CN110345060B - 一种滑油泵组试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机试验技术领域，涉及一种滑油泵组试验系统及试验方法。所述滑油泵组试验系统包括加温滑油箱及滑油泵组，并形成主循环回路，所述加温滑油箱为密闭腔，并连接有抽气管路，所述抽气管路上设置有真空泵，所述滑油泵组试验系统还包括：油气掺混箱，油气掺混箱的第一入口端连接所述加温滑油箱，第二入口端连接气源，气源内为高压气体，油气掺混箱的出口端连接在所述供油管路上。本申请通过油气掺混箱实现分别进行供油量和供气量的自动调节，用于近似模拟具体轴承腔内滑油‑空气的掺混，且掺混效果可控，本申请试验过程可根据滑油泵组不同进口条件的试验需要，对纯油、纯空气或油气两相条件间进行切换，满足所有性能试验需求。

Description

一种滑油泵组试验系统及试验方法

技术领域

本申请属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种滑油泵组试验系统及试验方法。

背景技术

航空发动机滑油泵组主要用于发动机轴承和传动齿轮部分润滑油的输送和回收，目前航空发动机的滑油泵一般分为一级供油级和多级回油级，供油级将滑油箱中的纯油供入各腔室，以满足各腔内的机械部件的润滑和冷却需求，各回油级对各腔室内滑油抽回滑油箱，形成循环系统。由于各级回油路抽吸的是各腔内的油气混合物，其回油能力要求原大于该级对应的腔内的滑油供油量。为验证滑油泵组流量特性是否满足滑油系统设计需求，滑油泵组正式装机前需进行部件性能试验。

滑油泵组性能试验主要包括地面性能试验和高空性能试验。现有试验系统原理如图1所示，各级滑油泵组的进口和出口都连接至加温滑油箱，加温滑油箱中的滑油在滑油泵组抽吸作用下进入滑油泵组，然后从滑油泵组出口再次回到加温滑油箱，地面性能试验过程的各级流体都是纯油，通过调整滑油泵组的工作转速、滑油温度，进口和出口压力等工况参数，研究不同工况参数组合条件下的各级流量特性。高空性试验是在地面性能的调节基础上，研究滑油泵组进口负压条件下的流量特性，试验过程对滑油泵组进口侧的加温滑油箱利用真空泵进行抽负压调节，根据工况需要将加温滑油箱压力P1设为某要求值，试验系统通过反复启停真空泵实现压力调节，启动真空泵时，通过真空泵抽吸作用，加温滑油箱压力P1逐渐降低直至低于该要求值后停机，停机后加温滑油箱压力P1缓慢升高，当P1高于该要求值后再次启动真空泵进行抽吸调节。

图1中，滑油泵组分为五级，前四级分别通过四路管路通入滑油，第五路单独通入，前四级出口滑油合并为一组，通过电动调节阀K1，流量计Q1`返回加温滑油箱，第五级通过电动调节阀K2、流量计Q2返回加温滑油箱，压差活门是设置在滑油泵组上的机械式活门，压差活门上设置油压接头和气压接头，分别感受供油级出口压力和轴承腔压力，根据两处压力的大小关系调节供油级流量大小，现有试验系统将气压接头直接通大气，不能准确模拟发动机真实发动机轴承腔压力。

对近些年多个型号发动机滑油系统的故障过程分析发现，故障很可能是由于滑油泵组各级进口油气两相条件下的性能不足或者某级进口进气造成相邻级性能下降所造成。由于受到目前试验系统能力限制，无法对滑油泵组进口油气两相或纯空气的试验需求条件进行模拟，也就无法为故障排查提供有力的证据。

综上，现有试验系统的各级滑油的流动均采用纯油，没有对航空发动机实际工况条件下回油路的油气两相或纯空气条件进行模拟，因此试验结果无法反映滑油泵组的真实性能。压差活门是增压级配套调节供油压力的机械式活门，现有试验系统没有对压差活门感受空气压力的条件进行模拟。传统试验过程中，高空性调试都通过真空泵对滑油泵组进口侧的滑油箱抽真空，进而形成滑油泵组进口侧是真空条件，但调试过程采用反复启停真空泵的方式，由于启停过程抽吸作用的工作惯性，调节过程压力波动较大，稳定性较差，调节精度较低，且反复启停真空泵的操作易造成真空泵损伤。

