondere zuverlässig und/oder kostengünstig bereitgestellt werden. Eine Notwendigkeit eines großen Gasspeichers kann vorteilhaft vermieden werden. Außerdem kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft auf teure und/oder aufwändig zu beschaffende Referenzgase verzichtet und insbesondere ein einfacher und/oder kostengünstiger Ersatz für diese bereitgestellt werden. Gas consumption can be achieved. Furthermore, a high degree of flexibility can be achieved, in particular with regard to a requirement for a gas mixture. In addition, high energy efficiency can be achieved. Furthermore, a fuel gas mixture with controllable properties can be generated in a simple and / or reliable and / or cost-effective manner. In addition, a fuel gas be provided with a controlled quality, for example, for calibration purposes, test purposes, test methods and / or sensitive applications in particular reliable and / or cost. A need for a large gas storage can be advantageously avoided. In addition, it is advantageously possible to dispense with expensive and / or expensive reference gases for certain applications, and in particular to provide a simple and / or cost-effective replacement for them.
Die erfindungsgemäße Gasbereitungsvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebenen Anwendungen und Ausführungsformen beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Gasbereitungsvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen und/oder Bauteilen und/oder Einheiten und/oder Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten. The gas preparation device according to the invention or the method according to the invention should not be limited to the applications and embodiments described above. In particular, the gas-generating device according to the invention or the method according to the invention can have a number deviating from a number of individual elements and / or components and / or units and / or method steps mentioned herein to fulfill a mode of operation described herein. In addition, in the value ranges indicated in this disclosure, values lying within the stated limits are also to be disclosed as disclosed and used as desired.
Zeichnung drawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen Aufbau eines Gasmischgeräts mit einer Gasbereitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und Fig. 1 shows a structure of a gas mixing device with a gas-generating device in a schematic representation and
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Gasmischgeräts. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Fig. 2 is a block diagram of the gas mixing device. Description of the embodiment
Figur 1 zeigt einen Aufbau eines Gasmischgeräts 30 mit einer Gasbereitungsvorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm der Gasbereitungsvorrichtung 10. Das Blockdiagramm ist in einen Steuer- undFigure 1 shows a structure of a gas mixing device 30 with a gas-generating device 10 in a schematic representation. Figure 2 shows a block diagram of the gas preparation device 10. The block diagram is in a control and
Regelbereich 60 sowie einen Komponentenbereich 62 aufgeteilt. Der Steuer- und Regelbereich 60 umfasst einen ersten Steuerbereich 64 für Brenngas und einen zweiten Steuerbereich 66 für Zumischgas. Der Komponentenbereich 62 umfasst einen lnput-/Output-Bereich 68, einen Sensorbereich 70 sowie einen Gasmisch- bereich 72. Der lnput-/Output-Bereich 68 umfasst mehrere Digitial-Analog-Control area 60 and a component area 62 split. The control and regulation area 60 comprises a first control area 64 for fuel gas and a second control area 66 for admixed gas. The component area 62 comprises an input / output area 68, a sensor area 70 and a gas mixing area 72. The input / output area 68 comprises a plurality of digitized-analogue areas.
Interfaces, die aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht mit Bezugszeichen versehen sind. Interfaces that are not provided with reference numerals for reasons of clarity.
Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen ersten Anschluss 32 für ein Brenn- gas auf. Im vorliegenden Fall ist ein Brenngasbehälter 36 mit dem ersten Anschluss 32 verbunden. Ferner ist im vorliegenden Fall das Brenngas Erdgas. Es sind aber auch andere Brenngase denkbar. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen zweiten Anschluss 34 für ein Zumischgas auf. Im vorliegenden Fall ist ein Zumischgasbehälter 38 mit dem zweiten Anschluss 34 verbunden. Ferner ist im vorliegenden Fall das Zumischgas Stickstoff. Hierbei sind ebenfalls andereThe gas preparation device 10 has a first connection 32 for a fuel gas. In the present case, a fuel gas container 36 is connected to the first port 32. Further, in the present case, the fuel gas is natural gas. But there are also other fuel gases conceivable. The gas preparation device 10 has a second connection 34 for a mixing gas. In the present case, a mixing gas tank 38 is connected to the second port 34. Further, in the present case, the admixing gas is nitrogen. Here are also others
Zumischgase, insbesondere andere Inertgase denkbar. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 ist zur Bereitung eines aus dem Brenngas und dem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Gasbe- reitungsvorrichtung 10 das Brenngasgemisch, wie oben erwähnt, aus drei oder mehr unterschiedlichen Gasen bereitet. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist eine Qualitätskontrolleinheit 12 auf, die zu einem Einstellen zumindest eines Qualitätsparameters des Brenngasgemischs vorgesehen ist. Ferner weist die Gasbereitungsvorrichtung 10 eine Druckkontrolleinheit 14 auf, die dazu vorgese- hen ist, einen Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs automatisiert an eineZumischgase, in particular other inert gases conceivable. The gas-generating device 10 is provided for preparing a fuel gas mixture mixed with the combustion gas and the admixing gas and can be demanded with a time-varying flow rate. Alternatively or additionally, it is conceivable that the gas preparation device 10 prepares the fuel gas mixture, as mentioned above, from three or more different gases. The gas preparation device 10 has a quality control unit 12, which is provided for setting at least one quality parameter of the fuel gas mixture. Furthermore, the gas preparation device 10 has a pressure control unit 14, which is intended to automatically supply a supply pressure of the fuel gas mixture to a pressure control unit
Anforderung des Brenngasgemischs anzupassen. Insbesondere ist die Druckkontrolleinheit 14 dazu vorgesehen, den Bereitstellungsdruck bedarfsweise konstant zu halten, auch wenn die angeforderte Durchflussmenge des Brenngasgemischs zeitlich variiert. Im vorliegenden Fall sind die Qualitätskontrolleinheit 12 und die Druckkontrolleinheit 14 Teil einer Kontrolleinheit 40 der Gasbereitungs- Vorrichtung 10, die dazu vorgesehen ist, Bereitstellungsparameter des Brenn- gasgemischs an die Anforderung anzupassen und/oder auf diese zu regeln. Adjust requirement of the fuel gas mixture. In particular, the pressure control unit 14 is provided to keep the supply pressure, if necessary, constant, even if the requested flow rate of the fuel gas mixture varies over time. In the present case, the quality control unit 12 and the pressure control unit 14 are part of a control unit 40 of the gas preparation unit. Device 10, which is provided to adapt delivery parameters of the fuel gas mixture to the requirement and / or to regulate this.
Der Qualitätsparameter ist ein Wobbeindex. Im vorliegenden Fall ist der Quali- tätsparameter wahlweise ein oberer Wobbeindex oder ein unterer Wobbeindex. The quality parameter is a Wobbe index. In the present case, the quality parameter is optionally an upper Wobbe index or a lower Wobbe index.
Im vorliegenden Fall stellt die Qualitätskontrolleinheit 12 in einem Normalbe- triebszustand den Qualitätsparameter auf einen Wert ein, der zwischen einem Wert eines Wobbeindex des Brenngases und einem Wert eines Wobbeindex des Zumischgases liegt. Insbesondere bei einer Bereitung des Brenngasgemischs aus genau einem Brenngas und genau einem Zumischgas ist von einem Benutzer ein Wobbeindex anforderbar, der wenigstens so groß ist wie der Wobbeindex des Zumischgases und höchstens so groß wie der Wobbeindex des Brenngases. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist eine ansteuerbare Mischeinheit 16 auf.In the present case, in a normal operating state, the quality control unit 12 sets the quality parameter to a value which lies between a value of a Wobbe index of the fuel gas and a value of a Wobbe index of the admixing gas. In particular, in a preparation of the fuel gas mixture of exactly one fuel gas and exactly one Zumischgas a Wobbeindex is requested by a user, which is at least as large as the Wobbeindex the Zumischgases and at most as large as the Wobbeindex of the fuel gas. The gas preparation device 10 has a controllable mixing unit 16.
