本公开涉及燃机燃料控制技术领域，尤其涉及一种燃料控制装置及其方法。
背景技术：
目前燃机在使用过程中常常会出现起动前因燃料温度过低会导致起动失败或燃机停机后燃料没有排空进而导致安全性问题的现象出现。
由于点火前燃机管道内的气态燃料温度较低，尤其是低温下起动时，管道内的低温气态燃料需很长时间才能喷完，因此常常出现因气态燃料温度过低导致启动失败。在燃机停机后，需要将管道内的气态燃料排空到安全地区，防止气态燃料聚集或泄漏到燃烧室，影响停机安全性。
因而本公开中涉及的针对气态燃料在启动前对气态燃料的加热控制以及在停机后气态燃料排空控制的燃料控制装置及方法，在实际使用过程中具有广泛的应用价值。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种燃料控制装置及其方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种燃料控制装置，包括：加热控制单元，其包括；采集组件，分别采集各状态下气态燃料的温度及气体压力数据；调节组件，根据采集组件采集的温度及气体压力数据进行调节至适合输出气态燃料的状态；阻断单元，用于启动前气态燃料热控制单元使用过程中，对气态燃料与燃烧室进行阻隔；以及燃机控制器，在燃机启动前，根据加热控制单元中采集组件采集的气态燃料的温度及气体压力数据，通过燃机控制器控制加热控制单元中各组件及阻断单元的开闭。
在本公开的一些实施例中，采集组件包括：进气压力传感器，用于采集进气时的气态燃料压力值；进气温度传感器，用于采集进气时的气态燃料温度值；加温器后压力传感器，用于采集通过调节组件调节后的燃料压力值；加温器后温度传感器，用于采集通过调节组件调节后的燃料温度值。
在本公开的一些实施例中，调节组件包括：气态燃料加温器，在达到预设温度前，根据采集组件采集的数据对气态燃料进行加温，并对加温后的气态燃料再次进行数据采集，直至达到预设温度，关闭气态燃料加温器；放空升温阀，用于排空过冷气态燃料，达到设定温度后关闭。
在本公开的一些实施例中，阻断单元包括：气态燃料隔离阀，气态燃料在达到预设温度后开启；气态燃料调节阀，气态燃料在达到预设温度后开启。
根据本公开的一个方面，提供了一种燃料控制装置的燃料控制方法，包括以下步骤：步骤a：分别通过进气压力传感器和进气温度传感器测量气态燃料进气压力p1和气态燃料进气温度t1；步骤b：设定启动温度为t0，当气态燃料进气温度t1小于启动设定温度t0时，通过燃机控制器控制气态燃料加温器开启，对进气燃料进行加温，至气态燃料进气温度t1大于启动设定温度t0，气态燃料加温器关闭；步骤c：气态燃料加温器开启的同时，通过燃机控制器控制放空升温阀开启，以排空过冷气态燃料；步骤d：当气态燃料进气温度t1大于启动设定温度t0时，通过燃机控制器关闭放空升温阀，切断气态燃料加温器，打开气态燃料隔离阀与气态燃料调节阀，启动点火。
根据本公开的一个方面，提供了一种燃料控制装置，包括：阻断单元，用于停机后启动排空控制单元前，对气态燃料与燃烧室进行阻隔；排空控制单元，其包括：燃料排空阀，燃料排空阀开启时间为t；采集组件，采集停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w；以及燃机控制器，在燃机停机后，根据采集组件采集的停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w的数据，计算气态燃料完全排空时间ts；燃料排空阀开启时间t大于气态燃料完全排空时间ts时，关闭燃料排空阀。
在本公开的一些实施例中，气态燃料完全排空时间ts的计算公式为
根据采集组件得到停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w，其中d是管道直径，l是气态燃料隔离阀与调节阀之间管道长度，rg是气态燃料的理想气态常数。
在本公开的一些实施例中，阻断单元包括：气态燃料隔离阀，在停机后开启；气态燃料调节阀，在停机后开启；采集组件包括：停机气态燃料压力传感器，采集停机后气态燃料压力值p2；停机气态燃料温度传感器，采集停机后气态燃料温度值t2；质量流量计，通过质量流量计测量气态燃料的流量w。
根据本公开的一个方面，提供了一种燃料控制装置的燃料控制方法，包括以下步骤：步骤a：当燃机停机后，关闭气态燃料隔离阀和气态燃料调节阀；步骤b：打开燃料排空阀，将气态燃料隔离阀与气态燃料调节阀间管道内的燃料排空；步骤c：通过燃机控制器控制燃料排空阀的开启时间。
