一種高超聲速風(fēng)洞用切斷閥與總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種切斷閥及總調(diào)壓閥控制系統(tǒng),特別是一種用于高超聲速風(fēng)洞高壓主進(jìn)氣管路上的切斷閥開(kāi)關(guān)控制和總調(diào)壓閥閥后壓力調(diào)節(jié)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)高超聲速風(fēng)洞的高壓主進(jìn)氣管路上,依次設(shè)置有切斷閥與總調(diào)壓閥。切斷閥用于快速開(kāi)啟或關(guān)閉高壓氣源??傉{(diào)壓閥是用于調(diào)節(jié)并穩(wěn)定閥后壓力,對(duì)高壓主進(jìn)氣進(jìn)行減壓,以保證總調(diào)壓閥后二級(jí)調(diào)壓閥來(lái)流穩(wěn)定,閥后壓力調(diào)節(jié)精度高。在以前的高超聲速風(fēng)洞的控制系統(tǒng)中兩個(gè)閥門(mén)的控制系統(tǒng)是獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì),由操作人員手動(dòng)操作閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于風(fēng)洞每天試驗(yàn)次數(shù)較多,操作強(qiáng)度大,而且極容易出錯(cuò)。因此有必要將切斷閥與總調(diào)壓閥兩個(gè)閥門(mén)聯(lián)合進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),將它們的操作設(shè)計(jì)成自動(dòng)方式,不僅保證試驗(yàn)的可靠性,而且提高試驗(yàn)效率,節(jié)省成本,而目前高超聲速風(fēng)洞還沒(méi)有這樣的自動(dòng)化的控制系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題,并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種高超聲速風(fēng)洞用切斷閥及總調(diào)壓閥控制系統(tǒng),包括切斷閥及總調(diào)壓閥驅(qū)動(dòng)管路部分和電氣控制部分。將可編程邏輯控制器PLC、液晶觸摸屏、Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線、電磁開(kāi)關(guān)閥、電磁換向閥以及電液伺服閥引入到傳統(tǒng)的切斷閥及總調(diào)壓閥控制中,實(shí)現(xiàn)切斷閥和總調(diào)壓閥的聯(lián)動(dòng)自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉,并按照預(yù)定程序進(jìn)行總調(diào)壓閥閥后壓力調(diào)節(jié)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn),提供了一種高超聲速風(fēng)洞用切斷閥與總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng),其中所述切斷閥和總調(diào)壓閥依次設(shè)置在高壓主進(jìn)氣管路上,其所述控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)管路系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。
[0006]驅(qū)動(dòng)管路系統(tǒng),其包括氣體管路和液壓管路,所述氣體管路連接所述高壓主進(jìn)氣管路引取高壓氣并驅(qū)動(dòng)所述切斷閥和總調(diào)壓閥的聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉,所述液壓管路連通所述總調(diào)壓閥的油腔通過(guò)調(diào)節(jié)油腔壓力使所述總調(diào)壓閥閥后壓力保持穩(wěn)定;
[0007]電氣控制系統(tǒng),其包括系統(tǒng)控制器,用于控制氣體管路通斷的電磁開(kāi)關(guān)閥,用于控制第二管道和第三管道氣體流向的電磁換向閥以及用于控制所述液壓管路的電液伺服閥;所述系統(tǒng)控制器采集所述氣體管路和液壓管路上的壓力數(shù)據(jù),根據(jù)預(yù)設(shè)模式控制所述電磁開(kāi)關(guān)閥、電磁換向閥以及電液伺服閥的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)所述切斷閥和總調(diào)壓閥的自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉和壓力調(diào)節(jié);
