CN108622438B - 一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机故障检测技术领域，具体涉及一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台，相比于现有的物理仿真平台，可快速准确的模拟系统中不同部件的性能退化和故障；可以重复进行模拟部件性能退化和故障的实验，可以精确地对部件性能退化的大小和故障大小进行控制；保证了实验的准确性，提高了实验效率；对出油阀粘滞,管道泄漏,油滤脏堵,油泵故障,喷油嘴脏堵等一类典型的民用飞机燃油系统部件性能退化和故障提供丰富的实验数据。

Description

一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台
技术领域
本发明属于飞机故障检测技术领域，具体涉及一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台，该平台用于等效模拟民用飞机燃油系统。
背景技术
现有的用于模拟实际工程系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台大致可以分为两类：加速疲劳实验仿真平台和故障部件替换仿真平台。其中，加速疲劳实验仿真平台主要通过在严苛的实验环境下运行系统来模拟部件的性能退化和故障，如轴承加速寿命仿真平台(BPS)；故障部件替换仿真平台主要通过模块化设计引入预制的发生性能退化或故障的部件，如旋转机械故障仿真平台(MFS)。在现有的物理仿真平台中，加速疲劳实验仿真平台需要在严苛的实验环境下进行较长时间的实验，而故障部件替换仿真平台需要提前准备好可替换的故障部件，实验成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台，所述物理仿真平台包括油阀故障模块、管道泄漏模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块和喷油嘴脏堵模块，所述油阀故障模块一端连接油滤脏堵模块，另一端连接油箱，所述油阀故障模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块、喷油嘴脏堵模块和油箱依次连接，组成闭合回路，所述管道泄漏模块一端连接在油阀故障模块和油滤脏堵模块之间，另一端连接在油箱和喷油嘴脏堵模块之间；
进一步地，所述油阀故障模块包括第一压力传感器、第一比例阀门和第二压力传感器，所述第一比例阀门设置在所述第一压力传感器和第二压力传感器之间，所述第一压力传感器一端连接油箱，所述第二压力传感器一端连接一号油泵；
进一步地，所述管道泄漏模块包括第三压力传感器、第二比例阀门和第四压力传感器，所述第三压力传感器一端连接一号油泵，另一端通过第二比例阀门连接第四压力传感器，所述第二比例阀门相反于所述第三压力传感器和第四压力传感器之间的另一端连接在油箱和喷油嘴脏堵模块之间；
进一步地，所述油滤脏堵模块包括第三比例阀门、第五压力传感器、流量传感器和二号油泵，所述第四压力传感器通过第三比例阀门连接第五压力传感器，所述第二油泵一端连接所述第五压力传感器，另一端连接流量传感器；
进一步地，所述油泵故障模块包括第四比例阀门、第五比例阀门、第六压力传感器和第七压力传感器，所述第六压力传感器一端通过第四比例阀门连接流量传感器，另一端通过第五比例阀门连接第七压力传感器，所述第七压力传感器通向油箱；
进一步地，所述第一比例阀门、第二比例阀门、第三比例阀门、第四比例阀门和第五比例阀门通过调节阀门的开度，实现对不同部件性能退化的定量化表征和故障注入；
进一步地，所述物理仿真平台通过NI Labview软件进行控制与信号采集；
进一步地，所述物理仿真平台还包括单向阀门，所述单向阀门设置在所述第一压力传感器和油箱之间；
本发明的有益效果如下：
