CN107065951B - 动态模拟真空系统压力精准调节控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动态模拟舱内压力调节技术领域，具体涉及一种动态模拟真空系统压力精准调节控制装置及方法，该装置包括动态模拟舱、压力变送器、抽真空管线和压力补偿管线，抽真空管线上设置抽真空调节阀和真空泵，压力补偿管线与抽真空管线并联，并在压力补偿管线上设置补偿调节阀，动态模拟舱同时连通压力变送器，压力变送器、真空调节阀和补偿调节阀均连接控制器；该方法具体为：首先开启抽真空调节阀和真空泵进行抽真空，直至动态模拟舱内当前压力值到达目标值附近后开启补偿调节阀，通过压力补偿管线向抽空真管线通入补偿气，将动态模拟舱内的压力值调整至目标压力值。本发明在不影响动态模拟舱内其他参数的前提下快速实现舱内压力的精准调节。
Description
技术领域
本发明涉及动态模拟舱内压力调节技术领域；具体涉及一种动态模拟真空系统压力精准调节控制装置及方法。
背景技术
航空航天器设计时，需要模拟不同飞行高度的实际运行环境进行大量的地面测试。测试过程中需要同时调节动态模拟舱内的多种运行参数，主要包括压力、温度、湿度、大气组份等，其中，压力是最重要的参数，要求精准模拟，且过程中不能影响动态模拟舱内其它参数。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种动态模拟真空系统压力精准调节控制装置及方法，在不影响动态模拟舱内其他参数的前提下快速实现对动态模拟舱内压力的精准调节。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，包括动态模拟舱、压力变送器、抽真空管线、压力补偿管线和控制器，所述抽真空管线一端与动态模拟舱连通，抽真空管线上设置至少两个并联的不同通量的抽真空调节阀和一个真空泵，所述压力补偿管线一端与抽真空管线并联，压力补偿管线上并联至少两个不同通量的补偿调节阀，所述动态模拟舱同时连通压力变送器，所述压力变送器连接控制器，所述控制器同时连通抽真空调节阀和补偿调节阀。
其中，优选方案为：
所述抽真空调节阀设有三个，所述三个抽真空调节阀通量不相同，抽真空调节阀流量根据实际需求进行选择，例如，分别选用可实现真空泵有效抽速110％、50％、10％级别的三个抽真空调节阀。
所述补偿调节阀设有三个，三个补偿调节阀通量不相同，抽真空调节阀流量根据实际需求进行选择。
所述压力补偿管线另一端设置过滤器，可对压力补偿管线通入的气体进行过滤，防止外界杂质通过压力补偿管线进入抽真空管线。
所述压力补偿管线上的过滤器和补偿调节阀之间设置手控阀门，故障时，可通过手控阀门关闭压力补偿管线进行检修。
本发明还基于上述装置提供一种采用动态模拟真空系统压力精准调节控制装置进行精准压力控制的方法，包括以下步骤：
第一步，压力变送器测量动态模拟舱内的压力，根据动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值的大小控制开启合适的抽真空调节阀和真空泵进行抽真空；
第二步，根据动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值的大小开启合适的补偿调节阀，通过压力补偿管线向抽空真管线通入补偿气，补偿气对抽真空管线的有效抽速进行微调，将动态模拟舱内的压力值调整至目标压力值，由压力变送器实时检测动态模拟舱内当前压力值，实现动态模拟舱内当前压力值的动态跟踪。
优选地，所述第一步中抽真空调节阀设置三个，根据通量由大到小分别设置为第一抽真空调节阀、第二抽真空调节阀和第三抽真空调节阀，当动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值大于目标压力值的预设抽气粗调比例时，第一抽真空调节阀打开，抽真空管线流量提升，动态模拟舱内当前压力值下降，直至动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气粗调比例，关闭第一抽真空调节阀，打开第二抽真空调节阀对抽真空管线进行抽气，直至动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气微调比例，关闭第二抽真空调节阀，打开第三抽真空调节阀。
优选地，所述第二步中补偿调节阀设置三个，根据通量由大到小分别设置为第一补偿调节阀、第二补偿调节阀和第三补偿调节阀，当动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气粗调比例时，关闭第三抽真空调节阀，打开第一补偿调节阀，当动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气微调比例时，关闭第一补偿调节阀，打开第二补偿调节阀，当动态模拟舱内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气精调比例时，关闭第二补偿调节阀，打开第三补偿调节阀，直至压力值与目标压力值相等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在不影响动态模拟舱内其他参数的前提下快速实现对动态模拟舱内压力的精准调节。