CN114837931B - 一种燃油泵测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种燃油泵测试系统及方法，系统其特征在于，包括：测控模块、电源模块及油路模块，其中所述测控模块分别与所述电源模块和油路模块电连接；所述测控模块用于监测和控制所述电源模块和油路模块，并获取监测数据；所述油路模块分别与燃油泵的泵入口和泵出口连通形成循环；所述电源模块为所述油路模块和测控模块提供电量。本申请提供了完整的测试系统，可以模拟发动机在临近空间内形成的低入口压条件，从而对燃油泵的抗空化性能进行测试。

Description

一种燃油泵测试系统及方法

技术领域

本申请涉及燃油电机实验领域，尤其涉及一种燃油泵测试系统及方法。

背景技术

冲压发动机在飞行过程中的大气环境压力相对于地表急剧下降，易在燃油泵内诱发空化的产生及发展，当空化发展较严重时燃油泵内部产生的空化空泡将堵塞内部流道，降低泵出口压及流量，影响燃烧室内燃油供应及整个发动机系统冷却油供应。

根据燃油电机泵在发动机内部实际工作过程中涉及到的相关问题，在研制过程中，需要对燃油泵进行一系列的地面单机实验，测试其各性能参数设计是否满足发动机预期设计目标；进行长程考核试验，验证其可靠性和稳定性；在特定环境条件下进行试验考核，以确定环境适应性。同时对于飞行器在飞行过程中主要位于临近空间内，因此需要模拟发动机在临近空间内形成的低入口压条件，对其抗空化性能进行试验测试。

因此，需要建立一套完整的燃油电机泵实验测试系统，能够实现研制过程中的性能测试、长时间运行稳定性和可靠性考核、环境适应性考核，以及燃油泵的抗空化性能实验。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种。

第一方面，本申请提供了一种燃油泵测试系统，其特征在于，包括：测控模块、电源模块及油路模块，其中

所述测控模块分别与所述电源模块和油路模块电连接；所述测控模块用于监测和控制所述电源模块和油路模块，并获取监测数据；

所述油路模块分别与燃油泵的泵入口和泵出口连通形成闭环循环；

所述电源模块为所述油路模块和测控模块提供电量。

优选地，所述油路模块包括真空泵、增压泵、油箱、称重油箱、温度传感器、称重传感器、压力传感器及比例阀，其中，

所述真空泵和增压泵分别通过电磁阀与所述油箱和称重油箱连通，并通过电磁阀调控所述油箱和称重油箱内的压力值；所述油箱和称重油箱的气压入口处设置压力传感器；

所述油箱和称重油箱分别与燃油泵的泵入口连通，所述燃油泵的泵出口与油箱和称重油箱分别连通，使油箱内的油经过燃油泵后循环回油箱或称重油箱；

所述油箱和称重油箱分别与燃油泵泵入口、出口连通的油路上设置压力传感器和温度传感器；所述称重油箱底部设置称重传感器；

所述比例阀设置在燃油泵的泵出口，用于调整燃油泵的泵后压力值。

优选地，还包括冷却模块，所述冷却模块设置在所述燃油泵出口与所述油箱和称重油箱之间的油路上；所述冷却模块与所述燃油泵泵出口的油路上设置过滤器。

优选地，所述油箱与燃油泵泵入口之间的油路上设置过滤器。

优选地，所述冷却模块包括换热器，所述换热器并联设置在所述燃油泵泵出口与油箱和称重油箱的油路上；

所述换热器与所述油箱和称重油箱的油路上设置压力传感器和温度传感器。

优选地，所述燃油泵泵出口的油路上设置质量流量计和被检流量计。

第二方面，本申请提供了一种燃油泵测试方法，所述方法应用于所述权利要求第一方面任一所述的测控模块，其特征在于，包括：

调节测控系统中燃油泵的泵前压力值，并实时监测泵后压力值，其中，所述泵后压力值设定为预定值；

计算所述泵前压力值与泵后压力值的差值；

如果所述差值与预设临界值相比降低了3％或燃油泵出口流量降低3％，那么此时泵前压力值为空化临界点。

优选地，所述方法还包括：

实时获取测控系统中燃油泵前油路的温度值；

如果所述温度值大于预设临界值，则控制冷却模块打开对所述油路系统内部的油进行冷却；

当冷却后的油温降低至预设临界值时，则关闭冷却模块。

优选地，所述方法还包括：

当油箱和称重油箱同时开启时，实时监测燃油泵泵后的流量值；

获取称重油箱在实验结束后的重量值；

对比所述流量值与重量值，判断被检流量值的误差。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该方法，建立了完整的燃油泵测试系统，可以灵活调整油箱内部的压力，以满足对燃油泵泵前压力值的调节和监测，同时可以实时监测燃油泵泵后压力值，通过泵前泵后压力值测试出燃油泵的抗空化性能，保证燃油泵的稳定性和安全性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种燃油泵测试系统电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种燃油泵测试方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种燃油泵测试方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种燃油泵测试方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种燃油泵测试系统电路结构示意图；

