真空羽流效应实验系统氢气系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种真空羽流效应实验系统氢气系统，包括高压氢气路、指挥/置换气路、主氢路、分氢路、气动阀控制路和大容量低压氢气储罐路；本发明使用气调式减压器调节低压氢气压力，调节精度高、波动小，特别适合于低压小流量的真空羽流效应试验。气调式减压器直接使用高压氮气作为气源，通过针形节流阀进行控制，无需再使用减压器对高压氮气减压，降低系统复杂性的同时提高安全性。本发明中高压氮气路除为气调式减压器提供气源外，还为系统提供置换作用，在系统接入氢气前管路内的空气置换为氮气，避免氢气与管路内的空气反应造成安全事故，进一步简化系统，提高安全性。
【专利说明】真空羽流效应实验系统氢气系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种真空羽流效应实验系统氢气系统，属于气体压力控制【技术领域】。【背景技术】
[0002]发动机在真空环境下工作时产生的羽毛状的高速高温喷流称为羽流。羽流会对航天器产生气动力效应、气动热效应、污染效应、电磁效应等，统称为羽流效应，羽流效应会对航天器的飞行任务带来影响。对羽流效应的试验研究包括空间搭载试验和地面模拟试验。空间搭载试验数据真实可靠，但试验成本高、周期长、次数少，获得数据量有限。地面模拟试验系统建设一次性投资大，单次试验成本低，能重复进行不同工况和不同状态的试验，获得大量试验数据。因此，地面模拟试验成为羽流效应试验研究的首选。
[0003]2007年国防科工局立项、北京航空航天大学投建的真空羽流效应实验系统，是国内首座专门用于羽流效应试验研究的地面模拟系统。通过使用真实发动机或缩比发动机在真空舱中进行点火试验，测量真空羽流各项参数，进行羽流效应研究。工质储供系统作为构成真空羽流试验系统的重要分系统之一，作用是为发动机的正常工作提供所需压力及流量的燃烧剂和氢化剂，或实现增压、吹除、置换等功能。其中，氢气系统是工质储供系统的关键系统之一，主要是为真空羽流效应试验提供压力准确、流量稳定、安全可靠的氢气工质，压力调节范围大，并能远程监测管路压力、控制阀门开闭，同时兼顾安全性和适用性。
[0004]目前国内尚无专门用于真空羽流效应试验的氢气系统，现有的发动机试验氢气系统主要是为大气环境中进行的发动机试验提供氢气，一般都是为某型号或任务特殊设计的，系统提供的压力较高、流量较大，不适合于羽流效应试验所用的姿轨控或缩比的低压小流量发动机；而真空羽流效应研究的特点为多任务、多工况研究的对象包括各种姿轨控或缩比发动机，压力和流量调节范围较大，因此，需要设计通用性强、能满足不同项目需求、适用于真空羽流效应试验的氢气系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种真空羽流效应实验系统氢气系统，为真空羽流效应实验系统提供压力准确、流量稳定、安全可靠的氢气工质。
[0006]一种真空羽流效应实验系统氢气系统，包括高压氢气路、指挥/置换气路、主氢路、分氢路、气动阀控制路和大容量低压氢气储罐路；
[0007]高压氢气路包括高压氢气进气手阀、氢气高压压力表及其压力传感器、高压氢气路过滤器及高压氢气放气手阀；
[0008]高压氢气进气手阀入口连接高压氢气气源，出口通过三通连接高压氢气路过滤器和高压放气手阀的入口 ；高压氢气放气手阀出口连接氢气泄放出口 ；氢气高压压力表及其压力传感器连接在高压氢气进气手阀与高压氢气路过滤器之间的管路上；高压氢气路过滤器出口连接主氢减压器和分氢减压器的入口；
[0009]指挥/置换气路包括高压氮气进气手阀、高压氮气压力表、高压氮气过滤器、高压氮气放气手阀、指挥进气手阀、置换进气手阀、指挥放气手阀、主氢指挥节流阀、主氢指挥缓冲罐、主氢指挥压力表、分氢指挥节流阀、分氢指挥缓冲罐、分氢指挥压力表；
