CN105041478B - 一种燃油加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油加热装置，涉及航空燃油系统试验技术领域。所述燃油加热装置包含有储油罐、板式换热器、导热油加温罐、氮气系统、离心油泵、阀门、系统管路、工控柜及计算机测控系统；所述燃油加热装置包含有泵站至储油罐的加油的管路、储油罐至泵站的回油管路、导热油循环油路、燃油循环油路及储油罐至试验油箱的输油管路。通过油路之间的循环，可以将燃油加热到试验所需油温，试验完成后，将燃油输送回泵站。本发明的有益效果：解决了航空煤油热惯性大、油温调节困难、燃油蒸汽与空气混合物易着火和爆炸的难题，能够将数十吨燃油在一天的有效工作时间内、均匀加热至60～100℃，然后安全输送至位于燃油系统全模台上的试验油箱内。

Description

一种燃油加热装置

技术领域

本发明涉及航空燃油系统试验技术领域，具体涉及一种燃油加热装置。

背景技术

《运输类飞机适航标准》要求在高于27℃以上环境温度下进行燃油系统工作试验，且试验要求燃油温度必须至少为43℃(110℉)。为了满足该适航符合性验证要求，大飞机燃油系统需开展相应的热燃油试验。燃油系统热燃油试验为国内首次开展的一项高风险大型试验。

一般情况下，燃油系统全尺寸地面模拟试验用油由泵送至燃油系统全模台上的试验油箱，试验结束后再放回泵站(油库)，整个试验过程中燃油温度为常温(即地面环境温度)，不满足试验用油温模拟要求：43℃(110℉)以上。因此，需要建立一套燃油加温装置，在热燃油试验开始前将试验用油加热到所模拟的温度。

对于大型运输类飞机，载油量达数十吨，航空煤油热惯性大、油温调节困难、燃油蒸汽与空气混合物易着火和爆炸，这些特点是燃油加温装置需解决的技术难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃油加热装置，以解决现有技术背景中存在的至少一处的问题。

本发明的技术方案是：一种燃油加热装置，包含有储油罐、盘管、导热油加温罐、氮气系统、第一电动离心泵、第三电动离心泵、阀门组、系统管路、泵站及计算机测控系统，其中，

所述储油罐用于储存需要加热的燃油；

所述盘管中空，两端设置有油管接口，盘管的中部置于所述储油罐的内腔，两端的油管接口置于所述储油罐的外侧；

所述导热油加温罐设置有出油口和回油口，导热油加温罐用于对所述储油罐内的燃油加热；

所述阀门组包含有第一球阀、第二球阀、第四球阀、第五球阀、第六球阀、第七球阀，其中，

所述第七球阀用于控制所述氮气系统的中通气管路的通断，其余球阀用于控制所述燃油加热装置中油路的通断；

所述系统管路包含有泵站至储油罐的加油管路、储油罐至泵站的回油管路、导热油循环油路及储油罐至试验油箱的输油管路，其中，

所述泵站至储油罐的加油管路中设置有第五球阀；

所述储油罐至泵站的回油管路中设置有第六球阀；

所述导热油循环油路中设置有导热油加温罐、第四球阀、第一电动离心泵、盘管及第一球阀，其中，

所述第四球阀的一端与所述导热油加温罐的出油口连通；

所述第一电动离心泵的一端与所述第四球阀的另一端连通，所述第一电动离心泵的另一端与所述盘管一端连通；

所述第一球阀的一端与所述导热油加温罐的回油口连通，另一端与所述盘管的另一端连通；

所述储油罐至试验油箱的输油管路中设置有第四球阀及第三电动离心泵，其中，所述第四球阀的一端与所述储油罐连通，另一端与所述第三电动离心泵连通；

所述氮气系统用于惰化储油罐内部的气体，并传递到计算机测控系统，计算机测控系统用于控制氮气系统。

优选地，所述燃油加热装置进一步包含燃油循环油路，所述燃油循环油路包含有第三球阀及第二电动离心泵，其中，所述第三球阀一端与所述储油罐连通，另一端与所述第二电动离心泵的一端连通，所述第二电动离心泵的另一端与所述储油罐的顶部连通。

优选地，所述燃油加热装置进一步包含板式换热器、第八球阀、第九球阀、第十球阀及第十一球阀，其中，

所述板式换热器设置有两套相互独立的燃油管路和导热油管路；其中，

所述燃油管路为燃油循环油路的一段管路，进油端设置有第十一球阀，所述第十一球阀的另一端与所述第二电动离心泵的一端连通，出油端设置有第十球阀，所述第十球阀的另一端与储油罐的顶部连通；

