Способ определения расхода дымовых газов по содержанию в них кислорода и расходу топливного газа

Изобретение относится к способу определения расхода дымовых газов от энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан. Способ базируется на строгой аналитической зависимости, связывающей между собой расход дымовых газов, содержание в них кислорода и расход метана. Технический результат - повышение сходимости расчетных параметров с полученными при испытаниях данными. 1 з.п. ф-лы.

 

Заявляемое изобретение относится к расчетным способам определения технических параметров (расход дымовых газов) энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан.

Аналогом способа является расчетная методика определения расхода дымовых газов /1/:

Qдг=Q0дг∗(Pк/P)0,8∗(288/T1)0,5∗(Pа/0,1013),

где Qдг - расход дымовых газов [м3/с],

Q0дг - номинальный расход дымовых газов [м3/с],

Pк - абсолютное давление за компрессором газовой турбины [МПа],

P - номинальное абсолютное давление за компрессором [МПа],

T1 - абсолютная температура перед компрессором [К],

Pa - барометрическое давление [МПа].

Недостаток аналога - привязка расчета к номинальным параметрам нового оборудования. На практике параметры номинального режима изменяются с возрастом оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого расчетного способа (прототипом) является «Методика…» /2/:

Qдг=Qтг∗[1,15+200/(21-O2изм)],

где Qдг - расход дымовых газов [м3/с],

Qтг - расход метана [м3/с],

O2изм - измеренное содержание кислорода в выбросах [объемные %].

Основной недостаток этого метода - неудовлетворительная сходимость результатов расчета с реальным расходом дымовых газов.

Целью данной работы является устранение указанного недостатка путем разработки способа, базирующегося на использовании строгой аналитической зависимости расхода дымовых газов (ДГ) от расхода топливного газа (ТГ).

При использовании в качестве топлива природного газа, состоящего на 98% из метана, появляется возможность рассчитать процесс сгорания по формулам окисления метана:

Для удобства дальнейших расчетов перепишем (1) в виде:

Т.к. все вещества в (2) присутствуют в газообразной форме, а 1 моль любого газа при одинаковых условиях (P, T) занимает одинаковый объем, то для удобства перейдем к объемам: для окисления 1-го объема метана используется 2 объема кислорода, образуется 1 объем углекислого газа и 2 объема водяного пара. Суммарный объем исходных веществ (1+2=3) равен объему продуктов реакции.

Кислород берется из воздуха, содержащего 21% кислорода и 79% азота (0,3% примесей на точность расчета не влияют). Оставшийся после реакции кислород (т.к. воздух поступает в избытке) уходит с ДГ. На 100 объемов исходных газов приходится V объемов метана и (100-V) объемов воздуха. Добавим в (2) воздух и перепишем в виде:

Результат реакции (правую часть (3)) разложим по образовавшимся веществам:

Т.к. содержание кислорода в ДГ измеряется газоанализатором (в %), то из слагаемого (21O2-2,21VO2) можно вычислить исходный объем:

Теперь объем ТГ в общем объеме исходных веществ известен. Т.к. объемы исходных веществ и ДГ при одинаковых условиях (P, T) равны, то и расход исходных веществ (м3/с) равен расходу ДГ (м3/с).

Расходы ТГ и ДГ соотносятся так же, как и объемы (напомню: для удобства расчет ведется на 100 объемов):

Из (6) находим расход ДГ:

Пример

При испытаниях в станционных условиях приведенная мощность газотурбинного двигателя ПС-90ГП-2 составила 15,97 МВт (номинал - 16 МВт), расход топливного газа - 4490 нормальных м3/ч (1,247 нормальных м3/с), концентрация кислорода в дымовых газах - 15,2%.

Расход ТГ необходимо привести к стандартным условиям (для пересчета из нм3/с - умножить на коэффициент К=273/293=0,932).

Используя эти данные, способ дает расход дымовых газов 44,28 м3/с. По параметрам, полученным при испытаниях двигателя, расход дымовых газов составляет 47,04 м3/с. Погрешность определения расхода дымовых газов составила 5,9%.

«Методика…» /2/ при расчете по этим параметрам дает расход дымовых газов 41,40 м3/с, погрешность - 12,0%.

Источники информации

1. СТО Газпром 2-3.5-038-2005. Инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях. Москва, 2005 г.

2. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. Москва, 1999 г.

1. Расчетный способ определения расхода дымовых газов для энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан, отличающийся тем, что расчетный способ позволяет найти расход дымовых газов от газотурбинных двигателей по измеренному содержанию в них кислорода и известному расходу топливного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приведенный в способе расчет основывается только на окислении метана без примеси других углеводородов и математическая модель основана на строгом балансе объемов топлива и продуктов сгорания и более точна по сравнению с прототипом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения газообразных и текучих сред, а также в коммерческих расчетах.

