燃料系统
技术领域
本发明涉及用于海运船舶的发动机的燃料系统、包括燃料系统的海运船舶以及操作用于海运船舶的发动机的燃料系统的过滤系统的方法。
背景技术
诸如集装箱船的海运船舶具有由重燃油(HFO)等提供动力的发动机。这种燃料在离开炼油厂时通常是相对纯净且未受污染的。然而，在炼油厂与船舶之间，燃料可能从例如脏污的软管和罐中获得固体污染物，诸如催化剂粉末、铁锈、灰尘、沙子、污垢和其他固体微粒。此类固体污染物会磨损和/或阻塞发动机部件，因此应在燃料进入船舶的发动机之前将其从燃料去除。燃料还可能受诸如淡水或盐水的液体污染物污染。
在海洋工业中有大致的了解，只有使用将颗粒和水与燃料分离的一个或多个离心分离器(也称为净化器)才能充分且有效地从海运船舶上的燃料去除污染物。因此，常规的海运船舶通常具有流体连接在一个或多个沉降罐与一个或多个供给罐之间的一个或多个此类离心分离器。
沉降罐是船舶的发动机室中的深罐，其用于通过重力对燃料进行预清洁。沉降罐中的液体混合物随着较重的液体和固体在重力的影响下下沉到底部而缓慢地清洁。通常，海运船舶将具有至少两个沉降罐，每个沉降罐的容量足以用于使船舶上的所有消耗装置进行24小时的满负载操作。沉降罐应被设计来促进污泥与水的分离，并且可设置有挡板以减少污泥与燃料的混合。沉降罐的底部优选地朝向污泥排放口倾斜，并且泵吸头不应不位于污泥空间附近。沉降罐中的温度应尽可能高，以帮助固体沉降。然而，温度应低于75摄氏度，以避免形成沥青质，并且温度比燃料的“倾点”高的度数不应低于7摄氏度，以确保可泵性。倾点是燃料由于其自身重量而刚好流动的最低温度。
供给罐是包含准备好立即使用的一定量燃料的燃料罐。通常，针对推进系统和发电机系统所必需的要在船上使用的每种燃料提供至少一个供给罐。供给罐应优选地具有足够的燃料容量，以使得能够在海上且在与所述供给罐相关联的推进设备和/或发电设备的最大持续额定值下操作至少八小时。
由于水和油的密度相似，离心分离器必须持续延长时间段地(或不断地)操作以将水与油分离。为典型的大型海运船舶的离心分离器提供动力一年所需的能量是相当大的，并且可例如等同于大约300吨HFO中所存在的能量。此外，由离心分离器处理的大约1％的HFO包含在其产生的污泥废料产物中。这种污泥无法燃烧且必须以环境友好的方式处置。
本发明的实施方案旨在使得能够充分地对用于海运船舶的发动机的燃料进行去污，同时解决前面提及的问题。
发明内容
本发明的第一方面提供一种用于海运船舶的发动机的燃料系统，所述燃料系统包括：沉降罐，所述沉降罐用于清洁用于所述发动机的燃料；供给罐，所述供给罐用于存储用于所述发动机的燃料；以及过滤系统，所述过滤系统包括第一过滤器，从所述沉降罐流动到所述供给罐的燃料穿过所述第一过滤器；其中所述过滤系统被配置成能在第一模式和第二模式下操作，在所述第一模式中，所述第一过滤器从自所述沉降罐流动到所述供给罐的燃料去除污染物，在所述第二模式中，燃料从所述供给罐流动穿过所述第一过滤器以从所述第一过滤器清除所述污染物。
可选地，所述过滤系统包括第二过滤器，所述第二过滤器用于从已在所述过滤系统在所述第二模式下操作时穿过所述第一过滤器的燃料去除所清除的污染物。
可选地，所述第二过滤器包括褶织物过滤器。
可选地，所述第一过滤器经由所述第二过滤器连接到所述沉降罐，借此所述第二过滤器已从其去除所述所清除的污染物的燃料能返回到所述沉降罐。
可选地，所述过滤系统包括收集器，所述收集器用于收集由所述第二过滤器去除的所述污染物。
可选地，所述收集器能从所述过滤系统去除。
可选地，所述收集器包括能插入在所述第二过滤器中的套筒。
可选地，所述燃料系统包括用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵。可选地，所述用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵用于在所述过滤系统在所述第二模式下操作时将燃料泵送穿过所述第二过滤器。
可选地，所述过滤系统能配置来产生回路，使得所述用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵能够致使燃料多次穿过所述第二过滤器并回到所述用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵。可选地，所述回路与所述第一过滤器隔离，使得在所述用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵致使燃料多次穿过所述第二过滤器并回到所述用于将燃料泵送穿过所述第二过滤器的泵的同时，所述过滤系统能在所述第一模式下操作。
可选地，所述燃料系统包括用于在所述过滤系统在所述第二模式下操作时将燃料从所述供给罐泵送穿过所述第一过滤器的泵。
可选地，所述供给罐经由所述用于将燃料从所述供给罐泵送穿过所述第一过滤器的泵连接到所述第一过滤器。
可选地，所述燃料系统包括从所述沉降罐流动到所述第一过滤器的燃料穿过其中的阀，并且所述阀用于控制从所述第一过滤器朝向所述沉降罐的燃料流动。
可选地，当所述过滤系统在所述第二模式下操作时，所述过滤系统被配置成使得所述阀闭合以防止或阻止从所述第一过滤器朝向所述沉降罐的燃料流动。
可选地，所述燃料系统包括用于控制所述过滤系统的过滤系统控制器。
可选地，所述过滤系统包括传感器，所述传感器被配置来检测所述第一过滤器的状况或所述第一过滤器与所述供给罐之间的位置处的燃料的参数，并且基于所检测到的所述状况或所述参数而向所述过滤系统控制器发送信号。
