用于调节管道网络的管道中流体的流速的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于调节管道网络的管道(13X)中流体的流速的设备，该设备包括：测量装置（17’）；用于从管道提取流体的装置（10、0’）；以及配置为基于由测量装置（17’）进行的测量(1)来控制流体的提取的控制装置（14、14’）。该设备实质上特征在于，控制装置（14、14’）配置为控制提取装置（10、10’），并且该提取装置（10、10’)包括配置为移动到所述管道（13X)中或者向着所述管道（13X)移动的单元提取装置（10’）。
【专利说明】用于调节管道网络的管道中流体的流速的设备
[0001] 本发明涉及管道网络中流体流速的管理的领域。
[0002] 特别是，本发明涉及例如来自垃圾填埋场的废物贮存设施上的气体的提取。
[0003] 本发明有利地涉及由有机材料（特别是缺乏氧气的动物和/或植物材料）的发酵 (甲烷化）产生的气体（称为生物气）的提取的调节。生物气通常为一种混合物，主要包括 甲烷CH4和具有不定量的水H20的二氧化碳C02和硫化氢H2S，并且有时还包括其他化合 物。采集过程的优化允许在甲烷化期间所产生的气体的回收的优化。
[0004] 更具体而言，本发明根据其目的中的第一个涉及一种用于调节管道网络的管道中 生物气的流速的设备，该设备包括：
[0005] -测量装置，
[0006] -用于从管道中提取生物气的装置，以及
[0007] -控制装置，其配置为基于通过测量装置进行的测量来驱动生物气提取装置。
[0008] 这样的设备对于本领域技术人员而言是已知的。目前，气体提取如图1所示的实 现，以一种集中式方式：网络中的低压由上游中央泵1〇(换言之，固定至地面11的泵送装 置）产生，并且网络的平衡通过固定在网络的各个管道13Α、13Β···13Ε上的一系列的阀12A、 12Β···12Ε来实现。网络的管道13Α、13Β···13Ε可以包括分支（未示出）并且通常连接到主 管道13,该主管道13本身连接到泵送装置10。
[0009] 顺流而下，气体之后被发送至回收单元、照明装置或未示出的其他装置。
[0010] 为了保证提取的调节，集中式提取装置（在该特定情况下为提取泵10)产生低压， 该低压的绝对设定点值是高的，其低压绝对值例如包括在5毫巴至150毫巴之间，并且大体 上恒定或随时间改变；并且阀12的调整允许确保基于测量装置（图1中未示出）的结果由 集中式的且固定至地面的控制装置14手动地或自动地进行所述调节。
[0011] 但是，这种高的上游低压的生成的技术接着是在整个网络上的连续装料损失以便 适应提取流速。这能够表现出极大的能量损失，这是由于每个装料损失对应于能量损失和 极大成本。
[0012] 此外，网络的上游泵送的集中导致了低压的较差分布，具有在泵10附近的其中低 压非常（过于）高而不允许阀的准确调整的区域，以及相反的其中低压不足以保证最佳提 取的大多数远程区域。另外的缺点在于，在接近泵送点的区域中非常高的低压因此具有气 体进入到气体管道网络中的入口。
[0013] 最后，由于提取的驱动通常由集中式控制系统执行，因此可能发生可靠性问题。而 且，集中式控制系统在该特定情况中存在导致整个网络关闭的故障风险，例如通过通信的 破坏、连接的物理切断或者中央系统的功能障碍。
[0014] 这些缺点中的每一个还可通过在实践中大多数提取场所在不断地发展和改变 (新管道的增加、网络的延伸、施工工程、地面沉降）的事实被扩大。
[0015] 还需注意，根据现有技术的集中式提取限制了调节和提取的潜力，这是因为即使 阀12开到最大，如果产生的中心低压相对于生产区不充足，那么提取也不可能是优化的。 [0016] 另外，由于网络通常是较大、网状的且在不断发展的这一事实，因此经常看到这种 现象。
[0017] 本发明目的在于通过提出特定的可适应的设备来限制暴露于这些缺点中的至少 一个的风险。
[0018] 考虑到这个目的，根据本发明的设备除了与以上引用的前序一致之外，本质上其 特征在于至少提取装置为整体的且可移动的。
[0019] 通常而言，提取装置包括配置为在所述管道中移位或者向着所述管道移位的整体 提取装置。
[0020] 因此，虽然现有技术目的在于通过驱动管道的阀来调节生物气的提取，但是本发 明允许进而通过驱动提取装置来调节生物气的提取。
[0021] 在一个实施方案中，提取装置包括集中式提取装置。
[0022] 在一个实施方案中，设备还包括流速调节装置，该流速调节装置联接至提取装置 并且通过控制装置来驱动。