Изобретение относится к области гидрометрии и может использоваться в системе водоучета на открытых каналах оросительных систем с призматическим руслом. Сущность способа сводится к использованию двух датчиков уровня воды, оснащенных средствами дистанционной передачи показаний уровня, расположенных в уровнемерных колодцах верхнего и нижнего гидрометрических створов, определению уровней воды в створах, перепада уровней между верхним и нижним створами и вычислению расхода воды.
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерителям количества текучей среды, а также к способу определения количества текучей среды. Изобретение может быть использовано для уменьшения погрешности тахометрических преобразователей при измерении количества текучих сред, прошедших через них.

Изобретение относится к системе и способу измерения потока текучей среды. Вибрационный расходомер (5) включает в себя сборку датчика, расположенную в трубопроводе (301).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции (КНС), оборудованных резервуарами и работающих в режиме периодического включения (циклическом режиме).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения притока и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции.

Настоящее изобретение относится к регуляторам расхода текучей среды, таким как регуляторы расхода жидкости или газа, а более конкретно - к регулятору, имеющему модификатор потока с регистрацией давления.

Предложенное изобретение относится к процедуре контроля многофазных смесей при их транспортировке по трубопроводу, в процессе которого исключают процесс пробкообразования.

Изобретение относится к бытовым счетчикам для учета расхода холодной (горячей) воды индивидуальными потребителями в условиях изменения режимов и тарифов, а также автоматизированного согласованного с потребителем изменения режимов и тарифов, передачи информации о количестве потребленной воды и оплате за указанную услугу, а также предупреждения аварийных ситуаций.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода и количества газообразных сред. Клапан с гистерезисной характеристикой для измерения расхода газовой среды содержит корпус с закрепленной в нем втулкой, имеющей две поверхности запирания, подвижный поршень, притягивающиеся постоянные магниты, один из которых закреплен во втулке, другой в тарелке поршня, дополнительно содержит катушку индуктивности, размещенную в зоне взаимодействия магнитов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1). Плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) определяют путем измерения скорости (vs) звука в упомянутой текучей среде, а упомянутые плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) используют для определения теплового потока (dQ/dt). Также предложено устройство для реализации указанного способа, включающее средство для измерения дифференциальной температуры, средство для измерения абсолютной температуры, средство для измерения скорости звука в текучей среде, средство для измерения объемного расхода, а также блок оценки для определения теплового потока на основании полученных данных. Технический результат - повышение точности определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству направления потока для использования с регуляторами текучей среды. Регулятор текучей среды включает корпус, имеющий перепускной канал, ограничивающий дроссель, который по текучей среде соединяется с впускным отверстием и выпускным отверстием. Плунжер клапана, расположенный в перепускном канале, перемещается относительно седла клапана, прилегающего к дросселю. Исполнительный механизм функционально присоединен к плунжеру клапана, и исполнительный механизм включает измерительную камеру по текучей среде, соединенную с выпускным отверстием перепускного канала. Исполнительный механизм перемещает плунжер клапана относительно седла клапана, чтобы регулировать поток текучей среды через дроссель между впускным отверстием и выпускным отверстием в ответ на давление рабочей текучей среды на выходе. Элемент направления потока присоединен к плунжеру клапана. Элемент направления потока имеет узел снижения ослабления, чтобы направлять текучую среду, проходящую через дроссель, к выпускному отверстию перепускного канала и от измерительной камеры исполнительного механизма при первом перепаде давления на дросселе и узел снижения усиления, чтобы направлять текучую среду, проходящую к измерительной камере исполнительного механизма при втором перепаде давления, где второй перепад давления больше, чем первый перепад давления. Технический результат - улучшение пропускной способности или класса точности регулятора текучей среды, осуществление корректировки как характеристики усиления потока, так и характеристики ослабления потока. