RU2744321C1 - Automatic pressure regulation system - Google Patents

Automatic pressure regulation system Download PDF

Info

Publication number
RU2744321C1
RU2744321C1 RU2020119355A RU2020119355A RU2744321C1 RU 2744321 C1 RU2744321 C1 RU 2744321C1 RU 2020119355 A RU2020119355 A RU 2020119355A RU 2020119355 A RU2020119355 A RU 2020119355A RU 2744321 C1 RU2744321 C1 RU 2744321C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
pneumatic
electro
helium
line
Prior art date
Application number
RU2020119355A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Агашкин
Владимир Сергеевич Башкарев
Юлия Олеговна Баданина
Original Assignee
Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" filed Critical Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority to RU2020119355A priority Critical patent/RU2744321C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744321C1 publication Critical patent/RU2744321C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: mechanic.SUBSTANCE: invention relates to testing complex pneumatic systems and can be used to test the pneumatic hydraulic systems of spacecrafts and devices of the executive automation of the spacecraft for strength, tightness and search for structural defects. The system contains a pneumatic system with automatic pressure control by means of a microprocessor-based control body of continuous operation to the inputs of which pressure sensors are connected by means of analog-to-digital converters. The system consists of a body which contains inlets for several working gases. The system includes an outlet for connecting the test object. The inlets are connected with the outlet. The system also encompasses output lines for pressure relief and helium evacuation from the test object connected with the outlet. The system in the inlets is made by means of electro-pneumatic valves and overpressure sensors. The system in the outlet is made by means of a proportional pressure regulator, an electro-pneumatic valve and an overpressure sensor. The system in the pressure relief line is made by means of electro-pneumatic valves. The system in the helium evacuation line is made by means of an electric vacuum pump, vacuum electro-pneumatic valves and a sensor of vacuum pressure, and the microprocessor control body includes an operator panel made on the outside of the case.EFFECT: invention improves quality of pneumatic system tests.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к различным областям промышленности, прежде всего к ракетно-космической и авиационной, в частности к испытаниям сложных пневмосистем и может быть использовано для проведения испытаний пневмогидросистем (ПГС) космических аппаратов (КА) на прочность и герметичность конструкции.The invention relates to various fields of industry, primarily to rocket-space and aviation, in particular to testing of complex pneumatic systems and can be used to test pneumatic-hydraulic systems (PGS) of spacecraft (SC) for the strength and tightness of the structure.

Основной особенностью при проведении испытаний трубопроводов, коллекторов, емкостей и других составных частей ПГС является использование различных газовых сред в цикличном алгоритме проведения испытаний, как правило, по следующему циклу: The main feature when testing pipelines, collectors, tanks and other components of the CGM is the use of various gas media in a cyclic test algorithm, as a rule, according to the following cycle:

– испытание на прочность – подача сжатого воздуха заданного уровня давления в объект испытаний;- strength test - supply of compressed air of a given pressure level to the test object;

– испытание на герметичность – подача индикаторного газа (обычно гелиево-воздушной смеси) под избыточным давлением в объект испытаний, помещенный в герметичную камеру, для заключения о герметичности по наличию (или отсутствию) индикаторного газа в камере;- tightness test - the supply of a tracer gas (usually a helium-air mixture) under excess pressure to a test object placed in a sealed chamber to conclude on tightness by the presence (or absence) of tracer gas in the chamber;

– эвакуация индикаторного газа из объекта испытаний вакуумным насосом;- evacuation of tracer gas from the test object with a vacuum pump;

– плавная заправка (консервация) сверхчистым азотом объекта испытаний под необходимым по технологическому процессу избыточным давлением.- smooth filling (conservation) with ultrapure nitrogen of the test object under the excess pressure required for the technological process.

При этом как повышение, так и понижение давления от одного уровня к другому должно происходить плавно с определенными временными выдержками, без резких перепадов давления. В ряде случаев такие испытания происходят длительное время (на герметичность по спаду давления и др.), в течение которого должна быть обеспечена постоянная величина давления и возможность оперативного контроля процесса испытаний с записью результатов в форме графика. Следовательно, это накладывает ряд требований к испытательному оборудованию, как по обеспечению безопасности труда персонала и минимизации влияния человеческого фактора, так и по обеспечению точного и малоинерционного контроля процесса.In this case, both an increase and a decrease in pressure from one level to another should occur smoothly with certain time intervals, without sudden pressure drops. In some cases, such tests take a long time (for tightness by pressure drop, etc.), during which a constant pressure value must be ensured and the possibility of operational control of the test process with recording the results in the form of a graph. Consequently, this imposes a number of requirements on the test equipment, both to ensure the safety of personnel and minimize the influence of the human factor, and to ensure accurate and low-inertia control of the process.

Известны пневмостенды, предназначенные для испытаний отдельных элементов пневмооборудования (RU №2117979 C1, RU №97106963A). Как правило, для подачи давления на испытуемый объект они оснащены ручными вентилями и стрелочными манометрами.Known pneumatic stands designed for testing individual elements of pneumatic equipment (RU # 21177979 C1, RU # 97106963A). As a rule, they are equipped with manual valves and dial gauges to apply pressure to the test object.

К недостаткам подобных систем можно отнести необходимость большого количества ручных манипуляций с запорными и регулирующими устройствами, следовательно, наличие влияния человеческого фактора, что сказывается на безопасности и продолжительности времени выполнения технологических операций. Кроме того, отсутствует аппаратный контроль над правильной последовательностью выполнения операций, вследствие малой информативности оборудования.The disadvantages of such systems include the need for a large number of manual manipulations with locking and regulating devices, therefore, the presence of the influence of the human factor, which affects the safety and duration of the technological operations. In addition, there is no hardware control over the correct sequence of operations, due to the low information content of the equipment.