[0010]高压氮气进气手阀进气入口连接高压氮气气源，出口连接高压氮气过滤器入口，高压氮气压力表连接在高压氮气进气手阀与高压氮气过滤器之间的管路上；高压氮气过滤器出口通过四通分别连接高压氮气放气手阀、指挥进气手阀、置换进气手阀的入口 ；指挥进气手阀出口通过四通分别连接指挥放气手阀、主氢指挥节流阀和分氢指挥节流阀的入口 ；置换进气手阀出口连接至高压氢气进气手阀与高压氢气路过滤器之间的管路上；高压氮气放气手阀和指挥放气手阀的出口连接氢气泄放出口 ；主氢指挥节流阀出口通过四通连接主氢指挥缓冲罐、主氢指挥压力表及主氢减压器的指挥气进气口 ；分氢指挥节流阀出口通过四通连接分氢指挥缓冲罐、分氢指挥压力表及分氢减压器的指挥气进气口 ；
[0011 ] 主氢路包括主氢减压器、主氢低压压力表及其压力传感器、主氢气动阀、主氢放气手阀及安全阀；
[0012]主氢减压器入口连接高压氢气路过滤器，出口连接主氢气动阀入口，主氢减压器与主氢气动阀之间通过3个三通分别连接主氢低压压力表及其压力传感器、安全阀、主氢放气手阀的入口 ；主氢气动阀出口连接至试验间主氢路；安全阀和主氢放气手阀的出口连接氢气泄放出口 ；
[0013]分氢路包括分氢减压器、分氢低压压力表及其压力传感器、分氢气动阀、分氢放气手阀及安全阀；
[0014]分氢减压器入口连接高压氢气路过滤器，出口连接分氢气动阀入口，分氢减压器与分氢气动阀之间通过3个三通分别连接分氢低压压力表及其压力传感器、安全阀、分氢放气手阀的入口 ；分氢气动阀出口连接至试验间分氢路；安全阀和分氢放气手阀的出口连接氢气泄放出口 ；
[0015]气动阀控制路包括操作氮气进气手阀、操作氮气过滤器、主氢操作电磁阀、分氢操作电磁阀、防爆箱及其放气出口 ；
[0016]操作氮气进气手阀入口连接操作氮气气源，出口连接操作氮气过滤器入口 ；操作氮气过滤器出口连接主氢操作电磁阀和分氢操作电磁阀的入口 ；主氢操作电磁阀和分氢操作电磁阀的出口分别通过两根管连接主氢气动截止阀和分氢气动截止阀的操作气入口，用以控制气动截止阀的开启和关闭；主氢操作电磁阀和分氢操作电磁阀置于开有放气口的防爆箱内；
[0017]大容量低压氢气储罐路包括低压氢气储罐、低压氢气储罐进气手阀、低压氢气储罐压力表及其压力传感器、低压氢气储罐放气手阀及低压氢气储罐安全阀；
[0018]低压氢气储罐进气手阀入口通过可拆装接头A连接于分氢减压器与分氢气动阀间的管路，出口分别连接低压氢气储罐压力表及其压力传感器、低压氢气储罐及低压氢气储罐安全阀的入口 ；低压氢气储罐出口连接低压氢气储罐放气手阀入口 ；低压氢气储罐放气手阀出口通过可拆装接头B连接至氢气泄放出口 ；低压氢气储罐安全阀出口通过可拆装接头C连接至氢气泄放出口；
[0019]试验间氢气泄放入口连接氢气泄放出口。
[0020]本发明的优点在于:
[0021](I)使用气调式减压器调节低压氢气压力，调节精度高、波动小，特别适合于低压小流量的真空羽流效应试验。气调式减压器直接使用高压氮气作为气源，通过针形节流阀进行控制，无需再使用减压器对高压氮气减压，降低系统复杂性的同时提高安全性。
[0022](2)高压氮气路除为气调式减压器提供气源外，还为系统提供置换作用，在系统接入氢气前管路内的空气置换为氮气，避免氢气与管路内的空气反应造成安全事故，进一步简化系统，提高安全性。
[0023](3)系统主氢路、分氢路分别提供两路压力6MPa以下的氢气，可互为备份，也可同时进行需要两路氢气的试验，如发动机双机试验。因此系统的通用性较强，并可满足多任务的需求。
[0024](4)使用气动阀代替电磁阀控制主氢路、分氢路的氢气进入试验间管路，避免电磁阀通断电时产生电火花点燃或引爆氢气造成安全事故。使用氮气作为气动阀控制气源，通过电磁阀控制氮气通断，进而控制气动阀，电磁阀置于专门的防爆箱内，与氢气完全隔离，并且防爆箱开有放气口保证箱内气压正常，系统更加安全可靠。