发明内容

为了解决上述问题至少之一，本申请提供了一种滑油泵组试验系统及试验方法。

本申请第一方面提供了一种滑油泵组试验系统，包括加温滑油箱、滑油泵组，所述加温滑油箱通过供油管路连接所述滑油泵组的各级入口，滑油泵组出口通过回油管路连接所述加温滑油箱，形成主循环回路，滑油泵组上设置有油压接头及气压接头，所述加温滑油箱为密闭腔，并连接有抽气管路，所述抽气管路上设置有真空泵，其特征在于，所述滑油泵组试验系统还包括：

油气掺混箱，第一入口端连接所述加温滑油箱，第二入口端连接气源，所述气源内为高压气体，油气掺混箱的出口端连接在所述供油管路上。

优选的是，所述油气掺混箱与所述加温滑油箱的连接管路上设置有掺混供油泵。

优选的是，所述掺混供油泵通过变频电机驱动。

优选的是，所述油气掺混箱与所述气源连接管路上设置有电动调节阀K4。

优选的是，所述油气掺混箱上设置有测压装置。

优选的是，所述气压接头通过气压调节管路连接气源，且在所述气压调节管路上设置有第一旁通管路，所述第一旁通管路上设置有电动调节阀K3，所述第一旁通管路的出口连接外界大气。

优选的是，所述加温滑油箱与所述真空泵之间连接有第二旁通管路，所述第二旁通管路连接气源，所述第二旁通管路上设置有电动调节阀K5。

优选的是，所述第二旁通管路上设置有空气滤。

优选的是，所述油气掺混箱的出口端通过三通转换阀连接在所述供油管路上。

本申请第二方面提供了一种滑油泵组试验方法，采用如上所述的滑油泵组试验系统，所述方法包括：

启用所述主循环回路，进行滑油泵组地面性能试验；

通过真空泵调节加温滑油箱压力P1，同时启用所述主循环回路，进行滑油泵组高空性能试验；

关闭主循环回路，通过油气掺混箱向滑油泵组提供油气混合物或纯空气，进行两相条件下性能试验及纯空气条件下性能试验。

本申请的关键点在于：

1.实现油气掺混箱分别进行供油量和供气量的自动调节，用于近似模拟具体轴承腔内滑油-空气的掺混，且掺混效果可控；

2.试验过程可根据滑油泵组不同进口条件的试验需要，对纯油、纯空气或油气两相条件间进行切换，满足所有性能试验需求；

3.增加对压差活门空气端压力调节的装置，提出对应的压力调节方法，使滑油泵组工况模拟更全面；

4.提出一种新的滑油箱真空压力调节方法，提升高空性调节精度。

本申请提出一种新的能满足滑油泵组多种功能试验项目需求的试验系统及试验方法，可以模拟滑油泵组进口油气两相条件或纯空气条件，并在试验过程中根据需要对滑油泵组回油级进口条件在纯油、纯空气或油气两相条件间进行切换，同时试验系统可以模拟压差活门感受空气端的压力条件，可更真实地模拟滑油泵组的实际工况。另外，研究新的真空压力调节方法，解决高空性调节精度差的问题。

附图说明

图1是现有的滑油泵组试验系统结构示意图。

图2是本申请滑油泵组试验系统结构示意图。

其中，1-加温滑油箱，2-滑油泵组，21-油压接头，22-气压接头，3-真空泵，4-油气掺混箱，5-气源，6-掺混供油泵，7-变频电机，8-空气滤，9-三通转换阀。

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方式中的附图，对本申请实施方式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。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请滑油泵组试验系统及试验方法，结合图1及图2，在现有试验系统基础上增加了油气掺混箱和油气掺混箱的供油、供气和油气掺混支路，增加了压差活门气压调节支路，增加了真空压力调节旁路。

如图1所示，现有技术的滑油泵组试验系统，包括加温滑油箱1、滑油泵组2，所述加温滑油箱通过供油管路连接所述滑油泵组2的各级入口，滑油泵组2出口通过回油管路连接所述加温滑油箱1，形成主循环回路，滑油泵组2上设置有油压接头21及气压接头22，气压接头直接接入大气，所述加温滑油箱1为密闭腔，并连接有抽气管路，所述抽气管路上设置有真空泵3。

加温滑油箱中滑油在滑油泵组抽吸作用下进入滑油泵组进口，在滑油泵组各级进口管路上设置压力传感器和流量计监测各级进口压力P4～P8和流量Q3～Q7，各回油级入口设置电动三通转换阀K8～K11，用于对滑油泵组回油级各级进口流体的不同来流方向进行切换，实现滑油泵组进口流体状态在纯油、纯空气或油气两相条件间切换。滑油从滑油泵组出口出来后回到加温滑油箱，在出口管路上设置压力传感器和流量计监测出口压力P2、P3和流量Q1、Q2，设置电动调节阀K1、K2，通过调节开度大小来调节滑油泵组出口压力P2和P3。系统循环过程通过调节加温滑油箱的加温功率来调节滑油温度T1。

