Способ и устройство определения дифференциальной плотности

Способ и устройство определения дифференциальной плотности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к расходомерам и, в частности, к способу и устройству для определения качества топлива и системной эффективности посредством измерений дифференциальной плотности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вибрационные датчики, такие как, например, вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, являются общеизвестными и используются для измерения массового расхода и для получения другой информации о материалах, текущих через трубопровод в расходомере. Примерные расходомеры Кориолиса раскрыты в Патенте США 4,109,524, Патенте США 4,491,025, и Re. 31,450, все от J.E.Smith и др. Эти расходомеры имеет один или несколько трубопроводов прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубопровода в массовом расходомере Кориолиса, например, имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными модами, крутильными модами, или модами смешанного типа. В каждом трубопроводе могут возбуждаться колебания на предпочтительной моде.

Некоторые типы массовых расходомеров, особенно расходомеры Кориолиса, могут действовать таким образом, что они имеют возможность выполнять непосредственное измерение плотности, чтобы предоставить информацию об объеме посредством отношения массы к плотности. См., например, Патент США No.4,872,351 от Ruesch для компьютера нефтяной сети, который использует расходомер Кориолиса для измерения плотности неизвестной многофазной текучей среды. Патент США No.5,687,100 от Buttler и др. предлагает денситометр на эффекте Кориолиса, который корректирует считывания плотности для эффектов массового расхода в массовом расходомере, действующем как денситометр с колеблющимся трубопроводом.

Материал втекает в расходомер из присоединенного магистрального трубопровода на впускной стороне расходомера, направляется через трубопровод(-ы), и выходит из расходомера через выпускную сторону расходомера. Собственные колебательные моды колеблющейся системы задаются, в том числе, комбинированной массой трубопроводов и материала, текущего в пределах трубопроводов.

Когда поток через расходомер отсутствует, приводная сила, приложенная к трубопроводу(-ам), заставляет все точки вдоль трубопровода(-ов) колебаться с идентичной фазой, или с малым "смещением нуля", которое является запаздыванием, измеренным при нулевом расходе. Как только материал начинает течь через расходомер, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) имеет различную фазу. Например, фаза на впускном конце расходомера отстает от фазы в центрированном положении привода, тогда как фаза на выпуске опережает фазу в центрированном положении привода. Тензометрические датчики на трубопроводе(-ах) производят синусоидальные сигналы, отображающие перемещение трубопровода(-ов). Выводимые от тензометрических датчиков сигналы обрабатываются для определения временной задержки между тензометрическими датчиками. Время задержки между двумя или более тензометрическими датчиками пропорционально массовому расходу материала, текущего через трубопровод(-ы).

Электронный измеритель, соединенный с приводом, создает приводной сигнал для управления приводом и для определения массового расхода и других свойств технологического материала по сигналам, принятым от тензометрических датчиков. Привод может содержать одну из многих известных конструкций; однако, магнит и противостоящая приводная индукционная катушка чаще всего используются в производстве расходомеров. Переменный ток поступает на приводную индукционную катушку для возбуждения колебаний трубопровода(-ов) при желаемой амплитуде и частоте колебаний расходомерного трубопровода. Также в данной области техники известно, что тензометрические датчики могут быть выполнены в виде конструкции магнита и индукционной катушки, вполне подобной конструкции привода. Однако, тогда как привод принимает ток, который вызывает движение, тензометрические датчики могут использовать это обеспечиваемое приводом движение для получения электрического напряжения. Величина временной задержки, измеряемой тензометрическими датчиками, очень мала; часто измеряется в наносекундах. Поэтому, необходимо, чтобы выходной сигнал преобразователя был определен очень точно.

