CN106583078A - 一种冰雾喷洒设施的气源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冰雾喷洒设施的气源系统，属于直升机综合试验技术领域。包括：空气压缩机、蝶形阀、储气罐、过滤器组、稳压调节阀、第一压力传感器、空气加热器、压力调节阀、第二压力传感器、温度传感器、喷嘴阵列、计算机、PLC控制器及各部件之间的气源管路；空气压缩机通过气源管路依次与蝶形阀、储气罐、过滤器组、稳压调节阀、空气加热器、压力调节阀及喷嘴阵列连接；稳压调节阀与空气加热器之间设置有第一压力传感器，压力调节阀与喷嘴阵列之间设置有第二压力传感器及温度传感器；空气压缩机、稳压调节阀、空气加热器、压力调节阀与控制系统连接。本发明的压力和温度调节范围宽、系统可扩展性高，可根据不同工况系统自动实现调节。

Description

一种冰雾喷洒设施的气源系统
技术领域
本发明属于直升机综合试验技术领域，具体涉及一种冰雾喷洒设施的气源系统。
背景技术
建设直升机冰雾喷洒设施的目的是开展直升机旋翼防除冰试验，工作原理为利用气源系统和水源系统分别提供的具有一定温度及压力的气和水，经过管路输送到喷嘴处，在低温条件下喷雾来模拟真实云雾环境。冰雾喷洒试验是考核直升机悬停状态全尺寸旋翼防除冰系统的效能、验证防除冰能力的重要试验手段。
气源系统需要有调节喷雾阵列前端的供气压力与温度的能力，压缩空气的洁净度也是决定喷雾结冰性能的关键因素，现有的气源系统的无法提供具有一定压力和温度的纯净空气，不能满足冰雾喷洒试验的要求。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种冰雾喷洒设施的气源系统，实现对气体压力、温度的远程控制，操作简便；满足冰雾喷洒试验的要求。
本发明的技术方案：一种冰雾喷洒设施的气源系统，包括：空气压缩机、蝶形阀、储气罐、过滤器组、稳压调节阀、第一压力传感器、空气加热器、压力调节阀、第二压力传感器、温度传感器、喷嘴阵列、控制系统及各部件之间的气源管路；
所述控制系统由计算机、PLC控制器构成；
所述空气压缩机通过气源管路由左及右依次与蝶形阀、储气罐、过滤器组、稳压调节阀、空气加热器、压力调节阀及喷嘴阵列连接；
所述稳压调节阀与空气加热器之间的气源管路设置有第一压力传感器，所述压力调节阀与喷嘴阵列之间的气源管路依次设置有第二压力传感器及温度传感器；
所述空气压缩机、稳压调节阀、空气加热器、压力调节阀与控制系统连接。
优选地，所述储气罐容量为空气压缩机的排气量的1/5-1/8。
优选地，所述过滤器组采用三级过滤，包括：前过滤器、后过滤器及精过滤器，且每级控制精度为3um、1um、0.01um。
优选地，所述稳压阀通过PLC控制器闭环控制。
优选地，所述稳压阀的压力设定值高于喷嘴阵列的工作要求最大供气压力值。
优选地，所述计算机内设置有不同的目标工况，所述目标工况的压力和温度设定值不同。
优选地，所述空气加热器的加热功率和压力调节阀的开度由所述PID控制器内的PID算法自动控制。
本发明的技术有益效果：
1)实现远程控制，操作简单。操作人员只需在远离现场的测控间根据不同工况输入压力和温度的目标值，系统自动实现调节；
2)系统可扩展性高。如有更高的气体处理量要求，只需在系统中并联空压机和储气罐等即可实现；
3)压力和温度调节范围宽，扩展了冰雾参数的调节范围。压力调节范围可达0.1MPa-1MPa，温度调节范围可达0℃-100℃。
附图说明
图1为本发明一种冰雾喷洒设施的气源系统的一优选实施例的系统结构示意图。
其中，1-空气压缩机，2-蝶形阀，3-储气罐，4-过滤器组，5-稳压调节阀，6-第一压力传感器，7-空气加热器，8-压力调节阀，9-第二压力传感器，10-温度传感器，11-水源系统，12-喷嘴阵列，13-计算机，14-PLC控制器。
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，一种冰雾喷洒设施的气源系统，包括：空气压缩机1、蝶形阀2、储气罐3、过滤器组4、稳压调节阀5、第一压力传感器6、空气加热器7、压力调节阀8、第二压力传感器9、温度传感器10、喷嘴阵列12、控制系统及各部件之间的气源管路；
空气压缩机1通过气源管路由左及右依次与蝶形阀2、储气罐3、过滤器组4、稳压调节阀5、空气加热器7、压力调节阀8及喷嘴阵列12连接；
稳压调节阀5与空气加热器7之间的气源管路设置有第一压力传感器6，压力调节阀8与喷嘴阵列12之间的气源管路依次设置有第二压力传感器9及温度传感器10；
控制系统由计算机13、PLC控制器14构成，空气压缩机1、稳压调节阀5、第一压力传感器6、空气加热器7、压力调节阀8、第二压力传感器9、及温度传感器10与控制系统连接形成一个闭环的控制系统。
第二压力传感器9和温度传感器10安装在靠近喷嘴阵列的一端，操作人员在计算机3中预先输入目标工况对应的压力和温度设定值，控制系统可根据第一压力传感器6的反馈值与预先设定之间的偏差，在PLC控制器14内由PID算法自动控制，初步调节空气压缩机1的气源流量和稳压调节阀的开度，再进行下一步调节。控制系统根据第二传感器9反馈值与该设定值之间的偏差，在PLC控制器14内由PID算法自动控制压力调节阀8的开度和空气加热器7的加热功率，实现对压缩空气的进一步调节，满足实验对气体的要求。控制系统还可实现系统稳压和空气压缩机1的启停控制及状态监测。
喷洒设施气源系统调节气体流程如下：
由空气压缩机1产生最初的压缩空气，空气压缩机1的选型依据气体处理量和出口压力。冰雾喷洒设施中的喷嘴在不同工况下的空气流量不同，空气压缩机1的气体处理量应大于喷嘴阵列12中所有喷嘴的最大空气流量之和；空气压缩机1的出口压力应涵盖喷嘴工作要求的压力调节范围。
打开气源管路中的蝶形阀2，来源于空气压缩机1的压缩空气进入储气罐3中，压缩空气在储气罐3内冷置、析出水分，并实现初步稳压。根据设计常规空压机压气工程使用经验，储气罐容量为空压机排气量的1/5—1/8。
压缩空气再经空气过滤器组4实现干燥净化；过滤器采用三级过滤，包括前过滤器、后过滤器和精过滤器，每一级的过滤精度分别为3μm，1μm和0.01μm，有效除去系统中压缩空气中所含的油和水及颗粒杂质。
在供气总管路上设置稳压调节阀5，在稳压调节阀5的后端设置第一压力传感器6。稳压调节阀5通过PLC控制器14内的PID闭环控制，实现气源系统总供气压力的稳定，稳压阀压力设定值须高于喷嘴工作要求的最大供气压力；稳压值实验前输入且在试验过程中时为不变值，稳压后的气体压力再经压力调节阀8为压力调节阀微调，精度进一步提高。
稳压后的压缩空气再经过空气加热器7实现温度的调节，空气加热器7采用电加热方式，具有恒温加热功能，根据不同空气流量和加热温度需求，由PLC控制器14控制空气加热器7实现实时加热功率的自动调节。
经过一系列处理的具有设定压力和温度的纯净空气与水源系统11提供的经处理后的纯净水通过喷嘴阵列12喷出，形成冰雾。
本发明一种冰雾喷洒设施的气源系统的压力和温度调节范围宽，扩展了冰雾参数的调节范围；其系统可扩展性高，具有更好的应用范围；可根据不同工况输入压力和温度的目标值，系统自动实现调节。
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 (7)

