CN104215467A - 一种用于验证增压系统功能的地面试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，属于试验验证技术领域。该地面试验系统包括气源、第一地面过滤器、自动配气台、第二地面过滤器、第一手动截止阀、第三地面过滤器、第一电磁阀、13L模拟贮箱、质量流量计、第二电磁阀、排气孔板、测控子系统、第二手动截止阀、第三手动截止阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第二温度传感器；待测系统即增压系统包括环形气瓶、过滤器、减压器、稳压器和保险阀；测控子系统包括传输电缆、电流信号调理模块、mV电压信号调理模块、信号采集卡、计算机、PLC、继电器和直流电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，属于试验验证技术领域。
背景技术
随着增压系统地面试验的不断深入，全系统验证试验已成为考核系统性能与匹配特性的重要手段。
在以往考核增压系统功能的地面试验系统中，较少考虑产品的安装布局和连接管路的长短，往往是把增压系统中的阀门产品通过地面的管路连接起来，只保证连接管路的通径与真实状态相符，但管路的长度及形状无法模拟真实状态，也就决定了增压介质在管路里的流动特性无法完全真实模拟，存在一定的偏差，该偏差只能通过经验或理论分析进行补偿，得到的试验结果有一定的局限性，因此设计一种能够模拟增压系统空间布局和真实管路状态的地面试验系统十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，一种模拟系统空间布局和真实管路状态的地面试验系统，使其满足增压系统试验的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，该地面试验系统包括气源、第一地面过滤器、自动配气台、第二地面过滤器、第一手动截止阀、第三地面过滤器、第一电磁阀、13L模拟贮箱、质量流量计、第二电磁阀、排气孔板、测控子系统、第二手动截止阀、第三手动截止阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第二温度传感器；待测系统即增压系统包括环形气瓶、过滤器、减压器、稳压器和保险阀；
测控子系统包括传输电缆、电流信号调理模块、mV电压信号调理模块、信号采集卡、计算机、PLC、继电器和直流电源；
气源与第一地面过滤器通过管路连接，第一地面过滤器与自动配气台通过管路连接，自动配气台与第二地面过滤器通过管路连接，第二地面过滤器与第一手动截止阀通过管路连接，第一手动截止阀与第三地面过滤器通过管路连接，第三地面过滤器与环形气瓶通过管路连接，第一压力传感器用于测量环形气瓶中气体介质的压力，第一温度传感器用于测量环形气瓶中气体介质的温度，环形气瓶与第二手动截止阀通过管路连接，环形气瓶与第一电磁阀通过管路连接，第一电磁阀与过滤器通过管路连接，过滤器与减压器通过管路连接，减压器与稳压器通过管路连接，在减压器与稳压器之间的管路上有第二压力传感器，稳压器与13L模拟贮箱通过管路连接，在稳压器与13L模拟贮箱之间的管路上有第三压力传感器，稳压器压力反馈接口与13L模拟贮箱通过管路连接，第四压力传感器用于测量13L模拟贮箱中的气体介质的压力，第二温度传感器用于测量13L模拟贮箱中的气体介质的温度；13L模拟贮箱与保险阀通过管路连接，13L模拟贮箱与质量流量计通过管路连接，在13L模拟贮箱与质量流量计之间的管路上安装有第三手动截止阀；质量流量计与第二电磁阀之间通过管路连接，第二电磁阀与排气孔板之间通过管路连接；第一电磁阀与测控子系统通过传输电缆连接，第二电磁阀与测控子系统通过传输电缆连接，第一压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第一温度传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第二压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第三压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第四压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第二温度传感器与测控子系统通过传输电缆连接；
