本发明涉及生物柴油混合燃料的调配技术，尤其是涉及一种生物柴油混合燃料自动化调配装置。
背景技术：
生物柴油是一种典型的绿色能源，被称作阳光燃料，也是石化油类的替代品。生物柴油是以餐厨废弃油脂、油料作物、动植物油脂等为原料与甲醇(或乙醇)通过酯交换工艺制成的脂肪酸单酯液体燃料。其具有十六烷值高、润滑性好、可再生性等优点，无需改动柴油机可直接使用，此外生物柴油还具有无毒、可再生、易降解等特点。生物柴油具优良好的排放性能，与石化柴油相比，生物柴油发动机尾气中有毒有机物排放量降低约10％，颗粒物减少约20％，co和hc排放量降低约15％。
生物柴油可以直接应用于车用柴油发动机上，但是，不同比例、不同品质的生物柴油混合燃料的十六烷值、运动粘度和闪点等关键指标均有一定的差异性，因此，实际使用时需要不同比例混合的生物柴油混合燃料。生物柴油能够与纯柴油以任意比例掺混，实际应用时也多以低比例生物柴油混合燃料为主，如b5、b10、b20(b5：生物柴油体积占比5％；纯柴油体积占比95％)。
现有技术中，无法自动调节生物柴油掺混比例，多是通过计算生物柴油混合燃料比例来获取需求的纯柴油体积及生物柴油体积，然后通过量取定量的生物柴油与纯柴油，导入容器中进行掺混，存在控制精度低、掺混效率慢等缺点。中国专利201721711536.x公开了一种生物柴油混合装置，具有结构合理简单、生产成本低、安装方便、功能齐全等优点，混合时，首先将不同比例的燃料分别通过第一进液接头和第二进液接头输送到混合壳体中，同时启动电机带动传动轴旋转，对混合液体进行搅拌，但是该装置无法实现对生物柴油掺混比例柔性控制，且无法实现对燃油品质的提升。
中国专利201920815620.9公开了一种加液量可控的混合装置，用于药物混合，液体瓶底部与混合瓶连接，在重力作用下液体瓶中的药物流入混合瓶，通过调速阀调节药物的流速，并在混合瓶中将药物混合，但是，该装置适用于微量的药物混合，不适用于生物柴油混合燃料调配。在实际使用时，油罐体积较大，置于高处安装不便，且管道内的残留液体会影响混合比例的精度，此外，使用该装置进行生物柴油混合燃料调配易出现危险，如在较大压力下调速阀损坏无法控制混合比例、油罐底部与管道的连接处受力过大破损导致泄漏等，如果管道或者阀门等出现破损，在重力作用下不仅无法控制燃油调配比例，还会造成浪费，带来安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，通过控制器控制生物柴油泵和柴油泵工作，自动化水平更高，实现了任意比例的生物柴油混合燃料调配，提升了安全性，且响应速度快，并通过传感器单元和控制器实时检测装置是否出现故障，进一步提升了安全性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，包括生物柴油罐、柴油罐和混合燃料罐，所述生物柴油罐通过生物柴油输油管道与混合燃料罐连接，所述柴油罐通过柴油输油管道与混合燃料罐连接，还包括控制器和传感器单元；
所述控制器包括处理器、显示器、参数设置模块和执行模块，所述处理器分别与显示器、参数设置模块和执行模块连接；
所述传感器单元包括设于混合燃料罐内的温度传感器、压力传感器、第一液位传感器、设于生物柴油罐内的第二液位传感器和设于柴油罐内的第三液位传感器，所述传感器单元与控制器的处理器通信连接；
所述生物柴油罐的顶部设有出液口，所述生物柴油输油管道上设有生物柴油泵，所述生物柴油泵与控制器的执行模块通信连接；
所述柴油罐的顶部设有出液口，所述柴油输油管道上设有柴油泵，所述柴油泵与控制器的执行模块通信连接；
所述混合燃料罐的顶部设有进液口，所述混合燃料罐内设有搅拌装置、加热装置和真空装置，所述搅拌装置、加热装置和真空装置与控制器通信连接。
进一步的，所述生物柴油输油管道上设有第一流量计，所述柴油输油管道上设有第二流量计，所述第一流量计和第二流量计均与控制器的处理器通信连接。
