CN105486511B - 一种试车台状态参数的调试方法 - Google Patents
一种试车台状态参数的调试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种试车台状态参数的调试方法，所述调试的类型包括空载调试、带载调试以及热试车，所述带载调试和热试车，包括如下步骤：1)、调试进气系统；2)、调试加热器；3)、调试推力测量设备；4)、调试引射器；5)、对进气系统、加热器、推力测量设备、引射器进行联合调试。与现有技术相比，本发明提供的试车台状态参数的调试方法，可以整体掌握试车台的性能，降低试验成本，提高试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种试车台状态参数的调试方法。
背景技术
目前，发动机试验时，要求一组参数，包括进气总压，进气空气流量，进气氧成分，进气总温，发动机供油油量，空气环境压力，称之为状态点，同时达到设定值及稳定后，记录其性能及参数或考核其性能。但是，在发动机试验前，需要对试车台进行调试，以确定试车台的性能是否能够满足发动机的试验要求，但是，目前尚没有成熟的调试方法，这导致了无法整体掌握试车台的性能，从而增加了模拟时间，提高了试验成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种试车台状态参数的调试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种试车台状态参数的调试方法，所述调试的类型包括空载调试、带载调试以及热试车，所述带载调试和热试车，包括如下步骤：
1)、调试进气系统；
2)、调试加热器；
3)、调试推力测量设备；
4)、调试引射器；
5)、对进气系统、加热器、推力测量设备、引射器进行联合调试。
在调试进气系统时，采用预测控制法调试试车台进气状态参数，其包括如下步骤：
1)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试进气压力调节阀；
2)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试加热器燃料比例调节阀
3)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试发动机燃料比例节流阀
4)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试液氧流量调节阀。
所述加热器调试的内容包括：点火条件调试，温度传感器时间常数调试，加热器出口温度调试。
所述推力测量设备调试的内容包括：拟合压力平衡式迷宫平衡压力和/或漏气量-气流静压曲线；确定标准力值工作特性方程；确定工作传感器工作特性方程；
所述预测控制法，包括如下步骤：
1)、根据当前状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量，与所需模拟状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量的设定值的差值通过进气系统状态点参数方程组解算出单个参数的控制量；
2)、根据所述步骤1)中所解算出的单个参数的控制量，调节控制上述参数的各阀门的开度，使得在下一循环开始时，设定各阀门的开度满足所述步骤1)中所解算出的单个参数的控制量；
3)重复所述步骤1)和步骤2)直至模拟精度满足要求；
所述进气系统状态点参数方程组为：
qmi＝qma+qmo+qmj
pti＝pt2+Δpt2
所述进气系统状态点参数方程组中，qmi为进气流量，qma为通过进气压力调节阀的质量流量，qmo为补氧流量，qmj为加热器供油流量，pti为进气总压，Ai为进气截面面积，Tti为进气总温，q(λi)为计算截面气体流量系数，Tti0为当前进气总温，η为燃烧效率，Qj为加热器供油汽化潜热，α为过热空气系数，Cp为燃气定压比热，Cv为进气压力调节阀的阀门流量系数，Psa为气源压力，pt2为空气调节阀阀后压力，γ为空气质量比重，T0a为空气源温度，ΔPt2为管道压力损失，Tsa为混合前空气温度，Cpa为空气定压比热，Tso为混合前补氧温度，Cpo为氧气定压比热，Q0为加热器供油汽化潜热，为理论空燃比；
在所述进气系统状态点参数方程组中，已知当前态点的进气空气流量，当前态点的补氧流量，当前态点的加热器供油流量，当前态点的进气总压，当前态点的进气总温，当前态点的当前进气总温，当前态点的过热空气系数，和所需模拟状态点的进气总压，所需模拟状态点的进气总温，求解与所需模拟状态点的进气总压和所需模拟状态点的进气总温对应的所需模拟状态点的进气空气流量，所需模拟状态点的补氧流量，所需模拟状态点的加热器供油流量。
所述进气压力调节阀的调试内容包括确定进气压力调节阀的流量-开度特性曲线、临界点、分辨率、重复性精度、负载压力充填时间、负载压降曲线；所述进气压力调节阀的分辨率为使流量或进气压力发生有效、最小变化的调节阀门开度变化值，所述负载压降为进气压力调节阀阀后压力与进气模拟总压的差值。