可选地，所述过滤系统控制器被配置来基于所述信号而致使所述过滤系统在所述第二模式下操作。
本发明的第二方面提供一种海运船舶，其包括本发明的第一方面的燃料系统。
本发明的第三方面提供了一种操作用于海运船舶的发动机的燃料系统的过滤系统的方法，所述方法包括：致使所述过滤系统在第一模式下操作，借此燃料经由所述过滤系统的第一过滤器从所述燃料系统的沉降罐流动到所述燃料系统的供给罐，所述第一过滤器用于从所述燃料去除污染物；以及致使所述过滤系统在第二模式下操作，借此燃料从所述供给罐流动穿过所述第一过滤器以从所述第一过滤器清除所述污染物。
可选地，所述致使所述过滤系统在所述第一模式下操作包括：致使泵操作以将燃料经由所述第一过滤器从所述沉降罐泵送到所述供给罐。
可选地，所述方法包括：接收指示所述第一过滤器与所述供给罐之间的位置处的燃料压力的信号。
可选地，所述方法包括：在所述过滤系统在所述第一模式下操作的同时接收所述信号。
可选地，所述方法包括：当确定所述燃料压力小于预定阈值燃料压力时，致使阀闭合以防止或阻止从所述第一过滤器朝向所述沉降罐的燃料流动。
可选地，所述致使所述过滤系统在所述第二模式下操作包括：致使泵操作以将燃料从所述供给罐泵送穿过所述第一过滤器以从所述第一过滤器清除所述污染物。
可选地，所述致使所述过滤系统在所述第二模式下操作包括：致使已在所述过滤系统在所述第二模式下操作时从所述第一过滤器清除的所述污染物和已穿过所述第一过滤器的所述燃料穿过所述过滤系统的第二过滤器，所述第二过滤器用于从所述燃料去除所清除的污染物。
可选地，所述致使所述过滤系统在所述第二模式下操作包括：致使所述第二过滤器已从其去除所述所清除的污染物的燃料返回到所述沉降罐。
本发明的第四方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令在由过滤系统控制器的处理器执行时，致使所述处理器实施本发明的第三方面的方法。
附图说明
现将仅以示例方式参考附图来描述本发明的实施方案，在附图中：
图1示出根据本发明的实施方案的海运船舶的示例的示意性侧视图；
图2示出根据本发明的实施方案的燃料系统的示例的示意图；
图3示出根据本发明的另一个实施方案的燃料系统的示例的示意图；
图4示出说明根据本发明的实施方案的一种操作过滤系统的方法的示例的流程图；并且
图5示出说明根据本发明的实施方案的另一种操作过滤系统的方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施方案的海运船舶的示例的示意性侧视图。在此实施方案中，船舶是集装箱船1。在其他实施方案中，海运船舶可以是另一种形式的货运船舶(诸如油轮、干散货船或冷藏船)，或者客运船舶或使用诸如燃油或重燃油的液体燃料的任何其他海运船舶。
海运船舶1具有船体2和在船体2内部的一个或多个发动机室3。海运船舶1由位于发动机室3中的一个或多个大型内燃发动机4(诸如四冲程或两冲程自点火燃烧式发动机4)提供动力。一个或多个发动机4驱动推进机构(诸如一个或多个推进器)。船舶1还可包括为船舶1上的各种功率消耗装置提供电力和/或热量的一个或多个辅助发动机(称为发电机组)。船舶1还包括用于向一个或多个发动机4供应燃料的燃料系统10、20。燃料系统10、20可以是本文中作为本发明的实施方案描述的任何燃料系统，诸如图2中所示的燃料系统或图3中所示的燃料系统。
技术人员将熟悉海运船舶的部件和系统，因此为简洁起见，省略了对这些部件和系统的进一步详细讨论。
如上面所指出，燃料中的固体污染物会磨损和/或阻塞发动机部件，并且因此非常优选的是，在燃料进入发动机之前将此类固体污染物从燃料去除。也如上面所指出，在海洋工业中有共同的了解，只有使用一个或多个离心分离器才能实现充分且有效地从海运船舶上的燃料去除污染物。这至少部分地是因为在工业中认为，从燃料去除固体污染物和液体污染物(例如，淡水或盐水)两者是必不可少的。然而，水对燃料的污染很少(或通常仅在小程度上存在)，并且海运船舶的发动机(例如，柴油发动机)在大多数情况下能够燃烧燃料(诸如HFO)，即使一定程度上受水污染也是如此。因此，本发明基于以下观点：在燃料进入发动机之前从燃料去除固体污染物就足够了，并且不需要去除液体污染物(特别是水)。
从海运船舶上的油去除固体污染物的一种已知方法是通过使用过滤器。然而，虽然已知使用过滤器来对润滑油进行过滤，但是在海洋工业中使用过滤器来对燃料进行过滤通常并不是优选的。这是因为过滤器将被固体污染物阻塞，从而导致系统的效率降低。一旦阻塞，则可通过将空气反吹穿过过滤器以将微粒物质从过滤器去除来部分地解除过滤器的阻塞。然而，空气具有相对低的惯性，并且因此一旦清洁了过滤器的一小部分，此后空气将全部流动穿过过滤器的已清洁部分，而不清除过滤器的其余部分上的特定物质。因此，空气在从过滤器的表面去除微粒物质方面不是特别有效。
本发明的实施方案提供了用于实施从燃料去除固体污染物同时解决前面提及的问题的燃料系统。
图2示出根据本发明的实施方案的燃料系统的示例的示意图。燃料系统10用于海运船舶的发动机。“用于发动机”意指燃料系统10用于海运船舶的一个或多个发动机。即，燃料系统10可用于向海运船舶的一个发动机或多个发动机(诸如图1所示的发动机4和海运船舶1或本文所述的其任何变型)供应燃料。