[0025](5)低压氢气储罐通过可拆装接头连接于氢气系统，可由分氢路或其它气源供气，储存并提供1.2MPa以下的低压氢气，特别适合流量更低、压力要求更稳定的小型发动机的
氢气供应。
[0026](6)系统设置用于远程监测的压力传感器及远程控制的电磁阀，实现对系统的远程监控，实现使用过程中的便捷性和安全性。
[0027](7)系统无需氮气吹除装置，降低系统复杂性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的结构示意图；
`[0029]图中管路用直线表示，管路上的斜线表示放气路，以示与进气路的区别；管路内径用大写字母DN表示，DN后的数字表示具体直径(单位:毫米)。
[0030]图中的字母表示为(字母后的数字为编号，用于区分):
[0031]F-手动截止阀 G-过滤器 D-电磁阀 QD-气动截止阀 A-安全阀
[0032]P-压力表 JY-气调式减压器 JL-针形节流阀 HC-缓冲罐
[0033]图中:
[0034]Fl-高压氢气进气手阀 F2-高压氮气进气手阀 F3-指挥进气手阀
[0035]F4-置换进气手阀F5-主氢放气手阀F6-分氢放气手阀
[0036]F7-低压氢气储罐进气手阀F8-高压氮气放气手阀 F9-指挥放气手阀
[0037]FlO-高压氢气放气手阀 Fll-操作进气手阀F12-低压氢气储罐放气手阀
[0038]Dl-主氢操作电磁阀D2-分氢操作电磁阀
[0039]QDl-主氢气动阀QD2-分氢气动阀
[0040]Al-主氢安全阀A2-分氢安全阀A3-低压氢气储罐安全阀
[0041]Pl-氢气高压压力表P2-主氢指挥压力表 P3-主氢低压压力表
[0042]P4-分氢指挥压力表P5-分氢低压压力表 P6-氮气高压压力表
[0043]P7-低压氢气储罐压力表
[0044]JYl-主氢减压器JY2-分氢减压器[0045]JLl-主氢指挥节流阀JL2-分氢指挥节流阀
[0046]HCl-主氢指挥缓冲罐HC2-分氢指挥缓冲罐
[0047]Gl-高压氢气路过滤器 G2-高压氮气过滤器 G3-操作氮气过滤器【具体实施方式】
[0048]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0049]连接关系:[0050]本发明是一种真空羽流效应实验系统氢气系统，如图1所示，包括高压氢气路、指挥/置换气路、主氢路、分氢路、气动阀控制路和大容量低压氢气储罐路。
[0051]高压氢气路包括高压氢气进气手阀F1、氢气高压压力表Pl及其压力传感器、高压氢气路过滤器Gl及高压氢气放气手阀FlO。
[0052]高压氢气进气手阀Fl入口连接高压氢气气源，出口通过三通连接高压氢气路过滤器Gl和高压放气手阀FlO的入口 ；高压氢气放气手阀FlO出口连接氢气泄放出口 ；氢气高压压力表Pl及其压力传感器连接在高压氢气进气手阀Fl与高压氢气路过滤器Gl之间的管路上；高压氢气路过滤器Gl出口连接主氢减压器JYl和分氢减压器JY2的入口。
[0053]指挥/置换气路包括高压氮气进气手阀F2、高压氮气压力表P6、高压氮气过滤器G2、高压氮气放气手阀F8、指挥进气手阀F3、置换进气手阀F4、指挥放气手阀F9、主氢指挥节流阀几1、主氢指挥缓冲罐HC1、主氢指挥压力表P2、分氢指挥节流阀几2、分氢指挥缓冲罐HC2、分氢指挥压力表P4。
[0054]高压氮气进气手阀F2进气入口连接高压氮气气源，出口连接高压氮气过滤器G2入口，高压氮气压力表P6连接在高压氮气进气手阀F2与高压氮气过滤器G2之间的管路上；高压氮气过滤器G2出口通过四通分别连接高压氮气放气手阀F8、指挥进气手阀F3、置换进气手阀F4的入口 ；指挥进气手阀F3出口通过四通分别连接指挥放气手阀F9、主氢指挥节流阀几1和分氢指挥节流阀JL2的入口 ；置换进气手阀F4出口连接至高压氢气进气手阀Fl与高压氢气路过滤器Gl之间的管路上；高压氮气放气手阀F8和指挥放气手阀F9的出口连接氢气泄放出口 ；主氢指挥节流阀JLl出口通过四通连接主氢指挥缓冲罐HC1、主氢指挥压力表P2及主氢减压器JYl的指挥气进气口 ；分氢指挥节流阀JL2出口通过四通连接分氢指挥缓冲罐HC2、分氢指挥压力表P4及分氢减压器JY2的指挥气进气口。
