CN112945561A

CN112945561A - 一种高焓值发动机试车台煤油调节系统及调节方法

Info

Publication number: CN112945561A
Application number: CN202110053564.1A
Authority: CN
Inventors: 付蒙; 郭洪业; 李俊杰; 殷建锋; 张海洲
Original assignee: Beijing Power Machinery Institute
Current assignee: Beijing Power Machinery Institute
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明公开了一种高焓值发动机试车台煤油调节系统及调节方法，调节系统包括供油管路、源头阀、选择阀、比例流量阀、供油阀、截止阀、回油阀及流量计；三条以上供油管路并联设置，分别为发动机不同试验件供油；煤油入口管路通过流量计、源头阀与供油管路相连；每条供油管路上均设有选择阀、比例流量阀、供油阀，同时一条以上供油管路采用并列设置的比例流量阀；比例流量阀、供油阀之间设置煤油出口管路，所述煤油出口管路上设有截止阀、回油阀；所述比例流量阀与截止阀之间、截止阀与回油阀之间、以及供油阀之后的管路上均设有流量计。本发明能够提供准确流量的航空煤油，流量范围大、调节精度高。

Description

一种高焓值发动机试车台煤油调节系统及调节方法

技术领域

本发明属于航天发动机试车台控制领域，具体涉及一种高焓值发动机试车台煤油调节系统及调节方法。

背景技术

随着飞行器向着大空域大速域超远程方向的发展，对飞行速度更快、工作范围更宽的高超声速飞机、弹用吸气式冲压发动机技术的强烈要求已日益凸显。地面发动机试验是吸气式冲压发动机推进技术的重要环节，建立高焓值发动机试车台是验证高超声速冲压发动机进气总压、总温、空气流量、氧含量、供油量等状态点的基础。但是，建立高焓值发动机试车台技术难度极大，国内技术远远落后于军事强国。

高焓值发动机试车台建设中，控制系统主要功能是实现高焓值发动机试车台自动化控制。通过系统的自动控制实现试验台在不同试验状态下射流喷管出口气流总压、总温的调节，模拟高超声速飞行器飞行时发动机进气和排气条件，满足发动机特定状态工作性能测试的要求，保障试验台安全运行等。高焓值发动机试车台煤油调节系统是试车台控制系统的重要组成部分，通过控制流量为发动机提供匹配状态点的航空煤油。

现阶段，由于国内缺少高焓值发动机试车台建设经验，普通发动机试车台煤油调节系统流量调节范围小、调节精度小、调节时间长，不能适应高超声速冲压发动机地面试车台的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高焓值发动机试车台煤油调节系统及调节方法，能够提供准确流量的航空煤油，流量范围大、调节精度高。

本发明采用的技术方案如下：

一种高焓值发动机试车台煤油调节系统，所述调节系统包括供油管路、源头阀、选择阀、比例流量阀、供油阀、截止阀、回油阀及流量计；

三条以上供油管路并联设置，分别为发动机不同试验件供油；煤油入口管路通过流量计、源头阀与供油管路相连；每条供油管路上均设有选择阀、比例流量阀、供油阀，同时一条以上供油管路采用并列设置的比例流量阀；比例流量阀、供油阀之间设置煤油出口管路，所述煤油出口管路上设有截止阀、回油阀；所述比例流量阀与截止阀之间、截止阀与回油阀之间、以及供油阀之后的管路上均设有流量计。

进一步地，所述比例流量阀均采用预置开度加PID调节的控制算法。

进一步地，所述预置开度是调试阶段对每一条供油管路进行流量标定，拟合出每一个比例流量阀的流量曲线并保存；试验时调节系统根据目标流量寻找对应的预置开度，所述PID调节的控制参数为系统调试时标定获取。

一种高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法，采用上述的调节系统，所述调节方法包括以下步骤：

步骤1，预先进行一轮煤油回油循环，进行煤油流量调节，验证调节系统是否异常；

步骤2，将煤油源供应流量与设定的煤油源最低使用流量进行比较；

步骤3，当煤油源流量高于煤油源最低使用流量时，开启源头阀，根据目标试验件开启对应供油管路上的选择阀、比例流量阀和截止阀，开启到位后打开回油阀；

步骤4，回油阀开启到位后2s，将比例流量阀预置开度赋值给对应的比例流量阀，2s后开始控制调节，实时监测各流量计，流量调节至目标流量值后一直进行回油循环；

步骤5，当发出供应煤油信号后，关闭回油阀，同时打开对应供油管路的供油阀，向发动机试验件供油；

步骤6，当收到停车或紧急停车信号时关闭对应供油管路的供油阀，试验结束；

步骤7，对煤油调节系统进行复位。

进一步地，所述煤油回油循环具体步骤如下：

步骤101，设定煤油源最低使用流量，当煤油源流量低于煤油源最低使用流量时，出现报警提示，增加供油流量；当煤油源流量高于煤油源最低使用流量时，开启源头阀，依次开启对应供油管路上的选择阀、比例流量阀和截止阀，开启到位后打开回油阀；

