JPH0760133B2 - 天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオツベ指数測定装置 - Google Patents
天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオツベ指数測定装置Info
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- JPH0760133B2 JPH0760133B2 JP4707487A JP4707487A JPH0760133B2 JP H0760133 B2 JPH0760133 B2 JP H0760133B2 JP 4707487 A JP4707487 A JP 4707487A JP 4707487 A JP4707487 A JP 4707487A JP H0760133 B2 JPH0760133 B2 JP H0760133B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、燃料ガスの内、天然ガス、及び石油ガス系燃
料ガスのウオッベ指数を測定する装置に関する。
料ガスのウオッベ指数を測定する装置に関する。
（従来技術） 通常、都市ガスは、複数種の成分を含んだ液化天然ガス
や、液化石油ガスを気化させて製造する関係上、気化の
過程において沸点温度に対応して特定成分が選択的に気
化するため、ガスの性質が時間とともに変動したり、ま
た天然ガス系のものにあっては産地により、また石油ガ
ス系のものにあっては原油分解工程によって成分が異な
るため、ガス燃焼器具での燃焼特性に変動を来たし、不
完全燃焼を起す虞れがある。
や、液化石油ガスを気化させて製造する関係上、気化の
過程において沸点温度に対応して特定成分が選択的に気
化するため、ガスの性質が時間とともに変動したり、ま
た天然ガス系のものにあっては産地により、また石油ガ
ス系のものにあっては原油分解工程によって成分が異な
るため、ガス燃焼器具での燃焼特性に変動を来たし、不
完全燃焼を起す虞れがある。
このため、通常都市ガス製造工程においては、燃焼特性
を表すウオッベ指数、つまり燃料ガスの発熱量Ｑと、空
気に対する燃料ガスの比重ｄの平方根との比Q/√ｄによ
り規定される値を測定しつつ、この値を設定値に維持す
るように複数種のガスや空気の混合比率の制御がなされ
ている。
を表すウオッベ指数、つまり燃料ガスの発熱量Ｑと、空
気に対する燃料ガスの比重ｄの平方根との比Q/√ｄによ
り規定される値を測定しつつ、この値を設定値に維持す
るように複数種のガスや空気の混合比率の制御がなされ
ている。
ところで、このウオッベ指数の測定は、ガス比重計測装
置により測定された比重ｄとガス発熱量計により測定さ
れたガス熱量から演算により求めているが、ガス比重の
計測には、規定量のガスをサンプリングしてから質量を
測定するという操作を必要とするため、サンプリングか
ら測定結果を得るまでに長時間を要し、ガスや空気の混
合制御に時間遅れが生じるという問題があった。
置により測定された比重ｄとガス発熱量計により測定さ
れたガス熱量から演算により求めているが、ガス比重の
計測には、規定量のガスをサンプリングしてから質量を
測定するという操作を必要とするため、サンプリングか
ら測定結果を得るまでに長時間を要し、ガスや空気の混
合制御に時間遅れが生じるという問題があった。
また、このような問題を解消するため、ガス収容室に駆
動羽根と受動羽根を対向配設して、ガスの比重を伝達ト
ルクとして測定する装置、いわゆるラウター式ガス比重
測定装置を使用したものも実用化されているが、可動機
構を必要として装置が複雑化するという問題と、応答に
１乃至２分を要し、依然して応答速度が低いという問題
がある。
動羽根と受動羽根を対向配設して、ガスの比重を伝達ト
ルクとして測定する装置、いわゆるラウター式ガス比重
測定装置を使用したものも実用化されているが、可動機
構を必要として装置が複雑化するという問題と、応答に
１乃至２分を要し、依然して応答速度が低いという問題
がある。
このような問題を解消するため、ガスの比重を音響速度
により測定することも考えられるが、比重に対する音速
の変化率が小さく、分解能が低いという問題がある。
により測定することも考えられるが、比重に対する音速
の変化率が小さく、分解能が低いという問題がある。
（目的） 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは天然ガス系列、石油ガス系
列（なお、本発明でいう天然ガス系とは、天然ガスに増
熱を目的として石油ガスを混合したもの、及びこの増熱
した天然ガスを空気により希釈したものの２種類を、ま
た石油ガス系とは石油ガスそれ自体と、石油ガスを空気
により希釈したものの２種類のものを指す）のウオッベ
指数を高い分解能で、オンライン計測することができる
新規なウオッベ指数測定装置を提供することにある。