Вообще говоря, расходомер Кориолиса может быть изначально откалиброван, и может быть создан калибровочный коэффициент расхода, наряду со смещением нуля. При эксплуатации, калибровочный коэффициент расхода может быть умножен на время задержки, измеренное тензометрическими датчиками, минус смещение нуля, для получения массового расхода. В большинстве ситуаций, расходомер калибруется изначально, обычно изготовителем, и предполагается, что он обеспечивает точные измерения без необходимости в последующих калибровках. Кроме того, подход техники предшествующего уровня предполагает калибровку нуля расходомера пользователем после установки, останавливая поток, перекрывая клапаны и, таким образом, предоставляя в технологических условиях измеритель с нулевым расходом как эталон.

Вибрационные датчики, включающие в себя расходомеры Кориолиса, часто используются в больших двигательных системах, которые применяются на морских судах. Для таких судов, надлежащее управление подачей топлива является критическим для эффективной работы двигательной системы. Управление подачей топлива обычно начинается с заправки, или загрузки топлива в порту. Именно в этот момент загрузки топлива на судно и измеряется его количество. Однако, качество топлива в этот момент не известно. Качество топлива определяется при посылке образцов в лабораторию, где могут быть определены вязкость, плотность, и состав. К сожалению, этот процесс часто занимает несколько дней, и возникающие вопросы качества проясняются обычно только после того, как судно оставило порт и находится далеко в море. Кроме того, даже если качество топлива удовлетворяет данному набору стандартов, проблемы в топливной системе могут быть привнесены загрязнителями, например, водой в топливной системе, что составляет проблему.

Поэтому, в данной области техники имеется потребность в способе и соответственном устройстве для определения качественных параметров топлива. Имеется потребность в способе и соответственном устройстве для определения плотности топлива перед вводом в двигатель, и после его выхода из двигателя. Имеется потребность в обнаружении потенциального содержания воды в топливе. Настоящее изобретение преодолевает эти и другие проблемы, и достигается усовершенствование в данной области техники.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом осуществления предложен способ управления двигательной системой, содержащей двигатель, сконфигурированный для потребления топлива, и имеющей, по меньшей мере, два расходомера. Вариант осуществления содержит этапы: управления двигателем, расположенного между расходомером со стороны питания, из, по меньшей мере, двух расходомеров, и расходомером со стороны возврата, из, по меньшей мере, двух расходомеров; измерения первой плотности топлива в расходомере со стороны питания и второй плотности топлива в расходомере со стороны возврата; сравнение измерений плотности топлива между расходомером со стороны питания и расходомером со стороны возврата; определения измеренного значения дифференциальной плотности, Δρ, на основании разности между второй плотностью топлива и первой плотностью топлива; сравнения Δρ с диапазоном теоретических значений дифференциальной плотности топлива, Δρ_t; и индикации потенциального загрязнения топлива, если Δρ находится вне диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

В соответствии с вариантом осуществления предоставляется электронный измеритель для расходомеров, включающий в себя систему обработки, соединенную с системой, имеющей двигатель. Вариант осуществления сконфигурирован для: приема сигналов датчика и от расходомера со стороны питания, и от расходомера со стороны возврата; определения измеренного значения дифференциальной плотности, Δρ, между расходомером со стороны питания и расходомером со стороны возврата на основании принятых сигналов датчика; сравнения значения Δρ с диапазоном теоретических значений дифференциальной плотности топлива, Δρ_t; и сохранения сравнения значения Δρ с диапазоном значений Δρ_t в электронном измерителе.

ОБЪЕКТЫ

В соответствии с объектом, предложен способ управления двигательной системой, содержащей двигатель, сконфигурированный для потребления топлива и имеющий, по меньшей мере, два расходомера. Объект содержит этапы: управления двигателем, расположенным между расходомером со стороны питании, из, по меньшей мере, двух расходомеров, и расходомером со стороны возврата, из, по меньшей мере, двух расходомеров; измерения первой плотности топлива в расходомере со стороны питания и второй плотности топлива в расходомере со стороны возврата; сравнения измерений плотности топлива между расходомером со стороны питания и расходомером со стороны возврата; определения измеренного значения дифференциальной плотности, Δρ, на основании разности между второй плотностью топлива и первой плотностью топлива; сравнения значения Δρ с диапазоном теоретических значений дифференциальной плотности топлива, Δρ_t; и индикации потенциального загрязнения топлива, если значение Δρ находится вне диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

Предпочтительно, способ содержит этап сохранения значения Δρ в электронном измерителе.

