专利名称：用于检测燃料输送系统中的泄漏的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测燃料输送系统中的泄漏的方法和设备，尤其涉及通过统计地分析从单个泄漏测试中获得的数据来检测燃料输送系统中的泄漏的方法和设备。
背景技术：
用于检测增压管道中的泄漏的通常方法是向管道增压，然后在时间段上监控管道压力，其中增压管道例如是用于将发动机燃料从地下储罐输送到位于燃料零售站的燃料分送器的管道。如果管道中存在泄漏，则管道中的压力将相应地下降。压力下降的速率通常与管道中泄漏的大小成比例。例如，更大的泄漏将导致更快的压力下降，而更小的泄漏将导致更慢的压力下降。管道中包含的一些液体，例如发动机燃料，具有可影响管道中压力的改变速率的高的热膨胀系数。在一些实例中，当不存在泄漏时，管道中包含的液体和/或空气的热膨胀可能非常像管道泄漏，或者当的确存在泄漏时，管道中包含的液体和/或空气的热膨胀可能遮蔽泄漏，从而导致关于管道完整性或紧密性的错误结论。要求对燃料输送系统的精确泄漏测试符合由联邦命令和州命令提出的性能要求。这些精确泄漏测试，例如对0.2加仑每小时(GPH)的泄漏的测试或对0. IGPH的泄漏的测试，经常对由管道中流体的热膨胀以及其它热效应导致的错误敏感。一个得出可靠的 0. IGPH或0. 2GPH的泄漏测试结论的方法涉及相继地执行一系列的单个泄漏测试，以及等待结果稳定，从而指示管道中包含的产品的热稳定性。取决于管道大小和热状况，该过程可花费若干小时。为了执行这些泄漏测试，燃料零售站通常必须切断燃料输送系统。由于实现热稳定性和完成泄漏测试所需要的时间，繁忙的燃料零售站经常难以遵守政府命令的标准所要求的泄漏测试精确度。
发明内容
在本公开的例示性实施例中，提供了一种用于包括燃料管道的燃料输送系统的泄漏检测系统。泄漏检测系统包括耦接到燃料管道的传感器和耦接到传感器的控制器，该控制器被配置成基于传感器的输出在燃料输送的时间段之间对燃料管道进行多个泄漏测试。 每个相应的泄漏测试产生被控制器用来确定对燃料管道在相应的测试区间期间的泄漏速率的测量的测试数据。控制器基于对多个泄漏测试的至少一部分的泄漏速率的测量、对该部分中在第一燃料输送事件之前发生的第一泄漏测试的泄漏速率的测量、以及对该部分中在第一燃料输送事件之后发生的第二泄漏测试的泄漏速率的测量，来确定燃料管道中泄漏的存在。
在本公开的另一例示性实施例中，提供了一种检测包括燃料管道的燃料输送系统中的泄漏的方法。该方法包括步骤当燃料在多个测试区间期间未正通过燃料输送系统分送时，监控燃料管道中的压力，上述多个测试区间持续燃料输送系统的至少一个燃料输送事件；针对每个测试区间，用电子控制器来确定对燃料管道在相应的测试区间期间的泄漏速率的测量；以及基于多个相应测试时间段的测量，用电子控制器确定燃料输送系统的燃料管道是否包括大于阈值量的泄漏。在本公开的又一例示性实施例中，提供了一种方法和设备，由此，当等到热效应结束时从单个0. IGPH和0. 2GPH泄漏测试中获得的结果在延长的一段时间上被累积，以及被存储在基于微处理器的控制器的存储器中。然后，控制器统计地分析该数据，以产生0. IGPH 或0. 2GPH的测试结论。即使在繁忙的M小时燃料站，该方法和设备也可在预定的区间内提供精确测试结果，而不需要该站所有者为了允许完成传统的精确测试而不得不切断该场所。在一个实施例中，预定的区间是30天。
