一種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空航天技術(shù)領(lǐng)域一些大型地面試驗系統(tǒng)中，如液體或固體火箭發(fā)動機(jī)高空模擬試驗系統(tǒng)、航空發(fā)動機(jī)高空模擬試驗系統(tǒng)、吸氣推進(jìn)自由射流試驗系統(tǒng)、組合推進(jìn)試驗系統(tǒng)、大型風(fēng)動設(shè)備等，常需要實時供應(yīng)大流量高壓空氣、氧氣或氮?dú)猓瑫r還需要對供應(yīng)氣體的壓力和流量進(jìn)行實時精確控制與調(diào)節(jié)。供應(yīng)氣體(空氣、氧氣或氮?dú)?的氣源來自高壓氣體儲罐，高壓氣體儲罐在連續(xù)放氣過程中不但壓力在不斷下降，由于絕熱膨脹效應(yīng)，儲罐的氣體的溫度也在不斷下降，因此在高壓儲罐大流量連續(xù)供氣的過程中，要實現(xiàn)供應(yīng)氣體流量和壓力的精確控制與調(diào)節(jié)難度很大。
[0003]在目前一些工程應(yīng)用中，大流量氣體的供應(yīng)一般采用調(diào)節(jié)閥方案，即通過調(diào)節(jié)閥的動態(tài)節(jié)流作用，以調(diào)節(jié)閥下游壓力穩(wěn)定為控制目標(biāo)，通過實時改變調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積來保證調(diào)節(jié)閥下游壓力的穩(wěn)定。這種氣體供應(yīng)方式存在以下缺點:(1)調(diào)節(jié)閥從開始啟動到實現(xiàn)氣體穩(wěn)定供應(yīng)的響應(yīng)時間較長，尤其是對供氣流量達(dá)到幾十公斤每秒到幾百公斤每秒的大流量調(diào)節(jié)閥，響應(yīng)時間需要數(shù)秒到數(shù)十秒，氣體浪費(fèi)很大；(2)基于調(diào)節(jié)閥的工作原理，難以通過多臺并聯(lián)來實現(xiàn)大流量的氣體供應(yīng)，而超大流量調(diào)節(jié)閥的研制難度大、成本高，易出現(xiàn)系統(tǒng)震蕩問題；(3)由于調(diào)節(jié)閥以出口壓力作為控制目標(biāo)，無法對氣體供應(yīng)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，因此在連續(xù)供氣過程中，即使供氣壓力維持穩(wěn)定，而實際的供氣流量在連續(xù)變化，無法達(dá)到流量穩(wěn)定的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，該裝置具有可實時精確控制和調(diào)節(jié)供應(yīng)氣體的壓力和流量，具有系統(tǒng)規(guī)模易于擴(kuò)展、工作穩(wěn)定性好等特點，可滿足數(shù)十公斤每秒到數(shù)百公斤每秒空氣、氧氣或氮?dú)獾墓?yīng)需求。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明采用“多減壓器組并聯(lián)+調(diào)壓氣壓力動態(tài)控制”的總體技術(shù)方案來實現(xiàn)大流量氣體供應(yīng)與精確調(diào)節(jié)。
[0007]—種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，包括工作氣罐、減壓器入口供氣管路、減壓器組、減壓器出口供氣管路、音速噴管、大口徑氣動閥、減壓器調(diào)壓氣供氣管路、調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐、調(diào)壓氣排氣閥、調(diào)壓氣進(jìn)氣閥、高壓調(diào)壓氣供氣管路、調(diào)壓氣罐和測控模塊。
[0008]所述工作氣罐用于儲存高壓供氣氣體，根據(jù)工作氣體供應(yīng)的流量和工作時間確定儲罐的容積和數(shù)量，多臺工作氣罐可通過管路連通實現(xiàn)壓力平衡。
[0009]所述調(diào)壓氣罐用于提供減壓器調(diào)壓氣源。
[0010]所述減壓器組由多臺氣調(diào)式減壓器并聯(lián)而成；每臺減壓器入口通過減壓器入口供氣管路與工作氣罐連接；每臺減壓器出口通過減壓器出口供氣管路連通，然后與音速噴管連接；每臺減壓器的調(diào)壓腔通過減壓器調(diào)壓氣供氣管路與調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐連接，調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐上設(shè)置調(diào)壓氣進(jìn)氣閥和調(diào)壓氣排氣閥，調(diào)壓氣進(jìn)氣閥通過高壓調(diào)壓氣供氣管路與調(diào)壓氣罐連接，調(diào)壓氣排氣閥出口排空，通過分別控制調(diào)壓氣進(jìn)氣閥和調(diào)壓氣排氣閥的開啟與關(guān)閉就可實現(xiàn)減壓器調(diào)壓壓力的精確控制。