确定进气压力调节阀流量-开度特性曲线的方法，包括如下步骤：
1)、通过进气压力调节阀的质量流量与阀前压力和阀后压力，介质密度，温度、阀门额定面积、阀门开度关系，由公式
时
时
和qma＝Qρa得到：
上述公式中，CV为进气压力调节阀的阀门流量系数，Q为通过进气压力调节阀的体积流量，γ1为介质比重，T0为空气温度，p1为进气压力调节阀阀前压力，p2为进气压力调节阀阀后压力，qma为通过进气压力调节阀的质量流量，ρa为介质密度，Ka为进气压力调节阀的阀门开度，Aa为进气压力调节阀的阀门额定面积，cp1为介质定压比热，R为气体常数，Ta为介质温度，Δp为进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差；
其中，进气压力调节阀的阀门额定面积，介质密度，介质定压比热，介质比重为常数；
2)、将测量所得的介质温度，进气压力调节阀阀前压力，进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差作为参变量，将进气压力调节阀的阀门开度作为自变量；
3)以气源设计压力的85％为上限，以所需最小的进气压力调节阀阀前压力为下限，将由所需最小的进气压力调节阀阀前压力和气源设计压力的85％之间的压力分割成若干压力点，在每个压力点下，将进气压力调节阀按10％～90％、间隔10％的开度正反行程开启三遍，记录每个压力下每个开度的进气压力调节阀阀前压力、进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差、以及通过进气压力调节阀的质量流量，将上述记录的每个压力下每个开度的进气压力调节阀阀前压力、进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差、以及通过进气压力调节阀的质量流量的3个数据取平均数，拟合进气压力调节阀流量-开度特性曲线。
确定进气压力调节阀临界点的方法，其步骤为：在进气压力调节阀阀前压力固定和进气压力调节阀的阀门开度变化过程中，在某个进气压力调节阀的阀门开度下出现临界流动时，然后逐步减小进气压力调节阀的阀门开度，直至通过进气压力调节阀的质量流量与进气压力调节阀阀前压力不成正比关系，由此点的进气压力调节阀阀后压力即可确定进气压力调节阀临界点。
发动机燃料比例节流阀的调试方法的调试内容包括确定所述发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线、分辨率和重复性精度；所述发动机燃料比例节流阀的分辨率为使流量发生有效、最小变化的阀门开度变化值。
确定发动机燃料比例节流阀流量-开度特性曲线的方法，包括如下步骤：
1)、通过发动机燃料比例节流阀的质量流量仅与发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差、工作介质密度、阀门额定面积、阀门开度的关系，由公式
确定发动机燃料比例节流阀的质量流量与发动机燃料比例节流阀的阀门开度的关系；
上述公式中，qm为通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，Kb为发动机燃料比例节流阀的阀门开度，CVj为发动机燃料比例节流阀的阀门流量系数，Ab为发动机燃料比例节流阀阀门额定面积，Δpj为发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，ρb为工作介质密度，g为重力加速度，其为已知常数；
2)、将发动机燃料比例节流阀的阀门额定面积、工作介质密度作为常数，将发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差作为参变量，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度作为自变量；
3)、在试车台进气系统的任一工作压力下，均会产生一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，对于任一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度从5％、10％、15％、…、90％、95％开启三遍，进行喷液试验，记录通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，将每个阀门开度所记录的三个发动机燃料比例节流阀的质量流量取平均值，作为有效的发动机燃料比例节流阀的质量流量，进而计算出发动机燃料比例节流阀流量系数，同时拟合发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线。
所述空载调试和带载调试可以用模拟筒代替。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明提供的试车台状态参数的调试方法，可以整体掌握试车台的性能，降低试验成本，提高试验效率。