[0055]主氢路包括主氢减压器JY1、主氢低压压力表P3及其压力传感器、主氢气动阀QDl、主氢放气手阀F5及安全阀Al。
[0056]主氢减压器JYl入口连接高压氢气路过滤器Gl，出口连接主氢气动阀QDl入口，主氢减压器JYl与主氢气动阀QDl之间通过3个三通分别连接主氢低压压力表P3及其压力传感器、安全阀Al、主氢放气手阀F5的入口 ；主氢气动阀QDl出口连接至试验间主氢路；安全阀Al和主氢放气手阀F5的出口连接氢气泄放出口。
[0057]分氢路包括分氢减压器JY2、分氢低压压力表P5及其压力传感器、分氢气动阀QD2、分氢放气手阀F6及安全阀A2。
[0058]分氢减压器JY2入口连接高压氢气路过滤器Gl，出口连接分氢气动阀QD2入口，分氢减压器JY2与分氢气动阀QD2之间通过3个三通分别连接分氢低压压力表P5及其压力传感器、安全阀A2、分氢放气手阀F6的入口 ；分氢气动阀QD2出口连接至试验间分氢路；安全阀A2和分氢放气手阀F6的出口连接氢气泄放出口。
[0059]气动阀控制路包括操作氮气进气手阀F11、操作氮气过滤器G3、主氢操作电磁阀D1、分氢操作电磁阀D2、防爆箱及其放气出口。
[0060]操作氮气进气手阀Fll入口连接操作氮气气源，出口连接操作氮气过滤器G3入口 ；操作氮气过滤器G3出口连接主氢操作电磁阀Dl和分氢操作电磁阀D2的入口 ；主氢操作电磁阀Dl和分氢操作电磁阀D2的出口分别通过两根管连接主氢气动截止阀QDl和分氢气动截止阀QD2的操作气入口，用以控制气动截止阀的开启和关闭；主氢操作电磁阀Dl和分氢操作电磁阀D2置于开有放气口的防爆箱内。
[0061]大容量低压氢气储罐路包括Im3低压氢气储罐、低压氢气储罐进气手阀F7、低压氢气储罐压力表P7及其压力传感器、低压氢气储罐放气手阀F12及低压氢气储罐安全阀A3。
[0062]低压氢气储罐进气手阀F7入口通过可拆装接头A连接于分氢减压器JY2与分氢气动阀QD2间的管路，出口分别连接低压氢气储罐压力表P7及其压力传感器、Im3低压氢气储罐及低压氢气储罐安全阀A3的入口 ；lm3低压氢气储罐出口连接低压氢气储罐放气手阀F12入口 ；低压氢气储罐放气手阀F12出口通过可拆装接头B连接至氢气泄放出口 ；低压氢气储罐安全阀A3出口通过可拆装接头C连接至氢气泄放出口。
[0063]试验间氢气泄放入口连接氢气泄放出口。
[0064]实现功能:
[0065]主氢路、分氢路通过气调式减压器为试验间气路分别提供两路压力6MPa以下的氢气，可互为备份，也可同时进行需要两路氢气的试验，如发动机双机试验，配合使用不同的音速喷嘴，可以得到不同流量的氢气，主要用于中等压力、中等流量的氢气供应。气调式减压器通过针型节流阀控制气体进出缓冲罐并调节缓冲罐内的压力，达到调节减压器后压力的效果。大容积低压氢气储罐通过接头连接于氢气系统，可由分氢路或其它气源供气，可储存并提供1.2MPa以下的低压氢气，主要用于低压力、小流量的微小型发动机的氢气供应，保证更精确的压力供应。因此，包含主氢路、分氢路、大容量低压氢气储罐路的系统压力调节稳定、范围广，通用性较强，可满足多任务的工作需求。
[0066]氢气系统在氢气高压、主氢低压、分氢低压、大容积低压氢气储罐设置远程压力监测，在主氢低压、分氢低压设置远程控制的电磁阀，实现对系统的远程监控，保证使用过程中的便捷性和安全性。
