一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，屬于試驗驗證【技術(shù)領(lǐng)域】。該地面試驗系統(tǒng)包括氣源、第一地面過濾器、自動配氣臺、第二地面過濾器、第一手動截止閥、第三地面過濾器、第一電磁閥、13L模擬貯箱、質(zhì)量流量計、第二電磁閥、排氣孔板、測控子系統(tǒng)、第二手動截止閥、第三手動截止閥、第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第二溫度傳感器；待測系統(tǒng)即增壓系統(tǒng)包括環(huán)形氣瓶、過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器和保險閥■’測控子系統(tǒng)包括傳輸電纜、電流信號調(diào)理模塊、mV電壓信號調(diào)理模塊、信號采集卡、計算機、PLC、繼電器和直流電源。
【專利說明】-種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，屬于試驗驗證技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著增壓系統(tǒng)地面試驗的不斷深入，全系統(tǒng)驗證試驗已成為考核系統(tǒng)性能與匹配 特性的重要手段。
[0003] 在以往考核增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)中，較少考慮產(chǎn)品的安裝布局和連接管 路的長短，往往是把增壓系統(tǒng)中的閥門產(chǎn)品通過地面的管路連接起來，只保證連接管路的 通徑與真實狀態(tài)相符，但管路的長度及形狀無法模擬真實狀態(tài)，也就決定了增壓介質(zhì)在管 路里的流動特性無法完全真實模擬，存在一定的偏差，該偏差只能通過經(jīng)驗或理論分析進 行補償，得到的試驗結(jié)果有一定的局限性，因此設(shè)計一種能夠模擬增壓系統(tǒng)空間布局和真 實管路狀態(tài)的地面試驗系統(tǒng)十分必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，一種模擬系 統(tǒng)空間布局和真實管路狀態(tài)的地面試驗系統(tǒng)，使其滿足增壓系統(tǒng)試驗的要求。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，該地面試驗系統(tǒng)包括氣 源、第一地面過濾器、自動配氣臺、第二地面過濾器、第一手動截止閥、第三地面過濾器、第 一電磁閥、13L模擬貯箱、質(zhì)量流量計、第二電磁閥、排氣孔板、測控子系統(tǒng)、第二手動截止 閥、第三手動截止閥、第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感 器、第四壓力傳感器、第二溫度傳感器；待測系統(tǒng)即增壓系統(tǒng)包括環(huán)形氣瓶、過濾器、減壓 器、穩(wěn)壓器和保險閥；
[0007]測控子系統(tǒng)包括傳輸電纜、電流信號調(diào)理模塊、mV電壓信號調(diào)理模塊、信號采集 卡、計算機、PLC、繼電器和直流電源；
[0008]氣源與第一地面過濾器通過管路連接，第一地面過濾器與自動配氣臺通過管路連 ，，自動配氣臺與第二地面過濾器通過管路連接，第二地面過濾器與第一手動截止閥通過 管路連接，第一手動截止閥與第三地面過濾器通過管路連接，第三地面過濾器與環(huán)形氣瓶 通過管路連接，第一壓力傳感器用于測量環(huán)形氣瓶中氣體介質(zhì)的壓力，第一溫度傳感器用 于測量環(huán)形氣瓶中氣體介質(zhì)的溫度，環(huán)形氣瓶與第二手動截止閥通過管路連接，環(huán)形氣瓶 與第一電磁閥通過管路連接，第一電磁閥與過濾器通過管路連接，過濾器與減壓器通過管 路連接，減壓器與穩(wěn)壓器通過管路連接，在減壓器與穩(wěn)壓器之間的管路上有第二壓力傳感 器，穩(wěn)壓器與OL模擬貯箱通過管路連接，在穩(wěn)壓器與 13L模擬貯箱之間的管路上有第三壓 力傳^器，穩(wěn)壓器壓力反饋接口與13L模擬貯箱通過管路連接，第四壓力傳感器用于測量 13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)的壓力，第二溫度傳感器用于測量 13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì) 