具体实施方式
一种试车台状态参数的调试方法，所述调试的类型包括空载调试、带载调试以及热试车，所述带载调试和热试车，包括如下步骤：
1)、调试进气系统；
2)、调试加热器；
3)、调试推力测量设备；
4)、调试引射器；
5)、对进气系统、加热器、推力测量设备、引射器进行联合调试。
在调试进气系统时，采用预测控制法调试试车台进气状态参数，其包括如下步骤：
1)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试进气压力调节阀；
2)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试加热器燃料比例调节阀
3)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试发动机燃料比例节流阀
4)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试液氧流量调节阀。
所述加热器调试的内容包括：点火条件调试，温度传感器时间常数调试，加热器出口温度调试。
所述推力测量设备调试的内容包括：拟合压力平衡式迷宫平衡压力和/或漏气量-气流静压曲线；确定标准力值工作特性方程；确定工作传感器工作特性方程；
所述预测控制法，包括如下步骤：
1)、根据当前状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量，与所需模拟状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量的设定值的差值通过进气系统状态点参数方程组解算出单个参数的控制量；
2)、根据所述步骤1)中所解算出的单个参数的控制量，调节控制上述参数的各阀门的开度，使得在下一循环开始时，设定各阀门的开度满足所述步骤1)中所解算出的单个参数的控制量；
3)重复所述步骤1)和步骤2)直至模拟精度满足要求；
所述进气系统状态点参数方程组为：
qmi＝qma+qmo+qmj
pti＝pt2+Δpt2
所述进气系统状态点参数方程组中，qmi为进气流量，qma为通过进气压力调节阀的质量流量，qmo为补氧流量，qmj为加热器供油流量，pti为进气总压，Ai为进气截面面积，Tti为进气总温，q(λi)为计算截面气体流量系数，Tti0为当前进气总温，η为燃烧效率，Qj为加热器供油汽化潜热，α为过热空气系数，Cp为燃气定压比热，Cv为进气压力调节阀的阀门流量系数，Psa为气源压力，pt2为空气调节阀阀后压力，γ为空气质量比重，T0a为空气源温度，ΔPt2为管道压力损失，Tsa为混合前空气温度，Cpa为空气定压比热，Tso为混合前补氧温度，Cpo为氧气定压比热，Q0为加热器供油汽化潜热，为理论空燃比；
在所述进气系统状态点参数方程组中，已知当前态点的进气空气流量，当前态点的补氧流量，当前态点的加热器供油流量，当前态点的进气总压，当前态点的进气总温，当前态点的当前进气总温，当前态点的过热空气系数，和所需模拟状态点的进气总压，所需模拟状态点的进气总温，求解与所需模拟状态点的进气总压和所需模拟状态点的进气总温对应的所需模拟状态点的进气空气流量，所需模拟状态点的补氧流量，所需模拟状态点的加热器供油流量。
所述进气压力调节阀的调试内容包括确定进气压力调节阀的流量-开度特性曲线、临界点、分辨率、重复性精度、负载压力充填时间、负载压降曲线；所述进气压力调节阀的分辨率为使流量或进气压力发生有效、最小变化的调节阀门开度变化值，所述负载压降为进气压力调节阀阀后压力与进气模拟总压的差值。
确定进气压力调节阀流量-开度特性曲线的方法，包括如下步骤：
1)、通过进气压力调节阀的质量流量与阀前压力和阀后压力，介质密度，温度、阀门额定面积、阀门开度关系，由公式
时
时
和qma＝Qρa得到：
上述公式中，CV为进气压力调节阀的阀门流量系数，Q为通过进气压力调节阀的体积流量，γ1为介质比重，T0为空气温度，p1为进气压力调节阀阀前压力，p2为进气压力调节阀阀后压力，qma为通过进气压力调节阀的质量流量，ρa为介质密度，Ka为进气压力调节阀的阀门开度，Aa为进气压力调节阀的阀门额定面积，cp1为介质定压比热，R为气体常数，Ta为介质温度，Δp为进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差；
其中，进气压力调节阀的阀门额定面积，介质密度，介质定压比热，介质比重为常数；
2)、将测量所得的介质温度，进气压力调节阀阀前压力，进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差作为参变量，将进气压力调节阀的阀门开度作为自变量；
3)以气源设计压力的85％为上限，以所需最小的进气压力调节阀阀前压力为下限，将由所需最小的进气压力调节阀阀前压力和气源设计压力的85％之间的压力分割成若干压力点，在每个压力点下，将进气压力调节阀按10％～90％、间隔10％的开度正反行程开启三遍，记录每个压力下每个开度的进气压力调节阀阀前压力、进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差、以及通过进气压力调节阀的质量流量，将上述记录的每个压力下每个开度的进气压力调节阀阀前压力、进气压力调节阀阀后压力与阀前压力的压差、以及通过进气压力调节阀的质量流量的3个数据取平均数，拟合进气压力调节阀流量-开度特性曲线。
