CN110658867A - 用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***及方法 - Google Patents

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盛世伟
耿志敏
李军伟
朱汉银
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Abstract

本发明属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***及方法。目前在试验台上往往选择较小功率压缩机组，但是在喷口油源泵大功率发热情况下，小功率压缩机组的制冷量难以平衡被试件的发热量。本发明提供一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温度控制***及方法，通过采用液氮—燃油换热***对燃油进行降温，配合温度控制机制实现快响应制冷。占用空间小，制冷功率大，温控范围广，设备投资小，易于适应性改造的优点；可实现快速功率跟随，在用于大功率喷口油源泵低温性能试验时，燃油温度控制高精度高，温度波动小。

Description

用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***及方法
技术领域
本发明属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***及方法。
背景技术
航空发动机喷口油源泵在研制过程中需要开展低温模拟试验。现有试验设备采用压缩机组对燃油制冷，由于大功率压缩机组体积庞大且价格昂贵，因此在试验台上往往选择较小功率压缩机组，但是在喷口油源泵大功率发热情况下，小功率压缩机组的制冷量难以平衡被试件的发热量，导致试验过程中燃油温度逐渐升高，对试验精度及进程造成影响。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温度控制***及方法，通过采用液氮—燃油换热***对燃油进行降温，配合温度控制机制实现快响应制冷。
本发明用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***，该***包括油箱、热交换器、液氮源、温度传感器、循环液压泵、加热器、电磁开关阀和比例节流阀，其中由油箱、循环液压泵、加热器、热交换器及液压管路组成燃油循环***；由热交换器、电磁开关阀、比例节流阀、液氮源、及液氮喷淋管路组成制冷***；所述油箱与航空发动机喷口油源泵连通，通过所述温度传感器测量油箱温度并实现反馈控制。
进一步地，在所述燃油循环***中还设有压力传感器。
进一步地，所述液氮源通过多条液氮喷淋管路向热交换器输送液氮。
进一步地，在每条液氮喷淋管路中设有电磁开关阀和比例节流阀。
进一步地，所述热交换器在换热箱体内设置有盘管、托盘和喷淋头，盘管安装在托盘上，并与液压管路连通，喷淋头与液氮喷淋管路连通。
进一步地，具有多个相互串联的盘管，每个盘管配有一个喷淋头。
本发明用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控方法，该方法采用由油箱、循环液压泵、加热器、热交换器及液压管路组成燃油循环***；采用由热交换器、电磁开关阀、比例节流阀、液氮源、及液氮喷淋管路组成制冷***；所述油箱与航空发动机喷口油源泵连通；
该方法通过所述温度传感器测量油箱温度，并通过比较获得温差反馈信号，在液氮喷淋管路中通过电磁开关阀控制通断，通过比例节流阀控制流量。
进一步地，所述液氮源通过多条液氮喷淋管路向热交换器输送液氮。
进一步地，所述油箱温度为温控***输出温度，将其与试验设定温度进行比较，获得温差反馈信号。
进一步地，当油箱内燃油温度低于试验设定温度且超出设定值时，则关闭液氮制冷，开启加热器，对燃油进行升温。
本发明的有益效果为：与压缩机制冷方式相比，本发明的温控***具备占用空间小，制冷功率大，温控范围广，设备投资小，易于适应性改造的优点；可实现快速功率跟随，在用于大功率喷口油源泵低温性能试验时，燃油温度控制高精度高，温度波动小。
附图说明
图1为本发明温控***的组成示意图；
图2为本温控***的控制原理图；
图3为热交换器示意图。
其中，1-温度传感器，2-循环液压泵，3-加热器，4-压力传感器，5-电磁开关阀，6-比例节流阀，7-换热箱体，8-盘管，9-托盘，10-喷淋头
具体实施方式
参见图1，从温控***液压原理图中可以看出，本温控***包括温度传感器1、循环液压泵2、加热器3、压力传感器4、电磁开关阀5、比例节流阀6、油箱、热交换器及液氮源。在进行航空发动机喷口油源泵低温试验时，温控***实时控制油箱内的试验燃油温度以平衡被试产品在试验过程中产生的热量。
由循环液压泵2、加热器3、油箱、热交换器及液压管路组成燃油循环***，不断循环油箱内的燃油；热交换器、液氮源、电磁开关阀5、比例节流阀6及液氮喷淋管路组成制冷***，液氮源通过多条管路向热交换器输送液氮，每条液氮输送管路上安装有一个电磁开关阀5与一个比例节流阀6，通过控制电磁开关阀5的开闭以及比例节流阀6的开度，控制液氮的输送量，从而控制***的制冷功率，完成换热后的氮气排空处理。
加热器3可对燃油进行加热，实现升温控制；温度传感器1为温度闭环控制提供反馈信号；压力传感器4用于监测燃油循环***压力，防止燃油结晶堵塞管路。
温控***控制原理图如图2所示，Ti为试验设定温度，To为***输出温度，被试件进出口温差为温控***前馈信号，通过判断被试喷口油源泵的发热功率，提前控制制冷量输出，以提升温度响应速度。通过温度偏差△T的大小来自动调节电磁开关阀的开闭以及比例节流阀的开度，从而调节液氮输送量，以调节制冷功率。根据温度偏差△T的变化，实时设定kn的取值，当△T的取值在某设定范围内时，k1＝1，k2＝1，…km＝1，km+1＝0，…kn＝0，即，电磁阀a1，电磁阀a2…电磁阀am打开，电磁阀am+1…电磁阀an关闭。PID控制器b1，PID控制器b2…PID控制器bn可根据使用需求实现多种协同控制，如：PID控制器b1，PID控制器b2…PID控制器bx输出最大信号，即比例节流阀c1，比例节流阀c2…比例节流阀cx开度最大，而PID控制器bx+1…PID控制器bm同步自动调节比例节流阀cx+1…比例节流阀cm的开度，进而实现燃油温度的稳定控制。
当油箱内燃油温度低于试验温度设定值且超出某设定值，则关闭液氮制冷，开启加热器，对燃油进行升温。
如图3所示，热交换器由换热箱体7、盘管8、托盘9及喷淋头10组成，多组盘管8串联，其中为燃油，喷淋头10将液氮均匀喷洒在盘管上，托盘9用于收集未气化的液氮。

