CN110332304B - 一种智能滑油应急系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能滑油应急系统，包括：应急油箱；液位计，液位计的测量端插入应急油箱中且位于液面以下，用于测量应急油箱内的油液高度；压力计，压力计连接应急油箱的上部管路，用于测量应急油箱内的压力；压缩空气进气装置，压缩空气进气装置连接应急油箱的上部管路，用于向应急油箱内输入压力空气；放气装置，放气装置连接到应急油箱的上部管路，用于排出应急油箱内的压力空气；第一滑油流路控制装置和第二滑油流路控制装置，第一滑油流路控制装置和第二滑油流路控制装置为单向输入管路，且方向相反的并联于应急油箱下部与主供油管路之间；排油装置，排油装置连接应急油箱下部，用于排油。

Description

一种智能滑油应急系统及控制方法

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种智能滑油应急系统及控制方法。

背景技术

航空发动机滑油系统是维持发动机正常运转的关键条件，其作用通常是向发动机轴承及附件齿轮箱里的齿轮工作表面提供滑油，带走由于高速转动摩擦所产生的热量以及周围高温零件所传来的热量，以维持轴承、齿轮的正常温度状态，并在轴承的滚道与滚子间，相啮合的齿面间形成连续的油膜起到润滑的作用。然而在使用过程中，滑油系统存在泵组停机、油滤堵塞等问题，一旦故障无法供油，将会产生灾难性后果。

为了防止滑油系统无法供油，通常会设置应急油箱与主供油路并联，一旦主供油路压力过低，油液自然从应急油箱流出进入主供油路，缓解紧急情况。要实现上述目的，应急油箱需具有一定油压。目前产生油压的方法主要有两种，一种是应急油箱安置在高处利用重力转化为压力，另一种是将的压缩气体通入应急油箱内从而提供油压。

然而采用高位油箱的方案中，应急油箱安装位置要求严格、使用条件苛刻，由于油箱位于高处，对安装空间高度有较高要求，但是往往实际空间有限难以满足，此外，高位油箱中管路较长，损失较大，导致供油压力低且不可调节，很多情况下达不到轴承的正常使用需要。

而采用供气增压的方案中，供油压力同样不可调节且压缩空气中的异物容易污染油品。

发明内容

本申请的目的是提供了一种智能滑油应急系统及控制方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种智能滑油应急系统，包括：

应急油箱；

液位计，所述液位计的测量端插入所述应急油箱中且位于液面以下，用于测量所述应急油箱内的油液高度；

压力计，所述压力计连接所述应急油箱的上部管路，用于测量所述应急油箱内的压力；

压缩空气进气装置，压缩空气进气装置连接所述应急油箱的上部管路，用于向所述应急油箱内输入压力空气；

放气装置，放气装置连接到所述应急油箱的上部管路，用于排出所述应急油箱内的压力空气；

第一滑油流路控制装置和第二滑油流路控制装置，所述第一滑油流路控制装置和第二滑油流路控制装置为单向输入管路，且方向相反的并联于所述应急油箱下部与主供油管路之间；

排油装置，所述排油装置连接所述应急油箱下部，用于排油。

在本申请一实施方式中，所述系统还包括压力变送器，所述压力变送器连接所述压力计用于将所述压力计测量的压力转化为电信号。

在本申请一实施方式中，所述压缩空气进气装置包括减压阀和第一电磁阀，所述第一电磁阀和减压阀沿气流流入方向依次连接至所述应急油箱的上部管路。

在本申请一实施方式中，所述放气装置包括第二电磁阀，所述第二电磁阀沿气流流入方向设置于所述减压阀之后。

在本申请一实施方式中，所述第一滑油流路控制装置包括第三电磁阀和第一单向阀，所述第三电磁阀和第一单向阀依次连接在所述应急油箱与主供油管路之间，用于控制所述应急油箱内的油液单向流向所述主供油管路；所述第二滑油流路控制装置包括第四电磁阀和第二单向阀，所述第四电磁阀和第二单向阀依次连接在所述应急油箱与主供油管路之间，用于控制所述主供油管路内的油液单向流向所述应急油箱。

