一种高精度燃油流量稳定调节系统的制作方法

1.本发明涉及航空发动机部件燃烧试验领域，特别涉及一种高精度燃油流量稳定调节系统。


背景技术：

2.航空发动机研制过程中，燃烧室作为航空发动机的核心部件，必须完成充分的燃烧试验。燃烧试验中，油气比、燃烧效率、点火边界、熄火边界等重要参数均与燃油流量相关。因此，必须精确控制燃油流量，从而保证所测参数的精度。目前，燃烧试验多采用储油罐与油泵的供油方式，当供油流量范围较大时，额定供油压力高，在小流量工况下，油泵的供油压力降低，导致调节阀前燃油压力降低，调节阀阀、前后油路的燃油压降降低，燃油流量控制精度降低，影响试验结果的可靠性。因此，有必要对现有燃油流量稳定调节系统进行改进。


技术实现要素：

3.本发明旨在提出一种高精度燃油流量稳定调节系统，以解决现有燃油流量稳定调节系统在供油流量范围较大时供油精度降低、供油稳定性不足的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，
5.一种高精度燃油流量稳定调节系统，包括供油系统、回油系统和主油路流量调节系统；供油系统包括依次连接的储油罐、油泵和稳压罐；回油系统包括第一背压阀，第一背压阀的进口与稳压罐的进口连接，背压阀的出口与储油罐连接；主油路流量调节系统包括依次连接的流量计、电动调节阀和压力变送器，流量计的入口与稳压罐的出口连通。
6.进一步地，油泵为隔膜泵。
7.进一步地，油泵的出油管路上依次设有隔膜阻尼器和第二背压阀。
8.进一步地，主油路流量调节系统还包括两位三通阀和旁路喷嘴，两位三通阀的进油口与压力变送器的出油口连通，两位三通阀的出油口与旁路喷嘴连通。
9.进一步地，储油罐与油泵之间设有第一t型过滤器，稳压罐与流量计之间设有第二t型过滤器。
10.进一步地，主油路流量调节系统还包括球阀，球阀设置在主油路调节系统的进油管路上。
11.进一步地，稳压罐包括不锈钢容器和设置在不锈钢容器内的钢珠。
12.进一步地，稳压罐上设置有第二安全阀。
13.进一步地，钢珠直径为8mm。
14.进一步地，储油罐设有进料口、观察口、喷淋口、排料口与呼吸器，储油罐侧面装有液位计。
15.本发明的高精度燃油流量稳定调节系统，包括供油系统、回油系统和主油路流量调节系统。供油系统包括依次连接的储油罐、油泵和稳压罐，储油罐和油泵用于向燃油流量
稳定调节系统供给燃油并给燃油加压，稳压罐能够消除油泵带来的压力脉动，通过调整油泵的输出值可大范围调整系统的燃油流量。回油系统包括第一背压阀，第一背压阀的进口与稳压罐的进口连接，背压阀的出口与储油罐连接，通过调节背压阀的压力可以调整主油路流量调节系统进油管路之前的油压，并能够调整回油管路的燃油流量，实现较大范围内的燃油流量调节。主油路流量调节系统包括依次连接的流量计、电动调节阀和压力变送器，流量计的入口与稳压罐的出口连通，通过对电动调节阀的开度进行调节，可实现小范围内高精度的燃油流量调节。本发明的高精度燃油流量稳定调节系统，通过上述技术手段，实现多级不同精度的燃油流量调节，提高燃油流量调节精度，减小压力脉动，保证燃烧试验中燃油供油精度和稳定性，提高燃烧试验结果的可靠性。
附图说明
16.附图1为本发明优选实施例的高精度燃油流量稳定调节系统结构示意图；
17.附图2为本发明优选实施例的供油系统与回油系统的结构示意图；
18.附图3为本发明优选实施例的主油路流量调节系统的结构示意图；
19.附图4为本发明实施例一的燃油流量偏差率图与误差图；
20.附图5为本发明实施例二的燃油流量偏差率图与误差图。
21.附图标记说明：
22.1.供油系统、2.回油系统、3.主油路流量调节系统、11.储油罐、12.油泵、121.第一安全阀、13.稳压罐、131.第二安全阀、14.隔膜阻尼器、15.第二背压阀、16.第一t型过滤器、21.第一背压阀、31.流量计、32.电动调节阀、33.压力变送器、34.球阀、35.第二t型过滤器