て、その目的とするところは天然ガス系列、石油ガス系
列（なお、本発明でいう天然ガス系とは、天然ガスに増
熱を目的として石油ガスを混合したもの、及びこの増熱
した天然ガスを空気により希釈したものの２種類を、ま
た石油ガス系とは石油ガスそれ自体と、石油ガスを空気
により希釈したものの２種類のものを指す）のウオッベ
指数を高い分解能で、オンライン計測することができる
新規なウオッベ指数測定装置を提供することにある。
（発明の概要） すなわち、本発明は、燃料ガスの内、天然ガスや石油ガ
ス系の燃料ガスは、これの発熱量ばかりでなく、比重ま
でもが屈折率に比例するという本発明者らの新しい知見
に基づき、光干渉測定装置からの信号を演算処理するこ
とにより、高い分解能で、オンライン計測を可能ならし
めた点にある。
ス系の燃料ガスは、これの発熱量ばかりでなく、比重ま
でもが屈折率に比例するという本発明者らの新しい知見
に基づき、光干渉測定装置からの信号を演算処理するこ
とにより、高い分解能で、オンライン計測を可能ならし
めた点にある。
（実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例を示したものであって、図中
符号１は燃料ガスと標準ガスの屈折率の差分を測定する
ガス屈折率測定装置で、燃料ガスが流入する第１セル２
と、標準ガスが流入する第２セル３からなり、第１セル
２のガス流入口2aには流量調整機構４を介してガス供給
ラインＬが接続され、またガス流出口2bはパイプ５を介
して放出口に連通されている。
符号１は燃料ガスと標準ガスの屈折率の差分を測定する
ガス屈折率測定装置で、燃料ガスが流入する第１セル２
と、標準ガスが流入する第２セル３からなり、第１セル
２のガス流入口2aには流量調整機構４を介してガス供給
ラインＬが接続され、またガス流出口2bはパイプ５を介
して放出口に連通されている。
一方、第２セル３は、そのガス流入口3aに電磁弁６と流
量調整機構７を介して標準ガスボンベ８が接続され、ま
たガス流出口3bには放出口が連通されている。これらの
セル２、３の軸方向には、プリズム９により２光路に分
割した光源10からの光が入射し、またこれらセル２、３
を通過した光をプリズム11により同一光路に導いて、標
準ガスと燃料ガスとの屈折率の差に基づいて光干渉を生
じさせ、これを光電検出器12により電気信号に変換する
ように構成されている。
量調整機構７を介して標準ガスボンベ８が接続され、ま
たガス流出口3bには放出口が連通されている。これらの
セル２、３の軸方向には、プリズム９により２光路に分
割した光源10からの光が入射し、またこれらセル２、３
を通過した光をプリズム11により同一光路に導いて、標
準ガスと燃料ガスとの屈折率の差に基づいて光干渉を生
じさせ、これを光電検出器12により電気信号に変換する
ように構成されている。
13は発熱量演算回路で、第２図（イ）に示したように屈
折率と比重の関係を表わす、後述の発熱量関数Q1、Q2、
Q3、Q4を格納して、釦13aによりガスの種類に対応する
関数が選択される発熱量関数記憶回路13bと、選択され
た発熱量関数に基づいて検出器12の信号から発熱量を演
算する演算回路13cとにより構成したり、同図（ロ）に
示したように屈折率をアドレスに取り、また発熱量をデ
ータに取った格納した辞書13dと、釦13eにより読出し領
域の選択を行なうアクセス回路13fとから構成されてい
る。
折率と比重の関係を表わす、後述の発熱量関数Q1、Q2、
Q3、Q4を格納して、釦13aによりガスの種類に対応する
関数が選択される発熱量関数記憶回路13bと、選択され
た発熱量関数に基づいて検出器12の信号から発熱量を演
算する演算回路13cとにより構成したり、同図（ロ）に
示したように屈折率をアドレスに取り、また発熱量をデ
ータに取った格納した辞書13dと、釦13eにより読出し領
域の選択を行なうアクセス回路13fとから構成されてい
る。
14は比重演算回路で、第３図（イ）に示したように屈折
率と比重の関係を表わす、後述の関数d1、d2、d3、d4を
格納して、釦14aによりガスの種類に対応する比重関数
が選択される比重関数記憶回路14bと、この選択された
比重関数に基づいて検出器12の信号から比重を演算する
演算回路14cとにより構成したり、同図（ロ）に示した
ように屈折率をアドレスに取り、また比重をデータに取
った辞書14dと、釦14eにより読出し領域の選択を行なう
アクセス回路14fとから構成されている。
率と比重の関係を表わす、後述の関数d1、d2、d3、d4を
格納して、釦14aによりガスの種類に対応する比重関数
が選択される比重関数記憶回路14bと、この選択された
比重関数に基づいて検出器12の信号から比重を演算する
演算回路14cとにより構成したり、同図（ロ）に示した
ように屈折率をアドレスに取り、また比重をデータに取
った辞書14dと、釦14eにより読出し領域の選択を行なう
