CN104375529B - 一种发动机喷嘴试验的压力控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机喷嘴试验的压力控制系统，压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴设置，通过压力传感器对进入喷嘴的燃油压力进行测量，并将测量值实时同步反馈到压力控制器中进行比较、计算，从而对调节阀进行调整实现闭环控制，靠近喷嘴通过设置低量程压力传感器和高量程压力传感器用于分段测量喷嘴入口压力；压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴的位置，测量值可以实时同步反馈到控制器中，达到压力调节无过调、过冲，避免了喷嘴中的弹簧波动对反馈环节压力测量的干扰，大大改善了调节稳定性。用低量程和高量程2个高精度压力传感器分段测量喷嘴入口压力，使压力显示精准，提高工作效率。

Description

一种发动机喷嘴试验的压力控制系统
技术领域
本发明属于发动机喷嘴试验技术，涉及一种发动机喷嘴试验的压力控制系统。
背景技术
发动机喷嘴试验中，工作压力是喷嘴检测的关键控制参数，直接影响喷嘴流量与雾化角等参数的检测。试验规范要求：在工作压力0.2、0.557、1.38、1.432、1.48、1.53、1.84、2.35MPa等压力时，进行流量、雾化角和雾锥偏心角等的测量。压力必须从低到高准确控制到位，不允许过冲回调，精度为±0.5％。一般的压力调节方法虽然可以实现PID自动调节，但无法实现多个压力控制点既快又准且稳的无过冲自动调节。而试验压力控制是否精准，调节过程中有无过冲现象，直接影响喷嘴测试结果。如果过程中压力偏离工作点过冲，则需要重新开始试验，工作效率低。
传统闭环控制系统的原理方框图见图1，这种控制方式的原理是，需要控制的是受控对象的被控量，而测量的是被控量对给定值的偏差。无论是由干扰造成的，还是由结构参数的变化引起的，只要被控量出现偏差，系统就自行纠偏。为了测量喷嘴入口压力，将压力传感器安装在喷嘴入口处的供油管路上，同时此传感器也作为闭环控制系统的反馈信号测量元件。当需要从低到高改变工作压力时，外部压力给定值的变化和压力传感器反馈的测量值的延迟性，使二者在压力控制器中比较、计算时数值不同步而造成压力过调、过冲，同时，由于喷嘴中的弹簧波动对反馈环节压力测量造成干扰，使调节系统收敛困难，调节缓慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机喷嘴试验的压力控制系统，实现多点试验压力控制快速、准确、稳定且无过冲的自动调节，有效减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种发动机喷嘴试验的压力控制系统，包括压力控制器、安装在发动机喷嘴供油管路上的调节阀和压力传感器，所述压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴设置，通过压力传感器对进入喷嘴的燃油压力进行测量，并将测量值实时同步反馈到压力控制器中进行比较、计算，从而对调节阀进行调整实现闭环控制，靠近喷嘴通过设置低量程压力传感器和高量程压力传感器用于分段测量喷嘴入口压力，以此作为供油管路外部压力给定值的基准。
作为本发明的进一步优选方案，包括外部压力给定装置、数显压力控制器、电子气动PID控制器、气动调节阀和压力传感器；通过外部压力给定装置设定数显压力控制器的控制压力，数显压力控制器通过电子气动PID控制器控制气动调节阀开度进而调节供油管路的燃油压力，通过压力传感器实时将燃油压力反馈至数显压力控制器；安装在靠近喷嘴供油管路上的低量程压力传感器和高量程压力传感器同时与双通道数显仪表连接，通过双量程切换显示喷嘴压力，低量程压力传感器与供油管路之间安装有低量程压力传感器开关，用于控制低量程压力传感器的开断。
作为本发明的进一步优选方案，与供油管路连通的油箱通过泵将燃油加压后送入供油管路，泵与气动调节阀之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱连通的第一支管，第一支管上安装有溢流阀。
作为本发明的进一步优选方案，所述第一支管与气动调节阀之间的供油管路上安装有压力表。
作为本发明的进一步优选方案，所述压力传感器与低量程压力传感器和高量程压力传感器之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱连通的第二支管，第二支管上安装有旁路调节阀。
作为本发明的进一步优选方案，所述第二支管与低量程压力传感器和高量程压力传感器之间的供油管路上安装有质量流量计。