为了能够实现研制过程中燃油泵的性能测试、长时间运行稳定性和可靠性考核，以及燃油泵的抗空化性能实验，本申请实施例提供一种燃油泵测试系统电路结构。

如图1所示，燃油泵测试系统包括测控系统、油路系统和电源系统。所述测控模块分别与所述电源模块和油路模块电连接；所述测控模块用于监测和控制所述电源模块和油路模块，并获取监测数据；所述油路模块分别与燃油泵的泵入口和泵出口连通形成循环；所述电源模块为所述油路模块和测控模块提供电量。

测控系统包括工控机和人机互动界面，可以通过工控机控制油路模块和电源模块的工作，并监测相关数据，通过获取到的数据并计算，根据计算分析结果，判断燃油泵的性能，从而完成对燃油泵的测试实验。

本申请公开的实施例中，测控系统支持试验数据管理、数据分析、报表生成，保障各种试验监测数据和性能参数保持同步采集与记录；实现电机转速闭环、流量计等参数时序配置、参数配置，并获得电机泵运转的工作参数；参数可视化、图形化、数字化显示；参数设定以人机界面为主，主要以时序运行，考虑保留数字旋钮或物理旋钮进行参数在线调节等。

所述油路模块包括真空泵、增压泵、油箱、称重油箱、温度传感器、称重传感器、压力传感器及比例阀，其中，所述真空泵和增压泵分别通过电磁阀与所述油箱和称重油箱连通，并通过电磁阀调控所述油箱和称重油箱内的压力值；所述油箱和称重油箱的气压入口处设置压力传感器；所述油箱和称重油箱分别与燃油泵的泵入口连通，所述燃油泵的泵出口与油箱和称重油箱分别连通，使油箱内的油经过燃油泵后循环回油箱或称重油箱；所述油箱和称重油箱分别与燃油泵泵入口、出口连通的油路上设置压力传感器和温度传感器；所述称重油箱底部设置称重传感器。

如图1所示，真空泵和增压泵用于调节油箱和称重油箱内部的压力调节，真空泵用于将油箱或称重油箱内抽真空，增压泵用于对油箱或称重油箱内部增压。在真空泵和增压泵的泵出口分别并联设置了两个电磁阀，分别是DN4电磁阀和DN10电磁阀，其中DN10电磁阀用于精细调节。

在油箱和称重油箱的入口气路上分别设置DN25电磁阀，用于调整油箱和称重油箱内部的压力值，当需要油箱或称重油箱内的压强为大气压时，则开启油箱和称重油箱与外部连通气路上的DN10电磁阀。

在油箱和称重油箱的气压入口处设置压力传感器，用于感应油箱和称重油箱内部的压力值，根据该压力传感器的压力值，以及工程试验的需求，调整油箱和称重油箱内部的压力值。

油箱和称重油箱分别通过管路与燃油泵的泵入口连通，在油箱和称重油箱与燃油泵连通的油路上，分别设置电磁阀，同时设置压力传感器和温度传感器，此处的压力传感器用于感应燃油泵的泵前压力值，以及泵前油的温度值。经过燃油泵的油通过与燃油泵泵出口连通的管路循环至油箱或者称重油箱内，此时的油箱或称重油箱具有储油的功能。

其中，油箱用于燃油泵的常规测试，在不需要称重时，可以关闭称重油箱与燃油泵之间的电磁阀，使油从油箱内泵入燃油泵内，然后通过燃油泵的泵出口，经过管路循环至油箱中。

在油箱和称重油箱分别与燃油泵泵出口的连通的油路上设置压力传感器和温度传感器，分别用于感应燃油泵泵出口的压力值和温度值。在燃油泵泵出口设置比例阀，比例阀用于调整燃油泵的泵后压力值。为了满足发动机的油介质压力值，需要保证泵后压力值满足发动机的需求，因此，保证泵后压力值不变并满足要求。在测试过程中，通过工控机控制比例阀，设定泵后压力值不变，通过比例阀调节泵后压力值保持在预定值。