1)：相比于现有的物理仿真平台，本发明提出的物理仿真平台可快速准确的模拟系统中不同部件的性能退化和故障；
2)：可以重复进行模拟部件性能退化和故障的实验，可以精确地对部件性能退化的大小和故障大小进行控制；
3)：保证了实验的准确性，提高了实验效率；
4)：对出油阀粘滞,管道泄漏,油滤脏堵,油泵故障,喷油嘴脏堵等一类典型的民用飞机燃油系统部件性能退化和故障提供丰富的实验数据。
附图说明
图1为本发明所述物理仿真平台的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
如图1所示，本发明提供一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台，所述物理仿真平台包括油阀故障模块、管道泄漏模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块和喷油嘴脏堵模块，对应处理油阀粘滞,管道泄漏,油滤脏堵,油泵故障,喷油嘴脏堵等一类典型的民用飞机燃油系统部件性能退化和故障的问题。
所述油阀故障模块一端连接油滤脏堵模块，另一端连接油箱，所述油阀故障模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块、喷油嘴脏堵模块和油箱依次连接，组成闭合回路，所述管道泄漏模块一端连接在油阀故障模块和油滤脏堵模块之间，另一端连接在油箱和喷油嘴脏堵模块之间。
具体包括：一个油箱、一个单向阀门、7个压力传感器：分别为第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器和第七压力传感器，5个比例阀门，分别为第一比例阀门(比例阀门#1)、第二比例阀门(比例阀门#2)、第三比例阀门(比例阀门#3)、第四比例阀门(比例阀门#4)和第五比例阀门(比例阀门#5)，2个油泵：分别为一号油泵和二号油泵，一个流量传感器以及油管。
所述物理仿真平台的操作系统可通过NI Labview软件进行控制与信号采集。
所述第一压力传感器、第一比例阀门(比例阀门#1)和第二压力传感器组成油阀故障模块；第三压力传感器、第二比例阀门(比例阀门#2)和第四压力传感器组成所述管道泄漏模块；第三比例阀门(比例阀门#3)、第五压力传感器、流量传感器和二号油泵组成所述油滤脏堵模块；第四比例阀门(比例阀门#4)、第五比例阀门(比例阀门#5)、第六压力传感器和第七压力传感器组成所述油泵故障模块。
所述第一比例阀门(比例阀门#1)设置在所述第一压力传感器和第二压力传感器之间，所述第一压力传感器一端连接油箱，所述第二压力传感器一端连接一号油泵，所述第三压力传感器一端连接一号油泵，另一端通过第二比例阀门(比例阀门#2)连接第四压力传感器，所述第二比例阀门(比例阀门#2)相反于所述第三压力传感器和第四压力传感器之间的另一端连接在油箱和第七压力传感器之间，所述第四压力传感器通过第三比例阀门(比例阀门#3)连接第五压力传感器，所述第二油泵一端连接所述第五压力传感器，另一端连接流量传感器，所述第六压力传感器一端通过第四比例阀门(比例阀门#4)连接流量传感器，另一端通过第五比例阀门(比例阀门#5)连接第七压力传感器，所述第七压力传感器通向油箱，所述第一比例阀门(比例阀门#1)、第二比例阀门(比例阀门#2)、第三比例阀门(比例阀门#3)、第四比例阀门(比例阀门#4)和第五比例阀门(比例阀门#5)通过调节阀门的开度，实现对不同部件性能退化的定量化表征和故障注入，所述单向阀门设置在所述第一压力传感器和油箱之间。