在本申请一实施方式中，所述排油装置包括第五电磁阀，所述第五电磁阀设置在所述应急油箱与主油箱之间。

另外，本申请还提供了一种智能滑油应急系统控制方法，采用如上任一所述的智能滑油应急系统，所述控制方法包括

状态初始化，置全部电磁阀为全部关闭；

检测油箱液位状态，若油箱液位小于额定范围，则通过控制电磁阀的开启向油箱内进油，并持续检测油箱液位状态，直至油箱液位位于额定范围内；若油箱液位大于额定范围，则通过控制电磁阀的开启排出油箱油液，并持续检测油箱液位状态，直至油箱液位位于额定范围内；

若油箱液位位于额定范围内，则通过控制电磁阀的开启或关闭控制油箱内的气体压力，并持续监测气体压力，直至油箱内的气体压力位于额定压力范围内，完成应急备妥。

在本申请一实施方式中，液位额定范围为Y～(Y+y)，其中，Y为液位额定值，y为液位误差。

在本申请一实施方式中，额定压力额定范围为(Z-z)～Z，其中，Z为压力额定值，z为压力误差。

本申请的智能滑油应急系统通过增设了压缩空气进气装置，在管路上增加具有过滤功能的减压电磁阀，同时解决压力不可调节和压缩空气中异物污染油品的问题。此外，本申请的智能滑油应急系统通过在应急油箱的顶部增加放气装置，在进油时可以打开该放气装置排出油箱内原有的空气，防止产生较大背压阻碍进油，同时可以在某些特殊情况不影响应急油箱液位的情况下排出压缩空气，通过在应急油箱1的底部增设排油装置，可以大大加快设备使用后的恢复速度，同时便于应急油箱的清理维护，在应急供油管路与主进油管路之间均增设由电磁阀与单向阀构成的滑油流路控制装置，这样保证任何情况下在相应管路中滑油只能单向流动，即使电磁阀门故障也不会出现滑油非法外溢和倒灌的情况，进而增强了系统管路的可操作性与适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的智能滑油应急系统示意图。

图2为本申请的智能滑油应急系统控制方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了解决高位油箱所带来的缺陷，本申请提出一种智能滑油应急系统和控制方法，具体的如图1所示，本申请的智能滑油应急系统10包括应急油箱1、液位计2、压力计4、压缩空气进气装置5、放气装置6、第一滑油流路控制装置7、第二滑油流路控制装置8和排油装置9。液位计2的测量端插入应急油箱1中且位于液面11以下，用于测量应急油箱1内的油液高度。压力计4连接应急油箱1的上部管路，用于测量应急油箱1内的压力。压缩空气进气装置5连接应急油箱1的上部管路，用于向应急油箱1内输入压力空气。放气装置6连接到应急油箱1的上部管路，用于排出应急油箱1内的压力空气。第一滑油流路控制装置7和第二滑油流路控制装置8为单向输入管路，且方向相反的并联于应急油箱1下部与主供油管路之间。排油装置9连接应急油箱1下部，用于排油。

在本申请中，智能滑油应急系统10还包括压力变送器3，压力变送器3连接压力计4用于将压力计4测量的压力转化为电信号。

在本申请中，压缩空气进气装置5包括减压阀52和第一电磁阀51，第一电磁阀51和减压阀52沿气流流入方向依次连接至应急油箱1的上部管路。

在本申请中，放气装置6包括第二电磁阀61，第二电磁阀61沿气流流入方向设置于减压阀52之后。

在本申请中，第一滑油流路控制装置7包括第三电磁阀71和第一单向阀72，第三电磁阀71和第一单向阀72依次连接在应急油箱1与主供油管路之间，用于控制应急油箱1内的油液单向流向主供油管路；第二滑油流路控制装置8包括第四电磁阀81和第二单向阀82，第四电磁阀81和第二单向阀82依次连接在应急油箱1与主供油管路之间，用于控制主供油管路内的油液单向流向应急油箱1。

在本申请中，排油装置9包括第五电磁阀91，第五电磁阀91设置在应急油箱1与主油箱之间。

本申请中，应急油箱1内储油储气，液位计2和压力变送器3采集应急油箱1内的实际状态作为操作依据，放气装置6中的第二电磁阀61(或称减压阀)调节应急油箱1内的压力，压力计4方便现场目视检查，通过各个装置中电磁阀的动作组合可以改变应急系统的工作状态。第一滑油流路控制装置7和第二滑油流路控制装置8中的单向阀可以防止应急油箱1内的油液与主供油路油液相互泄露。