[0008]其中,所述氣體管路包括:
[0009]第一管道,其一端連接所述主高壓進(jìn)氣管且引取高壓氣通入所述切斷閥和總調(diào)壓閥之間的管路;
[0010]第二管道,其一端連接所述主高壓進(jìn)氣管且引取高壓氣通入所述切斷閥的關(guān)閉艙或者開(kāi)啟艙;
[0011]第三管道,其引取所述主高壓進(jìn)氣管的高壓氣通入所述總調(diào)壓閥的壓緊艙;
[0012]以及排氣管道,其分別連通所述切斷閥關(guān)閉艙或者開(kāi)啟艙和所述總調(diào)壓閥的壓緊艙,用于排出所述切斷閥和總調(diào)壓閥壓緊艙內(nèi)的高壓氣體。
[0013]優(yōu)選的是,所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)還包括:
[0014]超壓保護(hù)管路,其包括:
[0015]第四管道,其設(shè)置在所述第二管道和第三管道的進(jìn)氣方向的上游。
[0016]安全閥,其串聯(lián)在所述第四管道上,用于當(dāng)氣體管路中的壓力超過(guò)指定壓力后,自動(dòng)放氣。
[0017]優(yōu)選的是,所述氣體管路還包括:
[0018]一主管道,其進(jìn)氣端連接所述主高壓進(jìn)氣管路,出氣端連接所述第一管道;所述主管道安裝有用于手動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉所述氣體管路的第一手動(dòng)截止閥;
[0019]—支路管道,其與所述第一管道并聯(lián),所述支路管道的進(jìn)氣端連接所述主管道,出氣端連接相互并聯(lián)的第二管道和第三管道,所述支路管道上安裝有用于將氣體壓力降低到指定壓力的減壓閥。
[0020]優(yōu)選的是,所述電磁開(kāi)關(guān)閥包括:設(shè)置在所述支路管道上的第一電磁開(kāi)關(guān)閥、設(shè)置在所述第一管道上的第二電磁開(kāi)關(guān)閥;
[0021]所述電磁換向閥包括設(shè)置在第二管道上的兩位四通電磁換向閥和設(shè)置在所述第三管道上的兩位三通電磁換向閥;所述兩位四通電磁換向閥用于改變所述第二管道內(nèi)的氣體流向;所述兩位三通電磁換向閥用于改變所述第三管道內(nèi)的氣體流向。
[0022]優(yōu)選的是,所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)還包括:
[0023]斷電自動(dòng)保護(hù)管路及實(shí)現(xiàn),其包括:
[0024]第五管道,其連接在所述總調(diào)壓閥的進(jìn)氣腔,用于在斷電時(shí)自動(dòng)壓緊所述總調(diào)壓閥保證總調(diào)壓閥閥后設(shè)備安全;第二手動(dòng)截止閥,其串聯(lián)在所述第五管道上;以及第三電磁開(kāi)關(guān)閥,其與所述第二手動(dòng)截止閥并聯(lián)設(shè)置在所述第五管道上,共同控制所述第五管道的通斷。
[0025]斷電自動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)例如還包括設(shè)置第一管道中第二電磁開(kāi)關(guān)閥為斷電自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài),支路管道上第一電磁開(kāi)關(guān)閥為斷電自動(dòng)開(kāi)啟狀態(tài),第二管道上兩位四通電磁換向閥為斷電向關(guān)閉艙充氣狀態(tài),第三管道上兩位三通電磁換向閥為斷電向壓緊艙充氣狀態(tài)。系統(tǒng)在斷電后,會(huì)保證切斷閥與總調(diào)壓閥自動(dòng)關(guān)閉,從而保證系統(tǒng)安全。
[0026]優(yōu)選的是,所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)還包括安裝在與總調(diào)壓閥的油腔相通的液壓管路,液壓管路上安裝電液伺服閥,單作用輸出液壓油給總調(diào)壓閥的油腔,用于閉環(huán)調(diào)節(jié)油腔內(nèi)部液壓油壓力,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)總調(diào)壓閥后管道內(nèi)部氣體壓力,并保持穩(wěn)定。
[0027]優(yōu)選的是,所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)還包括安裝在所述主管道上用于過(guò)濾氣體的氣體過(guò)濾器和安裝在所述液壓管路上的用于過(guò)濾液壓油的液體過(guò)濾器;
[0028]多個(gè)壓力傳感器,其用于檢測(cè)所述高壓主進(jìn)氣管路、所述氣體管路各部分以及液壓管路的壓力,并輸出信號(hào)至所述系統(tǒng)控制器;
[0029]以及柜體,其用于收納所述氣體管路和電氣控制系統(tǒng)。