アクセス回路14fとから構成されている。
15は、開平演算回路で、比重演算回路14からの演算結果
の平方根を演算するものである。16は比演算回路で、発
熱量演算回路13と開平演算回路15からの値の比を演算す
るものである。なお、図中符号17は、標準ガスの注入間
隔を制御するタイマーを示す。
の平方根を演算するものである。16は比演算回路で、発
熱量演算回路13と開平演算回路15からの値の比を演算す
るものである。なお、図中符号17は、標準ガスの注入間
隔を制御するタイマーを示す。
この実施例において装置を作動させると、ガス供給ライ
ンＬを流れている燃料ガスは、流量調整機構４により一
定の流量に調整されて第１セル２に流入し、またボンベ
８に収容されている標準ガスは、流量調整機構７、及び
電磁弁６を経て一定の流量となって第２セル３に流入す
る。
ンＬを流れている燃料ガスは、流量調整機構４により一
定の流量に調整されて第１セル２に流入し、またボンベ
８に収容されている標準ガスは、流量調整機構７、及び
電磁弁６を経て一定の流量となって第２セル３に流入す
る。
この状態において、光源10から入射した光は、第１セル
２と第２セル３に入射し、これらセル２、３収容されて
いる燃料ガスと標準ガスの屈折率の差に基づいて干渉を
生じて、光電検出器12により電気信号に変換される。
２と第２セル３に入射し、これらセル２、３収容されて
いる燃料ガスと標準ガスの屈折率の差に基づいて干渉を
生じて、光電検出器12により電気信号に変換される。
ところで、本発明者らは、燃料ガスの内、天然ガス系、
石油ガス系のガスは、その発熱量Ｑと比重ｄが光の屈折
率ｎに一義的に対応することを見出した。
石油ガス系のガスは、その発熱量Ｑと比重ｄが光の屈折
率ｎに一義的に対応することを見出した。
すなわち、メタンCH4、エタンC2H6、プロパンC3H8、イ
ソブタン−C4Ｈ、ノルマルブタンｎ−C4Ｈからなる
天然ガスと、水素H2については、第４図に示したよう
に、 ｄ＝0.0017279×Ｎ−0.1544318 Ｑ＝24.747×Ｎ−154 ただしＮ＝（ｎ−１）×106 石油ガスを混合して増熱した天然ガス系については、第
５図に示したように、 ｄ＝0.0016613×Ｎ−0.1291233 Ｑ＝24.35×Ｎ−490 ただしＱ＞9537Kcal 上記増熱天然ガスを空気で希釈した天然ガス−空気混合
系については、第６図に示したように、 ｄ＝−0.0015679×Ｎ＋1.426463 Ｑ＝53.593×（Ｎ−272）＝53.593×Ｎ−14577.3 ただし、増熱天然ガスの発熱量が11240Kcal一定のとき 石油ガスブタン−空気混合ガス系については、第７図に
示したように、 ｄ＝0.0010602×Ｎ＋0.711625 Ｑ＝31.163×（Ｎ−272）＝31.163×Ｎ−8476.34 ただし、石油ガスの発熱量が31950kcal一定のとき という関係が成立つことを確認した。
ソブタン−C4Ｈ、ノルマルブタンｎ−C4Ｈからなる
天然ガスと、水素H2については、第４図に示したよう
に、 ｄ＝0.0017279×Ｎ−0.1544318 Ｑ＝24.747×Ｎ−154 ただしＮ＝（ｎ−１）×106 石油ガスを混合して増熱した天然ガス系については、第
５図に示したように、 ｄ＝0.0016613×Ｎ−0.1291233 Ｑ＝24.35×Ｎ−490 ただしＱ＞9537Kcal 上記増熱天然ガスを空気で希釈した天然ガス−空気混合
系については、第６図に示したように、 ｄ＝−0.0015679×Ｎ＋1.426463 Ｑ＝53.593×（Ｎ−272）＝53.593×Ｎ−14577.3 ただし、増熱天然ガスの発熱量が11240Kcal一定のとき 石油ガスブタン−空気混合ガス系については、第７図に
示したように、 ｄ＝0.0010602×Ｎ＋0.711625 Ｑ＝31.163×（Ｎ−272）＝31.163×Ｎ−8476.34 ただし、石油ガスの発熱量が31950kcal一定のとき という関係が成立つことを確認した。
すなわち、天然ガスを石油ガスにより増熱した都市ガス
を例に採ると、表１に示したように、その成分比に関わ
りなく屈折率Ｎすなわち、（ｎ−１）×106と発熱量
Ｑ、及び比重ｄが極めて高い精度により一次関数で相関
していることが解る。
を例に採ると、表１に示したように、その成分比に関わ
りなく屈折率Ｎすなわち、（ｎ−１）×106と発熱量
Ｑ、及び比重ｄが極めて高い精度により一次関数で相関
していることが解る。
このようにして、比重演算回路14から出力したデータ
は、開平演算回路15において開かれて√ｄを演算された
のち、比演算回路16において発熱量Ｑとの比を演算さ
れ、ウオッベ指数に変換される。（なお上述の空気希釈
により発熱量を調整するガスの基準発熱量を、それぞれ
11240kcal、31950kcalに例を採っているが、任意の発熱
量のガスを空気で希釈しても定数が変化するだけで、相
関関係を維持することは明らかなところである。） ところで、第１セル２に燃料ガスが流入すると、その屈