Известны также устройства для задания и автоматического регулирования давления, включающие в себя датчики давления и автоматические регуляторы (RU № 93037833 A и SU № 658844 A1). Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы датчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа электропневмоклапана.Also known are devices for setting and automatic regulation of pressure, including pressure sensors and automatic regulators (RU No. 93037833 A and SU No. 658844 A1). The automatic pressure regulator consists of an actuator and a regulator. The main part of the actuator is a sensing element that compares the sensor signals and the current value of the regulated pressure. The actuator converts the command signal into a control action and into the corresponding movement of the movable part of the control element of the electro-pneumatic valve.

К недостаткам подобных устройств можно отнести большую инерционность, жесткую аппаратную привязку к определенному, как правило, к одному уровню давления, на который настроено всё устройство, что снижает функциональность системы и увеличивает трудоемкость, из-за необходимости дополнительных технологических операций при переходе на другое давление или другой газ, например, с воздуха на азот или на гелиево-воздушную смесь.The disadvantages of such devices can be attributed to a large inertia, rigid hardware binding to a certain, as a rule, to one pressure level, to which the entire device is configured, which reduces the functionality of the system and increases labor intensity, due to the need for additional technological operations when switching to another pressure or other gas, for example, from air to nitrogen or to helium-air mixture.

В качестве прототипа выбрана автоматическая система регулирования давления, содержащая пневматическую систему с автоматическим регулированием давления посредством микропроцессорного управляющего органа непрерывного действия, к входу которого подключен посредством аналого-цифрового преобразователя датчик давления (RU № 2438045 C2). Выход микропроцессорного управляющего органа связан через цифроаналоговый преобразователь с усилителем, непрерывно регулирующим рабочее давление. Достоинством прототипа является непрерывный способ регулирования, наличие в схеме программируемого микропроцессора.An automatic pressure control system was chosen as a prototype, containing a pneumatic system with automatic pressure control by means of a continuous microprocessor control body, to the input of which a pressure sensor is connected by means of an analog-to-digital converter (RU No. 2438045 C2). The output of the microprocessor control body is connected through a digital-to-analog converter with an amplifier that continuously regulates the working pressure. The advantage of the prototype is the continuous control method, the presence of a programmable microprocessor in the circuit.

Недостатком прототипа, также, как и в описанных выше аналогах, является малая универсальность вследствие жесткой структурно-аппаратной привязки к одному определенному уровню давления, на который настроена вся система, к одному виду газа, подключенного на один вход, отсутствие аппаратной возможности контроля за правильной последовательностью выполнения операций, что снижает функциональность и безопасность эксплуатации устройства.The disadvantage of the prototype, as well as in the analogs described above, is low versatility due to the rigid structural and hardware binding to one specific pressure level, to which the entire system is configured, to one type of gas connected to one input, the lack of hardware ability to control the correct sequence operations, which reduces the functionality and safety of the device.

Для заявленного устройства выявлены следующие основные общие с прототипом существенные признаки: Автоматическая система регулирования давления, содержащая пневматическую систему с автоматическим регулированием давления посредством микропроцессорного управляющего органа непрерывного действия, к входам которого подключены посредством аналого-цифровых преобразователей датчики давления.For the claimed device, the following basic essential features common to the prototype were identified: Automatic pressure control system containing a pneumatic system with automatic pressure control by means of a microprocessor-based control body of continuous action, to the inputs of which pressure sensors are connected by means of analog-to-digital converters.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является реализация устройства, отвечающего современным требованиям по автоматизации проведения испытаний, производительности – сокращения времени выполнения технологических операций, наличию аппаратного контроля за правильной последовательностью выполнения операций, многофункциональности (возможности в рамках одного технологического процесса осуществлять контролируемые переходы с одного газа на другой или на заданную смесь газов и осуществлять вакуумирование выходной магистрали), удобству и безопасности эксплуатации устройства.The technical problem to be solved by the proposed invention is the implementation of a device that meets modern requirements for automation of testing, productivity - reducing the time for performing technological operations, the presence of hardware control over the correct sequence of operations, multifunctionality (the ability to carry out controlled transitions from one gas to another or to a given gas mixture and to evacuate the outlet line), the convenience and safety of the device.

Техническая проблема решается за счет интеграции пневмоавтоматики, электроники и программного обеспечения, в составе автоматической системы регулирования давления, содержащей пневматическую систему с автоматическим регулированием давления посредством микропроцессорного управляющего органа непрерывного действия, к входам которого подключены посредством аналого-цифровых преобразователей датчики давления. Система содержит корпус, внутри которого расположены входные магистрали для нескольких рабочих газов; связанную с ними общую выходную магистраль для подключения объекта испытания; связанные с общей выходной магистралью выходные магистрали сброса давления и эвакуации гелия из объекта испытания; системe автоматического контроля и управления, которая во входных магистралях выполнена посредством электропневмоклапанов и датчиков избыточного давления, в общей выходной магистрали – посредством пропорционального регулятора давления, электропневмоклапана и датчика избыточного давления, в магистрали сброса давления – посредством электропневмоклапанов, в магистрали эвакуации гелия – посредством вакуумного электрического насоса, вакуумных электропневмоклапанов и датчика ваккумметрического давления, причем в состав микропроцессорного управляющего органа входит панель оператора, выполненная на внешней стороне корпуса.The technical problem is solved by integrating pneumatic automation, electronics and software, as part of an automatic pressure control system containing a pneumatic system with automatic pressure control by means of a continuous microprocessor control body, to the inputs of which pressure sensors are connected by means of analog-to-digital converters. The system contains a housing, inside which there are inlet lines for several working gases; a common output line associated with them for connecting the test object; output lines for pressure relief and evacuation of helium from the test object connected with the common outlet line; automatic monitoring and control system, which in the input lines is made by means of electro-pneumatic valves and overpressure sensors, in the common output line - by means of a proportional pressure regulator, an electro-pneumatic valve and an overpressure sensor, in the pressure relief line - by means of electro-pneumatic valves, in the helium evacuation line - by means of a vacuum electric pump, vacuum electro-pneumatic valves and vacuum gauge pressure, and the microprocessor control body includes an operator panel, made on the outside of the body.

Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, which show:

1. На фиг.1 – внешний вид автоматической системы;1. Figure 1 is an external view of the automatic system;

2. На фиг.2 – схема автоматической системы регулирования давления;2. Figure 2 is a diagram of an automatic pressure control system;

3. На фиг.3 – внешний вид системы в изометрии (элементы конструкции корпуса 1 условно не показаны);3. Figure 3 is an isometric view of the system (structural elements of the housing 1 are not shown conventionally);

4. На фиг.4 – программный интерфейс (скриншот мнемосхемы главного вид экрана панели оператора: доступны к управлению все магистрали и элементы пневмосхемы);4. Figure 4 - software interface (screenshot of the mnemonic diagram of the main screen of the operator panel: all highways and elements of the pneumatic circuit are available for control);

5. На фиг.5 – программный интерфейс (скриншот мнемосхемы экрана панели оператора в режиме работы «Испытание на прочность» сжатым воздухом: доступны к управлению магистраль сжатого воздуха и линии дренажа);5. Figure 5 - software interface (screenshot of the mnemonic diagram of the operator panel screen in the "Strength test" mode of operation with compressed air: the compressed air line and drainage lines are available for control);

6. На фиг.6 – программный интерфейс (скриншот мнемосхемы экрана панели управления в режиме работы «Испытание на герметичность» гелиево-воздушной смесью: доступны к управлению магистрали сжатого воздуха и гелия, линии дренажа и линия эвакуации гелия вакуумным насосом).6. Figure 6 - software interface (screenshot of the mnemonic diagram of the control panel screen in the "Tightness test" mode with helium-air mixture: compressed air and helium lines, drain lines and helium evacuation line by a vacuum pump are available to control).

7. На фиг.7 – программный интерфейс (скриншот мнемосхемы экрана панели управления в режиме работы: «Испытание на герметичность – компонентный состав смеси» для расчета и задания требуемых параметров гелиево-воздушной смеси).7. Figure 7 - software interface (screenshot of the mnemonic diagram of the control panel screen in the operating mode: "Leak test - component composition of the mixture" for calculating and setting the required parameters of the helium-air mixture).

На представленных изображениях (Фиг.1 – Фиг.3) имеются следующие обозначения, характеризующие состав автоматической системы: 1 – корпус (шкаф); 2 – входные магистрали, соответственно, например, для сжатого воздуха («Вход I») , азота («Вход II»), гелия («Вход III»); 3 – общая выходная магистраль для подключения объекта испытания («Выход»); 4 – выходная магистраль сброса давления («Дренаж»); 5 – выходная магистраль эвакуации гелия из объекта испытания («Эвакуация гелия»); 6 – редукторы газовые (KP1, KP2, KP3); 7, 8 – панель оператора и микропроцессорный управляющий орган, включающий в себя также 17 – модуль ввода аналоговых сигналов, 18 – модуль вывода аналоговых сигналов, 19 модуль вывода дискретных сигналов, 9 – датчики избыточного давления (BP1, BP2, BP4, BP5); 10 – электропневмоклапаны подачи давления (ЭK1, ЭK2, ЭK4, ЭK5); 11 – обратные клапаны разделения сред (KО1, KО2, KО3); 12 – пропорциональный регулятор давления общей магистрали (ЭKР1); 13 – датчик вакуумметрического давления (BP3); 14 – электропневмоклапаны вакуумные (ЭK3, ЭK8); 15 – вакуумный насос (N1). The presented images (Fig. 1 - Fig. 3) have the following designations characterizing the composition of the automatic system: 1 - case (cabinet); 2 - input lines, respectively, for example, for compressed air ("Input I"), nitrogen ("Input II"), helium ("Input III"); 3 - common output line for connecting the test object ("Output"); 4 - outlet line of pressure relief ("Drainage"); 5 - outlet line for evacuation of helium from the test object ("Evacuation of helium"); 6 - gas reducers (KP1, KP2, KP3); 7, 8 - operator panel and microprocessor control body, which also includes 17 - analog signals input module, 18 - analog signals output module, 19 - discrete signals output module, 9 - overpressure sensors (BP1, BP2, BP4, BP5); 10 - electropneumatic pressure supply valves (EK1, EK2, EK4, EK5); 11 - check valves for separation of media (KО1, KО2, KО3); 12 - proportional pressure regulator of the common line (EKR1); 13 - vacuum gauge pressure sensor (BP3); 14 - vacuum electro-pneumatic valves (EK3, EK8); 15 - vacuum pump (N1).

