真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路；本發(fā)明使用氣調(diào)式減壓器調(diào)節(jié)低壓氫氣壓力，調(diào)節(jié)精度高、波動小，特別適合于低壓小流量的真空羽流效應(yīng)試驗。氣調(diào)式減壓器直接使用高壓氮氣作為氣源，通過針形節(jié)流閥進行控制，無需再使用減壓器對高壓氮氣減壓，降低系統(tǒng)復(fù)雜性的同時提高安全性。本發(fā)明中高壓氮氣路除為氣調(diào)式減壓器提供氣源外，還為系統(tǒng)提供置換作用，在系統(tǒng)接入氫氣前管路內(nèi)的空氣置換為氮氣，避免氫氣與管路內(nèi)的空氣反應(yīng)造成安全事故，進一步簡化系統(tǒng)，提高安全性。
【專利說明】真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，屬于氣體壓力控制【技術(shù)領(lǐng)域】。【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機在真空環(huán)境下工作時產(chǎn)生的羽毛狀的高速高溫噴流稱為羽流。羽流會對航天器產(chǎn)生氣動力效應(yīng)、氣動熱效應(yīng)、污染效應(yīng)、電磁效應(yīng)等，統(tǒng)稱為羽流效應(yīng)，羽流效應(yīng)會對航天器的飛行任務(wù)帶來影響。對羽流效應(yīng)的試驗研究包括空間搭載試驗和地面模擬試驗?？臻g搭載試驗數(shù)據(jù)真實可靠，但試驗成本高、周期長、次數(shù)少，獲得數(shù)據(jù)量有限。地面模擬試驗系統(tǒng)建設(shè)一次性投資大，單次試驗成本低，能重復(fù)進行不同工況和不同狀態(tài)的試驗，獲得大量試驗數(shù)據(jù)。因此，地面模擬試驗成為羽流效應(yīng)試驗研究的首選。
[0003]2007年國防科工局立項、北京航空航天大學(xué)投建的真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)，是國內(nèi)首座專門用于羽流效應(yīng)試驗研究的地面模擬系統(tǒng)。通過使用真實發(fā)動機或縮比發(fā)動機在真空艙中進行點火試驗，測量真空羽流各項參數(shù)，進行羽流效應(yīng)研究。工質(zhì)儲供系統(tǒng)作為構(gòu)成真空羽流試驗系統(tǒng)的重要分系統(tǒng)之一，作用是為發(fā)動機的正常工作提供所需壓力及流量的燃燒劑和氫化劑，或?qū)崿F(xiàn)增壓、吹除、置換等功能。其中，氫氣系統(tǒng)是工質(zhì)儲供系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，主要是為真空羽流效應(yīng)試驗提供壓力準確、流量穩(wěn)定、安全可靠的氫氣工質(zhì)，壓力調(diào)節(jié)范圍大，并能遠程監(jiān)測管路壓力、控制閥門開閉，同時兼顧安全性和適用性。
[0004]目前國內(nèi)尚無專門用于真空羽流效應(yīng)試驗的氫氣系統(tǒng)，現(xiàn)有的發(fā)動機試驗氫氣系統(tǒng)主要是為大氣環(huán)境中進行的發(fā)動機試驗提供氫氣，一般都是為某型號或任務(wù)特殊設(shè)計的，系統(tǒng)提供的壓力較高、流量較大，不適合于羽流效應(yīng)試驗所用的姿軌控或縮比的低壓小流量發(fā)動機；而真空羽流效應(yīng)研究的特點為多任務(wù)、多工況研究的對象包括各種姿軌控或縮比發(fā)動機，壓力和流量調(diào)節(jié)范圍較大，因此，需要設(shè)計通用性強、能滿足不同項目需求、適用于真空羽流效應(yīng)試驗的氫氣系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，為真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)提供壓力準確、流量穩(wěn)定、安全可靠的氫氣工質(zhì)。
[0006]一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路；
[0007]高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥、氫氣高壓壓力表及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器及高壓氫氣放氣手閥；
[0008]高壓氫氣進氣手閥入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器和高壓放氣手閥的入口 ；高壓氫氣放氣手閥出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥與高壓氫氣路過濾器之間的管路上；高壓氫氣路過濾器出口連接主氫減壓器和分氫減壓器的入口；
[0009]指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥、高壓氮氣壓力表、高壓氮氣過濾器、高壓氮氣放氣手閥、指揮進氣手閥、置換進氣手閥、指揮放氣手閥、主氫指揮節(jié)流閥、主氫指揮緩沖罐、主氫指揮壓力表、分氫指揮節(jié)流閥、分氫指揮緩沖罐、分氫指揮壓力表；
