CZ20116A3 - Zpusob výroby smesi plynu pro merení plynových spalovacích motoru a zarízení pro provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob výroby smesi plynu pro merení plynových spalovacích motoru, kde k základnímu médiu, tvorenému zemním plynem a/nebo metanem se primíchává v pomeru 1:0,001 až 0,001:1 alespon jeden další plyn a takto vyrobená smes je privádena do sacího systému motoru a/nebo je pres ventil regulující bohatost smesi privádena do sacího systému motoru. Zarízení k provádení zpusobu výroby smesi plynu je tvoreno prívodem (1) zemního plynu a/nebo metanu, který je pripojen na plynomer (2) s elektronickým výstupem (14), opatrený nulovým regulátorem (3) za kterým je pripojena smešovací nádoba (4), která je pripojena prívodním palivovým potrubím (12) na sací systém spalovacího motoru v míste prívodu (13) plynného paliva.

Description

Způsob výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby směsi plynů pro měření, testování, ověřování a optimalizaci plynových spalovacích motorů v laboratorních zkušebnách a návrhu zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Plynové spalovací motory jsou běžně v laboratorních zkušebnách testovány pro jednoduše dostupné plyny. Mezi tyto plyny patří zemní plyn distribuovaný v plynové rozvodné soustavě, běžně dodávaný a v distribuční síti dostupný vodík a směsi propanbutanu. Plynové spalovací motory spalující méně obvyklou plynnou směs (bioplyn, čistírenský plyn, skládkový plyn, kalový plyn, důlní plyn, koksárenský plyn, dřevoplyn, pyrolýzní plyn, apod.) nejsou testovány a jejich parametry a vlastnosti jsou určeny odhadem dle různých modelů či výpočtů. V některých případech jsou tyto motory testovány až na místě instalace či provozu, kde je plyn daného složeni dostupný.

Hlavní nevýhodou určení vlastností a parametrů plynových spalovacích motorů odhadem dle výpočtů a modelů je nepřesnost pří určení parametrů a vlastností motorů, jejich životnosti a spolehlivosti a s tím souvisej i pozdější možné škody ekonomického charakteru a bezpečnostní rizika.

Nevýhodou testování v místě provozu či instalace je neznalost parametrů a vlastností motorů v době návrhu motorů a nemožnost * · • · · ♦ · · · · ··♦ ·· «·· »4* ···

- 2 zásadních změn v koncepci motoru. Další nevýhodou tohoto testování je absence kvalitní aparatury pro měření emisí v místě provozu či instalace.

Testování motoru přímo na stlačený konkrétní plyn v laboratořích je problematické s ohledem na rosný bod stlačeného plynu pro většinu uvažovaných plynných směsí. Při použití paliva obsahujícího plyn, který je nebezpečný z hlediska vysoké výbušnosti, je nevýhodou testování motoru přímo na stlačený plyn v laboratořích nebo testování motoru v místě provozu či instalace nemožnost postupného zvyšování podílu nebezpečného plynu v palivu.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že požadovaný plyn daného složení je laboratorně vyroben smíšením jednotlivých plynů v zařízení pro provádění tohoto způsobu a přiveden do sacího systému motoru. Těmito jednotlivými plyny jsou metan a plyny, které obsahuje požadovaný plyn. Metan může být nahrazen zemním plynem z distribuční soustavy, který obsahuje minimáině 60¾ metanu z celkového obj emu.

Do potrubí přívodu zemního plynu a/nebo metanu je připojena větev přívodu plynu a/nebo směsi plynů a/nebo jsou připojeny větve přívodu plynů a takto vyrobená palivová směs je přímo přivedena do sacího systému motoru nebo přes ventil regulující bohatost směsi přivedena do sacího systému motoru. Ve výhodném provedení je do potrubí hlavního přívodu zemního plynu a/nebo metanu umístěna směšovací nádoba, do které je připojena větev

-3přivodu plynu a/nebo směsi plynů a/nebo jsou připojeny větve přívodu plynů a takto vyrobená palivová směs j e přímo přivedena do sacího systému motoru nebo přes ventil regulující bohatost směsi přivedena do sacího systému motoru.