Особенностями настоящего технического решения являются:The features of this technical solution are:

- наличие входных магистралей 2, для нескольких рабочих газов, например, сжатого воздуха, азота, гелия. Причем каждая входная магистраль имеет в своем составе ручной газовый редуктор 6 для предустановки максимально допустимого для этой магистрали давления, датчик избыточного давления 9, электропневмоклапан подачи давления 10 и обратный клапан 11. Имеется общая выходная магистраль 3, содержащая электроуправляемый пропорциональный регулятор давления 12, датчик избыточного давления 9, электропневмоклапан подачи избыточного давления 10. Также в составе схемы имеется магистраль сброса давления – дренажа 4, содержащая электропневмоклапаны сброса давления в атмосферу (ЭК6 и ЭК7). Магистраль эвакуации гелия 5 из объекта испытания включает в себя электропневмоклапан вакууммный 14 для поключения к выходной магистрали 3 вакуумного электрического насоса 15 и электропневмоклапан вакууммный 14 для подключения датчика вакуумметрического давления 13. Система автоматизированного управления и контроля давления во входных 2 и в выходной 3 магистралях содержит подключенные к аналоговым входам 17 микропроцессорного управляющего органа 8 все датчики избыточного давления 9, датчик вакуумметрического давления 13 и подключенные к аналоговому выходу 18 микропроцессорного управляющего органа 8 электроуправляемый пропорциональный регулятор давления 12, а к дискретным выходам 19 – все электропневмоклапаны подачи давления 10 и дренажа давления16, вакуумный насос 15. В состав микропроцессорного управляющего органа 8 входит панель оператора 7, программное обеспечение которой позволяет отображать в режиме человеко-машинного интерфейса мнемосхемы текущего технологического процесса; - the presence of input lines 2, for several working gases, for example, compressed air, nitrogen, helium. Moreover, each input line includes a manual gas reducer 6 for presetting the maximum permissible pressure for this line, an overpressure sensor 9, an electro-pneumatic pressure supply valve 10 and a check valve 11. There is a common output line 3 containing an electrically controlled proportional pressure regulator 12, an overpressure sensor pressure 9, an electropneumatic valve for supplying excess pressure 10. Also, the circuit includes a pressure relief line - drainage 4, containing electropneumatic valves for relieving pressure into the atmosphere (EK6 and EK7). The helium evacuation line 5 from the test object includes an electropneumatic vacuum valve 14 for connecting to the outlet line 3 of a vacuum electric pump 15 and an electropneumatic vacuum valve 14 for connecting a vacuum pressure sensor 13. The system of automated control and monitoring of pressure in inlet 2 and in outlet 3 contains connected to the analog inputs 17 of the microprocessor control body 8 all overpressure sensors 9, the vacuum pressure sensor 13 and the electrically controlled proportional pressure regulator 12 connected to the analog output 18 of the microprocessor control body 8, and to the discrete outputs 19 - all the electro-pneumatic valves for supplying pressure 10 and drainage of pressure 16, vacuum pump 15. The microprocessor control body 8 includes an operator panel 7, the software of which allows displaying the mnemonic diagram of the current technological process in the human-machine interface mode;

- панель оператора 7 обеспечивает возможность работы во всех режимах проведения испытаний ПГС КА: испытание на прочность, испытание на герметичность, эвакуация индикаторного газа (например, гелиево-воздушной смеси) вакуумированием с задаваемыми уровнями выходной величины давления и разной рабочей средой; - operator panel 7 provides the ability to operate in all modes of testing the SCG of the spacecraft: strength test, leak test, evacuation of indicator gas (for example, helium-air mixture) by evacuation with set levels of the output pressure value and a different working environment;

- задание аварийных уровней срабатывания соответствующих устройств на каждой выходной магистрали, т.е. для текущей технологической операции в микропроцессорном управляющем органе 8 задаются максимально допустимые значения давлений и необходимая реакция защиты в случае превышения уставки, например включение аварийной сигнализации, или закрытие электропневмоклапанов подачи давления 10, или плавное снижение давления электроуправляемым пропорциональным регулятором 12, или дренаж – сброс давления через электропневмоклапаны дренажа давления 16 (ЭК6, ЭК7), обеспечивая тем самым защиту испытываемого оборудования и персонала в нештатных ситуациях;- setting the alarm levels of operation of the corresponding devices on each output line, i.e. for the current technological operation in the microprocessor control body 8, the maximum allowable pressure values and the required protection response in case of exceeding the set point are set, for example, the activation of an alarm, or the closing of the electro-pneumatic valves supplying pressure 10, or a smooth decrease in pressure with an electrically controlled proportional controller 12, or drainage - pressure relief through pressure drainage electropneumatic valves 16 (EK6, EK7), thereby ensuring the protection of the tested equipment and personnel in emergency situations;

- активная диагностика системы, позволяющая контролировать и выявлять на ранних стадиях признаки неисправности оборудования на основе ранее записанных в память микропроцессорного управляющего органа 8 данных и изучая динамику изменения показаний технического состояния оборудования, для прогнозирования остаточного ресурса и безотказной работы оборудования в течение определенного промежутка времени;- active diagnostics of the system, which allows monitoring and detecting at early stages the signs of equipment malfunction based on the data previously recorded in the memory of the microprocessor control body 8 and studying the dynamics of changes in the readings of the technical condition of the equipment to predict the residual resource and trouble-free operation of the equipment within a certain period of time;

- задание высокоточной величины давления с помощью пропорционального регулятора 12. Необходимая точность регулирования в каждом диапазоне давления задается программой микропроцессорного управляющего органа 8. Преимуществом применения пропорциональных регуляторов давления 12 является их быстродействие, т.е. высокая устойчивость и малое время процесса регулирования, высокая точность управления, оптимальные характеристики малых сигналов без перерегулирования, нечувствительность к изменениям температуры, непрерывный контроль давления и как следствие стабильность заданной выходной величины;- setting a high-precision pressure value using a proportional regulator 12. The required control accuracy in each pressure range is set by the program of the microprocessor control unit 8. The advantage of using proportional pressure regulators 12 is their speed, i.e. high stability and short time of the regulation process, high control accuracy, optimal characteristics of small signals without overshoot, insensitivity to temperature changes, continuous pressure control and, as a consequence, the stability of the set output value;

