CN113165864B - 具有燃料调节和过滤组件的燃料储存和供应装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃料储存和供应装置用作在燃料分配环境中通过至少一个燃料分配器进行分配的燃料源。该装置包括用于容纳一定量燃料的储存箱、被配置成将燃料从燃料储存箱输送到燃料分配器的燃料管道、以及燃料调节和过滤组件，其具有与燃料管道流体连通的入口和与燃料储存箱流体连通以返回燃料的出口。燃料调节和过滤器元件插在入口和出口之间，该燃料调节和过滤器组件被配置成从经过过滤器元件的燃料中去除水。流量阀允许并阻止燃料流过过滤器元件。处理电路可操作以基于预定标准来控制流量阀。

Description

具有燃料调节和过滤组件的燃料储存和供应装置
技术领域
本发明总体上涉及具有一个或多个燃料储存箱的燃料分配环境。更具体地说，本发明涉及一种燃料分配环境，其中一个或多个储存箱配备有燃料调节和过滤组件。
背景技术
燃料分配环境，例如零售加燃料站和燃料库，通常将燃料储存在燃料箱中，例如地下储存箱(UST)。在某些情况下，少量的水或碎屑可能会被引入到储存箱中，这会使燃料降解。例如，在下雨期间，水通常会从服务站的前院区域的人行道流入雨水管。偶尔，这些水可能会流入地下储存箱。一般来说，水和碎屑比储存在油箱中的燃料密度大，因此会沉淀在油箱底部附近。水和燃料是不混溶的，这导致在燃料下面形成水层，在储存箱中形成燃料/水界面层。燃料/水界面的高度通常被监测，以确保水不会被引入入口，燃料通过该入口从燃料箱中抽出。
此外，储存箱中的燃料/水界面可能易于微生物细菌的定居和生长。例如，当储存超低硫柴油(ULSD)燃料和/或与生物柴油燃料产品混合的ULSD时，可能会产生利用碳氢化合物的微生物，例如“臭虫(humbug)”。这些微生物会污染燃料输送系统和辅助部件，包括燃料分配器部件、计量设备、剪切阀和燃料喷嘴。除了微生物生长的直接影响外，在ULSD和生物柴油燃料中发现的食物来源的微生物消化可能会产生酸性副产物。这些酸侵蚀燃料储存和输送系统中的金属表面，这可能导致各种问题。
可以采取成本高昂的积极措施来清洁受污染的箱、去除水和改进燃料。这种方法需要关闭水箱，这给已经很高的清洁成本增加了额外的销售损失成本。该过程通常包括使箱内容物多次通过逐渐受限的过滤介质，并最终通过去除任何游离水的聚结过滤器。这些清洗系统是大规模的，通常安装在卡车上，旨在清除污染，而不是防止污染。
许多被动手段被用来防止或检测水进入燃料箱，如通风管线盖、入口密封、燃料箱检查和定期质量测试。然而，即使少量的水也可能导致燃料箱和/或燃料的严重退化。当检测到水时，可能需要将整个储存箱泵入设置箱以排水。水被排出后，燃料可被重新引入储存箱。替代地，可以允许燃料箱沉降，并且使用抽吸软管将燃料箱底部的水抽出，直到水层被去除并且只有燃料流过抽吸软管。
发明内容
本发明认识到并解决了现有技术构造和方法的上述考虑及其他问题。在这点上，现在将描述本发明的某些示例性和非限制性方面。这些方面旨在为与本发明相关联的某些原理提供一些背景，但并非旨在限定本发明的全部范围。
在本发明的示例实施例中，紧凑型燃料调节和过滤组件(FCFA)通过从诸如UST的燃料储存箱的底部去除水和碎屑来提供正在进行的燃料调节和过滤。从UST中除去水和碎屑可以直接改善从中分配的燃料的清洁度和质量。此外，FCFA可能会限制或阻止可在UST的燃料/水界面层处发展的微生物细菌的定殖和生长，并利用微生物(例如“humbugs”)阻止碳氢化合物的发展，这些微生物会污染燃料输送系统和辅助部件。此外，由于通过除去水分可以防止微生物的生长，因此FCFA还可以减少或消除微生物对食物来源的消化(例如，在ULSD和生物柴油燃料中)产生的酸副产物，从而限制或防止酸对燃料存储和输送系统的金属表面的损害。
FCFA可以流体地联接到与UST相关联的潜式涡轮泵(STP)。STP连续不断地或按需提供通过歧管的燃料流到一个或多个燃料分配器。在这方面，FCFA可以流体地联接到与STP相关联的封隔器歧管的测试或旁通端口。当燃料流过歧管时，与流向燃料分配器的燃料相比相对较小的一部分燃料可以通过测试端口转移到FCFA，然后在过滤后流回UST。在示例实施例中，FCFA可以被布置在燃料分配站点处提供的现有的STP容纳池中。
FCFA可包括配置成从流过其中的燃料中去除水的过滤器元件。例如，过滤器元件可以限定流动路径，由于水的密度大于燃料的密度，该流动路径允许或鼓励水沉淀到过滤器元件的底部。另外，碎屑也可能从燃料中朝过滤器元件的底部沉淀出来，或者被过滤介质捕获。
FCFA可包括一个或多个控制阀，以控制通过过滤器元件的燃料流量和/或允许水和/或碎屑从过滤器元件排出到储存容器。例如，可以在从歧管穿过过滤器元件并返回到UST的燃料的流动路径中设置流动控制阀。当流动控制阀关闭时，可防止燃料流经FCFA。在期望的间隔和/或时间，可以打开流动控制阀以允许燃料流过FCFA。以这种方式，FCFA的操作可以被限制为仅必要的持续时间，以调节和过滤燃料，并且避免燃料分配器更加活跃的时间段。这可以防止或限制由于一部分燃料通过FCFA转移而对加燃料操作造成的任何影响。在完成一个或多个调节和过滤过程后，例如，当关闭流动控制阀时，可以打开位于过滤器壳体底部或附近的排出阀，以允许水和/或碎屑流入储存容器。以这种方式收集水可以延长FCFA在维护操作之间的使用期。而且，以这种方式收集水以这样的方式成比例地减少了可用于移动微生物菌落的水量，使得随着燃料/水界面的总表面积减小，微生物细菌越来越少地进入燃料中的食物来源。