进一步的，所述生物柴油混合燃料自动化调配装置还包括添加剂罐，所述添加剂罐通过添加剂管道与混合燃料罐连接，所述添加剂管道上设有添加剂泵，所述添加剂泵与控制器的执行模块通信连接。
更进一步的，所述传感器单元还包括设于添加剂罐内的第四液位传感器。
更进一步的，所述添加剂管道上设有第三流量计，所述第三流量计与控制器的处理器通信连接。
进一步的，所述搅拌装置和加热装置为加热螺旋搅拌器，所述加热螺旋搅拌器沿混合燃料罐的长度方向设置，所述加热螺旋搅拌器与驱动电机连接，所述驱动电机与控制器的执行模块通信连接。
进一步的，所述真空装置包括真空泵和泄压阀，所述真空泵和泄压阀均与控制器的执行模块通信连接。
更进一步的，所述参数设置模块包括生物柴油泵流速调节键、柴油泵流速调节键、添加剂泵流速调节键、搅拌速度设置键、加热温度设置键和真空度设置键。
进一步的，所述处理器包括流速pid控制电路、加热温度pid控制电路和真空度pid控制电路。
进一步的，所述控制器还包括报警器，所述报警器与处理器连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过控制器控制生物柴油泵和柴油泵工作，自动化水平更高，实现了任意比例的生物柴油混合燃料调配，提升了安全性，且响应速度快，并通过传感器单元和控制器实时检测装置是否出现故障，进一步提升了安全性。
(2)设置了添加剂罐、加热装置和真空装置，添加剂提升了油品质量，加热装置能使生物柴油、柴油和添加剂更快地混合，真空装置避免了因空气的渗入造成混合燃料中的气泡增多。
(3)根据设置的工作参数和传感器单元检测的实时参数，通过pid控制电路调控生物柴油泵、柴油泵、添加剂泵、加热装置和真空装置的工作参数，电路结构简单，鲁棒性强。
(4)设置了流量计和报警器，处理器实时获取流量计的检测流量数据，根据生物柴油泵和柴油泵的流速计算预期流量数据，再根据液位传感器计算实际流量，如果三个数据的差值较大，则认为生物柴油混合燃料自动化调配装置出现了故障，并通过报警器报警，进一步提升了装置的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例中控制器的结构示意图；
附图标记：1、生物柴油罐，101、生物柴油输油管道，102、生物柴油泵，2、柴油罐，201、柴油输油管道，202、柴油泵，3、混合燃料罐，301、加热螺旋搅拌器，302、驱动电机，303、真空泵，304、泄压泵，4、添加剂罐，401、添加剂管道，402、添加剂泵，5、控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，整体结构如图1所示，包括：生物柴油罐1、柴油罐2和混合燃料罐3、控制器5和传感器单元。
控制器5包括处理器、显示器、参数设置模块和执行模块，处理器分别与显示器、参数设置模块和执行模块连接，其结构如图2所示。
参数设置模块包括生物柴油泵流速调节键、柴油泵流速调节键、添加剂泵流速调节键、搅拌速度设置键、加热温度设置键和真空度设置键，用户通过参数设置模块设置各类装置的参数。本实施例中，参数设置模块为电容式触摸屏。
传感器单元包括设于混合燃料罐3内的温度传感器、压力传感器、第一液位传感器、设于生物柴油罐1内的第二液位传感器和设于柴油罐2内的第三液位传感器，传感器单元与控制器5的处理器通信连接。处理器可以通过温度传感器、压力传感器获取混合燃料罐3内的实时温度数据和实时压力数据，处理器可以通过第一液位传感器、第二液位传感器和第三液位传感器获取混合燃料罐3、生物柴油罐1和柴油罐2的实时液位信息。
处理器接收传感器单元传输的各类实时检测数据，并在显示器上显示，同时将控制信号传输至执行模块，执行模块根据控制信号控制生物柴油泵、柴油泵、加热装置等装置工作。本实施例中，处理器为armcortex-m7处理器，显示器为oled显示器。在其他实施方式中，也可以使用arm其他系列或stm32系列等微处理器作为处理器。