确定进气压力调节阀临界点的方法，其步骤为：在进气压力调节阀阀前压力固定和进气压力调节阀的阀门开度变化过程中，在某个进气压力调节阀的阀门开度下出现临界流动时，然后逐步减小进气压力调节阀的阀门开度，直至通过进气压力调节阀的质量流量与进气压力调节阀阀前压力不成正比关系，由此点的进气压力调节阀阀后压力即可确定进气压力调节阀临界点。
发动机燃料比例节流阀的调试方法的调试内容包括确定所述发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线、分辨率和重复性精度；所述发动机燃料比例节流阀的分辨率为使流量发生有效、最小变化的阀门开度变化值。
确定发动机燃料比例节流阀流量-开度特性曲线的方法，包括如下步骤：
1)、通过发动机燃料比例节流阀的质量流量仅与发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差、工作介质密度、阀门额定面积、阀门开度的关系，由公式
确定发动机燃料比例节流阀的质量流量与发动机燃料比例节流阀的阀门开度的关系；
上述公式中，qm为通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，Kb为发动机燃料比例节流阀的阀门开度，CVj为发动机燃料比例节流阀的阀门流量系数，Ab为发动机燃料比例节流阀阀门额定面积，Δpj为发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，ρb为工作介质密度，g为重力加速度，其为已知常数；
2)、将发动机燃料比例节流阀的阀门额定面积、工作介质密度作为常数，将发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差作为参变量，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度作为自变量；
3)、在试车台进气系统的任一工作压力下，均会产生一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，对于任一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度从5％、10％、15％、…、90％、95％开启三遍，进行喷液试验，记录通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，将每个阀门开度所记录的三个发动机燃料比例节流阀的质量流量取平均值，作为有效的发动机燃料比例节流阀的质量流量，进而计算出发动机燃料比例节流阀流量系数，同时拟合发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线。
所述空载调试和带载调试可以用模拟筒代替。
最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳的实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替代，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种试车台状态参数的调试方法，其特征在于，所述调试的类型包括空载调试、带载调试以及热试车，所述带载调试和热试车，包括如下步骤：
1)、调试进气系统；
2)、调试加热器；
3)、调试推力测量设备；
4)、调试引射器；
5)、对进气系统、加热器、推力测量设备、引射器进行联合调试；
在调试进气系统时，采用预测控制法调试试车台进气状态参数，其包括如下步骤：
1.1)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试进气压力调节阀；
1.2)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试加热器燃料比例调节阀
1.3)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试发动机燃料比例节流阀
1.4)、按预测控制法得出的单个参数的控制量，调试液氧流量调节阀；
所述预测控制法，包括如下步骤：
a)、根据当前状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量，与所需模拟状态点的进气总压，进气空气流量，补氧流量，进气总温，发动机供油油量的设定值的差值通过进气系统状态点参数方程组解算出单个参数的控制量；
b)、根据所述步骤a)中所解算出的单个参数的控制量，调节控制上述参数的各阀门的开度，使得在下一循环开始时，设定各阀门的开度满足所述步骤a)中所解算出的单个参数的控制量；
