CN113173262A - 燃油水含量调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种燃油水含量调节系统，包括：采样分析模块，用于采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果；水含量调节模块，进一步包括：油水分离模块，用于在水含量分析结果大于要求水含量时将游离水滤除；加水模块，用于在水含量分析结果小于要求水含量时添加水；以及自循环模块，使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合，其中当水含量分析结果等于要求水含量时，水含量调节模块停止工作。该燃油水含量调节系统还包括温度控制模块，用于在进行水含量调节的同时保持所述油水混合物的温度。

Description

燃油水含量调节系统及方法

技术领域

本申请涉及飞机燃油系统地面试验室试验，尤其涉及燃油系统结冰试验。

背景技术

当飞机在高空飞行时，飞机周围的大气温度非常低，低温会对燃油中溶解或者悬浮的水产生影响。如果这种飞行情况下燃油中产生了冰，很容易堵塞管路上的阀、供油泵、滤网等部件，进而导致燃油系统失效。因此，在飞机燃油系统研制中，需要在燃油定量配水并充分混合的条件下开展燃油系统结冰试验验证。

一般燃油系统结冰试验需配备特定温度特定水浓度的油水混合液，常规方法通常为先进行温度调节后开展水含量调节，对于水含量调节的精确性有所欠缺。并且通常在配置某种水含量燃油后直接输送到试验油箱中开展试验，在试验过程中没有进行循环，可能造成油水分离。油水混合物中的游离水容易沉积或聚集，难以保证整个试验过程中燃油和定量水的混合均匀。

鉴于此，本领域需要一种能够充分混合燃油和定量水的燃油水含量调节装置，由此支持飞机燃油系统研制。

发明内容

本公开的燃油水含量调节方案能够为试验燃油配置定量水，并使其充分混合均匀，用于开展燃油系统结冰试验，支持燃油系统研制，由此避免飞机在高空飞行时燃油结冰的问题，进而确保燃油系统有效。

在本公开一实施例中，提供了一种燃油水含量调节系统，包括：采样分析模块，用于采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果；水含量调节模块，进一步包括：油水分离模块，用于在水含量分析结果大于要求水含量时将游离水滤除；加水模块，用于在水含量分析结果小于要求水含量时添加水；以及自循环模块，使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合，其中当水含量分析结果等于要求水含量时，水含量调节模块停止工作。

在本公开另一实施例中，该燃油水含量调节系统进一步包括温度控制模块，用于在进行水含量调节的同时保持油水混合物的温度。

在本公开又一实施例中，自循环模块使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合包括在试验开展阶段油水混合物在试验油箱与调节油箱之间进行循环。

在本公开另一实施例中，水含量分析结果是大于、等于还是小于要求水含量基于一次或连续多次的采样来确定。

在本公开又一实施例中，水含量分析结果是大于、等于还是小于要求水含量的判定在设定范围内进行。

在本公开再一实施例中，在水含量分析结果小于要求水含量时添加水包括以所需速率添加水。

在本公开一实施例中，提供了一种燃油水含量调节方法，包括：采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果；在水含量分析结果大于要求水含量时将游离水滤除；在水含量分析结果小于要求水含量时添加水；使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合；以及当水含量分析结果等于要求水含量时，停止水的添加或滤除。

在本公开另一实施例中，该燃油水含量调节方法进一步包括在进行水含量调节的同时保持油水混合物的温度。

在本公开又一实施例中，使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合包括在试验开展阶段使油水混合物在试验油箱与调节油箱之间进行循环。

在本公开另一实施例中，水含量分析结果是大于、等于还是小于要求水含量基于一次或连续多次的采样来确定。

在本公开又一实施例中，连续多次的采样的次数是可预设的。

在本公开另一实施例中，水含量分析结果是大于、等于还是小于要求水含量的判定在设定范围内进行。

在本公开又一实施例中，在水含量分析结果小于要求水含量时添加水包括以所需速率添加水。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图说明

