CN108036949A - 一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法，涉及电气控制技术领域。该装置在现有航空发动机滑油流量测量装置的结构基础上，还包括执行系统、数据采集系统以及控制系统。执行系统包括大流量泵、小流量泵、风冷/循环泵和多个电磁阀；数据采集系统包括压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器；控制系统包括PLC控制器和操作终端。同时，本发明还采用上述航空发动机滑油流量测量装置进行航空发动机滑油流量的测量方法。本发明提供的航空发动机滑油流量测量装置及测量方法，采用重量传感器测量的方式，通过PLC自动采集流量值，避免人为测量误差，具有自动化程度高，维护方便，喷管流量数据的采集精度高等特点。

Description

一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法。

背景技术

滑油喷嘴流量试验是发动机喷嘴检测的重要工序，是喷嘴检测的关键环节。其主要工艺是向喷管内注入一定压力的滑油介质，通过多管路分别控制满足不同型号喷嘴流量测量试验。在固定的时间内对量具注入滑油，试验结束后通过对量具的重量进行测量分析，以检测喷嘴流量是否满足发动机的装备要求。

现有的航空发动机滑油流量测量试验装置包括动力部分、系统管路、操作台、控制台、测量单元等。其中动力部分包括油箱和液压泵，系统管路包括蓄能器和各种调压阀等，操作台用于设备的被试验元件的安装，控制台用于试验的控制，测量单元包括计量油箱、称重传感器等。

现有的航空发动机滑油喷嘴流量试验多采用量杯流量读取方法进行测量，控制系统为按钮继电器结构搭建设计，测量数据人工读取，存在准确率低，人为误差较大，系统老旧等问题，不能满足现代自动化操作设计要求以及数据采集处理等高精度操作要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法，实现对航空发动机滑油喷嘴的流量进行测量。

一方面，本发明提供一种航空发动机滑油流量测量装置，包括执行系统、数据采集系统以及控制系统；所述执行系统包括大流量泵、小流量泵、风冷/循环泵和多个电磁阀；数据采集系统包括压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器；控制系统包括PLC控制器和操作终端，用于对航空发动机滑油流量测量装置的操作控制；所述PLC控制器包括数字量输入口、模拟量输入口和数字量输出口，PLC控制器作为数据参数及信号的接收与发送单元；所述温度变送器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量油箱中滑油的温度；所述压力变送器的输入端与管路相连，分别用于测量系统管路的系统压力和1#～10#管路总的试验压力；所述密度传感器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量滑油的密度；所述承重传感器的输入端与滑油称重容器相连，用于测量试验中固定时间内从滑油喷嘴内流出的滑油的重力；所述压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器的输出信号均为模拟量信号，且输出端均与PLC控制器的模拟量输入口相连接；PLC控制器通过数字量输入口与操作终端的输出端相连；PLC控制器的输出端与执行系统的各电磁阀的入口、操作终端的输入端均相连。

优选地，所述操作终端为实现人机交互的触摸屏或操作面板。

优选地，所述操作终端为触摸屏，所述触摸屏的操作界面包括显示区域和控制区域，所述显示区域包括实时显示油箱温度、系统温度、系统压力、试验压力、10个量桶的滑油容积的显示框和到温指示、到时指示、超温报警提示的实时工作状态显示框；控制区域包括控制油箱加热启动、油箱加热停止、冷却启动、冷却停止、大流量泵启动、大流量泵停止、小流量泵启动、小流量泵停止、试验启动、试验停止、放油启动、放油停止、多个电磁阀的启动按钮和停止按钮以及定时器启动按钮。

优选地，所述PLC控制器接收的输入信号包括开关量输入信号和模拟量输入信号，其中开关量输入信号接至PLC控制器的数字量输入口，模拟量输入信号接至PLC控制器的模拟量输入口；所述PLC控制器的数字量输入口包括PLC控制器自带的模块CP1W-16ER和扩展模块CP1W-40EDR，所述PLC控制器的模拟量输入口包括PLC控制器自带的模拟量单元和扩展的三组模拟量输入模块CP1W-AD041；

