CN211174558U - 一种滑油泵试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种滑油泵试验台，包括油箱和管路系统、主轴驱动装置、温度控制装置、抽真空装置和测量系统；油箱和管路系统与被试滑油泵连接形成循环管路，循环管路沿油路方向依次有油箱、滑油预处理管路、进油管路、被试滑油泵以及出油管路；其中，所述进油管路上设置有电动调节阀；所述出油管路设置有电动三通阀，为被试滑油泵的出油提供另一循环路径，所述另一循环路径是绕过油箱而经设置于滑油预处理管路末端的另一电动三通阀汇入进油管路再次进入被试滑油泵。与现有技术相比，该试验台运行稳定可靠，能够支持多种功能测试。
Description
技术领域
本申请涉及一种试验台，尤其涉及一种滑油泵试验台。
背景技术
滑油泵是润滑油系统的重要组成部件，它主要用于发动机轴承和传动齿轮部分润滑油的输送与回收。发动机滑油系统是发动机必不可少的部分，滑油泵的质量和性能直接影响着发动机滑油系统的性能。
因此检测滑油泵的性能是否达到长期、安全、稳定、可靠、高效运行的使用要求必不可少。
目前，还未有能够支持检测滑油泵各项性能的测试台。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种滑油泵试验台，该试验台运行稳定可靠，能搞支撑多种功能的测试。
本实用新型的技术方案如下：
一种滑油泵试验台，包括油箱和管路系统、主轴驱动装置、温度控制装置、抽真空装置和测量系统；
所述油箱和管路系统与被试滑油泵连接形成循环管路，所述循环管路沿油路方向依次有油箱、滑油预处理管路、进油管路、被试滑油泵以及出油管路；其中，所述进油管路上设置有电动调节阀；所述出油管路设置有电动三通阀，为被试滑油泵的出油提供另一循环路径，所述另一循环路径是绕过油箱而经设置于滑油预处理管路末端的另一电动三通阀汇入进油管路再次进入被试滑油泵；
所述主轴驱动装置用于为被试滑油泵提供主轴驱动；
所述温度控制装置设置于所述滑油预处理管路上，以热传导的形式调节滑油温度恒定；
所述抽真空装置与所述油箱的气压调节端口连接，用于模拟高空低气压试验状态；
所述测量系统包括多个流量计和多个压力传感器，其中，根据被试滑油泵的出、入端口数量，一部分流量计和压力传感器设置在所述进油管路上，另一部分流量计和压力传感器设置在所述出油管路上；该测量系统与进油管路上设置的电动调节阀构成闭环控制回路。
较佳的，所述主轴驱动装置包括驱动电机、转矩转速传感器和弹性联轴节；被试滑油泵与转矩转速传感器之间、转矩转速传感器与驱动电机之间分别通过弹性联轴节连接。
较佳的，所述驱动电机正反转可调，并配备有变频调速器和测速装置，以实现无级调速和测速。
较佳的，所述油箱和管路系统还包括气源管路，气源管路与所述抽真空装置并联，均与油箱连通；气源管路上还设置有空气过滤器。
较佳的，所述油箱和管路系统还包括注油管路，其输入端连接外部油源，输出端连接油箱；注油管路上设置有过滤器。
较佳的，所述注油管路上设置有齿轮油泵组，齿轮油泵组的输入侧、输出侧均设置有过滤器。
较佳的，所述被试滑油泵下方设置有漏液回收装置，漏液回收装置的输出端接入所述注油管路中齿轮油泵组的输入侧过滤器之前。
较佳的，所述温度控制装置采用导热油给滑油加热，采用冷却水给滑油散热，并均通过板式换热器来实现热交换。
较佳的，在所述滑油预处理管路和出油管路上均设置有多个过滤器。
较佳的，该滑油泵试验台还包括PLC和计算机，均与流量计、压力传感器以及电动调节阀和电动三通阀建立独立的电气连接，计算机控制和PLC控制独立且互锁。
本实用新型具有以下有益效果：
主轴驱动装置可使主轴旋转速度达到2000～12000r/min，正反转可调，并能无级调速(变频调速)和测速；
温度控制装置可使被检测的产品介质温度恒定；
抽真空装置滑油泵进行性能试验时，有飞行高度要求，为模拟高空低气压试验状态25000m，需要抽真空装置，保证油箱及管路真空度要求；
测量系统含有多个流量计，多个压力传感器，准确测量滑油泵的流量以及压力值。
由上述可知，该试验台运行稳定可靠，能够支撑多种功能的性能检测，从而能够测试被测产品是否能够使用长期、安全、稳定、可靠、高效运行的使用要求，是否符合国家节能和环保要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型滑油泵试验台测试原理示意图。
图2、图3和图4的图1拆分的三个局部示意图。
图5为被试滑油泵与主轴驱动装置的连接示意图。
图6为加热冷却系统原理图。
附图标号说明：
