способ учёта расхода топлива и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ учета расхода топлива, при котором заливают новую порцию топлива в резервуар для его хранения, замеряют исходные значения плотности и температуры топлива в резервуаре на момент его заливки и фиксируют их в электронном вычислителе как постоянные, а также вводят в него значение плотности топлива при стандартной температуре, вычисляют массовый расход топлива, а в процессе отпуска топлива измеряют текущие значения температуры отпускаемого топлива и электрические импульсы объемного счетчика, соответствующие постоянным объемным дозам текущего расхода топлива, корректируют путем приведения к стандартной температуре, а затем суммируют эти импульсы и после этого выводят всю информацию на индикацию, архивируют эти данные, привязывают их к дате и времени и выводят, по необходимости, из архива на устройство считывания, отличающийся тем, что массовый расход топлива вычисляют умножением величины заданного объема отпускаемого топлива на величину введенной средней стандартной плотности этого вида топлива, принимая его за расчетный массовый расход топлива с потребителем при стандартной температуре, и вводят его значение как постоянное в блок памяти микроконтроллера электронного вычислителя, а затем вычисляют и вносят в блок памяти микроконтроллера значение полного объемного расхода топлива, отпускаемого из резервуара, путем деления величины массового расхода топлива на величину значения плотности топлива в резервуаре после его слива, после чего рассчитывают и вносят в блок памяти микроконтроллера значение полного объемного расхода отпускаемого из резервуара топлива, приведенного к стандартной температуре, путем произведения величины полного объемного расхода топлива, отпускаемого из резервуара при исходной температуре, на бином объемного расширения топлива с учетом перепада температур, и переводят его в электрические импульсы, каждый из которых соответствует одной мгновенной дозе объема топлива, отпускаемого через объемный счетчик, а при отпуске топлива каждую мгновенную дозу постоянного объема расхода топлива, проходящую через объемный счетчик и выраженную в импульсах, приводят к выраженной в импульсах дозе объема текущего расхода топлива при стандартной температуре путем умножения количества текущих импульсов на обратную величину бинома объемного расширения топлива, после чего импульсы суммируют и формируют, а затем эту сумму импульсов сравнивают с суммой импульсов, соответствующих полному объемному расходу отпускаемого из резервуара топлива, приведенного к стандартной температуре, и, при их совпадении отключают подачу топлива потребителю, при этом вводимое в электронный вычислитель значение плотности топлива при стандартной температуре выбирают соответствующим среднему стандартному значению плотности этого вида топлива из диапазона его плотностей при стандартной температуре, принятому за условно-постоянную плотность, и сравнимого с массой топлива, содержащегося в единице его объема, условно принятого за "литр постоянного веса" и являющегося расчетной единицей с потребителем за единицу объема отпущенного топлива.

2. Устройство для учета расхода топлива, включающее датчик исходной температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива, пропускное устройство с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком, силовой блок, электрически связанный с насосом и отсекателем топлива, электронный вычислитель с микроконтроллером и его блоком памяти, формирователем импульсов, корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода и импульсным объемным счетчиком, связанным, в свою очередь, с микроконтроллером, панель индикации, отличающееся тем, что в него дополнительно введен задатчик объема расхода топлива и блок сравнения, подключенные к панели индикации, а также устройство управления, электрически связанное с силовым блоком, который установлен в пропускном устройстве, сумматор импульсов и задатчик условно-постоянной плотности, связанный с первым входом микроконтроллера, второй вход которого связан с датчиком исходной температуры, третий его вход - с плотномером, четвертый его вход - с объемным счетчиком расхода топлива, пятый его вход - с выходом корректора доз объемов расхода топлива, шестой вход микроконтроллера связан с выходом задатчика объемного расхода, а первый выход микроконтроллера связан с одним из входов сумматора импульсов, второй его выход связан с одним из входов корректора доз расхода топлива, а второй вход сумматора импульсов связан с выходом корректора доз и единственный выход сумматора импульсов связан с входом формирователя импульсов, выход которого связан с входом блока сравнения, а второй вход блока сравнения связан с выходом задатчика объема расхода топлива и выход блока сравнения связан с входом силового блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к измерению массы жидкостей, в частности топлива, реализуемого потребителю через топливно-раздаточную колонку (ТРК) автозаправочной станции (АЗС).