根据工作需求，应急系统的油量需要满足至少预定时间的设备正常运行要求，在应急油箱1尺寸已知的情况下，经过计算，可知应急油箱1的液位额定值应为Y，允许的液位误差为y(单位m)，减压阀后额定压力值为Z，允许的压力误差z(单位MPa)，其略低于正常供油压力，防止油液在正常情况下流出。多个装置中的电磁阀的动作组合与应急系统的工作状态对应关系见表1。

表1电磁阀组合动作与工作状态对应关系

进气阀	排气阀	进油阀	供油阀	排油阀	工作状态
						关	开	开	关	关	油箱进油S1
开	关	关	关	关	油箱进气S3
						关	开	关	关	开	油箱排油S2
开	关	关	开	关	应急备妥S4

需要说明的是，上述表1中：进气阀即第一电磁阀51，排气阀即第二电磁阀61，进油阀即第三电磁阀71，供油阀即第四电磁阀81，排油阀即第五电磁阀。

本申请提供的智能滑油应急系统控制方法根据要求和实际中的油路和使用器件，在手动控制功能实现的情况下，基于PLC编写自动控制程序并使用WinCC编辑操作界面，完成应急系统的智能化，通过对不同工作状态的逻辑判断和电磁阀的动作组合实现应急系统一键式备妥，从而解放人力，提高工作效率。

根据表1的关系，以应急油箱1的液位和压力为依据，手动切换电磁阀的状态直至满足备妥条件或者进入排油模式在工作结束后恢复设备状态。

以本申请中的智能滑油应急系统为基础，使用PLC平台配合WinCC上位机界面完成程序设计，基于顺序控制模型并辅以多分支结构，利用传感器(液位计和压力变送器)采集的数据为依据在四种状态之间进行转化完成系统的智能控制备妥。

在本申请的控制方法中包括具有手动模式和自动模式，以上位机开关控件为工具切换模式控制变量，手动模式下各个电磁阀单独控制按照表一的控制逻辑完成进油进气等操作，直到油箱内液位在额定液位范围Y～(Y+y)之间，额定压力范围在(Z-z)～Z之间。

在自动模式下，程序自行判断液位与压力并根据具体情况完成表1所对应的操作，具体如下：

如图2所示，首先由手动切换到自动时，检测模式控制变量上升沿信号，五个电磁阀51、61、71、81、91全部关闭是为初始状态(S0状态)；

在初始状态下，检测应急油箱1内的液位状态，如果液位小于额定液位范围的最小值Y，则进入油箱进油状态(S1状态)，此时打开相应电磁阀向应急油箱内进油，在应急油箱进油状态下，同时继续对液位进行检测，当液位处于额定液位范围内(即液位大于最小值Y且小于最大值(Y+y))则进入油箱进气状态(S3状态)，在进气状态状态下，根据表1中电磁阀的开关状态进行控制并持续检测应急油箱1内的压力，当压力达到额定压力范围内(即压力介于(Z-z)～Z之间)则进入应急备妥状态(S4状态)，在应急备妥状态下，根据表1中电磁阀的开关状态进行控制完成应急系统准备。

此外，在初始状态(S0状态)下进行液位检测时，如果液位大于最大值(Y+y)，则进入油箱排油状态(S2状态)，此时根据表1中相应电磁阀的开关进行排油，在此状态下持续检测液位，直到液位在额定液位范围Y～(Y+y)之间，则进入油箱进气状态(S3状态)。在初始状态(S0状态)下，如果检测液位在额定液位范围Y～(Y+y)之间，则直接进入油箱进气状态(S3状态)。