所述导热油管路为导热油循环油路的一段管路，进油端与设置有第八球阀，所述第八球阀的另一端与所述第一电动离心泵的一端连通，出油端设置有第九球阀，所述第九球阀的另一端与盘管连通。

优选地，所述储油罐设置为四方体形状，储油罐的顶部设置有通气孔，所述盘管螺旋布置在所述储油罐的内腔表面。

优选地，所述储油罐的底部设置有四通接头，四通接头的一个接头与储油罐连通，其余三个接头分别连通第四球阀、第三球阀及第六球阀的一端。

优选地，所述储油罐的外侧竖直安装有油尺，且油尺设置有高油位警戒线。

优选地，所述氮气系统包含有氮气瓶、氧浓度传感器、安全活门、第七球阀、减压器及电动插板开关，其中，

所述氮气瓶设置有多个，并与储油罐连通；

所述第七球阀及减压器设置在氮气瓶与储油罐连通的管路上，且减压器设置在氮气瓶与第七球阀之间，第七球阀与储油罐的顶部连通；

所述氧浓度传感器安装在储油罐的顶部；

所述电动插板开关安装在储油罐顶部的通气孔上，安全活门跨接在电动插板开关的两端，安全活门的出口与大气相通。

优选地，所述第八球阀设置为涡轮球阀，用于调节导热油进入板式换热器的流速，所述第十一球阀设置为涡轮球阀，用于调节燃油进入板式换热器的流速。

优选地，所述电动插板开关在所述燃油加热装置给储油罐加油和储油罐放油时必须打开，在给储油罐加温时必须关闭。

本发明的有益效果：本发明的一种燃油加热装置，解决了航空煤油热惯性大、油温调节困难、燃油蒸汽与空气混合物易着火和爆炸的难题，能够将数十吨燃油在一天的有效工作时间内、均匀加热至60～100℃，然后安全输送至位于燃油系统全模台上的试验油箱内。

附图说明

图1是本发明一实施例的燃油加热装置的结构示意图；

其中：1-储油罐、2-氮气瓶、3-氧浓度传感器、4-安全活门、5-第七球阀、6-减压器、7-油尺、8-盘管、9-第十球阀、10-第一球阀、11-板式换热器、12-导热油加温罐、13-第三电动离心泵、14-第四球阀、15-四通接头、16-第三球阀、17-第九球阀、18-第六球阀、19-第二电动离心泵、20-第十一球阀、21-第八球阀、22-第二球阀、23-第五球阀、24-第一电动离心泵、25-泵站，26-计算机测控系统、27-压力加油控制系统、28-试验台、29-电动插板开关。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供的一种燃油加热装置，包含有储油罐1、油尺7、盘管8、板式换热器11、导热油加温罐12、氮气系统、四通接头15、第一电动离心泵24、第二电动离心泵19、第三电动离心泵13、阀门组、第八球阀21、第九球阀17、第十球阀9、第十一球阀20、系统管路及计算机测控系统26。

储油罐1用于储存需要加热的燃油。储油罐1设置为四方体形状，储油罐1的顶部设置有通气孔，底部设置有四通接头15，盘管8螺旋布置在所述储油罐1的内腔表面。

盘管8中空，两端设置有油管接口，盘管8的中部置于所述储油罐1的内腔，两端的油管接口置于所述储油罐1的外侧。

导热油加温罐12设置有出油口和回油口，导热油加温罐12用于对所述储油罐1内的燃油加热。

阀门组包含有第一球阀10、第二球阀22、第四球阀14、第五球阀23、第六球阀18、第七球阀5，其中，第七球阀5用于控制所述氮气系统的中通气管路的通断，其余球阀用于控制所述燃油加热装置中油路的通断。

系统管路包含有泵站25至储油罐1的加油的管路、储油罐1至泵站25的回油管路、导热油循环油路、燃油循环油路及储油罐1至试验油箱的输油管路。

泵站25至储油罐1的加油管路中设置有第五球阀23。在泵站25至储油罐1加油过程中，第五球阀23打开，其余过程中，第五球阀23处于关闭状态。

储油罐1至泵站25的回油管路中设置有第六球阀18。第六球阀18一端与四通接头15连接，另一端与泵站25通过管路连通。当加热后的燃油试验完成后，需要将储油罐1内的剩余燃油回流到泵站25，打开第六球阀18，储油罐1内的燃油在重力作用下回流到泵站25。

导热油加温罐12的出油口与第二球阀22的一端连通，回油口与第一球阀10的一端连通，导热油循环油路中的导热油在导热油加温罐12内加热后，经第二球阀22流出，经第一球阀10流回导热油加温罐12。按照导热油的循环流向，在第二球阀22与第一球阀10之间依次设置有第一电动离心泵24、第八球阀21、板式换热器11、第九球阀17及盘管8。