- формирование информационных сообщений о текущих действиях в активных технологических режимах устройства (системы). Формирование отчётов о ходе проведения испытаний ПГС КА, отражающих последовательность всех действий оператора в реальном времени, с записью и хранением значений процесса в памяти микропроцессорного управляющего органа 8 в виде графиков изменения величины давления в реальном времени с возможностью вывода на печать. По данным из графика можно проводить анализ выполненных испытаний, отслеживать изменения давления и соответствие действий оператора требуемому технологическому процессу;- formation of information messages about current actions in active technological modes of the device (system). Generation of reports on the progress of testing the spacecraft PGS, reflecting the sequence of all operator actions in real time, with the recording and storage of process values in the memory of the microprocessor control body 8 in the form of graphs of changes in the pressure value in real time with the possibility of printing. According to the data from the graph, you can analyze the tests performed, track pressure changes and the compliance of the operator's actions with the required technological process;

- обеспечение различных длительных программируемых циклов испытания с возможностью выдержки по заданным промежуткам времени, по итогам которой автоматически формируется протокол с информацией о времени выдержки, текущем значении давления на испытуемой выходной магистрали и максимальном перепаде измеряемой величины;- provision of various long programmable test cycles with the possibility of holding at specified time intervals, based on the results of which a protocol is automatically generated with information about the holding time, the current pressure value on the tested outlet line and the maximum difference in the measured value;

- получение смесей различных газовых сред (например, гелиево-воздушной) заданных пропорций и заданного давления;- obtaining mixtures of various gaseous media (for example, helium-air) of specified proportions and specified pressure;

- автоматическая световая и звуковая сигнализация, визуализация работы автоматизированной системы в программном интерфейсе.- automatic light and sound alarms, visualization of the automated system in the software interface.

Автоматическая система регулирования давления работает следующим образом: объект испытания (на фиг. не показан) подключается к выходу общей выходной магистрали 3, затем для проведения полного цикла пневмоиспытаний ПГС КА производится:The automatic pressure control system works as follows: the test object (not shown in the figure) is connected to the output of the common output line 3, then, to conduct a full cycle of pneumatic tests of the SCG, the spacecraft is made:

- в цикле «Испытание на прочность»: на панели оператора 7 микропроцессорного управляющего органа 8 выбирается программный интерфейс с мнемосхемой экрана панели оператора 7 в режиме работы «Испытание на прочность». Испытание производится подачей необходимого избыточного давления сжатого воздуха с входной магистрали 2 «Вход I» Посредством газового редуктора 6 (КР1) предварительно устанавливается необходимое по технологическому процессу максимальное испытательное давление, которое измеряется датчиком избыточного давления 9 (ВР1). Это давление через электропневмоклапан подачи давления 10 (ЭК1) и через обратный клапан 11 (КО1) подается на вход пропорционального регулятора давления 12 (ЭКР1). Обратные клапаны 11 (КО, КО2, КО3) служат для предотвращения перетекания рабочих газов от входа ко входу. Далее на панели оператора 7 задается необходимый уровень давления для пропорционального регулятора давления 12 (ЭКР1). Как правило, по технологическому процессу это не одно значение, а несколько, – программа испытания, с плавным переходом от одного давления к другому, как по нарастанию, так и по сбросу уровня давления за указанные промежутки времени. Затем открывают электропневмоклапан 10 (ЭК2) и включают заданную на пропорциональном регуляторе давления 12 (ЭКР1) программу испытания. Контроль за уровнем текущего давления осуществляется по датчику избыточного давления 9 (ВР2). По завершению программы производится необходимое программируемое снижение пропорциональным регулятором давления 12 (ЭКР1) на объекте испытания, затем перекрывается подача давления сжатого воздуха с входной магистрали 2 «Вход I» закрытием редуктора газового 6 (КР1) и производится сброс давления до атмосферного из всех частей магистрали открытием в линии дренажа электропневмоклапанов дренажа давления 16 (ЭК6, ЭК7), - in the cycle "Strength test": on the operator panel 7 of the microprocessor control body 8, the program interface with the mimic screen of the operator panel 7 is selected in the "Strength test" operating mode. The test is carried out by supplying the required overpressure of compressed air from the input line 2 "Input I" By means of the gas reducer 6 (KP1), the maximum test pressure required for the technological process is preset, which is measured by the overpressure sensor 9 (BP1). This pressure is fed through the electropneumatic pressure supply valve 10 (EK1) and through the check valve 11 (KO1) to the input of the proportional pressure regulator 12 (EKR1). Check valves 11 (KO, KO2, KO3) are used to prevent overflow of working gases from the inlet to the inlet. Further, on the operator panel 7, the required pressure level for the proportional pressure regulator 12 (EKR1) is set. As a rule, according to the technological process, this is not one value, but several, - a test program, with a smooth transition from one pressure to another, both by increasing and decreasing the pressure level during the specified time intervals. Then the electro-pneumatic valve 10 (EK2) is opened and the test program set on the proportional pressure regulator 12 (EKR1) is switched on. Control over the level of the current pressure is carried out by the gauge pressure sensor 9 (BP2). Upon completion of the program, the necessary programmable reduction is performed by the proportional pressure regulator 12 (EKR1) at the test object, then the supply of compressed air pressure from the input line 2 "Input I" is shut off by closing the gas reducer 6 (KP1) and the pressure is released to atmospheric from all parts of the line by opening in the drainage line of the pressure drainage electro-pneumatic valves 16 (EK6, EK7),

