一种液体火箭发动机节流圈试验台系统的制作方法

本实用新型属于发动机试验技术领域，具体涉及一种液体火箭发动机节流圈试验台系统。

背景技术：

液体火箭发动机系统部件按照其功能基本可以分为两类：第一类是工质传递、控制部件，主要包括气液管路、节流圈、阀门和喷嘴之类的部件，其惯性小，响应时间相对较短；第二类是包含能量转换的部件，主要包括氢氧涡轮泵、燃气发生器和燃烧室等部件，其惯性较大，响应时间相对较长。在液体火箭发动机中，对于第一类部件，根据其中流动工质的状态可以分为液体管路、气体管路和气液混合管路，以及在管路中作为控制、限制元件的节流圈、阀门和喷嘴等部件。节流圈试验台是研究火箭推力室节流圈产品流量合格率的试验平台，通过模拟产品现场工况环境，搭建机械工艺结构，设计电气控制与测试采集系统，对现场设备实现电气控制，并对各类传感器完成信号采集。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种液体火箭发动机节流圈试验台系统，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在液体火箭发动机节流圈的流量合格率检测中，充分模拟产品现场工况环境，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种液体火箭发动机节流圈试验台系统，包括供气单元、供水单元和检测单元；所述供气单元包括空气压缩机，所述空气压缩机的压缩空气输出端上连接有总供气管，所述总供气管上随气流方向依次设置有第一过滤器、手动球阀、气驱气体减压阀、第二过滤器、第一气动高压球阀和第二气动高压球阀，位于手动球阀和气驱气体减压阀之间的一段所述总供气管上连接有第一支供气管，以及用于为各个气动高压球阀供气的第二支供气管和用于为试件吹除供气的第三支供气管；所述第一支供气管上随气流方向依次设置有第三气动高压球阀、第一定压减压阀和第一安全阀，所述第一定压减压阀通过第一连通管与气驱气体减压阀连接，所述第一连通管上设置有第一电子压力调节器，所述第一支供气管上设置有第二电子压力调节器，所述第二电子压力调节器位于第一安全阀远离第一定压减压阀的一侧，所述第二支供气管上设置有第二定压减压阀，所述第三支供气管上随气流方向依次设置有第三定压减压阀、手动截止阀和第三过滤器；所述供水单元包括净水器、储水箱和排水池，所述净水器的洁净水出水端连接有供水管，所述供水管的末端和排水池均与第一支供气管连接，所述供水管上从净水器至排水池方向上依次设置有气动球阀、第四过滤器、第四气动高压球阀、液体止回阀、第五气动高压球阀、第六气动高压球阀、第五过滤器、流量计和气驱液体背压阀，所述储水箱通过第二连通管与位于第一气动高压球阀和第二气动高压球阀之间的一段总供气管连接，所述第二连通管上设置有第二安全阀，位于液体止回阀和第五气动高压球阀之间的一段所述供水管通过第三连通管与储水箱连接，位于流量计和气驱液体背压阀之间的一段所述供水管通过第四连通管与第一支供气管连接，所述第四连通管上设置有第七气动高压球阀；所述检测单元包括第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器、第五压力变送器、第六压力变送器、第七压力变送器、第八压力变送器、液位变送器和温度变送器，所述第一压力变送器设置在第一过滤器和手动球阀之间的一段总供气管上，所述第二压力变送器设置在气驱气体减压阀和第二过滤器之间的一段总供气管上，所述第三压力变送器设置在第一气动高压球阀和第二气动高压球阀之间的一段总供气管上，所述第四压力变送器设置在第一安全阀和第二电子压力调节器之间的一段第一支供气管上，所述第五压力变送器设置在第二支供气管上，所述第六压力变送器设置在第三定压减压阀和手动截止阀之间的一段第三支供气管上，所述第七压力变送器设置在第五过滤器和流量计之间的一段供水管上，所述第八压力变送器设置在第七压力变送器和流量计之间的一段供水管上，所述液位变送器设置在储水箱上，所述温度变送器设置在第三连通管上。

