CN101876275A - 用于监测燃料质量的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于监测燃料质量的系统和方法。用于监测供应到大型柴油发动机(9)的燃料质量的系统(10)包括用于供应燃料的供给管部(12)。该系统10另外包括至少一个源(13)(其是用于分别发射超声波或者X射线进入容纳在供给管部(12)中的燃料的超声发射器或X射线源)和至少一个探测器(14)(其用于探测分别发射进入容纳在供给管部中的燃料的超声波或X射线和用于产生指示固体微粒在燃料中存在的信号)。该系统(10)还包括连接到探测器(14)用于关于燃料中固体微粒的数量和/或尺寸来评价信号的微粒控制单元(11)。
Description
技术领域
本发明涉及分别如权利要求1和权利要求8的引言所述的用于监测供应到大型柴油发动机(diesel engine)的燃料质量的系统和方法，并且涉及如权利要求14的引言所述的用于用这样的系统向大型柴油发动机供应燃料的燃料供应装置(fuel supply)。
背景技术
对于大型柴油发动机的、特别是对于二冲程型(two-stroke type)柴油发动机的经济燃料有越来越大的兴趣。大型柴油发动机例如在船上、在发电站和类似的应用中使用。在这样的应用中最常使用的燃料是具有970kg/m3或更大密度的重燃料油(HFO)和船用燃料油(MFO)。HFO和MFO主要由来自油产品的蒸馏或来自例如减粘裂化炉的精炼炉中的裂化处理或催化裂化处理(也称为催化裂化器(catcracker)处理)的残余物构成。已知的催化裂化器处理利用所谓的“沸石类”，即合成硅酸铝。特别地小于20μm的硅酸铝小微粒可以到达分馏塔并且将从而收集在塔的残余物中。该残余物形成最常见的HFO和MFO的一部分。
因此已知的HFO和MOF被固体微粒污染。主要是硅酸铝或所谓的“催化剂粉末(cat fines)”的这些微粒在它们大型柴油发动机的入口处超过15ppm的已知规定限额的情况下认为是流行和错综复杂的问题。燃料油不充分的处理可以导致燃料中催化剂粉末更高的浓度，从而可以引起对发动机运行行为的有害影响，例如对若干部件(例如缸套，活塞环，注入控制单元等等)的加速的磨损率。
从而，如已装仓的HFO和MFO必须在它进入发动机之前处理，这是十分必要的。实际经验表明利用HFO和MFO在燃料分离器(例如离心分离器等)中的适当处理，80ppm(80mg/kg)的铝和硅的总和可以减小到小于15ppm，15ppm通常认为是正好可容忍的。最有害的催化剂粉末具有10μm至20μm的尺寸。因此燃料分离器应该能够实际上去除所有大于10μm的微粒。最终到达发动机的燃料不应该包含大于15ppm的铝和硅。
像钒或钠(其导致沉积物的形成)的其他污染物也分别不应该超过100ppm和30ppm的规定限额。
有时发生燃料处理系统的一个或多个部件(例如自动过滤单元或离心分离器)不正常地运行并且燃料的质量从而降低由此使得不能接受的微粒量进入大型柴油发动机。
发明内容
本发明的目的是提供用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的系统和方法以及用于用这样的系统向大型柴油发动机供应燃料的燃料供应装置，其具有在发动机入口前实时探测和测量HFO和MFO中的固体微粒的能力，其中固体微粒浓度降低到15ppm或更低并且其中固体微粒尺寸降低到10μm或更小。
该目的根据本发明通过在权利要求1中限定的系统、在权利要求8中限定的方法以及在权利要求14中限定的燃料供应装置满足。
根据本发明用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的系统包括用于供应燃料到大型柴油发动机的供给管部。该系统另外包括至少一个源(其是用于发射超声波的超声发射器或用于发射X射线的X射线源，其中超声波或X射线分别发射进入容纳在供给管部中的燃料)、至少一个用于产生指示固体微粒在燃料中存在的信号的探测器(其中该探测器是用于探测分别发射进入容纳在供给管部中的燃料的超声波或X射线的超声接收器或X射线探测器)，和连接到该探测器或多个探测器用于关于燃料中固体微粒的数量和/或尺寸来评价信号的微粒控制单元。供给管部可以例如具有正方形或矩形横截面或至少两个面向彼此的平行侧。可选地该源或多个源还可以连接到微粒控制单元。这例如允许当使用超声发射器时确定时间延迟。