本申请提供的滑油泵组试验系统，首先增加了油气掺混箱和油气掺混箱的供油、供气和油气掺混支路，参考图2，所述滑油泵组试验系统还包括：

油气掺混箱4，第一入口端连接所述加温滑油箱1，第二入口端连接气源5，所述气源5内为高压气体，油气掺混箱4的出口端连接在所述供油管路上。

在一些可选实施方式中，所述油气掺混箱4与所述加温滑油箱1的连接管路上设置有掺混供油泵6。

在一些可选实施方式中，所述掺混供油泵6通过变频电机7驱动。

在一些可选实施方式中，所述油气掺混箱4与所述气源5连接管路上设置有电动调节阀K4。

在一些可选实施方式中，所述油气掺混箱4上设置有测压装置。

本申请中设置油气掺混箱，箱体上设置压力传感器监测油气掺混箱压力P10，对油气掺混箱分别进行供油和供气。供油路从加温滑油箱开始，经过掺混供油泵和滑油流量计，进入油气掺混箱，设置流量计用于监测供油流量Q8，通过变频电机驱动掺混滑油泵来调节掺混供油泵的转速N2，用于调节油气掺混箱供油流量Q8。供气路从气源开始，经过电动调节阀K4和空气流量计，进入掺混箱，设置流量计用于监控供气流量Q9，通过调节电动调节阀K4开度来调节油气掺混箱的供气流量。通过以上调节实现油气掺混箱掺混比的定量调节。

若进行纯空气条件，只对油气掺混箱供气，打开电动调节阀K4，通过调节电动调节阀K4开度来调节油气掺混箱压力P10，模拟滑油泵组进口压力条件。

在一些可选实施方式中，所述气压接头通过气压调节管路连接气源5，且在所述气压调节管路上设置有第一旁通管路，所述第一旁通管路上设置有电动调节阀K3，所述第一旁通管路的出口连接外界大气。

如图2所示，P9用于模拟轴承腔压力。从气源连接电动调节阀K6后连接至压差活门的气压接头，气压接头前设置压力传感器监测气腔压力P9，在电动调节阀K6后设置旁路，通过电动调节阀K3连接外界大气环境，气腔压力P9位于电动调节阀K6和电动调节阀K3之间。气腔压力P9调节过程：气源处压力恒定，由于气源压力较高，打开电动调节阀K6并调至某开度，使气流通过电动调节阀K6时形成流动阻力，通过调节电动调节阀K3开度大小来调节气压P9，气体流路如图2中箭头方向。电动调节阀K3的开度越大，旁路流通的阻力越小，从旁路流出至外界的气量越大，气压P9越小，相反电动调节阀K3的开度越小，旁路流通的阻力越大，从旁路流出至外界的气量越小，气压P9越大。

在一些可选实施方式中，所述加温滑油箱1与所述真空泵3之间连接有第二旁通管路，所述第二旁通管路连接气源5，所述第二旁通管路上设置有电动调节阀K5。

在一些可选实施方式中，所述第二旁通管路上设置有空气滤8。

在现有试验系统的真空泵前设置第二旁路，连接电动调节阀K5和空气滤8，加温滑油箱压力P1调节过程：打开开关阀K7，启动真空泵，打开电动调节阀K5，此时真空泵同时从加温滑油箱和旁路进行抽气，气体流路如图2中箭头方向，由于真空泵的抽吸能力恒定，通过调节电动调节阀K5开度大小来调节加温滑油箱压力P1。电动调节阀K5的开度越大，旁路流通的阻力越小，从旁路抽吸量越大，从加温滑油箱中抽吸量越小，对加温滑油箱的抽吸能力越小，加温滑油箱压力P1越高，相反电动调节阀K5的开度越小，则旁路流通的阻力越大，从旁路抽吸量越小，从加温滑油箱中抽吸量越大，对加温滑油箱的抽吸能力越大，加温滑油箱压力P1越低。

