一种基于减压器的气体供应调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种气体供应调节装置。
【背景技术】
[0002]在航空航天技术领域一些大型地面试验系统中，如液体或固体火箭发动机高空模拟试验系统、航空发动机高空模拟试验系统、吸气推进自由射流试验系统、组合推进试验系统、大型风动设备等，常需要实时供应大流量高压空气、氧气或氮气，同时还需要对供应气体的压力和流量进行实时精确控制与调节。供应气体(空气、氧气或氮气)的气源来自高压气体储罐，高压气体储罐在连续放气过程中不但压力在不断下降，由于绝热膨胀效应，储罐的气体的温度也在不断下降，因此在高压储罐大流量连续供气的过程中，要实现供应气体流量和压力的精确控制与调节难度很大。
[0003]在目前一些工程应用中，大流量气体的供应一般采用调节阀方案，即通过调节阀的动态节流作用，以调节阀下游压力稳定为控制目标，通过实时改变调节阀的节流面积来保证调节阀下游压力的稳定。这种气体供应方式存在以下缺点:(1)调节阀从开始启动到实现气体稳定供应的响应时间较长，尤其是对供气流量达到几十公斤每秒到几百公斤每秒的大流量调节阀，响应时间需要数秒到数十秒，气体浪费很大；(2)基于调节阀的工作原理，难以通过多台并联来实现大流量的气体供应，而超大流量调节阀的研制难度大、成本高，易出现系统震荡问题；(3)由于调节阀以出口压力作为控制目标，无法对气体供应温度变化进行补偿，因此在连续供气过程中，即使供气压力维持稳定，而实际的供气流量在连续变化，无法达到流量稳定的目标。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于减压器的气体供应调节装置，该装置具有可实时精确控制和调节供应气体的压力和流量，具有系统规模易于扩展、工作稳定性好等特点，可满足数十公斤每秒到数百公斤每秒空气、氧气或氮气的供应需求。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
[0006]本发明采用“多减压器组并联+调压气压力动态控制”的总体技术方案来实现大流量气体供应与精确调节。
[0007]—种基于减压器的气体供应调节装置，包括工作气罐、减压器入口供气管路、减压器组、减压器出口供气管路、音速喷管、大口径气动阀、减压器调压气供气管路、调压气稳压罐、调压气排气阀、调压气进气阀、高压调压气供气管路、调压气罐和测控模块。
[0008]所述工作气罐用于储存高压供气气体，根据工作气体供应的流量和工作时间确定储罐的容积和数量，多台工作气罐可通过管路连通实现压力平衡。
[0009]所述调压气罐用于提供减压器调压气源。
[0010]所述减压器组由多台气调式减压器并联而成；每台减压器入口通过减压器入口供气管路与工作气罐连接；每台减压器出口通过减压器出口供气管路连通，然后与音速喷管连接；每台减压器的调压腔通过减压器调压气供气管路与调压气稳压罐连接，调压气稳压罐上设置调压气进气阀和调压气排气阀，调压气进气阀通过高压调压气供气管路与调压气罐连接，调压气排气阀出口排空，通过分别控制调压气进气阀和调压气排气阀的开启与关闭就可实现减压器调压压力的精确控制。
[0011 ] 所述音速喷管用于控制供气流量，其出口与大口径气动阀连接，大口径气动阀用于控制供气的开启与关闭。
[0012]所述测控模块采用PLC控制方式，通过在音速喷管入口设置有压力传感器和温度传感器，在音速喷管出口设置有压力传感器，在调压气稳压罐上设置有压力传感器，动态监测压力和温度参数实时测量和调节控制供气流量和压力。
[0013]进一步地，所述工作气罐采用单层结构或多层结构；当气源为空气或者氮气时，与气体介质接触的材料选用碳钢或者不锈钢，当气源为氧气时，与气体介质接触的材料采用不锈钢或者高温合金材料。
[0014]进一步地，所述工作气罐工作气源压力从15MPa至35MPa。
[0015]进一步地，所述减压器组包括减压器的台数根据总的供气流量和单台减压器流量确定，单台减压器流量10kg/s至50kg/s。
[0016]进一步地，所述调压气罐的调压气介质采用空气或氮气，调压气源压力从15MPa至 20MPa。
[0017]进一步地，所述调压气罐采用单层结构或多层结构；当气源为空气或者氮气时，与气体介质接触的材料选用碳钢或者不锈钢。
[0018]进一步地，所述音速喷管的流量根据供气介质、音速喷管入口压力、音速喷管出口压力和温度确定。
[0019]进一步地，所述音速喷管出口压力低于音速喷管入口压力的90 %。
[0020]本发明通过多减压器并联，并动态测量减压器出口流量来实时调节控制调压气稳压罐的压力，实现流量数十公斤每秒到数百公斤每秒气体的供应，供应气体压力和流量可实时精确控制与调节。
【附图说明】
[0021]图1是本发明一种基于减压器的气体供应调节装置示意图。
[0022]图中:1-工作气罐、2-减压器入口供气管路、3-减压器组、4-减压器出口供气管路、5-音速喷管、6-大口径气动阀、7-减压器调压气供气管路、8-调压气稳压罐、9-调压气排气阀、10-调压气进气阀、11-高压调压气供气管路、12-调压气罐、13-测控模块。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0024]图1为本发明一种基于减压器的气体供应调节装置示意图。
[0025]本发明采用“多减压器组并联+调压气压力动态控制”的总体技术方案来实现流量数十公斤每秒到数百公斤每秒气体的供应，供应气体压力和流量的精确调节。
[0026]本发明的优选实施例提供了一种基于减压器的气体供应调节装置，该基于减压器的气体供应调节装置包括工作气罐1、减压器入口供气管路2、减压器组3、减压器出口供气管路4、音速喷管5、大口径气动阀6、减压器调压气供气管路7、调压气稳压罐8、调压气排气阀9、调压气进气阀10、高压调压气供气管路11、调压气罐12、测控模块13。
[0027]其中:
[0028]工作气罐1用于储存高压供气气体，根据应用需要可以是高压空气、氧气或者氮气，工作气源压力15MPa至35MPa。储罐可以采用单层结构，也可采用多层结构；当气源为空气或者氮气时，与气体介质接触的材料可以是碳钢或者不锈钢；当气源为氧气时，与气体介质接触的材料不能采用碳钢，只能采用不锈钢或者高温合金材料。