气源中的气体介质经第一地面过滤器过滤后输送到自动配气台中，自动配气台对接收到的气体介质进行流量和压力调节后输出，输出的气体介质依次经过第二地面过滤器、第一手动截止阀、第三地面过滤器过滤后进入到环形气瓶中；环形气瓶中的气体介质的压力通过第一压力传感器进行测量、环形气瓶中的气体介质的温度通过第一温度传感器进行测量；环形气瓶中气体介质的压力和温度满足试验条件后输出，输出的气体介质依次经过第一电磁阀、过滤器进行过滤、减压器进行减压、稳压器进行压力调整后输出给13L模拟贮箱，此时，第二手动截止阀处于关闭状态；减压器下游气体介质的压力通过第二压力传感器进行测量，稳压器下游气体介质的压力通过第三压力传感器进行测量，13L模拟贮箱中的气体介质的压力通过第四压力传感器进行测量，13L模拟贮箱中的气体介质的温度通过第二温度传感器进行测量；
13L模拟贮箱中气体介质的压力通过管路反馈给稳压器，当13L模拟贮箱中的气体介质的压力大于设定值时，稳压器减少输入给13L模拟贮箱中的气体介质，当13L模拟贮箱中的气体介质的压力小于设定值时，稳压器增加输入给13L模拟贮箱中的气体介质；
13L模拟贮箱中的气体介质依次通过质量流量计、第二电磁阀和排气孔板按照额定流量排出，以使13L模拟贮箱中的气体介质压力降低，13L模拟贮箱中的气体介质排放流量通过质量流量计进行测量；此时，第三手动截止阀处于关闭状态；
当13L模拟贮箱中气体介质的压力超过安全值后保险阀自动打开，排出13L模拟贮箱中的气体介质，使13L模拟贮箱中气体介质的压力降低；
第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、质量流量计输出的电流信号经传输电缆输送至电流信号调理模块，电流信号调理模块将电流信号转换成电压信号，输送至信号采集卡，信号采集卡把电压信号转换成数字量信号后传输给计算机，计算机对数字量信号进行保存和显示；
第一温度传感器、第二温度传感器输出的mV电压信号经传输电缆输送至mV电压信号调理模块，mV电压信号调理模块将mV电压信号放大50倍后输送至信号采集卡，信号采集卡把电压信号转换成数字量信号后传输给计算机，计算机对数字量信号进行保存和显示；
根据试验要求分别输入第一电磁阀和第二电磁阀的打开和关闭时间参数至计算机，计算机将参数信息传输至PLC；
PLC根据打开时间参数在指定时刻输出电信号至继电器，继电器触点闭合将直流电源输出的24VDC信号传送到第一电磁阀或第二电磁阀输入端，使第一电磁阀或第二电磁阀打开；
PLC根据关闭时间参数在指定时刻中止输出至继电器的电信号，继电器触点断开，切断输出至第一电磁阀或第二电磁阀输入端的24VDC信号，使第一电磁阀或第二电磁阀关闭；直流电源给继电器供电；
试验结束后通过打开第二手动截止阀排出环形气瓶内剩余的气体，打开第三手动截止阀排出13L模拟贮箱和试验系统内剩余的气体。
有益效果
(1)用于连接待测增压系统中阀门的管路的通径、长度和形状均与增压系统真实应用状态相同，使试验过程中阀门工作及介质流动特性与真实状态相符，减小了试验偏差，提高了试验数据的有效性和参考价值；
(2)采用自动方式控制试验系统中的电磁阀，保证了待测增压系统中阀门启动、调节和关闭过程与实际工况状态一致，有利于考核减压器和稳压器在启动段与停止段的特性；
(3)采用自动配气台为环形气瓶充气，可严格保证充气速率与试验要求一致，有利于保护待测增压系统的产品；
(4)采用电磁阀加排气孔板的方式控制模拟贮箱内气体排出，从而模拟贮箱内介质消耗过程，可根据需要调整排气流量和排气时间，有利于在不同的试验工况下对待测的增压系统进行全面验证。
附图说明