在一些实施例中，FCFA可包括与过滤器出口流体连通的返回管。返回管可以配置成在UST的底部引起湍流。湍流可能导致UST底部附近的水和碎屑与燃料混合，因此更可能进入STP的入口，即被吸入STP的入口。在一些实施例中，限定多个间隔开的孔的扩散器(搅动歧管)可以流体地连接到返回管的远端，以引起在UST底部的较宽区域上的湍流。
本发明的一个方面提供了一种燃料储存和供应装置，其用作燃料分配环境中通过至少一个燃料分配器分配的燃料源。该装置包括用于容纳一定量燃料的储存箱。泵组件可操作以将燃料从储存箱抽入燃料管道。燃料供应管线被配置成将燃料从燃料储存箱输送到至少一个燃料分配器。一种燃料调节和过滤组件(FCFA)包括壳体，该壳体具有在由泵组件产生的压力下接收燃料的壳体入口以及壳体出口，由此进入壳体入口的燃料通过壳体出口离开壳体。位于壳体内的过滤器元件插在壳体入口和壳体出口之间的流动路径中，过滤器元件被配置成从经过过滤器元件的燃料中去除水。FCFA还包括返回管，该返回管从壳体的出口接收燃料，并具有靠近储存箱的底部设置的排放端，使得流过返回管的燃料在储存箱底部的燃料中引起湍流。流向壳体的壳体入口并通过返回管的排放端的燃料流限定了燃料调节和过滤流动路径。FCFA还包括一流动控制阀，用于控制通过燃料调节和过滤流动路径的燃料的流量。
本发明的另一方面提供了一种调节和过滤燃料的方法，包括提供燃料调节和过滤组件，该燃料调节和过滤组件包括与燃料管道流体连通的入口，其中燃料管道被配置成将燃料从燃料储存箱输送到一个或多个燃料分配器。燃料储存箱中有一个出口，用于返回燃料。过滤器元件沿着入口和出口之间的流动路径插入，其中过滤器元件被配置成从经过过滤器元件的燃料中去除水。设置在流动路径中的流动控制阀允许和阻止燃料流过过滤器元件。该方法还包括通过处理电路确定与燃料管道相关联的压力数据或与燃料储存箱相关联的多个主动式燃料分配器的数量是否满足预定操作标准。此外，该方法包括响应于压力数据或主动式燃料分配器的数量满足预定操作标准，使流动控制阀打开。
本发明的又一方面提供了一种燃料调节和过滤组件，该燃料调节和过滤组件与燃料储存箱一起使用，通过由燃料泵供给的燃料管道向至少一个燃料分配器提供燃料。该组件包括与燃料管道流体连通的入口。燃料储存箱中的出口使燃料返回。沿着入口和出口之间的流动路径插入的过滤器被配置成从经过过滤器的燃料中去除水。设置在流动路径中的流动控制阀允许和阻止燃料流过过滤器。与过滤器流体连通的储存容器被配置成接收从过滤器排出的水。还提供了被配置成测量过滤器内流体的电导率的电导率传感器。排出阀可操作地设置在过滤器和储存容器之间。处理电路可操作以基于预定的操作标准来控制流动控制阀，处理电路还被配置成从电导率传感器接收电导率数据，基于该电导率数据确定过滤器中是否存在水，并且如果存在水，则使排出阀打开，从而允许水从过滤器排放到储存容器。
本发明的不同系统和方法利用了本文总体公开所支持的公开元件和方法步骤的各种组合。因此，可以要求保护不同于上面讨论的元件的组合。此外，结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
参考附图，在说明书中阐述了本发明的完整和能够实现的公开，包括针对本领域普通技术人员的最佳模式，在附图中:
图1是根据本发明的实施例的具有燃料调节和过滤组件的燃料储存装置的示意图；
图2是根据本发明的实施例的燃料调节和过滤组件的某些方面的详细示意图；
图3是根据示例实施例的处理电路的一个示例的框图；
图4-6示出了根据示例性实施例的用于调节和过滤燃料的示例性方法；
图7是根据本发明的另一实施例的具有燃料调节和过滤组件的燃料储存装置的示意图；
图8是根据本发明的另一实施例的燃料调节和过滤组件的某些方面的详细示意图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前优选实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例是通过解释本发明的方式提供的，而不是对本发明的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变化。
图1示出了燃料储存和供应系统100，其具有燃料储存箱110，例如地下储存箱(UST)，其储存一定量的燃料10，该燃料10将由燃料分配器150在燃料分配环境中分配，例如零售加燃料站。箱探针160延伸到储存箱110中，并且具有用于确定储存箱110中的燃料10的液位的燃料液位传感器161和用于确定储存箱110中的水20(以及其中的任何污染物)的水位传感器162。燃料泵，例如所示实施例中的泵组件130，与储存箱110相关联，以将燃料10泵入燃料供应管线140中，用于将燃料10提供给一个或多个燃料分配器150。燃料10从燃料泵流向燃料分配器150的路径是分配器流动路径。燃料分配器150具有分配器燃料表151，以监测由相应的燃料分配器150进行的燃料10的分配，并且燃料供应管线140可以具有一个或多个管线压力传感器141(图2)。
