热值估计制造技术

根据非限制性示例实施方式，提供了一种用于分析在燃烧式发动机(106)运行期间供应给该发动机(106)的燃料的方法(200)，该方法(200)包括获得(202)供应给发动机(106)的燃料的温度和供应给发动机(106)的燃料的密度的相应指示；根据所指示的燃料的温度与预定义参考温度之间的关系，基于所指示的燃料的密度得出(204)经温度调整的燃料密度；以及至少基于经温度调整的燃料密度得出(206)热值，该热值描述在预定义量的燃料的燃烧期间释放的热量。述在预定义量的燃料的燃烧期间释放的热量。述在预定义量的燃料的燃烧期间释放的热量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热值估计


[0001]本专利技术涉及供应给发动机的燃料的热值的估计。

技术介绍

[0002]可以使用热值来描述从特定燃料获得的能量的量，该热值描述了指定量的特定燃料在燃烧期间释放的热量。换言之，热值用作特定燃料的能量含量的指示。因此，当热值应用于被供应给给定燃烧式发动机的燃料时，其描述了能够通过给定燃烧式发动机的运行从特定燃料获得的机械能。由于燃料的质量就可从中获得的机械能而言各不相同，因此特定燃料的热值可以用作一种度量，该度量一方面能够得出给定燃烧式发动机的燃料消耗的指示，并且另一方面能够得出给定燃烧式发动机的实际效率的指示。
[0003]因此，从发动机操作员的角度来看，对实际供应给燃烧式发动机的燃料的热值的可靠估计提供了关于燃料质量就经由发动机中燃烧的运行可从中获得的机械能而言的有价值信息，而同时热值还能够监测和/或估计发动机运行的各个方面，例如燃烧式发动机的效率、燃烧式发动机的燃料消耗以及由燃烧式发动机燃烧燃料产生的排放。
[0004]在依赖于中燃料(MFO)或重燃料(HFO)之类的剩余燃料燃烧的燃烧式发动机的背景下，一种能量含量的关注度量是低热值(LHV)，低热值可以被表示为每质量单位的能量含量(例如，每千克兆焦耳)，并且可以被计算为例如根据ISO 8217：2012附录E的E.2点的净比能。对于馏分燃料，LHV可以被计算为根据ISO 8217：2012附录E的E.3点的净比能。虽然LHV或燃料质量的对应度量用作剩余燃料质量的一种有用指示，但目前已知获得这种质量度量的方法需要在实验室环境中对燃料样品进行分析，这不仅使得不可能在线监测燃料质量和发动机效率，而且使监测与燃料相关的这些方面成为既昂贵又耗时的过程。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的一个目的是提供一种技术，该技术能够快速且可靠地计算或估计剩余燃料的热值，以促进对燃料质量、发动机效率、燃料消耗和/或燃料燃烧产生的排放进行在线估计。
[0006]本专利技术的目的由相应独立权利要求限定的装置、方法和计算机程序来实现。
[0007]根据示例实施方式，提供了一种用于分析燃烧式发动机运行期间供应给该发动机的燃料的装置，该装置包括燃料流测量组件，该燃料流测量组件用于测量供应给发动机的燃料的温度和供应给发动机的燃料的密度的相应指示；以及控制实体，该控制实体用于至少基于燃料的温度和燃料的密度来得出描述观测燃料质量的一个或更多个参数，控制实体被布置成：根据所指示的燃料的温度与预定义参考温度之间的关系，基于所指示的燃料的密度得出经温度调整的燃料密度；并且至少基于经温度调整的燃料密度得出热值，该热值描述在预定义量的燃料燃烧期间释放的热量。
[0008]根据另一个示例实施方式，提供了一种用于分析在燃烧式发动机运行期间供应给该发动机的燃料的方法，该方法包括：获得供应给发动机的燃料的温度和供应给发动机的
燃料的密度的相应指示；根据所指示的燃料的温度与预定义参考温度之间的关系，基于所指示的燃料的密度得出经温度调整的燃料密度；以及至少基于经温度调整的燃料密度得出热值，该热值描述在预定义量的燃料燃烧期间释放的热量。
[0009]根据另一个示例实施方式，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码被配置为当所述程序代码在一个或更多个计算装置上运行时使得至少执行根据前文所述的示例实施方式的方法。