Přívod zemního plynu a/nebo metanu je po směru toku tvořen navzájem propoj enými zásobníky a/nebo zásobníkem stlačeného zemního plynu a/nebo metanu, tlakovým regulačním/redukčním ventilem bez vyhřívání a/nebo s elektrickým vyhříváním a/nebo vyhříváním protékající vodou a elektronickým průtokovým ventilem a/nebo plynoměrem/průtokoměrem s elektronickým výstupem. Ve výhodném provedení je přívod zemního plynu připojen do běžné distribuční soustavy, která obsahuje minimálně 60% metanu z celkového objemu zemního plynu. Přívod zemního plynu z distribuční soustavy je opatřen tlakovým regulačním/redukčním ventilem a/nebo nulovým regulátorem a elektronickým průtokovým ventilem a/nebo plynoměrem/průtokoměrem s elektronickým výstupem.

Přívodní větve j ednotlivých plynů j sou po směru toku tvořeny navzájem propojenými zásobníky a/nebo zásobníkem příslušného stlačeného plynu, tlakovým regulačním/redukčním ventilem bez vyhřívání a/nebo s elektrickým vyhříváním a/nebo vyhříváním protékaj icí vodou a elektronickým průtokovým ventilem.

Tlakové regulačni/redukční ventily a elektronické průtokové ventily jsou nastaveny tak, aby tlak jednotlivých plynů za elektronickým průtokovým ventilem byl větší než tlak zemního plynu a/nebo metanu za elektronickým průtokovým ventilem nebo plynoměrem/průtokoměrem s elektronickým výstupem.

Jednotlivé tlakové regulační/redukční ventily, elektronické průtokové ventily a p1ynoměry/průtokorněry s elektronickým

-4výstupem jsou použity tak, aby byly kalibrovány a schváleny k použiti pro protékající plyn.

Elektronické průtokové ventily a/nebo plynoměry/průtokoměry s elektronickým výstupem jsou elektricky propojeny s elektronickým řídicím systémem a/nebo řídícím počítačem. Elektronický řídicí systém a/nebo řídící počítač nastavuje průtok plynu/plynů na požadovanou konstantní hodnotu průtoku a/nebo na požadovaného složení směsi. Požadovaný průtok plynu/plynů a/nebo složení plynu je dosažen elektronickou regulaci jednotlivých elektronických průtokových ventilů. Průtok zemního plynu z distribuční sítě a/nebo metanu je nastaven elektronickým průtokovým ventilem a/nebo je měřen plynoměrem/průtokoměrem s elektronickým výstupem.

Způsob výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů a zařízení pro provádění tohoto způsobu podle tohoto technického řešení splňuje požadavek na přesnost určení parametrů a vlastností motorů, jejich životnosti a spolehlivosti v době návrhu motorů. Uvedené řešení umožní vytvořit snadno regulovatelné, stabilní a předem dané složení směsi. Stabilita složení směsi umožní opakovatelnost jednotlivých měření. Výhodou tohoto technického řešení je také možnost cenové příznivějších a bezpečnějších měřeni v laboratorních zkušebnách plynových spalovacích motorů oproti měřením v místě provozu čí instalace. Bezpečnost tohoto řešení je dána především možností postupného zvyšování podílu nebezpečného plynu v palivu. Další výhodou je odstranění problému s kondenzací vody oproti přímému použití stlačeného konkrétního plynu.

* ·* #

-5Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn na příkladech technického provedení podle přiložených výkresů, kde jsou na obrázcích schématicky znázorněna zařízení pro provádění tohoto způsobu výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů.

