CN102353542B - 航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置及其控制方法，属于航空发动机技术领域。装置包括被试泵，补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接，直流电机经齿轮增速箱与被试泵相连接；数据采集单元与电气系统相连接，电气系统与计算机相连接；电气系统一路经压力调节单元与被试泵相连接，一路经齿轮增速箱润滑油箱与齿轮增速箱相连接，还有一路直接与直流电机相连接。控制方法：启动装置，设定补给油箱温度、消耗油箱温度、消耗油箱油位、转速及压力；安装油泵，打开供油开关，起动增速箱润滑、通风器及主直流电机；待系统稳定后计量流量值，将测得的流量值与标准值进行比较判断是否合格；将被试泵出口压力回调为零，拆下各油管、油泵，关闭设备。

Description

航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置及其控制方法

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置及其控制方法，用于航空发动机装配前进行流量、磨合试验。

背景技术

目前，现有的滑油泵试验装置由三部分构成，分别是试验装置的结构部分、液压系统部分和电气系统部分。试验装置的结构由试验器电机安装座、穿墙机构、油箱、计量油箱、操纵台及油槽等组成；液压系统由油箱、油泵、油滤、电磁阀、溢流阀、单向阀、压力表、接头及集成块等组成；电气系统由直流调速器、直流电机、接触器、时间继电器、开关、按钮、断路器、熔断器、信号灯及继电器等组成。

该滑油泵试验装置的温度由温度控制器控制，指针式温度表显示温度；压力由手动调节阀门调节，压力表指示压力；电位器控制直流调速器从而控制直流电机的转速，转速显示仪表显示转速；流量由容积方法测量，时间继电器控制电磁阀1分钟内流入计量油箱的流量值，该流量值由人工读取，根据读取的流量值判定被试泵是否合格。控制方式为手动控制，操作复杂，且人工读数准确性很低，效率很低。

发明内容

针对现有滑油泵试验装置采用计量油箱容积方法，由人工读取流量值判定被试泵是否合格；人工读数准确性很低，效率很低的问题，本发明提供一种可更好的提高生产效率，提高检定精度，使检定过程自动化、程序化的航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置，包括被试泵，补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接，直流电机经齿轮增速箱与被试泵相连接；数据采集单元与电气系统相连接，电气系统与计算机相连接；所述数据采集单元包括温度测量单元、压力测量单元、液位测量单元及流量测量单元；电气系统一路经压力调节单元与被试泵相连接，一路经齿轮增速箱润滑油箱与齿轮增速箱相连接，还有一路直接与直流电机相连接。

所述温度测量单元包括设置在滑油泵出口、增速箱冷却泵出口、补给油箱及消耗油箱内的温度变送器；所述压力测量单元包括设置在气路管路、滑油泵第一出口、滑油泵第二出口、滑油泵第三出口、增速齿轮箱供油管路及离心通风器供油管路上的压力变送器；所述液位测量单元包括设置在补给油箱和消耗油箱上的液位传感器；所述流量测量单元包括设置在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处的涡轮流量传感器。

所述压力调节单元包括设置在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处的电动调节阀。

所述滑油泵试验装置的液压系统的具体连接关系如下：

包括齿轮增速箱润滑油箱、齿轮增速箱、手动阀门、涡轮流量计、液压阀、气控电磁阀、压力变送器、液位传感器、消耗油箱、补给油箱、计量油箱、油泵、温度传感器及电动调节阀，齿轮增速箱润滑油箱经过滤器与齿轮增速箱的入口相连接，齿轮增速箱的出口经电动调节阀与液压阀的入口相连接，液压阀的出口经气控电磁阀与压缩空气相连接；齿轮增速箱与被试泵相连接，直流电机与齿轮增速箱相连接，补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接；在滑油泵出口、增速箱冷却泵出口、补给油箱及消耗油箱内设置有温度变送器；在气路管路、滑油泵第一出口、滑油泵第二出口、滑油泵第三出口、增速齿轮箱供油管路及离心通风器供油管路上设置有压力变送器；在补给油箱和消耗油箱上设置有液位传感器；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有涡轮流量传感器；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有电动调节阀，在补给油箱和消耗油箱内设置有电加热管。

