专利名称：一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置及其应用方法
技术领域：
本发明属于真空科学技术领域，具体涉及卫星热真空试验及电推进、化学推进发动机羽流试验中所需高压、高纯氮气的配气装置及其应用方法。
背景技术：
北京航空航天大学的“真空羽流效应试验系统”(多功能羽流试验平台)是多用途试验装置，主要用于航天姿、轨控发动机羽流试验研究，同时兼顾卫星等热真空试验。由于羽流试验平台可进行的试验种类繁多，试验中需配有氮气源，且不同用途试验所需的氮气压力不同，这导致其配套的高压高纯氮气配气装置管路复杂，需要大量元器件对管路中的氮气压力进行控制。一般情况下，由于热真空试验及发动机羽流试验的时间较长，为保证试验顺利进行，氮气供给不能间断，由于氮气瓶存储的氮气量小且更换麻烦，不宜采用氮气瓶作为氮气源，这就要求高压高纯氮气配气装置同时具备能够长时间不间断提供氮气的能力。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种既适用于卫星热真空试验又适用于电推进、化学推进发送机羽流试验所需的高压高纯氮气配气装置及其应用方法。本发明具备能够长时间不间断给高压高纯氮气配气装置提供氮气的能力，同时，为了操作人员更方便、更快捷、更安全的操作高压高纯氮气配气装置，将系统管路集中布局。本发明的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，包括高压高纯氮气生成系统和闻压闻纯氣气输送系统，闻压闻纯氣气生成系统用于制造闻压闻纯氣气并将其存储，氣气利用液氮生产；高压高纯氮气输送系统用于氮气过滤、减压及配送。一种高压高纯氮气生成系统的应用方法，包括以下几个步骤步骤一，2立方液氮罐液氮加注；步骤二，打开低温液氮供应手阀、低温液氮排空手阀；步骤三，观察低温液氮排空手阀出口，是否有液氮持续排出；步骤四，当有液氮持续排出时，关闭低温液氮排空手阀，打开高压氮气罐进气手阀；步骤五，启动高压液氮泵，实现向高压氮气罐的高压储气。一种高压高纯气氮输送系统的应用方法，包括以下几个步骤步骤一，打开主控管路手阀、主控管路放气手阀，调节主控管路减压阀至给定压力 15 20MPa ；步骤二，调好后，关闭主控管路放气手阀；步骤三，打开支控管路手阀、支控管路放气手阀，调节支控管路减压阀至各自所需压力；步骤四，调好后，关闭支控管路放气手阀；
步骤五，打开支控管路出气手阀实现第一、第二、第三、第四、第五、第六支控管路的供气。本发明的优点在于(I)能同时满足卫星热真空试验及电推进、化学推进发动机羽流试验多种试验需求；(2)试验所需高纯氮气由液氮经汽化装置生成；(3)能够提供压强恒定的高压氮气，氮气压力范围O. I 15MPa可调；(4)各支控管路入口处设有过滤器，能够过滤颗粒物杂质，防止氮气中混有颗粒杂质堵塞管路损坏终端设备；(5)高压氮气生成系统可以产生20MPa高纯、高压氮气，并存储；(6)配有4立方高压氮气罐，长时间持续供气；(7)各支控管路压力调节及供气灵活，可独立工作、也可多管路同时工作，互不影响；(8)闻压氣气输送系统中各支控制管路集中布局在室内，便于 呆作人员室内集中操作控制，不受季节影响；(9)室内操作人员旁边设有氧气浓度报警装置，防止氮气浓度过高危害人体。
图I是本发明提供的高压高纯氮气配气装置原理图2是本发明的高压高纯氮气生成系统与高压高纯氮气输送系统安装位置示意 阀
手阀
阀
图3是本发明的高压高纯气氮生成系统操作方法图； 图4是本发明的高压高纯气氮输送系统操作方法图。 图中
100-高压高纯氮气生成系统
101-液氮罐
104-低温液氮排空手阀 107-氮气排空手阀 110-排污手阀 113-远程压力表 116-汽化器出口安全阀 201-主控管路安全阀
200-高压高纯氮气输送系统 102-低温液氮供应手阀 105-高压液氮泵 108-高压氮气罐进气手阀 111-远程压力表 114-现场压力表
202-主控管路手阀
103-液体过滤器 106-空温式汽化器 109-高压氮气罐 112-现场压力表 115-压差式液位计
203-主控管路减压
204-主控管路远程压力表 205-主控管路现场压力表 206-主控管路放气
301-支控管路进气手阀
302-支控管路气体过滤器 303-支控管路减压
304-支控管路远程压力表305-支控管路现场压力表 306-支控管路放气手
307-支控管路安全阀 308-支控管路出气手阀401-支控管路进气手阀 402-支控管路气体过滤器 403-支控管路减压阀404-支控管路远程压力表405-支控管路现场压力表 406-支控管路放气手 阀407-支控管路安全阀 408-支控管路出气手阀501-支控管路进气手阀 502-支控管路气体过滤器 503-支控管路减压阀504-支控管路远程压力表505-支控管路现场压力表 506-支控管路放气手 阀507-支控管路安全阀 508-支控管路出气手阀601-支控管路进气手阀 602-支控管路气体过滤器 603-支控管路减压阀604-支控管路远程压力表605-支控管路现场压力表 606-支控管路放气手 阀607-支控管路安全阀 608-支控管路出气手阀701-支控管路进气手阀 702-支控管路气体过滤器 703-支控管路减压阀704-支控管路远程压力表705-支控管路现场压力表 706-支控管路放气手 阀707-支控管路安全阀 708-支控管路出气手阀801-支控管路进气手阀 802-支控管路气体过滤器 803-支控管路减压阀804-支控管路远程压力表805-支控管路现场压力表 806-支控管路放气手 阀807-支控管路安全阀 808-支控管路出气手阀