[0067]由于氢气易燃易爆的性质，氢气系统采取了更加严格的安全防范措施，保障系统的安全性。具体包括:使用高压氮气而非氢气作为气调式减压器的调节气源，高压氮气同时具有置换管路氢气的作用；使用由电磁阀控制的气动阀控制氢气通断，并对电磁阀进行隔离处理，防止电磁阀工作时引燃或引爆氢气；系统设计专用的氢气泄放手阀、管路和出口，主氢路、分氢路和大容积低压氢气储罐设计有安全阀，安全阀出口连接至氢气泄放管路，根据所在位置允许的最大压力值进行阈值设置，当管路内压力高于安全阀安全阈值时，安全阀自动打开进行管路泄压，保障系统安全可靠；试验间管路中未参与反应的低压氢气通过氢气泄放管路排放至专用泄放出口，避免氢气直接排放至真空舱破坏真空度，或排放至试验间造成安全事故。
[0068]操作过程:
[0069]本发明提出为真空羽流效应实验系统提供压力准确、流量稳定、安全可靠的氢气工质的氢气系统。
[0070](I)状态检查:
[0071]氢气系统使用前，需保证所有手动截止阀、针形节流阀和电磁阀处于关闭状态。连接高压氢气至高压氢气进气入口，连接高压氮气至高压氮气入口，连接低压氮气至操作氮气入口。
[0072](2)管路置换:
[0073]系统第一次使用前或长期放置再使用前，因管路和大容积低压氢气储罐内存在或可能存在空气，需先用氮气置换其中的空气，再用氢气置换氮气。
[0074]主氢路、分氢路置换的操作为:依次打开高压氮气进气手阀F2、指挥进气手阀F3、置换进气手阀F4，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀JLl和分氢指挥节流阀几2，观察主氢低压压力表P3和分氢低压压力表P5，压力达到一个低压值时(一般0.5MPa以下)，关闭节流阀；打开操作氮气进气手阀F11，在测控间远程开启主氢操作电磁阀D1、分氢操作电磁阀D2，以控制开启主氢气动阀QDl和分氢气动阀QD2，持续通氮气半分钟以上，使管路内空气全部置换为氮气；关闭主氢操作电磁阀Dl和分氢操作电磁阀D2,以控制关闭主氢气动阀QDl和分氢气动阀QD2，关闭置换进气手阀F4;打开高压氢气进气手阀F1，开启主氢操作电磁阀D1、分氢操作电磁阀D2,以控制开启主氢气动阀QDl和分氢气动阀QD2,持续通氢气半分钟以上，使管路内氮气全部置换为氢气；置换完毕，关闭主氢操作电磁阀Dl和分氢操作电磁阀D2，以控制关闭主氢气动阀QDl和分氢气动阀QD2，关闭指挥进气手阀F3、高压氮气进气手阀F2、高压氢气进气手阀Fl。
[0075]大容积低压氢气储罐置换的操作为:依次打开高压氮气进气手阀F2、指挥进气手阀F3、置换进气手阀F4，缓慢旋转打开分氢指挥节流阀几2，观察分氢低压压力表P5，压力达到一个低压值时(一般0.5MPa以下)，关闭分氢指挥节流阀；打开低压氢气储罐进气手阀F7和低压氢气储罐放气手阀F12，持续同氮气I分钟以上，使大容积低压氢气储罐内的空气全部置换为氮气；关闭低压氢气储罐进气手阀F7、低压氢气储罐放气手阀F12和置换进气手阀F4，打开高压氢气进气手阀Fl，打开低压氢气储罐进气手阀F7和低压氢气储罐放气手阀F12，持续通氢气I分钟以上，使大容积低压氢气储罐内的氮气全部置换为氢气；置换完毕后，将所有开启的手阀关闭。
[0076](3)调压供气:
[0077]使用主氢路供气时，打开高压氢气进气手阀F1、高压氮气进气手阀F2、指挥进气手阀F3，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀几1，观察主氢指挥压力表P2和主氢低压压力表P3，当主氢低压压力表P3达到需求的压力时，关闭主氢指挥节流阀几1。若主氢低压压力表P3的示数高于需求压力，关闭指挥进气手阀F3，打开指挥放气手阀F9，微开主氢放气手阀F5，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀几1，观察主氢指挥压力表P2和主氢低压压力表P3，当主氢低压压力表P3的示数达到需求的压力时，关闭主氢指挥节流阀几1、主氢放气手阀F5、指挥放气手阀F9，打开指挥进气手阀F3。调节压力完毕后，即可在测控间远程控制主氢操作电磁阀Dl以开启或关闭主氢气动阀QD1，并监测氢气高压压力表Pl和主氢低压压力表P3，实现对主氢路供气的监控。
