測定燃料質量和燃料密度的方法
【專利說明】測定燃料質量和燃料密度的方法
[0001] 本發明涉及測定燃料箱(尤指船艙)中燃料密度的方法,包括以下步驟
[0002] a.持續測量燃料箱底部的流體靜壓。
[0003] 本發明還涉及測定燃料箱(尤指船艙)中燃料質量的方法,包括以下步驟
[0004]a.測定燃料的密度;
[0005] b.測量燃料箱底部的流體靜壓;
[0006]c.根據步驟b)測量所得的壓力和步驟a)測定的密度計算燃料填充水平;
[0007] d.根據燃料填充水平計算燃料填充量;
[0008]e.根據燃料密度和燃料填充量計算燃料質量。
[0009] 此外,本發明涉及一個數據技術評估和控制單元,用于執行專利要求1-13中測定 燃料箱(尤指船艙)中燃料密度的方法。
[0010] 最后,本發明涉及一個數據技術評估和控制單元,用于執行專利要求14-15中測 定燃料箱(尤指船艙)中燃料質量的方法。
[0011] 氣候變化和全球性急劇增長的燃料成本使得降低燃料消耗和提高燃料品質成為 必要。尤其是船舶。
[0012] 本專利申請涉及用于自動檢測船艙中所加燃料的質量、測定化學能、驗證船舶內 部能量轉移以及平衡燃料消耗及轉換成其他能量形式的一般方法和裝置,用于生成參數和 關鍵性能指標(KPI),從而可以結合船舶運行、運輸和發動機功率評估實際燃料消耗。在這 一方面,已知根據上述方式并考慮溫度測量的結果測定燃料密度的方法。燃料密度,尤其是 船艙內燃料密度的測定通常費時費力或費用高昂。
[0013] 同樣,已知根據上述方式測定燃料質量的方法也存在問題,在實踐中缺乏測定燃 料密度的方法。因為船艙燃料箱的溫度有波動以及不同容積的燃料箱內的溫度各異,在實 踐中測定燃料質量時通常會出錯,測定偏差在百分比范圍內。但是,因為航運業中使用的燃 料絕對數巨大,測定密度時的錯誤或忽視密度絕對值的變化會造成顯著偏差。這會造成經 濟上的巨大損失,如加裝燃料時。
[0014]因此需要能夠更好并經濟實用的測定燃料箱中所加燃料的密度和質量的方法和 裝置。
[0015] 因此,本發明旨在說明根據上述方式測定燃料密度的方法、測定燃料質量的方法 以及根據上述方式測定燃料密度和燃料質量的評估和控制單元,從而能更準確地測定燃料 的密度或質量。
[0016] 根據本發明,測定燃料箱(尤指船艙)中燃料密度的方法包括以下步驟
[0017]a.持續測量燃料箱底部的流體靜壓;
[0018] 其中包括以下步驟:
[0019] b.通過增加或減少體積流量來改變燃料箱中燃料的填充量;
[0020] c.結合壓力和步驟b)中可變的大小計算密度。
[0021] 在本發明中,燃料箱中燃料的填充量可通過體積流量的增加來改變。同樣,在本發 明中燃料的填充量還可以通過體積流量的減少來改變,尤其是將燃料導入下接的燃料箱。 持續測量燃料箱底部的流體靜壓可由專業人員采用已知的方法和方式進行,例如通過壓力 傳感器。為了獲得流體靜壓的時間變化曲線,有必要借助配置的評估和控制單元,按照時間 順序持續記錄流體靜壓的測量值。
[0022] 為了更有利的實施本發明中所述的方法,以下步驟與步驟b)同時進行
[0023]d.確定流體靜壓的時間壓力變化率(23, 24);
[0024] 其中,進一步可變參數是流體靜壓的時間壓力變化率(23,24)。通過確定壓力變化 率,有利于確定橫截面幾何形狀有顯著變化的燃料箱的燃料填充水平。此外,通過評估壓力 變化率可分析確定不同填充水平壓力變化率的顯著變化。以這種方式,在不知道燃料密度 的情況下,只要已知不同橫截面的燃料箱的幾何形狀就可以根據壓力測量確定不同的填充 水平。前提條件是燃料體積流量沒有同時發生顯著變化。在實踐中,燃料體積流量和填充 水平同時發生顯著變化的情況幾乎不存在。因此,壓力變化率的顯著變化是用于確定填充 水平的一種方法。在同時已知填充水平和流體靜壓的情況下,根據以下已知的公式確定燃 料密度