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，如图1所示，包括高压高纯 氮气生成系统100和高压高纯氮气输送系统200。高压高纯氮气生成系统100主要用于制 造高压高纯氮气并将其存储，氮气利用液氮生产；高压高纯氮气输送系统200主要用于氮 气过滤、减压及配送。如图1所示，高压高纯氮气生成系统100由液氮罐101、低温液氮供应手阀102、液 体过滤器103、低温液氮排空手阀104、高压液氮泵105、空温式汽化器106、氮气排空手阀 107、高压氮气罐进气手阀108、高压氮气罐109、排污手阀110、远程压力表111、现场压力表 112、远程压力表113、现场压力表114、压差式液位计115、汽化器出口安全阀116组成。液氮灌101、低温液氮供应手阀102、液体过滤器103、高压液氮泵105、空温式汽化 器106、高压氮气罐进气手阀108和高压氮气罐109通过管路顺次连接。液氮灌101用于存 储液氮，液氮灌容积2立方米，罐内液氮压力0. 2 0. 8MPa ;低温液氮供应手阀102用于控 制液氮罐101向高压液氮泵105的液氮输送量大小；液体过滤器103用于过滤管路渣滓，使 液氮更加洁净，避免颗粒物等渣滓进入高压液氮泵105使高压液氮泵105损坏；高压液氮泵 105用于将压力小于0. 8MPa的低压液氮升压至20MPa的高压液氮；空温式汽化器106用于 将管路中生成的20MPa高压液氮汽化成20MPa的高压气氮；高压氮气罐进气手阀108用于控制进入高压氮气罐109的氮气量，当高压氮气罐109内的氮气压力达到20MPa时关闭高压氮气罐进气手阀108，高压氮气罐109用于存储经汽化后的20MPa高压高纯气氮，为高压高纯氮气输送系统200提供气源，容积4立方，可长时间持续供气；低温液氮排空手阀104 通过管路与液体过滤器103、高压液氮泵105之间的管路连通，高压液氮泵105启动前打开低温液氮排空手阀104，通过观察，待有液氮持续排出时，方可启动高压液氮泵105，避免因气氮进入高压液氮泵105，无法使高压液氮泵105正常启动；氮气排空手阀107通过管路与空温式汽化器106、高压氮气罐进气手阀108之间的管路连通，系统第一次使用及试验结束后打开，第一次使用时用于管路渣滓吹除，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；排污手阀110通过管路与高压氮气罐109连通，至于高压氮气罐109下端最低处，用于高压氮气罐109内固体颗粒渣滓、气体杂质等污浊气体排放；远程压力表111 和现场压力表112用于测量液氮罐101的液氮压力；远程压力表113和现场压力表114用于测量高压氮气罐109内的气氮压力；压差式液位计115用于测量液氮罐101的液氮液位， 当液氮液位过低时，及时加注；低温安全阀116安装在空温式汽化器106和高压氮气罐进气手阀108之间的管路上，用于防止该段管路压力过高放气用；系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造；液氮罐101出口到高压液氮泵105入口处的不锈钢管路采用聚氨酯发泡处理，保冷，高压液氮泵105入口前所有管路内径取20mm，壁厚3mm，高压液氮泵105出口后的所有管路内径取20mm，壁厚5mm，耐高压。高压高纯氮气输送系统200主要由七部分组成，分别为一个主控管路及六个支控管路，主控管路用于向六路支控管路供气，六个支控管路包括第一路发动机工质供应控制管路、第二路燃料增压控制管路、第三路氧化剂增压控制管路、第四路热沉管道吹除控制管路、第五路真空容器大门气缸操纵气控制管路、第六路气动插板阀等阀门操纵气控制管路， 其中第二路、第三路功能相同，第五路、第六路功能相同。主控管路由主控管路安全阀201、主控管路手阀202、主控管路减压阀203、主控管路远程压力表204、主控管路现场压力表205、主控管路放气手阀206组成。