- в цикле «Испытание на герметичность»: в объект испытания подается индикаторный газ, например, гелиево-воздушная смесь. Испытания с применением 100% гелия получаются избыточно дорогими, снизить расходы на гелий, получается благодаря применению индикаторного газа. Смешивание двух газов под избыточным давлением происходит непосредственно в объекте испытаний. Компонентный состав смеси в объекте, определяется парциальным давлением каждого компонента. Давление газовых компонентов смеси в объекте испытаний задается программным обеспечением микропроцессорного управляющего органа 8 на основании введенных оператором данных. Методика расчета компонентного состава основана на законе Дальтона, вычисляемая по формуле- in the "Tightness test" cycle: an indicator gas, for example, a helium-air mixture, is supplied to the test object. Testing with 100% helium is prohibitively expensive, reducing helium costs thanks to the use of a tracer gas. Mixing of two gases under positive pressure takes place directly in the test object. The component composition of the mixture in the object is determined by the partial pressure of each component. The pressure of the gas components of the mixture in the test object is set by the software of the microprocessor control body 8 on the basis of the data entered by the operator. The method for calculating the component composition is based on Dalton's law, calculated by the formula

Рк = 0,01фк – Рсм, P k = 0.01 f k - P cm ,

где Рк – парциальное давление газа, МПа;
фк – задаваемая концентрация компонента смеси, об.%;
Рсм – общее давление газовой смеси, атм.where P to - the partial pressure of the gas, MPa;
f k - the specified concentration of the mixture component, vol.%;
Р cm - total pressure of the gas mixture, atm.

Очередность подачи компонентов смеси в объект испытаний при проведении процесса приготовления смеси, зависит от парциальных давлений компонентов. Компонент с меньшим парциальным давлением подается первым, как правило, это гелий, компонент с большим парциальным давлением – воздух последним. The sequence of feeding the components of the mixture into the test object during the process of preparing the mixture depends on the partial pressures of the components. The component with the lower partial pressure is supplied first, usually helium, the component with the higher partial pressure is the air last.

Таким образом, для подачи в объект испытания, индикаторного газа – гелиево-воздушной смеси, предварительно устанавливаются используемые для данного испытания необходимые по технологическому процессу максимальные давления: посредством газового редуктора 6 (КР1) – давление воздуха, КР2 – давление гелия (контролируется датчиком избыточного давления 9 (ВР4). Затем на панели оператора 7 микропроцессорного управляющего органа 8 выбирается программный интерфейс – с мнемосхемой экрана панели оператора в режиме работы «Испытание на герметичность – компонентный состав смеси». Вводятся заданные по текущему технологическому процессу параметры приготовления гелиево-воздушной смеси – конечное давление и процентное содержание гелия и запускается программа подачи смеси. Автоматическая система в автоматическом режиме с входа 2 «Вход II» подает гелий через электропневмоклапан подачи давления 10 (ЭК4), обратный клапан 11 (КО2) на пропорциональный регулятор давления 12 (ЭКР1), который через электропневмоклапан 10 (ЭК2), подает на объект испытания рассчитанное программным обеспечением микропроцессорного управляющего органа 8 давление первого компонента – гелия. Затем пропорциональный регулятор давления 12 (ЭКР1) и электропневмоклапан подачи давления 10 (ЭК4) закрываются. Для подачи второго компонента – воздуха с входа 2 «Вход I» открывается электропневмоклапан подачи давления 10 (ЭК1) и через обратный клапан 11 (КО1) сжатый воздух подается на пропорциональный регулятор давления 12 (ЭКР1), который, в свою очередь, через электропневмоклапан 10 (ЭК2) подает на объект испытания рассчитанное программным обеспечением микропроцессорного управляющего органа 8 давление второго компонента – сжатого воздуха, завершая таким образом приготовление гелиево-воздушной смеси требуемого давления и в заданной пропорции непосредственно в объекте испытания. После этого перекрывается подача воздуха электропневмоклапаном 10 (ЭК1).Thus, to supply the test object with an indicator gas - a helium-air mixture, the maximum pressures required for this test are preset for this test: by means of a gas reducer 6 (КР1) - air pressure, КР2 - helium pressure (controlled by an overpressure sensor 9 (ВР4). Then, on the operator panel 7 of the microprocessor control body 8, the program interface is selected - from the mnemonic diagram of the operator panel in the mode of operation "Leakage test - component composition of the mixture." The parameters for the preparation of the helium-air mixture set for the current technological process are entered - the final pressure and percentage of helium and the mixture supply program starts The automatic system in automatic mode from input 2 "Input II" supplies helium through the electropneumatic pressure supply valve 10 (EK4), check valve 11 (KO2) to the proportional pressure regulator 12 (EKR1), which through electropneumatic valve 10 (EK2), supplies the test object with the pressure of the first component, helium, calculated by the software of the microprocessor control body 8. Then the proportional pressure regulator 12 (EKR1) and the electropneumatic pressure supply valve 10 (EK4) are closed. To supply the second component - air from input 2 "Input I", the electro-pneumatic pressure supply valve 10 (EK1) opens and through the check valve 11 (KO1) compressed air is supplied to the proportional pressure regulator 12 (EKR1), which, in turn, through the electro-pneumatic valve 10 (EK2) supplies to the test object the pressure of the second component - compressed air, calculated by the software of the microprocessor control body 8, thus completing the preparation of a helium-air mixture of the required pressure and in a given proportion directly in the test object. After that, the air supply is shut off by the electro-pneumatic valve 10 (EK1).