广义上讲，燃料系统10包括用于清洁用于发动机4的燃料的沉降罐110；用于存储用于发动机4的燃料的供给罐130；以及过滤系统120，所述过滤系统120包括第一过滤器122，从沉降罐110流动到供给罐130的燃料穿过第一过滤器122。如下面将更详细地描述，过滤系统120被配置来可在第一模式和第二模式下操作，在所述第一模式中，第一过滤器122从自沉降罐110流动到供给罐130的燃料去除污染物，在所述第二模式中，燃料从供给罐130流动穿过第一过滤器122以从第一过滤器122清除污染物。
更具体地，在此实施方案中，燃料系统10包括用于存储用于发动机4的一定体积的燃料的存储罐100。在一些实施方案中，燃料系统10可包括多个此类存储罐100。存储罐100也称为仓储罐100。存储罐100存储用于辅助发动机、锅炉或除主发动机4之外消耗燃料的任何其他装置的燃料。存储罐100可能够在从在另一艘船舶(诸如驳船)或载具上或在岸上的集装箱给船舶1加注燃料(有时称为装仓操作)期间进行填充。如果燃料是重质且粘性的燃料，诸如HFO，则可对沉降罐110进行加热(诸如加热到大约80摄氏度)，以便减小燃料的粘度和稠度。这使得更容易将燃料泵送通过燃料系统10。在一些实施方案中，可将燃料加热到高于100摄氏度以从沉降罐110蒸发水。
燃料系统100还包括燃料输送泵105，所述燃料输送泵105用于将燃料从存储罐100泵送到沉降罐110。在此实施方案中，存储罐100经由燃料输送泵105流体连接到沉降罐110，使得燃料可经由燃料输送泵105从存储罐100流动到沉降罐110。在其他实施方案中，燃料输送泵105可位于别处。例如，在一些实施方案中，燃料输送泵105可位于存储罐100或沉降罐110中。在一些实施方案中，可省略存储罐100和/或燃料输送泵105。例如，在一些实施方案中，燃料可能够在重力的影响下从存储罐100流动到沉降罐110。
在一些实施方案中，燃料系统10包括从存储罐100流动到沉降罐110的燃料穿过其中的一个或多个阀(未示出)。所述一个或多个阀可用于控制存储罐100与沉降罐110之间的燃料流动。更具体地，所述一个或多个阀可用于控制从存储罐100到沉降罐110的燃料流动，并且/或者可用于控制从沉降罐110到存储罐100的燃料流动。例如，所述一个或多个阀可以是可闭合的，以防止或阻止从存储罐100到沉降罐110的燃料流动，以及/或者防止或阻止从沉降罐110到存储罐100的燃料流动。
在此实施方案中，沉降罐110可经由第一过滤器122流体连接到供给罐130，使得燃料可经由第一过滤器122从沉降罐110流动到供给罐130。在不同实施方案中，就第一过滤器122而言可使用不同类型的过滤器。第一过滤器122可例如包括微粒物质积聚在第一过滤器122的表面上的表面过滤器，或者特定物质被捕集在过滤介质内的深度过滤器。第一过滤器122可包括一张或多张过滤布或网格，以允许液体穿过但防止超过一定微粒大小的固体物质流动。第一过滤器122可包括一个或多个不同的过滤筛网构型，其中过滤器包括不同的织物或网格构型。在一些实施方案中，第一过滤器122的过滤介质可由以下中的一种或多种制成：纸；褶纸过滤器；纤维素；编织、针织或缠绕纤维(诸如布)；陶瓷纤维；织物；泡沫；陶瓷泡沫；金属纤维过滤器；烧结金属；和/或壁流式整体结构。
此实施方案的过滤系统120包括阀121，从沉降罐110流动到第一过滤器122的燃料穿过阀121。阀121用于控制第一过滤器122与沉降罐110之间的燃料流动。更具体地，阀121用于控制从第一过滤器122到沉降罐110的燃料流动。如下面将进一步描述，当过滤系统120在第二模式下操作时，过滤系统120被配置成使得阀121闭合以防止或阻止从第一过滤器122朝向沉降罐110的燃料流动。在一些实施方案中，阀121可以是被配置成使得燃料不能够经由阀121从第一过滤器122流动到沉降罐110的止逆阀(也称为止回阀或单向阀)，因此阀121可不需要主动闭合。在一些实施方案中，阀121可从远程控制器(未示出)选择性地操作。在其他实施方案中，可省略阀121。在一些此类其他实施方案中，沉降罐110可经由第一过滤器122永久地流体连接到供给罐130。然而，在过滤系统120在第二模式下操作时流动穿过第一过滤器122的燃料可能将所清除的污染物从第一过滤器122携带回到沉降罐110。这可能是所不期望的，因为这会增加沉降罐110中污染物与燃料之比。然而，在一些实施方案中，尽管如此，还是可能有意或期望将所清除的污染物收集在沉降罐110中。
在一些实施方案中，燃料系统10可包括一个或多个预过滤器或粗滤器，所述一个或多个预过滤器或粗滤器用于在过滤系统120在第一模式下操作时在燃料穿过第一过滤器122之前去除特别大的微粒物质。
在此实施方案中，过滤系统120包括第二泵124，所述第二泵124用于在过滤系统120在第二模式下操作时将燃料从供给罐130泵送穿过第一过滤器122。在此实施方案中，供给罐130经由第二泵124流体连接到第一过滤器122，使得燃料可经由第二泵124从供给罐130流动到第一过滤器122。在其他实施方案中，第二泵124可位于别处。例如，在一些实施方案中，第二泵124可位于供给罐130中，或者第二过滤器125(下面讨论)可经由第二泵124连接到第一过滤器122。在一些实施方案中，第二泵124可与第一过滤器122成整体。在一些实施方案中，可省略第二泵124。例如，在一些实施方案中，当过滤系统120在第二模式下操作时，燃料可能够在重力的影响下从供给罐130流动穿过第一过滤器122。然而，非常优选的是设置第二泵124，以便在过滤系统120在第二模式下操作时穿过第一过滤器122的燃料具有足够的动量来从第一过滤器122清除污染物。