所述开关量输入信号包括来自于操作终端的启动和停止信号、用于对滑油温度进行提示的温度提示信号和定时器的到时信号；开关量输入信号均通过PLC控制器的数字量输入口输入PLC控制器；

所述模拟量输入信号均为数据采集系统输入的信号，包括1#～10#管路的重量信号、滑油密度信号、试验压力、系统压力、油箱温度和系统温度；模拟量输入信号均通过PLC控制器的模拟量输入口输入PLC控制器。

优选地，所述来自于操作终端的启动和停止信号分别为操作终端输入的油箱加热启动信号、油箱加热停止信号、大流量泵启动信号、大流量泵停止信号、试验启动信号、试验停止信号、放油启动信号、放油停止信号、风冷/循环泵启动信号、风冷/循环泵停止信号、1#～10#管路的启动控制信号和1#～10#管路的停止控制信号；所述温度提示信号包括系统温度高提示信号、系统温度低提示信号、油箱超温提示信号、加热温度到提示信号、低温加热提示信号。

优选地，所述PLC控制器发送的输出信号均为开关量输出，包括控制油箱加热指示信号、油箱超温指示信号、大流量泵启动指示信号、试验启动指示信号、放油启动指示信号、风冷循环泵启动指示信号、油箱到温指示信号、定时器试验结束指示信号、1#～10#管路启动指示信号、小流量泵启动指示信号、大流量泵启动、小流量泵启动、油箱加热信号、风冷循环泵信号、放油指示信号、1#～10#号泵控制信号、定时器启动信号、定时器停止信号、定时器复位信号。

另一方面，本发明还提供一种采用上述航空发动机滑油流量测量装置进行航空发动机滑油流量的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、装卡被测滑油喷嘴零件并启动航空发动机滑油流量测量装置，根据被测的滑油喷嘴的工艺技术要求，在操作终端上手动调节1#管路到10#管路的通断；

步骤2、通过操作终端设置油箱加热温度的上限和下限，并设定超温报警温度；

步骤3、通过操作终端对油箱进行加热启动，当油箱温度到达设定温度后，操作终端上的到温指示显示；当系统超温时，操作终端上的超温报警显示，系统自动启动冷却泵、循环泵对系统进行降温处理；

步骤4、通过操作终端启动大流量泵或者小流量泵，对系统进行加压，使系统内滑油进行循环，观测系统压力与试验压力是否满足试验要求，如果满足要求则进行步骤5，否则继续加压；

步骤5、通过操作终端设定系统试验时间并启动定时器；

步骤6、在操作终端上对系统进行试验启动；

步骤7、当定时结束后，操作终端提示定时结束，操作终端上分别显示1#管路～10#管路的重量数据，同时，PLC控制器根据滑油密度和滑油重量计算出实际测量管路中流过滑油的容积，并在操作终端进行显示；

步骤8、完成试验后通过操作终端对管路进行放油控制；

步骤9、通过操作终端停止对油箱进行加热，并使大流量泵或小流量泵停止；

步骤10、完成试验，记录存取试验时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量数据、试验的时间数据及试验时所选择使用的管路数据；

步骤11、通过记录存取的滑油重量数据及试验的时间数据，求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量，再根据公式求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油体积。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种航空发动机滑油流量测量装置及测量方法，运用PLC自动控制原理以及触摸屏人机界面的运用，既提供了稳定的控制系统，同时又可以实现多组模拟量数据采集处理，满足试验技术要求的同时提高了系统的测量精度。采用重量传感器测量的方式，通过PLC自动采集流量值，避免人为测量误差，具有自动化程度高，维护方便，喷管流量数据的采集精度高等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的滑油喷嘴流量测量装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的滑油喷嘴流量测量装置的功能结构示意图；

图3为本发明实施例提供的PLC控制器的输入输出信号示意图；

图4为本发明实施例提供的触摸屏的操作界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例以某航空发动机的滑油喷嘴为例，使用本发明的航空发动机滑油流量测量装置及测量方法对该滑油喷嘴的流量进行试验测量。