Предпочтительно, этап индикации потенциального загрязнения топлива, если значение Δρ находится вне диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение, содержит индикацию водного загрязнения топлива, если значение Δρ превышает диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

Предпочтительно, способ содержит этапы приема значения сигнала датчика температуры от расходомера со стороны питания; приема значения сигнала датчика температуры от расходомера со стороны возврата; и регулировки первого измерения плотности топлива и второго измерения плотности топлива для компенсации температуры расходомера со стороны питания и температуры расходомера со стороны возврата, соответственно.

Предпочтительно, способ содержит этапы приема значения сигнала датчика температуры от датчика температуры, внешнего для расходомера со стороны питания и расходомера со стороны возврата; и регулировки первого измерения плотности топлива и второго измерения плотности топлива для компенсации значения сигнала датчика температуры.

Предпочтительно, способ содержит этап запуска аварийной сигнализации, если значение Δρ находится вне диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

Предпочтительно, способ содержит этапы измерения расхода топлива в расходомере со стороны питания и расхода топлива в расходомере со стороны возврата, в то время как двигатель работает; вычисления потребления топлива двигателем, сравнивая расход топлива в расходомере со стороны возврата с расходом топлива в расходомере со стороны питания; и индикации измерения потребления топлива.

В соответствии с объектом, предоставляется электронный измеритель для расходомеров, включающий в себя систему обработки, соединенную с системой, имеющей двигатель. Электронный измеритель сконфигурирован для приема сигналов датчика и от расходомера со стороны питания, и от расходомер со стороны возврата; определения измеренного значения дифференциальной плотности, Δρ, между расходомером со стороны питания и расходомером со стороны возврата на основании принятых сигналов датчика; сравнения значения Δρ с диапазоном теоретических значений дифференциальной плотности топлива, Δρ_t; и сохранения сравнения значения Δρ с диапазоном значений Δρ_t в электронном измерителе.

Предпочтительно, система обработки сконфигурирована для индикации потенциального загрязнения, если значение Δρ находится вне диапазона значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

Предпочтительно, система обработки сконфигурирована для индикации потенциального водного загрязнения, если значение Δρ превышает диапазон значений Δρ_t на заданное пороговое значение.

Предпочтительно, расходомеры находятся соединении посредством текучей среды с системой водной эмульсии.

Предпочтительно, система обработки сконфигурирована для: определения температуры расходомера со стороны питания; определения температуры расходомера со стороны возврата; и вывода измерения отрегулированного потребления текучей среды, которое откорректировано для рабочей температуры.

Предпочтительно, система обработки сконфигурирована для: определения температуры, внешней для расходомера со стороны питания и для расходомера со стороны возврата; и вывода измерения отрегулированного потребления текучей среды, которое откорректировано для температуры, внешней для расходомера со стороны питания и для расходомера со стороны возврата.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает сборку вибрационного датчика из уровня техники;

Фиг.2 - топливная система из уровня техники;

Фиг.3 - электронный измеритель в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг.4 - график, иллюстрирующий измеренную плотность топлива в топливной системе в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций, описывающая способ управления двигательной системой в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций, описывающая другой способ управления двигательной системой в соответствии с вариантом осуществления; и

Фиг.7 - блок-схема последовательности операций, описывающая еще один способ управления двигательной системой в соответствии с вариантом осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чертежи на Фиг.1-7 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант осуществления. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалистам в данной области техники будут очевидны возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пп. формулы и их эквивалентами.