主控管路手阀202左端通过管路与高压氮气罐109顶部连通，氮气罐顶部氮气相对洁净，右端经主控管路减压阀203后，通过管路分别并列连接六个支控管路中的支控管路进气手阀301、支控管路进气手阀401、支控管路进气手阀501、支控管路进气手阀601、支控管路进气手阀701、支控管路进气手阀801，主控管路手阀202用于控制高压氮气流量； 主控管路安全阀201安装在主控管路手阀202左侧管路上，用于防止该段管路压力过高放气用；主控管路减压阀203用于高压氮气降压，减压器进口压力15 20MPa，出口压力8 15MPa可调；远程压力表204和现场压力表205用于测量主控管路内的气氮压力；主控管路放气手阀206 —端通过管路与主控管路减压阀203右侧管路连通，另一端连接排气主管路， 系统第一次使用及试验结束后打开，第一次使用时用于管路渣滓吹除，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；主控管路内径取20_，壁厚5_，耐高压；系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第一路支控管路，即发动机工质供应控制管路由支控管路进气手阀301、支控管路气体过滤器302、支控管路减压阀303、支控管路远程压力表304、支控管路现场压力表305、 支控管路放气手阀306、支控管路安全阀307、支控管路出气手阀308组成。支控管路进气手阀301、支控管路气体过滤器302、支控管路减压阀303、支控管路出气手阀308通过管路顺次连接，支控管路进气手阀301用于控制进气量；支控管路气体过滤器302用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀303 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 5MPa可调；远程压力表304和现场压力表305用于测量经过支控管路减压阀303减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀306 —端通过管路连接支控管路减压阀303与支控管路出气手阀 308之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀307通过管路连接支控管路减压阀303与支控管路出气手阀308之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀308 右侧通过管路连接至发动机入口，用于控制进入发动机的氮气流量；支控管路内径取4mm， 壁厚Imm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第二路支控管路，即燃料增压控制管路由支控管路进气手阀401、支控管路气体过滤器402、支控管路减压阀403、支控管路远程压力表404、支控管路现场压力表405、支控管路放气手阀406、支控管路安全阀407、支控管路出气手阀408组成。支控管路进气手阀401、支控管路气体过滤器402、支控管路减压阀403、支控管路出气手阀408通过管路顺次连接，支控管路进气手阀401用于控制进气量；支控管路气体过滤器402用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀403 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 IOMPa可调；远程压力表404和现场压力表405用于测量经过支控管路减压阀403减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀406 —端通过管路连接支控管路减压阀403与支控管路出气手阀 408之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀407通过管路连接支控管路减压阀403与支控管路出气手阀408之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀408 右侧通过管路连接至燃料贮箱，用于控制进入燃料贮箱的氮气流量；支控管路内径取4mm， 壁厚Imm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第三路支控管路，即氧化剂增压控制管路由支控管路进气手阀501、支控管路气体过滤器502、支控管路减压阀503、支控管路远程压力表504、支控管路现场压力表505、支控管路放气手阀506、支控管路安全阀507、支控管路出气手阀508组成.支控管路进气手阀501、支控管路气体过滤器502、支控管路减压阀503、支控管路出气手阀508通过管路顺次连接，支控管路进气手阀501用于控制进气量；支控管路气体过滤器502用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀503 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 IOMPa可调；远程压力表504和现场压力表505用于测量经过支控管路减压阀503减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀506 —端通过管路连接支控管路减压阀503与支控管路出气手阀 