在本文中特别提到X射线用于探测燃料中的固体微粒。然而，要认识到γ射线也可以用于探测燃料中的固体微粒并且X射线源或多个源可以由γ射线源或多个γ射线源代替(如果合适的话)。此外，X射线探测器通常也与γ射线一起工作。因此要记住每次当在下文中提到X射线或多个X射线时也意指γ射线或多个γ射线(即使每次都不对此进行重复)。
此外，在上文描述的用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的系统中的至少一个源还可以是用于发射微波进入容纳在供给管部中的燃料的微波天线或耦合器，并且用于产生指示固体微粒在燃料中存在的信号的至少一个探测器可以是用于探测发射进入容纳在供给管部中的燃料的微波的微波探测器。施加的微波频率典型地在10GHz和100GHz之间的范围中。
在有利的实施例变化形式中，至少一个源和/或至少一个探测器设置在供给管部的相同侧上以用于采用反射模式(也称为背散射模式)探测固体微粒。从而，至少一个探测器可以设置在至少一个源的旁边且在供给管部的相同侧上，或在使用超声换能器的情况下，该换能器可以用作超声发射器和超声接收器二者，例如通过向换能器提供发射器和接收器功能的独立端子或通过在用于发送超声波的频率发生器和用于接收超声波的放大器之间交替地切换换能器的端子来用作超声发射器和超声接收器二者。
在另外的有利实施例变化形式中，至少一个源和至少一个探测器分别设置在供给管部的相对侧上以用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
有利地设置一个或多个源使得它们基本上照射供给管部的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，一个或多个源和/或一个或多个探测器基本上横过供给管部的横截面的整侧而延伸。
该系统可以包括两组源，其中第一组的源位于供给管部的横截面的一侧上，而第二组的源位于横截面的另一侧上，特别地位于横截面的相邻侧上。备选地或另外，系统可以包括两组探测器，其中第一组的探测器位于供给管部的横截面的一侧上，而第二组的探测器位于横截面的另一侧上，特别地位于横截面的相邻侧上。
在另外的实施例变化形式中，源或多个源和/或探测器或多个探测器设置在供给管部内部或在供给管部的至少一个壁中或上，在供给管部中的燃料和源或探测器之间具有可选的窗口或盖子(cover)。
探测器或多个探测器有利地能够探测燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒。在另外的实施例变化形式中，探测器或多个探测器能够探测燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。典型的探测器或多个探测器能够探测在5μm至50μm范围中的固体微粒。
在使用超声发射器和接收器的情况下，优选地覆盖的频率范围在20kHz和100MHz之间。若干超声发射器和接收器通常是必需的因为用单个发射器和单个接收器或同样地用单个换能器覆盖例如20kHz和100MHz之间的频率范围的期望频率范围可能是不可能的。连续或脉冲模式可以用于产生指示燃料中固体微粒的存在的信号。有利地在期望频率范围内扫频。
根据本发明用于监测燃料质量的方法包括通过供给管向大型柴油发动机供应燃料。另外该方法包括由分别是超声发射器或X射线源的至少一个源发射超声波或X射线进入容纳在供给管部中的燃料、由作为用于探测超声波的超声接收器或X射线探测器的至少一个探测器探测分别发射进入容纳在供给管部中的燃料的超声波或X射线，从而由至少一个探测器产生指示固体微粒在燃料中存在的信号，以及由连接到探测器或多个探测器的微粒控制单元关于燃料中固体微粒数量和/或尺寸来评价信号。可选地源或多个源还可以连接到微粒控制单元。这例如允许当使用超声发射器时确定时间延迟。
固体微粒可以采用反射模式(也称为背散射模式)探测，其中至少一个源和/或至少一个探测器设置在供给管部的相同侧上。从而，至少一个探测器可以设置在至少一个源的旁边且在供给管部的相同侧上，或在使用超声换能器的情况下，该换能器可以用作超声发射器和超声接收器二者，例如通过向换能器提供发射器和接收器功能的独立端子或通过在用于发送超声波的频率发生器和用于接收超声波的放大器之间交替地切换换能器的端子来用作超声发射器和超声接收器二者。
固体微粒还可以采用透射或吸收模式探测，其中至少一个源和至少一个探测器分别设置在供给管部的相对侧上。
典型地一个或多个源基本上照射供给管部的整个横截面，并且典型地一个或多个探测器探测基本上来自供给管部的整个横截面的超声波或X射线。