Известен способ учета расхода топлива, при котором измеряют массовый расход топлива путем применения специальных массовых расходомеров (Ильинский В.М. Измерение массовых расходов. М.: Энергия, 1973, с.27). Внедрение массомеров упрощает расчет с потребителем и учет расхода топлива.

Недостатком известного способа является отсутствие надежного и недорогого оборудования для его реализации.

Известно также устройство для учета расхода топлива, включающее датчик угловой скорости, электронный вычислитель, сумматор импульсов, в качестве которого применяют интегрирующий блок, насос и отсекатель отпуска топлива (RU, патент РФ №2153652, от 11.02.1994, опубл. 27.07.2000.). Это известное устройство позволяет без привлечения дополнительных устройств напрямую определять массовый расход отпускаемого потребителю топлива.

Недостатками этого устройства являются высокая стоимость специальных массовых расходомеров (до 5 тыс.долл.) и большие расходы по их эксплуатации, т.к. применение этих массовых расходомеров требует частой их поверки и корректировки, что, всякий раз, влечет за собой остановку работы ТРК.

Известен также наиболее близкий к заявляемому способ учета расхода топлива, при котором заливают новую порцию топлива в резервуар для его хранения, замеряют исходные значения плотности и температуры топлива в резервуаре на момент его заливки и фиксируют их в электронном вычислителе как постоянные, а также вводят в него значение плотности топлива при стандартной температуре, вычисляют массовый расход топлива, а в процессе отпуска топлива измеряют текущие значения температуры отпускаемого топлива и электрические импульсы объемного счетчика, соответствующие постоянным объемным дозам текущего расхода топлива, корректируют путем приведения к стандартной температуре, а затем суммируют эти импульсы и после этого выводят всю информацию на индикацию, архивируют эти данные, привязывают их к дате и времени и выводят, по необходимости, из архива на устройство считывания (Патент №2199091, приор. 06.12.2000 г., опубл. 20.02.2003 г., БИ №5.)

Этот способ позволяет повысить точность регистрации суммарного массового расхода топлива через пропускное устройство при расширении функциональных возможностей: компьютерному сбору и обработке данных по расходу топлива, повышение степени защищенности данных из-за невозможности несанкционированного доступа к ним без использования устройства считывания для диагностики пропускного устройства. Кроме того, в способе применяют температурную поправку к плотности топлива при текущем расходе путем приведения текущей плотности топлива к стандартной.

Недостаток этого наиболее близкого к заявляемому способу учета расхода топлива состоит в невозможности учета расхода заданного объема топлива при стандартной температуре по соответствующей ему массе, независимой от изменяющейся температуры и плотности топлива при его отпуске.

Там же отражено и устройство для учета расхода топлива, включающее датчик исходной температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива; пропускное устройство с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, объемным счетчиком; силовой блок, электрически связанный с насосом и отсекателем топлива; электронный вычислитель с микроконтроллером и его блоком памяти, формирователем импульсов, корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и объемным счетчиком, связанным, в свою очередь, с микроконтроллером; панель индикации.

Изобретениями решается задача создания способа учета расхода топлива, воплощенного в устройстве, обеспечивающем повышение точности учета расхода топлива и его отпуска.