1-充压油罐，2-磁翻转液位计，3-铂热电阻，4-球阀，5-球阀，6-风冷式热油泵组，7-两位两通电磁阀，8-压力表，9-电动三通合流调节阀，10-板式换热器，11-板式换热器，12-铜截止阀，13-Y型过滤器，14-铂热电阻，15-过滤器，16-过滤器，17-电动调节阀，18-电动调节阀，19-电动调节阀，20-质量流量计，21-质量流量计，22-质量流量计，23-压阻式绝压变送器，24-高温橡胶软管，25-高温橡胶软管，26-高温橡胶软管，27-高温橡胶软管，28-压阻式压力变送器，29-质量流量计，30-两位两通电磁阀，31-电动调节阀，32-溢流阀，33-电动三通球阀，34-过滤器，35-两位两通电磁阀，36-过滤器，37-齿轮油泵组，38-过滤器，39-弹簧微启式安全阀，40-两位两通电磁阀，41-真空泵组，42-气源三连件，43-压力表，44-空气过滤器，45-球阀，46-高速电机，47-金属叠片挠性联轴器，48-转矩转速传感器，49-导热油加温装置，50-比例调节角座阀，51-电动三通球阀，52-被试滑油泵，53-弹性联轴节，54-驱动电机。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本试验台满足HCB-31、HCB-33等产品做性能试验。主要试验项目包括：磨合试验、检验试验、模拟高空试验、寿命试验等。
本实用新型实施例提供的技术方案如下：
一种滑油泵试验台，包括油箱和管路系统、主轴驱动装置、温度控制装置、抽真空装置和测量系统；油箱和管路系统与被试滑油泵连接形成循环管路，循环管路沿油路方向依次有油箱、滑油预处理管路、进油管路、被试滑油泵以及出油管路；其中，进油管路上设置有电动调节阀；出油管路设置有电动三通阀，为被试滑油泵的出油提供另一循环路径，另一循环路径是绕过油箱而经设置于滑油预处理管路末端的另一电动三通阀汇入进油管路再次进入被试滑油泵；
主轴驱动装置用于为被试滑油泵提供主轴驱动；
温度控制装置设置于所述滑油预处理管路上，以热传导的形式调节滑油温度恒定；
抽真空装置与油箱的气压调节端口连接，用于模拟高空低气压试验状态；
测量系统包括多个流量计和多个压力传感器，其中，根据被试滑油泵的出、入端口数量，一部分流量计和压力传感器设置在所述进油管路上，另一部分流量计和压力传感器设置在所述出油管路上；该测量系统与进油管路上设置的电动调节阀构成闭环控制回路。
需要说明的是主轴驱动装置为滑油泵提供主轴驱动，包括：高速电机、扭矩传感器、联泵装置等，主轴旋转速度达到2000～12000r/min，正反转可调，并能无级调速(变频调速)和测速。驱动电机购置防爆电机，功率30kW，转速2000～12000r/min，配备变频调速器和测速装置，实现无级调速和测速。扭矩传感器用于测量滑油泵输入扭矩。
温度控制装置：滑油泵工作时，有温度要求，温度过高、过低时都需要控制，需要配备加热装置、散热装置、温度测量等，保证产品试验时介质温度恒定。
抽真空装置：滑油泵进行性能试验时，有飞行高度要求，为模拟高空低气压试验状态25000m，需要抽真空装置，保证油箱及管路真空度要求，其中真空装置抽气能力：15L/S。
测量系统：滑油泵工作时，进口流量范围0～10000L/h，进口压力范围0～0.6MPa，滑油泵进口数量最多时为6个，因此需要6个流量计，6个压力传感器；滑油泵出口流量范围0～10000L/h，出口压力范围0～4MPa，出口为2个，需要2个流量计，2个压力传感器，流量测量需配备质量流量计。
可选的，主轴驱动装置包括驱动电机、转矩转速传感器和弹性联轴节；被试滑油泵与转矩转速传感器之间、转矩转速传感器与驱动电机之间分别通过弹性联轴节连接。主轴驱动装置为产品提供主轴驱动，电机最大转速12000rpm；由于电机转速很高12000rpm，在这个转速下，国产的转矩转速传感器可靠性和测量的准确性不足。
选用双量程传感器，量程分别为100NM和20NM，当扭矩低于20NM时用低量程信号，高于20NM时用高量程信号，保证整个测试范围的精度为0.2％。最大转速为30000rpm。转速输出编码器8192脉冲/转，Ex防爆设计。
可选的，所述驱动电机正反转可调，并配备有变频调速器和测速装置，以实现无级调速和测速。
可选的，所述油箱和管路系统还包括气源管路，气源管路与所述抽真空装置并联，均与油箱连通；气源管路上还设置有空气过滤器。
可选的，所述油箱和管路系统还包括注油管路，其输入端连接外部油源，输出端连接油箱；注油管路上设置有过滤器。
可选的，所述注油管路上设置有齿轮油泵组，齿轮油泵组的输入侧、输出侧均设置有过滤器。
可选的，所述被试滑油泵下方设置有漏液回收装置，漏液回收装置的输出端接入所述注油管路中齿轮油泵组的输入侧过滤器之前。
可选的，所述温度控制装置采用导热油给滑油加热，采用冷却水给滑油散热，并均通过板式换热器来实现热交换。