508之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀507通过管路连接支控管路减压阀503与支控管路出气手阀508之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀508 右侧通过管路连接至氧化剂贮箱，用于控制进入氧化剂贮箱的氮气流量；支控管路内径取 4mm，壁厚Imm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第四路支控管路，即热沉管道吹除控制管路由支控管路进气手阀601、支控管路气体过滤器602、支控管路减压阀603、支控管路远程压力表604、支控管路现场压力表605、支控管路放气手阀606、支控管路安全阀607、支控管路出气手阀608组成。支控管路进气手阀601、支控管路气体过滤器602、支控管路减压阀603、支控管路出气手阀608通过管路顺次连接，支控管路进气手阀601用于控制进气量；支控管路气体过滤器602用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀603 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表604和现场压力表605用于测量经过支控管路减压阀603减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀606 —端通过管路连接支控管路减压阀603与支控管路出气手阀 608之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀607通过管路连接支控管路减压阀603与支控管路出气手阀608之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀 608右侧通过管路连接至热沉管道，用于控制进入热沉管道的氮气流量；支控管路内径取 10mm，壁厚2mm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第五路支控管路，即真空容器大门气缸操纵气控制管路由支控管路进气手阀701、 支控管路气体过滤器702、支控管路减压阀703、支控管路远程压力表704、支控管路现场压力表705、支控管路放气手阀706、支控管路安全阀707、支控管路出气手阀708组成。支控管路进气手阀701、支控管路气体过滤器702、支控管路减压阀703、支控管路出气手阀708通过管路顺次连接，支控管路进气手阀701用于控制进气量；支控管路气体过滤器702用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀703 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表704和现场压力表705用于测量经过支控管路减压阀703减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀706 —端通过管路连接支控管路减压阀703与支控管路出气手阀 708之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀707通过管路连接支控管路减压阀703与支控管路出气手阀708之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀708 右侧通过管路连接至真空容器大门气缸，用于控制进入真空容器大门气缸的氮气流量；支控管路内径取10mm，壁厚2mm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。第六路支控管路，即气动插板阀等阀门操纵气控制管路由支控管路进气手阀801、 支控管路气体过滤器802、支控管路减压阀803、支控管路远程压力表804、支控管路现场压力表805、支控管路放气手阀806、支控管路安全阀807、支控管路出气手阀808组成.支控管路进气手阀801、支控管路气体过滤器802、支控管路减压阀803、支控管路出气手阀808通过管路顺次连接，支控管路进气手阀801用于控制进气量；支控管路气体过滤器802用于过滤氮气，保证氮气纯净，避免渣滓进入管路，造成堵塞；支控管路减压阀803 用于氮气降压，减压器进口压力8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表804和现场压力表805用于测量经过支控管路减压阀803减压后的气氮压力，确保压力在许用范围内；支控管路放气手阀806 —端通过管路连接支控管路减压阀803与支控管路出气手阀 808之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通，避免系统管路压力过高；支控管路安全阀807通过管路连接支控管路减压阀803与支控管路出气手阀808之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀808右侧通过管路连接至气动插板阀等阀门，用于控制进入气动插板阀等阀门的氮气流量；支控管路内径取10mm，壁厚2mm ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。