По окончании испытания по определению герметичности производится эвакуация гелиево-воздушной смеси из объекта испытаний. Для этого в выходной магистрали 3 пропорциональный регулятор 12 (ЭКР1) плавно снижает давление (если именно плавное снижение давления предусмотрено текущим технологическим процессом), затем электропневмоклапан дренажа давления 16 (ЭК7), давление в выходной магистрали сбрасывает до атмосферного. После этого закрывается электропневмоклапан 10 (ЭК2), открываются вакуумные электропневмоклапаны 14 (ЭК8 и ЭК9), через которые в выходной магистрали подключается вакуумный насос 15 (N1) и датчик вакуумметрического давления 13 (ВР3). Включается вакуумный насос 15 (N1). Производится эвакуация гелиево-воздушной смеси из объекта испытания через магистраль эвакуации гелия 5. Ваккуммирование производится до уровня, заданного по текущему технологическому процессу. Контроль производится по датчику вакуумметрического давления 13 (ВР3). По достижению необходимого уровня вакуумметрического давления электропневмоклапаны вакуумные 14 (ЭК8 и ЭК9) закрываются, вакуумный насос 15 (N1) выключается.At the end of the test to determine the tightness, the helium-air mixture is evacuated from the test object. To do this, in the output line 3, the proportional regulator 12 (EKR1) smoothly reduces the pressure (if it is a smooth decrease in pressure that is provided by the current technological process), then the electropneumatic pressure drain valve 16 (EK7), the pressure in the output line is reduced to atmospheric. After that, the electro-pneumatic valve 10 (EK2) is closed, the vacuum electro-pneumatic valves 14 (EK8 and EK9) are opened, through which a vacuum pump 15 (N1) and a vacuum pressure sensor 13 (BP3) are connected to the output line. Vacuum pump 15 (N1) is switched on. The evacuation of the helium-air mixture from the test object is carried out through the helium evacuation line 5. The evacuation is carried out to the level set for the current technological process. The control is carried out using a vacuum gauge pressure 13 (ВР3). Upon reaching the required level of vacuum pressure, the electric pneumatic vacuum valves 14 (EK8 and EK9) close, the vacuum pump 15 (N1) is turned off.

Как правило, последним этапом в цикле испытаний ПГС КА идет заполнение магистралей инертным газом – консервация азотом под избыточным давлением. Для этого с входа 2 «Вход III» посредством газового редуктора 6 (КР3) предварительно устанавливается необходимое по технологическому процессу максимальное давление азота, которое измеряется датчиком избыточного давления 9 (ВР7), затем открывается электропневмоклапан подачи давления 10 (ЭК5) и через обратный клапан 11 (КО3) азот подается на пропорциональный регулятор давления 12 (ЭКР1) который задает требуемый уровень давления азота, и далее через электропневмоклапан 10 (ЭК2) подает его на объект подлежащий консервации. После этого на стороне заправленного ПГС КА закрывают испытанную и заправленную магистраль.As a rule, the last stage in the test cycle of the SCC is filling the pipelines with an inert gas - conservation with nitrogen under excess pressure. For this, from input 2 "Input III" by means of the gas reducer 6 (KP3), the maximum nitrogen pressure required for the technological process is preliminarily set, which is measured by the overpressure sensor 9 (BP7), then the electro-pneumatic pressure supply valve 10 (EK5) opens and through the check valve 11 (KO3) nitrogen is supplied to the proportional pressure regulator 12 (EKR1), which sets the required nitrogen pressure level, and then through the electropneumatic valve 10 (EK2) supplies it to the object to be preserved. After that, on the side of the spacecraft filled with PGS, the tested and filled line is closed.

По завершению всего цикла испытаний результаты (последовательность действий оператора, уровни задаваемого давления, графики изменения давления по времени) записываются в память микропроцессорного управляющего органа для дальнейшего анализа и подготовки документа – протокола результатов испытания.Upon completion of the entire test cycle, the results (sequence of operator actions, levels of set pressure, graphs of pressure changes over time) are recorded in the memory of the microprocessor control body for further analysis and preparation of a document - a protocol of test results.

Техническим результатом является повышение качества испытаний за счёт снижения трудоёмкости проведения испытаний ПГС КА посредством автоматизации процесса их проведения. Снижение время подготовки и времени проведения испытаний, уменьшение количества задействованного персонала, понижение затрат на дорогие компоненты газовых смесей для проведения испытаний ПГС КА за счёт точности приготовления смеси, увеличение надёжность и безопасности процесса испытаний ПГС КА за счёт автоматизации, исключающей влияние «человеческого фактора», повышение достоверности результатов испытаний ПГС КА за счёт снижения брака, вызванного погрешностями и неточностями при испытаниях, приводящих к ошибочному исключению исправных изделий, либо к признанию исправными изделиями тех, которые на самом деле негодны.The technical result is to improve the quality of tests by reducing the complexity of testing the spacecraft PGS by automating the process of testing them. Reducing the preparation time and testing time, reducing the number of personnel involved, lowering the cost of expensive components of gas mixtures for testing the SCG of the spacecraft due to the accuracy of preparing the mixture, increasing the reliability and safety of the testing process of the GCS of the spacecraft due to automation, excluding the influence of the "human factor", increasing the reliability of the test results of the spacecraft PGS due to the reduction of rejects caused by errors and inaccuracies during testing, leading to the erroneous exclusion of serviceable products, or to the recognition as serviceable products of those that are actually unusable.