在所示的实施例中，泵组件130包括泵131，例如潜式涡轮泵(submersibleturbine pump:STP)，其在柱132的下端浸入燃料10中。限定主流体通道和多个端口的封隔器歧管134位于柱132的上端。泵131将燃料10，有时还有水20从箱110通过柱132输送到封隔器歧管134，以便在封隔器歧管134的端口处进入(access)。这些端口中的一个(泵出口135)对燃料供应管线140进行供应。止回阀133沿着泵组件130的流体通道位于泵131和泵组件出口135之间，以在分配未发生且泵131关闭时将燃料10保持在燃料供应管线140中的压力下。如本领域技术人员将理解的那样，当储存箱110是UST时，封隔器歧管134通常将位于限定在地平面以下的安全壳地坑120中。本领域技术人员将理解和认识到，尽管图示为潜式涡轮泵，但是泵131可以是从储存箱110抽取燃料10的任何构造。泵131的一个示例是由康涅狄格州辛斯伯里的Veeder-Root Company销售的Red Jacket潜式涡轮泵。
自动液位计(automatic tank gauge：ATG)190管理燃料存储和供应系统100中的燃料10的存储和供应。(合适的ATG包括Veeder-Root Company销售的TLS-450ATG和TLS-350ATG)。ATG 190电连接到箱探针160，以确定储存箱110中的燃料10和水20的液位。ATG190还电连接到燃料分配器150中的燃料分配器仪表151(或者以其他方式连接到燃料分配器150的控制电路)和泵131。ATG 190也与压力传感器141电连通。
使用从燃料分配器仪表151和压力传感器141接收的信息，ATG 190可以操作泵131以满足燃料分配器150的需求。此外，ATG 190可以使用管线压力传感器141来检测燃料供应管线140中的潜在泄漏。具体地，当燃料分配器不分配燃料10时，ATG 190可以在休眠期间使用泵131对燃料供应管线140加压。一旦燃料供应管线140被加压，则ATG 190关闭泵131，并用管线压力传感器141监测供应管线中的压力。由于泵组件130中的止回阀133，燃料供应管线140应该在预定时间段内保持压力。如果ATG 190确定燃料供应管线140中的压力降低得太多或太快，则在燃料储存和供应系统100的某处存在泄漏的迹象，最有可能是在燃料供应管线140中。用于测量燃料供应管线140中的压力的管线压力传感器141可以设置在泵131和燃料分配器150之间的燃料供应管线140中的任何点，例如封隔器歧管134的出口。
在本发明中，提供了燃料调节和过滤组件(FCFA)200，以通过去除水20和水中的任何污染物来提高储存箱110中的燃料10的清洁度和质量。FCFA 200接收由泵组件130从储存箱110移除的燃料10和水20(当存在时)，并且在过滤掉污染物和水20之后将燃料10返回到储存箱。
在图2所示的实施例中，FCFA 200具有燃料调节和滤除器元件212或过滤器元件，其从燃料10中分离污染物和水20。过滤器元件212位于壳体211中，壳体211具有壳体入口211a和壳体出口211b。(壳体211和过滤器元件212一起在本文中可被称为过滤器)。壳体入口211a与分配器流动路径流体连通，以接收由泵组件130从箱110抽取的至少一些燃料。在该实施例中，例如，壳体入口211a与设置在封隔器歧管134中的端口136流体连通。(到端口136的连接因此可以被认为是整个FCFA的“入口”。)端口136可以是封隔器歧管134上的现有端口，其以其他方式提供，例如用于测试目的。壳体出口211b与储存箱110流体连通。壳体211还可以包括排出出口211c，用于去除由过滤器元件212从燃料10中过滤出的污染物和水20。
过滤器元件212优选为水分离(聚结(coalescing))过滤器，其能够从流过其中的燃料10中分离出游离的和乳化的水20，同时也从燃料10中去除其他污染物。FCFA 200的使用对于存储超低硫柴油(ULSD)燃料和/或与生物柴油燃料产品混合的ULSD的燃料存储和供应系统100特别有利。如上所述，利用碳氢化合物的微生物，例如“humbugs”，可能在燃料/水界面处或附近的储存箱(例如UST)中形成。通过去除污染物和水，不仅提高了燃料的质量，而且可以防止或限制微生物的生长。
再次参考图1，搅动返回管路(agitation return)220将燃料从FCFA 200返回到储存箱110。(储存箱中的搅动返回管路的排放端被视为FCFA的出口。)搅动返回管路220流体连接到壳体211的壳体出口211b，并延伸到储存箱110的内部。在一个优选实施例中，搅动返回管路220在储存箱110的底部附近排放。以这种方式排放燃料10理想地会在靠近储存箱110底部的燃料10中引起湍流。如上所述的，污染物和/或水20由于其密度而倾向于收集在储存箱110的底部处或底部附近。因此，湍流导致污染物和/或水20混合到燃料10的主体中，由此，其可以被泵131所操作。