现有的航空发动机滑油流量测量试验装置包括动力部分、系统管路、操作台、控制台、测量单元等。其中动力部分包括油箱和液压泵，系统管路包括1#～10#管路、蓄能器和各种调压阀等，操作台用于设备的被试验元件的安装，控制台用于试验的控制，测量单元包括计量油箱、称重传感器等。

本发明提供一种航空发动机滑油流量测量装置，需要配合现有航空发动机滑油流量机械测量装置进行测量，该装置如图1所示包括执行系统、数据采集系统以及控制系统；执行系统包括大流量泵、小流量泵、风冷/循环泵和多个电磁阀，本实施例中包括10个电子阀。数据采集系统包括压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器；控制系统包括PLC控制器和操作终端，用于对航空发动机滑油流量测量装置的操作控制；操作终端为实现人机交互的触摸屏或操作面板。PLC控制器包括数字量输入口、模拟量输入口和数字量输出口，PLC控制器作为数据参数及信号的接收与发送单元。温度变送器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量油箱中滑油的温度。压力变送器的输入端与管路相连，分别用于测量系统管路的系统压力和1#～10#管路总的试验压力。密度传感器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量滑油的密度。承重传感器的输入端与滑油称重容器相连，用于测量试验中固定时间内从滑油喷嘴内流出的滑油的重力。压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器的输出信号均为模拟量信号，且输出端均与PLC控制器的模拟量输入口相连接。PLC控制器通过数字量输入口与操作终端的输出端相连。PLC控制器的输出端与执行系统的各电磁阀的入口、操作终端的输入端均相连。该装置的功能结构图如图2所示。

PLC控制器接收的输入信号如图3所示包括开关量输入信号和模拟量输入信号，其中开关量输入信号接至PLC控制器的数字量输入口，模拟量输入信号接至PLC控制器的模拟量输入口；PLC控制器的数字量输入口包括PLC控制器自带的模块CP1W-16ER和扩展模块CP1W-40EDR，PLC控制器的模拟量输入口包括PLC控制器自带的模拟量单元和扩展的三组模拟量输入模块CP1W-AD041。

开关量输入信号包括来自于操作终端的启动和停止信号、用于对滑油温度进行提示的温度提示信号和定时器的到时信号；开关量输入信号均通过PLC控制器的数字量输入口输入PLC控制器。

模拟量输入信号均为数据采集系统输入的信号，包括1#～10#管路的重量信号、滑油密度信号、试验压力、系统压力、油箱温度和系统温度；模拟量输入信号均通过PLC控制器的模拟量输入口输入PLC控制器。

来自于操作终端的启动和停止信号分别为操作终端输入的油箱加热启动信号、油箱加热停止信号、大流量泵启动信号、大流量泵停止信号、试验启动信号、试验停止信号、放油启动信号、放油停止信号、风冷/循环泵启动信号、风冷/循环泵停止信号、1#～10#管路的启动控制信号和1#～10#管路的停止控制信号；所述温度提示信号包括系统温度高提示信号、系统温度低提示信号、油箱超温提示信号、加热温度到提示信号、低温加热提示信号。

PLC控制器发送的输出信号均为开关量输出，如图3所示，包括控制油箱加热指示信号、油箱超温指示信号、大流量泵启动指示信号、试验启动指示信号、放油启动指示信号、风冷循环泵启动指示信号、油箱到温指示信号、定时器试验结束指示信号、1#～10#管路启动指示信号、小流量泵启动指示信号、大流量泵启动、小流量泵启动、油箱加热信号、风冷循环泵信号、放油指示信号、1#～10#号泵控制信号、定时器启动信号、定时器停止信号、定时器复位信号。