在该方法的有利的实施例变化形式中，容纳在供给管部的横截面中的燃料由两组源照射，每组具有照射方向，其中第一组的源的照射方向与第二组的照射方向不同。
在该方法的另外有利的实施例变化形式中，超声波或X射线由两组探测器探测，每组探测具有特定方向的超声波或X射线，其中由第一组探测器探测的超声波或X射线的方向与由第二组探测的超声波或X射线的方向不同。
第一组的源的照射方向和第二组的源的照射方向之间的角度或由第一组探测器探测的超声波或X射线的方向和由第二组探测器探测的超声波或X射线的方向之间的角度可以在60°和120°之间或80°和110°之间或基本上等于90°。
该方法有利地包括探测燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒。在另外的有利实施例变化形式中该方法包括探测燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。探测的微粒范围典型地在5μm至50μm范围之间。
考虑的主要物理现象是当超声波撞击微粒时发生的散射效应或当X射线撞击微粒时发生的衍射效应。在超声波的情况下，散射按频率的函数和按微粒或多个微粒的特性、入射角和距离的函数影响超声波的速度和衰减。对微粒的浓度和尺寸分布的估计可以通过测量按频率的函数的速度和/或时间和/或原始信号的衰减和通过基于例如快速傅立叶变换应用数学模型而确定。在X射线的情况下，衍射产生衍射花样并且影响X射线的衰减。微粒的浓度和尺寸分布可以例如通过测量产生微粒的直接图像的衰减来确定。
本发明还包括用于向大型柴油发动机供应燃料的燃料供应装置，其中燃料供应装置包括燃料箱、连接到燃料箱的燃料供给管道系统(tubing)和可选地大型柴油发动机和/或用于从燃料箱供应的燃料中去除杂质的燃料处理设置，该燃料供给管道系统连接到该大型柴油发动机。燃料供应装置另外包括根据上文描述的用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的实施例或实施例变化形式中的一个或若干的系统。
根据本发明的系统和方法与根据本发明的燃料供应装置具有优势，它们使关于固体微粒的燃料油质量的实时不断在线监测成为可能以及它们从而允许及时采取适当的对策，例如燃料处理设置的维护和/或如果可能的话改变到备选燃料供应装置或激活备选燃料过滤器或分离器。根据本发明的系统和方法与根据本发明的燃料供应装置具有另外的优势，即是可以探测到在供给管部的整个横截面中的固体微粒。当使用一个以上的探测器时，来自这些探测器的信号可以合计以便更清楚地将信号与背景噪声区别开。此外，通过在给定时间间隔中确定固体微粒的位移来确定供给管部中的燃料的速度和/或确定在供给管部的一定长度(即，在例如一升或半升的给定容积中)上的微粒的浓度和尺寸分布的估计是可能的。进一步有利的是，可以探测流过供给管部的所有固体微粒(即使探测器、多路复用器和微粒控制单元的处理速度被限制)。当超声波用于产生指示燃料中固体微粒的存在的信号时，可以提供多个发射器和/或接收器和/或换能器来覆盖不同频率范围以便探测不同尺寸的微粒。
实施例和变化形式的上文的说明仅起示例的作用。另外的有利实施例可以从附属权利要求和图看到。此外，在本发明的上下文中，来自描述的或图示的实施例和来自描述的或图示的变化形式的个体特征可以互相结合以便形成新的实施例。
附图说明
在下面本发明将参考特定实施例并且参考图更加详细地说明。
图1是根据本发明的燃料供应装置的示范性实施例的图；
图2是根据本发明的用于监测燃料质量的系统的实施例的示意图；
图3是在图2中示出的实施例的探测器设置的详细图；
图3A是实施例变化形式的探测器设置的详细图；
图4是根据本发明的实施例变化形式的通过探测器设置的横截面；以及
图5是根据本发明的另外实施例变化形式的通过探测器设置的横截面。
具体实施方式
图1示出根据本发明燃料供应装置的示范性实施例的图。在实施例中燃料供应装置1包括燃料供给管道系统2、2’和可选地下列部件中的一个或多个：没有在图1中示出的一个或多个燃料箱、没有在图1中示出的燃料处理设置、大型柴油发动机9、进给泵5、吸滤器(suctionfilter)4、增压泵6、末端加热器7、燃料过滤器8、流量计15以及附加部件(如果需要的话)。燃料供给管道系统2、2’典型地在一侧上连接到一个或多个大型柴油发动机并且在另一侧上连接到一个或多个燃料箱和/或连接到燃料处理设置，其中燃料处理设置包括例如一个或多个离心分离器和/或一个或多个燃料过滤单元。此外，燃料供给管道系统2、2’通常包括加热和热绝缘3用于降低运送的HFO和MFO的黏性。
