CN110487530B - 一种减压器动态性能试验系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压器动态性能试验系统及装置，该系统包括包括第一减压器和第二减压器，所述第一减压器的出口端通过第一压力表、第一压力传感器和第一流量计与第一舵机连接，所述第二减压器的出口端通过第二压力表、第二压力传感器和第二流量计与第二舵机及第三舵机连接，所述第一减压器和第二减压器的入口端均与电磁阀的出口端连接，所述电磁阀的入口端通过第三压力表和第三压力传感器与工艺气瓶连接。本发明具备充气保压、手动/自动控制、过压保护、快速排气等功能，满足了对应减压器产品性能检测的实际需求，已应用于多批次产品的检测，操作方便，提高了检测质量与效率。

Description

一种减压器动态性能试验系统及装置

技术领域

本发明涉及一种试验系统，尤其涉及一种减压器动态性能试验系统及装置。

背景技术

在航天领域，减压器试验系统是用来调试和测试验收减压器综合性能的试验设备。通过进行各项相关试验来检验减压器调试的总和性能，为减压器性能的总和评价提供准确、可靠、丰富的试验数据，同时作为产品设计和改进的依据，有利于缩短产品的设计周期，提高产品的质量和性能。随着现代军事技术发展和进步，弹体控制系统对减压器的性能和质量提出了更高的要求。

在对减压器进行性能测试时，需要对两件减压器同时进行测试，为了使得试验系统能够完成减压器的性能测试，因此需要实现高精密的精度测试。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种减压器动态性能试验系统及装置，旨在解决既有方法存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种减压器动态性能试验系统，包括第一减压器和第二减压器，所述第一减压器的出口端通过第一压力表、第一压力传感器和第一流量计与第一舵机连接，所述第一压力表和第一压力传感器用于检测第一减压器出口端压力，所述第一流量计用于检测第一减压器出口端流量；所述第二减压器的出口端通过第二压力表、第二压力传感器和第二流量计与第二舵机及第三舵机连接，所述第二压力表和第二压力传感器用于检测第二减压器出口端压力，所述第二流量计用于检测第二减压器出口端流量；所述第一减压器和第二减压器的入口端均与电磁阀的出口端连接，所述电磁阀的入口端通过第三压力表和第三压力传感器与工艺气瓶连接，所述第三压力表和第三压力传感器用于检测工艺气瓶出口端压力。

进一步地，上述系统还包括控制器、第一电源和第二电源，所述控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一流量计、第二流量计电连接，所述第一电源分别向控制器及第一电磁阀、第二电磁阀供电，所述第二电源分别向第一舵机、第二舵机及第三舵机供电。

进一步地，所述控制器通过对第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的电测信号进行汇总处理，分别分离得到第一减压器和第二减压器的工作时间和建压时间数据。

进一步地，所述控制器通过对第一流量计和第二流量计的电测信号进行汇总处理，分别得到第一减压器和第二减压器出口端稳态流量。

进一步地，所述控制器通过控制第一电磁阀进行第一减压器在常温条件下的性能检测，并通过第二电磁阀进行第一减压器和第二减压器在高、低温条件下的性能检测。

本发明还提出了一种应用上述系统的减压器动态性能试验装置，包括台架、台面、及由气路控制单元、管路连接单元和电路控制单元组成且设置在台架内部的减压器试验系统；所述台面包括设置在台架上的显示台面和控制台面，所述显示台面设置有显示器、直流电源适配器和压力表，所述控制台面设置有电磁阀电控开关和气路手动截止阀。

进一步地，所述减压器试验系统的输入气源通过空气过滤器W1与开关 K1连接，所述开关K1另一端通过压力表P1分别与工艺气瓶、手动截止阀R1、开关K3及电磁阀G1的入口端连接，所述工艺气瓶的连接端还设置有开关K2 和压力传感器T1，所述手动截止阀R1另一端通过开关K4分别与开关K3及电磁阀G1的出口端连接，并通过压力表P3分别与减压器1和减压器2的入口端连接，所述减压器1的出口端通过压力表P4、压力传感器T2、溢流阀Y1、开关K7、流量计L1及开关K7与舵机D1连接，所述减压器1的出口端还设置有模拟舵机X1，所述减压器2的出口端通过压力表P5、压力传感器T3、溢流阀Y2、开关K12、流量计L2及开关K13分别与舵机D2和舵机D3连接，所述减压器2的出口端还设置有模拟舵机X2，所述舵机D1、舵机D2和舵机 D3均由直流电源适配器供电。