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
24.如图1所示，本实施例提供了一种高精度燃油流量稳定调节系统，包括供油系统1、回油系统2和主油路流量调节系统3，供油系统1包括依次连接的储油罐11、油泵14和稳压罐13，储油罐11和油泵14用于供给燃油并给燃油加压，隔膜阻尼器14、第二背压阀15、稳压罐13能够消除油泵14带来的压力脉动，通过调整油泵14的输出值可大范围调整系统的燃油流量；回油系统2包括第一背压阀21，第一背压阀21的进口与稳压罐13的进口连接，第一背压阀21的出口与储油罐11连接，通过调节第一背压阀21的压力，可以中等幅度调整主油路流量调节系统3进油管路之前的油压，并能够调整回油管路的燃油流量，实现中等范围内的燃油流量调节；主油路流量调节系统3包括依次连接的流量计31、电动调节阀32和压力变送器33，流量计31的入口与稳压罐13的出口连通，通过对电动调节阀32的阀门开度进行调节，可实现小范围内高精度的燃油流量调节。通过上述技术手段，实现多级不同精度的燃油流量调节，提高燃油流量调节精度，减小压力脉动，保证燃烧试验中燃油供油精度和稳定性，提高燃烧试验结果的可靠性。
25.可选的实施例中，储油罐11设有进料口、观察口、喷淋口、排料口与呼吸器。储油罐11通过进料口加油与回油，设置喷淋口与呼吸器可以避免空气中的微生物与颗粒物污染燃油，减缓燃油的变质过程。储油罐11侧面装有液位计，可直接观察到储油罐11内部燃油的余
量。储油罐11底部设有排料口，用于快速排出储油罐11中的剩余燃油。储油罐11与油路采用卡箍连接。
26.优选的，油泵14为隔膜泵，隔膜泵上设有第一安全阀121，隔膜泵的出油管路上依次设有隔膜阻尼器14和第二背压阀15。隔膜泵将燃油从储油罐11中吸入泵体，并进行加压，加压后的燃油通过隔膜阻尼器14与第二背压阀15，初步降低燃油的压力脉动，并降低隔膜泵出口的燃油压力。
27.优选的，稳压罐13包括不锈钢容器和设置在不锈钢容器内的钢珠，稳压罐13上设置有第二安全阀131。通过内置钢珠的不锈钢容器组成的稳压罐13能够进一步消除燃油压力脉动，使燃油流量基本保持恒定。在稳压罐13上设置第二安全阀131，能够防止油路堵塞造成超压损坏管路系统。
28.另一可选的实施例中，流量计31为质量流量计，进一步优选为科氏质量流量计。质量流量计的入口与稳压罐13的出口连通，质量流量计的出口与电动调节阀32的进口连通。质量流量计用于实时测量主油路流量调节系统3进油管路的燃油流量。电动调节阀32的出油口与压力变送器33连通，压力变送器33用于检测电动调节阀32出油管路的燃油压力，进而及时调整燃油流量。
29.可选的，储油罐11与油泵14之间设有第一t型过滤器16，稳压罐13与质量流量计之间设有第二t型过滤器35。第一t型过滤器16和第二t型过滤器35用于过滤燃油中的颗粒物，防止损害隔膜泵与质量流量计。
30.可选的，主油路流量调节系统3还包括球阀34，球阀34设置在稳压罐13与第二t型过滤器35之间。
31.另一可选的实施例中，主油路流量调节系统3还包括两位三通阀和旁路喷嘴。压力变送器33的出口分别与燃烧室和两位三通阀的进油口连通，两位三通阀的出油口与旁路喷嘴连通。在主油路流量调节系统3中设置与燃烧室并联的两位三通阀旁路，通过两位三通阀的换向操作可以缓解由于管路太长导致的燃油供给、停止的延迟性。具体地，试验前，打开旁路喷嘴，供油开启后，两位三通阀旁路前的管道压力逐渐升高，管路压力稳定时，流量稳定，再通过两位三通阀开关切换燃油流至燃烧室，实现燃烧室的燃油供给与停止的快速反应。
32.优选的，本发明的高精度燃油流量稳定调节系统包括多套主油路流量调节系统3，多套主油路流量调节系统3之间相互并联。
