Wskaźnik Wobbego z RGQ 5 i RGQ 3 - precyzja w technologii pomiaru gazu

Wskaźnik Wobbego jest fizyczną wielkością służącą do oceny zamienności paliw gazowych. Stanowi on stosunek wartości opałowej gazu w przeliczeniu na objętość do pierwiastka kwadratowego z jego gęstości względnej w stosunku do powietrza. Opisuje on przede wszystkim obciążenie cieplne, jakie różne gazy palne mogą wytworzyć w palniku przy porównywalnych warunkach brzegowych.

W przypadku górnego wskaźnika Wobbego stosuje się wartość opałową. Natomiast dolny Wskaźnik Wobbego opiera się na wartości opałowej. Jeśli nie podano inaczej, norma ISO 6976 rozumie pod pojęciem „Wskaźnik Wobbego” zazwyczaj wskaźnik górny. Przy podawaniu tej wartości należy uwzględnić zastosowane warunki odniesienia dotyczące temperatury i ciśnienia.

W praktyce oznacza to, że dwa gazy o podobnym Wskaźniku Wobbego przy tej samej geometrii palnika i porównywalnym ciśnieniu zasilania mogą wytwarzać podobną moc cieplną. Wskaźnik Wobbego nie opisuje jednak pełnego składu gazu. Jest to raczej charakterystyczny wskaźnik jakości gazu, stosowany w zakresie dostaw gazu, regulacji spalania oraz oceny zmiennej jakości gazu palnego.

Obliczenie wskaźnika Wobbego opiera się na stosunku wartości opałowej gazu do pierwiastka kwadratowego z jego gęstości względnej względem powietrza. W celu określenia wskaźnika Wobbego potrzebne są zatem odpowiednia wartość spalania lub wartość opałowa oraz gęstość względna w ustalonych warunkach odniesienia. Górny wskaźnik Wobbego oblicza się na podstawie wartości spalania, a dolny wskaźnik Wobbego - na podstawie wartości opałowej.

Wartości te umożliwiają wiarygodne porównanie gazu ziemnego, biogazu lub mieszanek wodorowych. Wskaźnik Wobbego jest zatem kluczową wielkością służącą do oceny termicznej zamienności gazów palnych. Gazy o tym samym wskaźniku Wobbego zapewniają, przy tym samym ciśnieniu w dyszy i tej samej geometrii palnika, w przybliżeniu porównywalną moc cieplną.

Aby obliczenia były wiarygodne, należy ponadto uwzględnić zastosowane warunki odniesienia dotyczące temperatury i ciśnienia. Zgodnie z normą ISO 6976 wskaźnik Wobbego można obliczyć na podstawie znanego składu gazu wraz z wartością spalania, wartością opałową i gęstością względną. Precyzyjne wartości wspierają ciągłe monitorowanie jakości gazu oraz stabilne regulowanie procesów spalania.

Do precyzyjnego pomiaru Wskaźnika Wobbego nadają się urządzenia do pomiaru jakości gazu, takie jak RGQ 5 i RGQ 3 firmy RMG Messtechnik. Urządzenia te umożliwiają określenie Wskaźnika Wobbego oraz rejestrują fizyczne wielkości pomiarowe, na podstawie których w sposób korelacyjny określa się istotne parametry jakości gazu. W zależności od wersji urządzenia, wśród wyświetlanych parametrów znajdują się między innymi wartość spalania, wartość opałowa, gęstość, gęstość względna, wskaźnik metanu oraz Wskaźnik Wobbego.

Model RGQ 5 jest przeznaczony do stacjonarnych zadań pomiarowych. Model RGQ 3 umożliwia przeprowadzanie odpowiednich pomiarów jakości gazu w wersji mobilnej. Oba systemy działają bez spalania gazu pomiarowego i nadają się do określonych gatunków gazu ziemnego, a także - w zależności od wersji - do biogazu i mieszanek gazowych zawierających wodór.

Dzięki temu wskaźnik Wobbego można monitorować w sposób ciągły lub w zależności od potrzeb. Pozwala to na szybkie wykrywanie zmian jakości gazu i wykorzystanie tych informacji do sterowania procesem. W przemysłowych instalacjach spalania takie wartości pomiarowe mogą być wykorzystywane na przykład do dostosowania stosunku paliwa do powietrza lub do monitorowania zmiennej jakości gazu opałowego.

W przypadku określania wskaźnika Wobbego istotne znaczenie ma w szczególności norma ISO 6976. Norma ta opisuje obliczanie wartości opałowej, gęstości, gęstości względnej oraz górnego i dolnego wskaźnika Wobbego na podstawie znanego składu gazu opałowego. Podstawą są przy tym zdefiniowane warunki odniesienia dotyczące temperatury i ciśnienia.

W zależności od metody pomiarowej i zastosowania istotne mogą być również inne przepisy. Na przykład raport AGA nr 8 opisuje metody obliczania właściwości termodynamicznych gazu ziemnego, w szczególności gęstości i współczynników ściśliwości. Natomiast norma DIN EN 437 dotyczy gazów testowych, ciśnień testowych i kategorii urządzeń gazowych oraz wykorzystuje Wskaźnik Wobbego do charakteryzowania gazów testowych.

Również nasze urządzenia do pomiaru jakości gazu RGQ 5 i RGQ 3 uwzględniają uznane normy obliczeniowe. W przypadku RGQ 5 stosujemy między innymi normy ISO 6976:2016 i AGA 8 jako podstawę do obliczania istotnych parametrów jakości gazu. Dzięki temu wartości pomiarowe można obliczać w określonych warunkach i przedstawiać w sposób porównywalny. W przypadku zastosowań związanych z legalizacją lub rozliczeniami należy dodatkowo uwzględnić obowiązujące przepisy krajowe i zezwolenia.

