一种航空燃油总管流量自动测量系统及其测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种航空燃油总管流量自动测量系统及方法，光纤液位计安装在原有测量试验器的玻璃管两侧，光纤液位计的数据线通过防爆安全栅、通信转换器与工控机连接；方法包括：在测量试验器上安装好被测燃油总管；启动计算机，启动燃油总管流量自动测量系统；对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行校准；校准完成后连接MES系统，接收来自MES系统的任务；选择某个任务，并设置测量时间；启动试验器，待液面稳定后，调用自动数据采集子程序，进行数据采集及处理；任务完成后退出程序，结束一个燃油总管的测量。本发明实现航空燃油总管流量自动测量，数据读入准确，保证测量的准确性，避免由人工读数造成的误差，降低劳动强度，提高工作效率。
【专利说明】一种航空燃油总管流量自动测量系统及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种航空发动机自动测量技术，具体的说是一种航空燃油总管流量自动测量系统及其测量方法。
【背景技术】
[0002]燃料费用是飞行成本的主要组成内容之一。航空所使用的燃料是独立于人们平时所见的汽油、煤油、柴油的一种单独类型的燃料。航空燃油被普遍称为航空煤油，是由于其燃烧特性比较接近于煤油。目前，在现有技术中，对航空燃油总管流量已实现信息化管理，但燃油总管喷嘴流量测量工作仍然采用老式手工操作方式，由一套容积法油流量检定标准装置进行流量测量，循环介质为航空煤油。该装置利用静态容积法，油流量标准装置标准器采用容积腔计量，操作者在液面稳定后，通过观测液位的高度，在纸面上记录数值，然后人工进行数据整理并录入到计算机中，此种测量方式存在数据读数不准、录入系统过程中易出现错误、工效低等缺点。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中对航空煤油的计量采用手工方式，存在读数不准确、录入系统易出错等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种数据采集准确、提高工效的航空燃油总管流量自动测量系统及其测量方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0005]本发明一种航空燃油总管流量自动测量系统，包括光纤液位计、防爆安全栅、通信转换器以及工控机，其中光纤液位计安装在原有测量试验器的玻璃管两侧，光纤液位计的数据线通过防爆安全栅、通信转换器与工控机连接。
[0006]所述液位计为红外光纤液位传感器，其红外发光管安装于原有测量试验器的玻璃管一侧，红外接收管安装于原有测量试验器的玻璃管的另一侧，红外接收管将接收到的信号经防爆安全栅、通信转换器送至工控机。
[0007]本发明一种航空燃油总管流量自动测量方法，包括以下步骤:
[0008]在测量试验器上安装好被测燃油总管；
[0009]启动计算机,启动燃油总管流量自动测量系统；
[0010]对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行校准；
[0011]校准完成后连接MES系统，接收来自MES系统的任务；
[0012]选择某个任务，并设置测量时间；
[0013]启动试验器，待液面稳定后，调用自动数据采集子程序，进行数据采集及处理；
[0014]任务完成后退出程序，结束一个燃油总管的测量。
[0015]所述对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行自动校准包括以下步骤:
[0016]选择传感器，获取航空煤油在零位时的传感器采样值；
[0017]依次获取航空煤油液位在不同高度时的传感器采样值；
[0018]根据在传感器量程范围内，燃油总管流量与液位呈现线性的原理，油的流量通过公式y = kiX+bi表示，其中X为传感器采样值，y为油的流量，Iipbi分别为第一线性参数和第二线性参数；
[0019]在传感器量程范围内，燃油总管在呈现线性的范围内取多个测量点分别进行第一线性参数h和第二线性参数h的计算，再取平均值做为本次校准值。
[0020]所述自动数据采集子程序按轮询方式采集数据，包括以下步骤:
[0021]首先获取第I个传感器采集值X，判定X彡(m-bO) /kO或(m-bO) /kO<X ( (m_b) /k是否成立，即选择X满足哪个线性函数；其中，m为燃油总管流量两个线性函数分界点油的流量值，k为油流量值>m时第一线性参数，b为油流量值>m时第二线性参数，kO为油流量值< m时第一线性参数，b0为油流量值< m时第二线性参数；
[0022]如果满足公式X ( (m-bO) /kO,则按y = k0x+b0计算出航空煤油流量y ;如果满足公式(m-b0)/k0〈X ( (m-b)/k,则按y = kx+b计算航空煤油流量y ；
[0023]完成后再采集下一燃油总管流量，直到所有被测燃油总管全部测量完成；
[0024]测量完成后，根据技术要求对数据进行处理，满足下列条件:
[0025]不均勻度(max-min) *2/(max-min) <第一技术要求值，
[0026]其中:max为燃油总管喷嘴流量中最大值;min为燃油总管喷嘴流量中最小值；
[0027]第二技术要求值<第一喷嘴(fluxA/aveflux)*100%i^第三技术要求值，
[0028]其中:fluxA为第一喷嘴流量值；aVeflUX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0029]第二技术要求值<第二喷嘴(fluxB/aveflux)*100%i^第三技术要求值，
[0030]其中fluxB为第二喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值；
[0031]第二技术要求值^^第三喷嘴(fluxC/avefluxhlOO^i^第三技术要求值，
[0032]其中:fluxC为第三喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值；
[0033]第二技术要求值^^第四喷嘴(fluxD/aveflux)*100%i^第三技术要求值，
[0034]其中:fluxD为第四喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值；
[0035]以上条件均满足，燃油总管流量合格，合格后，系统连接MES系统，把数据写入MES系统，程序结束。
[0036]如果测量完成后，根据技术要求对数据进行处理未都满足以上条件，则为燃油总管异常，退出程序。
[0037]如果获取的第I个传感器采集值X均不满足任何一个线性函数，则为燃油总管异常，退出程序。
[0038]本发明具有以下有益效果及优点:
[0039]1.本发明包括具有光纤液位计、防爆安全栅、通信转换器、工控机所组成的测量设备，光纤液位计测量燃油总管喷嘴流量，并把数据通过通信转换器与工控机相连接，传入工控机中，可实现航空燃油总管流量自动测量，且数据读入准确，保证了测量的准确性，避免了由人工读数造成的误差，并降低了劳动强度，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明系统中的试验器示意图；
[0041]图2为本发明系统中玻璃管加装光纤液位传感器的图示；
[0042]图3为图2的右视图；
[0043]图4为本发明自动测量系统原理图；
[0044]图5为本发明测量方法主程序流程图；
[0045]图6为本发明测量方法中传感器校准子程序流程图；
[0046]图7为本发明测量方法中自动数据采集子程序流程图。
[0047]其中，I为管座,2为连接螺栓,3为螺钉,4为原玻璃管人工读数标尺,5为光纤液位计，6玻璃管，7为压帽，8为压垫，9为第一密封圈，10为第二密封圈，11为密封垫，12为接管，13为第三密封圈。
【具体实施方式】
[0048]下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
[0049]如图1所示，本发明一种航空燃油总管流量自动测量系统包括液位计、防爆安全栅、通信转换器以及工控机，其中液位计安装在原有测量试验器的玻璃管两侧，液位计的数据线通过防爆安全栅、通信转换器与工控机连接。
[0050]如图2、3所示，本发明系统将玻璃管6加装液位计，玻璃管6通过加装接管12，使玻璃管6向外延伸，方便安装光纤液位计5，琉璃管6通过管座I和连接螺栓2固定在试验器上，本实施例中光纤液位计5为红外光纤液位传感器，其红外发光管、红外接收管通过压帽7、压垫8和第一密封圈9安装在玻璃管6上，原玻璃管人工读数标尺4通过螺钉3安装在玻璃管6上。