[0010]高壓氮氣進氣手閥進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器入口，高壓氮氣壓力表連接在高壓氮氣進氣手閥與高壓氮氣過濾器之間的管路上；高壓氮氣過濾器出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥、指揮進氣手閥、置換進氣手閥的入口 ；指揮進氣手閥出口通過四通分別連接指揮放氣手閥、主氫指揮節(jié)流閥和分氫指揮節(jié)流閥的入口 ；置換進氣手閥出口連接至高壓氫氣進氣手閥與高壓氫氣路過濾器之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥和指揮放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節(jié)流閥出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐、主氫指揮壓力表及主氫減壓器的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節(jié)流閥出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐、分氫指揮壓力表及分氫減壓器的指揮氣進氣口 ；
[0011 ] 主氫路包括主氫減壓器、主氫低壓壓力表及其壓力傳感器、主氫氣動閥、主氫放氣手閥及安全閥；
[0012]主氫減壓器入口連接高壓氫氣路過濾器，出口連接主氫氣動閥入口，主氫減壓器與主氫氣動閥之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、主氫放氣手閥的入口 ；主氫氣動閥出口連接至試驗間主氫路；安全閥和主氫放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；
[0013]分氫路包括分氫減壓器、分氫低壓壓力表及其壓力傳感器、分氫氣動閥、分氫放氣手閥及安全閥；
[0014]分氫減壓器入口連接高壓氫氣路過濾器，出口連接分氫氣動閥入口，分氫減壓器與分氫氣動閥之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、分氫放氣手閥的入口 ；分氫氣動閥出口連接至試驗間分氫路；安全閥和分氫放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；
[0015]氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥、操作氮氣過濾器、主氫操作電磁閥、分氫操作電磁閥、防爆箱及其放氣出口 ；
[0016]操作氮氣進氣手閥入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器入口 ；操作氮氣過濾器出口連接主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥的入口 ；主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥和分氫氣動截止閥的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關(guān)閉；主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥置于開有放氣口的防爆箱內(nèi)；
[0017]大容量低壓氫氣儲罐路包括低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥、低壓氫氣儲罐壓力表及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥及低壓氫氣儲罐安全閥；
[0018]低壓氫氣儲罐進氣手閥入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器與分氫氣動閥間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥的入口 ；低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口；
[0019]試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021](I)使用氣調(diào)式減壓器調(diào)節(jié)低壓氫氣壓力，調(diào)節(jié)精度高、波動小，特別適合于低壓小流量的真空羽流效應(yīng)試驗。氣調(diào)式減壓器直接使用高壓氮氣作為氣源，通過針形節(jié)流閥進行控制，無需再使用減壓器對高壓氮氣減壓，降低系統(tǒng)復(fù)雜性的同時提高安全性。
[0022](2)高壓氮氣路除為氣調(diào)式減壓器提供氣源外，還為系統(tǒng)提供置換作用，在系統(tǒng)接入氫氣前管路內(nèi)的空氣置換為氮氣，避免氫氣與管路內(nèi)的空氣反應(yīng)造成安全事故，進一步簡化系統(tǒng)，提高安全性。
[0023](3)系統(tǒng)主氫路、分氫路分別提供兩路壓力6MPa以下的氫氣，可互為備份，也可同時進行需要兩路氫氣的試驗，如發(fā)動機雙機試驗。因此系統(tǒng)的通用性較強，并可滿足多任務(wù)的需求。
[0024](4)使用氣動閥代替電磁閥控制主氫路、分氫路的氫氣進入試驗間管路，避免電磁閥通斷電時產(chǎn)生電火花點燃或引爆氫氣造成安全事故。使用氮氣作為氣動閥控制氣源，通過電磁閥控制氮氣通斷，進而控制氣動閥，電磁閥置于專門的防爆箱內(nèi)，與氫氣完全隔離，并且防爆箱開有放氣口保證箱內(nèi)氣壓正常，系統(tǒng)更加安全可靠。
[0025](5)低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭連接于氫氣系統(tǒng)，可由分氫路或其它氣源供氣，儲存并提供1.2MPa以下的低壓氫氣，特別適合流量更低、壓力要求更穩(wěn)定的小型發(fā)動機的
氫氣供應(yīng)。