Příklady provedení technického řešení

Na obr. 1 je znázorněn příklad provedení technického řešení zařízení pro provádění tohoto způsobu výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů. Zařízení pro výrobu směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů j e tvořeno přívodem zemního plynu z distribuční soustavy 1, který je připojen na plynoměr s elektronickým výstupem 2, který je dále připojen na nulový regulátor 3. Na nulový regulátor 3 je připojena směšovací nádoba 4, která je dále připojena na ventil reguluj ící bohatost směsi 11, který je přívodním palivovým potrubím 12 připojen na sací systém spalovacích motorů v místě přívodu plynného paliva 13. Do směšovací nádoby je napojen elektronický průtokový ventil 7 pro přívod oxidu uhličitého. Elektronický průtokový ventil 7 je připojen k tlakovému regulačnímu/redukčnímu ventilu 6. Ventil 6 je napojen na navzájem propojené zásobníky 5 oxidu uhličitého. Do směšovací nádoby 4 je napojen elektronický průtokový ventil 10 pro přívod dusíku. Elektronický průtokový ventil 10 je připojen k tlakovému regulačnímu/redukčnímu ventilu 9. Ventil je napojen na navzájem propojené zásobníky 8 s elektronickým výstupem 2

Plynoměr je elektricky pomocí elektronickému dusíku.

připoj en řídicímu systému

17. Elektronický průtokový ventil 7 je elektricky připoj en pomoci elektrického vedení 15 k elektronickému řídicímu systému 17. Elektronický průtokový ventil 10 je

-6elektricky připojen pomoci elektrického vedení 16 k elektronickému řídicímu systému 17. Tlakové regulační/redukční ventily 6 a 9 a elektronické průtokové ventily 7 a 10, jsou nastaveny tak, aby tlak j ednotlivých plynů za elektronickými průtokovými ventily 7 a 10 byl větší než tlak zemního plynu za plynoměrem s elektronickým výstupem 2.

Při laboratorních měření elektronický řídicí systém 17 elektronicky nastavuje průtok plynů pomocí elektronických průtokových ventilů 7 a 10 a podle naměřených hodnot průtoku plynů z elektronických průtokových ventilů 7 a 10 a hodnoty průtoku zemního plynu měřeného plynoměrem s elektronickým výstupem se vyhodnocuje okamžité složení plynné palivové směsi a pomoci elektronických průtokových ventilů 7 a 10 se zpětně toto složení upravuje na požadované složení plynné palivové směsi.

Na obr. 2 je znázorněn příklad provedení technického řešení zařízení pro provádění tohoto způsobu výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů. Zařízení pro výrobu směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů j e tvořeno navzáj em propoj enými zásobníky 18 metanu, které jsou připojeny na tlakový regulační/redukční ventil 19, který je dále připojen na elektronický průtokový ventil 20. Na elektronický průtokový ventil 20 je připojeno propoj ovací potrubí 21, které je dále připojeno na ventil regulující bohatost směsi 11, který je přívodním palivovým potrubím 12 připojen na sací systém spalovacích motorů v místě přívodu plynného paliva 22.

Do propojovacího potrubí 21 je napojen elektronický průtokový ventil 25 pro přívod propanu. Elektronický průtokový ventil 25 je připojen k tlakovému regulačnímu/redukčnímu ventilu 24. Ventil 24 je napojen na navzájem propojené zásobníky 23 propanu. Do propojovacího potrubí 21 je napojen elektronický

9 · • ♦	• · · ·	* · ♦ ·	•	4 4
• ·	•	» ·
·♦	• · ·	«·	0 ··	• ·

> ·* ·

-7průtokový ventil 28 pro přívod vodíku. Elektronický průtokový ventil 28 je připojen k tlakovému regulačnímu/redukčnímu ventilu 27. Ventil 27 je napojen na navzájem propojené zásobníky 26 vodíku. Elektronický průtokový ventil 20 je elektricky připojen pomocí elektrického vedení 14 k elektronickému řídicímu systému 17. Elektronický průtokový ventil 25 je elektricky připojen pomocí elektrického vedení 15 k elektronickému řídicímu systému 17. Elektronický průtokový ventil 28 je elektricky připojen pomocí elektrického vedení 16 k elektronickému řídicímu systému 17. Tlakové regulační/redukční ventily 24 a 27 a elektronické průtokové ventily 2 5 a 28 j sou nastaveny tak, aby tlak j ednotlivých plynů za elektronickými průtokovými ventily 25 a 28 byl větší než tlak metanu za elektronickým průtokovým ventilem 20.