На Фиг.1 показан пример расходомера 5 в форме расходомера Кориолиса, содержащего сборку 10 датчика и один или несколько электронных измерителей 20. Один или несколько электронных измерителей 20 соединяются со сборкой 10 датчика для измерения параметра текущего материала, такого как, например, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температура, и для получения другой информации.

Сборка 10 датчика включает в себя пару фланцев 101 и 101', манифольды 102 и 102', и трубопроводы 103 и 103'. Манифольды 102, 102' прикреплены к противоположным концам трубопроводов 103, 103'. Фланцы 101 и 101' данного примера присоединены к манифольдам 102 и 102'. Манифольды 102 и 102' данного примера прикреплены к противоположным концам проставки 106. Проставка 106 поддерживает интервал между манифольдами 102 и 102', в данном примере для предотвращения нежелательных колебаний в трубопроводах 103 и 103'. Трубопроводы 103 и 103' вытянуты в сторону от манифольдов по существу параллельным образом. Когда сборка 10 датчика вставляется в систему магистрального трубопровода (не показана), которая транспортирует текучий материал, то материал входит в сборку 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где общее количество материала направляется в трубопроводы 103 и 103', протекает через трубопроводы 103 и 103', и назад, в выпускной манифольд 102', где он выходит из сборки 10 датчика через фланец 101'.

Сборка 10 датчика включает в себя привод 104. Привод 104 прикреплен к трубопроводам 103 и 103' в положении, где привод 104 может возбуждать колебания трубопроводов 103, 103' на приводной моде. Более конкретно, привод 104 включает в себя первый компонент привода (не показан), прикрепленный к трубопроводу 103, и второй компонент привода (не показан), прикрепленный к трубопроводу 103'. Привод 104 может содержать одну из многих известных конструкций, например, магнит, установленный на трубопроводе 103, и противостоящую индукционную катушку, установленную на трубопроводе 103'.

В данном примере, приводная мода представляет собой первую несинфазную изгибную моду, и трубопроводы 103 и 103' предпочтительно выбраны и соответственно установлены на впускном манифольде 102 и выпускном манифольде 102' так, чтобы обеспечить сбалансированную систему, имеющую по существу одно и то же массовое распределение, моменты инерции, и упругие модули относительно изгибных осей W-W и W'-W', соответственно. В данном примере, где приводная мода представляет собой первую несинфазную изгибную моду, трубопроводы 103 и 103' приводятся в движение приводом 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W-W и W'-W'. Приводной сигнал в виде переменного тока может быть предоставлен одним или несколькими электронными измерителями 20, например, по кабельному каналу 110, и пропущен через индукционную катушку, приводя к осцилляциям обоих трубопроводов 103, 103 изгибных. Специалисты в данной области техники увидят, что могут быть использованы другие приводные моды в пределах объема притязаний настоящего изобретения.

Показанная сборка 10 датчика включает в себя пару тензометрических датчиков 105, 105', которые прикреплены к трубопроводам 103A, 103B. Более конкретно, первый тензометрический компонент (не показан) располагается на трубопроводе 103, и второй тензометрический компонент (не показан) располагается на трубопроводе 103'. В изображенном варианте осуществления, тензометрические датчики 105, 105' могут быть электромагнитными детекторами, например, тензометрическими магнитами и тензометрическими индукционными катушками, которые производят тензометрические сигналы, отображающие скорость и положение трубопроводов 103, 103'. Например, тензометрические датчики 105, 105' могут подавать тензометрические сигналы на один или несколько электронных измерителей через кабельные каналы 111, 111'. Специалисты в данной области техники понимают, что движение трубопроводов 103, 103' пропорционально определенным параметрам текущего материала, например, массовому расходу и плотности материала, текущего через трубопроводы 103, 103'.