Die Mischeinheit 16 umfasst einen ersten, im vorliegenden Fall thermischen Massedurchflussregler 22 mit einem ersten Durchflussventil 18 für das Brenngas. Der erste Massedurchflussregler 22 ist in einem Brenngaszweig 42 der Mischeinheit 16 angeordnet. Ferner umfasst die Mischeinheit 16 einen zweiten, im vor- liegenden Fall thermischen Massedurchflussregler 24 mit einem zweiten Durchflussventil 20 für das Zumischgas. Der zweite Massedurchflussregler 24 ist in einem Zumischgaszweig 44 der Mischeinheit 16 angeordnet. Der erste Massedurchflussregler 22 weist einen ersten thermischen Durchflussmesser 56 auf. Der zweite Massedurchflussregler 24 weist einen zweiten thermischen Durchfluss- messer 58 auf. The mixing unit 16 comprises a first, in this case thermal mass flow controller 22 with a first flow valve 18 for the fuel gas. The first mass flow controller 22 is arranged in a fuel gas branch 42 of the mixing unit 16. Furthermore, the mixing unit 16 comprises a second, in the present case thermal mass flow controller 24 with a second flow valve 20 for the admixing gas. The second mass flow controller 24 is arranged in a mixing gas branch 44 of the mixing unit 16. The first mass flow controller 22 has a first thermal flow meter 56. The second mass flow controller 24 has a second thermal flow meter 58.
Der Brenngaszweig 42 umfasst einen Drucksensor 46 sowie einen Temperatursensor 48. Ferner umfasst die Mischeinheit 16 einen Differenzdruckmesser 50, mittels dessen ein Differenzdruck zwischen dem Brenngaszweig 42 und dem Zumischgaszweig 44 bestimmbar ist. Die Mischeinheit 16 umfasst ein MischrohrThe fuel gas branch 42 comprises a pressure sensor 46 and a temperature sensor 48. Furthermore, the mixing unit 16 comprises a differential pressure gauge 50, by means of which a differential pressure between the fuel gas branch 42 and the admixing gas branch 44 can be determined. The mixing unit 16 comprises a mixing tube
52 sowie einen Pufferbehälter 54. 52 and a buffer tank 54th
Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen Verbraucheranschluss 74 zum An- schluss zumindest eines Gasverbrauchers auf. Der Verbraucheranschluss 74 ist mit dem Pufferbehälter 54 verbunden. Der Verbraucheranschluss 74 ist in Gas- flussrichtung 82 hinter der Mischeinheit 16 angeordnet. In einem Bereich des Verbraucheranschlusses 74 sind ein Drucksensor 84 sowie ein Temperatursensor 86 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind drei Verbraucherzweige 76, 78, 80 an den Verbraucheranschluss 74 angeschlossen. Die Verbraucherzweige 76, 78, 80 sind im vorliegenden Fall Teile eines Messaufbaus für Testmessungen, beispielsweise an Durchlauferhitzern und anderen gasbetriebenen Heizern. Diese Testmessungen können dank Verwendung der Gasbereitungsvorrichtung 10 ohne Verwendung teurer Referenzgase durchgeführt werden. Der Qualitätsparameter des Brenngasgemischs wird bei den Testmessungen gemäß entsprechender Messprotokoll eingestellt. The gas preparation device 10 has a consumer connection 74 for connecting at least one gas consumer. The consumer port 74 is connected to the buffer tank 54. The consumer connection 74 is in gas flow direction 82 disposed behind the mixing unit 16. In a region of the consumer connection 74, a pressure sensor 84 and a temperature sensor 86 are arranged. In the present case, three consumer branches 76, 78, 80 are connected to the consumer connection 74. The consumer branches 76, 78, 80 are in the present case parts of a measurement setup for test measurements, for example on instantaneous water heaters and other gas-operated heaters. These test measurements can be made using the gas-generating device 10 without the use of expensive reference gases. The quality parameter of the fuel gas mixture is set in the test measurements according to the appropriate measurement protocol.
Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen Messzweig 88 auf. Im vorliegenden Fall zweigt der Messzweig 88 von einer Verbindung zwischen der Mischeinheit 16 und dem Verbraucheranschluss 74 ab. In dem Normalbetriebszustand fließt ein kleiner Anteil des Brenngasgemischs für Messzwecke durch den MesszweigThe gas preparation device 10 has a measuring branch 88. In the present case, the measuring branch 88 branches off from a connection between the mixing unit 16 and the consumer connection 74. In the normal operating state, a small proportion of the fuel gas mixture flows through the measuring branch for measurement purposes
88 und wird an dessen Ende verbrannt. Im vorliegenden Fall beträgt der kleine Anteil des Brenngasgemischs weniger als 10 %, vorteilhaft weniger als 5 % und besonders vorteilhaft weniger als 1 % des Gesamtflusses des bereiteten Brenngasgemischs. 88 and is burned at the end. In the present case, the small proportion of the fuel gas mixture is less than 10%, advantageously less than 5% and particularly advantageously less than 1% of the total flow of the prepared fuel gas mixture.
An den Messzweig 88 ist ferner ein Spülzweig 108 angeschlossen, der ein bedarfsweises Spülen des Messzweigs 88 mit Intertgas, beispielsweise zu einer Erstkalibration, erlaubt. Die Qualitätskontrolleinheit 12 weist zumindest einen Gasdichtesensor 26 zurTo the measuring branch 88, a rinsing branch 108 is further connected, which allows a need-based rinsing of the measuring branch 88 with Intertgas, for example, to a Erstkalibration. The quality control unit 12 has at least one gas density sensor 26
Bestimmung einer Dichte des Brenngasgemischs auf. Dem Gasdichtesensor 26 ist ein Durchflussmesser 90 vorgeschaltet. Vor einem Betrieb der Gasbereitungsvorrichtung 10 kann ein Gaschromatogramm des verwendeten Brenngases der Qualitätskontrolleinheit 12 zur Verfügung gestellt werden. Die Kontrolleinheit 40 kann hierfür beispielsweise ein Eingabegerät wie einen Touchscreen und/oder andere Bedienelemente und/oder Anzeigeelemente sowie eine entsprechende Recheneinheit, Speichereinheit und/oder andere geeignete Komponenten aufweisen, die Eingaben durch einen Benutzer ermöglichen, insbesondere auch eine Eingabe der Anforderung des Brenngasgemischs umfassend die oben an- gegebenen Parameter. Anhand des Gaschromatogramms des Brenngases sowie des Sollwerts des Qualltätsparameters ermittelt die Qualitätskontrolleinheit 12 ein geeignetes Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases. Somit kann im vorliegenden Fall ein Startwert 94 für den Qualitätsparameter beziehungsweise das Mischungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere vor einer Bereitstellung des Brenngasgemischs. Determining a density of the fuel gas mixture. The gas density sensor 26 is preceded by a flow meter 90. Prior to operation of the gas preparation device 10, a gas chromatogram of the used fuel gas may be provided to the quality control unit 12. For this purpose, the control unit 40 can have, for example, an input device such as a touchscreen and / or other operating elements and / or display elements as well as a corresponding arithmetic unit, memory unit and / or other suitable components that allow inputs by a user, in particular including an input of the request of the fuel gas mixture the parameters given above. Based on the gas chromatogram of the fuel gas as well of the target value of the quality parameter, the quality control unit 12 determines a suitable mixing ratio of the fuel gas and the admixing gas. Thus, in the present case, a starting value 94 for the quality parameter or the mixing ratio can be set, in particular before provision of the fuel gas mixture.