[0051]如图4所示，一种航空燃油总管流量自动测量系统，红外光纤液位传感器即光纤液位计(其型号为:丹东吴科GX — I)与防爆安全栅(其型号为:上海怡贝YB2188A)相连接；防爆安全栅与通信转换器(其型号为:龙视安R232— 485)相连接；通信转换器与工控机(台湾研华IJNO — 2170)相连接。
[0052]光纤液位计的测量原理是:先由位于被测玻璃管一侧的红外发光管发出红外光，经玻璃管中的液体或空气遮挡后由安装于被测玻璃管另一侧的红外接收管内按一定规律纵向排列的光纤接收；红外接收管将光信号转换成电信号传送给工控机，再由工控机进行分析并得出液位的实际位置。这种测量方法不需要机械传动机构，把体积较小但性能稳定的光电管应用于较精密的测量。
[0053]本发明一种航空燃油总管流量自动测量方法如图5所示，包括以下步骤:
[0054]在测量试验器上安装好被测燃油总管；
[0055]启动计算机，启动燃油总管流量自动测量系统；
[0056]对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行校准；
[0057]校准完成后连接MES系统，接收来自MES系统的任务；
[0058]选择某个任务，并设置测量时间；
[0059]启动试验器，待液面稳定后，调用自动数据采集子程序，进行数据采集及处理；
[0060]任务完成后退出程序，结束一个燃油总管的测量。
[0061]本实施例中，首先调用传感器校准子程序，进行传感器校准，校准后，连接公司MES系统(制造执行系统)，接收来自MES系统的任务，选择某个任务，并设置测量时间，启动试验器，待液面稳定后，调用自动数据采集子程序，进行数据采集及处理，以保证数据采集准确。
[0062]本发明方法中，对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行自动校准如图6所示,包括以下步骤:
[0063]选择传感器，获取航空煤油在零位时的传感器采样值；
[0064]依次获取航空煤油液位在不同高度时的传感器采样值；
[0065]根据在传感器量程范围内，燃油总管流量与液位呈现线性的原理，油的流量通过公式y = kiX+bi表示,其中X为传感器输出的液位值，y为油的流量，Iipbi分别为第一线性参数和第二线性参数；
[0066]在传感器量程范围内，燃油总管在呈现线性的范围内取多个测量点分别进行第一线性参数h和第二线性参数h的计算，再取平均值做为本次校准值。
[0067]传感器在输出范围内是线性的，用数学公式y = kx+b表示，X表示传感器输出的液位值，y表示油的流量(因油的流量=油的密度X油的体积，油的体积=装油容器的底面积X油的液位，而油的密度和装油容器的底面积是已知的，所以由油的液位直接换成油的流量，而油的液位能从传感器信号测出)，那么只要知道了两个线性参数k、b，根据传感器采集到的电流就会换成油的流量。
[0068]本实施例中，在传感器量程范围内，燃油总管流量值在O?0.5、0.5?4.1分别呈现线性。为了提高测量的准确性，在0.5?4.1范围内，取4个点，分别进行计算，再算平均值。
[0069]选择传感器，航空煤油在零位获取传感器采样值，航空煤油在0.5升获取传感器采样值，计算航空煤油O?0.5升时，k0、b0 ;航空煤油在1.7升获取传感器采样值，计算航空煤油0.5?1.7升时，kl、bl ;航空煤油在2.9升获取传感器采样值，计算航空煤油1.7?2.9升时，k2、，b2 ;航空煤油在4.1升获取传感器采样值，计算航空煤油2.9?4.1升时，k3、b3。计算航空煤油 0.5 ?4.1 升时，k = (kl+k2+k3)/3，b = (bl+b2+b3)/3。
[0070]本发明方法中自动数据采集子程序按轮询方式采集数据如图7所示，包括以下步骤:
[0071]首先获取第I个传感器采集值X，判定X满足哪个线性函数；
[0072]如果满足公式X ( (m-bO) /kO,则按y = k0x+b0计算出航空煤油流量y ；
[0073]如果满足公式(m-b0)/k0〈X ( (m_b)/k,则按y = kx+b计算航空煤油流量y ；
[0074]m为燃油总管流量两个线性函数分界点油的流量值，在本发明中m为数值0.5。
[0075]完成后再采集下一燃油总管流量，直到所有被测燃油总管全部测量完成；
[0076]测量完成后，根据技术要求对数据进行处理，满足下列条件:
[0077]不均勻度(max-min) *2/(max-min) <第一技术要求值
[0078]其中:max为燃油总管喷嘴流量中最大值;min为燃油总管喷嘴流量中最小值；