[0010]根据示例实施方式的计算机程序可以实施在易失性或非易失性计算机可读记录介质上，例如作为包括至少一个计算机可读非暂时性介质的计算机程序产品，所述至少一个计算机可读非暂时性介质上存储有程序代码，当由一个或更多个装置执行该程序时使该一个或更多个装置至少执行根据前文所述的示例实施方式的方法。
[0011]本专利申请中呈现的本专利技术的示例性实施方式不应被解释为对所附权利要求的适用性造成限制。动词“包括”及其派生词在本专利申请中用作开放式限制，该开放式限制不排除还存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则下文描述的特征可相互自由组合。
[0012]在所附权利要求中阐述了本专利技术的一些特征。然而，当结合附图阅读时，根据以下对一些示例性实施方式的描述，将最好地理解本专利技术的多个方面(既关于其构造和其操作方法，还连同其附加目的和优点)。
附图说明
[0013]本专利技术的实施方式以示例而非限制的方式在附图的图中示出，其中：
[0014]图1示意性地示出了根据示例的用于燃料质量在线分析的框架；
[0015]图2示出了根据示例的方法；以及
[0016]图3示出了根据示例的装置的一些元件的框图。
具体实施方式
[0017]诸如内燃机(ICE)之类的燃烧式发动机可以应用于要求苛刻的工业环境，例如发电厂、船舶、石油钻井平台和其他海上平台等，其中单个发动机或多个(例如，两个或更多个)发动机的发动机系统可以被应用为船舶中推进的机械能的供应或被应用为发电机的输入以提供电力。通常，在这样的使用场景中，发动机长时间连续运行，并且高效率运行就保持尽可能低的燃料消耗和排放而言是重要的。燃烧式发动机可能能够燃烧馏分燃料、剩余燃料或这两种燃料中的任何一种。这两种燃料类型之间的区别之一是它们的粘度：馏分燃料具有更低的粘度，并且因此它们可以在相对低的温度下被供应(例如，泵送)以用于发动机中的燃烧，而剩余燃料具有更高的粘度，并且通常需要加热剩余燃料以提供粘度，使得可以泵送剩余燃料以用于发动机中的燃烧。适用于以上概述类型的ICE的剩余燃料类型的示例包括中燃料(MFO)或重燃料(HFO)。诸如HFO之类的剩余燃料的优点是成本低，而另一方面，由于剩余燃料的高粘度，它们需要在使用前被加热到100摄氏度左右范围内的温度，以确保粘度水平能够将剩余燃料泵送到发动机。剩余燃料的另一个缺点是它们通常还包括一些杂质，例如水、灰分和/或硫，这些杂质可能会在一定程度上降低燃料的能量值。
[0018]本公开描述了一种技术，该技术能够进行在线分析以评估供应给一个或更多个发动机的燃料的热值。对燃料质量的这种监测提供了有价值的信息，例如可以在尽可能考虑
观测到的燃料质量的情况下调整发动机运行，以尝试优化发动机运行效率、燃料消耗和/或所产生的排放。燃料质量的监测还为估计或计算发动机的实际效率提供进一步的输入，如果不考虑燃料质量中的可能变化，所述发动机的实际效率可能会被错误地估计。进而，对发动机效率的连续监测提供了关于发动机在较长时间段内状况的有价值的附加信息，因为低效率运行(由于燃料质量差)显然很需要更大量燃料的燃烧以从发动机得到特定输出功率，与使用更高质量燃料的发动机运行相比，这进而会导致发动机摩擦和磨损增加。此外，燃料质量的这种监测进一步使得能够向燃料供应商提供关于实际观测到的燃料质量的基于事实的反馈。
[0019]图1示意性地示出了根据示例的用于燃料质量的在线分析的框架，该框架包括从燃料箱104到发动机106的燃料供应线102。发动机106可以包括例如燃烧式发动机，例如内燃机。此外，燃料流测量组件10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析在燃烧式发动机(106)运行期间供应给所述发动机(106)的燃料的装置，所述装置包括：燃料流测量组件(108)，所述燃料流测量组件(108)用于测量供应给所述发动机(106)的所述燃料的温度和供应给所述发动机(106)的所述燃料的密度的相应指示；以及控制实体(110)，所述控制实体(110)用于至少基于所述燃料的所述温度和所述燃料的所述密度来得出描述观测燃料质量的一个或更多个参数，所述控制实体(110)被布置成：根据所指示的所述燃料的温度与预定义参考温度之间的关系，基于所指示的所述燃料的密度得出经温度调整的燃料密度；并且至少基于所述经温度调整的燃料密度得出热值，所述热值描述在预定义量的所述燃料燃烧期间释放的热量。