进一步地，所述减压器1的出口端设置的模拟舵机X1具体为：压力传感器T2与溢流阀Y1之间通过开关K6与流量计L1的出口端连接，并通过开关 K8和M1与模拟舵机X1连接。

进一步地，所述减压器2的出口端设置的模拟舵机X2具体为：压力传感器T3与溢流阀Y2之间通过开关K11与流量计L2的出口端连接，并通过开关 K13和M2与模拟舵机X2连接。

进一步的，高低温工艺气瓶通过电磁阀G2和气压表P2与气源系统连接，减压器1的出口端通过开关K5与流量计L1的出口端连接，减压器2的出口端通过开关K10与流量计L2的出口端连接。

本发明的有益效果是：本发明以工业计算机电测采集数据，通过管路切换实现不同试验项目测试，并通过分析了舵机功能和特点研制了模拟舵机，延长了舵机使用寿命；本发明具备充气保压、手动/自动控制、过压保护、快速排气等功能，满足了对应减压器产品性能检测的实际需求，已应用于多批次产品的检测，操作方便，提高了检测质量与效率。

附图说明

图1是本发明针对的减压器结构示意图；

图2是本发明的减压器动态性能试验系统原理示意图；

图3是本发明的减压器动态性能试验系统电路结构示意图；

图4是本发明的减压器动态性能试验装置原理示意图。

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说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明针对减压器进行性能测试，首先介绍减压器所需测试的性能指标和工作原理。

减压器所需测试的性能指标为：

1)工作介质：氮气；

2)输入压力

3)输出压力:JYQ-1减压器1.45±0.15MPa，JYQ-2减压器0.9±0.1Mpa；

4)工作时间：≥100s；

5)建压时间：≤1.0s；

6)稳态流量：JYQ-1减压器540L/min～740L/min，JYQ-2减压器170L/min～ 270L/min；

7)高温条件：在+60±2℃条件下，减压器性能测试；

8)低温条件：在-45±2℃条件下，减压器性能测试，其中低温工作时间≥80s。

减压器的工作原理为：

MPa高压气进入减压器高压腔，在节流口处节流后压力降低，节流后低压气体通过φ4通孔从出口流出供负载工作，同时，低压气经两个推杆孔进入膜片调控腔，气压作用在膜片上的力和副弹簧力合力与主弹簧设定力相平衡，出口压力稳定在设定值(JYQ-1减压器1.45±0.15MPa，JYQ-2减压器0.9 ±0.1MPa)。当出口压力超过设定压力时，膜片向上运动，活阀在副弹簧力的作用下向上运动，阀口变小，节流作用加大，压力下降，直到达到新的平衡；当出口压力低于设定压力时，膜片向下运动，调整块推动推杆继而推动活阀向下运动，阀口变大，节流作用降低，压力升高，直到达到新的平衡；减压器通过膜片感知出口压力，通过膜片的变形带动活阀运动达到改变节流口大小从而调整出口压力的目的。减压器结构如图1所示。

本发明根据测试对象减压器所需测试的性能指标和其试验方法，结合产品在弹体工作状态，产品在天上状态时只检测出口压力，在地面状态检测进、出口压力、建压时间，构建减压器动态性能试验系统，实现对减压器进口压力、出口压力、稳态流量、工作时间、建压时间等动态性能的测试。

如图2所示，上述减压器动态性能试验系统包括第一减压器和第二减压器，所述第一减压器的出口端通过第一压力表、第一压力传感器和第一流量计与第一舵机连接，所述第一压力表和第一压力传感器用于检测第一减压器出口端压力，所述第一流量计用于检测第一减压器出口端流量；所述第二减压器的出口端通过第二压力表、第二压力传感器和第二流量计与第二舵机及第三舵机连接，所述第二压力表和第二压力传感器用于检测第二减压器出口端压力，所述第二流量计用于检测第二减压器出口端流量；所述第一减压器和第二减压器的入口端均与电磁阀的出口端连接，所述电磁阀的入口端通过第三压力表和第三压力传感器与工艺气瓶连接，所述第三压力表和第三压力传感器用于检测工艺气瓶出口端压力。