Wodór wpływa na wskaźnik Wobbego mieszanki gazu ziemnego i wodoru, ponieważ zmienia się zarówno zawartość energii na jednostkę objętości, jak i gęstość względna mieszanki . Wodór ma znacznie mniejszą gęstość niż typowe składniki gazu ziemnego. Jednocześnie jego wartość opałowa w przeliczeniu na objętość jest niższa niż w przypadku gazu ziemnego o wysokiej zawartości metanu. Zmiana Wskaźnika Wobbego wynika zatem z wzajemnego oddziaływania obu tych wielkości.

Wraz ze wzrostem zawartości wodoru Wskaźnik Wobbego zmienia się w zależności od pierwotnego składu gazu i odpowiednich warunków odniesienia. W przypadku instalacji spalania może to mieć wpływ na obciążenie cieplne, zapotrzebowanie na powietrze oraz przebieg spalania. Sam udział wodoru nie wystarcza zatem do oceny przydatności mieszanki gazowej do określonego procesu spalania.

Do takich zastosowań oferujemy wersje urządzenia RGQ 5 , które są przystosowane do mieszanek gazowych zawierających wodór . W zależności od wersji nasze systemy pomiarowe umożliwiają analizę mieszanek gazowych o zawartości wodoru do 30 procent molowych. Dzięki temu Wskaźnik Wobbego może być stale monitorowany nawet przy zmiennych domieszkach wodoru i wykorzystywany do oceny jakości gazu.

Precyzyjny pomiar wskaźnika Wobbego wspiera bezpieczne procesy energetyczne poprzez niezawodną ocenę jakości gazów paliwowych, takich jak gaz ziemny, biogaz lub mieszaniny wodoru. Wskaźnik Wobbego umożliwia precyzyjne rejestrowanie charakterystyki energetycznej gazów. Pomiar wartości opałowej gazu stanowi podstawę do optymalizacji wykorzystania różnych gazów opałowych, takich jak gaz ziemny lub biogaz. Dzięki pomiarowi indeksu Wobbego, odchylenia w jakości gazu mogą być rozpoznane na wczesnym etapie, zapewniając w ten sposób stabilne dostawy energii . Urządzenia takie jak analizatory gazu od RMG Messtechnik GmbH mierzą również skład gazu , co pozwala na precyzyjną analizę wartości opałowej. W ten sposób Wskaźnik Wobbego przyczynia się bezpośrednio do bezpiecznego działania procesów przemysłowych. Precyzyjne rejestrowanie wartości Wobbego zapewnia niezawodną dystrybucję energii i zapobiega awariom.

Obliczenie wskaźnika Wobbego dla mieszanek gazowych odbywa się - w zależności od zastosowanej metody pomiarowej - albo na podstawie znanego składu gazu, albo za pomocą korelacyjnej metody pomiaru jakości gazu. Jeśli skład jest znany, można obliczyć wartość spalalną lub kaloryczność oraz gęstość względną zgodnie z normą ISO 6976 , a na tej podstawie określić Wskaźnik Wobbego.

Natomiasturządzenia do pomiaru jakości gazu, takie jak RGQ 5, wykorzystują charakterystyczne właściwości fizyczne mieszanki gazowej. W modelu RGQ 5 zintegrowany moduł czujników łączy między innymi dynamiczny pomiar lepkości i pomiar przewodności cieplnej. W zależności od wersji urządzenia dodawane są kolejne czujniki. Na podstawie sygnałów pomiarowych, przy użyciu matematycznych modeli korelacyjnych, określane są parametry spalania gazu, w tym Wskaźnik Wobbego.

Metoda ta nadaje się również do gazów mieszanych zawierających wodór, w ramach składów gazowych określonych dla danego urządzenia i modelu korelacyjnego. Dzięki temu można na bieżąco rejestrować zmiany Wskaźnika Wobbego bez konieczności przeprowadzania pełnej analizy chromatograficznej składu gazu przy każdym pomiarze. Przy wyborze systemu pomiarowego należy zatem uwzględnić rodzaj gazu, zakres składu oraz wymaganą dokładność pomiaru.

Wskaźnik Wobbego ulega wahaniom w sieci gazowej, gdy zmienia się skład transportowanego gazu . Przyczynami mogą być różne źródła zasilania, zmienne parametry jakościowe gazu ziemnego, a także wprowadzanie biometanu lub gazów zawierających wodór. Zmiany zawartości metanu, wyższych węglowodorów, azotu, dwutlenku węgla lub wodoru wpływają na wartość opałową i gęstość względną, a tym samym na Wskaźnik Wobbego.

Takie wahania mają znaczenie dla odbiorców przemysłowych, u których procesy spalania są wrażliwe na zmiany jakości gazu. Zmieniony Wskaźnik Wobbego może prowadzić do zmiany obciążenia termicznego przy niezmienionych ustawieniach palnika. W zależności od instalacji i procesu może zatem zaistnieć konieczność dostosowania regulacji spalania.

Ciągłe monitorowanie Wskaźnika Wobbego pozwala na wczesne wykrycie takich zmian. Urządzenia do pomiaru jakości gazu, takie jak RGQ 5, mogą na bieżąco dostarczać Wskaźnik Wobbego oraz inne parametry spalania. Wyniki pomiarów można zintegrować z nadrzędnymi systemami sterowania i kontroli oraz wykorzystać do monitorowania zmiennej jakości gazu palnego. Dzięki temu do sterowania procesem dostępna jest aktualna wartość charakterystyczna jakości gazu.