生物柴油罐1通过生物柴油输油管道101与混合燃料罐3连接，生物柴油罐1的顶部设有出液口，生物柴油输油管道101上设有生物柴油泵102，生物柴油泵102与控制器5的执行模块通信连接。
柴油罐2通过柴油输油管道201与混合燃料罐3连接，柴油罐2的顶部设有出液口，柴油输油管道201上设有柴油泵202，柴油泵202与控制器5的执行模块通信连接。
生物柴油输油管道101上设有第一流量计，柴油输油管道201上设有第二流量计，第一流量计和第二流量计均与控制器5的处理器通信连接，处理器可以根据第一流量计和第二流量计得到生物柴油和柴油的检测流量数据。
混合燃料罐3的顶部设有进液口，混合燃料罐3内设有搅拌装置、加热装置和真空装置，搅拌装置、加热装置和真空装置与控制器5通信连接。
搅拌装置和加热装置为加热螺旋搅拌器301，加热螺旋搅拌器301沿混合燃料罐3的长度方向设置，加热螺旋搅拌器301与驱动电机302连接，驱动电机302与控制器5的执行模块通信连接。执行模块根据处理器传输的控制信号，控制驱动电机302，改变加热螺旋搅拌器301的搅拌速度和加热温度。
真空装置包括真空泵303和泄压阀304，真空泵303和泄压阀304均与控制器5的执行模块通信连接。执行模块根据处理器传输的控制信号，控制真空泵303和泄压阀304打开或关闭等，调节装置内的真空度。
搅拌装置、加热装置和真空装置用来提升油品质量。在混合燃料罐3内设有搅拌装置，能够保证生物柴油混合燃料的掺混均匀性；在混合燃料罐3内设置加热装置和真空装置，升高温度后，能使生物柴油、柴油更快地混合；通过真空装置，可以避免因空气的渗入造成混合燃料中的气泡增多，能进一步提升油品质量。
本申请中，通过生物柴油泵102自生物柴油罐1中抽取生物柴油，通过柴油泵202自柴油罐2中抽取柴油，通过控制器5的参数设置模块可以设置生物柴油泵102的流速和柴油泵202的流速，从而实现任意比例的生物柴油混合燃料调配，可以根据需要随时进行、随时停止生物柴油混合燃料的调配，安全性高，响应速度快，调配更加精确。
此外，在本实施例中，生物柴油混合燃料自动化调配装置还包括添加剂罐4，添加剂罐4通过添加剂管道401与混合燃料罐3连接，添加剂管道401上设有添加剂泵402，添加剂泵402与控制器5的执行模块通信连接。添加剂罐4中为抗氧化剂等添加剂，可以提升油品质量。在其他实施方式中，可以根据需要设置添加剂罐4和改变其中的添加剂。通过添加剂罐4、搅拌装置、加热装置和真空装置，油品质量得到了提升。
由于添加剂罐4体积较小，本实施例中，添加剂罐4的顶部直接通过添加剂管道401连接至混合燃料罐3的罐体，在其他实施方式中，也可以连接至混合燃料罐3的顶部。
传感器单元还包括设于添加剂罐4内的第四液位传感器，处理器可以通过第四液位传感器获取添加剂罐4的实时液位信息。添加剂管道401上设有第三流量计，第三流量计与控制器5的处理器通信连接，处理器可以根据流量计得到添加剂的检测流量数据。
处理器包括流速pid控制电路、加热温度pid控制电路和真空度pid控制电路。为了提升装置的可靠性，使用pid控制方式来调节控制生物柴油泵102、柴油泵202、添加剂泵402以及加热装置和真空装置。
根据生物柴油泵102、柴油泵202和添加剂泵402的流速，可以计算出进入混合燃料罐3内的生物柴油、柴油和添加剂的预期流量数据，但是，由于混合燃料罐3内的真空装置，可能导致实际进入混合燃料罐3的生物柴油量、柴油量和添加剂量与预期流量数据不一致，故根据传感器单元中的第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器的实时液位信息计算得到生物柴油、柴油和添加剂的实际流量数据，再通过流速pid控制电路调节生物柴油泵102、柴油泵202、添加剂泵402的流速。