在一个示例性实施例中，搅动返回管路220可以包括返回管221，返回管221具有靠近储存箱110底部的排放端222。返回管的排放端222也可以供应搅动器歧管232，搅动器歧管232是细长的且跨经储存箱110底部的一部分。如所示的，搅动器歧管232限定了多个搅动器孔口233，其中至少一些优选地朝向储存箱110的底部。例如，搅动器歧管可以是细长管、一系列平行管、圆形、矩形、从中心点以“星形模式”延伸的多个管的形式，或者任何其他合适的构造，搅动器孔口233沿其间隔开。因此，返回的燃料10通过搅动器歧管232的搅动器孔口233排出，从而与在返回管221的端部处的简单排放相比，在箱110的底部附近产生更大面积的湍流。这种湍流有利于燃料10中水20和/或碎屑(污染物)的混合。当悬浮水20和/或碎屑被吸入泵131时，悬浮水20和/或碎屑可能被夹带在燃料10中。这使得水20和碎屑能够被FCFA 200主动移除，减少或消除了移除储存箱以去除水和/或碎屑的需要。此外，为了延长其使用寿命，也可以将单独的颗粒过滤器添加到燃料流动路径中，优选在过滤器元件212之前。
FCFA 200包括燃料流动控制阀230，其设置在流回到储存箱110的流动路径中的任何合适的位置。在该实施例中，阀230位于壳体出口211b下游的燃料流动路径中。然而，可以设想这样的实施例，其中阀230在壳体入口211a的上游(即，在端口136和壳体入口211a之间)。燃料流动控制阀230可以是任何合适的远程操作阀，例如电磁阀、伺服致动阀、液压致动阀等。如下文更详细描述的，流动控制阀230可以周期性地打开，以允许流过FCFA200，并且可以关闭以阻止流过FCFA 200。
如图2所示的，处理电路(控制器)400用于控制流动控制阀230和FCFA200的其他方面的操作。在这点上，处理电路400可以向流动控制阀230的致动器提供信号(或以其他方式控制所供应的功率)。这将导致阀230打开或关闭，这将允许或阻止燃料10流过FCFA 200。可以预期，处理电路400可以是独立的单元，或者可以是其他处理器或控制器的一部分，例如ATG 190。例如，ATG 190的固件可以被更新以提供本文描述的额外功能。
在所示的实施例中，FCFA 200还包括流动阻力检测器，例如差压传感器240，以确定过滤器元件212的操作状态。在这点上，过滤器元件212在操作时可能会经历碎屑堆积，并变得低效或不起作用。对过滤器元件212造成的碎屑的积聚和效率的损失可以通过过滤器元件212上差压的变化来指示。处理电路400可以监测差压传感器240，以确定是否需要更换过滤器元件212。例如，处理电路400可以周期性地(例如每分钟一次、每秒一次、每个程序循环一次等)将从差压传感器240接收的差压数据与预定差压进行比较。当处理电路400确定差压偏离预定差压时，处理电路400产生过滤器服务请求并将其发送到ATG 190或其他远程计算设备。另外，如果处理电路400确定过滤器元件212两端的差压超过预定差压，则处理电路400可以阻止FCFA 200的流动控制阀230打开，因此阻止流过FCFA 200。
水传感器250也可以位于FCFA 200内，以确定已经被过滤器元件212去除的水20的存在。在一个实施例中，水传感器250包括电导率传感器，该电导率传感器利用状态或电导率的变化(例如，由于水和燃料之间的电阻差异)来确定是否存在水。然而，可以使用本领域技术人员能够理解的任何类型的合适的水传感器来执行期望的功能。优选地，水传感器250将定位在相对于过滤器元件212来说水将聚集的位置，例如在壳体211的底部处。
在所示的实施例中，储存容器组件300用于收集从燃料10过滤的污染物和水20，以延长维护操作之间的时间。储存容器组件300包括储存容器310，储存容器310具有与壳体211的排出出口211c流体连通的储存容器入口311。位于壳体211的排出出口211c和储存容器入口311之间的容器排出阀320控制污染物和水20流入储存容器310。容器排出阀320可以是任何合适的远程操作阀，例如电磁阀、伺服致动阀、液压致动阀等。处理电路400也与水传感器250通信，当壳体211中的水20高于期望的水位时，处理电路400可以启动容器排出阀320。结果，将导致壳体211中的流体流过排出出口211c，并通过储存入口311流入储存容器310。设想了储存器310与壳体211集成的实施例。
容器液位传感器330可用于确定储存容器310中的水20的水位，然后可通过储存容器310中的排出口312将其移除。在一个实施例中，容器液位传感器330是电导率传感器，其利用状态或电导率的变化，例如，由于电阻的差异，来检测特定液位的水20的存在。然而，可以使用本领域技术人员将理解的能够执行期望功能的任何类型的合适的液位传感器。
容器液位传感器330优选地连接到处理电路400，其可以在导致排出阀320打开之前验证储存容器310中有足够的容积可用。如果有足够的容积可用，如液位(容积)低于填充阈值所示的，则处理电路400使排出阀320打开。如果没有足够的容积可用，如液位高于填充阈值所指示的，则处理电路400可以将排出阀320保持在关闭位置，尽管水传感器250指示壳体211内存在水20。当处理电路400确定储存容器310中的液位高于填充阈值时，处理电路400可以产生服务请求并将其传输到ATG 190或其他远程计算设备。另外，如果处理电路400确定储存容器310中的液位高于填充阈值，则处理电路400可以防止FCFA 200的流动控制阀230打开，因此防止流过燃料调节和过滤流动路径。