本实施例中，操作终端为触摸屏，触摸屏的操作界面如图4所示，包括显示区域和控制区域，所述显示区域包括实时显示油箱温度、系统温度、系统压力、试验压力、10个量桶的滑油容积的显示框和到温指示、到时指示、超温报警提示的实时工作状态显示框；控制区域包括控制油箱加热启动、油箱加热停止、冷却启动、冷却停止、大流量泵启动、大流量泵停止、小流量泵启动、小流量泵停止、试验启动、试验停止、放油启动、放油停止、10个电磁阀的启动按钮和停止按钮以及定时器启动按钮。具体实施中，操作终端也可以采用现有的操作面板，操作面板上也能实现对油箱加热启动控制、油箱加热停止控制、冷却启动控制、冷却停止控制、大流量泵启动控制、大流量泵停止控制、小流量泵启动控制、小流量泵停止控制、试验启动控制、试验停止控制、放油启动控制、放油停止控制、10个电磁阀的启动的控制以及定时器启动控制。

本发明还提供一种采用上述航空发动机滑油流量测量装置进行航空发动机滑油流量的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、装卡被测滑油喷嘴零件并启动航空发动机滑油流量测量装置，根据被测的滑油喷嘴的工艺技术要求，在操作终端上手动调节1#管路到10#管路的通断；

步骤2、通过操作终端设置油箱加热温度的上限和下限，并设定超温报警温度；

步骤3、通过操作终端对油箱进行加热启动，当油箱温度到达设定温度后，操作终端上的到温指示显示；当系统超温时，操作终端上的超温报警显示，系统自动启动冷却泵、循环泵对系统进行降温处理；

步骤4、通过操作终端启动大流量泵或者小流量泵，对系统进行加压，使系统内滑油进行循环，观测系统压力与试验压力是否满足试验要求，如果满足要求则进行步骤5，否则继续加压；

步骤5、通过操作终端设定系统试验时间并启动定时器；

步骤6、在操作终端上对系统进行试验启动；

步骤7、当定时结束后，操作终端提示定时结束，操作终端上分别显示1#管路～10#管路的重量数据，同时，PLC控制器根据滑油密度和滑油重量计算出实际测量管路中流过滑油的容积，并在操作终端进行显示；

步骤8、完成试验后通过操作终端对管路进行放油控制；

步骤9、通过操作终端停止对油箱进行加热，并使大流量泵或小流量泵停止；

步骤10、完成试验，记录存取试验时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量数据、试验的时间数据及试验时所选择使用的管路数据；

步骤11、通过记录存取的滑油重量数据及试验的时间数据，求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量，再根据公式求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油体积。

最后应说明的是：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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：该装置还包括执行系统、数据采集系统以及控制系统；所述执行系统包括大流量泵、小流量泵、风冷/循环泵和多个电磁阀；数据采集系统包括压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器；控制系统包括PLC控制器和操作终端，用于对航空发动机滑油流量测量装置的操作控制；所述PLC控制器包括数字量输入口、模拟量输入口和数字量输出口，PLC控制器作为数据参数及信号的接收与发送单元；所述温度变送器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量油箱中滑油的温度；所述压力变送器的输入端与管路相连，分别用于测量系统管路的系统压力和1#～10#管路总的试验压力；所述密度传感器的输入端接触油箱内的滑油，用于测量滑油的密度；所述承重传感器的输入端与滑油称重容器相连，用于测量试验中固定时间内从滑油喷嘴内流出的滑油的重力；所述压力变送器、温度变送器、密度传感器和承重传感器的输出信号均为模拟量信号，且输出端均与PLC控制器的模拟量输入口相连接；PLC控制器通过数字量输入口与操作终端的输出端相连；PLC控制器的输出端与执行系统的各电磁阀的入口、操作终端的输入端均相连。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：所述操作终端为实现人机交互的触摸屏或操作面板。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：所述操作终端为触摸屏，所述触摸屏的操作界面包括显示区域和控制区域，所述显示区域包括实时显示油箱温度、系统温度、系统压力、试验压力、10个量桶的滑油容积的显示框和到温指示、到时指示、超温报警提示的实时工作状态显示框；控制区域包括控制油箱加热启动、油箱加热停止、冷却启动、冷却停止、大流量泵启动、大流量泵停止、小流量泵启动、小流量泵停止、试验启动、试验停止、放油启动、放油停止、多个电磁阀的启动按钮和停止按钮以及定时器启动按钮。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：所述PLC控制器接收的输入信号包括开关量输入信号和模拟量输入信号，其中开关量输入信号接至PLC控制器的数字量输入口，模拟量输入信号接至PLC控制器的模拟量输入口；所述PLC控制器的数字量输入口包括PLC控制器自带的模块CP1W-16ER和扩展模块CP1W-40EDR，所述PLC控制器的模拟量输入口包括PLC控制器自带的模拟量单元和扩展的三组模拟量输入模块CP1W-AD041；