在一些实施方案中，第二泵124是双向泵。因此，在此类实施方案中，第二泵124用于在过滤系统120在第一模式下操作时将燃料经由第一过滤器122从沉降罐110泵送到供给罐130。在其他实施方案中，第二泵124是用于在过滤系统120在第二模式下操作时将燃料从供给罐130泵送穿过第一过滤器122的单向泵，并且过滤系统120包括与第二泵124分离的泵(未示出，但在本文中为了易于参考而称为第三泵)，其用于在过滤系统120在第一模式下操作时将燃料经由第一过滤器122从沉降罐110泵送到供给罐130。在一些实施方案中，沉降罐110经由第三泵流体连接到供给罐130，使得燃料可经由第三泵从沉降罐110流动到供给罐130。更具体地，在一些实施方案中，第一过滤器122经由第三泵流体连接到供给罐130。在其他实施方案中，第三泵可位于别处。例如，在一些实施方案中，第三泵可位于供给罐130中，或者沉降罐110可经由第三泵连接到第一过滤器122。在一些实施方案中，可省略第三泵。例如，在一些实施方案中，燃料可能够在重力的影响下从沉降罐110流动穿过第一过滤器122并流动到供给罐130。
在此实施方案中，过滤系统包括第二过滤器125，所述第二过滤器125用于从已在过滤系统120在第二模式下操作时穿过第一过滤器122的燃料去除所清除的污染物。第二过滤器125可例如包括褶织物过滤器，诸如纸。在不同实施方案中，就第二过滤器125而言可使用不同类型的过滤器。第二过滤器125可例如包括微粒物质积聚在第二过滤器125的表面上的表面过滤器，或者特定物质被捕集在过滤介质内的深度过滤器。第二过滤器125可包括一张或多张过滤布或网格，以允许液体穿过但防止超过一定微粒大小的固体物质流动。第二过滤器125可包括一个或多个不同的过滤筛网构型，其中过滤器包括不同的织物或网格构型。在一些实施方案中，第二过滤器125的过滤介质可由以下中的一种或多种制成：纸；褶纸过滤器；纤维素；编织、针织或缠绕纤维(诸如布)；陶瓷纤维；织物；泡沫；陶瓷泡沫；金属纤维过滤器；烧结金属；和/或壁流式整体结构。在此实施方案中，过滤系统120包括收集器126，所述收集器126用于收集由第二过滤器125去除的污染物。在一些实施方案中，收集器126可从过滤系统120去除，以便诸如用于清洁收集器126或用于在收集器126充满或几乎充满时更换收集器126。例如，在一些实施方案中，收集器126包括可插入在第二过滤器125中且此后可从第二过滤器125拆卸的套筒。在其他实施方案中，可省略收集器126。
在此实施方案中，第一过滤器122经由第二过滤器125连接到沉降罐110。因此，第二过滤器125已从其去除所清除的污染物的燃料可返回到沉降罐110。在一些实施方案中，止逆阀(未示出)可设置在第二过滤器125与沉降罐110之间，并且被配置成使得燃料不能经由止逆阀从沉降罐110流动到第二过滤器125。
在一些实施方案中，可省略第二过滤器125。例如，在一些实施方案中，所清除的污染物和已在过滤系统120在第二模式下操作时穿过第一过滤器122的燃料可收集在罐中而不经过滤。罐可以是例如沉降罐110或不同的罐，尽管如上面所讨论将沉降罐110用于此目的可能是所不期望的，因为这会增加沉降罐110中污染物与燃料之比。
此实施方案的燃料系统10包括用于控制过滤系统120的过滤系统控制器140。控制器140可包括一个或多个微处理器。在此实施方案中，控制器140通信地连接到以下中的每一者并用于控制以下中的每一者：燃料输送泵105、阀121和第二泵124，如图2中的虚线所描绘。在其他实施方案中，控制器140可用于控制上面所讨论的第三泵(未示出)。在一些实施方案中，这些元件中的一些可由控制器140以外的实体控制。当然，在省略燃料输送泵105、阀121和第二泵124中的一者或多者的实施方案中，控制器140将不通信地连接到此类省略元件并用于控制此类省略元件。
在此实施方案中，过滤系统120包括压力传感器123，所述压力传感器123被配置来检测第一过滤器122与供给罐130之间的位置处的燃料压力，所述燃料压力是已流动穿过第一过滤器122的燃料的参数。此实施方案中的位置位于第一过滤器122与第二泵124之间，但是在其他实施方案中，所述位置可在别处，诸如位于第二泵124与供给罐130之间。在此实施方案中，压力传感器123通信地连接到控制器140，并且被配置来向控制器140发送指示所述位置处的燃料压力的信号。当确定所述位置处的燃料压力小于预定阈值燃料压力时，控制器140被配置来致使过滤系统120在第二模式下操作。
此确定可由控制器140做出。例如，压力传感器123可被配置来不断地、周期性地或在由控制器140命令时检测燃料压力并向控制器140发送信号，并且控制器140可被配置来基于所接收的信号，诸如通过从所接收的信号提取信息和/或将所接收的信号或所提取的信息与控制器140可访问的数据进行比较，来确定燃料压力是否小于预定阈值燃料压力。替代地，所述确定可在除控制器140以外处做出，诸如在压力传感器123处。例如，压力传感器123可被配置来不断地、周期性地或在由控制器140命令时检测燃料压力，并且仅当燃料压力小于预定阈值燃料压力(诸如通过将所检测的压力与预定阈值燃料压力进行比较)时才向控制器140发送信号。然后，控制器140可被配置来基于已接收到信号而致使过滤系统120在第二模式下操作。在任何情况下，应了解，过滤系统120都包括传感器123，所述传感器123被配置来检测第一过滤器122与供给罐130之间的位置处的燃料的参数(在这种情况下，为压力)并基于所检测的参数向控制器140发送信号，并且控制器140被配置来基于信号(信号的特性或内容，或者信号的接收)而致使过滤系统120在第二模式下操作。