在一些示例实施例中，处理电路400可以被配置成当水位传感器162达到预定水位时打开流动控制阀230并操作FCFA 200。处理电路400还可以被配置成当水位传感器162指示水位220低于预定水位时阻止FCFA 200的操作。此外，处理电路400可以被配置成当在燃料分配环境中存在低分配活动或没有分配活动时，限制对加燃料操作的影响(例如允许FCFA 200处于服务中)。例如，处理电路400可以被配置为在通常很少或没有加燃料操作的时间(例如上午12:00)期间，通过打开流动控制阀230来使FCFA 200处于服务中。在一个实施例中，控制器400因此确定当前时间满足预定操作时间，并使流动控制阀230打开。如果泵130还没有启动，它将被处理电路400启动，以便迫使燃料通过FCFA 200。
控制器400还可以基于预定的操作标准(例如燃料管线140中的压力和/或与储存箱110相关联的主动式燃料分配器150的数量)来操作FCFA 200。例如，处理电路400可以从ATG 190接收主动式燃料分配器数量的指示。此外，处理电路400可以从ATG 190接收压力数据，该压力数据指示由燃料供应管线140中的管线压力传感器141测量的压力。
为了便于确定何时操作FCFA 200，处理电路400可以包括定义相关操作阈值的一个或多个查找表(例如，基于与一个或多个储存箱110相关联的泵131的额定功率和排放尺寸)。例如，下面的表1提供了示例性燃料分配环境中的1-4号箱的操作阈值，每个箱具有不同的泵和排放配置。
表1
箱# 泵/排放类型 燃料分配器的最大# 最小压力
1 1.5HP,2”排放 4 25psi
2 5HP,4”排放 10 30psi
3 2x2 HP，带IPC的2”排放 8 25psi
4 通用泵 3 20psi
在该实施例中，处理电路400将实际压力数据和/或主动式燃料分配器150的实际数量与查找表中定义的它们各自的操作阈值进行比较。如果压力数据小于最小阈值和/或燃料分配器150的有效数量等于或大于最大值，则不满足预定操作标准。在这种情况下，处理电路400然后可以关闭流动控制阀230(或保持其关闭)。然而，如果压力数据和/或主动式燃料分配器150的数量满足它们各自的操作标准(取决于是否需要这两个标准)，则处理电路400可导致流动控制阀230打开。此外，如果在确定不满足操作阈值时流动控制阀230打开，则处理电路400使流动控制阀230关闭。
另外，或者替代地，处理电路400可以被配置成使FCFA 200处于服务中并经过一选定的持续时间段，例如一小时、两小时或其他合适的时间段。在处理电路400在选定的持续时间之前关闭流动控制阀230的情况下，例如由于压力下降或主动式燃料分配器150的数量超过阈值，当再次满足操作标准时，处理电路400可以重新打开流动控制阀230以继续调节和过滤过程。
在操作开始时，处理电路400可以确定FCFA 200中是否存在水。如上所讨论的，处理电路400可以从水传感器250接收指示壳体211中水20存在或不存在的电导率数据。响应于处理电路400确定壳体211中没有水20，处理电路400通过使流动控制阀230打开来执行燃料10的调节。
响应于处理电路400确定壳体211内存在水20，使排出阀320打开足够的时间，以允许壳体211中的水20排出。在示例实施例中，处理电路400然后可以使FCFA 200重新投入使用一段额外的时间。该过程可以重复进行，直到处理电路400确定壳体211中没有水，或者直到所选择的服务持续时间结束，或者直到储存容器310充满，如液位传感器330所示的。
示例处理电路
图3示出了根据优选实施例的处理电路400的某些元件。处理电路400可以是如上所述的独立单元，或者可以分布在设备的组合中。例如，ATG可以被编程为执行本文描述的功能，在这种情况下，处理电路400的至少一些方面可以包括ATG的部件。此外，应当注意，下面描述的设备或元件可能不是强制性的，因此在某些实施例中可以省略一些。
在示例实施例中，处理电路400可以包括一个或多个处理器62(以及相关联的存储器64)，或者以其他方式与一个或多个处理器62(以及相关联的存储器64)通信。如本领域技术人员将认识到的，处理器62被配置成执行数据处理、应用执行以及其他处理和管理服务。处理器62可以与用户界面66、通信接口68、一个或多个阀70以及一个或多个传感器72通信或以其他方式控制它们。处理器62可以被实施为电路芯片(例如，集成电路芯片)，其被配置成(例如，用硬件、软件或硬件和软件的组合)来执行本文描述的操作。然而，在一些实施例中，处理器62可以实施为服务器、计算机或工作站的一部分，或者分布在几个物理处理器中。
用户界面66可以是用于直接从用户接收指令的输入/输出设备。用户界面66可以接收用户输入和/或向用户呈现输出，作为例如听觉、视觉、机械或其他输出指示。用户界面66可以包括例如键盘、鼠标、操纵杆、显示器(例如触摸屏显示器)、麦克风、扬声器或其他输入/输出机构。
通信接口68可以是任何合适的装置，例如以硬件、软件或硬件和软件的组合实现的设备或电路，其被配置为从/向网络和/或与处理器62通信的任何其他设备或模块接收和/或发送数据。这样，例如，通信接口68可以包括通信调制解调器和/或其他硬件/软件，用于支持通过以太网、数字用户线路(DSL)、通用串行总线(USB)或其他合适的机制/协议的通信。在示例性实施例中，通信接口68可以支持经由一个或多个不同通信协议或方法的通信。