同理，根据温度传感器和压力传感器的实时数据，使用pid控制电路调节加热装置和真空装置的工作参数。
控制器5还包括报警器，报警器与处理器连接。本实施例中，报警器为蜂鸣器和led报警灯，在其他实施方式中，可以通过添加语音模块、预设置报警语音等实现语音报警。
出现下列情况，则处理器控制报警器报警，并在显示器显示报警信息。
(1)在调配过程中，处理器实时监控传感器单元传输的实时液位信息，如果生物柴油罐1、柴油罐2和添加剂罐4的液位过低，需要注入生物柴油、柴油和添加剂，则报警，并在显示器显示报警信息；如果混合燃料罐3液位过高，需要抽出生物柴油混合燃料，则报警，并在显示器显示报警信息。
(2)在调配过程中，处理器实时获取第一流量计、第二流量计和第三流量计的检测流量数据，实时根据生物柴油泵102、柴油泵202和添加剂泵402的流速计算预期流量数据，并根据实时液位信息计算实际流量数据，若检测流量数据、预期流量数据和实际流量数据之间的差异较大，说明可能出现管道泄漏、装置故障等问题，则报警，并在显示器显示报警信息。
(3)在调配过程中，处理器实时获取温度传感器的数据，若温度传感器的数据变化趋势与控制器5的调节趋势不一致，如控制器5调节增加温度，但温度传感器的检测数据温度值呈下降趋势，说明加热螺旋搅拌器301可能出现异常，如停止加热、持续加热等，则报警，并在显示器显示报警信息。
(4)在调配过程中，处理器实时获取压力传感器的数据，若压力传感器的数据变化趋势与控制器5的调节趋势不一致，如控制器5调节增加真空度，但压力传感器的检测数据压力值呈下降趋势，说明真空泵303或泄压阀304可能出现异常，则报警，并在显示器显示报警信息。
使用生物柴油混合燃料自动化调配装置进行燃料调配的基本步骤如下：
s1：将生物柴油和柴油注入生物柴油罐1和柴油罐2中，在添加剂罐4中注入添加剂，生物柴油输油管道101的一端置于生物柴油罐1内，另一端置于混合燃料罐3内，柴油输油管道201的一端置于柴油罐2内，另一端置于混合燃料罐3内，添加剂管道401的一端置于添加剂罐4内，另一端置于混合燃料罐3内。
s2：接通电源，根据所需生物柴油混合燃料的调配比例、油品质量等，在控制器5的参数设置模块上设置生物柴油泵102的流速、柴油泵202的流速和添加剂泵402的流速，本实施例中，所需生物柴油混合燃料为b20(20％体积纯生物柴油、80％体积纯柴油)，设则定生物柴油泵102的流速为xl/s，柴油泵202的流速为4xl/s，根据油品质量要求和添加剂种类调节添加剂泵402的流速。
s3：在控制器5的参数设置模块上设置搅拌装置的搅拌速度、加热装置的加热温度和真空装置的真空度，启动生物柴油泵102、柴油泵202和添加剂泵402，生物柴油、柴油和添加剂注入混合燃料罐3，启动驱动电机302，使加热螺旋搅拌器301按照一定的搅拌速度和加热温度工作，充分搅拌混合，保证生物柴油混合燃料的均匀性，真空泵303和泄压阀304工作，使混合燃料罐3内的真空度达到所需的真空度。
s4：处理器获取温度传感器传输的实时温度数据、压力传感器传输的实时压力数据、第一液位传感器传输的实时液位信息、第二液位传感器传输的实时液位信息、第三液位传感器传输的实时液位信息、第四液位传感器传输的实时液位信息、第一流量计传输的检测流量数据、第二流量计传输的检测流量数据和第三流量计传输的检测流量数据，将上述数据处理后在显示器上显示，pid控制电路根据上述数据和参数设置模块上设定的参数输出控制信号，执行模块根据控制信号控制生物柴油泵102、柴油泵202、添加剂泵402以及加热装置和真空装置。
s5：处理器根据接收的数据和预设置的安全阈值控制报警器报警。
s6：若所需混合燃料的量已达到需求，如100l，则停止生物柴油泵102、柴油泵202和添加剂泵402，停止驱动电机302，停止真空泵303，打开泄压阀304，使混合燃料罐3罐内罐外的压力持平，取出混合燃料。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