步骤102，实时监测各流量计，煤油流量调节至目标值后关闭回油阀、截止阀，将比例流量阀开度全部置零。

进一步地，所述复位方法如下：

关闭源头阀，关闭到位后打开回油阀，当回油压力低于1MPa时，关闭回油阀；关闭目标试验件对应供油管路上的选择阀以及供油阀和截止阀，比例流量阀开度全部置零。

进一步地，所述比例流量阀均采用预置开度加PID调节的方法。

有益效果：

本发明采用三条以上供油管路并联设置，分别为发动机不同试验件供油，拓宽了供油流量范围；一条以上供油管路采用并列设置的比例流量阀，实现多组合流量控制，提高了调节精度，为高焓值试车台设施发动机试验件提供准确流量的航空煤油，满足了高焓值发动机试车台的发动机提供模拟马赫数3-8、模拟高度范围10-40km范围内规定的高焓值状态点的流量要求，流量范围达到0.1kg/s-7kg/s，供油稳态调节精度小于±2％FS，供油动态调节精度小于±10％FS，流量调节时间不大于0.5s，流量测量精度小于±0.5％FS，实现试验时程序自动根据目标流量对应阀门预置开度，保证高超声速冲压发动机地面时安全可靠并适应宽的状态点工作范围，大大提高发动机地面试验的安全性、可靠性。

附图说明

图1为高焓值发动机试车台煤油调节系统网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种高焓值发动机试车台煤油调节系统，如图1所示，该系统包括供油管路、源头阀、选择阀、比例流量阀、供油阀、截止阀、回油阀、流量计。

供油管路采用5条，5条供油管路并联设置，分别为发动机不同试验件供油；煤油入口管路通过流量计、源头阀与供油管路相连；每条供油管路上均设有选择阀、比例流量阀、供油阀，同时两条供油管路采用并列设置的比例流量阀；比例流量阀、供油阀之间设置煤油出口管路，煤油出口管路上设有截止阀、回油阀；比例流量阀与截止阀之间、截止阀与回油阀之间、以及供油阀之后的管路上均设有流量计。

调节系统上共有7台比例流量阀控制5条供油管路，各比例流量阀单独控制，所有比例流量阀均采用预置开度加PID调节的控制算法。

预置开度是调试阶段对每一条供油管路进行流量标定，拟合出每一个比例流量阀的流量曲线并保存；试验时调节系统根据目标流量寻找对应的预置开度，PID调节的控制参数为系统调试时标定获取。

一种高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法步骤如下：

步骤1，试验准备。根据本次试验煤油目标流量，对参与控制的阀门进行配置，将调节系统的源头阀J1、选择阀JK1～JK5、比例流量阀JF1～JF7、供油阀JP1～JP5、支路截止阀JZ1～JZ5、回油阀J2、流量计进行管路连接；设定煤油源最低使用流量、比例流量阀的预置开度、PID调节的控制参数等；预先进行一轮煤油回油循环，进行煤油流量调节，验证各阀门及部件是否异常。煤油回油循环具体步骤如下：

步骤101，当煤油源流量低于“煤油源最低使用流量”时，出现报警提示，该功能主要目的是防止燃料供给系统异常导致煤油供应不足，从而导致试验异常；当煤油源流量高于“煤油源最低使用流量”时，开启源头阀J1，并依次开启每条供油管路上的选择阀、比例流量阀和截止阀，开启到位后打开回油阀J2；

步骤102，实时监测各流量计，煤油流量调节至目标值后关闭回油阀J2和截止阀，将比例流量阀开度全部置零。

步骤2，试验开始，根据本次试验煤油目标流量，为发动机试验件提供目标流量的煤油；具体步骤如下：

步骤201，通知煤油供给系统供应额定流量的煤油，当煤油到位后，将煤油源供应流量与设定的“煤油源最低使用流量”进行比较；

步骤202，当煤油源流量高于“煤油源最低使用流量”时，开启源头阀J1，J1开启到位后，根据目标试验件开启对应供油管路上的选择阀、比例流量阀、截止阀，开启到位后打开回油阀J2；

步骤203，回油阀J2开启到位后2s，将比例流量阀预置开度赋值给对应的比例流量阀，2s后开始进行PID控制调节，实时监测各流量计，流量调节至目标值后一直进行回油循环；

步骤204，当发出供应煤油信号后，关闭回油阀J2，同时打开对应供油阀，向发动机试验件供油；

步骤205，当收到“停车”或“紧急停车”信号时关闭对应供油阀，试验结束。

步骤3，设备复位，用于试验结束后对煤油调节系统进行复位。

关闭源头阀J1，源头阀J1关闭到位后打开回油阀J2，当回油压力低于1MPa时，关闭回油阀J2；关闭目标试验件对应供油管路上的选择阀以及供油管路上的供油阀和截止阀，比例流量阀开度全部置零，煤油复位结束。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高焓值发动机试车台煤油调节系统，其特征在于，所述调节系统包括供油管路、源头阀、选择阀、比例流量阀、供油阀、截止阀、回油阀及流量计；

2.如权利要求1所述的高焓值发动机试车台煤油调节系统，其特征在于，所述比例流量阀均采用预置开度加PID调节的控制算法。

3.如权利要求2所述的高焓值发动机试车台煤油调节系统，其特征在于，所述预置开度是调试阶段对每一条供油管路进行流量标定，拟合出每一个比例流量阀的流量曲线并保存；试验时调节系统根据目标流量寻找对应的预置开度，所述PID调节的控制参数为系统调试时标定获取。

4.一种高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的调节系统，所述调节方法包括以下步骤：

步骤7，对煤油调节系统进行复位。

5.根据权利要求4所述的高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法，其特征在于，所述煤油回油循环具体步骤如下：

6.根据权利要求4所述的高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法，其特征在于，所述复位方法如下：

7.根据权利要求4所述的高焓值发动机试车台煤油调节系统的调节方法，其特征在于，所述比例流量阀均采用预置开度加PID调节的方法。