Die Druckkontrolleinheit 14 weist zumindest einen Drucksensor 28 zur Bestimmung des Bereitstellungsdrucks des Brenngasgemischs auf. Im vorliegenden Fall ist der Drucksensor 28 an dem Pufferbehälter 54 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, einen entsprechenden Drucksensor unmittelbar vor einem Verbrau- cheranschluss anzuordnen, insbesondere im dem Fall, dass kein Pufferbehälter verwendet wird. Mittels des Drucksensors 28 ermittelt die Druckkontrolleinheit 14 während des Betriebs der Gasbereitungsvorrichtung 10 einen Istwert des Bereitstellungsdrucks. Insbesondere im Fall einer Schwankung in der angeforderten Durchflussmenge des Brenngasgemischs kann der Bereitstellungsdruck vorübergehend schwanken, sodass eine Regelung auf dessen Sollwert angezeigt ist. The pressure control unit 14 has at least one pressure sensor 28 for determining the supply pressure of the fuel gas mixture. In the present case, the pressure sensor 28 is arranged on the buffer tank 54. However, it is also conceivable to arrange a corresponding pressure sensor immediately in front of a consumer connection, in particular in the event that no buffer container is used. By means of the pressure sensor 28, the pressure control unit 14 determines during operation of the gas-generating device 10 an actual value of the supply pressure. In particular, in the case of a fluctuation in the requested flow rate of the fuel gas mixture, the supply pressure may temporarily fluctuate, so that a control is displayed at the target value thereof.
Die Qualitätskontrolleinheit 12 ist dazu vorgesehen, die Mischeinheit 16 in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert-Vergleich des Qualitätsparameters anzusteuern. Im vorliegenden Fall weist die Qualitätskontrolleinheit 12 einen PID- Regler 92 auf, der dazu vorgesehen ist, einen Mischungsverhältnis-Sollwert 96 des Brenngases und des Zumischgases derart zu regeln, dass der Qualitätsparameter auf den Sollwert geregelt wird, zumindest im Rahmen von Einstelltoleranzen. So können beispielsweise Abweichungen von weniger als 10 %, vorteilhaft von weniger als 5 % und besonders vorteilhaft von weniger als 2 % des Istwerts von dem Sollwert toleriert werden. Anhand der Messwerte des Gasdichtesensors 26 ermittelt die Qualitätskontrolleinheit 12 dabei den Istwert 106 des Qualitätsparameters beziehungsweise den Istwert des Mischungsverhältnisses. Der Sollwert des Qualitätsparameters entspricht dabei insbesondere einem von dem Benutzer eingestellten Wert. The quality control unit 12 is provided to control the mixing unit 16 as a function of at least one actual value setpoint comparison of the quality parameter. In the present case, the quality control unit 12 has a PID controller 92, which is provided to regulate a mixing ratio set point 96 of the fuel gas and the admixing gas in such a way that the quality parameter is regulated to the desired value, at least within the scope of setting tolerances. Thus, for example, deviations of less than 10%, advantageously less than 5% and particularly advantageously less than 2% of the actual value of the desired value can be tolerated. On the basis of the measured values of the gas density sensor 26, the quality control unit 12 determines the actual value 106 of the quality parameter or the actual value of the mixing ratio. The setpoint of the quality parameter corresponds in particular to a value set by the user.
Die Druckkontrolleinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Mischeinheit 16 in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert-Vergleich des Bereitstellungsdrucks anzusteuern. Der Istwert des Bereitstellungsdrucks wird dabei von dem Druck- sensor 28 bereitgestellt. Die Druckkontrolleinheit 14 weist einen zweiten PID- Regler 97 auf, der dazu vorgesehen ist, den Bereitstellungsdruck auf den Sollwert zu regeln. Insbesondere können hierbei, wie im Fall des Qualitätsparameters, geringfügige Abweichungen des Istwerts von dem Sollwert toleriert werden. Der Sollwert des Bereitstellungsdrucks kann dabei insbesondere zeitlich konstant sein, auch wenn beispielsweise unterschiedliche Verbraucherzweige 76, 78, 80 abwechselnd und/oder gleichzeitig betrieben werden und eine jeweils angeforderte Gasmenge variiert. Es ist aber auch denkbar, dass ein Benutzer eine zeitliche Veränderung des Bereitstellungsdrucks vorgibt. The pressure control unit 14 is provided to control the mixing unit 16 as a function of at least one actual value setpoint comparison of the supply pressure. The actual value of the supply pressure is determined by the pressure sensor 28 is provided. The pressure control unit 14 has a second PID controller 97, which is provided to regulate the supply pressure to the desired value. In particular, in this case, as in the case of the quality parameter, slight deviations of the actual value from the desired value can be tolerated. The setpoint value of the supply pressure may in particular be constant over time, even if, for example, different consumer branches 76, 78, 80 are operated alternately and / or simultaneously and a respective requested gas quantity varies. However, it is also conceivable that a user specifies a temporal change of the delivery pressure.