可选的，在所述滑油预处理管路和出油管路上均设置有多个过滤器。
可选的，该滑油泵试验台还包括PLC和计算机，均与流量计、压力传感器以及电动调节阀和电动三通阀建立独立的电气连接，计算机控制和PLC控制独立且互锁。
过滤器为保证滑油泵进行性能试验时清洁度要求，系统需要过滤装置，过滤后滑油清洁度达到GJB420B 8级，过滤装置放置于系统回油、循环回路、泵入口增压回路中。
油箱和管路系统：滑油泵进行性能试验时，需要配备油箱、阀门、管道、各种联接件等，将被试件与进出口测试元件、过滤、抽真空等装置联接起来，形成回路进行试验。滑油泵进口数量为7个，出口为2个，管路较多。不锈钢密闭油箱要求φ600×1000，油箱采用封闭式不锈钢油罐，密闭油箱尺寸φ600×1000mm。油箱上放置有磁翻板液位计、清洗口、抽真空装置安装口、进回油口，油箱内部有隔板，管路系统采用光亮不锈钢不锈钢管，管路的连接采用航标接头。
测控系统：测控系统对整个试验台电气部分进行控制、显示和测量、记录。包括：电器柜、数显仪表、计算机、数据采集卡、A/D转换、D/A转换、其它电器控制元件、数据线、电缆、自动测量记录、控制编程软件等。测控系统能够实现对滑油泵进、出口压力、流量、转速、扭矩温度等相关数据进行控制、瞬时测量、记录等，并绘制性能曲线。为保证试验人员安全，设置单独的电气控制间，将电气部分与油箱管路部分分开放置，并购置防爆型电气元器件。
图1为本实用新型滑油泵试验台测试原理示意图，图2、图3和图4的图1拆分的三个局部示意图，如图1、图2、图3、图4所示：
被试泵连接有9路管路，其中8路带有质量流量计，进油口段可以直接从油箱进口，也可以通过三通球阀切换至增压泵进油，增压泵增压压力可以通过被试泵入口压力传感器闭环控制。泵出口有两路回路分别连接2个质量流量计，两个比例负载阀，每个回路上带有安全阀保证被试泵的安全。系统在油路带有吸油滤、回油滤和加热冷却系统油滤。系统的温度控制通过加热冷却系统控制，系统的加热通过导热油给滑油加热，散热通过冷却水给滑油散热。热交换均通过板式换热器。
由于电机转速很高12000rpm，在这个转速下，国产的转矩转速传感器可靠性和测量的准确性不足。
选用进口传感器，该传感器为双量程。量程分别为100NM和20NM，当扭矩低于20NM时用低量程信号，高于20NM时用高量程信号，保证整个测试范围的精度为0.2％。最大转速为30000rpm。转速输出编码器8192脉冲/转。Ex防爆设计。
图5为被试滑油泵与主轴驱动装置的连接示意图，如图5所示：
联泵装置由弹性联轴节53和泵连接支架组成，泵连接支架用型钢和钢板制造成，弹性联轴节53用于连接驱动电机54、转矩转速传感器48和被试滑油泵52。
图6为加热冷却系统原理图，如图6所示：
温度控制装置由导热油加温装置、导热油-滑油板式换热器、导热油-水板式换热器组成。滑油循环泵流量为60L/Min，导热油加温装置，带有导热油箱、导热油泵、导热油加热器组成。
导热油加热器功率计算：
不锈钢密闭油箱尺寸φ600×1000，计算得到容积为：280L。
假定油液室温为20℃，1小时加热至160℃，油液的比热容为1.85J/kg℃。
加热功率为：
P＝Q油*V*ρ油*ΔT/3600＝1.85*280*0.85*(160-20)/3600＝17.12Kw
考虑效率和安全余量，选取导热油加热器功率为20Kw。
防爆设计，功率为20Kw，导热油泵流量为25L/min。
导热油-滑油板式换热器用于导热油和滑油的换热。
导热油流量为25L/Min，导热油温度为250℃，滑油流量为60L/MIN。
导热油-水板式换热器用于导热油和水的换热。水流量为60L/Min，温度为35℃，滑油流量为60L/MIN。
液压阀系统包括泵出口负载调节阀和安全阀。
出口负载调节阀调节采用德国进口电动执行器。该执行器供电电压为24V，控制信号4-20mA，调节精度优于0.1％，防爆设计。
压力传感器选用宝鸡麦克公司产品，出口压力范围0～4MPa，进口压力范围0～0.6MPa(绝对)，精度为0.15％，输出信号为4-20mA，防爆设计。
温度传感器测试温度范围为-25～125℃，精度为1％(显示精度)，输出信号为4-20mA。
质量流量计工作温度-45至210℃。该流量计具有精度高。压力损失小等特点。选择测试流量范围为4-200kg/min。
测控系统可分为动力电源系统、PLC控制系统，总控计算机系统三部分组成。测控系统放置于防爆电气控制柜内。
测控系统采用双通道控制方式，即全自动智能化管理和手动操作两种模式；PLC负责试验台的监控和操作。计算机具备对系统各主要参数的实时控制、实时监测和记录功能；计算机控制和PLC控制独立且互锁，这样设计通过PLC保证了系统的可靠性，又具备计算机控制的灵活和高速数据采集。