作为本发明的进一步优选方案，所述外部压力给定装置为与外部电压连接的若干个设定为不同阻值的电位器，数显压力控制器与不同电位器连接，获得不同设定电压。
作为本发明的进一步优选方案，从低到高预设10个电位器，为数显压力控制器提供10个外部压力给定值。
本发明的优点如下：
本发明通过将压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴的位置，测量值可以实时同步反馈到控制器中，达到压力调节无过调、过冲。由于取压点远离喷嘴，避免了喷嘴中的弹簧波动对反馈环节压力测量的干扰，大大改善了调节稳定性。用低量程和高量程2个高精度压力传感器分段测量喷嘴入口压力，使压力显示精准，并以此作为调试外部压力给定值的基准，可以快速调整压力，有效减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。
进一步，在供油管路的不同位置上分别设置2套独立的压力显示和压力控制系统；压力显示仪表A、B显示通道与低、高量程压力传感器配校标定；压力控制仪表通过外部电位器实现多个工作压力给定值预设，通过旋转开关快速选择；压力调节采用高精度电子气动PID控制器，保证了压力调节快速、精准、稳定、无过冲。
进一步，数显压力控制器实现压力给定值、压力测量值双屏实时显示，解决了电位器替代标准应用中采用计算机和PLC进行给定值设置时，数字化显示以及费用成本高和防爆难处理问题，经济、实用。
附图说明
图1是传统的闭环控制系统原理框图；
图2是本发明的闭环控制系统原理框图；
图3是本发明的压力控制系统示意图；
图中：1.外部压力给定装置；2.数显压力控制器；3.电子气动PID控制器；4.气动调节阀；5.压力传感器；6.质量流量计；7.压力数显仪表；8.低量程压力传感器；9.高量程压力传感器；10.低量程压力传感器开关；11.泵；12.溢流阀；13.旁路调节阀；14.压力表；15.喷嘴；16.喷雾箱；17.油箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图2所示，本发明的发动机喷嘴试验的压力控制系统：新增反馈用压力传感器，所述压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴设置，通过压力传感器对进入喷嘴的燃油压力进行测量，并将测量值实时同步反馈到压力控制器中进行比较、计算，从而对调节阀进行调整实现闭环控制，靠近喷嘴通过设置低量程压力传感器和高量程压力传感器用于分段测量喷嘴入口压力，以此作为供油管路外部压力给定值的基准。
将其安装在远离喷嘴的调节阀后供油管路上，测量值可以实时同步反馈到控制器中，达到压力调节无过调、过冲，用低量程和高量程2个高精度压力传感器分段测量喷嘴入口压力，使压力显示更加精准，并以此作为调试外部压力给定值的基准。
如图3所示，本发明的压力控制系统由压力控制是由外部压力给定装置1、数显压力控制器2、电子气动PID控制器3、气动调节阀4和压力传感器5共同配合实现。用压力数显仪表7和低量程压力传感器8、高量程压力传感器9配合，达到高精度显示喷嘴入口压力。
通过外部压力给定装置1设定数显压力控制器2的控制压力，数显压力控制器2通过电子气动PID控制器3控制气动调节阀4开度进而调节供油管路的燃油压力，通过压力传感器5实时将燃油压力反馈至数显压力控制器2；安装在靠近喷嘴15供油管路上的低量程压力传感器8和高量程压力传感器9同时与双通道压力数显仪表7连接，通过双量程切换显示喷嘴压力，低量程压力传感器8与供油管路之间安装有低量程压力传感器开关10，用于控制低量程压力传感器8的开断，喷嘴15安装在喷雾箱16上。
本发明中压力控制系统采取将高精度(±0.04％)压力传感器5安装在气动调节阀4后，压力偏差值可以实时同步反馈到数显压力控制器2中，数显压力控制器2电压输出信号控制电子气动PID控制器3的气动输出信号，继而对气动调节阀4出口燃油进行PID压力调节、闭环控制，实现快速控制压力，达到压力调节无过调、过冲。由于取压点远离喷嘴，避免了喷嘴中的弹簧波动对压力调节系统造成的干扰，大大改善了调节稳定性。
选用高精度(±0.04％)的低量程压力传感器8和高量程压力传感器9，在喷嘴入口压力数显仪表7中进行A、B显示通道双量程切换显示，用仪表开关10进行低量程压力传感器8的开断。分别对压力数显仪表7的A、B通道进行低、高量程压力传感器工作压力点的配校标定，进一步提高测量、显示精度。以此为基准预设外部压力给定值(电位器A～J)，提高了压力控制精度。
