CN108025902B - 混合设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种将具有选定辛烷值的选定燃料产品从包括混合总管、燃料喷嘴和在其间延伸的燃料软管的燃料加注机输送给操作者的方法，包括以下步骤：确定在第一燃料加注事件完成时留存在燃料软管中的第一燃料的第一体积量，确定第一燃料的第一体积量的第一辛烷值，确定具有第二辛烷值的第二燃料的第二体积量，以及在第二燃料加注事件期间将第一燃料体积量和第二燃料体积量输送给操作者，其中，等于第一燃料的第一体积量加第二燃料的第二体积量之和的燃料总体积量具有落在选定燃料产品的选定辛烷值的预定限值之内的总辛烷值。

Description

混合设备和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于输送具有期望辛烷值的燃料的燃料加注系统，该燃料是给定辛烷值的单一燃料产品或具有不同辛烷值的两种或更多种燃料产品的混合物。
背景技术
存在许多用于在燃料加注事件期间混合两种或更多种燃料的加注系统。这种系统常常用在加油站环境中，在这种环境中，需要混合至少一种高辛烷值产品和一种低辛烷值产品以产生一种或多种中间辛烷值产品，以加注多种不同等级或辛烷值的燃料产品。混合系统能降低加油站和燃料库级的储存容量要求，从而提供了节约潜力。这种系统还用于混合不同己烷含量值的柴油燃料、不同乙醇含量值的汽油/乙醇燃料、以及不同生物柴油含量值的柴油/生物柴油混合燃料。
通常，这些加注系统基于一个重要的基本假设，即，高低辛烷值燃料储罐或更多种燃料储罐中的燃料产品的辛烷值(或辛烷、乙醇、生物柴油含量值)是正确的。例如，假定低辛烷值混合成分的辛烷值约为86-87，高辛烷值成分的辛烷值约为92-93。但是，由于下面提到的多种问题，燃料产品的实际辛烷值可能与预期的不同。
许多燃料混合系统的一个潜在的问题是，它们没有措施在高或低辛烷值混合成分储罐中检测不正确辛烷值的产品的输送。具体而言，若低辛烷值产品和/或高辛烷值产品的辛烷值与假定的辛烷值不同，则在燃料加注操作期间可能无法提供适当辛烷值的混合燃料。
现有的燃料加注系统往往容易出现小额交易加注事件的辛烷混合精度不准确性的问题。这种不准确性可能是由于留存在燃料软管中或限定在混合总管与燃料喷嘴之间的先前加注事件的混合燃料量在随后的燃料加注事件中被加注而导致的。典型情况下，这仅是两个燃料加注事件的燃料辛烷值彼此不同的问题。例如，在两个事件的选定辛烷值相同的情况下，第一事件的留存燃料量的实际辛烷值应该与操作员为第二事件的燃料选择的期望辛烷值相匹配。但是，在先前燃料加注事件中加注的燃料的辛烷值低于随后燃料加注事件中加注的燃料的期望辛烷值的情况下，第一燃料加注事件中的留存燃料量的较低辛烷值会导致在第二次燃料加注事件中输送的燃料总量的辛烷值低于期望值。
本公开认识到并解决了现有技术的构造和方法的上述问题和其它问题。
发明内容
本发明的一种实施方式提供了一种将具有选定辛烷值的选定燃料产品从包括混和总管、燃料喷嘴和在其间延伸的燃料软管的燃料加注机输送给操作者的方法。该方法包括以下步骤：确定在第一燃料加注事件完成时留存在燃料软管中的第一燃料的第一体积量，确定第一燃料的第一体积量的第一辛烷值，确定具有第二辛烷值的第二燃料的第二体积量，以及在第二燃料加注事件期间将第一燃料体积量和第二燃料体积量输送给操作者，其中，等于第一燃料的第一体积量与第二燃料的第二体积量之和的燃料总体积量具有落在选定燃料产品的选定辛烷值的预定限值之内的总辛烷值。
本发明的另一种实施方式提供一种燃料加注设备，该燃料加注设备包括：容纳具有第一级别的第一参数的第一燃料的第一燃料罐；容纳具有第二级别的第一参数的第二燃料的第二燃料罐；将所述第一和第二罐连接至燃料加注机的多个导管，所述燃料加注机具有用于混合第一和第二燃料以形成具有第三级别的第一参数的至少一种第一混合燃料的混合系统；以及第一和第二传感器，这些传感器可操作地连接至燃料加注机，从而分别与第一燃料和第二燃料流体连通，以分别感测第一和第二燃料的第一参数的第一级别和第二级别，并分别向混合系统输出代表第一和第二燃料的第一参数的第一级别和第二级别的输出信号，其中，所述混合系统接收传感器输出信号，并产生输出控制信号，以将第一混合燃料的第一参数的级别保持在第一参数的第三级别的预定范围之内。