图1为本发明的地面试验系统和增压系统的组成示意图；
图2为测控子系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本专利的具体实施方式进行进一步的详细描述。
实施例
用户根据试验要求分别输入第一电磁阀8和第二电磁阀15的打开和关闭时间参数至计算机，计算机将参数信息传输至PLC；
PLC根据打开时间参数在指定时刻输出电信号至继电器，继电器触点闭合将直流电源输出的24VDC信号传送到第一电磁阀8或第二电磁阀15输入端，使第一电磁阀8或第二电磁阀15打开；
PLC根据关闭时间参数在指定时刻中止输出至继电器的电信号，继电器触点断开切断输出至第一电磁阀8或第二电磁阀15输入端的24VDC信号，使第一电磁阀8或第二电磁阀15关闭；
一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，如图1所示，地面试验系统包括气源1、第一地面过滤器2、自动配气台3、第二地面过滤器4、第一手动截止阀5、第三地面过滤器6、第一电磁阀8、13L模拟贮箱12、质量流量计14、第二电磁阀15、排气孔板16、测控子系统17、第二手动截止阀18、第三手动截止阀19、第一压力传感器20、第一温度传感器21、第二压力传感器22、第三压力传感器23、第四压力传感器24、第二温度传感器25；待测系统即增压系统包括环形气瓶7、过滤器9、减压器10、稳压器11和保险阀13；
如图2所示，测控子系统17包括传输电缆、电流信号调理模块、mV电压信号调理模块、信号采集卡、计算机、PLC、继电器和直流电源；
气源1中的气体介质经第一地面过滤器2过滤后输送到自动配气台3中，自动配气台3对接收到的气体介质进行流量和压力调节后输出，输出的气体介质依次经过第二地面过滤器4、第一手动截止阀5、第三地面过滤器6过滤后进入到环形气瓶7中；环形气瓶7中的气体介质的压力通过第一压力传感器20进行测量、环形气瓶7中的气体介质的温度通过第一温度传感器21进行测量；环形气瓶7中气体介质的压力和温度满足试验条件后输出，输出的气体介质依次经过第一电磁阀8、过滤器9进行过滤、减压器10进行减压、稳压器11进行压力调整后输出给13L模拟贮箱12，减压器10下游气体介质的压力通过第二压力传感器22进行测量，稳压器11下游气体介质的压力通过第三压力传感器23进行测量，13L模拟贮箱12中的气体介质的压力通过第四压力传感器24进行测量，13L模拟贮箱12中的气体介质的温度通过第二温度传感器25进行测量；
13L模拟贮箱12中气体介质的压力通过管路反馈给稳压器11，当13L模拟贮箱12中的气体介质的压力大于设定值时，稳压器11减少输入给13L模拟贮箱12中的气体介质，当13L模拟贮箱12中的气体介质的压力小于设定值时，稳压器11增加输入给13L模拟贮箱12中的气体介质；
13L模拟贮箱12中的气体介质依次通过质量流量计14、第二电磁阀15和排气孔板16按照额定流量排出，以使13L模拟贮箱12中的气体介质压力降低，13L模拟贮箱12中的气体介质排放流量通过质量流量计14进行测量；
当13L模拟贮箱12中气体介质的压力超过安全值后保险阀13自动打开，排出13L模拟贮箱12中的气体介质，使压力降低；
第一压力传感器20、第二压力传感器22、第三压力传感器23、第四压力传感器24、质量流量计14输出的电流信号经传输电缆输送至电流信号调理模块，电流信号调理模块将电流信号转换成电压信号，输送至信号采集卡，信号采集卡把电压信号转换成数字量信号后传输给计算机，计算机对数字量信号进行保存和显示；
第一温度传感器21、第二温度传感器25输出的mV电压信号经传输电缆输送至mV电压信号调理模块，mV电压信号调理模块将mV电压信号放大50倍后输送至信号采集卡，信号采集卡把电压信号转换成数字量信号后传输给计算机，计算机对数字量信号进行保存和显示；
试验结束后通过打开第二手动截止阀18排出环形气瓶7内剩余的气体，打开第三手动截止阀19排出13L模拟贮箱和试验系统内剩余的气体。
