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【技術領域】。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、電流信號調理模塊、mV電壓信號調理模塊、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)
【技術領域】
[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)，屬于試驗驗證技術領 域。
【背景技術】
[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，該偏差只能通過經驗或理論分析進 行補償，得到的試驗結果有一定的局限性，因此設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、電流信號調理模塊、mV電壓信號調理模塊、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)形氣瓶中氣體介質的壓力，第一溫度傳感器用 于測量環(huán)形氣瓶中氣體介質的溫度，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 的溫度；13L模擬貯箱與保險閥通過管路連接，13L模擬貯箱與質量流量計通過管路連接， 在1禮模擬C箱與質量流量計之間的管路上安裝有第三手動截止閥；質量流量計與第二電 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] 氣源中的氣體介質經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 接收到的氣體介質進行流量和壓力調節(jié)后輸出，輸出的氣體介質依次經過第二地面過濾 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)形氣瓶中氣體介質的壓力和溫度滿足試驗條件后輸出，輸出的氣體介質依次經 過第一電磁閥、過濾器進行過濾、減壓器進行減壓、穩(wěn)壓器進行壓力調整后輸出給13L模擬 貯箱，此時，第二手動截止閥處于關閉狀態(tài)；減壓器下游氣體介質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 體介質的壓力大于設定值時，穩(wěn)壓器減少輸入給13L模擬貯箱中的氣體介質，當13L模擬貯 箱中的氣體介質的壓力小于設定值時，穩(wěn)壓器增加輸入給13L模擬C：箱中的氣體介質； [0011] 13L模擬貯箱中的氣體介質依次通過質量流量計、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壓力降低，13L模擬貯箱中的氣體介質排放流 量通過質量流量計進行測量；此時，第三手動截止閥處于關閉狀態(tài)；
[0012] 當13L模擬貯箱中氣體介質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，使13L模擬貯箱中氣體介質的壓力降低；
[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、質量流量 計輸出的電流信號經傳輸電纜輸送至電流信號調理模塊，電流信號調理模塊將電流信號轉 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換成數字量信號后傳輸給計 算機，計算機對數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電壓彳旨號經傳輸電纜輸送至mV電壓 信號調理模塊，mV電壓信號調理模塊將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換成數字量信號后傳輸給計算機，計算機對數字量信號進行保存和顯 示；
[0015] 根據試驗要求分別輸入第一電磁閥和第二電磁閥的打開和關閉時間參數至計算 機，計算機將參數信息傳輸至PLC ;
[0016] PLC根據打開時間參數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根據關閉時間參數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 閉；直流電源給繼電器供電；
[0018]試驗結束后通過打開第二手動截止閥排出環(huán)形氣瓶內剩余的氣體，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 應用狀態(tài)相同，使試驗過程中閥門工作及介質流動特性與真實狀態(tài)相符，減小了試驗偏差， 提高了試驗數據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、 調節(jié)和關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)的產品；
[0023] (4)采用電磁閥加排氣孔板的方式控制模擬貯箱內氣體排出，從而模擬貯箱內介 質消耗過程，可根據需要調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的打開和關閉時間參 數至計算機，計算機將參數信息傳輸至PLC ;
[0029] PLC根據打開時間參數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根據關閉時間參數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、電流信號調理模塊、mV電壓信號調理 模塊、信號采集卡、計算機、PLC、繼電器和直流電源；
[0033] 氣源1中的氣體介質經第一地面過濾器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進行流量和壓力調節(jié)后輸出，輸出的氣體介質依次經過第二地 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中氣體介質的壓力和溫度滿足試驗條件后輸 出，輸出的氣體介質依次經過第一電磁閥8、過濾器9進行過濾、減壓器10進行減壓、穩(wěn)壓器 11進行壓力調整后輸出給13L模擬貯箱12,減壓器10下游氣體介質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 中的氣體介質的壓力大于設定值時，穩(wěn)壓器11減少輸入給1禮模擬貯箱12中的氣體介質， 當1禮模擬貯箱I2中的氣體介質的壓力小于設定值時，穩(wěn)壓器11增加輸入給13L模擬貯 箱12中的氣體介質；
[0035] 13L模擬貯箱12中的氣體介質依次通過質量流量計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中的氣體介質壓力降低，13L模擬貯箱12中 的氣體介質排放流量通過質量流量計14進行測量；
[0036] 當13L模擬貯箱12中氣體介質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，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、 質量流量計14輸出的電流信號經傳輸電纜輸送至電流信號調理模塊，電流信號調理模塊 將電流信號轉換成電壓信號，輸送至信號采集卡，信號米集卡把電壓信號轉換成數字量信 號后傳輸給計算機，計算機對數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電壓信號經傳輸電纜輸送至 mV 電壓信號調理模塊，mV電壓信號調理模塊將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換成數字量信號后傳輸給計算機，計算機對數字量信號進行保存 和顯示；
[0039] 試驗結束后通過打開第二手動截止閥1S排出環(huán)形氣瓶7內剩余的氣體，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中氣體介質的壓力達到12MPa,溫度為常溫時，停止自動充氣程 序，關閉第一手動截止閥5 ;
[0044] (3)根據試驗要求設定第一電磁閥8打開時刻為試驗啟動后ls，關閉時刻為試驗 啟動后40s，第二電磁閥15打開時刻為試驗啟動后1. 5s，關閉時刻為試驗啟動后60s ;
[0045] (4)啟動數據記錄程序，測控子系統(tǒng)開始保存試驗數據，啟動試驗自動控制程序， 第一電磁閥8和第二電磁閥15按設定時刻打開或關閉；
[0046] (5)試驗自動控制程序執(zhí)行完畢后，停止數據記錄程序，打開第二手動截止閥18 排出環(huán)形氣瓶7內剩余的氣體，排凈后關閉第二手動截止閥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)內剩余的氣體，排凈后第三手動截止閥19。
【權利要求】
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、電流信號調理模塊、mV電壓信號調理模塊、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)形氣瓶中氣體介質的壓力，第一溫度傳感器用于測 量環(huán)形氣瓶中氣體介質的溫度，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模擬貯箱與質量流量計通過管路連接，在13L 模擬貯箱與質量流量計之間的管路上安裝有第三手動截止閥；質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, 中國運載火箭技術研究院