在示例实施例中，存储器64可以包括一个或多个非暂时性存储器或存储设备，例如可以是固定的或可移动的易失性和/或非易失性存储器。存储器64可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，用于使设备能够根据本发明的示例实施例执行各种功能。例如，存储器64可以被配置为缓冲输入数据以供处理器62处理。额外地或替代地，存储器64可以被配置为存储由处理器62执行的指令。作为又一替代选择，存储器64可包括可存储各种文件、内容或数据集的多个数据库之一。在存储器64的内容中，可以存储由处理器62执行的应用，以便执行与每个相应应用相关联的功能。
处理电路400也可以与阀通信，例如上面参照图2讨论的流动控制阀230和排出阀320。处理电路400可以使阀70周期性地打开以允许流动，或者关闭阀70以阻止流动。
处理电路400还可以包括一个或多个传感器72或者与一个或多个传感器72通信。传感器72可包括但不限于管线压力传感器141、箱燃料液位传感器161、箱水位传感器162、差压传感器240、水传感器250和/或容器液位传感器330，如上文参考图2所述。传感器72可以向处理器62提供传感器数据(例如电导率数据、液位数据、差压数据和/或压力数据)。处理器62可以利用传感器数据来确定在调节过程中是否满足一个或多个条件或阈值。
示例流程图和方法
参考图4-6，示出了根据本文描述的各个方面可以使用的方法。尽管为了解释的简单起见，方法被示出和描述为一系列动作，但是应当理解和认识到，方法不受动作顺序的限制，因为根据一个或多个方面，一些动作可以以不同的顺序发生和/或与这里示出和描述的其他动作同时发生。例如，本领域技术人员将理解和认识到，方法可以替代地被表示为一系列相互关联的状态或事件，例如在状态图中。此外，根据一个或多个方面，可能不需要所有示出的动作来实现方法。一些可选的步骤或操作由例如虚线表示。换句话说，设想了不包括所描述的方法的各种步骤的实施例。例如，一些实施例可以依赖于满足压力标准以便在不考虑使用中的分配器的数量的情况下进行操作，反之亦然。设想了其他实施例，其中FCFA200的使用时间不基于分配活动。例如，在已知燃料分配环境一天中的一部分时间是关闭的情况下，调节和过滤组件只能在该时间内操作。
如操作500(图4)处所示的，该方法可以从处理电路确定当前时间满足预定操作时间(例如，上午12:00)开始。接下来，处理电路可以在操作502处接收与燃料管道相关联的压力数据和/或在操作504处接收与燃料储存箱相关联的多个主动式燃料分配器的指示。然后，在操作506处，处理电路可以确定压力数据和/或主动式燃料分配器的数量是否满足预定的操作标准。如果压力数据或主动式燃料分配器的数量未能满足预定的操作标准，则处理电路可以通过中断调节过程(例如，通过关闭或保持关闭FCFA流动控制阀)直接进行到操作516。如果在操作506处，压力数据和/或主动式燃料分配器的数量满足预定的操作标准，则该方法可以前进到操作508。
在操作508处，处理电路可以响应于压力数据和/或主动式燃料分配器的数量满足预定操作标准，使流量阀打开。在操作510处，处理电路可以确定操作持续时间是否已经满足预定的调节持续时间。如在操作512处所示的，接收来自电导率传感器的电导率数据。处理电路可以在操作514处基于电导率数据确定过滤器中是否存在水。如果不存在水，该方法进行到操作516，在操作516处，处理电路通过使流量阀关闭来中断调节过程。如果存在水，该方法进行到图5的操作518。
在操作518处，处理电路可以通过关闭流动控制阀来暂停调节过程一预定时间段。在操作520处，处理电路可以从与储存容器相关联的液位传感器接收液位数据，并且在操作522处，确定容器液位是否超过预定的填充阈值。如果液位数据超过预定的填充阈值，则处理电路可以在操作524处生成容器服务请求，然后前进到操作516(图4)。如果液位数据没有超过预定的填充阈值，则在操作526处，处理电路可以使排出阀打开，以将水从过滤器元件排放到储存容器，并且在操作128处，响应于电导率传感器指示过滤器中不存在水，使排出阀关闭。该方法可以通过返回到操作502/504而进行重复，直到处理电路在操作514处确定过滤器元件中不存在水。
转向图6，该方法还可以包括在流量阀打开时监测过滤器两端的差压。在操作530处，处理电路可以从与过滤器元件相关联的差压传感器接收差压数据，并且在操作532处，确定差压数据是否不同于预定标准。响应于确定差压数据不同于预定标准，处理电路可以在操作534处生成过滤器服务请求，并前进到操作516(图4)处，通过关闭流量阀来中断调节过程。
图7-8示出了根据本发明的另一实施例的替代FCFA 200’。FCFA 200’在大多数方面类似于上述的FCFA 200。因此，对应于FCFA 200的元件的FCFA 200’的元件将由相同的附图标记来标识。然而，如现在将要描述的，FCFA 200’具有额外的操作模式，其中使用真空从箱110中抽取大量形式(bulk form)的水20，该大量形式的水20可以被收集在储存容器310中用于随后的排出。用于此目的的真空源可以位于泵130的歧管134中。在这方面，美国专利号8,636,482描述了一种可用作真空源的合适的虹吸筒，该专利在此全文引入作为参考。