所述的航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：启动滑油泵试验装置，设定补给油箱温度、消耗油箱温度、消耗油箱油位、转速及压力；

步骤二：安装油泵，连接管路；

步骤三：打开供油开关，待油泵出口流出滑油后，连接好油泵出口管路；

步骤四：起动增速箱润滑、通风器及主直流电机；

步骤五：滑油泵试验装置自动运转开始，系统自动控制温度、转速和压力，待系统稳定后计量流量值；

步骤六：将测得的流量值与标准值进行比较，判断是否合格；

步骤七：将被试泵出口压力回调为零，拆下各油管、油泵，关闭设备。

本发明的有益效果：

本发明的滑油泵试验装置采用温度变送器、压力变送器、液位传感器等采集信号，计算机根据采集的信号控制电动调节阀调节压力，通过涡轮流量传感器自动采集流量值，并判断该流量值是否合格。使检定过程自动化、程序化，缩短了试验时间，提高了生产效率和测量精度；且操作简单、方便，可以根据情况推广到各种泵的流量检测领域。

附图说明

图1是本发明的滑油泵试验装置的结构框图；

图2是本发明的滑油泵试验装置的液压系统的原理图；

图3是本发明的滑油泵试验装置的电气系统的原理图；

图4是本发明的滑油泵试验装置电气系统控制回路的原理图；

图5是本发明的计算机系统输入、输出原理图；

图6是本发明的滑油泵试验装置数据采集主画面图；

图7是本发明的滑油泵试验装置数据采集子画面图；

图中，1-数据采集单元。

具体实施方式

本发明的技术参数如下：

工作介质：航空滑油HP-8A；

工作介质温度：65～80℃；

工作压力范围：0～0.6MPa；

过滤精度：12～16μm；

输出端转速：0～10200r/min连续可调；

最大流量：240L/min；

试验装置流量与所有标准泵误差：±0.2L；

传感器精度：2‰；

材料：全部不锈钢(1Cr18Ni9Ti)；

数据处理：自动采集数据、处理、打印；

控制方式：自动控制。

本发明的硬件配置如表1所示。

如图1所示，一种航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置，包括被试泵，补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接，直流电机经齿轮增速箱与被试泵相连接；数据采集单元1与电气系统相连接，电气系统与计算机相连接；所述数据采集单元1包括温度测量单元、压力测量单元、液位测量单元及流量测量单元；电气系统一路经压力调节单元与被试泵相连接，一路经齿轮增速箱润滑油箱与齿轮增速箱相连接，还有一路直接与直流电机相连接。如图2所示，所述温度测量单元包括设置在滑油泵出口、增速箱冷却泵出口、补给油箱及消耗油箱内的温度变送器；所述压力测量单元包括设置在气路管路、滑油泵第一出口、滑油泵第二出口、滑油泵第三出口、增速齿轮箱供油管路及离心通风器供油管路上的压力变送器；所述液位测量单元包括设置在补给油箱和消耗油箱上的液位传感器；所述流量测量单元包括设置在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处的涡轮流量传感器。所述压力调节单元包括设置在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处的电动调节阀。

温度测量单元：对于4个温度点需要安装4台温度变送器，实现温度信号的自动采集，具体如表2所示。

表2  温度变送器参数表

压力测量单元：对于6个测压点需要安装6台压力变送器，实现压力信号的自动采集。具体如表3所示。

表3  压力变送器参数表

名称

代号

压力

输出信号

型号

		(MPa)
					气路管路压力	SP1	0～0.6	4～20mA	TZ2000702M1PNO
滑油泵出口1压力	SP2	0～1.0	4～20mA	TZ2000802M1PNO
					滑油泵出口2压力	SP3	0～0.6	4～20mA	TZ2000702M1PNO
滑油泵出口3压力	SP4	0～0.6	4～20mA	TZ2000702M1PNO
					增速齿轮箱供油压力	SP5	0～0.20	4～20mA	TZ2000602M1PNO
离心通风器供油压力	SP6	0～0.20	4～20mA	TZ2000602M1PNO

压力调节单元：为了实现自动调节，需要增加3台微型电动调节阀。自动时，在显示器上设置需要的压力，根据压力变送器反馈的信号，经过比较器比较输出调节信号给电动调节阀进行调节，形成闭环调节系统，使压力自动控制达到设定的压力。具体如表4所示。