[0078]使用分氢路供气或主氢、分氢同时供气时,操作与主氢路类似。
[0079]当进行低压力、小流量的微小型发动机真空羽流效应试验时，使用大容积低压氢气储罐对发动机进行氢气供应，压力、流量控制相对于减压器更为准确、稳定，操作更为便捷。大容积低压氢气储罐通过可拆装接头A连接于氢气系统的分氢路，连接时可由分氢路供气，不连接时可由其它气源供气，打开低压氢气储罐进气手阀F7，观察低压氢气储罐压力表P7，示数达到需求的压力时，关闭低压氢气储罐进气手阀F7 ;若低压氢气储罐压力表P7的示数高于需求压力，关闭低压氢气储罐进气手阀F7，打开低压氢气储罐放气手阀F12，观察示数达到需求的压力，关闭低压氢气储罐放气手阀F12。调节压力完毕后，通过可拆装接头B连接其它气路进行供气。
[0080](4)泄压放气
[0081 ] 试验完毕后，需要对管路内的氢气进行泄压放气。
[0082]主氢路、分氢路泄压放气的具体操作为:关闭高压氢气进气手阀F1、高压氮气进气手阀F2、指挥进气手阀F3，打开主氢放气手阀F5、分氢放气手阀F6、高压氢气放气手阀F10、指挥放气手阀F9、主氢指挥节流阀几1、分氢指挥节流阀几2，观察氢气高压P1、主氢指挥压力P2、主氢低压P3、分氢指挥压力P4和分氢低压P5，当所有压力降至IMPa，以下时，关闭所有手阀和节流阀，这样不仅可以保证系统在低压氢气下的安全性，而且短时间内再次使用氢气系统无需进行置换操作，提高便捷性。
[0083]大容积低压氢气储罐由于氢气压力较低，一般情况下无需泄压放气。
【权利要求】
1.一种真空羽流效应实验系统氢气系统，包括高压氢气路、指挥/置换气路、主氢路、分氢路、气动阀控制路和大容量低压氢气储罐路； 高压氢气路包括高压氢气进气手阀(F1)、氢气高压压力表(Pl)及其压力传感器、高压氢气路过滤器(Gl)及高压氢气放气手阀(FlO)； 高压氢气进气手阀(Fl)入口连接高压氢气气源，出口通过三通连接高压氢气路过滤器(Gl)和高压放气手阀(FlO)的入口 ；高压氢气放气手阀(FlO)出口连接氢气泄放出口 ；氢气高压压力表(Pl)及其压力传感器连接在高压氢气进气手阀(Fl)与高压氢气路过滤器(Gl)之间的管路上；高压氢气路过滤器(Gl)出口连接主氢减压器(JYl)和分氢减压器(JY2)的入口 ； 指挥/置换气路包括高压氮气进气手阀(F2)、高压氮气压力表(P6)、高压氮气过滤器(G2)、高压氮气放气手阀(F8)、指挥进气手阀(F3)、置换进气手阀(F4)、指挥放气手阀(F9)、主氢指挥节流阀(几1)、主氢指挥缓冲罐(HC1)、主氢指挥压力表(P2)、分氢指挥节流阀(几2 )、分氢指挥缓冲罐(HC2 )、分氢指挥压力表(P4 ); 高压氮气进气手阀(F2)进气入口连接高压氮气气源，出口连接高压氮气过滤器(G2)入口，高压氮气压力表(P6)连接在高压氮气进气手阀(F2)与高压氮气过滤器(G2)之间的管路上；高压氮气过滤器(G2)出口通过四通分别连接高压氮气放气手阀(F8)、指挥进气手阀(F3)、置换进气手阀(F4)的入口 ；指挥进气手阀(F3)出口通过四通分别连接指挥放气手阀(F9)、主氢指挥节流阀(JLl)和分氢指挥节流阀(JL2)的入口 ；置换进气手阀(F4)出口连接至高压氢气进气手阀(Fl)与高压氢气路过滤器(Gl)之间的管路上；高压氮气放气手阀(F8 )和指挥放气手阀(F9 )的出口连接氢气泄放出口 ；主氢指挥节流阀(JLl)出口通过四通连接主氢指挥缓冲罐(HCl)、主氢指挥压力表(P2 )及主氢减压器(JYl)的指挥气进气口 ；分氢指挥节流阀(几2)出口通过四通连接分氢指挥缓冲罐(HC2)、分氢指挥压力表(P4)及分氢减压器(JY2)的指挥气进气口 ； 主氢路包括主氢减压器(JY1)、主氢低压压力表(P3)及其压力传感器、主氢气动阀(QD1)、主氢放气手阀(F5)及安全阀(Al)； 主氢减压器(JYl)入口连接高压氢气路过滤器(G1)，出口连接主氢气动阀(QDl)入口，主氢减压器(JYl)与主氢气动阀(QDl)之间通过3个三通分别连接主氢低压压力表(P3)及其压力传感器、安全阀(Al)、主氢放气手阀(F5)的入口 ；主氢气动阀(QDl)出口连接至试验间主氢路；安全阀(Al)和主氢放气手阀(F5)的出口连接氢气泄放出口 ； 分氢路包括分氢减压器(JY2)、分氢低压压力表(P5)及其压力传感器、分氢气动阀(QD2)、分氢放气手阀(F6)及安全阀(A2); 分氢减压器(JY2 )入口连接高压氢气路过滤器(Gl)，出口连接分氢气动阀(QD2 )入口，分氢减压器(JY2 )与分氢气动阀(QD2 )之间通过3个三通分别连接分氢低压压力表(P5 )及其压力传感器、安全阀(A2)、分氢放气手阀(F6)的入口 ；分氢气动阀(QD2)出口连接至试验间分氢路；安全阀(A2)和分氢放气手阀(F6)的出口连接氢气泄放出口 ； 气动阀控制路包括操作氮气进气手阀(F11)、操作氮气过滤器(G3)、主氢操作电磁阀(D1)、分氢操作电磁阀(D2)、防爆箱及其放气出口 ； 操作氮气进气手阀(Fll)入口连接操作氮气气源，出口连接操作氮气过滤器(G3)入口 ；操作氮气过滤器(G3)出口连接主氢操作电磁阀(Dl)和分氢操作电磁阀(D2)的入口 ；主氢操作电磁阀(Dl)和分氢操作电磁阀(D2)的出口分别通过两根管连接主氢气动截止阀(QDl)和分氢气动截止阀(QD2)的操作气入口，用以控制气动截止阀的开启和关闭；主氢操作电磁阀(Dl)和分氢操作电磁阀(D2)置于开有放气口的防爆箱内； 大容量低压氢气储罐路包括低压氢气储罐、低压氢气储罐进气手阀(F7)、低压氢气储罐压力表(P7)及其压力传感器、低压氢气储罐放气手阀(F12)及低压氢气储罐安全阀(A3)； 低压氢气储罐进气手阀(F7 )入口通过可拆装接头A连接于分氢减压器(JY2 )与分氢气动阀(QD2)间的管路，出口分别连接低压氢气储罐压力表(P7)及其压力传感器、低压氢气储罐及低压氢气储罐安全阀(A3)的入口 ；低压氢气储罐出口连接低压氢气储罐放气手阀(F12)入口 ；低压氢气储罐放气手阀(F12)出口通过可拆装接头B连接至氢气泄放出口 ；低压氢气储罐安全阀(A3)出口通过可拆装接头C连接至氢气泄放出口 ； 试验间氢气泄放入口连接氢气泄放出口。
2.一种真空羽流效应实验系统氢气系统的操作方法，包括以下几个步骤: (1)状态检查: 氢气系统使用前，保证所有手动截止阀、针形节流阀和电磁阀处于关闭状态；连接高压氢气至高压氢气进气入口，连接高压氮气至高压氮气入口，连接低压氮气至操作氮气入Π ； (2)管路置换: 系统第一次使用前或长期放置再使用前，需先用氮气置换其中的空气，再用氢气置换氮气； 主氢路、分氢路置换的操作为:依次打开高压氮气进气手阀(F2)、指挥进气手阀(F3)、置换进气手阀(F4)，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀(JLl)和分氢指挥节流阀(几2)，观察主氢低压压力表(P3)和分氢低压压力表(P5)，压力达到0.5MPa以下，关闭节流阀；打开操作氮气进气手阀(F11)，在测控间远程开启主氢操作电磁阀(D1)、分氢操作电磁阀(D2)，以控制开启主氢气动阀(QDl)和分氢气动阀(QD2 )，持续通氮气半分钟以上，使管路内空气全部置换为氮气；关闭主氢操作电磁阀(Dl)和分氢操作电磁阀(D2),以控制关闭主氢气动阀(QDl)和分氢气动阀(QD2)，关闭置换进气手阀(F4);打开高压氢气进气手阀(F1)，开启主氢操作电磁阀(D1)、分氢操作电磁阀(D2),以控制开启主氢气动阀(QDl)和分氢气动阀(QD2)，持续通氢气半分钟以上，使管路内氮气全部置换为氢气；置换完毕，关闭主氢操作电磁阀(Dl)和分氢操作电磁阀(D2),以控制关闭主氢气动阀(QDl)和分氢气动阀(QD2),关闭指挥进气手阀(F3)、高压氮气进气手阀(F2)、高压氢气进气手阀(Fl)； 大容积低压氢气储罐置换的操作为:依次打开高压氮气进气手阀(F2)、指挥进气手阀(F3)、置换进气手阀(F4)，缓慢旋转打开分氢指挥节流阀(几2)，观察分氢低压压力表(P5)，压力达到0.5MPa以下，关闭分氢指挥节流阀；打开低压氢气储罐进气手阀(F7)和低压氢气储罐放气手阀(F12)，持续同氮气I分钟以上，使大容积低压氢气储罐内的空气全部置换为氮气；关闭低压氢气储罐进气手阀(F7)、低压氢气储罐放气手阀(F12)和置换进气手阀(F4)，打开高压氢气进气手阀(Fl )，打开低压氢气储罐进气手阀(F7)和低压氢气储罐放气手阀(F12)，持续通氢气I分钟以上，使大容积低压氢气储罐内的氮气全部置换为氢气；置换完毕后，将所有开启的手阀关闭；(3)调压供气: 使用主氢路供气时，打开高压氢气进气手阀(F1)、高压氮气进气手阀(F2)、指挥进气手阀(F3)，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀(JL1)，观察主氢指挥压力表(P2)和主氢低压压力表(P3)，当主氢低压压力表(P3)达到需求的压力时，关闭主氢指挥节流阀(JLl);若主氢低压压力表(P3)的示数高于需求压力，关闭指挥进气手阀(F3)，打开指挥放气手阀(F9)，微开主氢放气手阀(F5)，缓慢旋转打开主氢指挥节流阀(JL1)，观察主氢指挥压力表(P2)和主氢低压压力表(P3)，当主氢低压压力表(P3)的示数达到需求的压力时，关闭主氢指挥节流阀(JL1)、主氢放气手阀(F5)、指挥放气手阀(F9)，打开指挥进气手阀(F3);调节压力完毕后，即可在测控间远程控制主氢操作电磁阀(Dl)以开启或关闭主氢气动阀(QD1)，并监测氢气高压压力表(Pl)和主氢低压压力表(P3)，实现对主氢路供气的监控； 使用分氢路供气或主氢、分氢同时供气时，操作与主氢路同理； 当进行低压力、小流量的微小型发动机真空羽流效应试验时，使用大容积低压氢气储罐对发动机进行氢气供应，大容积低压氢气储罐通过可拆装接头A连接于氢气系统的分氢路，连接时由分氢路供气，不连接时由其它气源供气，打开低压氢气储罐进气手阀(F7)，观察低压氢气储罐压力表(P7)，示数达到需求的压力时，关闭低压氢气储罐进气手阀(F7);若低压氢气储罐压力表(P7)的示数高于需求压力，关闭低压氢气储罐进气手阀(F7)，打开低压氢气储罐放气手阀(F12)，观察示数达到需求的压力，关闭低压氢气储罐放气手阀(F12);调节压力完毕后，通过可拆装接头B连接其它气路进行供气； (4)泄压放气 试验完毕后，需要对管路内的氢气进行泄压放气； 主氢路、分氢路泄压放气的具体操作为:关闭高压氢气进气手阀(F1)、高压氮气进气手阀(F2)、指挥进气手阀(F3)，打开主氢放气手阀(F5)、分氢放气手阀(F6)、高压氢气放气手阀(F10)、指挥放气手阀(F9)、主氢指挥节流阀(JL1)、分氢指挥节流阀(JL2，观察氢气高压(P1)、主氢指挥压力(P2)、主氢低压(P3)、分氢指挥压力(P4)和分氢低压(P5)，当所有压力降至1MPa，以下时，关闭所有手阀和节流阀。
【文档编号】G01M9/06GK103499020SQ201310452698
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】贺碧蛟, 吴靖, 韩乐, 蔡国飙 申请人:北京航空航天大学