另外燃料供应装置1包括根据本发明的用于监测供应到大型柴油发动机9的燃料质量的系统10。根据本发明的系统包括用于供应燃料到大型柴油发动机的供给管部12。该系统10另外包括至少一个源13(其是用于发射超声波的超声发射器或用于发射X射线的X射线源，超声波或X射线分别发射进入容纳在供给管部12中的燃料)、至少一个用于产生指示固体微粒在燃料中存在的信号的探测器14(其中该探测器是用于探测分别发射进入容纳在供给管部中的燃料的超声波或X射线的超声接收器或X射线探测器)，和连接到该探测器或多个探测器用于关于燃料中固体微粒的数量和/或尺寸来评价信号的微粒控制单元11。可选地该源或多个源13还可以连接到微粒控制单元11。供给管部12可以例如具有正方形或矩形横截面或至少两个面向彼此的平行侧，其中横截面典型地粗略地等于相邻燃料供给管道系统2的横截面或稍微大些或小些。另外，系统10可以可选地包括连接到例如微粒控制单元11的流量计15(例如超声多普勒(Doppler)流量计等)。
在本文中特别提到X射线用于探测燃料中的固体微粒。然而，要认识到γ射线也可以用于探测燃料中的固体微粒并且X射线源或多个源可以由γ射线源或多个γ射线源代替(如果合适)。此外，X射线探测器通常也与γ射线一起工作。因此要记住每次当在下文中提到X射线或多个X射线时也意指γ射线或多个γ射线(即使每次没有对此进行重复)。
图2示出根据本发明的实施例的用于监测燃料质量的系统10的示意图。根据在图2中示出的实施例的系统10包括供给管部12用于向大型柴油发动机供应燃料。系统10另外包括至少一个源13a1、13a2、13b(其是用于发射超声波的超声发射器或用于发射X射线的X射线源，其中超声波或X射线分别发射进入容纳在供给管部12中的燃料)和至少一个用于产生指示固体微粒在燃料中存在的信号的探测器14a1、14a2(其中该探测器是用于探测分别发射进入容纳在供给管部中的燃料的超声波或X射线的超声接收器或X射线探测器)。系统10还包括连接到探测器或多个探测器14a1、14a2用于关于燃料中固体微粒的数量和/或尺寸来评价信号的微粒控制单元11。供给管部12可以例如具有正方形或矩形横截面或至少两个面向彼此的平行侧。可选地源或多个源13a1、13a2还可以连接到微粒控制单元11。这例如允许当使用超声发射器时确定时间延迟。
在图3A中示出的有利的实施例变化形式中，至少一个源13a1、13a2、13b和/或至少一个探测器14a1、14a2设置在供给管部12的相同侧上用于采用反射模式探测固体微粒。在图2和3中示出的另外的有利实施例变化形式中至少一个源13a1、13a2、13b和至少一个探测器14a1、14a2分别设置在供给管部12的相对侧上用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
有利地设置该源或多个源13a1、13a2、13b使得它们基本上照射供给管部12的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，该源或多个源13a1、13a2、13b和/或该探测器或多个探测器14a1、14a2基本上横过供给管部12的横截面的整侧延伸。
在具有正方形横截面的供给管部中，一侧典型地具有10cm至15cm的长度。因此使用多个源和/或多个探测器可以是有利的(特别当源13a1、13a2、13b和/或该一个或多个探测器14a1、14a2基本上横过横截面的整侧延伸时)。源和/或探测器可以例如分别设置成一排两件、三件、四件或更多件。此外，如果需要的话在一侧上设置一排以上是可能的。
如在图2中示出的系统可以包括两组源13ai、13b，其中第一组的源13ai位于供给管部12的横截面的一侧上，而第二组的源13b位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。备选地或另外，系统可以包括两组探测器，其中第一组的探测器位于供给管部的横截面的一侧上，而第二组的探测器位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。
该探测器或多个探测器14a1、14a2有利地能够探测燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒。在另外的实施例变化形式中该探测器或多个探测器能够探测燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。