在一些可选实施方式中，所述油气掺混箱4的出口端通过三通转换阀9连接在所述供油管路上。

本申请第二方面提供了一种滑油泵组试验方法，采用以上所述的滑油泵组试验系统，所述方法包括：

启用所述主循环回路，进行滑油泵组地面性能试验；

通过真空泵3调节加温滑油箱压力P1，同时启用所述主循环回路，进行滑油泵组高空性能试验；

关闭主循环回路，通过油气掺混箱4向滑油泵组2提供油气混合物或纯空气，进行两相条件下性能试验及纯空气条件下性能试验。

具体的，新型试验系统可实现多种试验功能，包括：

(1)滑油泵组地面性能试验方法

1)将电动三通转换阀K8～K11均转换至连通至纯油流路，启动滑油泵组的变频电机，调节滑油泵组的工作转速N1；

2)启动加温滑油箱并调节加温器功率，将滑油温度T1调节至要求值；

3)调节电动调节阀K1、K2开度，将滑油泵组出口温度P2、P3调节至要求值；

4)打开电动调节阀K6并调至某开度，通过调节电动调节阀K3开度大小来调节压差活门气压P9；

5)完成该工况条件下地面性能试验，并按照上述方法完成其它工况下试验。

(2)滑油泵组高空性能试验方法

1)完成地面性能试验的前4条；

2)打开开关阀K7，启动真空泵，调节电动调节阀K5开度，将加温滑油箱压力P1调节至要求值；

3)完成该工况条件下地面性能试验，并按照上述方法完成其它工况下试验。

(3)进口油气两相/纯空气条件下性能试验

1)参照地面和高空性能试验方法，进行滑油泵组转速、滑油温度、出口压力、压差活门气压等调试；

2)若模拟纯油气两相条件，启动掺混供油泵，调节掺混供油泵转速N2，将供油流量Q8调至要求值，打开电动调节阀K4，调节电动调节阀K4开度，将供气流量Q9调至要求值，形成定量比例的油气掺混条件；

3)若模拟纯空气条件，打开电动调节阀K4，调节电动调节阀K4开度，将油气掺混箱压力P10调至要求值；

4)根据试验需要，将滑油泵组某回油级(1级～4级)的进口电动三通转换阀(K8～K11)转换至连通至旁路，此时可以进行该回油级进口油气两相/纯空气条件下的性能试验，研究各级流量如何变化，根据需要，各回油级均可单独连接至油气掺混箱；

5)完成该工况条件下地面性能试验，并按照上述方法完成其它工况下试验。

本申请提出一种新的能满足滑油泵组多种功能试验需求的试验系统，不仅可以进行常规进口纯油条件下的地面性能试验和高空试验，还可以进行滑油泵组进口油气两相或纯空气条件下的性能试验，通过设置转换阀门实现滑油泵组进口对纯油、纯空气或油气两相条件间进行切换，且油气两相条件试验中的油量和气量可调，可以形成各种油气比的两相掺混条件。此外，增加了压差活门空气端压力调节的装置，提出了对应的压力调节方法，使滑油泵组工况模拟更全面，并优化了滑油箱真空压力调节方法，提升高空性调节精度。

相对现有试验系统，新的试验系统可根据需要模拟所有进口条件下的滑油泵组进口条件，可以研究不同进口条件下的滑油泵组性能，为滑油系统系统设计提供参考依据。

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 (7)

1.一种滑油泵组试验系统，包括加温滑油箱(1)、滑油泵组(2)，所述加温滑油箱通过供油管路连接所述滑油泵组(2)的各级入口，滑油泵组(2)出口通过回油管路连接所述加温滑油箱(1)，形成主循环回路，滑油泵组(2)上设置有油压接头(21)及气压接头(22)，所述加温滑油箱(1)为密闭腔，并连接有抽气管路，所述抽气管路上设置有真空泵(3)，其特征在于，所述滑油泵组试验系统还包括：

油气掺混箱(4)，第一入口端连接所述加温滑油箱(1)，第二入口端连接气源(5)，所述气源(5)内为高压气体，油气掺混箱(4)的出口端连接在所述供油管路上；

其中，所述气压接头通过气压调节管路连接气源(5)，且在所述气压调节管路上设置有第一旁通管路，所述第一旁通管路上设置有电动调节阀K3，所述第一旁通管路的出口连接外界大气；所述加温滑油箱(1)与所述真空泵(3)之间连接有第二旁通管路，所述第二旁通管路连接气源(5)，所述第二旁通管路上设置有电动调节阀K5。

2.如权利要求1所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述油气掺混箱(4)与所述加温滑油箱(1)的连接管路上设置有掺混供油泵(6)。

3.如权利要求2所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述掺混供油泵(6)通过变频电机(7)驱动。

4.如权利要求1所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述油气掺混箱(4)与所述气源(5)连接管路上设置有电动调节阀K4。

5.如权利要求1所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述油气掺混箱(4)上设置有测压装置。

6.如权利要求1所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述第二旁通管路上设置有空气滤(8)。

7.如权利要求1所述的滑油泵组试验系统，其特征在于，所述油气掺混箱(4)的出口端通过三通转换阀(9)连接在所述供油管路上。

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