1.一种冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于，包括：空气压缩机(1)、蝶形阀(2)、储气罐(3)、过滤器组(4)、稳压调节阀(5)、第一压力传感器(6)、空气加热器(7)、压力调节阀(8)、第二压力传感器(9)、温度传感器(10)、喷嘴阵列(12)、控制系统及各部件之间的气源管路；
所述控制系统由计算机(13)、PLC控制器(14)构成；
所述空气压缩机(1)通过气源管路由左及右依次与蝶形阀(2)、储气罐(3)、过滤器组(4)、稳压调节阀(5)、空气加热器(7)、压力调节阀(8)及喷嘴阵列(12)连接；
所述稳压调节阀(5)与空气加热器(7)之间的气源管路设置有第一压力传感器(6)，所述压力调节阀(8)与喷嘴阵列(12)之间的气源管路依次设置有第二压力传感器(9)及温度传感器(10)；
所述空气压缩机(1)、稳压调节阀(5)、空气加热器(7)、压力调节阀(8)与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的冰雾喷洒设施气源系统，其特征在于：所述储气罐(3)容量为空气压缩机(1)的排气量的1/5-1/8。
3.根据权利要求1所述的冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于：所述过滤器组(4)采用三级过滤，包括：前过滤器、后过滤器及精过滤器，且每级控制精度为3um、1um、0.01um。
4.根据权利要求1所述的冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于：所述稳压阀(5)通过PLC控制器(14)闭环控制。
5.根据权利要求4所述的冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于：所述稳压阀(5)的压力设定值高于喷嘴阵列(12)的工作要求最大供气压力值。
6.根据权利要求1所述的冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于：所述计算机(13)内设置有不同的目标工况，所述目标工况的压力和温度设定值不同。
7.根据权利要求1所述的冰雾喷洒设施的气源系统，其特征在于：所述空气加热器(7)的加热功率和压力调节阀(8)的开度由所述PID控制器(14)内的PID算法自动控制。
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