Следует отметить, что хотя описанная выше сборка 10 датчика содержит расходомер с двойным расходомерным трубопроводом, в пределах объема притязаний настоящего изобретения также и вариант расходомера с единственным трубопроводом. Кроме того, хотя расходомерные трубопроводы 103, 103' показаны как содержащие расходомерные трубопроводы изогнутой конфигурации, настоящее изобретение может быть осуществлено с расходомером, содержащим расходомерные трубопроводы прямой конфигурации. Следует также отметить, что тензометрические датчики 105, 105' могут содержать механические датчики деформации, оптические датчики, лазерные датчики, или какие-либо другие датчики, известные в данной области техники. Поэтому, описанный выше конкретный вариант осуществления сборки 10 датчика - это просто один из примеров и он никоим образом не должен ограничивать объем притязаний настоящего изобретения.

В показанном на Фиг.1 примере, один или несколько электронных измерителей 20 принимают тензометрические сигналы от тензометрических датчиков 105, 105'. Канал 26 предоставляет входное и выходное средство, которое позволяет один или несколько электронных измерителей 20 связать с оператором. Один или несколько электронных измерителей 20 измеряют параметр текущего материала, например, разность фаз, частоту, временную задержку, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температуру, выполняют проверку измерителя, и предоставляют другую информацию. Более конкретно, один или несколько электронных измерителей 20 принимают один или несколько сигналов, например, от тензометрических датчиков 105, 105', и от одного или нескольких температурных датчиков 107, например, от резистивного температурного устройства (RTD), и используют эту информацию для измерения параметра текущего материала. Температурные датчики 107 могут находиться на расходомерах 214, 216, или могут быть размещены как внешние относительно расходомеров 214, 216.

Методики, с которыми сборки вибрационного датчика, например, расходомеры Кориолиса или денситометры, измеряют параметр текущего материала, хорошо известны; поэтому, подробное рассмотрение этого опущено для краткости данного описания. Однако, если кратко пояснить, то плотность неизвестной текучей среды, текущей через колеблющейся расходомерный трубопровод, пропорциональна квадрату периода, при котором резонирует трубопровод. В Патенте США. No.4,491,009 от Ruesch, описана схема, которая рассчитывает плотность посредством использования двух последовательно соединенных интеграторов. Опорное напряжение подается на первый интегратор. Поскольку упругая постоянная каждого расходомерного трубопровода изменяется с температурой и, тем самым, изменяется резонансная частота, опорное напряжение соответственно компенсирует температурные вариации трубопровода. Оба интегратора работают в течение времени, эквивалентного квадрату резонансного периода. Таким образом, выходной сигнал, создаваемый аналоговой схемой, предоставляет произведение температурно-зависимой функции и квадрата значения резонансного периода. При соответствующем масштабировании опорного напряжения, выходной аналоговый сигнал обеспечивает непосредственное считывание измерений плотности (в единицах удельной массы) неизвестной текучей среды, текущей через расходомерный трубопровод. Следует отметить, что это просто один из примеров измерения плотности в технике предшествующего уровня, выполняемого с вибрационным измерителем, и он никоим образом не означает ограничение объема притязаний настоящего изобретения.

На Фиг.2 показана топливная система 200 в соответствии с вариантом осуществления. Система 200 показана как типичная судовая топливная система. Топливо сохраняется в основных баках 202, 204. В одном примере варианта осуществления тяжелое нефтетопливо (HFO) сохраняется в первом основном баке 202, и судовое дизельное топливо (MDO) сохраняется во втором основном баке 204. Основные баки 202, 204 питают суточный бак 206 через топливные линии 203 и 205, соответственно. Это является просто примером, и должно быть ясно, что могут использоваться больше чем два основных бака, или может использоваться только один основной бак. Кроме того, HFO и MDO - это просто примеры топлива, которое может быть использовано, и в рамках вариантов осуществления может быть использовано любое топливо. Суточный бак 206 обычно выбирается по размеру так, чтобы хранить ограниченное количество топлива в целях безопасности и предотвращения загрязнения. Суточный бак 206 предотвращает хранение чрезмерного количества топлива в такой зоне, как машинное отделение судна, для минимизации риска взрыва или пожара. Если должен присутствовать огонь, то ограниченная доступность топлива способствует снижению риска связанных с огнем происшествий. Кроме того, суточный бак 206 принимает топливо, которое было предоставлено на двигатель 208, но при этом не использовалось, и, таким образом, возвратное топливо направляется назад на суточный бак через возвратную топливную линию 207. В некоторых системах 200, может присутствовать система 224 водной эмульсии для введения воды в топливо в целях уменьшения выбросов.