模拟过程中，飞行器飞行高度的变化(如爬升、巡航、俯冲等动作)会引起压力的动态变化，采用该装置后，抽真空管线和压力补偿管线分别并联了通量不同的抽真空调节阀和补偿调节阀，压力调节时口径最大的抽真空调节阀优先动作，改变了以往控制模式下压力调节滞后、反应速度慢的情况；优先调节抽真空调节阀，实现节流并将压力调节至目标值附近，再调节补偿调节阀，以充气方式进行微调，抽气及补偿调节阀动作时均为通量由大至小依次动作，将动态模拟舱压力值精准调节至需要的目标压力值；压力补偿管线汇入抽真空管线，充入气体不进入动态模拟舱，压力调节控制的整个过程对其它参数完全没有影响，同时减少模拟动态模拟舱舱体开孔数量，降低舱体泄露风险。
附图说明
图1是本发明结构图。
图中：1、动态模拟舱；2、压力变送器；3、抽真空管线；4、压力补偿管线；5、控制器；6、抽真空调节阀；7、真空泵；8、补偿调节阀；9、过滤器；10、手控阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，本发明所述动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，包括动态模拟舱1、压力变送器2、抽真空管线3、压力补偿管线4和控制器5，所述抽真空管线3一端与动态模拟舱1连通，抽真空管线3上设置三个并联的不同通量的抽真空调节阀6和一个真空泵7，所述压力补偿管线4一端与抽真空管线3并联，压力补偿管线4上并联三个不同通量的补偿调节阀8，所述动态模拟舱1同时连通压力变送器2，所述压力变送器2连接控制器5，所述控制器5同时连通抽真空调节阀6和补偿调节阀8。
其中，抽真空调节阀6设有三个，抽真空调节阀6流量根据实际需求进行选择，例如，分别选用可实现真空泵7有效抽速110％、50％、10％级别的三个抽真空调节阀6；补偿调节阀8的选用原理同抽真空调节阀6；压力补偿管线4另一端设置过滤器9，可对压力补偿管线4通入的气体进行过滤，防止外界杂质通过压力补偿管线4进入抽真空管线3；压力补偿管线4上的过滤器9和补偿调节阀8之间设置手控阀门10，故障时，可通过手控阀门10关闭压力补偿管线4进行检修。
模拟过程中，飞行器飞行高度的变化(如爬升、巡航、俯冲等动作)会引起压力的动态变化，采用该装置后，抽真空管线3和压力补偿管线4分别并联了通量不同的抽真空调节阀6和补偿调节阀8，压力调节时口径最大的抽真空调节阀6优先动作，改变了以往控制模式下压力调节滞后、反应速度慢的情况；优先调节抽真空调节阀6，实现节流并将压力调节至目标值附近，再调节补偿调节阀8，以充气方式进行微调，抽气及补偿调节阀8动作时均为通量由大至小依次动作，将动态模拟舱1压力值精准调节至需要的目标压力值；压力补偿管线4汇入抽真空管线3，充入气体不进入动态模拟舱1，压力调节控制的整个过程对其它参数完全没有影响，同时减少模拟动态模拟舱1舱体开孔数量，降低舱体泄露风险。
实施例2：
本实施例基于实施例1提供一种采用动态模拟真空系统压力精准调节控制装置进行精准压力控制的方法，包括以下步骤：
第一步，压力变送器2测量动态模拟舱1内的压力，三个抽真空调节阀6根据通量由大到小分别设置为第一抽真空调节阀、第二抽真空调节阀和第三抽真空调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值大于目标压力值的预设抽气粗调比例(例如10％)时，第一抽真空调节阀打开，抽真空管线3流量提升，动态模拟舱1内当前压力值下降，直至动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气粗调比例(例如10％)，关闭第一抽真空调节阀，打开第二抽真空调节阀对抽真空管线3进行抽气，直至动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气微调比例(例如5％)，关闭第二抽真空调节阀，打开第三抽真空调节阀；
第二步，三个补偿调节阀8根据通量由大到小分别设置为第一补偿调节阀、第二补偿调节阀和第三补偿调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气粗调比例(例如1％)时，关闭第三抽真空调节阀，打开第一补偿调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气微调比例(例如0.5％)时，关闭第一补偿调节阀，打开第二补偿调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气精调比例(例如0.1％)时，关闭第二补偿调节阀，打开第三补偿调节阀，直至压力值与目标压力值相等；由压力变送器2实时检测动态模拟舱1内当前压力值，实现动态模拟舱1内当前压力值的动态跟踪。
需要说明的是，初始状态下，抽真空调节阀6和补偿调节阀8均处于关闭状态。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上，提供一种模拟飞行器由海拔10000米爬升至30000米时精准压力控制方法的具体举例，此种工况下要求动态模拟舱1内绝对压力值由当前压力值29012Pa下降至目标压力值2378.5Pa，其具体方法为：