在上述减压器动态性能试验系统的基础上，还包括控制器、第一电源和第二电源，如图3所示，所述控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一流量计、第二流量计电连接，所述第一电源接入AC-220V 电源并分别向控制器及第一电磁阀、第二电磁阀供电，第一电源输出端设置有开关K1控制电源通断；所述第二电源接入AC-220V电源并分别向第一舵机、第二舵机及第三舵机供电，第二电源输出端设置有开关K4控制电源通断。

上述控制器通过对第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的电测信号进行汇总处理，分别分离得到第一减压器和第二减压器的工作时间和建压时间数据；控制器通过对第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的电测信号进行汇总处理，分别分离得到第一减压器和第二减压器的工作时间和建压时间数据；控制器通过控制第一电磁阀进行第一减压器在常温条件下的性能检测，并通过第二电磁阀进行第一减压器和第二减压器在高、低温条件下的性能检测。

本发明工作前，先打开开关K1给控制器供电允许检测程序，开始检测前，先打开开关K4给舵机供电，检测减压器常温条件下的性能时，打开电磁阀G1 进行检测工作，检测减压器在高、低温条件下的性能时，打开电磁阀G2进行检测工作。

在本实施例中，利用上述减压器动态性能试验系统进行减压器出入口压力检测的方法为：在减压器入口端管路分别安装参数为0～40Mpa的第三压力传感器和参数为0～60Mpa的第三压力表，出口端管路安装参数为0～6Mpa的第一压力表和第二压力表，及参数为0～2Mpa的第一压力传感器和第二压力传感器，入口压力控制在

出口压力应满足设计要求(JYQ-1减压器 1.45±0.15MPa，JYQ-2减压器0.9±0.1MPa)，传感器检测信号再通过控制器汇总处理数据，同时采集分离出减压器工作时间和建压时间数据。

利用上述减压器动态性能试验系统进行减压器出口稳态流量检测的方法为：在减压器出口端管路分别安装参数为0～500L/min和1000L/min的第一流量计和第二流量计，流量应满足设计要求(JYQ-1减压器540L/min～740L/min， JYQ-2减压器170L/min～270L/min)，流量计电测信号通过控制器汇总处理数据，实现检测减压器出口端稳态流量。

利用上述减压器动态性能试验系统进行减压器高、低温试验检测的方法为：工艺气瓶充气

后和第一减压器及第二减压器一起放入温控箱，同时将工艺气瓶和试验系统入口连接，将工艺气瓶和减压器保温至规定温度，然后检测减压器在高、低温条件下的性能。

基于上述减压器动态性能试验系统，本发明还提供了一种应用上述减压器动态性能试验系统的装置，包括台架、台面、及由气路控制单元、管路连接单元和电路控制单元组成且设置在台架内部的减压器试验系统；所述台面包括设置在台架上的显示台面和控制台面，所述显示台面设置有显示器、直流电源适配器和压力表，所述控制台面设置有电磁阀电控开关和气路手动截止阀。

上述减压器动态性能试验装置的外形尺寸为1600mm╳1000mm╳ 1100mm(长、宽、高)，底部安有4个万向轮便于移动；台架框架和内部结构用角钢焊接，外壳用薄钢板喷塑处理，显示台面主要由1个显示器、2个直流电源适配器、4个压力表组成。控制台面主要由电磁阀电控开关和气路手动截止阀组成。

在对减压器进行动态性能试验时，正式舵机D1、D2、D3工作时间过长会发热，因此对工作时间有限制要求，要求每工作约2min后停放不少于5min，同时其工作寿命有时间限制；因此本发明结合舵机工作原理，设置模拟舵机 M1、M2用于减压器性能调试，避免了舵机工作2min后停放等待冷却，大大提高了工作效率，同时延长了舵机的工作寿命。

