CN110376007A - 一种燃滑油散热器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，涉及一种燃滑油散热器试验系统及试验方法，用于对燃滑油散热器的换热性能进行试验。该燃滑油散热器试验系统包括滑油循环系统、燃油循环系统以及滑油增温循环系统，滑油增温循环系统是自滑油箱(11)起，依次经过第二滑油泵(31)、第二管路加温器(32)连通至所述热交换器(23)的换热管路入口，所述热交换器(23)的换热管路出口连通所述滑油箱(11)，构成滑油增温循环主路，同时，将所述热交换器(23)替代现有燃油循环系统的管路加温器，通过滑油增温循环主路实现燃油循环系统中燃油的加热。本申请利用滑油增温循环系统对燃油进行加温，避免对燃油直接使用电加温器加温，降低了着火风险，提高了试验效率。

Description

一种燃滑油散热器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，特别涉及一种燃滑油散热器试验系统及试验方法。

背景技术

航空发动机燃滑油散热器是滑油系统的重要部件，主要作用是利用冷燃油对经过轴承、齿轮、密封等部件吸热后的热滑油进行热量交换，使滑油温度保持在允许范围内，从而使滑油循环使用。为了评估燃滑油散热器的换热性能，需要通过性能试验进行验证。

现有燃滑油散热器试验系统，可以参考图1，中间位置的燃滑油散热器为被试件，滑油和燃油在燃滑油散热器内部进行热交换，滑油和燃油各自形成循环流路，分别位于图1中的右侧和左侧，流动方向如箭头所示。滑油循环流路与燃油循环流路的流动原理基本一致，油路的流动是经过滑油泵/燃油泵，将滑油箱/燃油箱中滑油/燃油进行抽吸，经过管路电加温器、流量计等进入燃滑油散热器中，从燃滑油散热器出来后，先后经过电动调节阀、水冷散热器后回到滑油箱/燃油箱，形成循环回路。在燃滑油散热器、管路电加温器和水冷散热器的各进出口设置压力、温度传感器来监测温度和压力参数，燃油和滑油循环流路上设置流量计来监测流量数据。

试验过程需要分别调节滑油和燃油的流量、被试件进口温度和出口压力，流量调节是通过滑油泵/燃油泵的转速调节来实现，流量与转速大小呈正比；温度调节包括升温调节和降温调节，其中，升温是通过管路电加温器的加温功率调节来实现，功率越高温度越高，降温调节通过水冷散热器的供水电动调节阀开度调节来实现，开度调节直接影响冷却水量大小，进而对管路内的滑油/燃油降温；出口压力调节通过燃滑油散热器出口电动调节阀开度调节来实现，压力与开度大小呈反比。

现有燃滑油散热器的试验过程中，燃油工作压力高达10MPa以上，高压工作条件下可能发生泄漏，且燃油加温调节过程和滑油一样，均采用电加温的方式，由于燃油相对滑油的燃点低很多，电加温器的高功率负荷可能诱发燃油着火。一旦高压工况下发生泄漏再遇到电火花极易诱发着火事故，进而对设备和人员造成伤害。因此，有必要改善燃油加温方式，以更安全的方式进行燃滑油散热器的性能试验。

发明内容

为解决电加温器易导致着火的问题，本申请提出一种新型燃滑油散热器试验系统和试验方法，在现有试验系统基础上增加热交换器及其滑油循环流路，替代原管路电加温器，利用高温滑油通过热交换器对燃油进行加温，当燃油温度加至要求温度后再进行燃滑油散热器的性能试验，可以有效规避使用电加温器存在的安全隐患。

本申请第一方面提供了一种燃滑油散热器试验系统，用于对燃滑油散热器的换热性能进行试验，其特征在于，包括：

滑油循环系统，自滑油箱起，依次经过第一滑油泵、第一管路加温器连通至所述燃滑油散热器的滑油管路入口，并自所述燃滑油散热器的滑油管路出口，经过第一水冷散热器连通至所述滑油箱，构成滑油循环主路；