如图2所示，将高压高纯氮气生成系统100安装在室外；将高压高纯氮气输送系统 200安装在室内，并且将六个支控管路集中布局，便于人员室内集中操作，且不受季节温度影响。室内所有管路放气手阀出口均通过管路连接至一个排气主管路，排气主管路出口连接至室外，避免氮气过多室内排放，危害人身安全，排气主管路内径取40_，壁厚3_， 304不锈钢材质。当空气中氮含量增加(> 84% )时，可排除空气中氧，引起吸入氧不足，人感觉呼吸不畅，有窒息感，高浓度氮(>90%)可引起头痛、恶心、呕吐、胸部紧束感、胸痛、紫绀等缺氧症状和体征，严重时，迅速昏迷，因此在六个支控管路旁边(操作人员经常工作的地方)还安装有氧气浓度报警装置，当氧气浓度低于正常水平时，报警装置报警，且同时保证室内有良好的通风。本法明中设置的远程压力表，将压力传输给上位机，通过上位机远程控制压力，实现了装置的自动化、远程监视的功能。如图3所示，高压高纯氮气生成系统100的应用方法具体包括以下几个步骤步骤一，2立方液氮罐液氮加注；步骤二，打开低温液氮供应手阀102、低温液氮排空手阀104 ；步骤三，观察低温液氮排空手阀104出口，是否有液氮持续排出；步骤四，当有液氮持续排出时，关闭低温液氮排空手阀104，打开高压氮气罐进气手阀108 ;步骤五，启动高压液氮泵105，实现向高压氮气罐的高压储气。如图4所示，高压高纯气氮输送系统200的应用方法具体包括以下几个步骤步骤一，打开主控管路手阀202、主控管路放气手阀206，调节主控管路减压阀203 至给定压力I5 2OMPa ；步骤二，调好后，关闭主控管路放气手阀206 ；步骤三，打开支控管路手阀(301、401、501、601、701、801)、支控管路放气手阀 (306、406、506、606、706、806)，调节支控管路减压阀(303、403、503、603、703、803)至各自
所需压力；步骤四，调好后，关闭支控管路放气手阀(306、406、506、606、706、806)；步骤五，打开支控管路出气手阀(308、408、508、608、708、808)实现第一、第二、第三、第四、第五、第六支控管路的供气。
权利要求
1.一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，包括高压高纯氮气生成系统(100)和高压高纯氮气输送系统(200)，高压高纯氮气生成系统(100)用于制造高压高纯氮气并将其存储，氮气利用液氮生产；高压高纯氮气输送系统(200)用于氮气过滤、减压及配送。
2.根据权利要求I所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的高压高纯氮气生成系统(100)由液氮罐(101)、低温液氮供应手阀(102)、液体过滤器 (103)、低温液氮排空手阀(104)、高压液氮泵(105)、空温式汽化器(106)、氮气排空手阀 (107)、高压氮气罐进气手阀(108)、高压氮气罐(109)、排污手阀(110)、远程压力表(111)、 现场压力表(112)、远程压力表(113)、现场压力表(114)、压差式液位计(115)、汽化器出口安全阀(116)组成；液氮灌(101)、低温液氮供应手阀(102)、液体过滤器(103)、高压液氮泵(105)、空温式汽化器(106)、高压氮气罐进气手阀(108)和高压氮气罐(109)通过管路顺次连接；液氮灌(101)用于存储液氮；低温液氮供应手阀(102)用于控制液氮罐(101)向高压液氮泵 (105)的液氮输送量大小；液体过滤器(103)用于过滤管路渣滓；高压液氮泵(105)用于将压力小于O. SMPa的低压液氮升压至20MPa的高压液氮；空温式汽化器(106)用于将管路中生成的20MPa高压液氮汽化成20MPa的高压气氮；高压氮气罐进气手阀(108)用于控制进入高压氮气罐(109)的氮气量，当高压氮气罐(109)内的氮气压力达到20MPa时关闭高压氮气罐进气手阀(108)，高压氮气罐(109)用于存储经汽化后的20MPa高压高纯气氮，为高压高纯氮气输送系统(200)提供气源；低温液氮排空手阀(104)通过管路与液体过滤器 (103)、高压液氮泵(105)之间的管路连通，高压液氮泵(105)启动前打开低温液氮排空手阀(104)，待有液氮持续排出时，启动高压液氮泵(105);氮气排空手阀(107)通过管路与空温式汽化器(106)、高压氮气罐进气手阀(108)之间的管路连通，系统第一次使用及试验结束后打开，第一次使用时用于管路渣滓吹除，试验结束后用于将系统管路和大气连通；排污手阀(110)通过管路与高压氮气罐(109)连通，至于高压氮气罐(109)下端最低处，用于高压氮气罐(109)内固体颗粒渣滓、气体杂质、污浊气体排放；远程压力表(111)和现场压力表(112)用于测量液氮罐(101)的液氮压力；远程压力表(113)和现场压力表(114)用于测量高压氮气罐(109)内的气氮压力；压差式液位计(115)用于测量液氮罐(101)的液氮液位；低温安全阀(116)安装在空温式汽化器(106)和高压氮气罐进气手阀(108)之间的管路上，用于防止该段管路压力过高放气用。