由上述描述可知，本申请提供的测试系统，可以测试燃油泵的各项性能，也可以测试出燃油泵的最低泵前压力值。通过比例阀控制泵后压力值不变，在测试过程中，通过不断调整泵前压力值，测试泵后流量值是否满足发动机的需求。可以调整真空泵和增压泵，实现油箱的泵前压力值设定，当泵前压力值达到设定值时，关闭相应的电磁阀门即可停止对油箱和称重油箱的压力改变。从油箱泵出的油，经过燃油泵后循环至油箱内，同时可以监测燃油泵泵出口处的压力值是否符合燃油泵的要求。

本申请公开的第二个实施例中，测试系统还包括冷却模块，所述冷却模块设置在所述燃油泵出口与所述油箱和称重油箱之间的油路上；所述冷却模块与所述燃油泵泵出口的油路上设置过滤器。所述油箱与燃油泵泵入口之间的油路上设置过滤器。所述冷却模块包括换热器，所述换热器并联设置在所述燃油泵泵出口与油箱和称重油箱的油路上；所述换热器与所述油箱和称重油箱的油路上设置压力传感器和温度传感器。

在燃油泵泵出口与油箱和称重油箱连通的管路上设置冷却模块，冷却模块与油箱和称重油箱连通的油路上设置压力传感器和温度传感器。此处的温度传感器用于感应被冷却后的油温度值，以及压力值。在冷却模块与燃油泵泵出口连通的油路上，以及与冷却模块并列位置设置电磁阀，当需要启用冷却模块时，则关闭并且电磁阀，打开与冷却模块串联的电磁阀。

具体的，冷却模块设置为换热器，通过向换热器内通入冷却水，以实现对油路内油介质的降温，从而为整个测控系统降温。

本申请提供的第三个实施例中，测试系统还包括，质量流量计和被检流量计。质量流量计和被检流量计设置在燃油泵的泵出口处，质量流量计用于测量油介质的流量，被检流量计作为被检测的流量计，通过与质量流量计和称重油箱的检测，判断被检流量计的误差。

当启用质量流量计和被检流量计时，启用称重油箱和称重传感器。称重传感器可以感应到循环至称重油箱的油的重量(此时循环回油箱的油路电磁阀关闭)，结合质量流量计检测到的流量值，通过与被检流量计检测到的数值进行对比，即可判断被检流量计是否存在误差。油箱作为主油箱，称重油箱作为流量计标定时使用，两个油箱也可以并联使用。

由上述描述可知，本申请提供的测试系统中，通过真空泵、增压泵和下游的电磁阀开关实现对油箱压力闭环调节，也就是对燃油泵泵前的调节，同时，通过调节比例阀的比例控制燃油泵泵后压力的闭环调节；还可以通过电磁阀控制管路切换，串入冷却模块，确保油温的正常。通过相关的传感器，获取油箱重量、液位变化、泵前泵后压力值数据，根据数据判断管路是否超压，燃油泵内部是否发生空化，从而判断燃油泵的性能是否符合标准。

本申请还提供了一种燃油泵测试方法，如图2所示，为本申请实施例提供的一种燃油泵测试方法流程示意图，本方法应用于上述测试系统中，尤其用于测控模块中的工控机中。具体包括：

在步骤S100中，调节测控系统中燃油泵的泵前压力值，并实时监测泵后压力值，其中，所述泵后压力值设定为预定值。

测试系统中，燃油泵泵前泵后的油路上均设置了压力传感器，可以感应泵前泵后的压力值，传感器将感应到的压力值发送至测试模块中。

在具体操作时，通过测试模块调整燃油泵泵前油箱内的压力值，通过真空泵和增压泵进行调节，直到泵前压力值满足测试模块内设的泵前压力值。

然后开启电源模块，启动直流电机驱动燃油泵运行，实验过程中时刻监测泵后压力值，保持泵后压力值设定为预定值不变，确认燃油泵处于正常工作状态。

在步骤200中，计算所述泵前压力值与泵后压力值的差值。

在实验过程中，不断调整泵前压力值降低，同时监测泵后压力值是否改变，并计算泵前泵后压力值的差值(泵后压力值-泵前压力值)。

在步骤300中，如果所述差值与预设临界值相比降低了3％或燃油泵出口流量降低3％，那么此时泵前压力值为空化临界点。

当差值等于3％或燃油泵出口流量降低3％时，关闭测试系统，记录此时的泵前压力值，当前记录的泵前压力值即为燃油泵临界空化压力值，那么燃油泵在投入航天设备使用过程中，要保证泵前压力值必须大于临界空化压力值，才能保证燃油泵内不会发生空化，保证燃油泵的性能，并可以长时间稳定运行。