本发明的另一种实施方式提供一种将具有选定级别的第一参数的选定燃料产品从包括混合总管、燃料喷嘴和在其间延伸的燃料软管的燃料加注机输送给操作者的方法，该方法包括以下步骤：确定在第一燃料加注事件完成时留存在燃料软管中的第一燃料的第一体积量，确定第一燃料的第一体积量的第一参数的第一级别，确定具有第二级别的第一参数的第二燃料的第二体积量，以及在第二燃料加注事件期间将第一燃料体积量和第二燃料体积量输送给操作者，其中，等于第一燃料的第一体积量与第二燃料的第二体积量之和的燃料总体积量具有落在选定燃料产品的第一参数的选定级别的预定限值之内的第一参数的总级别。
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一种或多种实施方式，并与文字说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在本说明书的其余部分中将参照附图向本领域普通技术人员更具体地说明本发明的完整公开内容，包括其最佳实施方式，在附图中：
图1是本发明的第一种实施方式的燃料加注系统的示意图；
图2是本发明的另一种实施方式的燃料加注系统的示意图；
图3是用于控制本发明的燃料加注系统中的燃料混合过程的第一种实施方式的流程图；
图4是用于控制本发明的燃料加注系统中的燃料混合过程的另一种实施方式的流程图；和
图5是用于控制本发明的燃料加注系统中的燃料混合过程的另一种实施方式的流程图。
在本说明中重复使用标号以代表本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
下面将参照本发明的优选实施方式以及附图中所示的一个或多个实例来说明本发明。所提供的每个实例仅用于解释本发明，不构成对本发明的任何限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，能够在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本发明做出各种修饰和变化。例如，作为一种实施方式的一部分示出或描述的特征也可用在另一种实施方式中，从而产生另一种不同的实施方式。因此，本发明涵盖归入所附权利要求和其等效内容的范围之内的此类修饰和变化。
图1中示出了本发明的燃料加注机300的一种实施方式，其包括含有低辛烷值混和成分的低辛烷值产品源100、含有高辛烷值混和成分的高辛烷值产品源200、以及与加油机的电子装置350进行电子通信的现场控制器400。现场控制器400为操作人员提供监控燃料加注机300的操作和燃料源100、200中的辛烷值的手段。应理解，虽然在图1中仅示出了一台燃料加注机300，但是正如本领域所公知的那样，典型的设备会包括与每个燃料源100、200流体连通并与现场控制器400电子通信的多台加注机。此外，在替代实施方式中，除了所述的高低辛烷值混合成分外，在混合过程中，燃料加注机300也可利用中等辛烷值混和成分。
燃料加注机300通过供应管线101、201与产品源100、200流体连通，并包括顾客显示器351、辛烷值显示器352、以及产品混合选择器353，以供顾客为特定交易选择所需的混合产品。燃料加注机300的其它部件包括第一和第二实时辛烷值传感器310、312，它们分别用于提供指示第一和第二产品的辛烷值的信号314、316。注意，在替代实施方式中，辛烷传感器可由用于检测己烷、乙醇、生物柴油含量等的传感器代替，这取决于待加注的燃料的类型。辛烷传感器310、312下游的第一和第二流量控制阀306、308分别控制第一和第二产品的流量。连接到流量控制阀306、308的第一和第二流量计302、304分别向加注机的电子装置350提供电子信号322、332，以分别指示第一和第二产品的流量。产品流动管线324、334提供用于将第一和第二产品中的每一种输送到混合总管340然后到输送到喷嘴10的路径。如本领域所公知的，喷嘴10经由柔性软管连接至加注机300。第一和第二流量控制阀306、308分别由加注机的电子装置350经由信号线320、330控制。还可根据需要设置多种其它部件，例如燃料过滤器、止回阀，电磁阀等。
图2中示出了本发明的燃料加注机的一种替代实施方式。除了在混合总管340的下游仅设置一个辛烷传感器341之外，该实施方式与图1中所示的实施方式相同。传感器341将输出信号342提供至加注机的电子装置350，以指示由加注机提供的混合产品的辛烷值。注意，在替代实施方式中，辛烷传感器可由用于检测己烷、乙醇、生物柴油含量等的传感器代替，这取决于待加注的燃料的类型。