如图4所示，本发明的减压器试验系统的输入气源通过空气过滤器W1与开关K1连接，所述开关K1另一端通过压力表P1分别与工艺气瓶、手动截止阀R1、开关K3及电磁阀G1的入口端连接，所述工艺气瓶的连接端还设置有开关K2和压力传感器T1，开关K2的另一端用于快速排空气体，所述手动截止阀R1另一端通过开关K4分别与开关K3及电磁阀G1的出口端连接，并通过压力表P3分别与减压器1和减压器2的入口端连接，所述减压器1的出口端通过压力表P4、压力传感器T2、溢流阀Y1、开关K7、流量计L1及开关 K7与舵机D1连接，所述减压器1的出口端还设置有模拟舵机X1，所述减压器2的出口端通过压力表P5、压力传感器T3、溢流阀Y2、开关K12、流量计 L2及开关K13分别与舵机D2和舵机D3连接，所述减压器2的出口端还设置有模拟舵机X2，所述舵机D1、舵机D2和舵机D3均由直流电源适配器供电。

上述减压器1的出口端设置的模拟舵机X1具体为：压力传感器T2与溢流阀Y1之间通过开关K6与流量计L1的出口端连接，并通过开关K8和M1 与模拟舵机X1连接。

上述减压器2的出口端设置的模拟舵机X2具体为：压力传感器T3与溢流阀Y2之间通过开关K11与流量计L2的出口端连接，并通过开关K13和 M2与模拟舵机X2连接。

利用上述减压器动态性能试验装置进行减压器性能调试的方法为：打开开关K7、K8、K12、K13，关闭K5，K9、K6、K10、K11、K14、K3、K4，打开开关K1，给工艺气瓶充气32+1.50MPa,接通舵机电源DC28V，确认舵机正常工作，然后缓慢打开开关K3，调试减压器1和2出口压力分别满足1.45 ±0.15Mpa和0.9±0.1MPa，调试合格后，反复验证3次，确认减压器出口压力、工作时间、稳态流量应满足技术要求。

利用上述减压器动态性能试验装置进行减压器性能检测的方法为：打开开关K7、K9、K12、K14，关闭K5，K8、K6、K10、K11、K13、K3、K4，打开开关K1，给工艺气瓶充气32+1.50MPa,接通舵机电源DC28V，确认舵机正常工作，然后打开电磁阀G1，条件减压器1和2出口压力分别满足1.45± 0.15Mpa和0.9±0.1MPa，稳态流量应分别满足540L/min～740L/min和170L/min～270L/min范围，减压器工作时间应均大于100S。

按上述方法进行减压器性能检测时，减压器工作的建压时间在1.5～2.0S 之间，超出设计要求的不大于1.0S，经过分析和对比发现，试验系统测试系统中的溢流阀Y1、Y2，开关K7、K12，流量计L1、L2相对实际工况都是附加零部件，对管路气流有阻尼作用，无法使减压器出口压力立即达到稳定，同时产品在弹上工作时不接入流量计，此处试验系统工况与实际有差异，因此，此处通过增加一条通路，完全模拟减压器实际工况，不接入流量计，关闭开关 K7、K12，打开开关K6、K11，打开电磁阀G1，检测记录电磁阀工作建压时间约在0.6s～0.8s范围。

本发明的减压器动态性能试验装置还包括高低温工艺气瓶，其通过电磁阀 G2和气压表P2与气源系统连接，减压器1的出口端通过开关K5与流量计L1 的出口端连接，减压器2的出口端通过开关K10与流量计L2的出口端连接。

利用上述减压器动态性能试验装置进行减压器高、低温试验性能测试的方法为：减压器高、低温条件下的试验性能检测，只要求检测减压器出口压力和工作时间，见图4所示，相应操作为关闭K7、K8、K12、K13、K3、K4，打开K5、K10、K9、K14，待高、低温工艺气瓶及减压器保温结束后，接通舵机电源DC28V，确认舵机正常工作，然后打开电磁阀G2，减压器1和2出口压力分别满足1.45±0.15Mpa和0.9±0.1MPa，高温试验时减压器时间工作时间约140S，低温试验时减压器工作时间约90s。