如图3所示，为本申请实施例提供的另一种燃油泵测试方法流程示意图，还包括，

在步骤S400中，实时获取测控系统中燃油泵前油路的温度值。

在步骤S500中，如果所述温度值大于预设临界值，则控制冷却模块打开对所述油路系统内部的油进行冷却。

在步骤S600中，当冷却后的油温降低至预设临界值时，则关闭冷却模块。

油温值的监控，主要用于判断测试系统中油的温度是否满足燃油泵的正常运行温度，如果不满足则启动冷却模块，控制冷却模块对油路中的油进行冷却降温，使油温降低到临界值以内，从而满足燃油泵的工作。

在另一个实施例中，图4为本申请实施例提供的又一种燃油泵测试方法流程示意图，燃油泵测试方法还包括以下步骤：

在步骤S700中，当油箱和称重油箱同时开启时，实时监测燃油泵泵后的流量值。

在步骤S800中，获取称重油箱在实验结束后的重量值。

在步骤S900中，对比所述流量值与重量值，判断被检流量值的误差。

本申请实施例中，通过设定泵后压力值不变，使燃油泵的泵后压力值满足发动机的需求，不断调整泵前压力值，监测泵后流量是否满足发动机的需求，当泵后压力值和流量值同时满足发动机的需求时，记录此时的泵前压力最小值，也就是泵后压力值和泵前压力值的差值是否为3％或燃油泵出口流量降低3％，当差值为3％时，此时的泵前压力值最小，达到防空化的临界值。

同时，本系统实现了利用燃油泵测试系统，对被检流量计进行误差检测。具体的，同时开启油箱和称重油箱，通过质量流量计实时监测燃油泵的泵后流量值，当油循环回称重油箱时，通过称重传感器测量油的重量值。然后对比流量值与重量值，判断被检流量计是否存在误差。

本申请提供的测试系统，在操作时，首先安装试验产品对象，紧固螺钉和螺栓在运行过程中不会出现振动导致的松动，发生安全事故；连接燃油泵进出口管路及直流电机、测控模块和冷却油路，接好不同位置的传感器和流量计并检查确认无误。连接直流电机、控制模块中的控制器、电源线及通信线，并检查线路连接无误。开启电脑，启动测控模块上位机软件，检查通信线路，保障通信畅通。

确定通信无误后，对燃油泵入口进行预增压，调至预设值，打开管路阀门(注意阀门气压)，管路通油检查管路连接是否通畅，以及是否存在泄漏点，读取传感器测量压力与泵入口增压值相对应，确认管路系统处于畅通状态。

确认管路系统及通信无误后，进行密封性测试，泄掉油箱及管路内压力，打开真空泵与油箱管路相连的DN25电磁阀，控制与真空泵相连的DN10和DN4电磁阀自动打开，对油箱内压力进行抽负压，直至油箱内压力值得到设定值(或开启增压机对油箱内增压)，测控模块采集、监测泵前入口压力，当泵前压达到试验压力工况时真空泵停机，对管路系统进行保压5分钟，5分钟保压内压力变化不大于5％，即认为试验回路系统满足试验密封性要求，可进行空化性能试验。

设置油箱内压力，测控模块监测同步触发反馈压力值，控制油箱与真空泵相连DN25电磁阀开启，及油箱与真空泵相连的DN4和DN10电磁阀自动打开实现精准调压。实现泵前压力值设定，待泵前压力设定完成后，设置好时序或手动给定相应转速，时序检查确定后，开启电源功率开关，在启动泵之前反复确认管路系统处于通畅，确认无误之后启动直流电机驱动燃油泵运行。