通过结合附图参考本公开实施例的以下描述，本发明的以上和其它特征和获得这些特征的方式，将变得更加明显以及将更好理解，在附图中图1示出根据一个实施例的例示性燃料输送系统的表示图；图2示出图1的燃料输送系统的控制器的例示性存储器；图3和图3A示出表示由图1的控制器获取的数据的例示性图；图4示出图1的控制器的另一例示性存储器；图5示出用于检测图1的燃料输送系统中的泄漏的例示性统计方法的流程图；图6示出图5的统计方法的例示性每日分析的流程图；图7和图7A示出图5的统计方法的例示性长期分析的流程图；图8进一步示出图4的例示性存储器；图9示出表示来自图8的长期数组的数据的例示性图；图10和图11示出图5的统计方法的另一例示性每日分析的流程图；以及图12和图12A示出图5的统计方法的另一例示性长期分析的流程图。在所有的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部分。本文中提出的范例描绘了本发明的实施例，而这样的范例不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。
具体实施例方式为了促进对本发明的原理的理解的目的，现在将参考以下描述的、附图中图示的实施例。以下描述的实施例不是旨在穷举或将本发明限制到在以下详细描述中所公开的精确形式。而是，选择和描述实施例，使得本领域中的其他技术人员可采用这些实施例的教导。应当理解的是，因此不是旨在限制本发明的范围。本发明包括对所图示的设备和所描述的方法的任何改变和进一步的修改，以及本发明包括对本发明的原理的其它应用，上述应用对本发明所涉及的领域中的一个技术人员来说是能通常地想到的。初始地参考图1，其示出了例示性燃料输送系统10。燃料输送系统10包括具有软管32和喷嘴34的燃料分送器12，软管32和喷嘴34用于从储罐沈分送液体产品，说明性地为燃料30。储罐36说明性地位于地下，但是替选地可位于地上。在储罐沈中设置泵 28，以当请求时通过燃料管道38和从燃料分发器12的喷嘴34而出，来抽取燃料30。燃料管道38说明性地为地下管道，尽管也可使用其它合适的燃料管道。当燃料分送器12从储罐沈请求燃料30时，开关36闭合。在一个实施例中，喷嘴 34从燃料分送器12的移除将开关36闭合。在一个实施例中，响应喷嘴34上的诸如把手或杆的触发器的致动，来将开关36闭合。闭合开关36将电力从电源14供应给泵继电器16， 以开启泵观。在一个实施例中，电源14提供115伏特交流电(VAC)以激活泵继电器16。随着开关36闭合，泵观将燃料30从储罐沈转移到燃料分送器12，以及从喷嘴34而出。当燃料输送完成时，通过将喷嘴34返回到燃料分送器12、释放喷嘴34上的触发器、或通过燃料分送器12上将开关36断开的任何其它合适的输入装置，来将开关36断开。压力传感器M耦接到燃料管道38，以检测燃料管道38中的压力水平。可将压力传感器M放置在沿燃料管道38的任何合适的位置处，以促进燃料管道38内的压力检测。 控制器18监控压力传感器M的输出，以检测燃料管道38中的压力水平。控制器18可基于所监控的燃料管道38中的压力水平来确定燃料管道38中的泄漏的存在。在图示的实施例中，传感器M的输出与燃料管道38中包含的压力成比例。在一个实施例中，压力传感器 24将与燃料管道38中的压力水平成比例的模拟电压或电流信号提供给控制器18。在一个实施例中，控制器18是电子控制器，并且包括具有相关联的存储器22的微处理器20。存储器22被配置成存储来自燃料输送系统10的数据。存储器22中存储的例示性数据包括控制器18对燃料管道38和/或储罐沈所执行的泄漏测试的结果。存储器 22包括泄漏检测软件，泄漏检测软件包括使微处理器20执行各种功能的指令，各种功能包括对燃料输送系统10执行泄漏测试、采集和分析从测试获得的数据、以及基于分析的数据确定泄漏测试结论。在图示的实施例中，控制器18基于压力传感器M的输出对燃料输送系统10执行单个泄漏测试。在一个实施例中，控制器18被配置成既执行0. 1加仑每小时(GPH)精确度的泄漏测试，又执行0. 2GPH精确度的泄漏测试。控制器18基于确定的燃料管道38中的泄漏速率，来确定燃料输送系统10是通过每个泄漏测试还是没有通过每个泄漏测试。例如， 如果控制器18在燃料管道38中检测到大于或等于0. IGPH的泄漏速率，则燃料输送系统10 没有通过0. IGPH的泄漏测试。