测定燃料质量和燃料密度的方法
【专利说明】测定燃料质量和燃料密度的方法
[0001] 本发明涉及测定燃料箱（尤指船舱）中燃料密度的方法，包括以下步骤
[0002] a.持续测量燃料箱底部的流体静压。
[0003] 本发明还涉及测定燃料箱（尤指船舱）中燃料质量的方法，包括以下步骤
[0004]a.测定燃料的密度；
[0005] b.测量燃料箱底部的流体静压；
[0006]c.根据步骤b)测量所得的压力和步骤a)测定的密度计算燃料填充水平；
[0007] d.根据燃料填充水平计算燃料填充量；
[0008]e.根据燃料密度和燃料填充量计算燃料质量。
[0009] 此外，本发明涉及一个数据技术评估和控制单元，用于执行专利要求1-13中测定 燃料箱（尤指船舱）中燃料密度的方法。
[0010] 最后，本发明涉及一个数据技术评估和控制单元，用于执行专利要求14-15中测 定燃料箱（尤指船舱）中燃料质量的方法。
[0011] 气候变化和全球性急剧增长的燃料成本使得降低燃料消耗和提高燃料品质成为 必要。尤其是船舶。
[0012] 本专利申请涉及用于自动检测船舱中所加燃料的质量、测定化学能、验证船舶内 部能量转移以及平衡燃料消耗及转换成其他能量形式的一般方法和装置，用于生成参数和 关键性能指标（KPI)，从而可以结合船舶运行、运输和发动机功率评估实际燃料消耗。在这 一方面，已知根据上述方式并考虑温度测量的结果测定燃料密度的方法。燃料密度，尤其是 船舱内燃料密度的测定通常费时费力或费用高昂。
[0013] 同样，已知根据上述方式测定燃料质量的方法也存在问题，在实践中缺乏测定燃 料密度的方法。因为船舱燃料箱的温度有波动以及不同容积的燃料箱内的温度各异，在实 践中测定燃料质量时通常会出错，测定偏差在百分比范围内。但是，因为航运业中使用的燃 料绝对数巨大，测定密度时的错误或忽视密度绝对值的变化会造成显著偏差。这会造成经 济上的巨大损失，如加装燃料时。
[0014]因此需要能够更好并经济实用的测定燃料箱中所加燃料的密度和质量的方法和 装置。
[0015] 因此，本发明旨在说明根据上述方式测定燃料密度的方法、测定燃料质量的方法 以及根据上述方式测定燃料密度和燃料质量的评估和控制单元，从而能更准确地测定燃料 的密度或质量。
[0016] 根据本发明，测定燃料箱（尤指船舱）中燃料密度的方法包括以下步骤
[0017]a.持续测量燃料箱底部的流体静压；
[0018] 其中包括以下步骤：
[0019] b.通过增加或减少体积流量来改变燃料箱中燃料的填充量；
[0020] c.结合压力和步骤b)中可变的大小计算密度。
[0021] 在本发明中，燃料箱中燃料的填充量可通过体积流量的增加来改变。同样，在本发 明中燃料的填充量还可以通过体积流量的减少来改变，尤其是将燃料导入下接的燃料箱。 持续测量燃料箱底部的流体静压可由专业人员采用已知的方法和方式进行，例如通过压力 传感器。为了获得流体静压的时间变化曲线，有必要借助配置的评估和控制单元，按照时间 顺序持续记录流体静压的测量值。
[0022] 为了更有利的实施本发明中所述的方法，以下步骤与步骤b)同时进行
[0023]d.确定流体静压的时间压力变化率（23, 24);
[0024] 其中，进一步可变参数是流体静压的时间压力变化率（23,24)。通过确定压力变化 率，有利于确定横截面几何形状有显著变化的燃料箱的燃料填充水平。此外，通过评估压力 变化率可分析确定不同填充水平压力变化率的显著变化。以这种方式，在不知道燃料密度 的情况下，只要已知不同横截面的燃料箱的几何形状就可以根据压力测量确定不同的填充 水平。前提条件是燃料体积流量没有同时发生显著变化。在实践中，燃料体积流量和填充 水平同时发生显著变化的情况几乎不存在。因此，压力变化率的显著变化是用于确定填充 水平的一种方法。在同时已知填充水平和流体静压的情况下，根据以下已知的公式确定燃 料密度