[0026](6)系統(tǒng)設(shè)置用于遠程監(jiān)測的壓力傳感器及遠程控制的電磁閥，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)使用過程中的便捷性和安全性。
[0027](7)系統(tǒng)無需氮氣吹除裝置，降低系統(tǒng)復(fù)雜性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
`[0029]圖中管路用直線表示，管路上的斜線表示放氣路，以示與進氣路的區(qū)別；管路內(nèi)徑用大寫字母DN表示，DN后的數(shù)字表示具體直徑(單位:毫米)。
[0030]圖中的字母表示為(字母后的數(shù)字為編號，用于區(qū)分):
[0031]F-手動截止閥 G-過濾器 D-電磁閥 QD-氣動截止閥 A-安全閥
[0032]P-壓力表 JY-氣調(diào)式減壓器 JL-針形節(jié)流閥 HC-緩沖罐
[0033]圖中:
[0034]Fl-高壓氫氣進氣手閥 F2-高壓氮氣進氣手閥 F3-指揮進氣手閥
[0035]F4-置換進氣手閥F5-主氫放氣手閥F6-分氫放氣手閥
[0036]F7-低壓氫氣儲罐進氣手閥F8-高壓氮氣放氣手閥 F9-指揮放氣手閥
[0037]FlO-高壓氫氣放氣手閥 Fll-操作進氣手閥F12-低壓氫氣儲罐放氣手閥
[0038]Dl-主氫操作電磁閥D2-分氫操作電磁閥
[0039]QDl-主氫氣動閥QD2-分氫氣動閥
[0040]Al-主氫安全閥A2-分氫安全閥A3-低壓氫氣儲罐安全閥
[0041]Pl-氫氣高壓壓力表P2-主氫指揮壓力表 P3-主氫低壓壓力表
[0042]P4-分氫指揮壓力表P5-分氫低壓壓力表 P6-氮氣高壓壓力表
[0043]P7-低壓氫氣儲罐壓力表
[0044]JYl-主氫減壓器JY2-分氫減壓器[0045]JLl-主氫指揮節(jié)流閥JL2-分氫指揮節(jié)流閥
[0046]HCl-主氫指揮緩沖罐HC2-分氫指揮緩沖罐
[0047]Gl-高壓氫氣路過濾器 G2-高壓氮氣過濾器 G3-操作氮氣過濾器【具體實施方式】
[0048]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0049]連接關(guān)系:[0050]本發(fā)明是一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，如圖1所示，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路。
[0051]高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥F1、氫氣高壓壓力表Pl及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器Gl及高壓氫氣放氣手閥FlO。
[0052]高壓氫氣進氣手閥Fl入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器Gl和高壓放氣手閥FlO的入口 ；高壓氫氣放氣手閥FlO出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表Pl及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥Fl與高壓氫氣路過濾器Gl之間的管路上；高壓氫氣路過濾器Gl出口連接主氫減壓器JYl和分氫減壓器JY2的入口。
[0053]指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥F2、高壓氮氣壓力表P6、高壓氮氣過濾器G2、高壓氮氣放氣手閥F8、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4、指揮放氣手閥F9、主氫指揮節(jié)流閥幾1、主氫指揮緩沖罐HC1、主氫指揮壓力表P2、分氫指揮節(jié)流閥幾2、分氫指揮緩沖罐HC2、分氫指揮壓力表P4。
[0054]高壓氮氣進氣手閥F2進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器G2入口，高壓氮氣壓力表P6連接在高壓氮氣進氣手閥F2與高壓氮氣過濾器G2之間的管路上；高壓氮氣過濾器G2出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥F8、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4的入口 ；指揮進氣手閥F3出口通過四通分別連接指揮放氣手閥F9、主氫指揮節(jié)流閥幾1和分氫指揮節(jié)流閥JL2的入口 ；置換進氣手閥F4出口連接至高壓氫氣進氣手閥Fl與高壓氫氣路過濾器Gl之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥F8和指揮放氣手閥F9的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節(jié)流閥JLl出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐HC1、主氫指揮壓力表P2及主氫減壓器JYl的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節(jié)流閥JL2出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐HC2、分氫指揮壓力表P4及分氫減壓器JY2的指揮氣進氣口。
[0055]主氫路包括主氫減壓器JY1、主氫低壓壓力表P3及其壓力傳感器、主氫氣動閥QDl、主氫放氣手閥F5及安全閥Al。