在本公开的一些实施例中，步骤c还包括：子步骤c1：根据采集组件采集的停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w的数据，计算气态燃料完全排空时间ts；子步骤c2：燃料排空阀开启时间t小于气态燃料完全排空时间ts时，继续开启燃料排空阀；子步骤c3：燃料排空阀开启时间t大于气态燃料完全排空时间ts时，通过燃机控制器控制燃料排空阀关闭。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开燃料控制装置及其方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)采集组件的设置，能够通过数据采集保证燃机控制器对加热控制单元和排空控制单元的控制更加精准，实现气态燃料温度的准确调节，保证燃机使用的稳定性。
(2)阻断单元的设置，利用气态燃料隔离阀和气态燃料调节阀将其间的气态燃料与燃烧室喷嘴前的气态燃料进行阻断，利于对阻断的气态燃料进行加温或排空处理。
(3)燃机控制器，实现了开机前进气温度及停机后气体排空的准确控制。
附图说明
图1为本公开实施例燃料控制装置结构示意图。
图2为本公开实施例起动前气态燃料加热控制闭环控制逻辑流程图。
图3为本公开实施例停机后气态燃料排空控制闭环控制逻辑流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-进气压力传感器；2-进气温度传感器；
3-气态燃料加温器；4-加温器后压力传感器；
5-加温器后温度传感器；6-放空升温阀；
7-气态燃料隔离阀；8-停机气态燃料压力传感器；
9-停机气态燃料温度传感器；10-质量流量计；
11-燃料排空阀；12-气态燃料调节阀；
13-燃机控制器；14-燃烧室喷嘴；
s11～s19、s21～s27：步骤。
具体实施方式
本公开提供了一种燃料控制装置及其方法，为解决现有燃机启动前因气态燃料温度过低导致启动失败和停机后燃料未排空导致的安全问题，本公开通过在启动前通过加热气态燃料和排空过冷气态燃料的方法控制燃料温度，以及停机后通过气态燃料流量、温度及压力控制排空时间进行燃料控制，以保证燃机安全使用。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开提供了一种燃料控制装置。图1本公开实施例燃料控制装置结构示意图。如图1所示，一种燃料控制装置包括：加热控制单元、阻断单元和燃机控制器13；加热控制单元包括采集组件和调节组件；采集组件分别采集各状态下气态燃料的温度及气体压力数据；调节组件根据采集组件采集的数据进行调节至适合输出气态燃料的状态；阻断单元，用于启动前气态燃料热控制单元使用过程中，对气态燃料与燃烧室进行阻隔；燃机控制器13，在燃机启动前，根据加热控制单元中的采集组件采集的气态燃料的温度及气体压力数据，通过燃机控制器13控制加热控制单元中各组件及阻断单元的开闭。
其中采集组件包括：进气压力传感器1、进气温度传感器2、加温器后压力传感器4和加温器后温度传感器5；进气压力传感器1，采集进气时的气态燃料压力值；进气温度传感器2，采集进气时的气态燃料温度值；加温器后压力传感器4，采集通过调节组件调节后的燃料压力值；加温器后温度传感器5，采集通过调节组件调节后的燃料温度值。其中调节组件包括：气态燃料加温器3和放空升温阀6；气态燃料加温器3，在达到预设温度前，根据采集组件采集的数据对气态燃料进行加温，并对加温后的气态燃料再次进行数据采集，直至达到预设温度，关闭气态燃料加温器3；放空升温阀6，用于排空过冷气态燃料，达到设定温度后关闭。其中阻断单元包括：气态燃料隔离阀7和气态燃料调节阀12；气态燃料隔离阀7，气态燃料在达到预设温度后开启；气态燃料调节阀12，气态燃料在达到预设温度后开启。
还提供一种燃料控制装置包括：阻断单元、排空控制单元和燃机控制器13；阻断单元，用于停机后启动排空控制单元前，对气态燃料与燃烧室进行阻隔；排空控制单元，其包括：燃料排空阀11和采集组件；燃料排空阀11，燃料排空阀开启时间为t；采集组件，采集停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w；燃机控制器，在燃机停机后，根据采集组件采集的停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w的数据，计算气态燃料完全排空时间ts；燃料排空阀11开启时间t大于气态燃料完全排空时间ts时，关闭燃料排空阀。
其中，阻断单元包括：气态燃料隔离阀7和气态燃料调节阀12；气态燃料隔离阀7和气态燃料调节阀12均在停机后关闭。其中，采集组件包括：停机气态燃料压力传感器8、停机气态燃料温度传感器9和质量流量计10；停机气态燃料压力传感器8，采集停机后气态燃料压力值p2；停机气态燃料温度传感器9，采集停机后气态燃料温度值t2；质量流量计10，通过质量流量计10测量气态燃料的流量w。其中，气态燃料完全排空时间ts的计算公式为：
根据采集组件得到停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w，其中d是管道直径，l是气态燃料隔离阀与调节阀之间管道长度，rg是气态燃料的理想气态常数。