在本申请实施例中，PLC和总控计算机的通讯都是基于工业以太网的。
试验台动力电源系统包括电机变频器、接触器、AC/DC电源等。
拟选西门子PLC集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。
拟选西门子PLC可以连接7个扩展模块，以扩充PLC的功能。在试验台控制系统中我们采用工业以太网模块扩展以太网功能、模拟量输入模块扩展模拟量输入功能和模拟量输出模块扩展模拟量输出功能。其余扩展槽，留日后系统技术升级、二次开发使用。
在本方案中所有PLC和总控计算机的通讯都是基于工业以太网的。拟选西门子PLC通过使用工业以太网模块扩展以太网功能。工业以太网模块具有以下与S7通讯的功能。
可通过工业以太网的数据通讯进行预先格式化，基于标准TCP/IP协议进行通讯；可通过RJ45进行以太网访问；通过PLC背板总线即可与PLC系统简单连接；可以实现一种灵活的分布式自动化架构；为简化过程数据的进一步处理和归档打下基础；可同时与最多8个S7控制器通讯；可提供与S7-OPC的连接；简单的网络管理；S7通讯服务XPUT/XGET既可作为客户机也可作服务器；S7通讯服务READ/WRITE作为服务器使用；对于监控连接Keep Alive持续作用还必须组态所有TCP与主动和被动通讯伙伴的传输连接时间。
基于上述功能，总控计算机可以非常方便的控制每个PLC，本方案拟定采用TCP/IP协议对每个PLC进行控制。其他的功能可用于日后系统技术升级使用。
拟选西门子PLC只有2路模拟输入和1路模拟输出，不能满足系统的需要，因此要对其进行扩展，增加模拟量输入和输出。
模拟量输入模块用于增加模拟量输入，一个模拟量输入模块可以连接4路模拟量输入。其主要性能指标是这样的，差分输入；输入范围：电压0-10V、0-5V、±5V、±2.5V或电流0-20mA、4-20mA；分辨率12bit；转换时间＜250us。
本方案中，每个PLC控制系统配备2-3块模拟量输入模块(不同的试验工位采集数量不同)。
模拟量输出模块用于增加模拟量输出，一个模拟量输出模块可以增加2路模拟量输出。其主要性能指标是这样的，输出：电压±10V电流0-20mA；分辨率：电压12bit电流11bit；精度：最坏情况±2％，通常情况(典型)±0.5％；稳定时间：电压100us、电流2ms。本方案中，每个PLC控制系统配备1块模拟量输出模块，用于执行器的控制。
总控计算机系统由一台工业计算机组成。计算机按招标要求进行配置，WINDOWS操作系统、中文操作界面、27寸液晶TFT显示器、酷睿四核/8G/500G/光驱、油封键盘鼠标。
工控机除上述配置外，该工控机的操作系统存储在16G电子盘中，这样可以最大限度的保证系统的正常运行。并且，在系统崩溃或不能正常使用的时候只要更换电子盘就可以使工控机恢复运行。实验数据则存贮在硬盘中，不受电子盘影响。
工控机通过工业以太网和PLC通讯，因此需配置网卡，网卡选用西门子CP1612，此卡采用PCI插口，通过CP中的协议处理，实现连续不断的数据吞吐量，并可用于冗余通讯，有很高的可靠性。
数据采集与控制卡工控机在工作的时候要采集和输出开关量信号和模拟信号，如：急停、实验开始、油液温度、油液液位等。本方案采用研华的PCI-1710数据采集与控制卡，该卡16路单端或8路差分模拟量输入，或组合方式输入，12位A/D转换器，采样数率可达100kS/s，模拟输出2路，精度12位，I/O口16路。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种滑油泵试验台，其特征在于：包括油箱和管路系统、主轴驱动装置、温度控制装置、抽真空装置和测量系统；
所述油箱和管路系统与被试滑油泵连接形成循环管路，所述循环管路沿油路方向依次有油箱、滑油预处理管路、进油管路、被试滑油泵以及出油管路；其中，所述进油管路上设置有电动调节阀；所述出油管路设置有电动三通阀，为被试滑油泵的出油提供另一循环路径，所述另一循环路径是绕过油箱而经设置于滑油预处理管路末端的另一电动三通阀汇入进油管路再次进入被试滑油泵；
所述主轴驱动装置用于为被试滑油泵提供主轴驱动；
所述温度控制装置设置于所述滑油预处理管路上，以热传导的形式调节滑油温度恒定；
所述抽真空装置与所述油箱的气压调节端口连接，用于模拟高空低气压试验状态；
所述测量系统包括多个流量计和多个压力传感器，其中，根据被试滑油泵的出、入端口数量，一部分流量计和压力传感器设置在所述进油管路上，另一部分流量计和压力传感器设置在所述出油管路上；该测量系统与进油管路上设置的电动调节阀构成闭环控制回路。