所述开关量输入信号包括来自于操作终端的启动和停止信号、用于对滑油温度进行提示的温度提示信号和定时器的到时信号；开关量输入信号均通过PLC控制器的数字量输入口输入PLC控制器；

所述模拟量输入信号均为数据采集系统输入的信号，包括1#～10#管路的重量信号、滑油密度信号、试验压力、系统压力、油箱温度和系统温度；模拟量输入信号均通过PLC控制器的模拟量输入口输入PLC控制器。

5.根据权利要求3所述的一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：所述来自于操作终端的启动和停止信号分别为操作终端输入的油箱加热启动信号、油箱加热停止信号、大流量泵启动信号、大流量泵停止信号、试验启动信号、试验停止信号、放油启动信号、放油停止信号、风冷/循环泵启动信号、风冷/循环泵停止信号、1#～10#管路的启动控制信号和1#～10#管路的停止控制信号；所述温度提示信号包括系统温度高提示信号、系统温度低提示信号、油箱超温提示信号、加热温度到提示信号、低温加热提示信号。

6.根据权利要求1所述的一种航空发动机滑油流量测量装置，其特征在于：所述PLC控制器发送的输出信号均为开关量输出，包括控制油箱加热指示信号、油箱超温指示信号、大流量泵启动指示信号、试验启动指示信号、放油启动指示信号、风冷循环泵启动指示信号、油箱到温指示信号、定时器试验结束指示信号、1#～10#管路启动指示信号、小流量泵启动指示信号、大流量泵启动、小流量泵启动、油箱加热信号、风冷循环泵信号、放油指示信号、1#～10#号泵控制信号、定时器启动信号、定时器停止信号、定时器复位信号。

7.采用权利要求1所述的航空发动机滑油流量测量装置进行航空发动机滑油流量的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、装卡被测滑油喷嘴零件并启动航空发动机滑油流量测量装置，根据被测的滑油喷嘴的工艺技术要求，在操作终端上手动调节1#管路到10#管路的通断；

步骤2、通过操作终端设置油箱加热温度的上限和下限，并设定超温报警温度；步骤3、通过操作终端对油箱进行加热启动，当油箱温度到达设定温度后，操作终端上的到温指示显示；当系统超温时，操作终端上的超温报警显示，系统自动启动冷却泵、循环泵对系统进行降温处理；

步骤4、通过操作终端启动大流量泵或者小流量泵，对系统进行加压，使系统内滑油进行循环，观测系统压力与试验压力是否满足试验要求，如果满足要求则进行步骤5，否则继续加压；

步骤5、通过操作终端设定系统试验时间并启动定时器；

步骤6、在操作终端上对系统进行试验启动；

步骤7、当定时结束后，操作终端提示定时结束，操作终端上分别显示1#管路～10#管路的重量数据，同时，PLC控制器根据滑油密度和滑油重量计算出实际测量管路中流过滑油的容积，并在操作终端进行显示；

步骤8、完成试验后通过操作终端对管路进行放油控制；

步骤9、通过操作终端停止对油箱进行加热，并使大流量泵或小流量泵停止；

步骤10、完成试验，记录存取试验时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量数据、试验的时间数据及试验时所选择使用的管路数据；

步骤11、通过记录存取的滑油重量数据及试验的时间数据，求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油重量，再根据公式求出单位时间内滑油喷嘴所流出的滑油体积。