如果在自动模式下切换到手动模式，分为两种情况，当前处于应急备妥状态(S4状态)，则各电磁阀不动作，保持当前状态，其他状态下为安全起见均变为初始状态(S0状态)。

本申请的智能滑油应急系统通过增设了压缩空气进气装置5，在管路上增加具有过滤功能的减压电磁阀，同时解决压力不可调节和压缩空气中异物污染油品的问题。此外，本申请的智能滑油应急系统通过在应急油箱1的顶部增加放气装置6，在进油时可以打开该放气装置6排出油箱内原有的空气，防止产生较大背压阻碍进油，同时可以在某些特殊情况不影响应急油箱液位的情况下排出压缩空气，通过在应急油箱1的底部增设排油装置9，可以大大加快设备使用后的恢复速度，同时便于应急油箱1的清理维护，在应急供油管路与主进油管路之间均增设由电磁阀与单向阀构成的滑油流路控制装置，这样保证任何情况下在相应管路中滑油只能单向流动，即使电磁阀门故障也不会出现滑油非法外溢和倒灌的情况，进而增强了系统管路的可操作性与适应性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种智能滑油应急系统，其特征在于，所述系统包括：

应急油箱（1）；

液位计（2），所述液位计（2）的测量端插入所述应急油箱（1）中且位于液面（11）以下，用于测量所述应急油箱（1）内的油液高度；

压力计（4），所述压力计（4）连接所述应急油箱（1）的上部管路，用于测量所述应急油箱（1）内的压力；

包括减压阀（52）和第一电磁阀（51）的压缩空气进气装置（5），压缩空气进气装置（5）的第一电磁阀（51）和减压阀（52）沿气流流入方向依次连接所述应急油箱（1）的上部管路，用于向所述应急油箱（1）内输入压力空气；

包括第二电磁阀（61）的放气装置（6），放气装置（6）连接到所述应急油箱（1）的上部管路且所述第二电磁阀（61）沿气流流入方向设置于所述减压阀（52）之后，用于排出所述应急油箱（1）内的压力空气；

第一滑油流路控制装置（7）和第二滑油流路控制装置（8），所述第一滑油流路控制装置（7）和第二滑油流路控制装置（8）为单向输入管路，且方向相反的并联于所述应急油箱（1）下部与主供油管路之间，其中，所述第一滑油流路控制装置（7）包括第三电磁阀（71）和第一单向阀（72），所述第三电磁阀（71）和第一单向阀（72）依次连接在所述应急油箱（1）与主供油管路之间，用于控制所述应急油箱（1）内的油液单向流向所述主供油管路；所述第二滑油流路控制装置（8）包括第四电磁阀（81）和第二单向阀（82），所述第四电磁阀（81）和第二单向阀（82）依次连接在所述应急油箱（1）与主供油管路之间，用于控制所述主供油管路内的油液单向流向所述应急油箱（1）；

包括第五电磁阀（91）的排油装置（9），所述排油装置（9）连接所述应急油箱（1）下部且所述第五电磁阀（91）设置在所述应急油箱（1）与主油箱之间，用于排油；

在第一电磁阀（51）、第二电磁阀（61）、第三电磁阀（71）、第四电磁阀（81）和第五电磁阀（91）为全部关闭的初始状态时，如果检测到的应急油箱（1）内的液位小于额定液位范围的最小值Y，则进入油箱进油状态，此时第二电磁阀（61）和第三电磁阀（71）打开，应急油箱内进油：

在应急油箱进油状态下，当检测到应急油箱（1）内的液位处于大于液位最小值Y且小于最大值（Y+y）时，则进入油箱进气状态，此时第一电磁阀（51）打开，第二电磁阀（61）和第三电磁阀（71）关闭，应急油箱内进气；

在应急油箱进气状态下，持续检测应急油箱（1）内的压力，当压力即压力介于（Z-z）~Z之间时，则进入应急备妥状态，此时第四电磁阀（81）打开；

在初始状态下，如果检测到的应急油箱（1）内的液位大于最大值（Y+y），则进入油箱排油状态，此时第二电磁阀（61）和第五电磁阀（91）打开，在此状态下持续检测液位，直到液位在额定液位范围Y~（Y+y）之间，则进入油箱进气状态，此时第一电磁阀（51）打开、第二电磁阀（61）关闭；

在初始状态下，如果检测液位在额定液位范围Y~（Y+y）之间，则进入油箱进气状态，此时第一电磁阀（51）打开；

其中，Y为液位额定值，y为液位误差，Z为压力额定值，z为压力误差。

2.如权利要求1所述的智能滑油应急系统，其特征在于，所述系统还包括压力变送器（3），所述压力变送器（3）连接所述压力计（4）用于将所述压力计（4）测量的压力转化为电信号。

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