Технический результат от использования изобретений заключается в создании условий для обеспечения точного учета расхода топлива и его отпуска посредством создания устройства, обеспечивающего учет расхода заданного объема топлива по соответствующей ему массе, рассчитанной независимо от изменяющейся температуры и плотности топлива при его отпуске.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе учета расхода топлива, при котором заливают новую порцию топлива в резервуар для его хранения, замеряют исходные значения плотности и температуры топлива в резервуаре на момент его заливки и фиксируют их в электронном вычислителе как постоянные, а также вводят в него значение плотности топлива при стандартной температуре, вычисляют массовый расход топлива, а в процессе отпуска топлива измеряют текущие значения температуры отпускаемого топлива и электрические импульсы объемного счетчика, соответствующие постоянным объемным дозам текущего расхода топлива, корректируют путем приведения к стандартной температуре, а затем суммируют эти импульсы и после этого выводят всю информацию на индикацию, архивируют эти данные, привязывают их к дате и времени и выводят, по необходимости, из архива на устройство считывания,... массовый расход топлива вычисляют умножением величины заданного объема отпускаемого топлива на величину введенной средней стандартной плотности этого вида топлива, принимая его за расчетный массовый расход топлива с потребителем при стандартной температуре, и вводят его значение как постоянное в блок памяти микроконтроллера электронного вычислителя, а затем вычисляют и вносят в блок памяти микроконтроллера значение полного объемного расхода топлива, отпускаемого из резервуара, путем деления величины массового расхода топлива на величину значения плотности топлива в резервуаре после его слива, после чего рассчитывают и вносят в блок памяти микроконтроллера значение полного объемного расхода отпускаемого из резервуара топлива, приведенного к стандартной температуре, путем произведения величины полного объемного расхода топлива, отпускаемого из резервуара при исходной температуре, на бином объемного расширения топлива с учетом перепада температур, и переводят его в электрические импульсы, каждый их которых соответствует одной мгновенной дозе объема топлива, отпускаемого через импульсный объемный счетчик, а при отпуске топлива каждую мгновенную дозу постоянного объема текущего расхода топлива, проходящую через объемный счетчик и выраженную в импульсах, приводят к выраженной в импульсах дозе объема текущего расхода топлива при стандартной температуре путем умножения количества текущих импульсов на обратную величину бинома объемного расширения топлива, после чего импульсы суммируют и формируют, а затем эту сумму импульсов сравнивают с суммой импульсов, соответствующих полному объемному расходу отпускаемого из резервуара топлива, приведенного к стандартной температуре, и, при их совпадении, отключают подачу топлива потребителю, при этом, вводимое в электронный вычислитель значение плотности топлива при стандартной температуре выбирают соответствующим среднему стандартному значению плотности этого вида топлива из диапазона его плотностей при стандартной температуре 15° С, принятому за условно-постоянную плотность и сравнимого с массой топлива, содержащегося в единице его объема, условно принятого за “литр постоянного веса” и являющегося расчетной единицей с потребителем за единицу объема отпущенного топлива.

Указанный технический результат достигается также и тем, что в устройстве, как и в наиболее близком к нему, содержащем датчик исходной температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре для хранения топлива; пропускное устройство с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом, отсекателем подачи топлива, преобразователем температуры текущего расхода топлива, импульсным объемным счетчиком; силовой блок, электрически связанный с насосом и отсекателем топлива; электронный вычислитель с микроконтроллером и его блоком памяти, формирователем импульсов, корректором доз, связанным с преобразователем температуры текущего расхода топлива и объемным счетчиком, связанным, в свою очередь, с микроконтроллером; панель индикации, в него дополнительно введен задатчик объема расхода топлива и блок сравнения, подключенный к панели индикации, а также устройство управления, электрически связанное с силовым блоком, который установлен в пропускном устройстве, сумматор импульсов и задатчик условно-постоянной плотности, связанный с первым входом микроконтроллера, второй вход которого связан с датчиком исходной температуры, третий его вход - с плотномером, четвертый его вход - с импульсным объемным счетчиком расхода топлива, пятый его вход - с выходом корректора доз объема расхода топлива, и шестой вход микроконтроллера связан с выходом задатчика объема расхода топлива, а первый выход микроконтроллера связан с одним из входов сумматора импульсов, второй его выход связан с одним из входов корректора доз объема расхода топлива, а второй вход сумматора импульсов связан с выходом корректора доз объема расхода топлива, и единственный выход сумматора импульсов связан с входом формирователя импульсов, выход которого связан с входом блока сравнения, а второй вход блока сравнения связан с выходом задатчика объема расхода топлива и выход блока сравнения связан с входом силового блока.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - блок-схема устройства для учета расхода топлива;

фиг.2 - принципиальная схема устройства для учета расхода топлива. Заявляемый способ учета расхода топлива реализуют следующим образом в предлагаемом устройстве.