Во время работы, топливо обычно рециркулируется от суточного бака 206 на двигатель 208 или на другое потребляющее топливо устройство, и, независимо от того, потребляется ли топливо, перетекает назад на суточный бак 206 в замкнутом контуре 218. Если уровень топлива суточного бака 206 становится низким, топливо от основного бака 202, 204 пополняет суточный бак 206. Насос 210 обеспечивает действие, необходимое для перекачки топлива от суточного бака 206 на двигатель 208, и назад. Действующий в линии предварительный подогреватель 212 нагревает топливо до температуры, которая является идеальной для топлива, используемого двигателем 208. Например, рабочая температура HFO находится обычно в интервале приблизительно 120-150°C, тогда как MDO/MFO идеально в интервале 30-50°C. Соответствующая температура для конкретного топлива позволяет контролировать вязкость топлива и поддерживать ее в идеальных пределах. Кинематическая вязкость топлива - это мера текучести при определенной температуре. Поскольку вязкость топлива уменьшается с увеличением температуры, то вязкость в момент, когда топливо выходит из топливных инжекторов двигателя (не показано) должна быть в пределах, диктуемых изготовителем двигателя, чтобы создать оптимальную картину распыла топлива. Вязкости, которые отклоняются от спецификаций, приводят к нестандартному сгоранию, потерям мощности, и потенциально приводят к образованию осадка. Предварительный подогреватель 212, при правильной его установке для конкретного используемого топлива, позволяет получить оптимальную вязкость.

Для измерения параметров потока, например, массового расхода, в варианте осуществления используются поточные расходомеры. Расходомер 214 со стороны питания располагается по ходу выше двигателя 208, тогда как расходомер 216 со стороны возврата располагается по ходу ниже двигателя 208. Поскольку двигатель 208 не использует все топливо, предоставляемое на двигатель в общей распределительной топливной системе (не показана), избыточное топливо, например, рециркулируется через суточный бак 206 и замкнутый контур 218. Поэтому, единственный расходомер не обеспечил бы точные измерения расхода, особенно в случае потребления топлива двигателем, и, таким образом, требуется и расходомер 214 со стороны питания, и расходомер 216 со стороны возврата (по ходу выше и по ходу ниже двигателя 208, соответственно). Различие в расходах, измеренных расходомерами 214, 216, по существу равно расходу топлива, потребляемого двигателем 208. Поэтому, различие измеренных расходов между расходомерами 214, 216 - это значение, представляющее интерес в большинстве приложений, подобных конфигурации, показанной на Фиг.2. Следует отметить, однако, что обычная распределительная топливная система служит только примером, и не ограничивает объем притязаний заявляемого изобретения. Другие топливные системы, в которых топливо возвращается, и/или рециркулирует, также предполагаются. Следует также отметить, что хотя система 200 показана только с одним топливным выпуском 222 и двумя расходомерами 214, 216, в некоторых вариантах осуществления могут быть множественные топливные выпуски и более чем два расходомера.

При управлении большими двигателями, знание условий впуска и выпуска системы является критическим и для эффективности, и для характеристик топливной системы 200. Большинство таких систем 200, подобных показанной на Фиг.2, имеет систему подготовки топлива, включающую в себя предварительный нагреватель 212, который используется для получения топлива с определенной вязкостью, температурой, и консистенцией, прежде чем оно попадет в двигатель 208. Правильное состояние топлива может существенно влиять на работу двигателя. Вискозиметр 213 ниже по ходу относительно предварительного нагревателя 212 измеряет вязкость топлива, и в некоторых вариантах осуществления может быть связан с предварительным нагревателем 212 для регулировки температуры предварительного нагревателя, так, чтобы топливо оставалось в пределах заданного диапазона вязкости. В настоящее время, системы контроля топлива почти исключительно ставятся на впускной стороне двигателя, и мало делается для контроля состояния топлива после его прохождения через двигатель. Было установлено, что изменение состояния топлива после двигателя является индикацией качества топлива или работы двигателя.