本公开的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节系统的框图；

图2示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节系统的油路实现的示意图；

图3示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节方法的流程图；

图4示出了根据本公开一实施例的利用燃油水含量调节方法配置水饱和燃油的过程的流程图；

图5示出了根据本公开另一实施例的利用燃油水含量调节方法配置试验所需含水量的燃油的过程的流程图；

图6示出了根据本公开一实施例的在试验开展阶段利用燃油水含量调节方法的过程的流程图。

具体实施方式

为使得本公开的上述目的、特征和优点能更加明显易懂，以下结合附图对本公开的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但是本公开还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本公开不受下文公开的具体实施例的限制。

本公开将提供一种燃油水含量调节方案，利用自循环模块、加水泵、水含量分析仪、油水分离器、温度控制模块等设备，通过定量加水后油水混合物自循环，实现燃油与定量水的充分混合；通过与试验油箱的循环，保障试验过程中试验油箱内的燃油与水混合均匀，避免出现游离水沉积。

本公开中的燃油水含量调节方案能够为试验燃油配置定量水，并使其充分混合均匀，用于开展燃油系统结冰试验，支持燃油系统研制。

图1示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节系统100的框图。图2示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节系统的油路实现的示意图。以下描述将结合图1和图2进行。

该燃油水含量调节系统100在燃油水含量调节阶段对调节油箱102内的燃油进行水含量调节，而在试验开展阶段则保障试验油箱112内的燃油与水分混合均匀。

该燃油水含量调节系统100包括水含量调节模块104、温度控制模块108、采样分析模块114和自循环模块116。水含量调节模块104进一步包括油水分离模块106和加水模块110。

在燃油水含量调节阶段，通过油库和加油阀，将所需燃油加入到调节油箱102之中；通过加水模块110(例如，包括水箱(5-1)、微量加水泵(5-2)、加水阀(5-3))，将所需燃油中添加的水分从自循环模块116(例如，包括自循环泵(3-2))加入燃油中；通过自循环模块116所包括的自循环通路阀1(3-1)、自循环泵(3-2)、自循环通路阀2(3-3)、自循环通路阀3(3-4)及管路形成基本油水混合物自循环通路，使其处于循环之中避免水分沉积。

通过温度控制通路阀1(6-1)、温度控制模块(6-2)、温度控制通路阀2(6-3)组成的温度控制模块108在进行水含量调节的同时控制燃油加水过程中的温度，使得燃油水含量配置过程更加精确。

通过例如油水分离通路阀1(7-1)、油水分离器(7-2)、油水分离通路阀2(7-3)组成的油水分离模块106，滤除游离水，配置水饱和燃油。

通过采样分析模块114(例如，包括采样阀(8-1)和水含量分析仪(8-2))对燃油水含量调节过程中的油水混合物进行采样，并监测其中水含量是否连续多次满足预设要求。该连续多次可进行预设，即连续多长时间达多少次。

在试验开展阶段中，通过试验油箱循环通路阀1(4-1)、试验油箱加油泵(4-2)、试验油箱加油调节阀(4-3)、试验油箱循环通路阀2(4-6)、试验油箱回油泵(4-7)与试验油箱(4-4)组成循环通路，保障在试验中试验油箱的燃油与水分混合均匀，且循环过程中油位不低于试验要求的燃油油位。

本公开的燃油水含量调节系统可以实现：

在燃油水含量调节阶段，燃油与水分通过自循环模块实现充分混合，并能在水含量过量时通过油水分离模块滤除水分，在水含量不足时通过加水模块加入所需蒸馏水；

在试验开展阶段，含有游离水的燃油通过试验油箱与调节油箱之间的循环实现持续的流动，避免了试验油箱中燃油静置导致的水分沉积；

在以上两个阶段中，通过串联的油水分离模块和温度控制模块，在加入所需蒸馏水或滤除游离水的同时保持燃油温度的控制，增加水饱和燃油的配置精度。

图3示出了根据本公开一实施例的燃油水含量调节方法300的流程图。

在302，采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果。

在本公开不同实施例中，燃油可为未经加水的燃油、含游离水燃油、水饱和燃油、或者试验用燃油。在不同阶段，可针对不同状态(或不同含水量)的燃油进行采样分析。以下参照图4-6进行详细描述。