[0023] 在一个实施方案中，提取装置和调节装置例如以预定距离相对接近于彼此。例如， 在其间的最大距离为10米，并且优选为5米，更优选为2米。
[0024] 这种接近的优点在于系统的更好的紧凑性以及从而得到更好的可运输性；并且减 小在其间连接两个装置的线缆的损坏的风险。
[0025] 这在废弃物贮存场所中特别有利，可能碾过放置在地面上的线缆卡车在其中经 过，这是由于这些线缆出于系统的可运输性的原因将永远不会被埋藏。
[0026] 其还允许防范在调节装置和提取装置之间的结合至另一个废弃物仓的新管道的 蚀损风险，当该新管道返回工作时，该新管道的凹陷蚀损将破坏系统，这是由于气体的流动 将被改变。我们将具有在初始管道中的流动以及来自新管道的流动。
[0027] 在一个实施方案中，还设置流速调节装置，所述流速调节装置包括电磁阀，该电磁 阀联接至提取装置并且通过控制装置来驱动；和/或手动阀。
[0028] 在一个实施方案中，该设备还包括通信装置。
[0029] 通信装置允许例如与其他网络器材的通信，和/或与集中式控制装置的通信，如 果其存在的话。
[0030] 优选地，我们可以提供，测量装置和/或控制装置和/或流速调节装置和/或通信 装置是可移动的，可选择地与整体提取装置一起是可移动的。
[0031] 由于这种特性，提取装置从管道的一点到另一点或者从一个管道到另一个管道是 可运输的，这特别允许了局部地移位气体提取从而限制装料损失，并且在网络扩展期间重 新使用、适应相同的设备。
[0032] 因此可得到自主设备。
[0033] 此外，生物气的提取因此可位于最接近生产区处。其还可以有利地利用连续设置 在同一管道上的多个提取装置补充。
[0034] 在一个实施方案中，我们可以计划将设备集成到可移位外壳中，该外壳集成了至 少移位提取装置和移位控制装置14'。
[0035] 优选地，测量装置配置为测量流体的内部参数和/或管道的内部参数、和/或另一 个管道的内部参数和/或网络的外部参数。
[0036] 在一个实施方案中，该设备还包括用于更新控制装置的装置。
[0037] 根据其目标中的另一个，本发明还涉及一种可能在其管道的至少一个中传输生物 气的管道网络，该网络配备有根据本发明的用于调节流体流速的设备。
[0038] 根据本发明，该网络本质上特征在于，其包括局部地设置的多个整体的或包住的 提取装置。
[0039] 优选地，整体提取装置配置为进行提取，该提取的设定点值在绝对值上大于通过 集中式提取装置进行的提取的设定点值。
[0040] 这允许能量消耗的降低以及网络中低压的减少，以防网络中可能的泄漏。
[0041] 移位控制装置可选择地联接至集中式控制装置。我们可设置成通信装置允许集中 式控制装置和移位控制装置的联接。
[0042] 通过阅读下面以说明性且非限制性示例的方式给出的描述并且参考所附附图，本 发明的其他特征和优点将更为清晰地展现，其中：
[0043]-图1显示了根据现有技术的网络的实施方案，
[0044] -图2显示了根据本发明的网络的实施方案，以及
[0045] -图3显示了根据本发明的设备的实施方案。
[0046] 根据本发明，图2中所示的实施方案，网络包括多个整体提取装置，该整体提取装 置中的每一个进行局部地布置。
[0047] 如上所述，这种配置的优点在于优化生物气的提取并且限制装料损失。
[0048] 为此，根据本发明的设备包括测量装置、控制装置、提取装置，并且可选择地另外 包括流速调节装置和通信装置。
[0049] 测量装置（例如传感器17'）例如配置为测量流体的内部参数中的至少一个的值， 其中有温度；甲烷、二氧化碳和氧气浓度。为了测量内部参数，传感器17'至少部分地设置 在管道13X中。
[0050] 它们可以同样地或选择性地配置为测量管道13X的内部参数中的至少一个的值， 诸如相对压力（相对于大气压力）或流速。为了测量外部参数，传感器17'至少部分地设 置在管道13X中。
[0051] 它们可以同样地或选择性地配置为测量网络的外部参数，诸如外部温度或大气压 力。在这种情况下，它们通常设置在户外。
[0052] 对于管道13X的后缀"X"，其意为管道13A至13E中的一个或者网络的另一个管道 或分支的概括。
[0053] 测量装置17'通过有线连接被连接到控制装置14、14'，或者不通过有线连接被连 接至控制装置14、14'，例如通过通信装置16。
[0054] 控制装置14、14'配置为基于由测量装置17'进行的测量而驱动提取装置10、10'。
[0055] 控制装置14'是非集中式的，换言之是移位的，放置在管道13X的旁边或附近，并 且优选在整体提取装置10'的附近。