的溫度；13L模擬貯箱與保險閥通過管路連接，13L模擬貯箱與質(zhì)量流量計通過管路連接， 在1禮模擬C箱與質(zhì)量流量計之間的管路上安裝有第三手動截止閥；質(zhì)量流量計與第二電 磁閥之間通過管路連接，第二電磁閥與排氣孔板之間通過管路連接；第一電磁閥與測控子 系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第二電磁閥與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第一壓力傳感器與 測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第一溫度傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第二壓 力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第三壓力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連 接，第四壓力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第二溫度傳感器與測控子系統(tǒng)通過 傳輸電纜連接；
[0009] 氣源中的氣體介質(zhì)經(jīng)第一地面過濾器過濾后輸送到自動配氣臺中，自動配氣臺對 接收到的氣體介質(zhì)進行流量和壓力調(diào)節(jié)后輸出，輸出的氣體介質(zhì)依次經(jīng)過第二地面過濾 器、第一手動截止閥、第三地面過濾器過濾后進入到環(huán)形氣瓶中；環(huán)形氣瓶中的氣體介質(zhì)的 壓力通過第一壓力傳感器進行測量、環(huán)形氣瓶中的氣體介質(zhì)的溫度通過第一溫度傳感器進 行測量；環(huán)形氣瓶中氣體介質(zhì)的壓力和溫度滿足試驗條件后輸出，輸出的氣體介質(zhì)依次經(jīng) 過第一電磁閥、過濾器進行過濾、減壓器進行減壓、穩(wěn)壓器進行壓力調(diào)整后輸出給13L模擬 貯箱，此時，第二手動截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)；減壓器下游氣體介質(zhì)的壓力通過第二壓力傳感 器進行測量，穩(wěn)壓器下游氣體介質(zhì)的壓力通過第三壓力傳感器進行測量，13L模擬貯箱中的 氣體介質(zhì)的壓力通過第四壓力傳感器進行測量，13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)的溫度通過第 二溫度傳感器進行測量；
[0010] 13L模擬貯箱中氣體介質(zhì)的壓力通過管路反饋給穩(wěn)壓器，當13L模擬貯箱中的氣 體介質(zhì)的壓力大于設(shè)定值時，穩(wěn)壓器減少輸入給13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)，當13L模擬貯 箱中的氣體介質(zhì)的壓力小于設(shè)定值時，穩(wěn)壓器增加輸入給13L模擬C：箱中的氣體介質(zhì)； [0011] 13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)依次通過質(zhì)量流量計、第二電磁閥和排氣孔板按照額 定流量排出，以使1：3L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)壓力降低，13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)排放流 量通過質(zhì)量流量計進行測量；此時，第三手動截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0012] 當13L模擬貯箱中氣體介質(zhì)的壓力超過安全值后保險閥自動打開，排出13L模擬 貯箱中的氣體介質(zhì)，使13L模擬貯箱中氣體介質(zhì)的壓力降低；
[0013] 第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、質(zhì)量流量 計輸出的電流信號經(jīng)傳輸電纜輸送至電流信號調(diào)理模塊，電流信號調(diào)理模塊將電流信號轉(zhuǎn) 換成電壓信號，輸送至信號采集卡，信號采集卡把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后傳輸給計 算機，計算機對數(shù)字量信號進行保存和顯示；