燃油循环系统，自燃油箱起，依次经过燃油泵、热交换器连通至所述燃滑油散热器的燃油管路入口，并自所述燃滑油散热器的燃油管路出口，经过第二水冷散热器连通至所述燃油箱，构成燃油循环主路；

滑油增温循环系统，自滑油箱起，依次经过第二滑油泵、第二管路加温器连通至所述热交换器的换热管路入口，所述热交换器的换热管路出口连通所述滑油箱，构成滑油增温循环主路。

优选的是，所述第一管路加温器与所述燃滑油散热器之间具有第一电动三通转换阀，所述第一电动三通转换阀的第二出口端连通至所述第一水冷散热器的入口，从而在所述滑油循环主路中形成屏蔽所述燃滑油散热器的滑油循环支路。

优选的是，所述滑油增温循环系统中由所述热交换器回流至所述滑油箱的管路上设置有第二电动三通转换阀，所述第二电动三通转换阀的第二出口连通至所述第二滑油泵的入口，从而在所述滑油增温循环主路中形成屏蔽所述滑油箱的滑油增温循环支路。

优选的是，所述滑油循环系统中还包括第一滑油流量计，用于反馈所述滑油循环主路的滑油流量。

优选的是，所述滑油循环系统中还包括滑油电动调节阀，设置在所述燃滑油散热器的滑油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器的滑油管路出口压力。

优选的是，所述第一水冷散热器上设置有第一供水调节阀及第一供水流量计。

优选的是，所述燃油循环系统中还包括燃油流量计，用于反馈所述燃油循环主路的燃油流量。

优选的是，所述燃油循环系统中还包括燃油电动调节阀，设置在所述燃滑油散热器的燃油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器的燃油管路出口压力。

优选的是，所述第二水冷散热器上设置有第二供水调节阀及第二供水流量计。

本申请第二方面提供了一种燃滑油散热器试验方法，采用如上所述的燃滑油散热器试验系统，所述方法包括：

启动所述第一滑油泵及第一管路加温器，对所述滑油循环系统中的滑油进行加热，并调节滑油流量及温度；

启动所述燃油泵，调节燃油流量；

启动所述第二滑油泵及所述第二管路加温器，调节所述滑油增温循环系统的滑油流量及间接调节燃油循环系统中的燃油温度；

调节滑油循环系统中的滑油温度及燃油循环系统中的燃油温度；以及

调节所述燃滑油散热器的滑油管路出口压力及燃油管路出口压力。

本申请的关键点在于：

1.提出一种燃滑油散热器试验系统，该系统的燃油循环流路的加温是通过高温滑油对燃油加温的方式；

2.提出基于新加温方式下的燃滑油散热器性能试验方法。

本申请的优点在于：

本申请首次提出了一种利用滑油给燃油加温的燃滑油散热器试验系统和试验方法，按照该试验方法，利用滑油增温循环系统对燃油进行加温，避免对燃油直接使用电加温器加温，降低了着火风险。

附图说明

图1是现有的燃滑油散热器试验系统结构示意图。

图2是本申请燃滑油散热器试验系统结构示意图。

其中，1-燃滑油散热器，11-滑油箱，12-第一滑油泵，13-第一管路加温器，14-第一水冷散热器，15-第一电动三通转换阀，16-第一滑油流量计，17-滑油电动调节阀，18-第一供水调节阀，19-第一供水流量计；

21-燃油箱，22-燃油泵，23-热交换器，24-第二水冷散热器，25-燃油流量计，26-燃油电动调节阀，27-第二供水调节阀，28-第二供水流量计；

31-第二滑油泵，32-第二管路加温器，33-第二电动三通转换阀，34-第二滑油流量计。

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。

本申请燃滑油散热器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热交换器及其滑油循环流路，替代原管路电加温器，有效规避使用电加温器存在的安全隐患。