[0079]第二技术要求值<第一喷嘴(fluxA/aveflux)*100%i^第三技术要求值
[0080]其中:fluxA为第一喷嘴流量值；aVeflUX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0081]第二技术要求值<第二喷嘴(fluxB/avefluxhlOO^i^第三技术要求值
[0082]注:fluXB为第二喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0083]第二技术要求值^^第三喷嘴(fluxC/aveflux)*100%i^第三技术要求值
[0084]注:fluxC为第三喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0085]第二技术要求值^^第四喷嘴(fluxD/aveflux)*100%i^第三技术要求值
[0086]注:fluxD为第四喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值；
[0087]注:在实际测量中第一喷嘴为燃油总管第9号喷嘴，第二喷嘴为燃油总管第10号喷嘴，第三喷嘴为燃油总管第20号喷嘴，第四喷嘴为燃油总管第21号喷嘴；第一技术要求值为12，第二技术要求值为108，第三技术要求值为118。
[0088]以上条件均满足，燃油总管流量合格，合格后，系统连接MES系统，把数据写入MES系统，程序结束。
[0089]如果测量完成后，根据技术要求对数据进行处理未都满足以上条件，则为燃油总管异常，退出程序；如果获取的第I个传感器采集值X均不满足任何一个线性函数，则为燃油总管异常，退出程序。
[0090]本实施例中，程序按轮询方式采集数据，时间间隔为0.5秒，首先获取第I个传感器采集值X，判定X < (m-b0)/k0 ?和(m-bO)/kO〈X < (m-b) /k ?是否满足,选择满足哪个线性函数，如果均不满足，则为燃油总管异常，退出程序。满足上述公式X彡(m-b0)/k0，则按y = k0x+b0计算出航空煤油流量y ;或者满足上述公式(m-b0)/k0〈X ( (m_b)/k,则按y=kx+b计算航空煤油流量y。完成后再采集下一燃油总管流量,直到44个燃油总管全部测量完成。测量完成后，根据技术要求对数据进行处理，满足下列条件:
[0091]m为燃油总管流量两个线性函数分界点油的流量值，在本发明中为数值0.5 ；
[0092]不均勻度(max-min)*2/(max-min) <第一技术要求值12,其中:max为燃油总管喷嘴流量中最大值;min为燃油总管喷嘴流量中最小值；
[0093]第二技术要求值108 <第一喷嘴(fluxA/aveflux)*100%i^第三技术要求值118,其中:fluxA为第一喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0094]第二技术要求值108 <第二喷嘴(fluxB/aveflux)*100%i^第三技术要求值118,其中:fluxB为第二喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0095]第二技术要求值108 <第三喷嘴(fluxC/aveflux)*100%i^第三技术要求值118,其中:fluxC为第三喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值；
[0096]第二技术要求值108 <第四喷嘴(fluxD/aveflux)*100%i^第三技术要求值118,其中:fluxD为第四喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值。
[0097]在实际测量中第一喷嘴为燃油总管第9号喷嘴，第二喷嘴为燃油总管第10号喷嘴，第三喷嘴为燃油总管第20号喷嘴，第四喷嘴为燃油总管第21号喷嘴。
[0098]以上条件均满足，则燃油总管流量合格，合格后，系统连接MES系统，把数据写入MES系统，程序结束。
[0099]由于本发明通过光纤液位计测量燃油总管喷嘴流量，当液位稳定后，光纤液位计测量，并把数据通过通信转换器与工控机相连接，传入工控机中，就使本发明可实现航空燃油总管流量自动测量，且数据读入准确，保证了测量的准确性。
【权利要求】