本发明在分析减压器试验系统的组成和工作原理的基础上，结合试验系统的试验项目和产品用户提出的试验要求，设计了以工业计算机电测采集数据，通过管路切换实现不同试验项目测试，分析了舵机功能和特点研制了模拟舵机，延长了舵机使用寿命。试验数据表明，减压器试验系统有效保障了减压器试验精度，降低了能耗，具有良好的试验性能。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种减压器动态性能试验装置，其特征在于，包括台架、台面、及由气路控制单元、管路连接单元和电路控制单元组成且设置在台架内部的减压器试验系统；所述台面包括设置在台架上的显示台面和控制台面，所述显示台面设置有显示器、直流电源适配器和压力表，所述控制台面设置有电磁阀电控开关和气路手动截止阀；

所述减压器试验系统包括第一减压器和第二减压器，所述第一减压器的出口端通过第一压力表、第一压力传感器和第一流量计与第一舵机连接，所述第一压力表和第一压力传感器用于检测第一减压器出口端压力，所述第一流量计用于检测第一减压器出口端流量；所述第二减压器的出口端通过第二压力表、第二压力传感器和第二流量计与第二舵机及第三舵机连接，所述第二压力表和第二压力传感器用于检测第二减压器出口端压力，所述第二流量计用于检测第二减压器出口端流量；所述第一减压器和第二减压器的入口端均与电磁阀的出口端连接，所述电磁阀的入口端通过第三压力表和第三压力传感器与工艺气瓶连接，所述第三压力表和第三压力传感器用于检测工艺气瓶出口端压力；

所述减压器试验系统的输入气源通过空气过滤器W1与开关K1连接，所述开关K1另一端通过压力表P1分别与工艺气瓶、手动截止阀R1、开关K3及电磁阀G1的入口端连接，所述工艺气瓶的连接端还设置有开关K2和压力传感器T1，所述手动截止阀R1另一端通过开关K4分别与开关K3及电磁阀G1的出口端连接，并通过压力表P3分别与减压器1和减压器2的入口端连接，所述减压器1的出口端通过压力表P4、压力传感器T2、溢流阀Y1、开关K7、流量计L1及开关K7与舵机D1连接，所述减压器1的出口端还设置有模拟舵机X1，所述减压器2的出口端通过压力表P5、压力传感器T3、溢流阀Y2、开关K12、流量计L2及开关K13分别与舵机D2和舵机D3连接，所述减压器2的出口端还设置有模拟舵机X2，所述舵机D1、舵机D2和舵机D3均由直流电源适配器供电。

2.如权利要求1所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，还包括控制器、第一电源和第二电源，所述控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一流量计、第二流量计电连接，所述第一电源分别向控制器及第一电磁阀、第二电磁阀供电，所述第二电源分别向第一舵机、第二舵机及第三舵机供电。

3.如权利要求2所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，所述控制器通过对第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的电测信号进行汇总处理，分别分离得到第一减压器和第二减压器的工作时间和建压时间数据。

4.如权利要求3所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，所述控制器通过对第一流量计和第二流量计的电测信号进行汇总处理，分别得到第一减压器和第二减压器出口端稳态流量。

5.如权利要求4所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，所述控制器通过控制第一电磁阀进行第一减压器在常温条件下的性能检测，并通过第二电磁阀进行第一减压器和第二减压器在高、低温条件下的性能检测。

6.如权利要求1所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，所述减压器1的出口端设置的模拟舵机X1具体为：压力传感器T2与溢流阀Y1之间通过开关K6与流量计L1的出口端连接，并通过开关K8和M1与模拟舵机X1连接。

7.如权利要求1所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，所述减压器2的出口端设置的模拟舵机X2具体为：压力传感器T3与溢流阀Y2之间通过开关K11与流量计L2的出口端连接，并通过开关K13和M2与模拟舵机X2连接。

8.如权利要求6-7任一所述的减压器动态性能试验装置，其特征在于，高低温工艺气瓶通过电磁阀G2和气压表P2与气源系统连接，减压器1的出口端通过开关K5与流量计L1的出口端连接，减压器2的出口端通过开关K10与流量计L2的出口端连接。

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