c)重复所述步骤a)和步骤b)直至模拟精度满足要求；
所述进气系统状态点参数方程组为：
qmi＝qma+qmo+qmj
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所述进气系统状态点参数方程组中，qmi为进气空气流量，qma为通过进气压力调节阀的质量流量，qmo为补氧流量，qmj为加热器供油流量，pti为进气总压，Ai为进气截面面积，Tti为进气总温，q(λi)为计算截面气体流量系数，Tti0为当前进气总温，η为燃烧效率，Qj为加热器供油汽化潜热，α为过热空气系数，cp为燃气定压比热，Cv为进气压力调节阀的阀门流量系数，Psa为气源压力，pt2为空气调节阀阀后压力，γ为空气质量比重，T0a为空气源温度，ΔPt2为管道压力损失，Tsa为混合前空气温度，Cpa为空气定压比热，Tso为混合前补氧温度，Cpo为氧气定压比热，Q0为液氧汽化潜热，为理论空燃比；
在所述进气系统状态点参数方程组中，已知当前态点的进气空气流量，当前态点的补氧流量，当前态点的加热器供油流量，当前态点的进气总压，当前态点的进气总温，当前态点的当前进气总温，当前态点的过热空气系数，和所需模拟状态点的进气总压，所需模拟状态点的进气总温，求解与所需模拟状态点的进气总压和所需模拟状态点的进气总温对应的所需模拟状态点的进气空气流量，所需模拟状态点的补氧流量，所需模拟状态点的加热器供油流量。
2.根据权利要求1所述的试车台状态参数的调试方法，其特征在于，加热器调试的内容包括：点火条件调试、温度传感器时间常数调试和加热器出口温度调试。
3.根据权利要求1所述的试车台状态参数的调试方法，其特征在于，推力测量设备调试的内容包括：拟合压力平衡式迷宫平衡压力和/或漏气量-气流静压曲线；确定标准力值工作特性方程；确定工作传感器工作特性方程。
4.根据权利要求1所述的试车台状态参数的调试方法，其特征在于，所述进气压力调节阀的调试内容包括确定进气压力调节阀的流量-开度特性曲线、临界点、分辨率、重复性精度、负载压力充填时间和负载压降曲线；所述进气压力调节阀的分辨率为使流量或进气压力发生有效、最小变化的调节阀门开度变化值，所述负载压降为进气压力调节阀阀后压力与进气模拟总压的差值。
5.根据权利要求1所述的试车台状态参数的调试方法，其特征在于，发动机燃料比例节流阀的调试方法的调试内容包括确定所述发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线、分辨率和重复性精度；所述发动机燃料比例节流阀的分辨率为使流量发生有效、最小变化的阀门开度变化值。
6.根据权利要求5所述的试车台状态参数的调试方法，其特征在于，确定发动机燃料比例节流阀流量-开度特性曲线的方法，包括如下步骤：
1)、通过发动机燃料比例节流阀的质量流量仅与发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差、工作介质密度、阀门额定面积、阀门开度的关系，由公式
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<mi>q</mi>
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</mrow>
确定发动机燃料比例节流阀的质量流量与发动机燃料比例节流阀的阀门开度的关系；
上述公式中，qm为通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，Kb为发动机燃料比例节流阀的阀门开度，CVj为发动机燃料比例节流阀的阀门流量系数，Ab为发动机燃料比例节流阀阀门额定面积，△pj为发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，ρb为工作介质密度，g为重力加速度，其为已知常数；
2)、将发动机燃料比例节流阀的阀门额定面积、工作介质密度作为常数，将发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差作为参变量，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度作为自变量；
3)、在试车台进气系统的任一工作压力下，均会产生一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，对于任一个发动机燃料比例节流阀阀后压力与阀前压力的压差，将发动机燃料比例节流阀的阀门开度从5％、10％、15％、…、90％、95％开启三遍，进行喷液试验，记录通过发动机燃料比例节流阀的质量流量，将每个阀门开度所记录的三个发动机燃料比例节流阀的质量流量取平均值，作为有效的发动机燃料比例节流阀的质量流量，进而计算出发动机燃料比例节流阀流量系数，同时拟合发动机燃料比例节流阀的流量-开度曲线。
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