图3示出根据本发明的实施方案的另一种燃料系统的示例的示意图。燃料系统20同样用于海运船舶的发动机，诸如图1所示的发动机4和海运船舶1或本文所述的发动机和海运船舶的任何变型。
广义上讲，燃料系统20包括用于清洁用于发动机4的燃料的沉降罐110；用于存储用于发动机4的燃料的供给罐130；以及过滤系统220，所述过滤系统220包括第一过滤器222，从沉降罐110流动到供给罐130的燃料穿过第一过滤器222。过滤系统220被配置来可在第一模式和第二模式下操作，在所述第一模式中，第一过滤器222从自沉降罐110流动到供给罐130的燃料去除污染物，在所述第二模式中，燃料从供给罐130流动穿过第一过滤器222以从第一过滤器222清除污染物。
类似于图2的实施方案，在此实施方案中，燃料系统20包括用于存储用于发动机4的一定体积的燃料的存储罐100、用于将燃料从存储罐100泵送到沉降罐110的燃料输送泵105，并且存储罐100经由燃料输送泵105流体连接到沉降罐110，使得燃料可经由燃料输送泵105从存储罐100流动到沉降罐110。然而，在其他实施方案中，可对图3的实施方案做出对本文参照图2的实施方案讨论的存储罐100和/或燃料输送泵105和/或沉降罐110(诸如对其进行加热)和/或其间的元件(诸如一个或多个阀)的改动中的任一种，以形成另外的实施方案。
在此实施方案中，沉降罐110可经由第一过滤器222流体连接到供给罐130，使得燃料可经由第一过滤器222从沉降罐110流动到供给罐130。在不同实施方案中，就第一过滤器222而言可使用不同类型的过滤器。第一过滤器222可例如包括本文针对图2的实施方案的第一过滤器122讨论的过滤器类型中的任一种或多种。
在此实施方案中，过滤系统220包括燃料泵221，所述燃料泵221用于在过滤系统220在第一模式下操作时将燃料从沉降罐110通过第一过滤器222泵送到供给罐130。在此实施方案中，沉降罐110经由燃料泵221流体连接到第一过滤器222，使得燃料可经由燃料泵221从沉降罐110流动到第一过滤器222。在其他实施方案中，燃料泵221可位于别处。例如，在一些实施方案中，燃料泵221可位于沉降罐110中，或位于第一过滤器222与供给罐130之间。在一些实施方案中，燃料泵221可与第一过滤器222成整体。在一些实施方案中，可省略燃料泵221。例如，在一些实施方案中，当过滤系统220在第一模式下操作时，燃料可能够在重力的影响下从沉降罐110流动穿过第一过滤器222。然而，非常优选的是设置燃料泵221，以帮助燃料系统20可靠地满足发动机4的燃料需求。此外，相比于拉动燃料，推动燃料穿过第一过滤器222更容易，并且因此优选的是将燃料泵221设置在第一过滤器222的上游，如图所示。在一些实施方案中，燃料泵221具有变速驱动器，用于调节穿过过滤系统220的燃料流动。变速驱动器可用于使发动机4的消耗与燃料系统20中的燃料的流动速率匹配。
在一些实施方案中，当过滤系统220在第二模式下操作时，燃料泵221可被配置来防止或阻止从第一过滤器222朝向沉降罐110的燃料流动。在一些实施方案中，过滤系统220可包括从沉降罐110流动到第一过滤器222的燃料穿过其中的阀(未示出)，并且当过滤系统220在第二模式下操作时，所述阀用于防止或阻止从第一过滤器222朝向沉降罐110的燃料流动。阀可例如采取本文针对图2的实施方案的阀121描述的形式中的任一种。
在一些实施方案中，燃料系统20可包括一个或多个预过滤器或粗滤器，所述一个或多个预过滤器或粗滤器用于在过滤系统220在第一模式下操作时在燃料穿过第一过滤器222之前去除特别大的微粒物质。
在此实施方案中，过滤系统220包括反冲泵222a，诸如活塞泵，所述反冲泵222a用于在过滤系统220在第二模式下操作时将燃料从供给罐130泵送穿过第一过滤器222。在此实施方案中，当过滤系统220在第二模式下操作时，反冲泵222a位于第一过滤器222的上游，使得供给罐130经由反冲泵222a流体连接到第一过滤器222，并且燃料可经由反冲泵222a从供给罐130流动到第一过滤器222。在此实施方案中，反冲泵222a与第一过滤器222成整体。在其他实施方案中，反冲泵222a可位于别处。例如，在一些实施方案中，反冲泵222a可位于供给罐130与第一过滤器222之间并且不与第一过滤器222成整体，或者位于供给罐130中，或者第二过滤器225(下面所讨论)可经由反冲泵222a连接到第一过滤器222。在一些实施方案中，可省略反冲泵222a。例如，在一些实施方案中，当过滤系统220在第二模式下操作时，燃料可能够在重力的影响下从供给罐130流动穿过第一过滤器222。然而，非常优选的是设置反冲泵222a，以便在过滤系统220在第二模式下操作时穿过第一过滤器222的燃料具有足够的动量来从第一过滤器222清除污染物。
在此实施方案中，过滤系统220包括燃料返回阀224，第一过滤器222经由燃料返回阀224连接到供给罐130。燃料返回阀224可由过滤系统控制器140(下面所讨论)控制，以将由燃料泵221泵送的燃料引导到供给罐130或经由将燃料返回阀224连接到沉降罐110的燃料返回路径R引导回到沉降罐110。当船舶在港口时或在排空供给罐130期间，可能期望使燃料再循环回到沉降罐110以调节燃料压力，或者如果燃料具有特别高程度的固体污染物，则可能期望使燃料穿过第一过滤器222不止一次。在其他实施方案中，可省略燃料返回阀224和燃料返回路径R。