在进行实验时，通过调节各个比例阀门的开度，即可实现对不同部件性能退化的定量化表征和故障注入。其中，第一比例阀门(比例阀门#1)用来模拟出油阀的故障，当阀门完全打开时则代表出油阀没有发生任何故障；当阀门的开度逐渐减小时则代表出油阀粘滞的程度在加重；第二比例阀门(比例阀门#2)用来模拟管道泄漏，当阀门完全关闭时则代表管道没有发生任何泄漏；当阀门的开度逐渐增大时则代表管道泄漏的程度在加重；第三比例阀门(比例阀门#3)用来模拟油滤脏堵，当阀门完全打开时则代表油滤没有发生任何脏堵；当阀门的开度逐渐减小时则代表油滤脏堵的程度在加重；第四比例阀门(比例阀门#4)用来模拟油泵故障，当阀门完全打开时则代表油泵没有发生任何故障；当阀门的开度逐渐减小时则代表油泵的性能在下降；第五比例阀门(比例阀门#5)用来模拟喷油嘴脏堵，当阀门完全打开时则代表喷油嘴没有发生任何脏堵；当阀门的开度逐渐减小时则代表喷油嘴脏堵的程度在加重。利用比例阀门等效模拟系统中部件的性能退化和故障，既保证了实验的可重复性，又能精确地对部件性能退化的大小和故障大小进行控制。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种模拟燃油系统中部件性能退化和故障的物理仿真平台，其特征在于，所述物理仿真平台包括油阀故障模块、管道泄漏模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块和喷油嘴脏堵模块，所述油阀故障模块一端连接油滤脏堵模块，另一端连接油箱，所述油阀故障模块、油滤脏堵模块、油泵故障模块、喷油嘴脏堵模块和油箱依次连接，组成闭合回路，所述管道泄漏模块一端连接在油阀故障模块和油滤脏堵模块之间，另一端连接在油箱和喷油嘴脏堵模块之间；
所述油阀故障模块包括第一压力传感器、第一比例阀门和第二压力传感器，所述第一比例阀门设置在所述第一压力传感器和第二压力传感器之间，所述第一压力传感器一端连接油箱，所述第二压力传感器一端连接一号油泵；
所述管道泄漏模块包括第三压力传感器、第二比例阀门和第四压力传感器，所述第三压力传感器一端连接一号油泵，另一端通过第二比例阀门连接第四压力传感器，所述第二比例阀门相反于所述第三压力传感器和第四压力传感器之间的另一端连接在油箱和喷油嘴脏堵模块之间；所述油滤脏堵模块包括第三比例阀门、第五压力传感器、流量传感器和二号油泵，所述第四压力传感器通过第三比例阀门连接第五压力传感器，所述二号油泵一端连接所述第五压力传感器，另一端连接流量传感器；所述油泵故障模块包括第四比例阀门、第五比例阀门、第六压力传感器和第七压力传感器，所述第六压力传感器一端通过第四比例阀门连接流量传感器，另一端通过第五比例阀门连接第七压力传感器，所述第七压力传感器通向油箱，所述第一比例阀门、第二比例阀门、第三比例阀门、第四比例阀门和第五比例阀门通过调节阀门的开度，实现对不同部件性能退化的定量化表征和故障注入；
在进行实验时，通过调节各个比例阀门的开度，即可实现对不同部件性能退化的定量化表征和故障注入；其中，第一比例阀门用来模拟出油阀的故障，当阀门完全打开时则代表出油阀没有发生任何故障；当阀门的开度逐渐减小时则代表出油阀粘滞的程度在加重；第二比例阀门用来模拟管道泄漏，当阀门完全关闭时则代表管道没有发生任何泄漏；当阀门的开度逐渐增大时则代表管道泄漏的程度在加重；第三比例阀门用来模拟油滤脏堵，当阀门完全打开时则代表油滤没有发生任何脏堵；当阀门的开度逐渐减小时则代表油滤脏堵的程度在加重；第四比例阀门用来模拟油泵故障，当阀门完全打开时则代表油泵没有发生任何故障；当阀门的开度逐渐减小时则代表油泵的性能在下降；第五比例阀门用来模拟喷油嘴脏堵，当阀门完全打开时则代表喷油嘴没有发生任何脏堵；当阀门的开度逐渐减小时则代表喷油嘴脏堵的程度在加重；利用比例阀门等效模拟系统中部件的性能退化和故障，既保证了实验的可重复性，又能精确地对部件性能退化的大小和故障大小进行控制。
2.根据权利要求1所述的物理仿真平台，其特征在于，所述物理仿真平台还包括单向阀门，所述单向阀门设置在所述第一压力传感器和油箱之间。
3.根据权利要求1所述的物理仿真平台，其特征在于，所述物理仿真平台通过NILabview软件进行控制与信号采集。
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