板式换热器11设置有两套相互独立的燃油管路和导热油管路。

导热油管路为导热油循环油路的一段管路，进油端与设置有第八球阀21，所述第八球阀21的另一端与所述第一电动离心泵24的一端连通，出油端设置有第九球阀17，所述第九球阀17的另一端与盘管8连通。

第八球阀21设置为涡轮球阀，涡轮球阀可以调节导热油进入板式换热器11的流速，对板式换热器11起到保护作用。

盘管8螺旋布置在储油罐1的内腔表面，且盘管8设置为中空圆管，导热油从盘管8的内部流过，并将热量传递给储油罐1内的燃油。第一电动离心泵24为导热油的循环流动提供动力。

燃油循环油路中的燃油经第三球阀16从储油罐1内流出，经第十球阀9流回储油罐1，按照燃油循环油路中的燃油流向，在第三球阀16与第十球阀9之间依次设置有第二电动离心泵19、第十一球阀20及板式换热器11。

板式换热器11的燃油管路为燃油循环油路的一段管路，进油端设置有第十一球阀20，第十一球阀20的另一端与所述第二电动离心泵19的一端连通，出油端设置有第十球阀9，所述第十球阀9的另一端与储油罐1的顶部连通。

第十一球阀20设置为涡轮球阀，涡轮球阀可以调节燃油进入板式换热器11的流速，对板式换热器11起到保护作用。

第二电动离心泵19为燃油的循环流动提供动力。燃油经过循环后，加热更加均匀。燃油循环过程中经过板式换热器11，板式换热器11中的导热油管路可以对板式换热器11内燃油管路中的燃油进行二次加热，燃油加热效率更高。

储油罐1至试验油箱的输油管路中按照燃油的流向依次设置有第四球阀14及第三电动离心泵13。第四球阀14的一端与四通接头15连通，另一端与第三电动离心泵13连通，在第三电动离心泵13的作用下，储油罐1内加热的燃油输送至燃油试验的压力加油控制系统27，由压力加油控制系统27向试验台28上的油箱内供油。

氮气系统用于惰化储油罐1内部的气体，并传递到计算机测控系统26，计算机测控系统26用于控制氮气系统。

氮气系统包含有氮气瓶2、氧浓度传感器3、安全活门4、第七球阀5、减压器6及电动插板开关29。其中，氮气瓶2设置有多个，并与储油罐1连通；第七球阀5及减压器6设置在氮气瓶2与储油罐1连通的管路上，且减压器6设置在第七球阀5与氮气瓶之间，一般氮气瓶的充装压力为12MPa(120kg)，储油罐的最大工作压力仅为2～3kg，减压器6的作用是将氮气瓶压力减至储油罐1的安全工作压力；氧浓度传感器3及安全活门4安装在储油罐1的顶部。氧浓度传感器3的一端与计算机测控系统26连接，计算机测控系统26接收氧浓度传感器3的信号。在给储油罐1中的燃油加温之前，关闭电动插板开关29，第七球阀5打开，氮气瓶2内的氮气经减压器6充入储油罐1内部。当储油罐1内部的压力超出规定值时安全活门4打开。当储油罐1气相空间的氧浓度达到9％时，开始给储油罐1中的燃油加温。当储油罐1中的热燃油被泵送至燃油系统试验台上的试验油箱结束时，关闭第七球阀5，打开电动插板开关29。

储油罐1的底部设置有四通接头15，四通接头15的一个接头与储油罐1连通，其余三个分别连通储油罐1至泵站25的回油管路、燃油循环油路及储油罐1至试验油箱的输油管路。

储油罐1的外侧安装有油尺7，用于显示储油罐1内的油量，油尺7设置有高油位警戒线。

电动插板开关29在该装置给储油罐1加油和储油罐1放油时打开，在给储油罐1加温时关闭。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种燃油加热装置，其特征在于：包含有储油罐(1)、盘管(8)、导热油加温罐(12)、氮气系统、第一电动离心泵(24)、第三电动离心泵(13)、阀门组、系统管路、泵站(25)及计算机测控系统(26)，其中，