此外，在此实施方案中，过滤系统220包括由旁路B连接的第一旁路阀BV1和第二旁路阀BV2。第一旁路阀BV1位于燃料泵221与第一过滤器222之间，并且第二旁路阀BV2位于反冲泵222a与供给罐130之间。在其他实施方案中，第二旁路阀BV2可位于第一过滤器222与供给罐130之间，而不绕过反冲泵222a。第一旁路阀BV1和第二旁路阀BV2可由控制器140控制，以经由旁路B而不是经由第一过滤器222引导由燃料泵221泵送的燃料。这可能期望使得能够在使用第一过滤器222之前对管道进行加热。例如，可在沉降罐110中加热的燃料能够经由燃料泵221、旁路B、燃料返回阀224和燃料返回路径R从沉降罐110流出，然后返回到沉降罐110。然后，第一旁路阀BV1和第二旁路阀BV2可由控制器140控制，以在此后将由燃料泵221泵送的燃料引导穿过第一过滤器222并引导到供给罐130上。在其他实施方案中，可省略第一旁路阀BV1、第二旁路阀BV2和旁路B。
在此实施方案中，过滤系统220包括第二过滤器225，所述第二过滤器225用于从已在过滤系统220在第二模式下操作时穿过第一过滤器222的燃料(为了简单起见，在本文中称为“反冲燃料”)去除所清除的污染物。在不同实施方案中，就第二过滤器225而言可使用不同类型的过滤器。第二过滤器225可例如包括本文针对图2的实施方案的第二过滤器125讨论的过滤器类型中的任一种或多种。在此实施方案中，过滤系统220包括收集器226，所述收集器226用于收集由第二过滤器225去除的污染物。在一些实施方案中，收集器226可从过滤系统220去除，以便诸如用于清洁收集器226或用于在收集器226充满或几乎充满时更换收集器226。例如，在一些实施方案中，收集器226包括可插入在第二过滤器225中且此后可从第二过滤器225拆卸的套筒。在其他实施方案中，可省略收集器226。在一些实施方案中，第二过滤器225可包括用于去除诸如铁锈、污垢等的不同类型的污染物的一系列过滤器，并且在一些实施方案中，可针对一系列过滤器中的每一个提供收集器(例如，可去除套筒)。
在一些实施方案中，过滤系统120、220包括收集器(未示出)，所述收集器用于收集由第一过滤器122、222去除的污染物。在一些实施方案中，这种收集器可从过滤系统120、220去除，以便诸如用于清洁收集器或用于在收集器充满或几乎充满时更换收集器。例如，在一些实施方案中，收集器包括可插入在第一过滤器122、222中且此后可从第一过滤器122、222拆卸的套筒。在其他实施方案中，可省略这种收集器。在一些实施方案中，第一过滤器122、222可包括用于去除诸如铁锈、污垢等的不同类型的污染物的一系列过滤器，并且在一些实施方案中，可针对第一过滤器122、222的一系列过滤器中的每一个提供收集器(例如，可去除套筒)。
在一些实施方案中，燃料系统20可包括一个或多个预过滤器或粗滤器，所述一个或多个预过滤器或粗滤器用于在反冲燃料穿过第二过滤器225之前去除特别大的微粒物质。
在此实施方案中，第一过滤器222经由第二过滤器225连接到沉降罐110。因此，第二过滤器225已从其去除所清除的污染物的燃料(为了简单起见，在本文中称为“经过滤反冲燃料”)可返回到沉降罐110。在一些实施方案中，止逆阀(未示出)可设置在第二过滤器225与沉降罐110之间，并且被配置成使得燃料不能经由止逆阀从沉降罐110流动到第二过滤器225。
在一些实施方案中，可省略第二过滤器225。例如，在一些实施方案中，所清除的污染物和携带它们的反冲燃料可收集在罐中而不经过滤。罐可以是例如沉降罐110或不同的罐，尽管如上面所讨论将沉降罐110用于此目的可能是所不期望的，因为这会增加沉降罐110中污染物与燃料之比。
在此实施方案中，过滤系统220包括收集罐250，并且第一过滤器222经由收集罐250连接到第二过滤器225。由反冲泵222a驱动穿过第一过滤器222的反冲燃料收集在收集罐250中。在此实施方案中，收集罐250流体连接到溢流罐260，使得超过收集罐250中可存储反冲燃料的体积的反冲燃料能够根据需要从收集罐250流动到溢流罐260中。在其他实施方案中，可省略溢流罐260。实际上，在一些实施方案中，也可省略收集罐250。
此外，在此实施方案中，过滤系统220包括第二过滤器泵227，诸如活塞泵，并且收集罐250经由第二过滤器泵227连接到第二过滤器225。第二过滤器泵227可操作来将反冲燃料从收集罐250泵送到第二过滤器225并穿过第二过滤器225，使得第二过滤器225可从反冲燃料去除污染物。在一些实施方案中，第二过滤器泵227可位于收集罐250与第二过滤器225之间，并且不与第二过滤器225成整体(如图所示)。在其他实施方案中，第二过滤器泵227可位于别处。例如，在一些实施方案中，第二过滤器泵227与第二过滤器225成整体，或者位于收集罐250中，或者第二过滤器225可经由第二过滤器泵227连接到沉降罐110。在一些实施方案中，可省略第二过滤器泵227。例如，在一些实施方案中，当过滤系统220在第二模式下操作时，反冲燃料可能够在重力的影响下流动穿过第二过滤器225。然而，优选的是设置第二过滤器泵227，以至少在过滤系统220在第二模式下操作时减少反冲泵222a所需做的功。