Při laboratorních měření elektronický řídicí systém 17 elektronicky nastavuje průtok plynů pomoci elektronických průtokových ventilů 20, 25 a 28 a podle naměřených hodnot průtoku plynů z elektronických průtokových ventilů 20, 25 a 28 se vyhodnocuje okamžité složení plynné palivové směsi a pomocí elektronických průtokových ventilů 20, 25 a 28 se zpětně toto složení upravuje na požadované složení plynné palivové směsi.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby směsi plynů pro měřeni plynových spalovacích motorů a zařízení pro provádění tohoto způsobu nalezne uplatnění především v laboratorních zkušebnách spalovacích motorů při výzkumných, vývojových a provozních zkouškách plynových motorů určených pro spalováni alternativních paliv.

Claims (9)

NÁROKY ΝΑ OCHRANU

1. Způsob výroby směsi plynů pro měření plynových spalovacích motorů vyznačující $e tím, že k základnímu médiu, tvořenému zemním plynem a/nebo metanem se přimíchává v poměru 1 : 0,001 až 0,001 : 1 alespoň jeden další plyn a takto vyrobená směs j e přiváděna do sacího systému motoru a/nebo je přes ventil regulující bohatost směsi přiváděna do sacího systému motoru.

2. Zařízeni k prováděni způsobu podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že je tvořeno přívodem Cl) zemního plynu a/nebo metanu, který je připojen na plynoměr .2) s elektronickým výstupem <14), opatřený nulovým regulátorem L3), za kterým je připojena směšovací nádoba 14) která je připojena přívodním palivovým potrubím ¢.2) na sací systém spalovacího motoru v místě přívodu <13j plynného paliva.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že přívod^l^ je připojen do běžné distribuční soustavy, která obsahuje minimálně 60¾ metanu z celkového objemu zemního plynu.

4. Zařízení podle nároku 2 a 3, vyznačující se tím, že za směšovací nádobou M ) je připojený ventil (11) pro regulaci bohatosti směsi, který je připojený přívodním palivovým potrubím :12.¹ na sací systém spalovacího motoru v místě přívodu ·13 plynného paliva.

5. Zařízeni k provádění způsobu podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že je tvořeno zásobníkem

-9a/nebo navzájem propojenými j sou připoj eny který přívodním je dále který spalovacích zásobníky (18) metanu, které na tlakový regulační/redukční ventil (1^/, ventil (p) systém ^2).

připojen na elektronický průtokový připojen propojovacím potrubím palivovým potrubím (12) na sací přívodu plynného paliva je motorů v místě

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, (29 je připojeno ventilem elektronickým průtokovým propojovací potrubí (21/ které je dále (11) pro regulaci bohatosti směsi, přívodním palivovým potrubím spalovacího motoru v místě přívodu (22^ plynného paliva.

který je že za připojeno na ventil připoj ený na sací systém

7 . Zařízení směšovací podle nároku 2 až 6, vyznačuj ící se tím, nádoba ^4) a/nebo propojovací potrubí alespoň jedním elektronickým průtokovým ventilem že je opatřeno (7) a/nebo (10) a/nebo (2^ a/nebo pro přívod alespoň jednoho dalšího plynu z nádob 5 a/nebo 8 a/nebo (2/ a/nebo

26.

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačuj ící se tím, že mezi dl d L· - r r.ri 1 r- L·- óm -i nri°i 1“ n wm ϊ irfi n ť i 1 xz λ / n /i n/ 3 /--pbn /9 á a/nebo '2 9 a nádobami ,-5/ a/nebo í a/nebo (2 3) a/nebo (1^ jsou umístěny tlakové regulační/redukční ventily a/nebo Lty/ a/nebo 24 a/nebo £1).

9. Zařízení podle nároků 2 až 8, vyznačující se tím, že plynoměr 12) a/nebo elektronický průtokový ventil ^c 2 Ů je elektricky připojen pomocí elektrického vedení p14/ k elektronickému řídícímu systému (,17) a elektronické průtokové ventily ;7 a/nebo (10) a/nebo (2sl a/nebo /28) jsou

- 10elektricky připojeny pomoci elektrického vedeni £15^ a/nebo (16/ k elektronickému řídicímu systému (fnÁ