在图1和图2中描述的系统都可在产品源100、200中设置有附加的辛烷传感器102、202。这些附加的传感器向现场控制器400提供输出信号104、204，以监测适当的燃料混合成分的可用性，从而作为由加注机产生的信号的备份。鉴于其次要的备份用途，这些传感器不必是如本文中所限定的实时传感器。
在此所用的术语“实时辛烷值传感器”指能够确定辛烷值并将指示汽油流体的辛烷值的信号传送至加注机控制器或某个其它装置的辛烷值感测装置。所述传感器必须能够足够快地执行该功能，以使加注机控制器能够在典型零售交易的时间跨度内连续地修正混合过程。本发明的范围包括使用目前已知的辛烷传感器以及将来可能开发出的辛烷传感器，只要它们满足该性能要求即可。
图3至图5所示的流程图示出了本发明的在燃料加注机混合操作中使用辛烷传感器的特定实施方式。这些实施方式中的每一种可以概括地描述为燃料加注机设备，该燃料加注机设备包括含有不同辛烷值的第一和第二燃料的第一和第二燃料罐100、200、以及从第一和第二箱100、200连接至燃料加注机300的导管101、201。所述燃料加注机具有用于混合第一燃料和第二燃料以形成具有中间辛烷值的混合燃料的混合系统。在替代实施方式中，可在混合过程中使用比所述的第一和第二燃料更多的燃料种类。所述设备还包括第一和第二辛烷传感器102、202，这些传感器用于感测第一和第二燃料的辛烷值，并向混合系统输出表示这些辛烷值的信号，从而可以使用测量的辛烷值来实现中间辛烷值混合燃料。
现在请参考图2和图3，在步骤20处进入混合控制过程，并进行到步骤22，在步骤22处，顾客选择待输送的燃料的期望辛烷值(OS)。在此所用的“OS”指由顾客选择的产品的辛烷值。该产品可能是不需要混合的低辛烷值产品或高辛烷值产品，或者可能是需要混合的中等辛烷值产品。在此实例中，选择了中等辛烷值产品。接下来，在步骤24处，随着燃料开始输送，加注机的电子装置350使用混合辛烷值传感器341读取混合产品的辛烷值(OB)。在此所用的“OB”指通过混合辛烷值传感器341读取的离开加注机的混合产品的辛烷值。在测试步骤26处，(OB)与(OS)比较。若这两个值相等，则程序进行到步骤27，在该步骤处，流量控制阀306、308保持在其当前位置，并且程序返回至步骤24，以再次读取混合产品的辛烷值(OB)。应理解，在测试步骤26处，(OB)和(OS)的值不是必须相同才能满足测试指标。由于仪器误差和监管机构的许可，两个数值之间可有少许不同，但仍然能满足测试指标。
若测试步骤26的结果是否定结果，则程序进行到测试步骤28，在该步骤处，(OB)再次与(OS)比较，以确定(OB)是否大于(OS)。若该测试的结果是肯定结果，则程序进行到步骤29，在该步骤处，对流量控制阀306、308进行控制，以减少构成混合产品的高辛烷值混合成分(HI)的量或增加低辛烷值混合成分(LO)的量。可以单独或组合使用任何一种措施来修正混合产品的辛烷值(OB)。若测试步骤28的结果是否定结果，则程序转到步骤25，在该步骤处，对流量控制阀306、308进行控制，以增加所供应的高辛烷值混合成分(HI)的量和/或减少低辛烷值混合成分(LO)的量。
在图4所示的流程图中说明了一种替代实施方式。在此，过程从步骤40开始，并进行到步骤42，在步骤42处，加注机的电子装置350读取混合辛烷值传感器341的输出。同时，从存储器位置读取由用户选择的产品的辛烷值(OS)。在测试步骤44处，(OB)与(OS)比较。若这两个值不相等，则程序进行到测试步骤46，在该步骤处，(OB)再次与(OS)比较，以确定(OB)是否大于(OS)。若该测试结果是否定结果，则程序进行到步骤47，在步骤47处，确定(OB)的值是否远远低于(OS)的值，以致超过预定限值。这些值之间的差异可能与监管部门允许的容差和辛烷值有关。若此测试步骤的结果是否定结果，则程序进行到方框45处。若此测试步骤的结果是肯定结果，则程序进行到方框49处，在该处，向操作人员发出警告。若(OB)超出容差太多，则程序可能包括在此时停止燃料输送的附加步骤。