在此实施方案中，过滤系统包括由循环路径C联结的第一循环阀228和第二循环阀229。第一循环阀228位于第一过滤器222与第二过滤器225之间。更具体地，在此实施方案中，第一循环阀228位于第一过滤器222与收集罐250之间。第二循环阀229位于第二过滤器225与沉降罐110之间。第一循环阀228和第二循环阀229可由过滤系统控制器140控制，以将由第二过滤器泵227泵送的经过滤反冲燃料经由循环路径C引导回到收集罐250(当设置了收集罐250时；或者当未设置收集罐250时，引导回到第二过滤器225)而不是引导到沉降罐110。这在经过滤反冲燃料在穿过第二过滤器225之后仍有污染的情况下可能是期望的。第一循环阀228和第二循环阀229可被控制以使这种循环达一定延长时段，使得反冲燃料经受由第二过滤器225进行的若干轮过滤。换句话说，过滤系统220可配置来产生回路，使得第二过滤器泵227能够致使燃料多次穿过第二过滤器225并回到第二过滤器泵227。应注意，包括第一循环阀228和第二循环阀229、循环路径C、收集罐250、第二过滤器泵227以及第二过滤器225的回路可通过第一循环阀228和第二循环阀229与第一过滤器222隔离，使得在第一过滤器222继续在燃料去往供给罐130时对燃料进行过滤的同时，燃料可围绕此回路循环。因此，回路可与第一过滤器222隔离，使得在第二过滤器泵227致使燃料多次穿过第二过滤器225并回到第二过滤器泵227的同时，过滤系统220可在第一模式下操作。此后，第一循环阀228和第二循环阀229可由控制器140控制，以在此后将由第二过滤器泵227泵送的经过滤反冲燃料引导到沉降罐110。
在一些实施方案中，止逆阀(未示出)可设置在第一循环阀228与第二循环阀229之间的循环路径C中，并且被配置成使得燃料不能经由循环路径C从第一过滤器222流动到第二循环阀229。在一些实施方案中，可省略第一循环阀228，并且循环路径C可简单地连接到将第一过滤器222与第二过滤器225连接起来的流动路径。在一些实施方案中，可省略第一循环阀228和第二循环阀229以及再循环路径C。
应理解，在图3中，燃料返回阀224、第一旁路阀BV1和第二旁路阀BV2以及第一循环阀228和第二循环阀229中的每一者被示意性地示出为两个流动路径的接合处的单个元件。在一些实施方案中，这些阀中的任一个可包括相关接合处的单个阀，诸如旋转式选择器阀。然而，技术读者将理解，在其他实施方案中，这些阀中的任一个替代地可由以下多个阀来实现(并因此包括所述多个阀)，所述多个阀位于流动路径中并且可操作来确定接近阀的燃料将要采取的流动路径。
此实施方案的燃料系统20包括用于控制过滤系统220的过滤系统控制器140。控制器140可包括一个或多个微处理器。在此实施方案中，控制器140通信地连接到以下中的每一者并用于控制以下中的每一者：燃料输送泵105、燃料泵221、第一旁路阀BV1和第二旁路阀BV2、反冲泵222a、燃料返回阀224、第二过滤器泵227以及循环阀228、229，如图3中的虚线所描绘。在一些实施方案中，这些元件中的一些可由控制器140以外的实体控制。当然，在省略了这些元件中的一者或多者的实施方案中，控制器140将不通信地连接到此类省略元件并用于控制此类省略元件。
在此实施方案中，过滤系统220包括压力传感器223，所述压力传感器223被配置来检测第一过滤器222与供给罐130之间的位置处的燃料压力，所述燃料压力是已流动穿过第一过滤器222的燃料的参数。此实施方案中的位置位于反冲泵222a与第二泵燃料返回阀224之间，但是在其他实施方案中，所述位置可在别处，诸如位于燃料返回阀224与供给罐130之间。在此实施方案中，压力传感器223通信地连接到控制器140，并且被配置来向控制器140发送指示所述位置处的燃料压力的信号。当确定所述位置处的燃料压力小于预定阈值燃料压力时，控制器140被配置来致使过滤系统220在第二模式下操作。如上面关于图2的实施方案所描述，此确定可由控制器140做出，或者可在除控制器140以外处做出，诸如在压力传感器223处。
在其他实施方案中，除压力传感器123、223以外，可设置另外的或替代的传感器，以检测第一过滤器122、222的状况或第一过滤器122、222与供给罐130之间的位置处的燃料的参数。例如，质量流量传感器可用于获取有关第一过滤器122、222与供给罐130之间的燃料流动的量的信息。可使用其他传感器，诸如粘度传感器、密度传感器或用于测量燃料的参数的任何传感器。在此位置处的燃料的参数的变化可指示第一过滤器122、222需要进行反冲。任何这种所采用的传感器可通信地连接到控制器140，并且被配置来基于所检测的状况或参数而向控制器140发送信号。控制器140可被配置来基于信号(诸如信号的特性或内容，或者信号的接收)而致使过滤系统120、220在第二模式下操作。在一些其他实施方案中，不存在这种传感器，并且控制器140代替地从计时器(未示出)接收信号，所述信号指示自第一过滤器122、222的先前反冲起已过去一定时间段。控制器140可被配置来然后基于已接收到这种信号而致使过滤系统120、220在第二模式下操作。
虽然在图2和图3的燃料系统10、20中仅示出一个过滤系统120、220，但是在其他实施方案中，燃料系统10、20可包括并行布置的多个此类过滤系统120、220，每个过滤系统120、220都包括第一过滤器122、222，从沉降罐110流动到供给罐130的燃料穿过第一过滤器122、222。在一些实施方案中，多个过滤系统120、220可以是可彼此独立地操作的。因此，在一些实施方案中，过滤系统120、220中的一个可以是不活动的或正在第一模式和第二模式中的一者下操作，而过滤系统120、220中的另一个正在第一模式和第二模式中的一者下操作。在一些实施方案中，燃料系统10、20的过滤系统控制器140用于控制多个过滤系统120、220中的每一个。在其他实施方案中，多个过滤系统120、220中的每一个可由多个控制器140中的相应一个控制。