Anhand des ermittelten Sollwerts des Mischungsverhältnisses 96 und des Sollwerts des Bereitstellungsdrucks kann ein Solldurchfluss 98 für das Brenngas und ein Solldurchfluss 100 für das Zumischgas ermittelt werden. Diese werden an die Mischeinheit 16 übergeben. Die Mischeinheit 16 weist einen dritten PID-Regler 102 zur Regelung des Durchflusses an Brenngas sowie einen vierten PID-ReglerOn the basis of the determined setpoint value of the mixing ratio 96 and the setpoint value of the supply pressure, a nominal flow rate 98 for the fuel gas and a nominal flow rate 100 for the admixing gas can be determined. These are transferred to the mixing unit 16. The mixing unit 16 has a third PID controller 102 for controlling the flow of fuel gas and a fourth PID controller
104 zur Regelung des Durchflusses an Zumischgas auf. Mittels des dritten PID- Reglers 102 und des vierten PID- Reglers 104 werden der erste Massedurchflussregler 22 und der zweite Massedurchflussregler 24 angesteuert. Es können somit der Bereitstellungsdruck und der Qualitätsparameter des Brenngasgemischs so- wie insbesondere eine bereitgestellte Durchflussmenge des Brenngasgemischs an eine zeitlich veränderliche Anforderung angepasst werden, indem mittels des ersten Durchflussventils 18 und des zweiten Durchflussventils 20 ein Fluss des Brenngases und des Zumischgases an die Anforderung angepasst wird. Die Mischeinheit 16 ist ferner in zumindest einem Standby-Modus mit zumindest im Wesentlichen verschwindendem Verbrauch an Brenngas und/oder Zumischgas betreibbar. Insbesondere wechselt die Gasbereitungsvorrichtung 10 automatisch in den Standby-Modus, wenn die angeforderte Durchflussmenge über einen bestimmten Zeitraum 0 ist. 104 for controlling the flow of admixed gas. By means of the third PID controller 102 and the fourth PID controller 104, the first mass flow controller 22 and the second mass flow controller 24 are activated. Thus, the supply pressure and the quality parameter of the fuel gas mixture and, in particular, a provided flow rate of the fuel gas mixture can be adapted to a time-varying requirement by means of the first flow valve 18 and the second flow valve 20, a flow of the fuel gas and the admixing gas is adjusted to the requirement , The mixing unit 16 is further operable in at least one standby mode with at least substantially vanishing consumption of fuel gas and / or admixing gas. In particular, the gas preparation device 10 automatically switches to standby mode when the requested flow rate over a certain period of time is 0.
In dem Normalbetriebszustand wird ein Verfahren zur Bereitstellung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs durchgeführt, wobei zumindest ein Qualitätsparameter des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird und wobei ein Bereitstellungsdruck des Brenngas- gemischs an eine Anforderung des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird. In the normal operating state, a method for providing a fuel gas mixture mixed with at least one fuel gas and at least one admixing gas and requestable with a time-varying flow rate is carried out, wherein at least one quality parameter of the fuel gas mixture is automatically adjusted and wherein a supply pressure of the fuel gas mixture is automatically adapted to a requirement of the fuel gas mixture.

Claims

Ansprüche claims
1. Gasbereitungsvorrichtung (10) zur Bereitung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs, mit einer Qualitätskontrolleinheit (12), die zu einem Einstellen zumindest eines Qualitätsparameters des Brenngasgemischs vorgesehen ist, und mit einer Druckkontrolleinheit (14), die dazu vorgesehen ist, einen Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs automatisiert an eine Anforderung des Brenngasgemischs anzupassen. 1. A gas-generating device (10) for preparing a mixed from at least one fuel gas and at least one Zumischgas, with a time-varying flow rate requestable fuel gas mixture, with a quality control unit (12) which is provided for adjusting at least one quality parameter of the fuel gas mixture, and with a pressure control unit (14), which is intended to automatically adjust a supply pressure of the fuel gas mixture to a requirement of the fuel gas mixture.
2. Gasbereitungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Qualitätsparameter ein Wobbeindex ist. 2. Gas preparation device (10) according to claim 1, characterized in that the quality parameter is a Wobbeindex.
3. Gasbereitungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskontrolleinheit (12) in zumindest einem Betriebszustand den Qualitätsparameter auf einen Wert einstellt, der zwischen einem Wert eines Wobbeindex des Brenngases und einem Wert eines Wobbeindex des Zumischgases liegt. 3. Gas-generating device (10) according to claim 2, characterized in that the quality control unit (12) sets the quality parameter in at least one operating state to a value which is between a value of a Wobbeindex of the fuel gas and a value of a Wobbeindex of the admixing gas.
4. Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ansteuerbare Mischeinheit (16) mit zumindest einem ersten Durchflussventil (18) für das Brenngas und mit zumindest einem zweiten Durchflussventil (20) für das Zumischgas. 4. Gas preparation device (10) according to any one of the preceding claims, characterized by a controllable mixing unit (16) having at least a first flow valve (18) for the fuel gas and at least a second flow valve (20) for the admixing gas.
5. Gasbereitungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Durchflussventil (18) Teil eines ersten Massedurchflussreglers (22) und/oder das zweite Durchflussventil (20) Teil eines zweiten Massedurchflussreglers (24) ist. Gasbereitungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskontrolleinheit (12) dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit (16) in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert- Vergleich des Qualitätsparameters anzusteuern. 5. Gas preparation device (10) according to claim 4, characterized in that the first flow valve (18) is part of a first mass flow controller (22) and / or the second flow valve (20) is part of a second mass flow controller (24). Gas preparation device (10) according to claim 4 or 5, characterized in that the quality control unit (12) is provided to control the mixing unit (16) in dependence on at least one actual value setpoint comparison of the quality parameter.
Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontrolleinheit (14) dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit (16) in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert- Sollwert-Vergleich des Bereitstellungsdrucks anzusteuern. Gas preparation device (10) according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the pressure control unit (14) is provided to control the mixing unit (16) in response to at least one actual value setpoint comparison of the supply pressure.
Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (16) in zumindest einem Standby- Modus mit zumindest im Wesentlichen verschwindendem Verbrauch an Brenngas und/oder Zumischgas betreibbar ist. Gas preparation device (10) according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the mixing unit (16) in at least one standby mode with at least substantially vanishing consumption of fuel gas and / or Zumischgas is operable.
Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskontrolleinheit (12) zumindest einen Gasdichtesensor (26) zur Bestimmung einer Dichte des Brenngasgemischs aufweist. Gas preparation device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the quality control unit (12) has at least one gas density sensor (26) for determining a density of the fuel gas mixture.
Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontrolleinheit (14) zumindest einen Drucksensor (28) zur Bestimmungen des Bereitstellungsdrucks des Brenngasgemischs aufweist. Gas-generating device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure control unit (14) has at least one pressure sensor (28) for determining the supply pressure of the fuel gas mixture.
Gasmischgerät, insbesondere zur Bereitstellung eines kontrollierten Brenngasgemischs für Testzwecke, Kalibrationszwecke und/oder Prüfverfahren, mit zumindest einer Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zur Bereitstellung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs, insbesondere mit zumindest einer Gasbereitungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest ein Qualitätsparameter des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird und wobei ein Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs an eine Anforderung des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird. Gas mixing device, in particular for providing a controlled fuel gas mixture for test purposes, calibration purposes and / or test methods, with at least one gas preparation device (10) according to one of the preceding claims. Method for providing a fuel gas mixture that can be mixed with at least one fuel gas and at least one admixed gas, in particular with at least one gas preparation device (10) according to one of claims 1 to 10, wherein at least one quality parameter of the fuel gas mixture is automatically adjusted and wherein Supply pressure of the fuel gas mixture is automatically adjusted to a requirement of the fuel gas mixture.
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