Пристрій для експрес-визначення теплоти згоряння природного газу

Пристрій для експрес-визначення теплоти згоряння природного газу за його компонентним складом, який відрізняється тим, що містить вимірювальну камеру для визначення швидкості поширення ультразвуку в природному газі, давач концентрації діоксиду вуглецю в природному газі та блок обробки, в основі роботи якого є алгоритми штучних нейронних мереж. (19) (21) u200908918 (22) 27.08.2009 (24) 10.03.2010 (46) 10.03.2010, Бюл.№ 5, 2010 р. (72) КАРПАШ ОЛЕГ МИХАЙЛОВИЧ, ДАРВАЙ ІРИНА ЯРОСЛАВІВНА (73) ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ 3 Задача цієї корисної моделі полягає у розробленні нового пристрою, що дозволить проводити визначення теплоти згоряння природного газу оперативно, безперервно (в режимі реального часу) з високою точністю та забезпечить простоту його технічної реалізації. Для вирішення поставленої задачі у корисній моделі пристрою для визначення теплоти згоряння природного газу, за його компонентним складом, згідно корисної моделі, використано вимірювальну камеру, для визначення швидкості поширення ультразвуку в природному газі, давач концентрації СО2 в природному газі та блок обробки. Визначення теплоти згоряння природного газу за його компонентним складом, який оцінюють за виміряними значеннями швидкості поширення ультразвуку та вмістом діоксіду вуглецю, здійснюється за допомогою блоку обробки, в основу роботи якого покладено алгоритми штучних нейронних мереж [5-7]. Корисна модель ілюструється кресленням, де зображена функціональна схема пристрою для визначення теплоти згоряння природного газу. Конструктивно пристрій для визначення теплоти згоряння природного газу складається з блоку підготовки газу 1, вимірювальної камери 2, давача концентрації CO2 в природному газі 3, блоку обробки 4, індикатора 5, давача тиску 6, давача вологості 7, давача температури 8 та давача швидкості ультразвуку в газі 9. Проба газу через блок підготовки газу 1, в якому проходить очищення від механічних домішок та осушення, надходить до вимірювальної камери 2, в якій розміщені давачі 3, [6, 7]. Теплота згоряння природного газу обчислюється за допомогою блоку обробки 4, результати обчислень виводяться на індикаторі 5. Для вимірювання швидкості ультразвуку існує ряд достатньо точних та достовірних методів, які дозволяють проводити вимірювання у режимі реального часу [8]. Експрес визначення вмісту діоксиду вуглецю буде здійснено за допомогою інфрачервоних давачів фірми Dynament [9]. Вимірювання тиску та температури здійснюється манометром [10] та давачем температури [11]. В основу роботи блоку обробки 4 покладено алгоритм розрахунку теплоти згоряння природного газу, суть якого полягає у використанні виміряних значень швидкості ультразвуку (давач 9) та вмісту діоксиду вуглецю (давач 3) для розрахунку значення теплоти згоряння природного газу за допомогою алгоритмів штучних нейронних мереж. Нейронні мережі, які програмно реалізуються в блоці обробки 4, попередньо натреновані на статистичних наборах значень швидкості ультразвуку та вмісту діоксину вуглецю та відповідним їм значенням теплоти згоряння. Процес тренування [12] нейронної мережі полягає у налаштуванні її вагових коефіцієнтів для забезпечення найбільш точного визначення теплоти згоряння при подачі на основі відомих значень швидкості ультразвуку та вмісту діоксиду вуглецю. Значення тиску, вологості та температури, отримані за допомогою давачів 6-8, використову 48121 4 ються для коректування виміряних значень швидкості поширення ультразвуку за відомими номограмами [8]. Отже, таким чином підтверджується спроможність вирішення задачі винаходу за допомогою запропонованої корисної моделі. Джерела інформації: 1. Газы горючие природные. Метод определения теплоты сгорания водяным калориметром [Текст] : ГОСТ 27193-86. - [Чинний від 1988-01-01]. - М.: Государственный комитет СССР по стандартизации, 1988. - 10 с. 2. Patent GB 4062236 GO IN 25/30 Method of and means for accurately measuring the calorific value of combustible gases / Clingman Jr William H. US19760682578 19760503, 1977-12-13. 3. Газы горючие природные. Хроматографический метод определения компонентного состава [Текст]: ГОСТ 23781 - 87. [Чинний від 1988-07-01]. М.: Государственный комитет СССР по стандартизации, 1988. - 12 с. 4. Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе [Текст] : ГОСТ 22667-82. [Чинний від 1983-07-01]. - М.: Государственный комитет СССР по стандартизации, 1983. - 5 с. 5. Нові інформативні параметри для визначення теплоти згоряння природного газу [Текст] / О.М. Карпаш, І.Я. Дарвай, М.О. Карпаш // Нафтова і газова промисловість. - 2008. - №4. - С.57-60. 6. Дарвай І.Я. Проблемні питання визначення якості природного газу в Україні // Техніка і прогресивні технології у нафтогазовій інженерії: Міжнародна наукова-практична конференція молодих вчених. Івано-Франківськ, 16-20 вересня 2008 p. Івано-Франківськ, 2008. - С.53. - ISBN 978-966-420076-3. 7. Карпаш О.М., Дарвай І.Я. Теоретичне підґрунтя методу експрес-контролю теплоти згоряння природного газу // Неруйнівний контроль та технічна діагностика: 6-та Національна науковотехнічна конференція і виставка. - Київ, 9-12 червня 2009 р. К., 2009. - С.306. - ISBN 978-966-420073-5. 8. Радж Б. Применение ультразвука [Текст] / Радж Б., Раджендран В., Паланичами В. - М.: Техносфера, 2006. - 576 с. - ISBN: 5-94836-088-1. 9. www.dynament.com - Infrared Gas Sensor Technology. 10. Хансуваров К. И. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара: Учебное пособие для техникумов [Текст] / Хансуваров К. И., Цейтлин В.Г. - М: Издательство стандартов, 1990. - 287 с. - ISBN 5-06004347-9. 11. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы [Текст] / Преображенский В.П. - М.: Энергия, 1978. - 703 с. - ISBN: 5-95623102-2. 12. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс [Текст] / Хайкин С. -М: Вильяме, 2006. - 1105 с. ISBN 5-8459-0890-6. 5 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 48121 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601