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述热值包括低热值LHV，并且其中，所述控制实体(110)被配置为：获得供应给所述发动机的所述燃料的水含量、灰分含量和硫含量的相应估计值；并且至少基于所述经温度调整的燃料密度和所述燃料的所述水含量、所述灰分含量和所述硫含量的所述估计值来得出所述热值。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述热值包括净比能，所述净比能被计算为所述经温度调整的燃料密度的二阶函数，所述净比能由作为所述燃料的所述水含量、所述灰分含量和所述硫含量的函数得出的修正项进行调整。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述净比能使用以下公式计算：其中，ρ
adj
表示在15摄氏度的所述参考温度下的所述经温度调整的燃料密度(单位为千克/立方米)，w
w
表示所述燃料的所述水含量(表示为质量百分比)，w
a
表示所述燃料的所述灰分含量(表示为质量百分比)，w
s
表示所述燃料的所述硫含量(表示为质量百分比)，并且其中A、B、C、a、b和c表示相应的预定义常数值。5.根据权利要求4所述的装置，其中，A、B、C、a、b和c被设定为以下预定义值：A＝8.802*10
‑6，B＝3.167*10
‑3，C＝46.704，a＝0.01，b＝0.0942，并且c＝0.02449。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述控制实体(110)被布置为经由使用预定义的转换函数得出所述经温度调整的燃料密度，所述预定义的转换函数将在所指示的所述燃料的所述温度下的所指示的所述燃料的所述密度转换成在所述预定义参考温度下的所述经温度调整的燃料密度。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述转换函数包括基于实验数据得出的映射表，所述映射表提供从在第二预定义范围内的多个燃料温度下的第一预定义范围内的多个燃料密度到在所述预定义参考温度下的对应的经温度调整的燃料密度的映射。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述预定义的参考温度是15摄氏度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述燃料包括剩余燃料，例如重燃油HFO。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述控制实体(110)被配置为执行以下至少一项：至少部分基于所述热值估计比燃油消耗SFOC值，至少部分地基于所述热值估计供应给所述发动机(106)的所述燃料的质量，至少部分地基于所述热值调整所述发动机(106)的运行和/或调整供应给所述发动机(106)的所述燃料，经由联接到所述控制实体(110)的用户界面显示所得出的热值的指示，以使得能够至少部分地基于所述热值调整所述发动机(106)的运行和/或调整供应给所述发动机(106)的所述燃料。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述燃料流测量组件(108)包括科里奥利型质量流量计。12.一种燃料质量监测装置，所述燃料质量监测装置包括根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述燃料流测量组件(108)被布置在燃料箱(104)与所述发动机(106)之间的燃料供应线(102)中，以测量供应给所述发动机(106)的所述燃料的温度和供应给所述发动机(106)的所述燃料的密度。13.根据权利要求12所述的燃料质量监测装置，其中，所述燃料流测量组件被布置在所述燃料供应线(102)的以下位置中：在该位置处，所述燃料被加热到将所述燃料供应给所述发动机(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：瓦锡兰芬兰有限公司，
类型：发明
国别省市：