Claims (1)

Автоматическая система регулирования давления, содержащая пневматическую систему с автоматическим регулированием давления посредством микропроцессорного управляющего органа непрерывного действия, к входам которого подключены посредством аналого-цифровых преобразователей датчики давления, отличающаяся тем, что система содержит корпус, внутри которого расположены входные магистрали для нескольких рабочих газов, связанная с ними общая выходная магистраль для подключения объекта испытания; связанные с общей выходной магистралью выходные магистрали сброса давления и эвакуации гелия из объекта испытания; система автоматического контроля и управления, которая во входных магистралях выполнена посредством электропневмоклапанов и датчиков избыточного давления, в общей выходной магистрали – посредством пропорционального регулятора давления, в магистрали сброса давления – посредством электропневмоклапанов, электропневмоклапана и датчика избыточного давления, в магистрали эвакуации гелия – посредством вакуумного электрического насоса, вакуумных электропневмоклапанов и датчика ваккумметрического давления, причем в состав микропроцессорного управляющего органа входит панель оператора, выполненная на внешней стороне корпуса.An automatic pressure control system containing a pneumatic system with automatic pressure control by means of a continuous microprocessor control body, to the inputs of which pressure sensors are connected by means of analog-to-digital converters, characterized in that the system contains a housing, inside which there are input lines for several working gases, connected with them a common output line for connecting the test object; output lines for pressure relief and evacuation of helium from the test object connected with the common outlet line; an automatic monitoring and control system, which in the input lines is made by means of electro-pneumatic valves and overpressure sensors, in the common output line - by means of a proportional pressure regulator, in the pressure relief line - by means of electro-pneumatic valves, an electro-pneumatic valve and an overpressure sensor, in the helium evacuation line - by means of a vacuum electric pump, vacuum electro-pneumatic valves and vacuum gauge pressure, and the microprocessor control body includes an operator panel, made on the outside of the body.
RU2020119355A 2020-06-11 2020-06-11 Automatic pressure regulation system RU2744321C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119355A RU2744321C1 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Automatic pressure regulation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119355A RU2744321C1 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Automatic pressure regulation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744321C1 true RU2744321C1 (en) 2021-03-05

Family

ID=74857499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020119355A RU2744321C1 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Automatic pressure regulation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744321C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113654897A (en) * 2021-06-28 2021-11-16 杭州长川科技股份有限公司 Pressure regulating system, control method thereof, pressure regulating device and electronic element crimping system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4858463A (en) * 1986-03-22 1989-08-22 Nestec S. A. Process and apparatus for detecting leaks in sealed packages
RU2322638C1 (en) * 2006-08-15 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Аэродромные машины" Device for supplying gas
RU2438045C2 (en) * 2009-12-21 2011-12-27 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Automatic system of pressure control in pneumatic system of tractive transport device
US20180188130A1 (en) * 2015-05-07 2018-07-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Method and apparatus for an integrity test of a test container
RU2731778C1 (en) * 2019-07-23 2020-09-08 Войсковая часть 13991 Device for conducting pneumo-vacuum tests of sealed structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4858463A (en) * 1986-03-22 1989-08-22 Nestec S. A. Process and apparatus for detecting leaks in sealed packages
RU2322638C1 (en) * 2006-08-15 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Аэродромные машины" Device for supplying gas
RU2438045C2 (en) * 2009-12-21 2011-12-27 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Automatic system of pressure control in pneumatic system of tractive transport device
US20180188130A1 (en) * 2015-05-07 2018-07-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Method and apparatus for an integrity test of a test container
RU2731778C1 (en) * 2019-07-23 2020-09-08 Войсковая часть 13991 Device for conducting pneumo-vacuum tests of sealed structures

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113654897A (en) * 2021-06-28 2021-11-16 杭州长川科技股份有限公司 Pressure regulating system, control method thereof, pressure regulating device and electronic element crimping system
CN113654897B (en) * 2021-06-28 2024-03-26 杭州长川科技股份有限公司 Pressure regulating system, control method thereof, pressure regulating device and electronic element crimping system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6164116A (en) Gas module valve automated test fixture
US4686638A (en) Leakage inspection method with object type compensation
US11285446B2 (en) Mixed gas supply device
US4670847A (en) Pressure variation detecting type leakage inspection equipment
EP0466657B1 (en) In-line volume testing a plastic bottle
CN111044234B (en) System and method for detecting air tightness of polar plate and electric pile of fuel cell
KR20180091901A (en) Leakage test apparatus and method
CN102879733A (en) Gas compensation based full-temperature SF6 gas density relay checking device
CA2201372C (en) Apparatus and method for use in testing gas pressure reduction equipment
CN102841282A (en) Software compensation type all-temperature SF 6 gas density relay check device
CN109000859B (en) Air tightness testing system and method
RU2744321C1 (en) Automatic pressure regulation system
CN106092561A (en) A kind of multifunctional safety valve calibration equipment
CN106525333A (en) Simple micro-pressure instrument calibration device
CN202815181U (en) Full temperature SF6 gas density relay checking device using gas compensation
CN211013484U (en) Pneumatic regulating valve testing device
JPS58168933A (en) Calibrating device of pressure gauge
CN111896191B (en) On-site calibration method and auxiliary calibration equipment for integral oil tank leakage detection equipment
CN114878098A (en) Airplane air tightness test device and air tightness test method
CN211207190U (en) Automatic control system for air-tight test
JP3382727B2 (en) Leak test equipment
KR20170123880A (en) Management system and method for calibration of gas sensor
JP3143299B2 (en) How to measure gas leaks from containers
JP3382726B2 (en) Leak test apparatus and leak test method
JPH04351936A (en) Container strength testing method and device