在上述连接时，环形气瓶7、第一电磁阀8、过滤器9、减压器10和稳压器11的相对位置和空间布局与增压系统真实安装状态一致，环形气瓶7和第一电磁阀8之间、第一电磁阀8和过滤器9之间、过滤器9和减压器10之间、减压器10和稳压器11之间、稳压器11和13L模拟贮箱12之间、13L模拟贮箱12和保险阀13之间的连接管路的通径、长度和形状与增压系统在真实安装状态下的连接管路相同。
工作过程：
(1)打开第一手动截止阀5，设定自动配气台3输出的目标压力为12MPa、升压速率为0.8MPa/min，然后启动自动充气程序，为环形气瓶7充气至12MPa；
(2)待环形气瓶7中气体介质的压力达到12MPa，温度为常温时，停止自动充气程序，关闭第一手动截止阀5；
(3)根据试验要求设定第一电磁阀8打开时刻为试验启动后1s，关闭时刻为试验启动后40s，第二电磁阀15打开时刻为试验启动后1.5s，关闭时刻为试验启动后60s；
(4)启动数据记录程序，测控子系统开始保存试验数据，启动试验自动控制程序，第一电磁阀8和第二电磁阀15按设定时刻打开或关闭；
(5)试验自动控制程序执行完毕后，停止数据记录程序，打开第二手动截止阀18排出环形气瓶7内剩余的气体，排净后关闭第二手动截止阀18，然后打开第三手动截止阀19排出13L模拟贮箱和试验系统内剩余的气体，排净后第三手动截止阀19。
Claims (1)
1.一种用于验证增压系统功能的地面试验系统，其特征在于：
该地面试验系统包括气源、第一地面过滤器、自动配气台、第二地面过滤器、第一手动截止阀、第三地面过滤器、第一电磁阀、13L模拟贮箱、质量流量计、第二电磁阀、排气孔板、测控子系统、第二手动截止阀、第三手动截止阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第二温度传感器；
待测系统即增压系统包括环形气瓶、过滤器、减压器、稳压器和保险阀；
测控子系统包括传输电缆、电流信号调理模块、mV电压信号调理模块、信号采集卡、计算机、PLC、继电器和直流电源；
气源与第一地面过滤器通过管路连接，第一地面过滤器与自动配气台通过管路连接，自动配气台与第二地面过滤器通过管路连接，第二地面过滤器与第一手动截止阀通过管路连接，第一手动截止阀与第三地面过滤器通过管路连接，第三地面过滤器与环形气瓶通过管路连接，第一压力传感器用于测量环形气瓶中气体介质的压力，第一温度传感器用于测量环形气瓶中气体介质的温度，环形气瓶与第二手动截止阀通过管路连接，环形气瓶与第一电磁阀通过管路连接，第一电磁阀与过滤器通过管路连接，过滤器与减压器通过管路连接，减压器与稳压器通过管路连接，在减压器与稳压器之间的管路上有第二压力传感器，稳压器与13L模拟贮箱通过管路连接，在稳压器与13L模拟贮箱之间的管路上有第三压力传感器，稳压器压力反馈接口与13L模拟贮箱通过管路连接，第四压力传感器用于测量13L模拟贮箱中的气体介质的压力，第二温度传感器用于测量13L模拟贮箱中的气体介质的温度；13L模拟贮箱与保险阀通过管路连接，13L模拟贮箱与质量流量计通过管路连接，在13L模拟贮箱与质量流量计之间的管路上安装有第三手动截止阀；质量流量计与第二电磁阀之间通过管路连接，第二电磁阀与排气孔板之间通过管路连接；
第一电磁阀与测控子系统通过传输电缆连接，第二电磁阀与测控子系统通过传输电缆连接，第一压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第一温度传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第二压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第三压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第四压力传感器与测控子系统通过传输电缆连接，第二温度传感器与测控子系统通过传输电缆连接。
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