如所示，真空源600通过管道602在阀230上游的位置与返回管221流体连通。阀604沿着管道602定位，以选择性地连接或断开真空源。此外，管道606在阀230下游的壳体入口211a和返回管221之间提供流体连通。阀608沿着管道606定位，以便连接或断开由管道606提供的流体连通。此外，在这种情况下，隔离阀610沿着管道612定位，以在端口136和壳体入口211a之间提供流体连通。应当理解，当阀320打开时，阀610应该打开，以允许水排出到容器310中，从而防止背压阻碍流动。
像阀230一样，阀604、608和610可以是任何合适的远程操作阀，例如电磁阀、伺服致动阀、液压致动阀等。也如同阀230那样，设想了这样的实施例，其中这些阀中的一个或多个被配置为由电磁阀控制的先导止回阀，该电磁阀又与端口136流体连通。应当理解，阀604、608和610与处理电路400电连通，并由处理电路400控制。
当希望从箱110的底部移除大量水时，关闭阀230和610，同时打开阀604和608。结果，在壳体211的过滤器出口211b上抽真空。因此，收集在储存箱110的底部的积水可以被吸入壳体211，在壳体211中，水和水中的任何燃料被分离。在所示的实施例中，水通过搅动器歧管232、返回管221(阀230的下游)和管道606被吸入壳体211。(替代地，为此目的，可以非常靠近储存箱110的底部安装单独的管。)这种大量水收集模式可以在STP为正常工作站操作而运行时运行，或者在由ATG 190和/或处理电路400确定的工作站安静时间期间运行。
可以通过处理电路400使用来自ATG 190的信号(如水浮子162所示)、通过使用壳体中的传感器、流量计、通过清空水容器的频率或这些选项的组合来测量水进入过滤器壳体211的速率，来确定积水的去除。一旦确定积水已经从箱110中移除，FCFA 200’可以使用阀(或一系列阀)来排出过滤器壳体211中的真空，然后使用泵130用燃料对过滤器壳体211加压。此时，阀230和610打开，阀604和608关闭。然后，FCFA 200’将以基本上与上面参照图1-6描述的调节模式操作。根据需要或如由控制器确定的定期地，将定期地使用大量除水和调节模式，以确保燃料质量和系统效率。例如，每次调节模式开始时，可以在调节模式之前运行大量除水模式。替代地，或者另外，FCFA可以根据需要或期望在大量除水和调节模式之间来回切换。
在一些实施例中，系统可以进一步配置用于额外操作或可选修改。在这点上，在示例实施例中，泵包括潜式涡轮泵(STP)。在一示例性实施例中，燃料调节和过滤流动路径接收来自燃料供应管线的压力下的燃料。在一些示例性实施例中，燃料调节和过滤流动路径接收来自泵的压力下的燃料。在一示例性实施例中，返回管包括位于燃料储存箱底部附近的搅动器歧管，搅动器歧管从返回管的排放端接收燃料，并具有朝向储存箱底部向下的搅动孔。在一些示例性实施例中，流动控制阀位于过滤器元件下游的燃料调节和过滤流动路径中。在一些示例性实施例中，流动控制阀位于过滤器元件上游的燃料调节和过滤流动路径中。在示例性实施例中，燃料存储和供应装置还包括可操作为控制流动控制阀的处理电路。在一些示例性实施例中，过滤器元件还被配置成从经过过滤器元件的燃料中去除碎屑。
在一示例性实施例中，燃料储存和供应装置还包括差压传感器，该差压传感器被配置成测量过滤器元件两端的差压，以指示过滤器元件的状况。在一些示例性实施例中，差压传感器生成差压数据，并且还包括处理电路，该处理电路被配置为从差压传感器接收差压数据，并且响应于确定差压数据超过预定差压而生成过滤器服务请求。
在一示例性实施例中，过滤器壳体包括用于排放由过滤器元件从燃料中去除的水的排出口，并且燃料调节和过滤组件还包括储存容器组件，该储存容器组件包括储存容器和将储存容器与壳体的排出口连接的容器阀。在一些示例性实施例中，燃料调节和过滤组件还包括位于过滤器元件的壳体中的水传感器，该水传感器产生指示壳体中的水被过滤器元件从燃料中去除的水信号，并且处理电路接收水信号并打开容器阀。在一示例性实施例中，储存容器组件还包括指示容器中水位的容器液位传感器。在一些示例实施例中，容器液位传感器生成指示容器中水位的容器液位信号，并且处理电路接收容器液位信号，并且当容器中的水达到预定的容器液位时打开容器阀。
在一些示例实施例中，燃料调节和过滤组件包括压力传感器，该压力传感器被配置成测量燃料管道内的燃料压力。在这种情况下，处理电路被配置成从压力传感器接收压力数据，确定压力数据是否满足预定操作标准，并响应于压力数据满足预定操作标准而使流量阀打开。在示例实施例中，处理电路被配置成接收与储存箱相关联的主动式燃料分配器的数量的指示，确定主动式燃料分配器的数量是否满足预定操作标准，并响应于主动式燃料分配器的数量满足预定操作标准而使流量阀打开。
应当理解，本发明的实施例提供了紧凑且有效的燃料调节和过滤能力。通过利用通常在燃料分配地点发现的现有燃料泵，实现了各种优点。因此，该系统可以改装到现有的零售和车队加燃料站。图1和2中描述的实施例将与任何现场燃料泵(例如STP)一起工作。与ATG的通信可以唯一地管理泵的平衡和流量要求，同时还要考虑现场工作条件，例如分配活动很少或没有分配活动，同时还减少了对其他系统测试功能(例如管线泄漏和箱泄漏检测)的影响。