类似地，如果控制器18在燃料管道38中检测到大于或等于 0. 2GPH的泄漏速率，则燃料输送系统10没有通过0. 2GPH的泄漏测试。通常紧接在用户从燃料分送器12分送燃料之后，控制器18还可对例示性燃料输送系统10执行“总的(gross)，， 泄漏测试。总的泄漏测试检查燃料输送系统10中的大的燃料泄漏，例如大于或等于3GPH 的泄漏。如果控制器18检测到大于或等于3GPH的泄漏速率，则燃料输送系统10没有通过 3GPH的总的泄漏测试。在图示的实施例中，燃料输送系统10被配置成在没有通过泄漏测试的情况下自动切断。特别地，控制器18在检测到没有通过泄漏测试时将切断继电器15断开，以防止来自开关36的电流对泵继电器16进行通电。可以以各种方式来执行单个泄漏测试。执行单个泄漏测试的一个方法如下。当从喷嘴34分送燃料30时，泵观正在运行，以及对燃料管道38增压。当燃料分送完成时，燃料管道38中的压力开始快速下降。在一个实施例中，在燃料分发完成后的时间段内，将泵观中包含的止回阀和安全阀闭合，以保持燃料管道38内一定的压力水平。随着压力水平变稳定，压力传感器对和控制器18在区间上连续地监控燃料管道38中的压力。用燃料管道压力在监控的区间期间的变化，来指示燃料管道18中的泄漏。区间的长度可取决于燃料管道 38的大小。在一个实施例中，用于执行单个泄漏测试的区间涵盖从大约12分钟到大约20 分钟的范围。控制器18基于燃料管道压力在区间上的改变速率，来计算泄漏速率。如果检测到的泄漏速率等于或超过泄漏测试所允许的界限，即如果检测到的泄漏速率达到或超过 0. IGPH或0. 2GPH，则单个泄漏测试没有通过。在一些实例中，在完成测试之前，重新继续的燃料分送中断单个泄漏测试，以及控制器18无法得出泄漏测试结论。在一个实施例中，每个完成的单个泄漏测试产生被称为“通过值(pass value)” 的数值。通过值是基于燃料管道38中所观测的压力衰退而计算的允许泄漏速率(即，或者 0. IGPH或者0. 2GPH)的百分比。例如，如果0. 2GPH的泄漏测试产生单个通过值40，则计算的泄漏速率是0. 2GPH的40%，或0. 08GPH.类似地，单个通过值140指示计算的泄漏速率为0. 2GPH的140%，或0. 28GPH.任何100或更大的通过值指示没有通过的测试、或泄漏状况。任何小于100的通过值指示通过的测试、或未泄漏状况。在一个实施例中，每个通过值存储在控制器18的存储器22中。可进行类似的确定，以确定0. IGPH测试的泄漏速率。由于液体产品的热膨胀和影响燃料管道38中的压力水平的其它热效应，在得出测试结论之前仅进行一个单个泄漏测试通常产生错误的结果。例如，当在燃料分送器12处分送燃料时，可能将大气引入燃料管道38和/或储罐26中，从而影响燃料管道38中的温度水平。燃料管道38和/或储罐沈中的温度的增加可导致燃料30的热膨胀以及管道38 中的压力的增加。类似地，燃料管道38和/或储罐沈中的温度的减少可导致燃料30的收缩以及燃料管道38中的压力的减少。为了确定热效应是否正在使通过值偏离，以及为了得出可靠的泄漏测试结论，必须使燃料管道38中的热效应稳定。得出可靠的0. IGPH或0. 2GPH的泄漏测试结论的一个方法，在本文中被称为“标准直接方法”，是通过紧接在燃料分送之后执行一系列的单个 0. IGPH或0. 2GPH的测试以产生通过值的数组、以及等待通过值结果稳定。在一个实施例中，以在测试之间的诸如小于分钟的小的等待时间，相继地执行一系列的单个0. IGPH或 0. 2GPH的泄漏测试。可通过采用趋势线来分析通过值的数组，以确定燃料管道38是否热稳定。一旦确定燃料管道38是热稳定的，则使用来自最近完成的单个泄漏测试的通过值，来声明“通过”或“没有通过”的测试结论。为了执行燃料输送之间的一系列的单个泄漏测试，必须在完成每个单个泄漏测试之后对燃料管道38再增压。