[0014] 弟一溫度傳感器、弟_溫度傳感出的mV電壓彳旨號經(jīng)傳輸電纜輸送至mV電壓 信號調(diào)理模塊，mV電壓信號調(diào)理模塊將mV電壓信號放大50倍后輸送至信號采集卡，信號 采集卡把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后傳輸給計算機，計算機對數(shù)字量信號進行保存和顯 示；
[0015] 根據(jù)試驗要求分別輸入第一電磁閥和第二電磁閥的打開和關(guān)閉時間參數(shù)至計算 機，計算機將參數(shù)信息傳輸至PLC ;
[0016] PLC根據(jù)打開時間參數(shù)在指定時刻輸出電信號至繼電器，繼電器觸點閉合將直流 電源輸出的24VDC信號傳送到第一電磁閥或第二電磁閥輸入端，使第一電磁閥或第二電磁 閥打開；
[0017] PLC根據(jù)關(guān)閉時間參數(shù)在指定時刻中止輸出至繼電器的電信號，繼電器觸點斷開， 切斷輸出至第一電磁閥或第二電磁閥輸入端的24VDC信號，使第一電磁閥或第二電磁閥關(guān) 閉；直流電源給繼電器供電；
[0018]試驗結(jié)束后通過打開第二手動截止閥排出環(huán)形氣瓶內(nèi)剩余的氣體，打開第三手動 截止閥排出1禮模擬貯箱和試驗系統(tǒng)內(nèi)剩余的氣體。
[0019] 有益效果
[0020] (1)用于連接待測增壓系統(tǒng)中閥門的管路的通徑、長度和形狀均與增壓系統(tǒng)真實 應(yīng)用狀態(tài)相同，使試驗過程中閥門工作及介質(zhì)流動特性與真實狀態(tài)相符，減小了試驗偏差， 提高了試驗數(shù)據(jù)的有效性和參考價值；
[0021] ⑵采用自動方式控制試驗系統(tǒng)中的電磁閥，保證了待測增壓系統(tǒng)中閥門啟動、 調(diào)節(jié)和關(guān)閉過程與實際工況狀態(tài)一致，有利于考核減壓器和穩(wěn)壓器在啟動段與停止段的特 性；
[0022] (3)采用自動配氣臺為環(huán)形氣瓶充氣，可嚴格保證充氣速率與試驗要求一致，有利 于保護待測增壓系統(tǒng)的產(chǎn)品；
[0023] (4)采用電磁閥加排氣孔板的方式控制模擬貯箱內(nèi)氣體排出，從而模擬貯箱內(nèi)介 質(zhì)消耗過程，可根據(jù)需要調(diào)整排氣流量和排氣時間，有利于在不同的試驗工況下對待測的 增壓系統(tǒng)進行全面驗證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的地面試驗系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)的組成示意圖；
[0025]圖2為測控子系統(tǒng)的組成示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本專利的【具體實施方式】進行進一步的詳細描述。
[0027] 實施例
[0028]用戶根據(jù)試驗要求分別輸入第一電磁閥8和第二電磁閥15的打開和關(guān)閉時間參 數(shù)至計算機，計算機將參數(shù)信息傳輸至PLC ;
[0029] PLC根據(jù)打開時間參數(shù)在指定時刻輸出電信號至繼電器，繼電器觸點閉合將直流 電源輸出的24VDC信號傳送到第一電磁閥8或第二電磁閥15輸入端，使第一電磁閥8或第 二電磁閥15打開；
[0030] PLC根據(jù)關(guān)閉時間參數(shù)在指定時刻中止輸出至繼電器的電信號，繼電器觸點斷開 切斷輸出至第一電磁閥8或第二電磁閥I5輸入端的24VDC信號，使第一電磁閥8或第二電 磁閥15關(guān)閉；
[0031] -種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，如圖1所示，地面試驗系統(tǒng)包括氣 源1、第一地面過濾器2、自動配氣臺3、第二地面過濾器4、第一手動截止閥5、第三地面過濾 器6、第一電磁閥8、1禮模擬貯箱12、質(zhì)量流量計14、第二電磁閥15、排氣孔板16、測控子系 統(tǒng)I 7、第二手動截止閥18、第三手動截止閥I9、第一壓力傳感器20、第一溫度傳感器 21、第 二壓力傳感器22、第三壓力傳感器23、第四壓力傳感器料、第二溫度傳感器25 ;待測系統(tǒng)即 增壓系統(tǒng)包括環(huán)形氣瓶7、過濾器9、減壓器1〇、穩(wěn)壓器11和保險閥13 ;
[0032]如圖2所示，測控子系統(tǒng)17包括傳輸電纜、電流信號調(diào)理模塊、mV電壓信號調(diào)理 模塊、信號采集卡、計算機、PLC、繼電器和直流電源；