受益于前述说明书和相关附图中给出的教导，本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例将想到本发明所属领域的技术人员。因此，应当理解，本发明的实施例不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在本发明的范围内。此外，尽管前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以由替代实施例提供元件和/或功能的不同组合。就这一点而言，例如，在本发明的范围内，也可以想到与以上明确描述的元件和/或功能不同的元件和/或功能的组合。尽管本文采用了特定术语，但是仅在一般意义上使用它们，而不是出于限制的目的。

Claims (15)

1.一种燃料储存和供应装置，用作在燃料分配环境中经由至少一个燃料分配器分配的燃料源，包括:
储存箱，用于容纳一定量燃料；
泵组件，用于在压力下从提供燃料的储存箱中抽取燃料；
燃料供应管线，配置为在分配器流动路径中将处于压力下的燃料从泵组件输送到至少一个燃料分配器；
燃料调节和过滤组件，包括:
壳体，具有:
壳体入口，接收由泵产生的压力下的燃料；和
壳体出口，通过该壳体出口，进入壳体入口的燃料通过该壳体出口离开壳体；
过滤器元件，位于所述壳体内并插入所述壳体入口和所述壳体出口之间的流动路径中，所述过滤器元件被配置成从经过所述过滤器元件的燃料中去除水；
返回管，从壳体出口接收燃料并且具有靠近储存箱的底部设置的排放端；
搅动器歧管，该搅动器歧管位于燃料储存箱的底部附近的返回管的排放端处，该搅动器歧管从返回管的排放端接收燃料并具有搅动孔，使得从所述搅动孔流动的过滤后的燃料在储存箱的底部处的燃料中引起湍流；
其中流向壳体的壳体入口并流过返回管的排放端的燃料流限定了燃料调节和过滤流动路径；和
流动控制阀，控制燃料沿着所述燃料调节和过滤流动路径的流动。
2.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述泵组件包括潜式涡轮泵(STP)。
3.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述燃料调节和过滤流动路径从所述燃料供应管线接收处于压力下的燃料。
4.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述燃料调节和过滤流动路径从所述泵组件接收处于压力下的燃料。
5.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述流动控制阀位于所述过滤器元件下游的燃料调节和过滤流动路径中。
6.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述流动控制阀位于所述过滤器元件上游的燃料调节和过滤流动路径中。
7.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，还包括可操作为控制流动控制阀的处理电路。
8.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，其中，所述过滤器元件还被配置成从经过所述过滤器元件的燃料中去除碎屑。
9.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，还包括差压传感器，该差压传感器被配置为测量过滤器元件两端的差压，以指示过滤器元件的状况。
10.根据权利要求9所述的燃料储存和供应装置，其中，所述差压传感器生成差压数据，并且还包括处理电路，该处理电路被配置为从所述差压传感器接收所述差压数据，并且响应于确定所述差压数据超过预定差压而生成过滤器服务请求。
11.根据权利要求7所述的燃料储存和供应装置，其中，所述燃料调节和过滤组件的壳体包括用于排出由所述过滤器元件从燃料中去除的水的排出口，并且所述燃料调节和过滤组件还包括储存容器组件，该储存容器组件包括储存容器和将所述储存容器与所述壳体的排出口连接的容器阀。
12.根据权利要求11所述的燃料储存和供应装置，其中，所述燃料调节和过滤组件还包括位于所述燃料调节和过滤组件的壳体中的水传感器，该水传感器生成水信号，该水信号指示壳体中存在水，该水为被所述过滤器元件从所述燃料中去除的水，所述处理电路接收所述水信号并在当所述壳体中的水达到预定水位时打开所述容器阀。
13.根据权利要求11所述的燃料储存和供应装置，其中，所述储存容器组件还包括指示所述储存容器中的水位的容器液位传感器。
14.根据权利要求1所述的燃料储存和供应装置，还包括:
真空源，连接成用于经由至少一个真空控制阀与壳体的壳体出口选择性地流体连通；和
水供应管，连接成经由至少一个水供应控制阀与壳体的壳体入口选择性流体连通；
其中当所述至少一个水供应控制阀打开时，经由所述至少一个真空控制阀对所述壳体出口施加真空，以将水从所述储存箱的底部经由水供应管吸入所述壳体中。
15.根据权利要求14所述的燃料储存和供应装置，其中，所述水供应管包括所述返回管的一部分。
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