在306，将水含量分析结果与要求水含量进行比较。该比较可按需进行。

当在306水含量分析结果大于要求水含量时，在308将游离水滤除；

当在306水含量分析结果小于要求水含量时，在310添加水；

当在306水含量分析结果等于要求水含量时，停止水的添加或滤除。

以上要求水含量可在一定范围内。举例而言，针对水饱和燃油，例如在29℃±3℃情况下，水饱和燃油的要求水含量通常在90-130ppm之间。本领域技术人员可以理解，针对不同试验，燃油的要求水含量可按需变化，在此不做赘述。

在以上步骤中，使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合。

同时，全流程可保持对所述油水混合物的温度的控制(316)，以达成对水饱和燃油的配置精度的提高。

本公开的燃油水含量调节方法能够满足为燃油系统结冰试验试验燃油定量配水的要求，在试验开始前配置符合要求含水量的燃油油液。

图4示出了根据本公开一实施例的利用燃油水含量调节方法配置水饱和燃油的过程的流程图。图4的过程将结合图2进行详细描述。

在本公开一实施例中，利用燃油水含量调节方法配置水饱和燃油的过程包括：

402-加油：开启加油阀(1-2)并关闭其余阀门，从油库(1-1)中加入试验所需燃油进入调节油箱(2)，加油完毕后关闭加油阀(1-2)；

406–自循环并保持温度，加水。

加热燃油：开启自循环泵(3-2)、自循环通路阀1(3-1)、温度控制通路阀1(6-1)、温度控制模块(6-2)、温度控制通路阀2(6-3)、自循环通路阀3(3-4)，通过温度控制模块(6-2)循环将燃油温度加热到试验所需温度(例如，29℃±3℃)，并持续保持温度及燃油自循环；

加水：燃油持续控温在试验所需的温度并自循环，在水箱(5-1)中加入试验所需加入的蒸馏水(例如，加水量约为每1000加仑燃油加1加仑的水，使得燃油过饱和)，开启微量加水泵(5-2)和加水阀(5-3)，以试验所需的加水速率(例如，加水的速度约为55cc/min)向燃油中加水，直至所有水都加入到自循环的燃油之中，蒸馏水添加完毕之后关闭微量加水泵(5-2)和加水阀(5-3)停止加水。

继续循环：当所有水都加入到燃油中之后，继续循环一段时间(推荐为至少30分钟)，确保油水充分混合；

408-滤除游离水：维持燃油温度在试验所需温度，开启油水分离通路阀1(7-1)、油水分离器(7-2)、油水分离通路阀2(7-3)，关闭自循环通路阀3(3-4)，燃油循环通过油水分离器(7-2)将游离水滤除。

410-通过采样阀(8-1)在不同时间(例如，在一时间段内的不同时间点)多次(例如，为3次)采样所得样品在水含量分析仪(8-2)中分析均在该温度下燃油水饱和溶液的水含量范围(例如，在29℃±3℃情况下水饱和燃油的水含量通常在90-130ppm之间)。

当燃油水含量达到饱和时，继续到412。否则返回至406继续。

412–对采样分析计时计数。

此时，计时(即，不同时间)计数(即，多次)并记录此次采样分析所得的燃油水含量。

当计时值和计数值未达指定值(416或418为否)时，返回至410继续采样分析。

当计时值和计数值均达指定值(416,418为是)时，结束配置水饱和燃油的过程。

图5示出了根据本公开另一实施例的利用燃油水含量调节方法配置试验所需含水量的燃油的过程的流程图。图5的过程将结合图2进行详细描述。

在本公开一实施例中，利用燃油水含量调节方法配置试验所需含水量的燃油的过程包括：

在502，加油：开启加油阀(1-2)并关闭其余阀门，从油库(1-1)中加入试验所需燃油进入调节油箱(2)，加油完毕后关闭加油阀(1-2)；

在504，自循环并保持温度，加水。

加热燃油：开启自循环泵(3-2)、自循环通路阀1(3-1)、温度控制通路阀1(6-1)、温度控制模块(6-2)、温度控制通路阀2(6-3)、自循环通路阀3(3-4)，通过温度控制模块(6-2)循环将燃油温度加热到试验所需温度(例如，29℃±3℃)，并持续保持温度及燃油自循环；