[0033] 氣源1中的氣體介質(zhì)經(jīng)第一地面過濾器2過濾后輸送到自動配氣臺3中，自動配 氣臺3對接收到的氣體介質(zhì)進行流量和壓力調(diào)節(jié)后輸出，輸出的氣體介質(zhì)依次經(jīng)過第二地 面過濾器4、第一手動截止閥5、第三地面過濾器6過濾后進入到環(huán)形氣瓶7中；環(huán)形氣瓶7 中的氣體介質(zhì)的壓力通過第一壓力傳感器20進行測量、環(huán)形氣瓶7中的氣體介質(zhì)的溫度通 過第一溫度傳感器21進行測量；環(huán)形氣瓶7中氣體介質(zhì)的壓力和溫度滿足試驗條件后輸 出，輸出的氣體介質(zhì)依次經(jīng)過第一電磁閥8、過濾器9進行過濾、減壓器10進行減壓、穩(wěn)壓器 11進行壓力調(diào)整后輸出給13L模擬貯箱12,減壓器10下游氣體介質(zhì)的壓力通過第二壓力 傳感器 22進行測量，穩(wěn)壓器11下游氣體介質(zhì)的壓力通過第三壓力傳感器23進行測量，13L 模擬貯箱12中的氣體介質(zhì)的壓力通過第四壓力傳感器24進行測量，13L模擬貯箱12中的 氣體介質(zhì)的溫度通過第二溫度傳感器25進行測量；
[0034] 13L模擬貯箱12中氣體介質(zhì)的壓力通過管路反饋給穩(wěn)壓器11，當13L模擬貯箱12 中的氣體介質(zhì)的壓力大于設(shè)定值時，穩(wěn)壓器11減少輸入給1禮模擬貯箱12中的氣體介質(zhì)， 當1禮模擬貯箱I2中的氣體介質(zhì)的壓力小于設(shè)定值時，穩(wěn)壓器11增加輸入給13L模擬貯 箱12中的氣體介質(zhì)；
[0035] 13L模擬貯箱12中的氣體介質(zhì)依次通過質(zhì)量流量計14、第二電磁閥15和排氣孔 板16按照額定流量排出，以使13L模擬貯箱12中的氣體介質(zhì)壓力降低，13L模擬貯箱12中 的氣體介質(zhì)排放流量通過質(zhì)量流量計14進行測量；
[0036] 當13L模擬貯箱12中氣體介質(zhì)的壓力超過安全值后保險閥13自動打開，排出13L 模擬貯箱12中的氣體介質(zhì)，使壓力降低；
[0037] 第一壓力傳感器2〇、第二壓力傳感器22、第三壓力傳感器23、第四壓力傳感器24、 質(zhì)量流量計14輸出的電流信號經(jīng)傳輸電纜輸送至電流信號調(diào)理模塊，電流信號調(diào)理模塊 將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸送至信號采集卡，信號米集卡把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信 號后傳輸給計算機，計算機對數(shù)字量信號進行保存和顯示；
[0038] 第一溫度傳感器21、第二溫度傳感器25輸出的mV電壓信號經(jīng)傳輸電纜輸送至 mV 電壓信號調(diào)理模塊，mV電壓信號調(diào)理模塊將mV電壓信號放大50倍后輸送至信號采集卡， 信號采集卡把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后傳輸給計算機，計算機對數(shù)字量信號進行保存 和顯示；
[0039] 試驗結(jié)束后通過打開第二手動截止閥1S排出環(huán)形氣瓶7內(nèi)剩余的氣體，打開第三 手動截止閥19排出13L模擬貯箱和試驗系統(tǒng)內(nèi)剩余的氣體。
[0040] 在上述連接時，環(huán)形氣瓶7、第一電磁閥8、過濾器9、減壓器1〇和穩(wěn)壓器η的相對 位置和空間布局與增壓系統(tǒng)真實安裝狀態(tài)一致，環(huán)形氣瓶7和第一電磁閥 8之間、第一電磁 閥8和過濾器9之間、過濾器9和減壓器10之間、減壓器10和穩(wěn)壓器11之間、穩(wěn)壓器η 和13L模擬貯箱12之間、1禮模擬貯箱I2和保險閥13之間的連接管路的通徑、長度和形狀 與增壓系統(tǒng)在真實安裝狀態(tài)下的連接管路相同。
[0041] 工作過程：
[0042] (1)打開第一手動截止閥5,設(shè)定自動配氣臺3輸出的目標壓力為]_2MPa、升壓速率 為0. 8MPa/min，然后啟動自動充氣程序，為環(huán)形氣瓶7充氣至i2MPa ;
[0043] (2)待環(huán)形氣瓶7中氣體介質(zhì)的壓力達到12MPa,溫度為常溫時，停止自動充氣程 序，關(guān)閉第一手動截止閥5 ;
[0044] (3)根據(jù)試驗要求設(shè)定第一電磁閥8打開時刻為試驗啟動后ls，關(guān)閉時刻為試驗 啟動后40s，第二電磁閥15打開時刻為試驗啟動后1. 5s，關(guān)閉時刻為試驗啟動后60s ;