本申请第一方面提供了一种燃滑油散热器试验系统，用于对燃滑油散热器1的换热性能进行试验，参考图2，包括：

滑油循环系统，自滑油箱11起，依次经过第一滑油泵12、第一管路加温器13连通至所述燃滑油散热器1的滑油管路入口，并自所述燃滑油散热器1的滑油管路出口，经过第一水冷散热器14连通至所述滑油箱11，构成滑油循环主路；

燃油循环系统，自燃油箱21起，依次经过燃油泵22、热交换器23连通至所述燃滑油散热器1的燃油管路入口，并自所述燃滑油散热器1的燃油管路出口，经过第二水冷散热器24连通至所述燃油箱21，构成燃油循环主路；

滑油增温循环系统，自滑油箱11起，依次经过第二滑油泵31、第二管路加温器32连通至所述热交换器23的换热管路入口，所述热交换器23的换热管路出口连通所述滑油箱11，构成滑油增温循环主路。

在一些可选实施方式中，所述第一管路加温器12与所述燃滑油散热器1之间具有第一电动三通转换阀15，所述第一电动三通转换阀15的第二出口端连通至所述第一水冷散热器14的入口，从而在所述滑油循环主路中形成屏蔽所述燃滑油散热器1的滑油循环支路。

参考图2，A为滑油循环主路，B为滑油循环支路。

在一些可选实施方式中，所述滑油增温循环系统中由所述热交换器23回流至所述滑油箱11的管路上设置有第二电动三通转换阀33，所述第二电动三通转换阀33的第二出口连通至所述第二滑油泵31的入口，从而在所述滑油增温循环主路中形成屏蔽所述滑油箱11的滑油增温循环支路。

参考图2，C为滑油增温循环主路，D为滑油增温循环支路。

在一些可选实施方式中，所述滑油循环系统中还包括第一滑油流量计16，用于反馈所述滑油循环主路的滑油流量。

在一些可选实施方式中，所述滑油循环系统中还包括滑油电动调节阀17，设置在所述燃滑油散热器1的滑油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器1的滑油管路出口压力。

在一些可选实施方式中，所述第一水冷散热器14上设置有第一供水调节阀18及第一供水流量计19。

在一些可选实施方式中，所述燃油循环系统中还包括燃油流量计25，用于反馈所述燃油循环主路的燃油流量。

在一些可选实施方式中，所述燃油循环系统中还包括燃油电动调节阀26，设置在所述燃滑油散热器1的燃油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器1的燃油管路出口压力。

在一些可选实施方式中，所述第二水冷散热器24上设置有第二供水调节阀27及第二供水流量计28。

再次参考图2，本申请滑油循环系统：指参与燃滑油散热器换热试验的滑油循环系统，流路从滑油箱开始，依次连接第一滑油泵12、第一管路加温器13、第一滑油流量计16(Q1)、第一电动三通转换阀15(K5)、燃滑油散热器1、滑油电动调节阀17(K1)、第一水冷散热器14，然后回到滑油箱11，形成循环回路。经过电动三通转换阀K5的阀门位置转换操作，可实现滑油在支路A与支路B之间转换。通过调节第一滑油泵12的转速N1实现滑油流量Q1的调节；通过调节、第一管路加温器13的功率对滑油加温，通过调节电动调节阀K3的开度来调节第一水冷散热器14的供水量Q4，进而对滑油降温，通过第一管路加温器13和第一水冷散热器14共同作用实现燃滑油散热器滑油进口温度T2的调节；通过调节电动调节阀K1的开度实现燃滑油散热器滑油出口压力P3的调节。