试验过程中时刻监测泵后压和流量，确认泵处于正常工作状态。重复上述操作流程，改变泵前油箱内压力值(抽真空或增压)，进行其它工况下试验。

由上述实施例可知，本申请建立了一套完整的燃油泵实验测试系统，通过测试燃油泵前泵后的压力值，通过泵前泵后压力值的差值，反映出泵前压力值对燃油泵泵后压力值的影响，进而测试燃油泵的抗空化性能，保证燃油泵的长时间运行稳定和可靠。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种燃油泵测试系统，其特征在于，包括：测控模块、电源模块、油路模块以及质量流量计和被检流量计，其中，

所述测控模块分别与所述电源模块和油路模块电连接；所述测控模块用于监测和控制所述电源模块和油路模块，并获取监测数据；

所述油路模块分别与燃油泵的泵入口和泵出口连通形成闭环循环；

所述电源模块为所述油路模块和测控模块提供电量，质量流量计和被检流量计设置在燃油泵的泵出口处，质量流量计用于测量油介质的流量，被检流量计作为被检测的流量计，通过与质量流量计和称重油箱的检测，判断被检流量计的误差；

所述油路模块包括真空泵、增压泵、油箱、称重油箱、温度传感器、称重传感器、压力传感器及比例阀，其中，

所述真空泵和增压泵分别通过电磁阀与所述油箱和称重油箱连通，并通过电磁阀调控所述油箱和称重油箱内的压力值；所述油箱和称重油箱的气压入口处设置压力传感器；

所述油箱和称重油箱分别与燃油泵的泵入口连通，所述燃油泵的泵出口与油箱和称重油箱分别连通，使油箱内的油经过燃油泵后循环回油箱或称重油箱；

所述油箱和称重油箱分别与燃油泵的泵入口、泵出口连通的油路上设置压力传感器和温度传感器；所述称重油箱底部设置称重传感器；

在不需要称重时，关闭称重油箱与燃油泵之间的电磁阀，使油从油箱内泵入燃油泵内，然后通过燃油泵的泵出口，经过管路循环至油箱中；所述称重油箱用于判断被检流量计是否存在误差，当启用质量流量计和被检流量计时，启用称重油箱和称重传感器，循环回油箱的油路电磁阀关闭，称重传感器用于感应到循环至称重油箱的油的重量，结合质量流量计检测到的流量值，通过与被检流量计检测到的数值进行对比，即可判断被检流量计是否存在误差；所述比例阀设置在燃油泵的泵出口，用于调整燃油泵的泵后压力值；

还包括冷却模块，所述冷却模块设置在所述燃油泵的泵出口与所述油箱和称重油箱之间的油路上；所述冷却模块与所述燃油泵的泵出口的油路上设置过滤器；

所述油箱与燃油泵的泵入口之间的油路上设置过滤器。

2.根据权利要求1所述的一种燃油泵测试系统，其特征在于，所述冷却模块包括换热器，所述换热器并联设置在所述燃油泵的泵出口与油箱和称重油箱的油路上；

所述换热器与所述油箱和称重油箱的油路上设置压力传感器和温度传感器。

3.一种燃油泵测试方法，所述燃油泵测试方法应用于权利要求1或2所述的燃油泵测试系统，其特征在于，包括：

调节测控系统中燃油泵的泵前压力值，并实时监测燃油泵的泵后压力值，其中，所述燃油泵的泵后压力值设定为预定值；同时，实时获取测控系统中燃油泵前油路的温度值；如果所述温度值大于预设临界值，则控制冷却模块打开对所述油路模块内部的油进行冷却；当冷却后的油温降低至预设临界值时，则关闭冷却模块；

计算所述燃油泵的泵前压力值与燃油泵的泵后压力值的差值；

如果所述差值与预设临界值相比降低了3%或燃油泵的泵出口流量降低3%，那么此时泵前压力值为空化临界点；

当油箱和称重油箱同时开启时，实时监测燃油泵的泵后流量值；

获取称重油箱在实验结束后的重量值；

对比所述流量值与重量值，判断被检流量计检测到的数值的误差；

在不需要称重时，关闭称重油箱与燃油泵之间的电磁阀，使油从油箱内泵入燃油泵内，然后通过燃油泵的泵出口，经过管路循环至油箱中；所述称重油箱用于判断被检流量计是否存在误差，当启用质量流量计和被检流量计时，启用称重油箱和称重传感器，循环回油箱的油路电磁阀关闭，称重传感器用于感应到循环至称重油箱的油的重量，结合质量流量计检测到的流量值，通过与被检流量计检测到的数值进行对比，即可判断被检流量计是否存在误差。