[0025]
[0026] 其中
[0027] P待確定的燃料密度,
[0028] p流體靜壓,
[0029]g重力加速度
[0030] h填充水平
[0031] 當本發明中所述的方法包括與步驟b)同時執行的進一步步驟
[0032] e.讀取參考填充水平限位開關的輸出信號;
[0033] 其中其他的變量是填充水平限位開關的輸出信號,可根據以上公式確定密度,而 不取決于橫截面幾何形狀發生顯著變化的燃料箱的不同參考填充水平。
[0034] 為了更有利的實施本發明,填充量的改變應使填充水平超出參考填充水平;并執 行以下進一步步驟:
[0035]f.測定參考填充水平;
[0036] 其中,根據參考填充水平和參考填充水平下的流體靜壓計算燃料密度。在這種情 況下,根據確定參考填充水平和同時已知的流體靜壓可測定燃料密度。
[0037] 為了確保能識別不同填充水平的流體靜壓的時間變化實際上并不是因為燃料體 積流量的變化而引起的,在本發明的一個有利的實施方案中規定步驟b)的燃料體積流量 保持恒定不變。
[0038] 根據本發明的有利實施方案,在優選恒定燃料體積流量的情況下,在步驟b)中檢 測到流體靜壓的顯著變化并確定相應的填充水平,在燃料箱表中選擇填充水平變化率有顯 著變化的過渡填充水平。過渡填充水平可以位于燃料箱的邊緣或斜面。在本發明中,填充 水平也可同樣作為過渡填充水平用于其他幾何形狀的燃料箱。
[0039] 填充水平變化率,即特定燃料箱填充量的變化,在本發明中指的是當填充量增加 或減少指定量時填充水平變化的長度單位。填充水平變化率可在本發明中通過不同的方式 來確定。原則上按照時間順序使用專業人員已知的方法測量填充水平,并同時確定增加或 減少的燃料體積流量,從而確定填充量的變化并最終確定填充水平變化率。
[0040] 本發明規定燃料箱在垂直方向的橫截面可變,因此當橫截面發生顯著變化時,填 充水平也隨之改變,從而導致填充量的變化。因此只要已知燃料箱幾何形狀,可通過觀察流 體靜壓時間壓力變化率的顯著改變就確定與壓力測量值相對應的填充水平。通過這種方式 可以根據以上公式確定燃料密度。
[0041] 根據本發明,燃料箱至少有兩個相疊的矩形部分,其中過渡填充水平則位于兩個 矩形部分的過渡區。
[0042] 為了使本發明中的方法同樣適用其他任何幾何形狀的燃料箱(包括沒有顯著橫 截面變化的燃料箱),本發明的另一實施方案包括了以下進一步步驟
[0043]g.根據填充量的變化測定填充水平變化率;
[0044] 其中,根據時間壓力變化率、填充水平變化率和燃料體積流量計算密度。在本發明 的另一實施方案中,使用以下公式根據時間壓力變化率、填充水平變化率和燃料體積流量 計算密度:
[0045]
[0046] 其中
[0047] P待確定的燃料密度, ,-V.
[0048] i時間壓力變化率,
[0049] 屬重力加速度,
[0050] 燃料體積流量和 齡.
[0051]G填充水平變化率
[0052] 在本發明確定燃料密度的方法中,根據說明填充水平和填充量之間關系的燃料箱 表來確定填充水平變化率。在實踐中,指定的燃料箱通常都配有所謂的燃料箱表,表格中列 明指定的填充水平對應的填充量或反之,指定的填充量對應的填充水平。
[0053] 通過在本發明另一個有利實施方案規定的測定燃料密度的方法測量燃料箱中所 加燃料的填充量。在這種情況下,填充水平變化率根據填充高度或填充量的變化而變化,BP 取決于燃料箱不同橫截面的填充水平高度