[0056]主氫減壓器JYl入口連接高壓氫氣路過濾器Gl，出口連接主氫氣動閥QDl入口，主氫減壓器JYl與主氫氣動閥QDl之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表P3及其壓力傳感器、安全閥Al、主氫放氣手閥F5的入口 ；主氫氣動閥QDl出口連接至試驗間主氫路；安全閥Al和主氫放氣手閥F5的出口連接氫氣泄放出口。
[0057]分氫路包括分氫減壓器JY2、分氫低壓壓力表P5及其壓力傳感器、分氫氣動閥QD2、分氫放氣手閥F6及安全閥A2。
[0058]分氫減壓器JY2入口連接高壓氫氣路過濾器Gl，出口連接分氫氣動閥QD2入口，分氫減壓器JY2與分氫氣動閥QD2之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表P5及其壓力傳感器、安全閥A2、分氫放氣手閥F6的入口 ；分氫氣動閥QD2出口連接至試驗間分氫路；安全閥A2和分氫放氣手閥F6的出口連接氫氣泄放出口。
[0059]氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥F11、操作氮氣過濾器G3、主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2、防爆箱及其放氣出口。
[0060]操作氮氣進氣手閥Fll入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器G3入口 ；操作氮氣過濾器G3出口連接主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2的入口 ；主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥QDl和分氫氣動截止閥QD2的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關(guān)閉；主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2置于開有放氣口的防爆箱內(nèi)。
[0061]大容量低壓氫氣儲罐路包括Im3低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥F7、低壓氫氣儲罐壓力表P7及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥F12及低壓氫氣儲罐安全閥A3。
[0062]低壓氫氣儲罐進氣手閥F7入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器JY2與分氫氣動閥QD2間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表P7及其壓力傳感器、Im3低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥A3的入口 ；lm3低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥F12入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥F12出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥A3出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口。
[0063]試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
[0064]實現(xiàn)功能:
[0065]主氫路、分氫路通過氣調(diào)式減壓器為試驗間氣路分別提供兩路壓力6MPa以下的氫氣，可互為備份，也可同時進行需要兩路氫氣的試驗，如發(fā)動機雙機試驗，配合使用不同的音速噴嘴，可以得到不同流量的氫氣，主要用于中等壓力、中等流量的氫氣供應(yīng)。氣調(diào)式減壓器通過針型節(jié)流閥控制氣體進出緩沖罐并調(diào)節(jié)緩沖罐內(nèi)的壓力，達到調(diào)節(jié)減壓器后壓力的效果。大容積低壓氫氣儲罐通過接頭連接于氫氣系統(tǒng)，可由分氫路或其它氣源供氣，可儲存并提供1.2MPa以下的低壓氫氣，主要用于低壓力、小流量的微小型發(fā)動機的氫氣供應(yīng)，保證更精確的壓力供應(yīng)。因此，包含主氫路、分氫路、大容量低壓氫氣儲罐路的系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)穩(wěn)定、范圍廣，通用性較強，可滿足多任務(wù)的工作需求。
[0066]氫氣系統(tǒng)在氫氣高壓、主氫低壓、分氫低壓、大容積低壓氫氣儲罐設(shè)置遠程壓力監(jiān)測，在主氫低壓、分氫低壓設(shè)置遠程控制的電磁閥，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，保證使用過程中的便捷性和安全性。
[0067]由于氫氣易燃易爆的性質(zhì)，氫氣系統(tǒng)采取了更加嚴格的安全防范措施，保障系統(tǒng)的安全性。具體包括:使用高壓氮氣而非氫氣作為氣調(diào)式減壓器的調(diào)節(jié)氣源，高壓氮氣同時具有置換管路氫氣的作用；使用由電磁閥控制的氣動閥控制氫氣通斷，并對電磁閥進行隔離處理，防止電磁閥工作時引燃或引爆氫氣；系統(tǒng)設(shè)計專用的氫氣泄放手閥、管路和出口，主氫路、分氫路和大容積低壓氫氣儲罐設(shè)計有安全閥，安全閥出口連接至氫氣泄放管路，根據(jù)所在位置允許的最大壓力值進行閾值設(shè)置，當(dāng)管路內(nèi)壓力高于安全閥安全閾值時，安全閥自動打開進行管路泄壓，保障系統(tǒng)安全可靠；試驗間管路中未參與反應(yīng)的低壓氫氣通過氫氣泄放管路排放至專用泄放出口，避免氫氣直接排放至真空艙破壞真空度，或排放至試驗間造成安全事故。