Устройство для учета расхода топлива (фиг.1 и 2) содержит датчик исходной температуры топлива 1 и плотномер 2, установленные в резервуаре, предназначенном для хранения топлива; пропускное устройство 3, в качестве которого используют топливно-раздаточную колонку (ТРК), с установленными на его нагнетательном трубопроводе насосом 4 для подачи топлива из резервуара, отсекателем подачи топлива 5, преобразователем температуры текущего расхода топлива 6, импульсным объемным счетчиком 7 и силовым блоком 8; устройство управления 9 с расположенными в нем задатчиком объема расхода отпускаемого топлива 10, и связанным с ним блоком сравнения 11, подключенным к панели индикации 12; расположенный в операторской электронный вычислитель 13 с портами 14 и 15 для подключения к ним различных устройств, например компьютера, кассового аппарата, архива, блока питания с внешней сетью (не показаны).

Электронный вычислитель 13 (фиг.2) включает в себя корректор доз объема расхода топлива 16, связанный с датчиком текущей температуры 6 и импульсным объемным счетчиком 7; задатчик условно-постоянной плотности 17, и связанный с ним микроконтроллер 18, подключенный к датчику исходной температуры топлива 1, плотномеру 2 и импульсному объемному счетчику 7; сумматор импульсов 19, входы которого подключены к выходам корректора доз объема расхода топлива 16 и микроконтроллера 18; формирователь импульсов 20, связанный своим входом с единственным выходом сумматора импульсов 19, а своим единственным выходом он связан с входом блока сравнения 11. Корректор доз объема расхода топлива 16 своим входом - выходом связан соответственно с выходом - входом микроконтроллера 18.

Заявляемый способ учета расхода топлива реализуется в предлагаемом устройстве следующим образом.

Вначале заливают топливо в резервуар для его хранения и через 5-10 минут после его залива измеряют датчиком температуры 1 исходную температуру топлива и одновременно плотномером 2 измеряют исходную плотность топлива в резервуаре. Фиксируют полученные величины как постоянные в блоке памяти микроконтроллера 18.

После этого задаются условно-постоянной плотностью топлива, соответствующей средней стандартной плотности топлива из диапазона его плотностей при стандартной температуре 15° C, например, для бензина АИ 92-98, значение средней стандартной плотности принимают соответствующим 750,0 кг/м, и принимают эту плотность за массу топлива, содержащуюся в единице его объема, условно принятого за “литр постоянного веса” и являющегося расчетной единицей с потребителем за единицу объема отпускаемого топлива. Эту величину вносят через задатчик условно-постоянной плотности 17 в блок памяти микроконтроллера 18.

Потребитель заказывает оператору определенный объем топлива, который вводит его величину вручную или через порты 14, 15 с помощью кассового аппарата (не показан) в микроконтроллер 18.

В микроконтроллере 18 вычисляют массовый расход топлива, оплачиваемый потребителем, по формуле:

М=V₃× Р₁₅,

где М - массовый расход топлива, оплачиваемый потребителем;

V₃ - заданный потребителем объем расхода топлива в условных единицах “литрах постоянного веса”;

P_l5 - условно-постоянная плотность, соответствующая среднему стандартному значению плотности топлива из диапазона его плотностей при температуре 15° С.

Затем эту величину массового расхода топлива вводят в блок памяти микроконтроллера 18 электронного вычислителя 13 как постоянную величину для этого вида топлива.

После этого вычисляют и вносят в блок памяти микроконтроллера 18 значение полного объемного расхода топлива, отпускаемого из резервуара, по формуле:

где М - массовый расход топлива, оплачиваемый потребителем;

V_peз - полный объемный расход топлива, отпускаемого из резервуара;

Р_рез - плотность топлива после его слива в резервуар.