在有利的实施例变化形式中该探测器或多个探测器14a1、14a2设置在供给管部12内部或在供给管部的壁中或上，且在供给管部中的燃料和该探测器或多个探测器之间具有可选的窗口或盖子。
如果使用X射线源则通常足够在离供给管部120.1m或更大的距离处提供一个源以便基本照射供给管部的整个横截面。典型的X射线源包括其是具有阴极和阳极的真空管的X射线管。来自被加热阴极的电子朝阳极加速并且在那里与阳极靶(其典型地包含钨、钼、铜或类似的金属)碰撞。电子的部分能量作为X射线从阳极靶发射。代替X射线源，可以使用例如镅-241源等γ射线源。这样的γ射线源典型地额定连续使用40年而X射线源通常在连续使用三至六年后必须更换。
在有利的实施例变化形式中使用X射线或γ射线平面探测器(areadetector)，例如CCD芯片或CMOS芯片，其是可获得的高达2英寸乘3英寸(51mm乘76mm)的尺寸或更大。CMOS芯片可以直接转换X射线或γ射线而CCD芯片必须在前面加上闪烁器(scintillator)。闪烁器的使用具有探测器芯片可以位于损伤性X射线或γ射线束外的优势，例如通过在闪烁器和探测器芯片之间使用例如光纤等光学器件来实现。
系统10可以可选地包括连接到例如微粒控制单元11的流量计15(例如超声多普勒(Doppler)流量计等)。在图2中示出的实施例中，流量计15包括两个超声收发器16.1、16.2，其彼此分离地设置在供给管部的一侧上且插入供给管2。收发器中一个发射超声波，超声波在供给管部的相对壁上反射并且反射的波由第二收发器探测。由此由第二收发器探测到的超声波的频率取决于在供给管部内部流动的燃料的速度。
另外，系统10和/或微粒控制单元11可以包括没有在图2中示出的下列部件中的一个或若干：用于在不同的源13a1、13a2、13b和/或探测器14a1、14a2之间切换的多路复用器或开关单元；例如脉冲或扫频信号(sweep)发生器等频率发生器，其用于生成超声发射器的信号或多个信号；用于放大来自超声接收器的信号的放大器；数模转换器；或模数转换器。
图3示出在图2中示出的并且在上文描述的实施例的探测器设置的倾斜视图。一个或多个探测器设置在可以例如具有正方形或矩形横截面的供给管部12中或在其处。在图3中示出的实施例变化形式中，至少一个源13a、13b和至少一个探测器14a、14b分别设置在供给管部12的相对侧上用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
有利地设置该源或多个源13a、13b使得它们基本上照射供给管部12的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，该源或多个源13a、13b和/或该探测器或多个探测器14a、14b基本上横过供给管部12的横截面的整侧延伸。
在图3中示出的实施例中供给管部12的横截面的一侧典型地具有10cm至15cm的长度。因此使用多个源和/或多个探测器可以是有利的(特别当源13a、13b和/或探测器14a、14b基本上横过横截面的整侧延伸时)。源和/或探测器可以例如分别设置成一排两件、三件、四件或更多件。此外，如果需要的话在一侧上设置一排以上是可能的。
在图3中示出的设置可以包括两组源13a、13b，其中第一组的源13a位于供给管部12的横截面的一侧上，而第二组的源13b位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。备选地或另外，系统可以包括两组探测器14a、14b，其中第一组的探测器14a位于供给管部的横截面的一侧上，而第二组的探测器14b位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。
在有利的实施例变化形式中该探测器或多个探测器14a、14b设置在供给管部12内部或在供给管部的壁中或上，且在供给管部中的燃料和该探测器或多个探测器之间具有一个或多个可选的窗口或盖子。
图3A示出实施例变化形式的源和探测器设置的倾斜视图。一个或多个源13a1-13a4、13b1-13b4和一个或多个探测器14a1-14a4、14b1-14b4设置在供给管部12的相同侧12a上用于采用反射或背散射模式探测固体微粒。供给管部12可以例如具有正方形或矩形横截面。
有利地设置该源或多个源13a1-13a4、13b1-13b4使得它们基本上照射供给管部12的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，该源或多个源13a1-13a4、13b1-13b4和/或该探测器或多个探测器14a1-14a4、14b1-14b4基本上横过侧12a的整个宽度延伸。