[0068]操作過程:
[0069]本發(fā)明提出為真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)提供壓力準確、流量穩(wěn)定、安全可靠的氫氣工質(zhì)的氫氣系統(tǒng)。
[0070](I)狀態(tài)檢查:
[0071]氫氣系統(tǒng)使用前，需保證所有手動截止閥、針形節(jié)流閥和電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。連接高壓氫氣至高壓氫氣進氣入口，連接高壓氮氣至高壓氮氣入口，連接低壓氮氣至操作氮氣入口。
[0072](2)管路置換:
[0073]系統(tǒng)第一次使用前或長期放置再使用前，因管路和大容積低壓氫氣儲罐內(nèi)存在或可能存在空氣，需先用氮氣置換其中的空氣，再用氫氣置換氮氣。
[0074]主氫路、分氫路置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥JLl和分氫指揮節(jié)流閥幾2，觀察主氫低壓壓力表P3和分氫低壓壓力表P5，壓力達到一個低壓值時(一般0.5MPa以下)，關(guān)閉節(jié)流閥；打開操作氮氣進氣手閥F11，在測控間遠程開啟主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2，以控制開啟主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，持續(xù)通氮氣半分鐘以上，使管路內(nèi)空氣全部置換為氮氣；關(guān)閉主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2,以控制關(guān)閉主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，關(guān)閉置換進氣手閥F4;打開高壓氫氣進氣手閥F1，開啟主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2,以控制開啟主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2,持續(xù)通氫氣半分鐘以上，使管路內(nèi)氮氣全部置換為氫氣；置換完畢，關(guān)閉主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2，以控制關(guān)閉主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，關(guān)閉指揮進氣手閥F3、高壓氮氣進氣手閥F2、高壓氫氣進氣手閥Fl。
[0075]大容積低壓氫氣儲罐置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4，緩慢旋轉(zhuǎn)打開分氫指揮節(jié)流閥幾2，觀察分氫低壓壓力表P5，壓力達到一個低壓值時(一般0.5MPa以下)，關(guān)閉分氫指揮節(jié)流閥；打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7和低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，持續(xù)同氮氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內(nèi)的空氣全部置換為氮氣；關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7、低壓氫氣儲罐放氣手閥F12和置換進氣手閥F4，打開高壓氫氣進氣手閥Fl，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7和低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，持續(xù)通氫氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內(nèi)的氮氣全部置換為氫氣；置換完畢后，將所有開啟的手閥關(guān)閉。
[0076](3)調(diào)壓供氣:
[0077]使用主氫路供氣時，打開高壓氫氣進氣手閥F1、高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥幾1，觀察主氫指揮壓力表P2和主氫低壓壓力表P3，當(dāng)主氫低壓壓力表P3達到需求的壓力時，關(guān)閉主氫指揮節(jié)流閥幾1。若主氫低壓壓力表P3的示數(shù)高于需求壓力，關(guān)閉指揮進氣手閥F3，打開指揮放氣手閥F9，微開主氫放氣手閥F5，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥幾1，觀察主氫指揮壓力表P2和主氫低壓壓力表P3，當(dāng)主氫低壓壓力表P3的示數(shù)達到需求的壓力時，關(guān)閉主氫指揮節(jié)流閥幾1、主氫放氣手閥F5、指揮放氣手閥F9，打開指揮進氣手閥F3。調(diào)節(jié)壓力完畢后，即可在測控間遠程控制主氫操作電磁閥Dl以開啟或關(guān)閉主氫氣動閥QD1，并監(jiān)測氫氣高壓壓力表Pl和主氫低壓壓力表P3，實現(xiàn)對主氫路供氣的監(jiān)控。
[0078]使用分氫路供氣或主氫、分氫同時供氣時,操作與主氫路類似。