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для определения расхода среды в круглых трубопроводах при стабилизированном течении. Способ определения расхода в трубопроводах включает измерение скорости потока в двух характерных точках по сечению трубы и определение расхода по результатам этих измерений. Отличительной особенностью способа является то, что дополнительно измеряют скорость среды в какой-либо точке потока по сечению трубы, определяют на основе единого универсального логарифмического профиля U=Аkln(х)+Вk значения коэффициентов Аk и Вk для каждой пары известных значений координат (расстояний от стенки трубы) точек измерения скорости и измеренных значений скорости в этих точках (, ) и (, ), вычисляют относительные разности значений коэффициентов Ak и Bk и (верхние индексы обозначают значения коэффициентов Ak и Bk, вычисленные для различных пар значений координата-скорость), при условии, что величины и для каждой пары значений Ak и Bk не превышают наперед заданного значения ε, определяют расход теплоносителя по зависимости: где r=r0-х - расстояние от центра трубы; r0 - радиус трубы; х - расстояние от стенки трубы; - среднее значение коэффициентов Ak; - среднее значение коэффициентов Bk; n=3; κ - постоянная Кармана; ν - кинематическая вязкость среды; δв - толщина вязкого подслоя. Технический результат - повышение точности. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам контроля расхода и равномерности распределения жидкости многоканальной гидравлической системы и используется, например, в металлургическом производстве для контроля расхода и равномерной подачи жидкости на поверхность охлаждаемых изделий/материалов, например металлопрокат, в частности рельс при термообработке. Устройство контроля расхода и равномерности распределения жидкости многоканальной гидравлической системы содержит жидкостную камеру с гидравлическим входом и двумя или более гидравлическими выходами для выпуска электропроводящей жидкости, а также установленный на гидравлическом входе жидкостной камеры измеритель расхода, соединенный с блоком управления. Каждый гидравлический выход оснащен размещенным на траектории выпущенной из гидравлического выхода струи измерительным электродом, соединенным через преобразователь тока с блоком управления и с первым выходом общего источника напряжения, второй выход которого соединен с жидкостной камерой и/или гидравлическими выходами. Технический результат - повышение качества и обеспечение непрерывности контроля операции термообработки изделия/материала, повышение стабильности технологического процесса термообработки, обеспечение контроля объема поступающей в жидкостную камеру жидкости, а также равномерности ее распределения по каналам многоканальной гидравлической системы, обеспечение контроля временных параметров струй жидкости и их сечений при прохождении через гидравлические выходы. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области учета сжиженных углеводородных газов (далее - СУГ) и, в частности, к измерениям массы СУГ при хранении на автомобильных газозаправочных станциях (далее - АГЗС) и многотопливных автозаправочных станциях (далее - МАЗС). Способ учета сжиженных углеводородных газов (СУГ), хранимых в резервуаре, содержит этапы, на которых: определяют компонентный состав СУГ с помощью средства хроматографического анализа и определяют молекулярные массы µ определенных компонентов с помощью блока обработки. Затем измеряют значение плотности ρж жидкой фазы компонентов, входящих в состав СУГ с помощью средства измерения плотности; определяют уровень H раздела фаз СУГ в резервуаре с помощью средства измерения уровня раздела фаз. Далее определяют температуру tж жидкой фазы СУГ и температуру tп паровой фазы СУГ в резервуаре с помощью датчиков температуры. Затем измеряют значение плотности ρп паровой фазы компонентов, входящих в состав СУГ, с помощью средства измерения плотности или определяют плотность ρп паровой фазы компонентов, входящих в состав СУГ, по компонентному составу и значению температуры жидкой фазы СУГ в резервуаре с помощью блока обработки. Далее определяют по значению уровня H раздела фаз СУГ в резервуаре соответствующее этому уровню значение объема Vж20 жидкой фазы СУГ в резервуаре на измеряемом уровне H с использованием заранее известной градуировочной таблицы резервуара, составленной при температуре 20°C, при помощи блока обработки и вычисляют объем Vж(tж) жидкой фазы СУГ в резервуаре при температуре tж по формуле Vж(tж)=Vж20·[1+2·αст·(tж-20)] при помощи блока обработки, определяют объем паровой фазы СУГ в резервуаре при определенной температуре tп паровой фазы СУГ как разность полной вместимости резервуара при упомянутой температуре и объема жидкой фазы СУГ в резервуаре при упомянутой температуре по формуле Vп(tп)=VД20 рез·[1+2·αст·(tп-20)]-Vж(tж), где VД20 рез - заранее известная действительная вместимость резервуара при температуре 20°C. Затем вычисляют массу Mж жидкой фазы СУГ как произведение объема Vж(tж) жидкой фазы в резервуаре на измеренное значение плотности ρж жидкой фазы СУГ, вычисляют массу Mп паровой фазы СУГ как произведение объема Vп(tп), занимаемого паровой фазой СУГ в резервуаре, на измеренное или определенное значение плотности ρп паровой фазы СУГ, определяют общую массу M0 СУГ в резервуаре посредством суммирования массы Mж жидкой фазы и массы Mп паровой фазы СУГ в резервуаре. Техническим результатом является повышение точности учета СУГ при хранении в резервуарах. 3 з.п. ф-лы, 7 табл.