在一个实施例中，在每个单个泄漏测试之后，控制器18将泵观开启一段时间，例如5到10秒。随着燃料分送器12的喷嘴34闭合，当泵观运行时燃料管道38中的压力逐渐增强(build)。一旦控制器18关闭泵观，则泵观中包含的止回阀和安全阀再次闭合并且使燃料管道38内的压力稳定，而且可对燃料输送系统10执行另一单个泄漏测试。针对每个相继的单个泄漏测试，重复该过程。在标准直接方法中，如图2所示，每个单个泄漏测试的通过值存储在微处理器20 的存储器22的通过值数组52中。通过值数组52大小固定并且表示η个最近的通过值，其中η为通过值数组的大小。在图示的实施例中，通过值数组的大小η为5，尽管也可实现其它合适的数组大小。在已经执行足够数目的单个泄漏测试以填充通过值数组52之后，控制器18检查通过值数组52中的通过值，以确定通过值是否稳定。在一个实施例中，控制器18 计算通过值的线性趋势线并且观测趋势线的斜率，以确定通过值稳定性，从而确定燃料管道38中的热稳定性。可采用传统的软件程序，例如微软公司的Excel软件，来确定趋势线。 参考图3和图3A，如本文中所描述的，例示性趋势线60和62各自具有与两个不同的通过值数组52的通过值对应的不同斜率。在标准直接方法中，将趋势线的斜率与阈值斜率进行比较，以确定燃料管道38中的热稳定性。如果所观测的趋势线的斜率大于阈值斜率，则热效应很可能正影响泄漏测试结果。同样地，控制器18必须执行一个或更多个单个泄漏测试。当完成附加的泄漏测试时， 如本文中参考图2和图3所描述的，从通过值数组52中丢弃最旧或最早获得的通过值，以及将最近获得的通过值放置在通过值数组52中。一旦趋势线的斜率基于阈值斜率而足够平时，则控制器18得出燃料管道38是热稳定的结论。同样地，控制器18得出最近的泄漏测试的通过值是有效的测试结果的结论。同样地，控制器18可基于最近的通过值而做出测试结论。在本文描述的一个实施例中，具有+/-1. 3或更少斜率的趋势线可接受为指示燃料管道38中的热稳定性，尽管可使用其它适当的阈值斜率来确定燃料管道38中的热稳定性。参考图2、图3和图3A以及表1，提供了使用标准直接方法的0. 2GPH泄漏测试的例示性通过值数据。在下面的示例中，通过值数组52的大小η为5。表1 用于0. 2GPH泄漏测试的标准直接方法
权利要求
1.一种用于包括燃料管道的燃料输送系统的泄漏检测系统，所述泄漏检测系统包括传感器，耦接到所述燃料管道；控制器，耦接到所述传感器，并被配置成基于所述传感器的输出在燃料输送的时间段之间对管道执行多个泄漏测试，每个相应的泄漏测试产生被控制器用来确定对所述燃料管道在相应的测试区间期间的泄漏速率的测量的测试数据，所述控制器基于对所述多个泄漏测试的至少一部分的泄漏速率的测量、对所述部分中发生在第一燃料输送事件之前的第一泄漏测试的泄漏速率的测量以及对所述部分中发生在所述第一燃料输送事件之后的第二泄漏测试的泄漏速率的测量，来确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
2.如权利要求1所述的泄漏检测系统，其中，所述控制器通过确定与所述测试区间相关联的泄漏速率以及将所述泄漏速率与阈值泄漏速率进行比较，来确定所述相应的测试区间的测量。
3.如权利要求2所述的泄漏检测系统，其中，所述相应的测试区间的测量包括具有指示泄漏状态的第一范围值以及指示未泄漏状态的第二范围值的通过值。
4.如权利要求3所述的泄漏检测系统，其中，通过确定与所述测试区间相关联的泄漏速率占所述阈值泄漏速率的百分比，来确定所述相应的测试区间的所述通过值。
5.如权利要求3所述的泄漏检测系统，其中，所述相应的测试区间的测量还包括对应于所述通过值的权重值，所述权重值表示所述通过值的准确度。
6.如权利要求5所述的泄漏检测系统，其中，所述权重值是对自前一燃料输送事件以来所执行的多个泄漏测试的测量。