本申请燃油循环系统：指参与燃滑油散热器换热试验的燃油循环系统，流路从燃油箱21开始，依次连接燃油泵22、热交换器23、燃油流量计25(Q3)、燃滑油散热器1、燃油电动调节阀26(K2)、第二水冷散热器24，然后回到燃油箱21，形成循环回路。通过调节燃油泵22的转速N3实现燃油流量Q3的调节；通过调节热交换器23滑油供油路上第二管路加温器32的功率对滑油加温，再通过热交换器23的换热特性对燃油加温，热交换器23的滑油供油路加温功率调节属于滑油增温循环系统的调节内容，通过调节第二供水调节阀27(电动调节阀K4)的开度来调节第二水冷散热器24的供水量Q5，进而对燃油降温，通过热交换器23和第二水冷散热器24共同作用实现燃滑油散热器燃油进口温度T9的调节；通过调节燃油电动调节阀26(电动调节阀K2)的开度实现燃滑油散热器燃油出口压力P10的调节。

本申请的滑油增温循环系统：指对燃油进行加温的滑油循环系统，流路从滑油箱11开始，依次连接第二滑油泵31、第二管路加温器32、第二滑油流量计34(Q2)、热交换器23、第二电动三通转换阀33(K6)、然后回到滑油箱11，形成循环回路。经过三通转换阀K6的阀门位置转换操作，可实现滑油在支路C与支路D之间转换。通过调节第二滑油泵31的转速N2实现滑油流量Q2的调节；通过调节第二管路加温器32的功率和热交换器23的作用来调节燃滑油散热器燃油进口温度T9。

以上所有温度、压力等参数均可以根据反馈控制回路实现自动化调节

本申请第二方面提供了一种燃滑油散热器试验方法，采用如上所述的燃滑油散热器试验系统，所述方法包括：

启动所述第一滑油泵12及第一管路加温器，对所述滑油循环系统中的滑油进行加热，并调节滑油流量及温度；

启动所述燃油泵22，调节燃油流量；

启动所述第二滑油泵31及所述第二管路加温器32，调节所述滑油增温循环系统的滑油流量及间接调节燃油循环系统中的燃油温度；

调节滑油循环系统中的滑油温度及燃油循环系统中的燃油温度；以及

调节所述燃滑油散热器的滑油管路出口压力及燃油管路出口压力

在一些可选实施方式中，参考图2，本申请燃滑油散热器试验方法包括：

1)进行滑油循环系统加温调节，打开滑油电动调节阀K1，将第一电动三通转换阀K5转换至支路B，启动第一滑油泵12并调节第一滑油泵12转速N1，将滑油流量计Q1调至要求值，启动第一管路加温器13，调节第一管路加温器13功率，调节温度T1至要求值，等待温度T1逐渐升高直到满足要求，此时关闭第一管路加温器13的功率调节；

2)进行燃油循环系统流动调节，打开燃油电动调节阀K2，启动燃油泵22并调节燃油泵22转速N3，将燃油流量计Q3调至要求值；

3)进行滑油增温循环系统加温调节，将第二电动三通转换阀K6转换至支路C，启动第二滑油泵31并调节转速N2，将第二滑油流量计Q2调至要求值，系统流动稳定后将第二电动三通转换阀K6转换至支路D，启动第二管路加温器32，调节第二管路加温器32功率，通过热交换器23的作用调节温度T9至要求值，等待温度T9逐渐升高直到满足要求，此时关闭第二管路加温器32的功率调节，关闭第二滑油泵31工作；

4)将第一电动三通转换阀K5转换至支路A，此时燃滑油散热器进行热交换，进行热交换后的滑油和燃油温度会发生变化，此时经过燃滑油散热器后的滑油会降温，燃油会升温，为了维持进口温度保持不变，需要对滑油循环系统按照温度T2进行第一管路加温器13的功率大小调节，直到温度T2满足要求，对燃油循环系统按照温度T9进行第二水冷散热器24的供水路电动调节阀K4开度调节，直到T9满足要求；