Затем рассчитывают и вносят в блок памяти микроконтроллера 18 значение полного объемного расхода топлива, отпускаемого при стандартной температуре, по формуле:

V_ст=V_рез(1+ t),

где V_ст - полный объемный расход отпускаемого при стандартной температуре топлива;

- коэффициент объемного расширения отпускаемого топлива;

t=t_cт-t_peз,

где t_cт - стандартная температура топлива (15° С);

t_peз - исходная температура топлива в резервуаре. Полученный полный объемный расход отпускаемого при стандартной температуре топлива соответствует по своей массе объему топлива с условно-постоянной плотностью, его выражают в условных единицах “литрах постоянного веса”, принятых для удобства восприятия потребителем цены топлива за привычный задаваемый объем, вместо цены за его массовый расход.

Количество электрических импульсов, соответствующих полному объемному расходу отпускаемого из резервуара топлива, приведенному к стандартной температуре, вычисляют по формуле:

где V_ст - полный объемный расход отпускаемого из резервуара топлива, приведенный к стандартной температуре;

_доз - объем дозы топлива, отпускаемой счетчиком, соответствует 10 мл.

_ст.имп - количество электрических импульсов, соответствующих полному объему отпускаемого из резервуара топлива и приведенных к стандартной температуре.

После этого, для отпуска топлива потребителю, подают сигнал на силовой блок 8, который включает насос 4 и открывает отсекатель подачи топлива 5, топливо поступает к потребителю.

В процессе отпуска топлива потребителю измеряют импульсным объемным счетчиком 7 текущие значения мгновенных доз объемов топлива, а преобразователем температуры текущего расхода топлива 6 измеряют значения текущих температур и передают полученные значения на вход корректора доз объема расхода топлива 16.

Значение каждой мгновенной дозы постоянного объема текущего расхода топлива в 10 мл, отпускаемой через импульсный объемный счетчик 7, переводят в электрические импульсы,

_доз=10 мл=1 импульсу

После этого рассчитывают количество импульсов, соответствующих отпущенной объемным счетчиком мгновенной объемной дозе текущего расхода топлива в импульсах при текущих температурах, приведенных к стандартной температуре:

где ₁₅ - количество импульсов, соответствующих отпущенной мгновенной объемной дозе текущего расхода топлива при стандартной температуре,

t - количество импульсов, соответствующих мгновенным отпущенным дозам объема топлива, выдаваемых объемным счетчиком при текущей температуре;

- коэффициент объемного расширения отпускаемого топлива;

t=t_тек-t_cт,

где t_cт - стандартная температура топлива (15°С);

t_тек - текущая температура отпускаемого топлива.

После этого электрические импульсы каждой мгновенной дозы объема отпускаемого топлива, приведенные к стандартной температуре, направляют в сумматор импульсов 19, в котором их суммируют и направляют в формирователь импульсов 20, который формирует их в сигналы и направляет в блок сравнения 11, в котором эти сигналы сравнивают с сигналами задатчика объема расхода топлива 10. При совпадении сравниваемых сигналов подают команду на силовой блок 8, который отключает насос 4 и отсекатель топлива 5, перекрывая подачу топлива потребителю.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство позволяют за счет своих отличительных признаков создать условия для обеспечения точного учета расхода топлива и его отпуска посредством создания устройства, обеспечивающего учет расхода заданного объема топлива по соответствующей ему массе, рассчитанной независимо от изменяющейся температуры и плотности топлива при его отпуске.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретений, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналогов, характеризующихся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемых изобретений.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому техническому результату, отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Поэтому, по нашему мнению, заявленные изобретения “Способ учета расхода топлива и устройство для его осуществления” соответствуют критерию “новизна”.

Критерий “промышленная применимость” подтверждается тем, что предлагаемые изобретения с их новыми признаками успешно прошли заводские испытания.