表4  电动调节阀参数表

液位测量单元：消耗油箱及补给油箱的液位信号传送到主机中，显示屏可以任意设定消耗油箱及补给油箱的液位，根据液位信号控制气控阀和泵满足使用要求。具体如表5所示。

表5  液位传感器参数表

名称	代号	液位范围(cm)	输出信号	型号
					补给油箱液位	SL1	0～100	4～20mA	US S0202MP02
消耗油箱液位	SL2	0～100	4～20mA	US S0202MP02

流量测量单元：为了自动读取油泵的流量，需要增加三路涡轮流量传感器。根据各被试泵流量值的情况选用不同的管路进行试验。具体如表6所示。

表6  涡轮流量传感器参数表

如图2所示，所述滑油泵试验装置的液压系统的具体连接关系如下：

包括齿轮增速箱润滑油箱、齿轮增速箱、手动阀门、涡轮流量计、液压阀、气控电磁阀、压力变送器、液位传感器、消耗油箱、补给油箱、计量油箱、油泵、温度传感器及电动调节阀，齿轮增速箱润滑油箱经过滤器与齿轮增速箱的入口相连接，齿轮增速箱的出口经电动调节阀与液压阀的入口相连接，液压阀的出口经气控电磁阀与压缩空气相连接；齿轮增速箱与被试泵相连接，直流电机与齿轮增速箱相连接，补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接；在滑油泵出口、增速箱冷却泵出口、补给油箱及消耗油箱内设置有温度变送器；在气路管路、滑油泵第一出口、滑油泵第二出口、滑油泵第三出口、增速齿轮箱供油管路及离心通风器供油管路上设置有压力变送器；在补给油箱和消耗油箱上设置有液位传感器；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有涡轮流量传感器；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有电动调节阀，在补给油箱和消耗油箱内设置有电加热管。

所述的航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置的控制方法，包括如下步骤：现以滑油回油泵为例，其余类似。

步骤一：启动滑油泵试验装置，设定补给油箱温度76℃、消耗油箱温度80℃、消耗油箱油位±300mm可任意设定、转速及压力(一次以后不用设定)，系统加温达到设定温度后自动控温；

步骤二：安装油泵到试验装置工装上，并连接转接器、润滑、泵进油口的工装管路；

步骤三：打开供油开关，待油泵出口流出滑油后，连接好油泵出口管路；

步骤四：起动增速箱润滑、通风器及主直流电机；

步骤五：滑油泵试验装置自动运转开始，将转速调至5000r/min，消耗油箱油位控制在(-100±20mm)，通过补给油箱供油调整，调整被试泵出口压力为0.2±0.01MPa，滑油总管进口温度75～80℃；待系统稳定后计量流量值；

步骤六：将测得的流量值与标准值进行比较，判断是否合格，即：加修正值(加权限可设定)后的流量值不小于20L/min为合格；

步骤七：将被试泵出口压力回调为零；

步骤八：将转速调至8000r/min，消耗油箱油位控制在(-100±20mm)，通过补给油箱供油调整，调整被试泵出口压力为0.2±0.01MPa，滑油总管进口温度75～80℃；