2.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述主轴驱动装置包括驱动电机、转矩转速传感器和弹性联轴节；被试滑油泵与转矩转速传感器之间、转矩转速传感器与驱动电机之间分别通过弹性联轴节连接。
3.根据权利要求2所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述驱动电机正反转可调，并配备有变频调速器和测速装置，以实现无级调速和测速。
4.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述油箱和管路系统还包括气源管路，气源管路与所述抽真空装置并联，均与油箱连通；气源管路上还设置有空气过滤器。
5.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述油箱和管路系统还包括注油管路，其输入端连接外部油源，输出端连接油箱；注油管路上设置有过滤器。
6.根据权利要求5所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述注油管路上设置有齿轮油泵组，齿轮油泵组的输入侧、输出侧均设置有过滤器。
7.根据权利要求6所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述被试滑油泵下方设置有漏液回收装置，漏液回收装置的输出端接入所述注油管路中齿轮油泵组的输入侧过滤器之前。
8.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：所述温度控制装置的采用导热油给滑油加热，采用冷却水给滑油散热，并均通过板式换热器来实现热交换。
9.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：在所述滑油预处理管路和出油管路上均设置有多个过滤器。
10.根据权利要求1所述的滑油泵试验台，其特征在于：该滑油泵试验台还包括PLC和计算机，均与流量计、压力传感器以及电动调节阀和电动三通阀建立独立的电气连接，计算机控制和PLC控制独立且互锁。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201922308057.9U CN211174558U (zh) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | 一种滑油泵试验台 |
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| CN211174558U true CN211174558U (zh) | 2020-08-04 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112393937A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-23 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 一种实现润滑系统故障模拟的试验装置 |
| CN113266561A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-17 | 中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部 | 一种适用于燃气轮机滑油泵可靠性试验的试验台及测试方法 |
| CN113819046A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-21 | 九江七所精密机电科技有限公司 | 一种滑油泵的试验装置 |
| CN115898855A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-04-04 | 南京航空航天大学金城学院 | 一种单双泵试验控制装置及试验方法 |
| CN116146478A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-05-23 | 长春工业大学 | 一种航空发动机燃油泵智能检测台及检测方法 |
-
2019
- 2019-12-20 CN CN201922308057.9U patent/CN211174558U/zh active Active
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