[0079]當(dāng)進行低壓力、小流量的微小型發(fā)動機真空羽流效應(yīng)試驗時，使用大容積低壓氫氣儲罐對發(fā)動機進行氫氣供應(yīng)，壓力、流量控制相對于減壓器更為準確、穩(wěn)定，操作更為便捷。大容積低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭A連接于氫氣系統(tǒng)的分氫路，連接時可由分氫路供氣，不連接時可由其它氣源供氣，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7，觀察低壓氫氣儲罐壓力表P7，示數(shù)達到需求的壓力時，關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7 ;若低壓氫氣儲罐壓力表P7的示數(shù)高于需求壓力，關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7，打開低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，觀察示數(shù)達到需求的壓力，關(guān)閉低壓氫氣儲罐放氣手閥F12。調(diào)節(jié)壓力完畢后，通過可拆裝接頭B連接其它氣路進行供氣。
[0080](4)泄壓放氣
[0081 ] 試驗完畢后，需要對管路內(nèi)的氫氣進行泄壓放氣。
[0082]主氫路、分氫路泄壓放氣的具體操作為:關(guān)閉高壓氫氣進氣手閥F1、高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3，打開主氫放氣手閥F5、分氫放氣手閥F6、高壓氫氣放氣手閥F10、指揮放氣手閥F9、主氫指揮節(jié)流閥幾1、分氫指揮節(jié)流閥幾2，觀察氫氣高壓P1、主氫指揮壓力P2、主氫低壓P3、分氫指揮壓力P4和分氫低壓P5，當(dāng)所有壓力降至IMPa，以下時，關(guān)閉所有手閥和節(jié)流閥，這樣不僅可以保證系統(tǒng)在低壓氫氣下的安全性，而且短時間內(nèi)再次使用氫氣系統(tǒng)無需進行置換操作，提高便捷性。
[0083]大容積低壓氫氣儲罐由于氫氣壓力較低，一般情況下無需泄壓放氣。
【權(quán)利要求】
1.一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路； 高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥(F1)、氫氣高壓壓力表(Pl)及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器(Gl)及高壓氫氣放氣手閥(FlO)； 高壓氫氣進氣手閥(Fl)入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器(Gl)和高壓放氣手閥(FlO)的入口 ；高壓氫氣放氣手閥(FlO)出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表(Pl)及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥(Fl)與高壓氫氣路過濾器(Gl)之間的管路上；高壓氫氣路過濾器(Gl)出口連接主氫減壓器(JYl)和分氫減壓器(JY2)的入口 ； 指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥(F2)、高壓氮氣壓力表(P6)、高壓氮氣過濾器(G2)、高壓氮氣放氣手閥(F8)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)、指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節(jié)流閥(幾1)、主氫指揮緩沖罐(HC1)、主氫指揮壓力表(P2)、分氫指揮節(jié)流閥(幾2 )、分氫指揮緩沖罐(HC2 )、分氫指揮壓力表(P4 ); 高壓氮氣進氣手閥(F2)進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器(G2)入口，高壓氮氣壓力表(P6)連接在高壓氮氣進氣手閥(F2)與高壓氮氣過濾器(G2)之間的管路上；高壓氮氣過濾器(G2)出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥(F8)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)的入口 ；指揮進氣手閥(F3)出口通過四通分別連接指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節(jié)流閥(JLl)和分氫指揮節(jié)流閥(JL2)的入口 ；置換進氣手閥(F4)出口連接至高壓氫氣進氣手閥(Fl)與高壓氫氣路過濾器(Gl)之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥(F8 )和指揮放氣手閥(F9 )的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節(jié)流閥(JLl)出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐(HCl)、主氫指揮壓力表(P2 )及主氫減壓器(JYl)的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節(jié)流閥(幾2)出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐(HC2)、分氫指揮壓力表(P4)及分氫減壓器(JY2)的指揮氣進氣口 ； 