7.如权利要求5所述的泄漏检测系统，其中，所述控制器确定采集时帧中多个相应的测试区间的所述相应的通过值和相应的权重值。
8.如权利要求7所述的泄漏检测系统，其中，所述采集时帧是M小时时帧。
9.如权利要求7所述的泄漏检测系统，其中，所述控制器通过以下之一来确定所述燃料管道中的泄漏的存在具有持续多个采集时帧的第一时帧的第一分析，和具有持续多个采集时帧的第二时帧的第二分析，所述第二时帧长于所述第一时帧。
10.如权利要求9所述的泄漏检测系统，其中，在每个采集时帧的所述第一分析中，确定加权平均通过值，以及确定平均权重值。
11.如权利要求10所述的泄漏检测系统，其中，针对所述第一时帧的每个采集时帧，当所述采集时帧的所述平均权重值小于基于所述采集时帧中测试区间的数目而设定的阈值量时，丢弃所述多个相应的测试区间的相应的通过值和相应的权重值。
12.如权利要求10所述的泄漏检测系统，其中，分析所述第一时帧的采集时帧中的至少一部分的所述加权平均通过值和平均权重值，以确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
13.如权利要求12所述的泄漏检测系统，其中，根据所述第一时帧的采集时帧的所述部分的所述加权平均通过值和平均权重值，来确定所述第一时帧的加权平均通过值，当所述第一时帧的所述加权平均通过值大于阈值时，所述控制器确定所述燃料管道中的泄漏的存在，而当所述第一时帧的所述加权平均通过值小于所述阈值时，所述控制器确定所述燃料管道中的泄漏的不存在。
14.如权利要求12所述的泄漏检测系统，其中，当检测到所述加权平均通过值中的不稳定性时，所述控制器丢弃所述第一时帧的采集时帧的所述部分的所述加权平均通过值和平均权重值。
15.如权利要求9所述的泄漏检测系统，其中，在每个采集时帧的所述第二分析中，确定加权平均通过值，确定平均权重值，以及确定测试区间的总数目。
16.如权利要求15所述的泄漏检测系统，其中，分析所述第二时帧的采集时帧中的至少一部分的所述加权平均通过值、所述平均权重值、以及所述测试区间的总数目，以确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
17.如权利要求16所述的泄漏检测系统，其中，如果所述第二时帧的测试区间的总数目之和超过测试区间阈值，以及所述第二时帧的采集时帧的所述平均权重值的平均超过权重平均阈值，则所述控制器基于所述第二时帧的中值加权平均通过值与阈值的比较，来确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
18.如权利要求16所述的泄漏检测系统，其中，所述第二时帧的采集时帧的所述部分包括在加权平均通过值中相对于跨越值的跨越之后的所有采集时帧。
19.一种用于检测包括燃料管道的燃料输送系统中的泄漏的方法，该方法包括步骤 当在多个测试区间期间没有正通过所述燃料输送系统分送燃料时，监测所述燃料管道中的压力，所述多个测试区间持续所述燃料输送系统的至少一个燃料输送事件；针对每个测试区间，用电子控制器确定对所述燃料管道在所述相应的测试区间期间的泄漏速率的测量；以及基于所述多个相应的测试时间段的测量，用所述电子控制器确定所述燃料输送系统的所述燃料管道是否包括大于阈值量的泄漏。
20.如权利要求19所述的方法，其中，针对每个测试区间，通过确定与所述测试区间相关联的泄漏速率以及将所述泄漏速率与阈值泄漏速率进行比较，来确定所述相应的测试区间的测量。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述相应的测试区间的测量包括具有指示泄漏状态的第一范围值以及指示未泄漏状态的第二范围值的通过值。
22.如权利要求21所述的方法，还包括步骤通过确定与所述测试区间相关联的泄漏速率占所述阈值泄漏速率的百分比，用所述电子控制器来确定所述相应的测试区间的通过值。