[0011 ] 所述音速噴管用于控制供氣流量，其出口與大口徑氣動閥連接，大口徑氣動閥用于控制供氣的開啟與關(guān)閉。
[0012]所述測控模塊采用PLC控制方式，通過在音速噴管入口設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器，在音速噴管出口設(shè)置有壓力傳感器，在調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐上設(shè)置有壓力傳感器，動態(tài)監(jiān)測壓力和溫度參數(shù)實時測量和調(diào)節(jié)控制供氣流量和壓力。
[0013]進(jìn)一步地，所述工作氣罐采用單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)；當(dāng)氣源為空氣或者氮?dú)鈺r，與氣體介質(zhì)接觸的材料選用碳鋼或者不銹鋼，當(dāng)氣源為氧氣時，與氣體介質(zhì)接觸的材料采用不銹鋼或者高溫合金材料。
[0014]進(jìn)一步地，所述工作氣罐工作氣源壓力從15MPa至35MPa。
[0015]進(jìn)一步地，所述減壓器組包括減壓器的臺數(shù)根據(jù)總的供氣流量和單臺減壓器流量確定，單臺減壓器流量10kg/s至50kg/s。
[0016]進(jìn)一步地，所述調(diào)壓氣罐的調(diào)壓氣介質(zhì)采用空氣或氮?dú)?，調(diào)壓氣源壓力從15MPa至 20MPa。
[0017]進(jìn)一步地，所述調(diào)壓氣罐采用單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)；當(dāng)氣源為空氣或者氮?dú)鈺r，與氣體介質(zhì)接觸的材料選用碳鋼或者不銹鋼。
[0018]進(jìn)一步地，所述音速噴管的流量根據(jù)供氣介質(zhì)、音速噴管入口壓力、音速噴管出口壓力和溫度確定。
[0019]進(jìn)一步地，所述音速噴管出口壓力低于音速噴管入口壓力的90 %。
[0020]本發(fā)明通過多減壓器并聯(lián)，并動態(tài)測量減壓器出口流量來實時調(diào)節(jié)控制調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐的壓力，實現(xiàn)流量數(shù)十公斤每秒到數(shù)百公斤每秒氣體的供應(yīng)，供應(yīng)氣體壓力和流量可實時精確控制與調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置示意圖。
[0022]圖中:1-工作氣罐、2-減壓器入口供氣管路、3-減壓器組、4-減壓器出口供氣管路、5-音速噴管、6-大口徑氣動閥、7-減壓器調(diào)壓氣供氣管路、8-調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐、9-調(diào)壓氣排氣閥、10-調(diào)壓氣進(jìn)氣閥、11-高壓調(diào)壓氣供氣管路、12-調(diào)壓氣罐、13-測控模塊。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]圖1為本發(fā)明一種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置示意圖。
[0025]本發(fā)明采用“多減壓器組并聯(lián)+調(diào)壓氣壓力動態(tài)控制”的總體技術(shù)方案來實現(xiàn)流量數(shù)十公斤每秒到數(shù)百公斤每秒氣體的供應(yīng)，供應(yīng)氣體壓力和流量的精確調(diào)節(jié)。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，該基于減壓器的氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)裝置包括工作氣罐1、減壓器入口供氣管路2、減壓器組3、減壓器出口供氣管路4、音速噴管5、大口徑氣動閥6、減壓器調(diào)壓氣供氣管路7、調(diào)壓氣穩(wěn)壓罐8、調(diào)壓氣排氣閥9、調(diào)壓氣進(jìn)氣閥10、高壓調(diào)壓氣供氣管路11、調(diào)壓氣罐12、測控模塊13。
[0027]其中:
[0028]工作氣罐1用于儲存高壓供氣氣體，根據(jù)應(yīng)用需要可以是高壓空氣、氧氣或者氮?dú)?，工作氣源壓?5MPa至35MPa。儲罐可以采用單層結(jié)構(gòu)，也可采用多層結(jié)構(gòu)；當(dāng)氣源為空氣或者氮?dú)鈺r，與氣體介質(zhì)接觸的材料可以是碳鋼或者不銹鋼；當(dāng)氣源為氧氣時，與氣體介質(zhì)接觸的材料不能采用碳鋼，只能采用不銹鋼或者高溫合金材料。