步骤九：稳定后计量流量值，加修正值(加权限可设定)后的流量值不小于40L/min为合格；

步骤十：压力回调为零，转速回调为零，主电机停止，停止通风器、增速箱润滑，自动运转结束。

步骤十一：关闭供油开关，消耗油箱油位为+300mm可任意设定，各油箱温度自动控温，拆下各油管、油泵。

下面结合附图说明本发明的试验装置工作过程中液压系统的滑油走向：

试验泵：滑油→消耗油箱→液压控制阀→进油管路→被试泵→出油管→压力变送器→涡轮流量计→电动调节阀→液压控制阀→过滤器→消耗油箱。

特点：根据被试泵的流量不同，分别设计三路管径不同的回油管路并且带有取样化验滑油清洁度的旁路阀门，设有四路进油管路。

齿轮增速箱润滑：滑油→增速箱润滑油箱→增速箱润滑进油泵→过滤器→增速箱→增速箱润滑回油泵→增速箱润滑油箱。

特点：增速箱润滑油箱内设有一套冷却盘管，用冷却水对滑油温度进行冷却。

计量油箱：用于每月校准标准泵时，用计量油箱和涡轮流量计共同对设备进行校准，检验试验装置的精度。

滑油加温：消耗油箱、补给油箱内设有电加热管、温度变送器，根据设定温度自动控温。

滑油过滤：滑油→消耗油箱→液压控制阀→过滤器→补给油箱→液压控制阀→消耗油箱。

本发明的电气系统由工业控制微机、液晶平面显示器、PLC可编程控制器、I/O输入输出模块、脉冲采集模块、A/D转换模块、打印机、时基板及电源等组成。

本发明的滑油泵试验装置的电气系统：

如图3、图4所示，37KW的直流电机M：是由计算机发出的使能信号使继电器21KA得电，21KA的常开触点控制直流调速器590P03805000041UKAN0220000工作，速度由模拟信号225输出调节。

回油管路电磁阀YV1、YV2、YV3：在手动状态下计算机根据指令分别发出信号使1KA、2KA、3KA得电，其常开触点控制相应回油管路电磁阀YV1、YV2、YV3。计量换向电磁阀YV4：既可以手动又可以自动状态下，计算机根据设定的计量时间发出信号使4KA得电，其常开触点控制计量换向电磁阀YV4。增速箱冷却水电磁阀YV5：是由温度传感器ST2检测的信号经A/D转换模块后输送给计算机，计算机将设定的温度与温度传感器ST2检测的温度进行比较后，发出信号使5KA得电，其常开触点控制增速箱冷却水电磁阀YV5。计量油箱放油电磁阀YV6：在手动状态下，计算机根据校准泵的完成情况手动发出信号使6KA得电，其常开触点控制计量油箱放油电磁阀YV6。补给油箱放油电磁阀YV7、YV8、YV9：在自动及手动状态下，计算机根据设定的液位与液位传感器SL2的油位进行比较，发出信号使7KA、8KA、9KA得电，其常开触点控制补给油箱放油电磁阀YV7、YV8、YV9工作。消耗油箱放油电磁阀YV10：在自动及手动状态下，计算机根据设定的液位与液位传感器SL2的油位进行比较，发出信号使10KA得电，其常开触点控制消耗油箱放油电磁阀YV10工作。消耗油箱过滤电磁阀YV11：在自动及手动状态下，计算机根据设定的液位与液位传感器SL2的油位进行比较，发出信号使11KA得电，其常开触点控制消耗油箱过滤电磁阀YV11工作。

增速箱润滑进油电机：是由计算机发出的信号使12KA得电，其常开触点控制接触器1KM使增速箱润滑进油电机工作。增速箱润滑回油电机：是由计算机发出的信号使13KA得电，其常开触点控制接触器2KM使增速箱润滑回油电机工作。工作台抽油电机：是由计算机发出的信号使14KA得电，其常开触点控制接触器3KM使工作台抽油电机工作。离心通风器油泵电机：是由计算机发出的信号使15KA得电，其常开触点控制接触器4KM使离心通风器油泵电机工作。计量油箱抽油泵电机：是由计算机发出的信号使16KA得电，其常开触点控制接触器5KM使计量油箱抽油泵电机工作。消耗油箱过滤泵电机；是由计算机发出的信号使17KA得电，其常开触点控制接触器6KM使消耗油箱过滤泵电机工作。消耗油箱到补给油箱循环泵电机：是由计算机发出的信号使18KA得电，其常开触点控制接触器7KM使消耗油箱到补给油箱循环泵电机工作。消耗油箱加热器：是由液位传感器SL1检测的信号经A/D转换模块后输送给计算机，计算机根据设定的温度、温度传感器ST3检测的温度及液位传感器SL1油位进行比较，发出信号使19KA得电，其常开触点控制接触器8KM使消耗油箱加热器工作。补给油箱加热器：是由液位传感器SL2检测的信号经A/D转换模块后输送给计算机，计算机根据设定的温度、温度传感器ST4检测的温度及液位传感器SL2油位进行比较，发出信号使20KA得电，其常开触点控制接触器9KM使补给油箱加热器工作。