В соответствии с вариантом осуществления, состояния двигателя контролируются посредством анализа плотности топлива до и после двигателя 208, поскольку любые изменения могут означать потенциальную проблему в системе, такую как проблемы качества топлива и работы двигателя. Расходомер 214 со стороны питания измеряет плотность топлива до двигателя 208, и расходомер 216 со стороны возврата измеряет плотность топлива после двигателя 208.

На Фиг.3 показан электронный измеритель 20 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Электронный измеритель 20 может включать в себя интерфейс 301 и систему 303 обработки. Система 303 обработки может включать в себя систему 304 памяти. Система 304 памяти может содержать внутреннюю память, и/или может содержать внешнюю память. Электронный измеритель 20 может создавать сигнал 311 привода и подавать сигнал 311 привода на привод 104. Кроме того, электронный измеритель 20 может принимать сигналы 310 датчика от расходомеров 214, 216, такие как тензометрические сигналы/сигналы скорости датчика, сигналы механических напряжений, оптические сигналы, температурные сигналы или любые другие сигналы, известные в данной области техники. Электронный измеритель 20 может работать как денситометр или может работать как массовый расходомер, включая работу в качестве расходомера Кориолиса. Следует отметить, что электронный измеритель 20 может также работать как некоторый другой тип сборки вибрационного датчика, и конкретные предоставленные примеры не должны ограничивать объем притязаний настоящего изобретения. Электронный измеритель 20 может обрабатывать сигналы 310 датчика для получения параметров материала, текущего через расходомерные трубопроводы 103, 103'. В некоторых вариантах осуществления, электронный измеритель 20 может принимать температурный сигнал 312 от одного или нескольких датчиков RTD или других температурных датчиков 107, например.

Интерфейс 301 может принимать сигналы 310 датчика от привода 104 или от тензометрических датчиков 105, 105' через кабельные соединения 110, 111, 111'. Интерфейс 301 может выполнить любое необходимое или желаемое формирование сигнала, такое как форматирование, усиление, буферизацию, и т.д. Альтернативно, некоторые или все формирования сигнала могут быть выполнены в системе 303 обработки. Кроме того, интерфейс 301 может иметь возможность связи между электронным измерителем 20 и внешними устройствами. Интерфейс 301 может иметь возможность любой электронной, оптической, или беспроводной связи.

Интерфейс 301 в одном варианте осуществления может включать в себя дискретизатор 302, причем сигнал датчика содержит аналоговый сигнал датчика. Дискретизатор 302 может дискретизировать и оцифровывать аналоговый сигнал датчика и производить цифровой сигнал датчика. Дискретизатор 302 может также выполнять любое необходимое прореживание, причем цифровой сигнал датчика прореживается для сокращения количества необходимой обработки сигналов и сокращения времени обработки.

Система 303 обработки может управлять работой электронных измерителей 20 и обрабатывать измерения расхода от сборки 10 датчика. Система 303 обработки может выполнять одну или несколько подпрограмм обработки, такую как подпрограмма 313 дифференциальной плотности, подпрограмма 314 дифференциального нуля, общая рабочая подпрограмма 315, и подпрограмма 316 сигнала о типе топлива, и, тем самым, обрабатывать измерения расхода для получения одного или нескольких измерений расхода, которые, в конечном счете, используются для вычисления потребления топлива топливной системой 200 и для вычисления значений 319 измерения дифференциальной плотности, а также для других необходимых вычислений.