折率Ｎの検出に要する時間は、極めて短く、また、この
屈折率から所定の演算を実行するに要する時間も極めて
短いから、比演算回路16から出力されてくるウオッベ指
数は、現在ガス供給ラインＬを流れている燃料ガスの性
状や燃焼特性を表わすことになる。
は、開平演算回路15において開かれて√ｄを演算された
のち、比演算回路16において発熱量Ｑとの比を演算さ
れ、ウオッベ指数に変換される。（なお上述の空気希釈
により発熱量を調整するガスの基準発熱量を、それぞれ
11240kcal、31950kcalに例を採っているが、任意の発熱
量のガスを空気で希釈しても定数が変化するだけで、相
関関係を維持することは明らかなところである。） ところで、第１セル２に燃料ガスが流入すると、その屈
折率Ｎの検出に要する時間は、極めて短く、また、この
屈折率から所定の演算を実行するに要する時間も極めて
短いから、比演算回路16から出力されてくるウオッベ指
数は、現在ガス供給ラインＬを流れている燃料ガスの性
状や燃焼特性を表わすことになる。
第８図は、本発明の他の実施例を示すものであって、図
中符号20は、ウオッベ指数演算装置で、検出器12からの
信号を受ける開平演算回路21と、ガスの種類ごとの比例
定数を格納した定数記憶回路22と、平方根に定数を乗算
する乗算回路23とから構成されている。
中符号20は、ウオッベ指数演算装置で、検出器12からの
信号を受ける開平演算回路21と、ガスの種類ごとの比例
定数を格納した定数記憶回路22と、平方根に定数を乗算
する乗算回路23とから構成されている。
この実施例において、検出器12により検出された屈折率
を開平演算回路21により開平演算し、屈折率の開平を求
める。言うまでもなくこの値は、上述したようにウオッ
ベ指数に比例しているから、これに定数記憶回路22から
ガスの系に一致した定数を乗算するだけでウオッベ指数
に変換できることは明らかである。
を開平演算回路21により開平演算し、屈折率の開平を求
める。言うまでもなくこの値は、上述したようにウオッ
ベ指数に比例しているから、これに定数記憶回路22から
ガスの系に一致した定数を乗算するだけでウオッベ指数
に変換できることは明らかである。
この実施例によれば、第１図装置における比演算回路を
省略することができて、演算処理速度の向上と、回路構
成の簡素化を図ることができる。
省略することができて、演算処理速度の向上と、回路構
成の簡素化を図ることができる。
なお、上述の実施例においては複数系のガスのウオッベ
指数を測定する場合を例に採って説明したが、単一系の
ガスのウオッベ指数を測定するものにあっては、必要と
する系の演算データだけを内蔵させればよいことは明ら
かである。
指数を測定する場合を例に採って説明したが、単一系の
ガスのウオッベ指数を測定するものにあっては、必要と
する系の演算データだけを内蔵させればよいことは明ら
かである。
また、上述の実施例においては、１つの干渉光学系を共
通に使用しているが、熱量測定系とガス比重測定系に独
立の干渉光学系を用いても同様の作用を奏することは明
らかである。
通に使用しているが、熱量測定系とガス比重測定系に独
立の干渉光学系を用いても同様の作用を奏することは明
らかである。
さらに、上述の実施例においては新規に構成する場合に
ついて説明したが、演算回路を増設することにより既存
の光干渉式ガス熱量測定装置からの屈折率信号を得、こ
れに基づいてウオッベ指数を演算することもでき、装置
コストの低減を図ることが可能となる。
ついて説明したが、演算回路を増設することにより既存
の光干渉式ガス熱量測定装置からの屈折率信号を得、こ
れに基づいてウオッベ指数を演算することもでき、装置
コストの低減を図ることが可能となる。
さらに、上述の実施例においては測定が終了した燃料ガ
スを大気中に捨てているが、供給ラインＬに戻すように
してもよい。
スを大気中に捨てているが、供給ラインＬに戻すように
してもよい。
また、上述の実施例においては標準ガスとの屈折率の差
を検出しているが、空気等の屈折率が一定と見なせる物
質を使用しても同様の作用を奏する。
を検出しているが、空気等の屈折率が一定と見なせる物
質を使用しても同様の作用を奏する。
（効果） 以上、説明したように本発明によれば、燃料ガスの屈折
率を測定し、これの値の開平に比例する値を出力するよ
うにしたので、燃料ガスの内、特に、天然ガス系、及び
石油ガス系のもののウオッベ指数を瞬時に求めることが
できてオンライン計測を可能とすることができる。
率を測定し、これの値の開平に比例する値を出力するよ
うにしたので、燃料ガスの内、特に、天然ガス系、及び
石油ガス系のもののウオッベ指数を瞬時に求めることが
できてオンライン計測を可能とすることができる。
またガスの性質に敏感な光干渉を利用しているため、ウ
オッベ指数を高い分解能と高い精度により測定すること
ができるばかりでなく、従来の光干渉式熱量測定装置を