[0045] (4)啟動數(shù)據(jù)記錄程序，測控子系統(tǒng)開始保存試驗數(shù)據(jù)，啟動試驗自動控制程序， 第一電磁閥8和第二電磁閥15按設(shè)定時刻打開或關(guān)閉；
[0046] (5)試驗自動控制程序執(zhí)行完畢后，停止數(shù)據(jù)記錄程序，打開第二手動截止閥18 排出環(huán)形氣瓶7內(nèi)剩余的氣體，排凈后關(guān)閉第二手動截止閥18，然后打開第三手動截止閥 I9排出1：3L模擬貯箱和試驗系統(tǒng)內(nèi)剩余的氣體，排凈后第三手動截止閥19。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于驗證增壓系統(tǒng)功能的地面試驗系統(tǒng)，其特征在于： 該地面試驗系統(tǒng)包括氣源、第一地面過濾器、自動配氣臺、第二地面過濾器、第一手動 截止閥、弟二地面過濾器、第一電磁閥、13L模擬1C箱、質(zhì)量流量計、第二電磁閥、排氣孔板、 測控子系統(tǒng)、弟一手動截止閥、弟二手動截止閥、第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓 力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第二溫度傳感器； 一 待測系統(tǒng)即增壓系統(tǒng)包括環(huán)形氣瓶、過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器和保險閥； 測控子系統(tǒng)包括傳輸電纜、電流信號調(diào)理模塊、mV電壓信號調(diào)理模塊、信號采集卡、計 算機、PLC、繼電器和直流電源； 氣源與第一地面過濾器通過管路連接，第一地面過濾器與自動配氣臺通過管路連接， 自動配氣臺與第二地面過濾器通過管路連接，第二地面過濾器與第一手動截止閥通過管路 連接，第一手動截止閥與第三地面過濾器通過管路連接，第三地面過濾器與環(huán)形氣瓶通過 管路連接，第一壓力傳感器用于測量環(huán)形氣瓶中氣體介質(zhì)的壓力，第一溫度傳感器用于測 量環(huán)形氣瓶中氣體介質(zhì)的溫度，環(huán)形氣瓶與第二手動截止閥通過管路連接，環(huán)形氣瓶與第 一電磁閥通過管路連接，第一電磁閥與過濾器通過管路連接，過濾器與減壓器通過管路連 接，減壓器與穩(wěn)壓器通過管路連接，在減壓器與穩(wěn)壓器之間的管路上有第二壓力傳感器，穩(wěn) 壓器與13L模擬貯箱通過管路連接，在穩(wěn)壓器與13L模擬貯箱之間的管路上有第三壓力傳 感器，穩(wěn)壓器壓力反饋接口與13L模擬貯箱通過管路連接，第四壓力傳感器用于測量 13L 模擬貯箱中的氣體介質(zhì)的壓力，第二溫度傳感器用于測量13L模擬貯箱中的氣體介質(zhì)的溫 度；13L模擬貯箱與保險閥通過管路連接，1：3L模擬貯箱與質(zhì)量流量計通過管路連接，在13L 模擬貯箱與質(zhì)量流量計之間的管路上安裝有第三手動截止閥；質(zhì)量流量計與第二電磁閥之 間通過管路連接，第二電磁閥與排氣孔板之間通過管路連接； 第一電磁閥與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第二電磁閥與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜 連接，第一壓力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第一溫度傳感器與測控子系統(tǒng)通 過傳輸電纜連接，第二壓力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第三壓力傳感器與測 控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第四壓力傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接，第二溫度 傳感器與測控子系統(tǒng)通過傳輸電纜連接。
【文檔編號】G01M99/00GK104215467SQ201410484201
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】周炎, 張連萬, 張宇, 趙春宇, 梁景媛, 岳婷, 邢力超, 王愷, 崔忠煒 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院