与供油管路连通的油箱17通过泵11将燃油加压后送入供油管路，泵11与气动调节阀4之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱17连通的第一支管，第一支管上安装有溢流阀12；第一支管与气动调节阀4之间的供油管路上安装有压力表14；第一支路作为供油管路的溢流、缓冲回路，通过压力表14观测供油管路压力，当供油管路压力过大或过小时通过打开或关闭溢流阀12调节供油管路压力。
根据试验时所需的喷嘴入口工作压力，从低到高预设多个10个电位器A～J外部压力给定值，此值通过调试，确保数压力数显仪表7显示的喷嘴入口压力不超过要求的工作压力，且精度在±0.5％以内。
用旋转开关选择不同的电位器(A～J)预调阻值，即数显压力控制器2的下屏显示的数字，可保证喷嘴入口压力无过冲调节。上屏则实时显示PID控制过程和最终工作压力。
各个工作压力给定值采用外部多个电位器预设，现场切换，达到快速选择多个试验工作压力，方便、快捷。
所述压力传感器5与低量程压力传感器8和高量程压力传感器9之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱17连通的第二支管，第二支管上安装有旁路调节阀13；所述第二支管与低量程压力传感器8和高量程压力传感器9之间的供油管路上安装有质量流量计6；第二支路用于控制气动调节阀4调压后的压力缓冲支路，通过旁路调节阀13调节供油管路压力。
电子气动PID控制器3采用美国TESCOM公司的ER3000，控制精度±0.1％。
电子气动PID控制器3将数显压力控制器2输入的电压控制信号转换成相应的气动控制信号，控制气动调节阀4的开度，进行燃油压力调节。
电子气动PID控制器3自身内部压力传感器用来反馈气控信号变化，若反馈值低于设定值，则打开自身内部进气端口的脉冲电磁阀，这将打开气动调节阀4，增加出口的燃油压力，直到反馈值与设定值相等。若反馈值高于设定值，将打开自身内部排气端口的脉冲电磁阀，这将使气动调节阀4自动排气，因此降低出口的燃油压力，直到反馈信号与设定值相等。PID功能使其在不导致振荡的情况下实现气控信号的最快速响应，具有卓越的精度和响应时间。

Claims (5)

1.一种发动机喷嘴试验的压力控制系统，其特征在于：包括压力控制器、安装在发动机喷嘴供油管路上的调节阀和压力传感器，所述压力传感器安装在调节阀后面靠近喷嘴一侧、且远离喷嘴设置，通过压力传感器对进入喷嘴的燃油压力进行测量，并将测量值实时同步反馈到压力控制器中进行比较、计算，从而对调节阀进行调整实现闭环控制，靠近喷嘴通过设置低量程压力传感器和高量程压力传感器用于分段测量喷嘴入口压力，以此作为供油管路外部压力给定值的基准；
包括外部压力给定装置(1)、数显压力控制器(2)、电子气动PID控制器(3)、气动调节阀(4)和压力传感器(5)；通过外部压力给定装置(1)设定数显压力控制器(2)的控制压力，数显压力控制器(2)通过电子气动PID控制器(3)控制气动调节阀(4)开度进而调节供油管路的燃油压力，通过压力传感器(5)实时将燃油压力反馈至数显压力控制器(2)；安装在靠近喷嘴(15)供油管路上的低量程压力传感器(8)和高量程压力传感器(9)同时与双通道压力数显仪表(7)连接，通过双量程切换显示喷嘴压力，低量程压力传感器(8)与供油管路之间安装有低量程压力传感器开关(10)，用于控制低量程压力传感器(8)的开断；
所述压力传感器(5)与低量程压力传感器(8)和高量程压力传感器(9)之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱(17)连通的第二支管，第二支管上安装有旁路调节阀(13)；
所述第二支管与低量程压力传感器(8)和高量程压力传感器(9)之间的供油管路上安装有质量流量计(6)。
2.根据权利要求1所述的发动机喷嘴试验的压力控制系统，其特征在于：与供油管路连通的油箱(17)通过泵(11)将燃油加压后送入供油管路，泵(11)与气动调节阀(4)之间的供油管路上设置有将供油管路与油箱(17)连通的第一支管，第一支管上安装有溢流阀(12)。
3.根据权利要求2所述的发动机喷嘴试验的压力控制系统，其特征在于：所述第一支管与气动调节阀(4)之间的供油管路上安装有压力表(14)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的发动机喷嘴试验的压力控制系统，其特征在于：所述外部压力给定装置(1)为与外部电压连接的若干个设定为不同阻值的电位器，数显压力控制器(2)与不同电位器连接，获得不同设定电压。
5.根据权利要求4所述的发动机喷嘴试验的压力控制系统，其特征在于：从低到高预设10个电位器，为数显压力控制器(2)提供10个外部压力给定值。
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