在图3A中示出的实施例中，侧12a典型地具有8cm至15cm的宽度。因此使用多个源和/或多个探测器可以是有利的(特别当源13a1-13a4、13b1-13b4和/或探测器14a1-14a4、14b1-14b4基本上横过整侧12a延伸时)。源和/或探测器可以例如分别设置成一排两件、三件、四件或更多件。此外，如果需要的话设置一排以上是可能的。
图4示出根据本发明的实施例变化形式的通过探测器设置的横截面。一个或多个探测器14a、14b设置在可以具有正方形或矩形横截面的供给管部中或在其处。在图4中示出的实施例变化形式中，至少一个源13a、13b和至少一个探测器14a、14b分别设置在供给管部的相对侧上用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
有利地设置该源或多个源13a、13b使得它们基本上照射供给管部12的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，源或多个源13a、13b和/或探测器或多个探测器14a、14b基本上横过供给管部的横截面的整侧延伸。当使用X射线源或多个X射线源时，设置该源或多个源13a、13b在离供给管部一定距离处可以是有利的。
在图4中示出的实施例中供给管部12的横截面的侧典型地具有8cm至15cm的长度。因此使用多个源和/或多个探测器可以是有利的(特别当源13a、13b和/或探测器14a、14b基本上横过横截面的整侧延伸时)。源和/或探测器可以例如分别设置成一排两件、三件、四件或更多件。
在图4中示出的设置包括两组源13a、13b，其中第一组的源13a位于供给管部12的横截面的一侧上，而第二组的源13b位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。备选地或另外，系统可以包括两组探测器14a、14b，其中第一组的探测器14a位于供给管部的横截面的一侧上，而第二组的探测器14b位于该横截面的另一侧上，特别地位于该横截面的相邻侧上。
在有利的实施例变化形式中该探测器或多个探测器14a、14b设置在供给管部内部或在供给管部的壁中或上，且在供给管部中的燃料和该探测器或多个探测器之间具有一个或多个可选的窗口或盖子。
图5示出根据本发明的另外的实施例变化形式的通过探测器设置的横截面。一个或多个探测器14.1-14.4设置在具有横截面(具有彼此面对的两个平行侧)的供给管部12中或在其处。在图5中示出的实施例变化形式中，至少一个源13.1-13.4和至少一个探测器14.1-14.4分别设置在供给管部的相对侧上用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
有利地设置该源或多个源13.1-13.4使得它们基本上照射供给管部12的整个横截面。在典型的实施例变化形式中，该源或多个源13.1-13.4和/或该探测器或多个探测器14.1-14.4基本上横过供给管部的横截面的整侧延伸。当使用X射线源或多个X射线源时，设置该源或多个源在离供给管部一定距离处可以是有利的。
在图5中示出的实施例中供给管部12的横截面的侧典型地具有8cm至15cm的长度。因此使用多个源和/或多个探测器可以是有利的(特别当源13.1-13.4和/或探测器14.1-14.4基本上横过横截面的整侧延伸时)。源和/或探测器可以例如分别设置成一排两件、三件、四件或更多件。
在有利的实施例变化形式中该探测器或多个探测器14.1-14.4设置在供给管部内部或在供给管部的壁中或上，且在供给管部中的燃料和该探测器或多个探测器之间具有可选的窗口或盖子。
根据本发明用于监测供应给大型柴油发动机的燃料质量的方法的实施例将参照图1至5在下文中描述。该方法包括通过供给管道系统2、2’向大型柴油发动机9供应燃料。另外该方法包括由分别是超声发射器或X射线源的至少一个源13、13a、13b发射超声波或X射线进入容纳在供给管部12中的燃料、由至少一个探测器14、14a、14b(其是用于探测超声波的超声接收器或X射线探测器)探测分别发射进入容纳在供给管部12中的燃料的超声波或X射线，由至少一个探测器产生指示固体微粒在燃料中存在的信号，以及由连接到探测器或多个探测器14、14a、14b的微粒控制单元11关于燃料中固体微粒数量和/或尺寸来评价信号。可选地源或多个源13、13a、13b还可以连接到微粒控制单元11。