若测试步骤46的结果是肯定结果，则程序进行到测试步骤48，在该步骤处，确定(OB)的值超出(OS)的值的程度是否超过预定量。若此测试步骤的结果是肯定结果，则程序进行到如上所述的方框49处。若此测试步骤的结果是否定结果，则程序进行到方框45处，此时允许继续进行燃料输送，但是会为顾客更新辛烷值显示，以表明提供的燃料的辛烷值高于选定辛烷值。该系统还可以结合有存储器，用于记录加注的产品的辛烷值比实际选择的辛烷值高的所有情况。这种情况的记录可由监管机构用来监测混合性能，也可由操作员用来做适当的调整。
现在参考图5中所示的流程图，其中论述了所公开的燃料加注机300补偿小额交易加注事件中潜在的辛烷混合值不精确的方法。混合控制过程在步骤50开始，并进行到步骤52，在步骤52处，顾客选择待输送的燃料的期望辛烷值(OS)。该产品可能是不需要混合的低辛烷值产品或高辛烷值产品，或者可能是需要混合的中等辛烷值燃料。在此实例中，选择了中等辛烷值产品。接下来，在步骤54，在燃料加注事件开始之前，加注机的电子装置350读取在前一次燃料加注事件完成时留存在燃料加注机的燃料软管中的燃料量(VH)的辛烷值(OH)。在图2所示的燃料加注机的实施方式中，在燃料加注事件开始之前，可通过混合辛烷值传感器341读取(OH)。但是，在燃料加注事件开始之后，混合辛烷值传感器341提供关于流过燃料软管的混合产品的(OB)的信息。可替代地，在图1所示的没有混合辛烷值传感器341的实施方式中，加注机的电子装置350可获取之前存储在存储器中的在前一次燃料加注事件中选择的辛烷值，或者该事件的(OB)。请注意，对于给定长度的燃料软管，(VH)的值会保持不变。因而，能够确定特定尺寸的燃料软管的(VH)值，并将其输入到存储器中，以便后续通过加注机的电子装置350获取。
在测试步骤56处，(OH)与(OS)比较。若这两个值相等，则程序进行到步骤57，在步骤57处，流量控制阀306、308被设定到与辛烷值(OS)对应的位置，并开始燃料加注事件。简而言之，在为当前事件选择的燃料的辛烷值(OS)与前一事件期间输送的燃料的辛烷值相同并且因而所获取的体积量(VH)的辛烷值(OH)相同的情况下，不需要补偿在前一事件之后留存在燃料软管(VH)中的燃料部分。
若测试步骤56的结果是否定结果，则程序进行到测试步骤58，在测试步骤58处，加注机的电子装置350根据(OH)是大于还是小于(OS)来确定具有辛烷值(OC)的燃料的补偿体积量(Vc)。若(OH)大于(OS)，则由加注机的电子装置350确定的补偿体积量(Vc)的辛烷值(OC)必定是比(OH)更低的辛烷值。(Vc)和(OC)都可变化，但是它们选择为使得具有辛烷值(OC)的体积量(Vc)与留存体积量(VH)的组合导致燃料总体积量(VT)的辛烷值基本上等于由操作者选择的辛烷值(OS)。可选地，(Vc)的值可通过显示器351提供给操作者，以帮助确保操作者在交易期间加注足够的燃料，以达到选定的(OS)。在确定了(Vc)和(OC)之后，程序进行到步骤61，在该步骤处开始燃料的加注，其中，按照在上文中参照图3和图4所述的方法，首先输送体积量(VH)和(Vc)，然后按选定的辛烷值(OS)输送期望体积量的燃料的其余部分。
另一方面，若测试步骤56确定(OH)小于(OS)，则由加注机的电子装置350确定的补偿体积量(Vc)的辛烷值(OC)必定是比(OH)更高的辛烷值。在此，(Vc)和(OC)也可变化，但是它们选择为使得具有辛烷值(OC)的体积量(Vc)与留存体积量(VH)的组合导致燃料总体积量(VT)的辛烷值基本上等于由操作者选择的辛烷值(OS)。如上所述，在确定了(Vc)和(OC)之后，程序进行到步骤61，在该步骤处开始燃料的加注，其中，按照在上文中参照图3和图4所述的方法，首先输送体积量(VH)和(Vc)，然后按选定的辛烷值(OS)输送期望体积量的燃料的其余部分。
如上所述，设备故障(例如内部流量计泄漏、流量计校准问题、阀门故障和管道泄漏等)可能导致即使是正确工作的现有技术混合系统也无法提供具有期望辛烷值的产品。本发明的某些方面可以结合到现有的混合加注机系统中以解决这些情况。例如，可以布置混合辛烷值传感器341，用于将混合燃料的实际辛烷值与顾客选择的辛烷值进行比较。该信息可在燃料加注过程中显示给顾客，作为输送期望等级的燃料的保证。若实际辛烷值低于顾客选择的辛烷值，则加注机的电子装置350可停止燃料加注操作，并通过现场控制器400通知操作人员。
容易理解的是，上述比较步骤不仅包括将测量的辛烷值与单个预定值进行比较，还包括将其与一定范围的值进行比较。考虑到任何仪器都固有的测量误差，可以比较测得的辛烷值，以确定其是否落在一定的数值范围之内。本发明的范围包括使用单点值或辛烷值范围来进行上述比较步骤。