现在将描述操作用于海运船舶的发动机的燃料系统的过滤系统的示例性方法。
图4示出说明根据本发明的实施方案的操作用于海运船舶的发动机的燃料系统的过滤系统的方法的示例的流程图。所述方法包括：致使401过滤系统120、220(诸如图2的过滤系统120或图3的过滤系统220)在第一模式下操作，借此燃料经由过滤系统120、220的第一过滤器122、222从燃料系统10、20的沉降罐110流动到燃料系统10、20的供给罐130，第一过滤器122、222用于从燃料去除污染物。所述方法还包括：致使402过滤系统120、220在第二模式下操作，借此燃料从供给罐130流动穿过第一过滤器122、222以从第一过滤器122、222清除污染物。
现在将参考图5描述根据本发明的相应实施方案的操作用于海运船舶的发动机的燃料系统的过滤系统的另外的方法。将参考图2和图3的过滤系统120、220描述这些方法，但是将理解，在再另外的实施方案中，用于所述方法中的任一种的过滤系统120、220可以是本文所述的图2和图3的过滤系统120、220的变体中的任一种。
所述方法包括：致使501过滤系统120、220在第一模式下操作，借此燃料经由过滤系统120、220的第一过滤器122、222从燃料系统10、20的沉降罐110流动到燃料系统10、20的供给罐130，第一过滤器122、222用于从燃料去除污染物。
在一些实施方案中，致使501过滤系统在第一模式下操作包括：致使502泵操作以将燃料经由第一过滤器122、222从沉降罐110泵送到供给罐130。泵可以是图2所示的第二泵124、上面所讨论的第三泵、图3所示的燃料泵221或另一种泵。泵可采取任何合适的形式。在其他实施方案中，致使501不包括泵的这种操作。例如，同样如上面所讨论，在一些实施方案中，燃料可能够在重力的影响下从沉降罐110流动穿过第一过滤器122、222并流动到供给罐130。
在一些实施方案中，所述方法包括：接收503指示第一过滤器122、222的状况或第一过滤器122、222与供给罐130之间的位置处的燃料的参数的信号。此信号可根据本文所讨论的方案中的任一种来提供。因此，在一些实施方案中，所述方法包括：在过滤系统120、220在第一模式下操作的同时接收信号(如图5中的虚线所指示)。在一些实施方案中，所述方法包括：在过滤系统120、220已停止在第一模式下操作之后接收503信号。例如，可监测并报告(例如，给控制器140)状况或参数，即使当燃料未正在传入供给罐130中时也是如此。
在一些实施方案中，所述方法包括：当确定燃料压力小于预定阈值燃料压力时，致使504阀121闭合以防止或阻止从第一过滤器122、222朝向沉降罐110的燃料流动。在其他实施方案中，可省略此操作。例如，如上面所讨论，在一些实施方案中，阀121可以是被配置成使得燃料不能经由阀121从第一过滤器122流动到沉降罐110的止逆阀，并且因此阀121可不需要主动闭合。在一些实施方案中，燃料泵221可代替地被配置来防止或阻止从第一过滤器222朝向沉降罐110的燃料流动。
所述方法还包括：致使505过滤系统120、220在第二模式下操作，借此燃料从供给罐130流动穿过第一过滤器122、222以从第一过滤器122、222清除污染物。
如上面所讨论，在一些实施方案，致使505过滤系统120、220在第二模式下操作包括：致使506泵操作以将燃料从供给罐130泵送穿过第一过滤器122、222以从第一过滤器122、222清除污染物。泵可以是图2所示的第二泵124、图3所示的反冲泵222a或另一种泵。泵可采取任何合适的形式。在其他实施方案中，致使505不包括泵的这种操作。例如，同样如上面所讨论，在一些实施方案中，燃料可能够在重力的影响下从供给罐130流动穿过第一过滤器122、222。
在一些实施方案中，致使505过滤系统120在第二模式下操作包括：致使507已在过滤系统120在第二模式下操作时从第一过滤器122、222清除的污染物(和携带污染物的反冲燃料)穿过过滤系统的第二过滤器125、225，第二过滤器125、225用于从所述燃料去除所清除的污染物。这可以是根据本文所讨论的方案中的任一种。因此，在一些实施方案中，致使505过滤系统120、220在第二模式下操作包括：致使508第二过滤器125、225已从其去除所清除的污染物的燃料返回到沉降罐110。然而，在一些实施方案中，也可省略此过程(以及第二过滤器125、225)，同样如本文所讨论。
在一些实施方案中，所述方法在完成505的执行之后返回到501，使得过滤系统120、220再次开始在第一模式下操作。
在一些实施方案中，所述方法可由过滤系统控制器(诸如图2所示的控制器140或图3所示的控制器)执行。因此，还提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令在由过滤系统控制器的处理器执行时，致使所述处理器实施所述方法。处理器可包括在图2的控制器140中、图3的控制器140中或别处中。
因此，技术读者将理解，本发明的实施方案提供用于从燃料去除固体污染物同时解决常规和替代系统中的前述问题的燃料系统。
在其他实施方案中，可将上述实施方案中的两个或更多个进行组合。在其他实施方案中，可将一个实施方案的特征与一个或多个其他实施方案的特征进行组合。
已具体参考所示示例讨论本发明的实施方案。然而，应理解，在本发明的范围内，可对所描述的示例进行改动和修改。