[0056] 在一个实施方案中，另外设置了集中式控制装置14,与现有技术不同，其在此处 仅用于协调全局提取策略，这允许考虑与普遍现象（诸如室外温度、降雨、垃圾填埋场的日 期、正在建造中的区域等等）关联的各种操作模式。在这种情况中，控制装置部分地为集中 式控制装置14以及部分地为移位控制装置14'，集中式部分14通过通信装置（例如，通过 通信装置16)与移位部分14'通信。
[0057] 提取装置10、10'配置为提取在管道13X中（或来自管道13X)的流体（在这个特 定情况中为生物气），并且包括诸如泵的减压（抽吸）装置和/或诸如风扇的增压（通风） 装置。提取装置可以为整体提取装置10'或集中式提取装置10。
[0058] 根据本发明，整体提取装置10'是移位的并且优选地是可移动的。有利地，网络包 括多个移位式（换言之，局部地布置）的整体提取装置10'。
[0059] 集中式提取装置10允许在整个网络上施加低压，而整体提取装置10'局部地施加 低压。
[0060] 整体提取装置10'优选包括更节能的增压装置。它们通过移位控制装置14'来驱 动。
[0061] 在一个实施方案中，提取装置还包括如现有技术中的集中式提取装置10,并且通 过集中式控制装置14驱动。
[0062] 在这种情况中，整体提取装置10'配置为进行提取，其设定点的值在绝对值上大 于由集中式提取装置10进行的提取的设定点的绝对值。
[0063] 在这个特定情况中，集中式提取装置10的提取设定点可以为低压的低值（绝对 值），而移位的整体提取装置10'的提取设定点可以为减压的相当大的值（绝对值），这些 设备的下游相对压力可以为正。在这种情况中，网络中的平均相对压力保持为负是期望的。
[0064] 流速调节装置12'（在该特定情况中为电控阀）联接至提取装置10、10'并且通过 控制装置14、14'来驱动。
[0065] 选择性地，可以设置手动阀来代替电控阀。在这种情况中，手动阀不通过控制装置 来驱动。手动阀根据在由控制装置给出的压力设定点和手动阀上游的相对压力的手动测量 之间的比较值来调整。
[0066] 流速调节装置允许提高管道13X中所达到的压力/低压的范围以用于提取生物 气。
[0067] 事实上，为了操作，提取器通常要求最小速度，其不允许准确调整所达到的压力/ 低压的低值。例如阀的设置允许得到更精细的调整。可以设想，基于网络的发展和生物气 的本地产量而从一种操作模式改变到另一种。由于阀起到分段的作用，因此这允许得到操 作的更大灵活性和附加的安全性。
[0068] 调节装置12'可选择地是与提取装置10' 一起可移动的。
[0069] 根据本发明的设备还可以包括有线或无线的通信装置16。通信装置16例如配置 为传递对于控制装置14、14'必要的信息，例如，测量装置17'的结果的值、应用于流速调节 装置12'和/或至提取装置10、10'的设定点值。
[0070] 根据本发明的设备还可以包括用于更新控制装置14、14'的装置（未示出），该装 置特别地联接至通信装置16。
[0071] 更新装置例如允许：
[0072] ?更新本地的整体控制装置14'以及它们的相应软件，
[0073] ?评估软件参数，
[0074] ?控制和分析网络状态，通过：
[0075] -活动记录，
[0076] -物料平衡和性能指标，
[0077]-维护和周期约束的管理，
[0078]-远程设定点修改，
[0079]-映射系统的添加，
[0080]-与数字模型的联接，以及
[0081] ?限制技术人员控制操作或修改网络调节系统的行程。
[0082] 根据本发明的设备可以集成到可移位外壳15中，换言之是可移动的。
[0083] 外壳15包括至少移位提取装置10'，并且此外优选地包括移位控制装置14'。另 外其可以包括下面的元件中的至少一个：
[0084] 移位测量装置17'、流速调节装置12'以及通信装置16。
[0085] 根据本发明的设备由此可以为自主的，尤其是当其还包括例如以电池和/或可再 生能量供给装置（例如光电装置）的形式的能量供给装置（未示出）时。
[0086] 因此，在本地水平处的测量可修改提取设定点，并由此修改通过本地提取装置的 提取。
[0087] 每个生产区域因此可以包含可选地以外壳的形式的多个根据本发明的设备15A、 15B. . . 15E，以自主方式保证了所生产的生物气的最佳提取。
[0088] 由此在生产区上的受控的和移位的提取允许随着时间逝去保持最佳提取。
[0089] 生产区上的移位控制装置14'允许提取系统的更大自主性和更大鲁棒性（例如， 假如在集中式控制装置14功能障碍的情况下，在通信中断或线缆破损的情况下）。