固体微粒可以采用反射模式探测，其中至少一个源13、13a、13b和/或至少一个探测器14、14a、14b设置在供给管部12的相同侧上，或它们可以采用透射或吸收模式探测，其中至少一个源13、13a、13b和至少一个探测器14、14a、14b分别设置在供给管部12的相对侧上。
典型地该源或多个源13、13a、13b基本上照射供给管部12的整个横截面，并且典型地该探测器或多个探测器14、14a、14b基本上从供给管部的整个横截面探测超声波或X射线。
多个源可以用于通过控制由个体源发射的波的相位来发射具有一定方向的平面超声波或平面微波和/或波。此外，多个探测器可以用于从一定方向接收超声波或微波。
在该方法的有利的实施例变化形式中，容纳在供给管部12的横截面中的燃料由两组源13a、13b照射，每组具有照射方向，其中第一组的照射方向与第二组的照射方向不同。
在该方法的另外有利的实施例变化形式中，超声波或X射线由两组探测器14a、14b探测，每组探测具有特定方向的超声波或X射线，其中由第一组探测的超声波或X射线方向与由第二组探测的超声波或X射线方向不同。
第一组的源13a的照射方向和第二组的源13b的照射方向之间的角度或由第一组的探测器14a探测的超声波或X射线的方向和由第二组的探测器14b探测的超声波或X射线的方向之间的角度可以在60°和120°之间或80°和110°之间或基本上等于90°。
该方法有利地包括探测燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒。在另外的有利实施例变化形式中该方法包括探测燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。
根据本发明用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的系统和方法以及包括这样的系统的燃料供应装置使在柴油发动机运行期间关于固体微粒的燃油质量的不断在线和原位监测成为可能。有利地固体微粒基本上在供给管部的整个横截面中监测。从而，如果在供应的燃料中的微粒计数超过指定限额，及时采取对策是可能的。因此，根据本发明的系统、方法和燃料供应装置积极地增加大型柴油发动机的使用寿命。
Claims (15)
1.一种用于监测供应给大型柴油发动机(9)的燃料质量的系统，包括：用于向所述大型柴油发动机供应燃料的供给管部(12)，特征在于，所述系统(10)另外包括：
至少一个源(13、13a、13b)，所述至少一个源(13、13a、13b)是用于发射超声波的超声发射器或用于发射X射线的X射线源，其中超声波或X射线分别发射进入容纳在所述供给管部(12)中的燃料；
至少一个用于产生指示固体微粒在所述燃料中存在的信号的探测器(14、14a、14b)，其中所述探测器是用于探测分别发射进入容纳在所述供给管部(12)中的燃料的超声波或X射线的超声接收器或X射线探测器，以及
连接到所述探测器或多个探测器(14、14a、14b)的微粒控制单元(11)，其用于关于所述燃料中所述固体微粒的数量和/或尺寸来评价所述信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述供给管部(12)具有正方形或矩形横截面或至少两个面向彼此的平行侧。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述至少一个源(13、13a、13b)和/或所述至少一个探测器(14、14a、14b)设置在所述供给管部(12)的相同侧上用于采用反射模式探测固体微粒，或其中所述至少一个源(13、13a、13b)和所述至少一个探测器(14、14a、14b)分别设置在所述供给管部(12)的相对侧上用于采用透射或吸收模式探测固体微粒。
4.如权利要求3所述的系统，其中一个或多个源(13、13a、13b)和/或一个或多个探测器(14、14a、14b)基本上横过所述供给管部(12)的横截面的整侧延伸和/或其中一个或多个源(13、13a、13b)基本上照射所述供给管部(12)的整个横截面。