3.根据权利要求2所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的液氮灌(101)容积2立方米，罐内液氮压力O. 2 O. 8MPa。
4.根据权利要求2所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的高压氮气罐(109)容积4立方。
5.根据权利要求2所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的高压高纯氮气生成系统(100)中的管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造；液氮罐(101)出口到高压液氮泵(105)入口处的不锈钢管路采用聚氨酯发泡处理，保冷，高压液氮泵(105)入口前所有管路内径取20mm，壁厚3mm，高压液氮泵(105)出口后的所有管路内径取20mm,壁厚5mm,耐高压。
6.根据权利要求I所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的高压高纯氮气输送系统(200)由一个主控管路及六个支控管路组成；主控管路由主控管路安全阀(201)、主控管路手阀(202)、主控管路减压阀(203)、主控管路远程压力表(204)、主控管路现场压力表(205)、主控管路放气手阀(206)组成；主控管路手阀(202)左端通过管路与高压氮气罐(109)顶部连通，右端经主控管路减压阀(203)后，通过管路分别并列连接六个支控管路中的支控管路进气手阀(301)、支控管路进气手阀(401)、支控管路进气手阀(501)、支控管路进气手阀￠01)、支控管路进气手阀 (701)、支控管路进气手阀(801)，主控管路手阀(202)用于控制高压氮气流量；主控管路安全阀(201)安装在主控管路手阀(202)左侧管路上，用于防止该段管路压力过高放气用；主控管路减压阀(203)用于高压氮气降压，减压器进口压力15 20MPa，出口压力8 15MPa 可调；远程压力表(204)和现场压力表(205)用于测量主控管路内的气氮压力；主控管路放气手阀(206) —端通过管路与主控管路减压阀(203)右侧管路连通，另一端连接排气主管路，系统第一次使用及试验结束后打开，第一次使用时用于管路渣滓吹除，试验结束后用于将系统管路和大气连通；第一路支控管路，即发动机工质供应控制管路由支控管路进气手阀(301)、支控管路气体过滤器(302)、支控管路减压阀(303)、支控管路远程压力表(304)、支控管路现场压力表 (305)、支控管路放气手阀(306)、支控管路安全阀(307)、支控管路出气手阀(308)组成； 支控管路进气手阀(301)、支控管路气体过滤器(302)、支控管路减压阀(303)、支控管路出气手阀(308)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(301)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(302)用于过滤氮气；支控管路减压阀(303)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 5MPa可调；远程压力表(304)和现场压力表(305)用于测量经过支控管路减压阀(303)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(306) —端通过管路连接支控管路减压阀(303)与支控管路出气手阀(308)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(307)通过管路连接支控管路减压阀(303)与支控管路出气手阀(308)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(308)右侧通过管路连接至发动机入口，用于控制进入发动机的氮气流量；第二路支控管路，即燃料增压控制管路由支控管路进气手阀(401)、支控管路气体过滤器(402)、支控管路减压阀(403)、支控管路远程压力表(404)、支控管路现场压力表(405)、 支控管路放气手阀(406)、支控管路安全阀(407)、支控管路出气手阀(408)组成；支控管路进气手阀(401)、支控管路气体过滤器(402)、支控管路减压阀(403)、支控管路出气手阀(408)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(401)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(402)用于过滤氮气；支控管路减压阀(403)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 