[°03°]優(yōu)選的是,所述電氣控制系統(tǒng)還包括與所述控制器連接的Prof ibus-DP通信模塊,與風(fēng)洞主控系統(tǒng)控制器進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及指令下達(dá),從而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作。
[0031]本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種基于所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制系統(tǒng)的控制方法,其包括以下步驟:
[0032]步驟一,開(kāi)啟第一手動(dòng)截止閥,關(guān)閉第二手動(dòng)截止閥;開(kāi)啟第一電磁開(kāi)關(guān)閥,第二管道和第三管道通入高壓氣體;
[0033]步驟二,檢測(cè)所述液壓管路的壓力值,當(dāng)所述液壓管路的壓力值小于第一預(yù)設(shè)壓力值時(shí),通過(guò)所述兩位四通電磁換向閥和兩位三通電磁換向閥使所述切斷閥關(guān)閉艙和總調(diào)壓閥的壓緊艙充氣壓緊,關(guān)閉所述切斷閥和總調(diào)壓閥;
[0034]步驟三,檢測(cè)所述支路管道的壓力值,當(dāng)所述壓力值大于第二預(yù)設(shè)壓力值時(shí),開(kāi)啟第二電磁開(kāi)關(guān)閥連通第一管道向所述切斷閥與總調(diào)壓閥之間的管道和所述總調(diào)壓閥的進(jìn)氣腔充入高壓平衡氣,減少所述切斷閥的開(kāi)啟作用力;
[0035]步驟四,當(dāng)所述高壓主進(jìn)氣管路與所述第一管道的壓力差值小于第三預(yù)設(shè)壓力值時(shí),控制所述兩位四通電磁換向閥使第二管道向所述切斷閥的開(kāi)啟艙充氣,開(kāi)啟所述切斷閥;
[0036]步驟五,關(guān)閉第二電磁開(kāi)關(guān)閥,斷開(kāi)所述第一管道;
[0037]步驟六,控制所述兩位三通電磁換向閥使所述總調(diào)壓閥的壓緊艙放氣;開(kāi)啟所述總調(diào)壓閥;
[0038]步驟七,根據(jù)所述總調(diào)壓閥閥后壓力預(yù)設(shè)范圍,進(jìn)行自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)。
[0039]優(yōu)選的是,所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥和總調(diào)壓閥的控制方法還包括:
[0040]步驟八,接收關(guān)閉指令后,所述兩位四通電磁換向閥換向,所述切斷閥的關(guān)閉艙充氣壓緊,關(guān)閉所述切斷閥;
[0041]步驟九,所述兩位三通電磁換向閥換向,使所述總調(diào)壓閥的壓緊艙充氣壓緊,關(guān)閉所述總調(diào)壓閥;
[0042]步驟十,當(dāng)所述液壓管路上的壓力值小于第一預(yù)設(shè)壓力值時(shí),第三電磁開(kāi)關(guān)閥開(kāi)啟將所述切斷閥與總調(diào)壓閥之間的管道和所述總調(diào)壓閥的進(jìn)氣腔中的氣體釋放;
[0043]步驟十一,當(dāng)所述第一管道的壓力值小于第四預(yù)設(shè)壓力值時(shí),開(kāi)啟第一電磁開(kāi)關(guān)閥,關(guān)閉第一手動(dòng)截止閥和第二手動(dòng)截止閥。
[0044]優(yōu)選的是,所述總調(diào)壓閥閥后壓力預(yù)設(shè)范圍為O-lOMPa,所述第一預(yù)設(shè)壓力值為
0.2MPa,所述第二預(yù)設(shè)壓力值為5.4MPa,所述第三預(yù)設(shè)壓力值為IMPa,所述第四預(yù)設(shè)壓力值為0.5MPa。
[0045]本發(fā)明所述高超聲速風(fēng)洞用切斷閥及總調(diào)壓閥控制系統(tǒng),包括切斷閥及總調(diào)壓閥驅(qū)動(dòng)管路部分和電氣控制部分。驅(qū)動(dòng)管路部分又包括氣體管路部分和液壓管路部分。氣體管路例如由一系列氣體管道、手動(dòng)截止閥、減壓閥、電磁開(kāi)關(guān)閥、電磁換向閥、安全閥、壓力表、壓力傳感器、過(guò)濾器等組成。液壓管路部分例如由液壓管道、過(guò)濾器、電液伺服閥、壓力傳感器、壓力表等組成。電氣控制系統(tǒng)例如包括可編程邏輯控制器PLC、液晶觸摸屏、空氣開(kāi)關(guān)、直流電源、電線電纜等組成。
[0046]氣體管路和液壓管路用于氣體和液壓油傳輸,第一手動(dòng)截止閥和第二手動(dòng)截止閥用于手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉氣體,減壓閥用于將氣體壓力降低到指定壓力