所述储油罐(1)用于储存需要加热的燃油；

所述盘管(8)中空，两端设置有油管接口，盘管(8)的中部置于所述储油罐(1)的内腔，两端的油管接口置于所述储油罐(1)的外侧；

所述导热油加温罐(12)设置有出油口和回油口，导热油加温罐(12)用于对所述储油罐(1)内的燃油加热；

所述阀门组包含有第一球阀(10)、第二球阀(22)、第四球阀(14)、第五球阀(23)、第六球阀(18)、第七球阀(5)，其中，

所述第七球阀(5)用于控制所述氮气系统的中通气管路的通断，其余球阀用于控制所述燃油加热装置中油路的通断；

所述系统管路包含有泵站(25)至储油罐(1)的加油管路、储油罐(1)至泵站(25)的回油管路、导热油循环油路及储油罐(1)至试验油箱的输油管路，其中，

所述泵站(25)至储油罐(1)的加油管路中设置有第五球阀(23)；

所述储油罐(1)至泵站(25)的回油管路中设置有第六球阀(18)；

所述导热油循环油路中设置有导热油加温罐(12)、第二球阀(22)、第一电动离心泵(24)、盘管(8)及第一球阀(10)，其中，

所述第二球阀(22)的一端与所述导热油加温罐(12)的出油口连通；

所述第一电动离心泵(24)的一端与所述第二球阀(22)的另一端连通，所述第一电动离心泵(24)的另一端与所述盘管(8)一端连通；

所述第一球阀(10)的一端与所述导热油加温罐(12)的回油口连通，另一端与所述盘管(8)的另一端连通；

所述储油罐(1)至试验油箱的输油管路中设置有第四球阀(14)及第三电动离心泵(13)，其中，所述第四球阀(14)的一端与所述储油罐(1)连通，另一端与所述第三电动离心泵(13)连通；

所述氮气系统用于惰化储油罐(1)内部的气体，并传递到计算机测控系统(26)，计算机测控系统(26)用于控制氮气系统。

2.根据权利要求1所述的燃油加热装置，其特征在于：所述燃油加热装置进一步包含燃油循环油路，所述燃油循环油路包含有第三球阀(16)及第二电动离心泵(19)，其中，所述第三球阀(16)一端与所述储油罐(1)连通，另一端与所述第二电动离心泵(19)的一端连通，所述第二电动离心泵(19)的另一端与所述储油罐(1)的顶部连通。

3.根据权利要求2所述的燃油加热装置，其特征在于：所述燃油加热装置进一步包含板式换热器(11)、第八球阀(21)、第九球阀(17)、第十球阀(9)及第十一球阀(20)，其中，

所述板式换热器(11)设置有两套相互独立的燃油管路和导热油管路；其中，

所述燃油管路为燃油循环油路的一段管路，进油端设置有第十一球阀(20)，所述第十一球阀(20)的另一端与所述第二电动离心泵(19)的一端连通，出油端设置有第十球阀(9)，所述第十球阀(9)的另一端与储油罐(1)的顶部连通；

所述导热油管路为导热油循环油路的一段管路，进油端与设置有第八球阀(21)，所述第八球阀(21)的另一端与所述第一电动离心泵(24)的一端连通，出油端设置有第九球阀(17)，所述第九球阀(17)的另一端与盘管(8)连通。

4.根据权利要求1所述的燃油加热装置，其特征在于：所述储油罐(1)设置为四方体形状，储油罐(1)的顶部设置有通气孔，所述盘管(8)螺旋布置在所述储油罐(1)的内腔表面。

5.根据权利要求2所述的燃油加热装置，其特征在于：所述储油罐(1)的底部设置有四通接头(15)，四通接头(15)的一个接头与储油罐(1)连通，其余三个接头分别连通第四球阀(14)、第三球阀(16)及第六球阀(18)的一端。

6.根据权利要求4所述的燃油加热装置，其特征在于：所述储油罐(1)的外侧竖直安装有油尺(7)，且油尺(7)设置有高油位警戒线。

7.根据权利要求4所述的燃油加热装置，其特征在于：所述氮气系统包含有氮气瓶(2)、氧浓度传感器(3)、安全活门(4)、第七球阀(5)、减压器(6)及电动插板开关(29)，其中，

所述氮气瓶(2)设置有多个，并与储油罐(1)连通；

所述第七球阀(5)及减压器(6)设置在氮气瓶(2)与储油罐(1)连通的管路上，且减压器(6)设置在氮气瓶(2)与第七球阀(5)之间，第七球阀(5)与储油罐(1)的顶部连通；

所述氧浓度传感器(3)安装在储油罐(1)的顶部；

所述电动插板开关(29)安装在储油罐(1)顶部的通气孔上，安全活门(4)跨接在电动插板开关(29)的两端，安全活门(4)的出口与大气相通。

8.根据权利要求3所述的燃油加热装置，其特征在于：所述第八球阀(21)设置为涡轮球阀，用于调节导热油进入板式换热器(11)的流速，所述第十一球阀(20)设置为涡轮球阀，用于调节燃油进入板式换热器(11)的流速。

9.根据权利要求7所述的燃油加热装置，其特征在于：所述电动插板开关(29)在所述燃油加热装置给储油罐(1)加油和储油罐(1)放油时必须打开，在给储油罐(1)加温时必须关闭。