本发明的滑油泵试验装置数据采集主画面，如图6所示，

主画面用于显示数据采集系统的工作全过程，从画面可以看出该系统当前工作状态。显示系统的当前6点压力值、4点温度值、3路瞬时流量值，直流主电机开启状态、显示设定转速及当前实际转速，消耗油箱、补给油箱设上限油位设定值、下限油位设定值及实际油位值，手动状态下各泵起动、停止的控制及状态，电动调节阀的控制及状态，各阀的开放与关闭的控制及状态，并且有故障报警画面显示故障的信息。在主画面显示其它各泵试验的子画面的图标，可以自由进入其它子画面，其它子画面必须返回主画面才能退出系统。

本发明的滑油泵试验装置数据采集子画面，以滑油回油泵为例，如图7所示，其余类似，

各泵试验画面：首先设置滑油回油泵的工艺参数试验的转速、时间、压力、消耗油箱的上下限油位、任务号，零件名称、零件号、日期按缺省的流量检定点自动默认生成。试验条件设置后，按自动起动运转进行泵的试验程序过程数据自动存储，试验值合格指示灯亮，按打印可以把试验数据打印出来。

另外，画面还设有标准泵校准程序，按标准泵校准后询问登录密码，密码正确后修改修正值。试验的流量值＝试验的实际值+修正值，程序自动加上修正值生成试验的流量值。

符号说明：

BH1～17        手动阀门；

YV1～11        气控电磁阀；

P1～4          液压阀；

K1～7          液压阀；

SP1～6         压力变送器；

SL1～2         液位传感器；

ST1～4         温度传感器；

SQ1～3         涡轮流量计；

L1～6          过滤器；

MP1～3         电动调节阀；

H1～7          油泵；

D1～3          单向阀。

Claims (2)

1.一种航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置，其特征在于包括被试泵、补给油箱、消耗油箱、直流电机、齿轮增速箱、数据采集单元、电气系统、计算机、压力调节单元、以及齿轮增速箱润滑油箱，其中，直流电机经齿轮增速箱与被试泵相连接；数据采集单元与电气系统相连接，电气系统与计算机相连接；所述数据采集单元包括温度测量单元、压力测量单元、液位测量单元及流量测量单元；电气系统一路经压力调节单元与被试泵相连接，一路经齿轮增速箱润滑油箱与齿轮增速箱相连接，还有一路直接与直流电机相连接；

滑油泵试验装置的液压系统的具体连接关系如下：

该液压系统包括所述齿轮增速箱润滑油箱、过滤器、所述齿轮增速箱、手动阀门、涡轮流量计、液压阀、气控电磁阀、压力变送器、液位传感器、所述消耗油箱、所述补给油箱、齿轮增速箱冷却泵、离心通风器、计量油箱、油泵、温度变送器及电动调节阀，齿轮增速箱润滑油箱经过滤器与齿轮增速箱的入口相连接，齿轮增速箱的出口经电动调节阀与液压阀的入口相连接，液压阀的出口经气控电磁阀与压缩空气相连接；补给油箱经消耗油箱与被试泵相连接；在滑油泵第一至第三出口、齿轮增速箱冷却泵出口、补给油箱及消耗油箱内设置有温度变送器；在气路管路、滑油泵第一出口、滑油泵第二出口、滑油泵第三出口、齿轮增速箱供油管路及离心通风器供油管路上设置有压力变送器；在补给油箱和消耗油箱上设置有液位传感器；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有所述涡轮流量计；在滑油泵第一出口、滑油泵第二出口及滑油泵第三出口处设置有所述电动调节阀，在补给油箱和消耗油箱内设置有电加热管。

2.权利要求1所述的航空发动机流量自动测量滑油泵试验装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：启动滑油泵试验装置，设定补给油箱温度、消耗油箱温度、消耗油箱油位、转速及压力；

步骤二：安装油泵，连接管路；

步骤三：打开供油开关，待油泵出口流出滑油后，连接好油泵出口管路；

步骤四：起动齿轮增速箱润滑、离心通风器及直流电机；

步骤五：滑油泵试验装置自动运转开始，系统自动控制温度、转速和压力，待系统稳定后计量流量值；

步骤六：将测得的流量值与标准值进行比较，判断是否合格；

步骤七：将被试泵出口压力回调为零，拆下各油管、油泵，关闭设备。

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