[0025]
[0026] 其中
[0027] P待确定的燃料密度，
[0028] p流体静压，
[0029]g重力加速度
[0030] h填充水平
[0031] 当本发明中所述的方法包括与步骤b)同时执行的进一步步骤
[0032] e.读取参考填充水平限位开关的输出信号；
[0033] 其中其他的变量是填充水平限位开关的输出信号，可根据以上公式确定密度，而 不取决于横截面几何形状发生显著变化的燃料箱的不同参考填充水平。
[0034] 为了更有利的实施本发明，填充量的改变应使填充水平超出参考填充水平；并执 行以下进一步步骤：
[0035]f.测定参考填充水平；
[0036] 其中，根据参考填充水平和参考填充水平下的流体静压计算燃料密度。在这种情 况下，根据确定参考填充水平和同时已知的流体静压可测定燃料密度。
[0037] 为了确保能识别不同填充水平的流体静压的时间变化实际上并不是因为燃料体 积流量的变化而引起的，在本发明的一个有利的实施方案中规定步骤b)的燃料体积流量 保持恒定不变。
[0038] 根据本发明的有利实施方案，在优选恒定燃料体积流量的情况下，在步骤b)中检 测到流体静压的显著变化并确定相应的填充水平，在燃料箱表中选择填充水平变化率有显 著变化的过渡填充水平。过渡填充水平可以位于燃料箱的边缘或斜面。在本发明中，填充 水平也可同样作为过渡填充水平用于其他几何形状的燃料箱。
[0039] 填充水平变化率，即特定燃料箱填充量的变化，在本发明中指的是当填充量增加 或减少指定量时填充水平变化的长度单位。填充水平变化率可在本发明中通过不同的方式 来确定。原则上按照时间顺序使用专业人员已知的方法测量填充水平，并同时确定增加或 减少的燃料体积流量，从而确定填充量的变化并最终确定填充水平变化率。
[0040] 本发明规定燃料箱在垂直方向的横截面可变，因此当横截面发生显著变化时，填 充水平也随之改变，从而导致填充量的变化。因此只要已知燃料箱几何形状，可通过观察流 体静压时间压力变化率的显著改变就确定与压力测量值相对应的填充水平。通过这种方式 可以根据以上公式确定燃料密度。
[0041] 根据本发明，燃料箱至少有两个相叠的矩形部分，其中过渡填充水平则位于两个 矩形部分的过渡区。
[0042] 为了使本发明中的方法同样适用其他任何几何形状的燃料箱（包括没有显著横 截面变化的燃料箱），本发明的另一实施方案包括了以下进一步步骤
[0043]g.根据填充量的变化测定填充水平变化率；
[0044] 其中，根据时间压力变化率、填充水平变化率和燃料体积流量计算密度。在本发明 的另一实施方案中，使用以下公式根据时间压力变化率、填充水平变化率和燃料体积流量 计算密度：
[0045]
[0046] 其中
[0047] P待确定的燃料密度， ，-V.
[0048] i时间压力变化率，
[0049] 屬重力加速度，
[0050] 燃料体积流量和 齡.
[0051]G填充水平变化率
[0052] 在本发明确定燃料密度的方法中，根据说明填充水平和填充量之间关系的燃料箱 表来确定填充水平变化率。在实践中，指定的燃料箱通常都配有所谓的燃料箱表，表格中列 明指定的填充水平对应的填充量或反之，指定的填充量对应的填充水平。
[0053] 通过在本发明另一个有利实施方案规定的测定燃料密度的方法测量燃料箱中所 加燃料的填充量。在这种情况下，填充水平变化率根据填充高度或填充量的变化而变化，BP 取决于燃料箱不同横截面的填充水平高度