33.本发明的高精度燃油流量稳定调节系统，能够调节油泵14的输出、电动调节阀32的开度进而对燃油流量进行调节，燃油流量调节会导致油泵14出口与主油路流量调节系统3之间产生多余的燃油。多余的燃油通过回油系统2流回到储油罐11。回油系统2包括回油管路和设置在回油管路上的第一背压阀21，通过调节第一背压阀21，可以调节供油油路中的燃油压力，并限制回油的压力阈值。当对主油路流量调节系统3内的燃油流量进行调节时，主油路流量调节系统3内的燃油流量减小，主油路流量调节系统3的供油油路压力升高，第一背压阀21进口的燃油压力超过第一背压阀21设定压力，第一背压阀21通道打开，燃油回流至储油罐11。在试验中，可通过调整第一背压阀21的设定压力改变回油流量和回油管路的上游压力，进而在一定范围内调整主油路流量调节系统3的供油油路的流量和压力。
34.实施例一
35.如图2所示，本实施例中，隔膜泵优选为隔膜计量泵，额定流量为144l/h，额定压力为3.5mpa，隔膜计量泵的输出流量可以通过调节其电机运转频率和旁路开关在隔膜计量泵活塞活动冲程中的位置来进行调整。隔膜计量泵出口油路上设置有隔膜阻尼器14与第二背压阀15，通过调节第二背压阀15的压力可以调节隔膜计量泵出口油路的输出压力，并且隔膜阻尼器14与第二背压阀15的联合使用可以初步降低隔膜计量泵活塞活动带来的压力脉动，本实施例中，可消除90％以上的压力脉动。
36.稳压罐13包括容量为5l的不锈钢容器，内置直径8mm的钢珠，不锈钢容器与钢珠共同形成固体阻尼器。工作时，燃油从稳压罐13的下端进口流入，并从上端出口流出，稳压罐13可以进一步消除油泵14带来的压力脉动，与油泵14出油管路上配置的隔膜阻尼器14和第二背压阀15综合作用，经过测试，选用直径8mm的钢珠，并配合本发明的流量稳定调节系统，能够消除97％以上的压力脉动，得到稳定的燃油流量供给，具体实验结果请参见附图4和附图5。
37.第一t型过滤器16和第二t型过滤器35均为30级过滤精度。
38.质量流量计的流量测量范围为0-150kg/h，精度等级为0.2级。
39.电动调节阀32可以实现0-0.2m3/h的流量等比例调节，电动调节阀32的执行机构总行程为16mm。通过电动执行机构可以实现对电动调节阀32的远程控制，也可通过反馈信号远程读取电动调节阀32的开度状态。优选的，电动调节阀32还设有手动调整接口，可通过手动调整接口手动调整电动调节阀32的开度，调节精度可达1％。
40.本实施例中，高精度燃油流量稳定调节系统包括两套主油路流量调节系统3，两套主油路流量调节系统3之间相互并联。
41.为验证本实施例高精度燃油流量稳定调节系统在小流量情况下的工作稳定性，本实施例对小流量工况下系统的使用效果进行测试。
42.本实施例中设置质量流量为4g/s，对1320s-1440s时间段内系统的供油流量进行测试，得到燃油流量偏差率图与误差图，如图4所示。图中，s是供油流量，s’为系统设置的质量流量。单位是克每秒。
43.由图4可以看出，本实施例的高精度燃油流量稳定调节系统，燃油流量偏差率介于-1.5％～1％之间，供油流量介于3.94g/s～4.04g/s之间。
44.实施例二
45.本实施例中设置质量流量为3g/s，对1040s-1160s时间段内系统的供油流量进行测试，得到燃油流量偏差率图与误差图，如图5所示。图中，s是供油流量，s’为系统设置的质量流量。单位是克每秒。
46.本实施例的其他设置与实施例一相同。
47.由图5可以看出，本实施例的高精度燃油流量稳定调节系统，燃油流量偏差率介于-1％～1.5％之间，供油流量介于2.97g/s～3.04g/s之间。
48.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。