1.一种航空燃油总管流量自动测量系统，其特征在于:包括光纤液位计、防爆安全栅、通信转换器以及工控机，其中光纤液位计安装在原有测量试验器的玻璃管两侧，光纤液位计的数据线通过防爆安全栅、通信转换器与工控机连接。
2.按权利要求1所述的航空燃油总管流量自动测量系统，其特征在于:所述液位计为红外光纤液位传感器，其红外发光管安装于原有测量试验器的玻璃管一侧，红外接收管安装于原有测量试验器的玻璃管的另一侧，红外接收管将接收到的信号经防爆安全栅、通信转换器送至工控机。
3.一种航空燃油总管流量自动测量方法，其特征在于包括以下步骤: 在测量试验器上安装好被测燃油总管； 启动计算机，启动燃油总管流量自动测量系统； 对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行校准； 校准完成后连接MES系统，接收来自MES系统的任务； 选择某个任务，并设置测量时间； 启动试验器，待液面稳定后，调用自动数据采集子程序，进行数据采集及处理； 任务完成后退出程序，结束一个燃油总管的测量。
4.按权利要求3所述的航空燃油总管流量自动测量方法，其特征在于: 所述对航空燃油总管流量自动测量系统中的光纤液位计进行自动校准包括以下步骤: 选择传感器，获取航空煤油在零位时的传感器采样值； 依次获取航空煤油液位在不同高度时的传感器采样值； 根据在传感器量程范围内，燃油总管流量与液位呈现线性的原理，油的流量通过公式y=kiX+bi表示，其中X为传感器采样值，y为油的流量，Iipbi分别为第一线性参数和第二线性参数； 在传感器量程范围内，燃油总管在呈现线性的范围内取多个测量点分别进行第一线性参数Ici和第二线性参数h的计算，再取平均值做为本次校准值。
5.按权利要求3所述的航空燃油总管流量自动测量方法，其特征在于:所述自动数据采集子程序按轮询方式采集数据，包括以下步骤: 首先获取第I个传感器采集值X，判定X彡(m-bO) /kO或(m-bo) /kO<X ( (m_b) /k是否成立，即选择X满足哪个线性函数；其中，m为燃油总管流量两个线性函数分界点油的流量值，k为油流量值>m时第一线性参数，b为油流量值>m时第二线性参数，kO为油流量值(m时第一线性参数，bO为油流量值< m时第二线性参数； 如果满足公式X ( (m-bO) /kO,则按y = kOx+bO计算出航空煤油流量y ;如果满足公式(m-bO) /kO〈X ( (m-b) /k,则按y = kx+b计算航空煤油流量y ； 完成后再采集下一燃油总管流量，直到所有被测燃油总管全部测量完成； 测量完成后，根据技术要求对数据进行处理，满足下列条件: 不均勻度(max-min) *2/(max-min) <第一技术要求值， 其中:max为燃油总管喷嘴流量中最大值;min为燃油总管喷嘴流量中最小值； 第二技术要求值<第一喷嘴(fluxA/aveflux)*100%i^第三技术要求值， 其中:fluxA为第一喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值； 第二技术要求值<第二喷嘴(fluxB/avefluxhlOO^i^第三技术要求值， 其中fluxB为第二喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值； 第二技术要求值1^^第三喷嘴(fluxC/aveflux)*100%；^第三技术要求值， 其中:fluxC为第三喷嘴流量值；avefluX燃油总管喷嘴流量平均值； 第二技术要求值1^^第四喷嘴(fluxD/aveflux)*100%；^第三技术要求值， 其中:fluxD为第四喷嘴流量值；aVeflux燃油总管喷嘴流量平均值； 以上条件均满足，燃油总管流量合格，合格后，系统连接MES系统，把数据写入MES系统，程序结束。
6.按权利要求5所述的航空燃油总管流量自动测量方法，其特征在于:如果测量完成后，根据技术要求对数据进行处理未都满足以上条件，则为燃油总管异常，退出程序。
7.按权利要求5所述的航空燃油总管流量自动测量方法，其特征在于:如果获取的第I个传感器采集值X均不满足任何一个线性函数，则为燃油总管异常，退出程序。
【文档编号】G01F1/52GK104330118SQ201410628744
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】董艳菊, 王威, 董秀丽, 于雨祥, 李兴山 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司