5)调节滑油电动调节阀K1的开度，直到燃滑油散热器滑油出口压力P3满足要求，调节燃油电动调节阀K2的开度，直到燃滑油散热器燃油出口压力P10满足要求；

6)通过以上步骤可以完成燃滑油散热器某工况的调节，可以开展该工况条件下的试验，若工况条件改变则重新进行步骤1)～步骤5)。

本申请首次提出了一种利用滑油给燃油加温的燃滑油散热器试验系统和试验方法，按照该试验方法，利用滑油增温循环系统对燃油进行加温，避免对燃油直接使用电加温器加温，降低了着火风险。

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 (10)

1.一种燃滑油散热器试验系统，用于对燃滑油散热器(1)的换热性能进行试验，其特征在于，包括：

滑油循环系统，自滑油箱(11)起，依次经过第一滑油泵(12)、第一管路加温器(13)连通至所述燃滑油散热器(1)的滑油管路入口，并自所述燃滑油散热器(1)的滑油管路出口，经过第一水冷散热器(14)连通至所述滑油箱(11)，构成滑油循环主路；

燃油循环系统，自燃油箱(21)起，依次经过燃油泵(22)、热交换器(23)连通至所述燃滑油散热器(1)的燃油管路入口，并自所述燃滑油散热器(1)的燃油管路出口，经过第二水冷散热器(24)连通至所述燃油箱(21)，构成燃油循环主路；

滑油增温循环系统，自滑油箱(11)起，依次经过第二滑油泵(31)、第二管路加温器(32)连通至所述热交换器(23)的换热管路入口，所述热交换器(23)的换热管路出口连通所述滑油箱(11)，构成滑油增温循环主路。

2.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述第一管路加温器(12)与所述燃滑油散热器(1)之间具有第一电动三通转换阀(15)，所述第一电动三通转换阀(15)的第二出口端连通至所述第一水冷散热器(14)的入口，从而在所述滑油循环主路中形成屏蔽所述燃滑油散热器(1)的滑油循环支路。

3.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述滑油增温循环系统中由所述热交换器(23)回流至所述滑油箱(11)的管路上设置有第二电动三通转换阀(33)，所述第二电动三通转换阀(33)的第二出口连通至所述第二滑油泵(31)的入口，从而在所述滑油增温循环主路中形成屏蔽所述滑油箱(11)的滑油增温循环支路。

4.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述滑油循环系统中还包括第一滑油流量计(16)，用于反馈所述滑油循环主路的滑油流量。

5.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述滑油循环系统中还包括滑油电动调节阀(17)，设置在所述燃滑油散热器(1)的滑油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器(1)的滑油管路出口压力。

6.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述第一水冷散热器(14)上设置有第一供水调节阀(18)及第一供水流量计(19)。

7.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述燃油循环系统中还包括燃油流量计(25)，用于反馈所述燃油循环主路的燃油流量。

8.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述燃油循环系统中还包括燃油电动调节阀(26)，设置在所述燃滑油散热器(1)的燃油管路出口，用于调节所述燃滑油散热器(1)的燃油管路出口压力。

9.如权利要求1所述的燃滑油散热器试验系统，其特征在于，所述第二水冷散热器(24)上设置有第二供水调节阀(27)及第二供水流量计(28)。

10.一种燃滑油散热器试验方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的燃滑油散热器试验系统，所述方法包括：

启动所述第一滑油泵(12)及第一管路加温器，对所述滑油循环系统中的滑油进行加热，并调节滑油流量及温度；

启动所述燃油泵(22)，调节燃油流量；

启动所述第二滑油泵(31)及所述第二管路加温器(32)，调节所述滑油增温循环系统的滑油流量及间接调节燃油循环系统中的燃油温度；

调节滑油循环系统中的滑油温度及燃油循环系统中的燃油温度；以及

调节所述燃滑油散热器的滑油管路出口压力及燃油管路出口压力。