主氫路包括主氫減壓器(JY1)、主氫低壓壓力表(P3)及其壓力傳感器、主氫氣動閥(QD1)、主氫放氣手閥(F5)及安全閥(Al)； 主氫減壓器(JYl)入口連接高壓氫氣路過濾器(G1)，出口連接主氫氣動閥(QDl)入口，主氫減壓器(JYl)與主氫氣動閥(QDl)之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表(P3)及其壓力傳感器、安全閥(Al)、主氫放氣手閥(F5)的入口 ；主氫氣動閥(QDl)出口連接至試驗間主氫路；安全閥(Al)和主氫放氣手閥(F5)的出口連接氫氣泄放出口 ； 分氫路包括分氫減壓器(JY2)、分氫低壓壓力表(P5)及其壓力傳感器、分氫氣動閥(QD2)、分氫放氣手閥(F6)及安全閥(A2); 分氫減壓器(JY2 )入口連接高壓氫氣路過濾器(Gl)，出口連接分氫氣動閥(QD2 )入口，分氫減壓器(JY2 )與分氫氣動閥(QD2 )之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表(P5 )及其壓力傳感器、安全閥(A2)、分氫放氣手閥(F6)的入口 ；分氫氣動閥(QD2)出口連接至試驗間分氫路；安全閥(A2)和分氫放氣手閥(F6)的出口連接氫氣泄放出口 ； 氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥(F11)、操作氮氣過濾器(G3)、主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2)、防爆箱及其放氣出口 ； 操作氮氣進氣手閥(Fll)入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器(G3)入口 ；操作氮氣過濾器(G3)出口連接主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)的入口 ；主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥(QDl)和分氫氣動截止閥(QD2)的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關(guān)閉；主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)置于開有放氣口的防爆箱內(nèi)； 大容量低壓氫氣儲罐路包括低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)、低壓氫氣儲罐壓力表(P7)及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)及低壓氫氣儲罐安全閥(A3)； 低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7 )入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器(JY2 )與分氫氣動閥(QD2)間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表(P7)及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥(A3)的入口 ；低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥(A3)出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口 ； 試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
2.一種真空羽流效應(yīng)實驗系統(tǒng)氫氣系統(tǒng)的操作方法，包括以下幾個步驟: (1)狀態(tài)檢查: 氫氣系統(tǒng)使用前，保證所有手動截止閥、針形節(jié)流閥和電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)；連接高壓氫氣至高壓氫氣進氣入口，連接高壓氮氣至高壓氮氣入口，連接低壓氮氣至操作氮氣入Π ； (2)管路置換: 系統(tǒng)第一次使用前或長期放置再使用前，需先用氮氣置換其中的空氣，再用氫氣置換氮氣； 主氫路、分氫路置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥(JLl)和分氫指揮節(jié)流閥(幾2)，觀察主氫低壓壓力表(P3)和分氫低壓壓力表(P5)，壓力達到0.5MPa以下，關(guān)閉節(jié)流閥；打開操作氮氣進氣手閥(F11)，在測控間遠程開啟主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2)，以控制開啟主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2 )，持續(xù)通氮氣半分鐘以上，使管路內(nèi)空氣全部置換為氮氣；關(guān)閉主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2),以控制關(guān)閉主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2)，關(guān)閉置換進氣手閥(F4);打開高壓氫氣進氣手閥(F1)，開啟主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2),以控制開啟主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2)，持續(xù)通氫氣半分鐘以上，使管路內(nèi)氮氣全部置換為氫氣；置換完畢，關(guān)閉主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2),以控制關(guān)閉主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2),關(guān)閉指揮進氣手閥(F3)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、高壓氫氣進氣手閥(Fl)； 