Claims (10)

1.一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控***，其特征在于：该***包括油箱、热交换器、液氮源、温度传感器(1)、循环液压泵(2)、加热器(3)、电磁开关阀(5)和比例节流阀(6)，其中由油箱、循环液压泵(2)、加热器(3)、热交换器及液压管路组成燃油循环***；由热交换器、电磁开关阀(5)、比例节流阀(6)、液氮源、及液氮喷淋管路组成制冷***；所述油箱与航空发动机喷口油源泵连通，通过所述温度传感器(1)测量油箱温度并实现反馈控制。
2.根据权利要求1所述的低温试验温控***，其特征在于：在所述燃油循环***中还设有压力传感器(4)。
3.根据权利要求2所述的低温试验温控***，其特征在于：所述液氮源通过多条液氮喷淋管路向热交换器输送液氮。
4.根据权利要求3所述的低温试验温控***，其特征在于：在每条液氮喷淋管路中设有电磁开关阀(5)和比例节流阀(6)。
5.根据权利要求4所述的低温试验温控***，其特征在于：所述热交换器在换热箱体(7)内设置有盘管(8)、托盘(9)和喷淋头(10)，盘管(8)安装在托盘(9)上，并与液压管路连通，喷淋头(10)与液氮喷淋管路连通。
6.根据权利要求4所述的低温试验温控***，其特征在于：具有多个相互串联的盘管(8)，每个盘管(8)配有一个喷淋头(10)。
7.一种用于航空发动机喷口油源泵的低温试验温控方法，其特征在于，该方法采用由油箱、循环液压泵(2)、加热器(3)、热交换器及液压管路组成燃油循环***；采用由热交换器、电磁开关阀(5)、比例节流阀(6)、液氮源、及液氮喷淋管路组成制冷***；所述油箱与航空发动机喷口油源泵连通；
该方法通过所述温度传感器(1)测量油箱温度，并通过比较获得温差反馈信号，在液氮喷淋管路中通过电磁开关阀(5)控制通断，通过比例节流阀(6)控制流量。
8.根据权利要求7所述的低温试验温控方法，其特征在于：所述液氮源通过多条液氮喷淋管路向热交换器输送液氮。
9.根据权利要求7所述的低温试验温控方法，其特征在于：所述油箱温度为温控***输出温度，将其与试验设定温度进行比较，获得温差反馈信号。
10.根据权利要求7所述的低温试验温控方法，其特征在于：当油箱内燃油温度低于试验设定温度且超出设定值时，则关闭液氮制冷，开启加热器(3)，对燃油进行升温。
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