关于混合成分和混合产品的辛烷值的历史信息可存储在加注机的电子装置250、现场控制器400或其他存储设备中，以便由度量衡管理机构进行合规性监测。这些管理机构可通过与现场控制器400连接的通信链路从远程位置监测辛烷值。这种远程监控的优点包括可降低合规性检查的成本以及能够对向公众输送的燃料的辛烷值进行突击监测检查。
上述系统的各个部件可根据期望的性能目标以各种方式进行组合。例如，如果成本是考虑重点，那么加注机300可仅配备混合辛烷值传感器341，而不配备第一和第二辛烷值传感器310、312。加注机的电子装置350将来自混合辛烷值传感器341的信号与来自第一和第二流量计302、304的流量信息一起用于产生流量控制阀306、308的输出信号。在这种实施方式中，不需要第一和第二流量计302、304的入口侧的传感器。与此相反，辛烷值监测可仅在第一和第二流量计302、304的入口侧使用第一和第二辛烷值传感器310、312进行，而不监测混合产品。对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，可通过以下任何一种方式将辛烷值感测结合到加注机的混合过程中：1)监测混合产品的辛烷值，而不考虑输入的混合成分的辛烷值；或2)监测混合成分的辛烷值，而不考虑混合产品的辛烷值。
虽然在上文中示出并说明了本发明的一些优选实施方式，但是在不脱离在所附权利要求中更具体地陈述的本发明的精神和范围的前提下，本领域普通技术人员能够对其进行各种修改和变化。具体而言，在此公开的本发明的实施方式还可用于混合不同己烷含量值的柴油燃料、不同乙醇含量值的汽油/乙醇燃料、以及不同生物柴油含量值的柴油/生物柴油混合燃料。此外，应理解，在不脱离本发明的范围的前提下，各种实施方式的各个方面可以互换。而且，本领域的普通技术人员能理解，上述说明仅是示例性的，不是为了限制本发明，本发明仅由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种将具有选定辛烷值的选定燃料产品从包括混和总管、燃料喷嘴和在其间延伸的燃料软管的燃料加注机输送给操作者的方法，包括下列步骤：
确定在第一燃料加注事件完成时留存在燃料软管中的第一燃料的第一体积量；
确定第一燃料的第一体积量的测量的实际第一辛烷值；
确定具有第二辛烷值的第二燃料的第二体积量；和
在第二燃料加注事件期间将第一燃料体积量和第二燃料体积量输送给操作者，
其中，等于第一燃料的第一体积量与第二燃料的第二体积量之和的总体积量具有落在选定燃料产品的选定辛烷值的预定限值之内的总辛烷值，
在第二燃料加注事件期间将具有第三辛烷值的选定燃料产品的第三体积量输送给操作者，
其中，所述第三辛烷值落在选定燃料产品的选定辛烷值的预定限值之内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二燃料的第二体积量等于或大于所述第一燃料的第一体积量。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二燃料的第二体积量小于所述第一燃料的第一体积量。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一燃料的第一体积量等于设置在混合总管与燃料加注机的燃料喷嘴之间的燃料软管的一部分的体积。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二燃料的第二体积量的辛烷值大于所述第一燃料的第一体积量的辛烷值。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二燃料的第二体积量的辛烷值小于所述第一燃料的第一体积量的辛烷值。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
在第二燃料加注事件期间向操作员显示第二燃料的第二体积量。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述总体积量的总辛烷值基本上等于选定燃料产品的选定辛烷值。
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