IOMPa可调；远程压力表(404)和现场压力表(405)用于测量经过支控管路减压阀(403)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(406) —端通过管路连接支控管路减压阀(403)与支控管路出气手阀(408)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(407)通过管路连接支控管路减压阀(403)与支控管路出气手阀(408)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(408)右侧通过管路连接至燃料贮箱，用于控制进入燃料贮箱的氮气流量；第三路支控管路，即氧化剂增压控制管路由支控管路进气手阀(501)、支控管路气体过滤器(502)、支控管路减压阀(503)、支控管路远程压力表(504)、支控管路现场压力表 (505)、支控管路放气手阀(506)、支控管路安全阀(507)、支控管路出气手阀(508)组成.支控管路进气手阀(501)、支控管路气体过滤器(502)、支控管路减压阀(503)、支控管路出气手阀(508)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(501)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(502)用于过滤氮气；支控管路减压阀(503)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 IOMPa可调；远程压力表(504)和现场压力表(505)用于测量经过支控管路减压阀(503)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(506) —端通过管路连接支控管路减压阀(503)与支控管路出气手阀(508)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(507)通过管路连接支控管路减压阀(503)与支控管路出气手阀(508)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(508)右侧通过管路连接至氧化剂贮箱，用于控制进入氧化剂贮箱的氮气流量；第四路支控管路，即热沉管道吹除控制管路由支控管路进气手阀￠01)、支控管路气体过滤器￠02)、支控管路减压阀￠03)、支控管路远程压力表￠04)、支控管路现场压力表 (605)、支控管路放气手阀￠06)、支控管路安全阀￠07)、支控管路出气手阀(608)组成；支控管路进气手阀￠01)、支控管路气体过滤器￠02)、支控管路减压阀￠03)、支控管路出气手阀(608)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(601)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(602)用于过滤氮气；支控管路减压阀(603)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表(604)和现场压力表(605)用于测量经过支控管路减压阀(603)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(606) —端通过管路连接支控管路减压阀(603)与支控管路出气手阀(608)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(607)通过管路连接支控管路减压阀￠03)与支控管路出气手阀(608)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(608)右侧通过管路连接至热沉管道，用于控制进入热沉管道的氮气流量；第五路支控管路，即真空容器大门气缸操纵气控制管路由支控管路进气手阀(701)、 支控管路气体过滤器(702)、支控管路减压阀(703)、支控管路远程压力表(704)、支控管路现场压力表(705)、支控管路放气手阀(706)、支控管路安全阀(707)、支控管路出气手阀 (708)组成；支控管路进气手阀(701)、支控管路气体过滤器(702)、支控管路减压阀(703)、支控管路出气手阀(708)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(701)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(702)用于过滤氮气；支控管路减压阀(703)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表(704)和现场压力表(705)用于测量经过支控管路减压阀(703)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(706) —端通过管路连接支控管路减压阀(703)与支控管路出气手阀(708)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(707)通过管路连接支控管路减压阀(703)与支控管路出气手阀(708)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(708)右侧通过管路连接至真空容器大门气缸，用于控制进入真空容器大门气缸的氮气流量；第六路支控管路，即气动插板阀等阀门操纵气控制管路由支控管路进气手阀(801)、 支控管路气体过滤器(802)、支控管路减压阀(803)、支控管路远程压力表(804)、支控管路现场压力表(805)、支控管路放气手阀(806)、支控管路安全阀(807)、支控管路出气手阀 (808)组成·支控管路进气手阀(801)、支控管路气体过滤器(802)、支控管路减压阀(803)、支控管路出气手阀(808)通过管路顺次连接，支控管路进气手阀(801)用于控制进气量；支控管路气体过滤器(802)用于过滤氮气；支控管路减压阀(803)用于氮气降压，减压器进口压力 8 15MPa，出口压力O. 2 IMPa可调；远程压力表(804)和现场压力表(805)用于测量经过支控管路减压阀(803)减压后的气氮压力；支控管路放气手阀(806) —端通过管路连接支控管路减压阀(803)与支控管路出气手阀(808)之间的管路，另一端通过管路连接排气主管路，试验结束后用于将系统管路和大气连通；支控管路安全阀(807)通过管路连接支控管路减压阀(803)与支控管路出气手阀(808)之间的管路，用于防止该段管路压力过高放气用；支控管路出气手阀(808)右侧通过管路连接至气动插板阀等阀门，用于控制进入气动插板阀等阀门的氮气流量。
7.根据权利要求6所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的主控管路中管路的内径取20mm，壁厚5mm，耐高压；系统管路、阀门及其它设备均采用 304不锈钢制造；支控管路中管路的内径取4_，壁厚1_ ;系统管路、阀门及其它设备均采用304不锈钢制造。
8.根据权利要求I或者2或者6所述的一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置，其特征在于，所述的高压高纯氮气生成系统(100)安装在室外，高压高纯氮气输送系统(200) 安装在室内，高压高纯氮气输送系统(200)内的六个支控管路集中布局，排气主管路出口连接至室外，危害人身安全，排气主管路内径取40mm,壁厚3mm, 304不锈钢材质；并且在六个支控管路旁边还安装有氧气浓度报警装置。
9.应用于权利要求I的一种高压高纯氮气生成系统的应用方法，其特征在于，包括以下几个步骤步骤一，2立方液氣iip液氣加注；步骤二，打开低温液氮供应手阀(102)、低温液氮排空手阀(104)；步骤三，观察低温液氮排空手阀(104)出口，是否有液氮持续排出；步骤四，当有液氮持续排出时，关闭低温液氮排空手阀(104)，打开高压氮气罐进气手阀(108)；步骤五，启动高压液氮泵(105)，实现向高压氮气罐的高压储气。
10.应用于权利要求I的一种高压高纯气氮输送系统的应用方法，其特征在于，包括以下几个步骤步骤一，打开主控管路手阀(202)、主控管路放气手阀(206)，调节主控管路减压阀 (203)至给定压力I5 2OMPa ；步骤二，调好后，关闭主控管路放气手阀(206)；步骤三，打开支控管路手阀(301、401、501、601、701、801)、支控管路放气手阀(306、 406、506、606、706、806)，调节支控管路减压阀(303、403、503、603、703、803)至各自所需压力；步骤四，调好后，关闭支控管路放气手阀(306、406、506、606、706、806);步骤五，打开支控管路出气手阀(308、408、508、608、708、808)实现第一、第二、第三、第四、第五、第六支控管路的供气。
全文摘要
本发明公开了一种羽流试验平台高压高纯氮气配气装置及其应用方法，装置包括高压高纯氮气生成系统和高压高纯氮气输送系统，高压高纯氮气生成系统用于制造高压高纯氮气并将其存储，氮气利用液氮生产；高压高纯氮气输送系统用于氮气过滤、减压及配送。本发明具备能够长时间不间断给高压高纯氮气配气装置提供氮气的能力，同时，为了操作人员更方便、更快捷、更安全的操作高压高纯氮气配气装置，将系统管路集中布局。
文档编号F17D1/04GK102588740SQ201210036730
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者凌桂龙, 张建华, 蔡国飙 申请人:北京航空航天大学