加水：维持燃油温度在试验所需温度，根据试验要求的水含量与上一步测得的燃油中已有水含量作比较，计算还需继续添加蒸馏水的量(例如，在水饱和燃油水含量为90ppm时，为每1加仑燃油中加入0.75cc的水，以达到典型结冰试验工况所要求的288ppm临界含水量)，将所需添加的蒸馏水加入到水箱(5-1)中，开启微量加水泵(5-2)和加水阀(5-3)，以试验所需的加水速率(加水的速度大约为55cc/min)向燃油中加水，保持燃油自循环，直至蒸馏水添加完毕后关闭微量加水泵(5-2)和加水阀(5-3)停止加水；

循环：当所有水都加入到燃油中之后，继续循环一段时间(推荐为至少60分钟)，确保油水充分混合；

在506，进行水含量分析并获取水含量分析结果。

水含量分析：通过采样阀(8-1)在不同时间多次(通常为3次)采样，得到的样品在水含量分析仪(8-2)中进行分析；

在508，将水含量分析结果与要求水含量进行比较。

当在508水含量分析结果大于要求水含量时，在510将游离水滤除；

如长时间多次测量燃油中含水量远大于试验所需含水量，则在滤除水之后返回至506。

当在508水含量分析结果小于要求水含量时，在512添加水；

如长时间多次测量燃油中水含量小于试验所需水含量，则计算需要添加的蒸馏水量，返回至506；

当在508水含量分析结果等于要求水含量时，在514进行计时计数。

在508水含量分析结果等于要求水含量可以是多次测量燃油水含量平均值达到试验要求的最小含水量(例如288ppm)。

在514进行计时(即，不同时间)计数(即，多次)并记录此次采样分析所得的燃油水含量。

当计时值和计数值未达指定值(516或518为否)时，返回至506继续采样分析。

当计时值和计数值均达指定值(516,518为是)时，结束配置试验所需含水量的燃油的过程。

当水含量调节装置将燃油水含量调节完毕后，通常根据燃油系统结冰试验要求，还需对试验要求的其他预备条件进行调节。当试验所需的燃油水含量、温度以及其他试验要求的预备条件均具备之后，则进入试验开展阶段。

图6示出了根据本公开一实施例的在试验开展阶段利用燃油水含量调节方法的过程的流程图。图6的过程将结合图2进行详细描述。

在试验开展过程中，可以继续在调节油箱与开放式试验油箱之间形成循环，并维持试验油箱中的燃油液位保持在试验要求的油位高度，使得试验油箱中的燃油一直处于循环中，避免静置出现试验过程中水分沉积而导致燃油中水含量不均的现象。

在本公开一实施例中，在试验开展阶段利用燃油水含量调节方法的过程包括：

在602，经由调节油箱向试验油箱加入水含量经调节的燃油。

开启试验油箱循环通路阀1(4-1)、试验油箱加油泵(4-2)、试验油箱加油调节阀(4-3)，并关闭其余阀门，从调节油箱(2)中加入水含量、温度均满足要求的燃油至试验油箱(4-4)中；

在604，试验油箱与调节油箱循环：当试验油箱(4-4)中燃油油位到达试验油箱要求的油位(例如，油箱高度的三分之二)以上，开启试验油箱循环通路阀2(4-6)和试验油箱回油泵(4-7)，使得燃油在试验油箱(4-4)和调节油箱(2)之间循环，同时试验油箱加油调节阀(4-3)根据试验油箱中的液位自动调节开度，使得试验油箱(4-4)中的燃油保持在要求的油位(例如，油箱高度的三分之二以上)；

在606，开启模拟发动机耗油通路：保持燃油在试验油箱(4-4)与调节油箱(2)之间的循环，开启模拟发动机耗油通路(4-5)，模拟发动机耗油流量。

在608，试验油箱加油调节阀(4-3)根据试验油箱(4-4)中的液位自动调节开度，使得试验油箱(4-4)中的燃油保持在要求的油位(例如，油箱高度的三分之二以上)，直至试验结束(610)。