23.如权利要求21所述的方法，其中，所述相应的测试区间的测量还包括对应于所述通过值的权重值，所述权重值表示所述通过值的准确度。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述权重值是对自前一燃料输送事件以来所执行的多个泄漏测试的测量。
25.如权利要求23所述的方法，还包括步骤在采集时帧中存储多个相应的测试区间的所述相应的通过值和相应的权重值。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述采集时帧是M小时时帧。
27.如权利要求25所述的方法，其中，用所述电子控制器通过以下之一来确定所述燃料管道中的泄漏的存在具有持续多个采集时帧的第一时帧的第一分析，和具有持续多个采集时帧的第二时帧的第二分析，所述第二时帧长于所述第一时帧。
28.如权利要求27所述的方法，其中，在所述第一分析中，还包括步骤 用所述电子控制器确定每个采集时帧的加权平均通过值；以及用所述电子控制器确定每个采集时帧的平均权重值。
29.如权利要求观所述的方法，针对所述第一时帧的每个采集时帧，还包括步骤当所述采集时帧的所述平均权重值小于阈值量时，丢弃所述多个相应的测试区间的所述相应的通过值和所述相应的权重值，所述阈值量基于所述采集时帧中的测试区间的数目。
30.如权利要求观所述的方法，还包括步骤用所述电子控制器分析所述第一时帧的采集时帧中的至少一部分的所述加权平均通过值和所述平均权重值，以确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
31.如权利要求30所述的方法，还包括步骤根据所述第一时帧的采集时帧的所述部分的所述加权平均通过值和平均权重值，用所述电子控制器来确定所述第一时帧的加权平均通过值；以及当所述第一时帧的所述加权平均通过值大于阈值时，用所述电子控制器确定所述燃料管道中的泄漏的存在，而当所述第一时帧的所述加权平均通过值小于所述阈值时，用所述电子控制器确定所述燃料管道中的泄漏的不存在。
32.如权利要求30所述的方法，还包括步骤当检测到所述加权平均通过值中的不稳定性时，丢弃所述第一时帧的采集时帧的所述部分的所述加权平均通过值和平均权重值。
33.如权利要求27所述的方法，其中，在所述第二分析中，还包括步骤用所述电子控制器确定每个采集时帧的加权平均通过值；用所述电子控制器确定每个采集时帧的平均权重值；以及用所述电子控制器确定每个采集时帧的测试区间的总数目。
34.如权利要求33所述的方法，还包括步骤用所述电子控制器分析所述第二时帧的采集时帧中的至少一部分的所述加权平均通过值、所述平均权重值、以及所述测试区间的总数目，以确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
35.如权利要求34所述的方法，还包括步骤用所述电子控制器确定所述第二时帧的测试区间的总数目之和是否超过测试区间阈值；用所述电子控制器确定所述第二时帧的采集时帧的所述平均权重值的平均是否超过权重平均阈值；以及用所述电子控制器基于所述第二时帧的中值加权平均通过值与阈值的比较，来确定所述燃料管道中的泄漏的存在。
36.如权利要求34所述的方法，其中，所述第二时帧的采集时帧的所述部分包括在加权平均通过值中相对于跨越值的跨越之后的所有采集时帧。
全文摘要
为检测燃料管道中的泄漏，提供了一种泄漏检测系统和方法。控制器基于分析从对燃料管道执行的单个泄漏测试中获得的数据，来确定燃料管道中的泄漏的存在，单个泄漏测试可持续一个或更多个燃料输送事件。
文档编号G01M3/28GK102292625SQ201080005062
公开日2011年12月21日 申请日期2010年5月17日 优先权日2009年5月18日
发明者沃尔特·西蒙斯 申请人:富兰克林加油系统公司