1.一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，包括生物柴油罐(1)、柴油罐(2)和混合燃料罐(3)，所述生物柴油罐(1)通过生物柴油输油管道(101)与混合燃料罐(3)连接，所述柴油罐(2)通过柴油输油管道(201)与混合燃料罐(3)连接，其特征在于，还包括控制器(5)和传感器单元；
所述控制器(5)包括处理器、显示器、参数设置模块和执行模块，所述处理器分别与显示器、参数设置模块和执行模块连接；
所述传感器单元包括设于混合燃料罐(3)内的温度传感器、压力传感器、第一液位传感器、设于生物柴油罐(1)内的第二液位传感器和设于柴油罐(2)内的第三液位传感器，所述传感器单元与控制器(5)的处理器通信连接；
所述生物柴油罐(1)的顶部设有出液口，所述生物柴油输油管道(101)上设有生物柴油泵(102)，所述生物柴油泵(102)与控制器(5)的执行模块通信连接；
所述柴油罐(2)的顶部设有出液口，所述柴油输油管道(201)上设有柴油泵(202)，所述柴油泵(202)与控制器(5)的执行模块通信连接；
所述混合燃料罐(3)的顶部设有进液口，所述混合燃料罐(3)内设有搅拌装置、加热装置和真空装置，所述搅拌装置、加热装置和真空装置与控制器(5)通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述生物柴油输油管道(101)上设有第一流量计，所述柴油输油管道(201)上设有第二流量计，所述第一流量计和第二流量计均与控制器(5)的处理器通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述生物柴油混合燃料自动化调配装置还包括添加剂罐(4)，所述添加剂罐(4)通过添加剂管道(401)与混合燃料罐(3)连接，所述添加剂管道(401)上设有添加剂泵(402)，所述添加剂泵(402)与控制器(5)的执行模块通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述传感器单元还包括设于添加剂罐(4)内的第四液位传感器。
5.根据权利要求3所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述添加剂管道(401)上设有第三流量计，所述第三流量计与控制器(5)的处理器通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述搅拌装置和加热装置为加热螺旋搅拌器(301)，所述加热螺旋搅拌器(301)沿混合燃料罐(3)的长度方向设置，所述加热螺旋搅拌器(301)与驱动电机(302)连接，所述驱动电机(302)与控制器(5)的执行模块通信连接。
7.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述真空装置包括真空泵(303)和泄压阀(304)，所述真空泵(303)和泄压阀(304)均与控制器(5)的执行模块通信连接。
8.根据权利要求3所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述参数设置模块包括生物柴油泵流速调节键、柴油泵流速调节键、添加剂泵流速调节键、搅拌速度设置键、加热温度设置键和真空度设置键。
9.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述处理器包括流速pid控制电路、加热温度pid控制电路和真空度pid控制电路。
10.根据权利要求1所述的一种生物柴油混合燃料自动化调配装置，其特征在于，所述控制器(5)还包括报警器，所述报警器与处理器连接。
技术总结