本公开的燃油水含量调节方案可以实现：

在燃油水含量调节阶段，燃油与水分通过自循环模块实现充分混合，并能在水含量过量时通过油水分离模块滤除水分，在水含量不足时通过加水模块加入所需蒸馏水；

在试验开展阶段，含有游离水的燃油通过试验油箱与调节油箱之间的循环实现持续的流动，避免了试验油箱中燃油静置导致的水分沉积；

在以上两个阶段中，通过串联的油水分离模块和温度控制模块，在加入所需蒸馏水或滤除游离水的同时保持燃油温度的控制，增加水饱和燃油的配置精度。

由此，本公开的燃油水含量调节方案通过定量加水后油水混合物自循环，实现燃油与定量水的充分混合；通过与试验油箱的循环，保障试验过程中试验油箱内的燃油与水混合均匀，避免出现游离水沉积。由此避免飞机在高空飞行时燃油结冰的问题，进而确保燃油系统有效。

以上描述的燃油水含量调节系统和方法的各个步骤和模块可以用硬件、软件、或其组合来实现。如果在硬件中实现，结合本发明描述的各种说明性步骤、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他可编程逻辑组件、硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是处理器、微处理器、控制器、微控制器、或状态机等。如果在软件中实现，则结合本发明描述的各种说明性步骤、模块可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或进行传送。实现本发明的各种操作的软件模块可驻留在存储介质中，如RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、云存储等。存储介质可耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息，并执行相应的程序模块以实现本发明的各个步骤。而且，基于软件的实施例可以通过适当的通信手段被上载、下载或远程地访问。这种适当的通信手段包括例如互联网、万维网、内联网、软件应用、电缆(包括光纤电缆)、磁通信、电磁通信(包括RF、微波和红外通信)、电子通信或者其他这样的通信手段。

还应注意，这些实施例可能是作为被描绘为流程图、流图、结构图、或框图的过程来描述的。尽管流程图可能会把诸操作描述为顺序过程，但是这些操作中有许多操作能够并行或并发地执行。另外，这些操作的次序可被重新安排。

所公开的方法、装置和系统不应以任何方式被限制。相反，本发明涵盖各种所公开的实施例(单独和彼此的各种组合和子组合)的所有新颖和非显而易见的特征和方面。所公开的方法、装置和系统不限于任何具体方面或特征或它们的组合，所公开的任何实施例也不要求存在任一个或多个具体优点或者解决特定或所有技术问题。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多更改，这些均落在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种燃油水含量调节系统，包括：

采样分析模块，用于采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果；

水含量调节模块，进一步包括：

油水分离模块，用于在所述水含量分析结果大于要求水含量时将游离水滤除；

加水模块，用于在所述水含量分析结果小于要求水含量时添加水；以及

自循环模块，使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合，

其中当所述水含量分析结果等于要求水含量时，所述水含量调节模块停止工作。

2.如权利要求1所述的燃油水含量调节系统，进一步包括温度控制模块，用于在进行水含量调节的同时保持所述油水混合物的温度。

3.如权利要求1所述的燃油水含量调节系统，其中所述自循环模块使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合包括在试验开展阶段所述油水混合物在试验油箱与调节油箱之间进行循环。

4.如权利要求1所述的燃油水含量调节系统，所述水含量分析结果是大于、等于还是小于所述要求水含量基于一次或连续多次的采样来确定。

5.如权利要求1所述的燃油水含量调节系统，所述水含量分析结果是大于、等于还是小于所述要求水含量的判定在设定范围内进行。

6.如权利要求1所述的燃油水含量调节系统，在所述水含量分析结果小于要求水含量时添加水包括以所需速率添加水。

7.一种燃油水含量调节方法，包括：

采样燃油，进行水含量分析并获取水含量分析结果；

在所述水含量分析结果大于要求水含量时将游离水滤除；

在所述水含量分析结果小于要求水含量时添加水；

使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合；以及

当所述水含量分析结果等于要求水含量时，停止水的添加或滤除。

8.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，进一步包括在进行水含量调节的同时保持所述油水混合物的温度。

9.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，其中所述使油水混合物保持自循环以确保油水充分混合包括在试验开展阶段使所述油水混合物在试验油箱与调节油箱之间循环。

10.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，所述水含量分析结果是大于、等于还是小于所述要求水含量基于一次或连续多次的采样来确定。

11.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，所述连续多次的采样的次数是可预设的。

12.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，所述水含量分析结果是大于、等于还是小于所述要求水含量的判定在设定范围内进行。

13.如权利要求7所述的燃油水含量调节方法，在所述水含量分析结果小于要求水含量时添加水包括以所需速率添加水。

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