大容積低壓氫氣儲罐置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)，緩慢旋轉(zhuǎn)打開分氫指揮節(jié)流閥(幾2)，觀察分氫低壓壓力表(P5)，壓力達到0.5MPa以下，關(guān)閉分氫指揮節(jié)流閥；打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)和低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，持續(xù)同氮氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內(nèi)的空氣全部置換為氮氣；關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)、低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)和置換進氣手閥(F4)，打開高壓氫氣進氣手閥(Fl )，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)和低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，持續(xù)通氫氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內(nèi)的氮氣全部置換為氫氣；置換完畢后，將所有開啟的手閥關(guān)閉；(3)調(diào)壓供氣: 使用主氫路供氣時，打開高壓氫氣進氣手閥(F1)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥(JL1)，觀察主氫指揮壓力表(P2)和主氫低壓壓力表(P3)，當(dāng)主氫低壓壓力表(P3)達到需求的壓力時，關(guān)閉主氫指揮節(jié)流閥(JLl);若主氫低壓壓力表(P3)的示數(shù)高于需求壓力，關(guān)閉指揮進氣手閥(F3)，打開指揮放氣手閥(F9)，微開主氫放氣手閥(F5)，緩慢旋轉(zhuǎn)打開主氫指揮節(jié)流閥(JL1)，觀察主氫指揮壓力表(P2)和主氫低壓壓力表(P3)，當(dāng)主氫低壓壓力表(P3)的示數(shù)達到需求的壓力時，關(guān)閉主氫指揮節(jié)流閥(JL1)、主氫放氣手閥(F5)、指揮放氣手閥(F9)，打開指揮進氣手閥(F3);調(diào)節(jié)壓力完畢后，即可在測控間遠程控制主氫操作電磁閥(Dl)以開啟或關(guān)閉主氫氣動閥(QD1)，并監(jiān)測氫氣高壓壓力表(Pl)和主氫低壓壓力表(P3)，實現(xiàn)對主氫路供氣的監(jiān)控； 使用分氫路供氣或主氫、分氫同時供氣時，操作與主氫路同理； 當(dāng)進行低壓力、小流量的微小型發(fā)動機真空羽流效應(yīng)試驗時，使用大容積低壓氫氣儲罐對發(fā)動機進行氫氣供應(yīng)，大容積低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭A連接于氫氣系統(tǒng)的分氫路，連接時由分氫路供氣，不連接時由其它氣源供氣，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)，觀察低壓氫氣儲罐壓力表(P7)，示數(shù)達到需求的壓力時，關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7);若低壓氫氣儲罐壓力表(P7)的示數(shù)高于需求壓力，關(guān)閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)，打開低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，觀察示數(shù)達到需求的壓力，關(guān)閉低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12);調(diào)節(jié)壓力完畢后，通過可拆裝接頭B連接其它氣路進行供氣； (4)泄壓放氣 試驗完畢后，需要對管路內(nèi)的氫氣進行泄壓放氣； 主氫路、分氫路泄壓放氣的具體操作為:關(guān)閉高壓氫氣進氣手閥(F1)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)，打開主氫放氣手閥(F5)、分氫放氣手閥(F6)、高壓氫氣放氣手閥(F10)、指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節(jié)流閥(JL1)、分氫指揮節(jié)流閥(JL2，觀察氫氣高壓(P1)、主氫指揮壓力(P2)、主氫低壓(P3)、分氫指揮壓力(P4)和分氫低壓(P5)，當(dāng)所有壓力降至1MPa，以下時，關(guān)閉所有手閥和節(jié)流閥。
【文檔編號】G01M9/06GK103499020SQ201310452698
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】賀碧蛟, 吳靖, 韓樂, 蔡國飆 申請人:北京航空航天大學(xué)