[0090] 生物气的产量在时间和空间上通常是不均匀的。同一区域可以随着时间逝去变得 更高效或更低效。由于根据本发明的设备的移动性及其简易性，其可容易地从一个生产区 移动到另一个并且由此可在更低成本的情况下优化生物气的最大回收。
[0091] 通过针对该生产的软件/算法配置，控制装置14、14'适合于生物气的提取。
[0092] 通过调整所述控制装置14、14'和测量装置17'，本发明可适合于其他流体。
[0093] 如上所述，整体提取装置10'允许局部地施加低压，通常在其远端部分中生物气 采集管道处，换言之在废弃物附近。
[0094] 整体提取装置10'是可移动的，换言之，它们可以在管道上容易地组装和拆卸，以 便例如在另一个管道上容易地组装和拆卸，这特别是由于它们集成到外壳15中。
[0095] 例如，移位提取装置10'或外壳15的组装或拆卸可以经由例如在调节阀的旁路中 或代替调节阀地固定在管道上的法兰来执行。
[0096] 在法兰之间放置直管道时，移位提取装置10'或外壳15的拆卸因此是容易的。
[0097] 优选地，电外壳15包括通过移位提取装置10'施加的流速的调节自动机器以及通 信工具，通信工具优选为无线的，这方便了外壳的移动。
[0098] 外壳15通常仅有几千克重。电能的供给可以通过线缆或者通过利用例如使外壳 15完全自主的太阳能类型的可再生能源来进行。
【权利要求】
1. 一种用于调节管道网络的管道（13X)中生物气的流速的设备，其特征在于，所述设 备包括： -测量装置（17'）， -用于提取所述管道（13X)中的生物气的装置（10、10'），以及 -控制装置（14、14'），其配置为基于由所述测量装置（17'）进行的测量来驱动生物气 的提取装置（10、10'）， 其特征在于， 所述提取装置（1〇、1〇'）包括配置为移位到所述管道（13X)中或者向着所述管道（13X) 移位的整体提取装置（10'），以及 至少所述提取装置为整体的（10'）并且是可移动的。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述提取装置包括集中式提取装置（10)。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括流速调节装置，所述流速调节装置 包括电磁阀（12'），所述电磁阀（12'）联接至所述提取装置（10、10'）并且通过所述控制装 置（14、14'）来驱动；和/或手动阀。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括通信装置（16)。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述测量装置（17'）和/或所述控制 装置（14'）和/或所述流速调节装置（12'）和/或所述通信装置（16)还是可移动的，可选 择地与整体提取装置（10'）一起是可移动的。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述测量装置（17'）配置为测量生物 气的内部参数和/或所述管道（13X)的内部参数和/或另一个管道的内部参数和/或网络 的外部参数。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括用于更新所述控制装置（14、14'） 的装置。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括可移位外壳（15)，所述可移位外壳 (15)包含至少所述移位提取装置（10'）和所述移位控制装置14'。
9. 一种管道网络，其能够在其管道（13X)的至少一个中传输生物气，所述网络配备有 根据前述权利要求中任一项所述的用于调节生物气的流速的设备， 其特征在于，所述网络包括局部地设置的多个移位整体提取装置（10'）。
10. 根据权利要求9所述的管道网络，其中所述整体提取装置（10'）配置为施加提取， 该提取的设定点值在绝对值上大于通过集中式提取装置（10)施加的提取的设定点值。
11. 根据权利要求9或10中任一项所述的管道网络，其中所述移位控制装置（14'）可 选择地联接至集中式控制装置（14)。
【文档编号】G01F1/00GK104220947SQ201380019662
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2012年4月13日
【发明者】托马斯·雷吉尔, 西里尔·勒蒙纳, 卡罗琳·里森梅伊, 塞德里克·莫拉尔 申请人:威立雅环境服务公司