5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，包括两组的源(13a、13b)，其中第一组的源位于所述供给管部(12)的横截面的一侧上，而第二组的源位于所述横截面的另一侧上，特别地位于所述横截面的相邻侧上，和/或其中所述系统包括两组探测器(14a、14b)，其中第一组的探测器位于所述供给管部(12)的横截面的一侧上，而第二组的探测器位于所述横截面的另一侧上，特别地位于所述横截面的相邻侧上。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述源或多个源(13、13a、13b)和/或所述探测器或多个探测器(14、14a、14b)设置在所述供给管部(12)内部或在所述供给管部的至少一个壁中或上，特别地在所述供给管部中的所述燃料和所述源或探测器之间具有窗口或盖子。
7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述探测器或多个探测器(14、14a、14b)能够探测所述燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒，和/或其中所述探测器或多个探测器(14、14a、14b)能够探测所述燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。
8.一种用于监测燃料质量的方法，包括通过供给管道系统(2、2’)向大型柴油发动机(9)供应燃料，其特征在于所述方法另外包括：
由分别是超声发射器或X射线源的至少一个源(13、13a、13b)发射超声波或X射线进入容纳在供给管部(12)中的燃料，
由至少一个探测器(14、14a、14b)探测分别发射进入容纳在所述供给管部(12)中的所述燃料的超声波或X射线，所述至少一个探测器(14、14a、14b)是用于探测超声波的超声接收器或X射线探测器，
由所述至少一个探测器(14、14a、14b)产生指示固体微粒在所述燃料中存在的信号，以及
由连接到所述探测器或多个探测器(14、14a、14b)的微粒控制单元(11)关于所述燃料中固体微粒数量和/或尺寸来评价所述信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述固体微粒采用反射模式探测且其中所述至少一个源(13、13a、13b)和/或所述至少一个探测器(14、14a、14b)设置在所述供给管部(12)的相同侧上，或其中所述固体微粒采用透射或吸收模式探测且其中所述至少一个源(13、13a、13b)和所述至少一个探测器(14、14a、14b)分别设置在所述供给管部(12)的相对侧上。
10.如权利要求8或9中任一项所述的方法，其中一个或多个源(13、13a、13b)基本上照射所述供给管部(12)的整个横截面和/或其中一个或多个探测器(14、14a、14b)探测基本上来自所述供给管部(12)的整个横截面的超声波或X射线。
11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述方法包括由两组源(13a、13b)照射容纳在所述供给管部(12)的横截面中的燃料，其中每组具有照射方向，并且其中第一组的源的照射方向与第二组的源的照射方向不同，和/或其中所述方法包括：
由两组探测器(14a、14b)探测超声波或X射线，其中每组探测具有特定方向的超声波或X射线，并且其中由第一组的探测器探测的超声波或X射线的方向与由第二组的探测器探测的超声波或X射线的方向不同。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一组的源的照射方向和所述第二组的源的照射方向之间的角度和/或由所述第一组的探测器探测的超声波或X射线的方向和由所述第二组的探测器探测的超声波或X射线的方向之间的角度在60°和120°之间或80°和110°之间或基本上等于90°。
13.如权利要求8至12中任一项所述的方法，其中所述方法包括探测所述燃料中具有小于50μm或小于20μm的直径的固体微粒，和/或其中所述方法包括探测所述燃料中具有如5μm那样小或如2μm那样小或更小的直径和低至15ppm或更低浓度的固体微粒。
14.一种用于向大型柴油发动机(9)供应燃料的燃料供应装置(1)，包括燃料箱和连接到所述燃料箱的燃料供给管道系统(2、2’)，其中所述燃料供应装置(1)另外包括如权利要求1至7中任一项所述的用于监测供应到大型柴油发动机的燃料质量的系统(10)。
15.如权利要求14所述的燃料供应装置，另外包括大型柴油发动机和/或用于从所述燃料箱供应的燃料中去除杂质的燃料处理设置，所述燃料供给管道系统(2、2’)连接到所述大型柴油发动机。
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