В соответствии с вариантом осуществления, электронный измеритель 20 может быть сконфигурирован для измерения расхода с помощью расходомера 214 со стороны питания и расходомера 216 со стороны возврата, как часть подпрограммы 313 дифференциальной плотности. В соответствии с вариантом осуществления, электронный измеритель 20 может также измерять и сохранять температурный сигнал 312, и сопоставлять температуру с расходами, зафиксированными при этой температуре.

Как пример подпрограммы 313 дифференциальной плотности, система 200 может включать в себя расходомер 214 со стороны питания и расходомер 216 со стороны возврата, каждый из которых имеет (или совместно использует) электронный измеритель 20. Электронные измерители, если они не используются совместно, могут взаимодействовать между собой через межкомпонентное соединение 220. И расходомер 214 со стороны питания, и расходомер 216 со стороны возврата могут создавать плотность 317. Измеренное значение 319 дифференциальной плотности, Δρ, вычисляется, используя плотности 317 от расходомера 214 со стороны питания и расходомера 216 со стороны возврата как часть подпрограммы 313 дифференциальной плотности. Массовый расход 318 или плотность 317 могут быть вычислены, например, как часть рабочей подпрограммы 315. В одном варианте осуществления рабочей подпрограммы 315, расход со стороны возврата вычитается из расхода со стороны питания, тем самым, предоставляя измерение потребления топлива. Электронный измеритель 20 вычитает два абсолютных сигнала расхода для производства дифференциального выходного сигнала, и дополнительно учитывает любые задержки обработки сигналов между измерителями.

В варианте осуществления температурный сигнал 312 считывается, и различие в нулевых расходах потребления между расходомером 216 со стороны возврата и расходомером 214 со стороны питания также сохраняется и вычисляется как часть подпрограммы 314 дифференциального нуля. Дифференциальный нуль улучшает вычисление дифференциального расхода, которое выполняется между двумя измерителями, поскольку он смягчает температурные эффекты между измерителями. Это устраняет необходимость выполнения процедур обнуления до работы. В рабочем примере, если двигатель выключен, то все же имеется поток через оба расходомера 214, 216 - например, 1000 кг/час. Вероятно, что каждый из измерителей не будет считывать точно 1000 кг/час. Вместо этого, один может считать 999 кг/час, а другой - 1001 кг/час, так, что пользователь будет видеть измерение потребления (или вырабатывания) 2 кг/час, когда двигатель выключен. Эта ошибка 2 кг/час, при длительных периодах работы означает большие несоответствия. Поэтому, при конкретной температуре, дифференциальный нуль на 2 кг/час используется в общей рабочей подпрограмме 315 как коррекция к любым измерениям расходомера.

Система 303 обработки может содержать универсальный компьютер, микропроцессорную систему, логическую схему, или некоторое другое универсальное или специальное устройство обработки. Система 303 обработки может быть распределена среди множественных устройств обработки. Система 303 обработки может включать в себя любого рода объединенный или независимый электронный носитель данных, такой как система 304 памяти.

Система 303 обработки обрабатывает сигнал 310 датчика для получения сигнала 311 привода, в том числе. Сигнал 311 привода подается на привод 104 для возбуждения колебаний связанного расходомерного трубопровода(-ов), таких как расходомерные трубопроводы 103, 103' на Фиг.1.

Следует понимать, что электронный измеритель 20 может включать в себя различные другие компоненты и функции, которые являются общеизвестными в данной области техники. Эти дополнительные признаки исключены из описания и чертежей ради краткости. Поэтому, настоящее изобретение не должно быть ограничено показанными и рассматриваемыми конкретными вариантами осуществления.

На Фиг.4 приведен график, описывающий измерение дифференциальной плотности. Обнаружение водного загрязнения топливной системы - это не ограничивающий пример использования представленных здесь вариантов осуществления. Помимо общего измерения качества топлива, неожидаемое наличие воды в системе подачи топлива - это качественный индикатор того, что проблема может существовать. В варианте осуще