在本公开还提供了一种燃料控制装置的燃料控制方法。其中作用于燃机启动前的燃料控制装置的燃料控制方法，包括以下步骤：步骤a：分别通过进气压力传感器1和进气温度传感器2测量气态燃料进气压力p1和气态燃料进气温度t1；步骤b：设定启动温度为t0，当气态燃料进气温度t1小于启动设定温度t0时，通过燃机控制器13控制气态燃料加温器3开启，对进气燃料进行加温，至气态燃料进气温度t1大于启动设定温度t0，气态燃料加温器3关闭；步骤c：气态燃料加温器3开启的同时，通过燃机控制器13控制放空升温阀6开启，以排空过冷气态燃料；步骤d：当气态燃料进气温度t1大于启动设定温度t0时，通过燃机控制器13关闭放空升温阀6，切断气态燃料加温器3，打开气态燃料隔离阀7与气态燃料调节阀12，启动点火。作用于停机后的燃料控制装置的燃料控制方法，包括以下步骤：步骤a：当燃机停机后，关闭气态燃料隔离阀7和气态燃料调节阀12；步骤b：打开燃料排空阀11，将气态燃料隔离阀7与气态燃料调节阀12间管道内的燃料排空；步骤c：通过燃机控制器13控制燃料排空阀11开启时间。其中步骤c还包括：步骤c1：根据采集组件采集的停机后气态燃料的压力值p2、温度值t2、流量w的数据，计算气态燃料完全排空时间ts；步骤c2：燃料排空阀11开启时间t小于气态燃料完全排空时间ts时，继续开启燃料排空阀11；步骤c3：燃料排空阀11开启时间t大于气态燃料完全排空时间ts时，通过燃机控制器13控制燃料排空阀11关闭。
在本公开的第一个实施例中，提供了一种启动前气态燃料加热控制闭环。图2为本公开实施例起动前气态燃料加热控制闭环控制逻辑流程图。如图1、图2所示，其中连接方式如图1所示，控制原理如图2所示，本实施过程中包括进气压力传感器1、进气温度传感器2、气态燃料加温器3、加温器后压力传感器4、加温器后温度传感器5、放空升温阀6、气态燃料隔离阀7、气态燃料调节阀12、燃机控制器13和燃烧室喷嘴14。在如图2所示控制逻辑作用下，在燃机起动点火前，经过进气压力传感器1和进气温度传感器2测量进气燃料压力p与温度t，步骤s11；通过与设定的起动温度t0进行对比，步骤s12；当测量气态燃料温度t小于设定的起动温度t0时，控制逻辑投运气态燃料加温器3加热气态燃料，步骤s13；并打开放空升温阀6排空过冷气态燃料，步骤s14；从而尽快提高燃料温度达到起动温度。温度传感器5测量气态燃料加温器后温度t1，步骤s15；通过t1与设定的起动温度t0再次对比，步骤s16；当测量气态燃料温度t1小于设定的起动温度t0时，继续保持气态燃料加温器与放空升温阀的开启状态；当测量气态燃料温度t1大于设定的起动温度t0时，切断气态燃料加温器，步骤s17；则关闭放空升温阀，步骤s18；打开气态燃料隔离阀与调节阀，步骤s19；气态燃料通过燃烧室喷嘴14进入燃烧室，起动点火。
至此，本公开第一实施例启动前气态燃料加热控制闭环介绍完毕。
在本公开的第二个实施例中，提供了一种停机后气态燃料加热控制闭环。图3为本公开实施例停机后气态燃料排空控制闭环控制逻辑流程图。如图1、图3所示，其中连接方式如图1所示，控制原理如图3所示。本实施过程中包括气态燃料隔离阀7、停机气态燃料压力传感器8、停机气态燃料温度传感器9、质量流量计10、燃料排空阀11、气态燃料调节阀12、燃机控制器13和燃烧室喷嘴14。当燃机停机后，先进行关闭气态燃料调节阀12，步骤s21；关闭气态燃料隔离阀7，步骤s22；打开燃料排空阀11，步骤s23；将气态燃料隔离阀与调节阀之间管道内的燃料排空到安全地区。为了有效控制排空时间，在如图3所示控制逻辑作用下，通过停机气态燃料压力传感器8和停机气态燃料温度传感器9分别测量测量气态燃料压力p2与温度t2，步骤s24；通过质量流量计10测量气态燃料的流量w，步骤s25；即可计算出气态燃料完全排空时间为
其中d是管道直径，l是气态燃料隔离阀与调节阀之间管道长度，rg是气态燃料的理想气态常数。通过燃料排空阀打开时间t与完全排空时间ts进行对比，步骤s26；若燃料排空阀打开时间t大于完全排空时间ts时，关闭燃料排空阀，步骤s27；燃料排空阀打开时间t小于完全排空时间ts时，则保持燃料排空阀的开启状态。
为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
至此，本公开第二实施例停机后气态燃料加热控制闭环介绍完毕。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开燃料控制装置及其方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种燃料控制装置及其方法，通过在启动前通过加热气态燃料和排空过冷气态燃料的方法控制燃料温度，以及停机后通过气态燃料流量、温度及压力控制排空时间进行燃料控制，以保证燃机安全使用。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本公开实施例的相关设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。