第一步，压力变送器2测量动态模拟舱1内的压力，当动态模拟舱1内当前压力值与目标压力值差值大于目标压力值的10％时，第一抽真空调节阀打开，抽真空管线3流量提升，动态模拟舱1内当前压力值下降，直至动态模拟舱1内当前压力值下降至2616Pa，关闭第一抽真空调节阀，打开第二抽真空调节阀对抽真空管线3进行抽气，直至动态模拟舱1内当前压力值下降至2497Pa，关闭第二抽真空调节阀，打开第三抽真空调节阀；
第二步，动态模拟舱1内当前压力值继续下降，当动态模拟舱1内当前压力值下降至2402Pa时，关闭第三抽真空调节阀，打开第一补偿调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值下降至2390Pa时，关闭第一补偿调节阀，打开第二补偿调节阀，当动态模拟舱1内当前压力值下降至2381Pa时，关闭第二补偿调节阀，打开第三补偿调节阀，直至压力值与目标压力值相等；由压力变送器2实时检测动态模拟舱1内当前压力值，实现动态模拟舱1内当前压力值的动态跟踪。
Claims (5)
1.一种动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，其特征在于，包括动态模拟舱(1)、压力变送器(2)、抽真空管线(3)、压力补偿管线(4)和控制器(5)，所述抽真空管线(3)一端与动态模拟舱(1)连通，抽真空管线(3)上设置至少两个并联的不同通量的抽真空调节阀(6)和一个真空泵(7)，所述压力补偿管线(4)一端与抽真空管线(3)并联，压力补偿管线(4)上并联至少两个不同通量的补偿调节阀(8)，所述动态模拟舱(1)同时连通压力变送器(2)，所述压力变送器(2)连接控制器(5)，所述控制器(5)同时连通抽真空调节阀(6)和补偿调节阀(8)；
所述补偿调节阀(8)设有三个；
采用所述的动态模拟真空系统压力精准调节控制装置进行精准压力控制的方法，包括以下步骤：
第一步，压力变送器(2)测量动态模拟舱(1)内的压力，根据动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值的大小控制开启合适的抽真空调节阀(6)和真空泵(7)进行抽真空；
第二步，根据动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值的大小开启合适的补偿调节阀(8)，通过压力补偿管线(4)向抽空真管线(3)通入补偿气，补偿气对抽真空管线(3)的有效抽速进行微调，将动态模拟舱(1)内的压力值调整至目标压力值，由压力变送器(2)实时检测动态模拟舱(1)内当前压力值，实现动态模拟舱(1)内当前压力值的动态跟踪；
所述第二步中补偿调节阀(8)设置三个，根据通量由大到小分别设置为第一补偿调节阀、第二补偿调节阀和第三补偿调节阀，当动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气粗调比例时，关闭第三抽真空调节阀，打开第一补偿调节阀，当动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气微调比例时，关闭第一补偿调节阀，打开第二补偿调节阀，当动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值降至目标压力值的预设补气精调比例时，关闭第二补偿调节阀，打开第三补偿调节阀，直至压力值与目标压力值相等。
2.根据权利要求1所述的动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，其特征在于，所述抽真空调节阀(6)设有三个。
3.根据权利要求1所述的动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，其特征在于，所述压力补偿管线(4)另一端设置过滤器(9)。
4.根据权利要求3所述的动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，其特征在于，所述压力补偿管线(4)上的过滤器(9)和补偿调节阀(8)之间设置手控阀门(10)。
5.根据权利要求1所述的动态模拟真空系统压力精准调节控制装置，其特征在于，所述第一步中抽真空调节阀(6)设置三个，根据通量由大到小分别设置为第一抽真空调节阀、第二抽真空调节阀和第三抽真空调节阀，当动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值大于目标压力值的预设抽气粗调比例时，第一抽真空调节阀打开，抽真空管线(3)流量提升，动态模拟舱(1)内当前压力值下降，直至动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气粗调比例，关闭第一抽真空调节阀，打开第二抽真空调节阀对抽真空管线(3)进行抽气，直至动态模拟舱(1)内当前压力值与目标压力值差值下降至目标压力值的预设抽气微调比例，关闭第二抽真空调节阀，打开第三抽真空调节阀。
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