利用することが可能となって、装置のコストを可及的に
低減することができる。
オッベ指数を高い分解能と高い精度により測定すること
ができるばかりでなく、従来の光干渉式熱量測定装置を
利用することが可能となって、装置のコストを可及的に
低減することができる。
さらに、測定系に可動部を含まないため、信頼性の向上
を図るとともに、同一系の信号を処理するための回路構
成の簡素化を図ることができる。
を図るとともに、同一系の信号を処理するための回路構
成の簡素化を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す装置の構成図、第２、
３図はそれぞれ同上装置に使用する発熱量演算回路、及
び比重演算回路の実施例を示すブロック図、第４図乃至
第７図は、それぞれ燃料ガスの屈折率と発熱量、及び比
重との関係を示す線図、及び第８図は本発明の他の実施
例を示す構成図である。 １……屈折率測定装置、２、３……セル ９、11……プリズム、８……標準ガスボンベ 12……検出器 Ｌ……燃料ガス供給ライン
３図はそれぞれ同上装置に使用する発熱量演算回路、及
び比重演算回路の実施例を示すブロック図、第４図乃至
第７図は、それぞれ燃料ガスの屈折率と発熱量、及び比
重との関係を示す線図、及び第８図は本発明の他の実施
例を示す構成図である。 １……屈折率測定装置、２、３……セル ９、11……プリズム、８……標準ガスボンベ 12……検出器 Ｌ……燃料ガス供給ライン
Claims (2)
- 【請求項１】燃料ガスの屈折率を測定する手段と、該手
段からの屈折率に基づいて燃料ガスの発熱量を演算する
第１の回路と、前記屈折率に基づいて空気基準での燃料
ガスの比重を演算する第２の回路と、第２の回路からの
値の平方根を演算する第３の回路と、前記第１の回路と
第３の回路からのデータとの比を演算する回路を備えて
なる天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオッベ指
数測定装置。 - 【請求項２】燃料ガスの屈折率を測定する手段と、該手
段からの屈折率の平方根を演算する回路と、ガスの種類
に対応する比例定数を乗算する回路を備えてなる天然ガ
ス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオッベ指数測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4707487A JPH0760133B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオツベ指数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4707487A JPH0760133B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオツベ指数測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212846A JPS63212846A (ja) | 1988-09-05 |
| JPH0760133B2 true JPH0760133B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=12765021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4707487A Expired - Fee Related JPH0760133B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 天然ガス系、及び石油ガス系燃料ガスのウオツベ指数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760133B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130233056A1 (en) * | 2010-11-15 | 2013-09-12 | Riken Keiki Co., Ltd. | Method for measuring specific gravity of combustible gases, device for measuring specific gravity, and device for measuring wobbe index |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP4707487A patent/JPH0760133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63212846A (ja) | 1988-09-05 |
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