Предлагаются системы и способы инициирования контрольной проверки расходомера при помощи компьютера расхода. Инициирование контрольной проверки расходомера включает этапы: обеспечения расходомера, установленного в трубопроводе и содержащего одну или большее число труб, определяющих впускное отверстие и выпускное отверстие, через которые протекает флюид в трубопроводе; передачи на расходомер при помощи компьютера расхода запроса на инициирование контрольной проверки расходомера, при этом контрольная проверка включает осуществление вибрационного воздействия на трубы для сообщения им вибраций при протекании продукта через трубы; получения от расходомера данных диагностики, основанных на вибрациях труб; и регистрации в журнале компьютера расхода результата контрольной проверки, определенного на основе данных диагностики. Технический результат – обеспечение надежного указания на возможный выход из строя или ненадлежащее функционирование расходомера, не требуя при этом каких-либо модификаций трубопровода. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использовано для измерения расхода и количества природного газа при коммерческом учете. В информационно-измерительной системе для измерения расхода и количества газа, состоящей из основного измерительного трубопровода с вихревым расходомером, датчиков давления и температуры, контроллера и запоминающего устройства, согласно изобретению параллельно основному измерительному трубопроводу установлен байпасный измерительный трубопровод с установленным в нем образцовым ультразвуковым расходомером и краном, управляемым контроллером. При этом контроллер выполнен с возможностью осуществления алгоритма вычисления расхода по формуле: где Q - расход, измеряемый вихревым преобразователем;q - расход, измеряемый ультразвуковым расходомером;ƒ1 - частота, снимаемая, пропорциональная расходу Q;ƒ2 - частота, снимаемая, пропорциональная расходу Q-q. Технический результат - повышение точности измерения расхода. 1 ил.

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру для измерения скорости потока и/или расхода текучей среды. Ультразвуковой расходомер содержит: измерительный преобразователь, имеющий соединительные фланцы для присоединения трубопроводов текучей среды и среднюю часть, выполненную с возможностью пропускания текучей среды, по меньшей мере два помещенных в среднюю часть ультразвуковых преобразователя, которые образуют пару ультразвуковых преобразователей и между которыми установлена измерительная цепь, проходящая через поток, датчик давления, удерживаемый в средней части в гнезде датчика давления и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, калибровочный вывод, удерживаемый в средней части в гнезде калибровочного вывода и имеющий сообщение по текучей среде с внутренностью средней части через гнездо поршня, причем поршень в гнезде поршня выполнен с возможностью приведения в два положения, при этом в первом положении датчик давления имеет сообщение по текучей среде с внутренностью средней части, а во втором положении датчик давления через гнездо поршня имеет сообщение по текучей среде с калибровочным выводом. Технический результат – создание простого и компактного ультразвукового расходомера с возможностью простой калибровки датчика давления в расходомере. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к вибрационным измерителям и, в частности, к способам и устройствам для определения асимметричного потока в многопоточных измерителях вибрации труб. Предлагается расходомер, который включает в себя сенсорный узел и измерительную электронику. Расходомер содержит две или более расходомерных трубок, возбудитель, соединенный с расходомерными трубками, который ориентирован с возможностью возбуждения колебаний вынужденной моды в расходомерных трубках. Два или более тензометров соединены с двумя расходомерными трубками и ориентированы с возможностью обнаружения фазы колебаний вынужденной моды. Одна или более мостовых схем электрически связаны с двумя или более тензометрами, при этом мостовые схемы выполнены с возможностью выдачи сигнала, указывающего на асимметрию потока между двумя расходомерными трубками. Технический результат – возможность определения асимметричного потока. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Полевое устройство для мониторинга технологического параметра текучей среды промышленного процесса содержит технологический компонент, который представляет относительное движение в зависимости от технологического параметра, устройство захвата изображения, которое изменяется вследствие относительного движения технологического компонента, и процессор обработки изображения, соединенный с устройством захвата изображения. Процессор обнаруживает относительное движение технологического компонента на основании захваченного изображения и измеряет технологический параметр на основании обнаруженного относительного движения. Выходная схема, соединенная с процессором обработки изображения, предоставляет выходной сигнал, относящийся к измеренному технологическому параметру. Повышается точность мониторинга. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу определения расхода дымовых газов от энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан. Способ базируется на строгой аналитической зависимости, связывающей между собой расход дымовых газов, содержание в них кислорода и расход метана. Технический результат - повышение сходимости расчетных параметров с полученными при испытаниях данными. 1 з.п. ф-лы.

Наверх