上述的一种液体火箭发动机节流圈试验台系统，还包括控制单元，所述控制单元包括上位机、工控机、工业交换机、plc控制器和数据采集卡，所述上位机、工控机、plc控制器和数据采集卡均与工业交换机相接，所述plc控制器与数据采集卡相接，所述第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器、第五压力变送器、第六压力变送器、液位变送器和温度变送器均与plc控制器的输入端连接，所述第七压力变送器、第八压力变送器和流量计均与数据采集卡的输入端连接，所述第一电子压力调节器和第二电子压力调节器均与plc控制器的输出端连接。

上述的一种液体火箭发动机节流圈试验台系统，所述第七压力变送器和第八压力变送器之间用于放置待试验节流圈。

上述的一种液体火箭发动机节流圈试验台系统，所述plc控制器与数据采集卡之间采用opc通信模式。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型系统结构简单，设计合理，实现方便。

2、本实用新型通过第一定压减压阀调节第一支供气管中气压，通过第二定压减压阀调节第二支供气管中气压，通过第三定压减压阀调节第三支供气管中气压，实现供气单元中各个供气管路的气压精确控制。

3、本实用新型在待试验节流圈前设置第七压力变送器，在待试验节流圈后设置第八压力变送器和流量计，实现对待试验节流圈的液流特性进行准确稳定的采集。

4、本实用新型能够有效应用在液体火箭发动机节流圈的流量合格率检测中，充分模拟产品现场工况环境，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型系统结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在液体火箭发动机节流圈的流量合格率检测中，充分模拟产品现场工况环境，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理示意图；

图2为本实用新型控制单元的原理框图。

附图标记说明:

1—空气压缩机；2—总供气管；3—第一过滤器；

4—手动球阀；5—气驱气体减压阀；6—第二过滤器；

7—第一气动高压球阀；8—第二气动高压球阀；9—第一支供气管；

10—第二支供气管；11—第三支供气管；12—第三气动高压球阀；

13—第一定压减压阀；14—第一安全阀；15—第一连通管；

16—第一电子压力调节器；17—第二电子压力调节器；18—第二定压减压阀；

19—第三定压减压阀；20—手动截止阀；21—第三过滤器；

22—净水器；23—储水箱；24—排水池；

25—供水管；26—气动球阀；27—第四过滤器；

28—第四气动高压球阀；29—液体止回阀；30—第五气动高压球阀；

31—第六气动高压球阀；32—第五过滤器；33—流量计；

34—气驱液体背压阀；35—第二连通管；36—第二安全阀；

37—第三连通管；38—第四连通管；39—第七气动高压球阀；

40—第一压力变送器；41—第二压力变送器；42—第三压力变送器；

43—第四压力变送器；44—第五压力变送器；45—第六压力变送器；

46—第七压力变送器；47—第八压力变送器；48—液位变送器；

49—温度变送器；50—上位机；51—工控机；

52—工业交换机；53—plc控制器；54—数据采集卡。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的液体火箭发动机节流圈试验台系统，包括供气单元、供水单元和检测单元；所述供气单元包括空气压缩机1，所述空气压缩机1的压缩空气输出端上连接有总供气管2，所述总供气管2上随气流方向依次设置有第一过滤器3、手动球阀4、气驱气体减压阀5、第二过滤器6、第一气动高压球阀7和第二气动高压球阀8，位于手动球阀4和气驱气体减压阀5之间的一段所述总供气管2上连接有第一支供气管9，以及用于为各个气动高压球阀供气的第二支供气管10和用于为试件吹除供气的第三支供气管11；所述第一支供气管9上随气流方向依次设置有第三气动高压球阀12、第一定压减压阀13和第一安全阀14，所述第一定压减压阀13通过第一连通管15与气驱气体减压阀5连接，所述第一连通管15上设置有第一电子压力调节器16，所述第一支供气管9上设置有第二电子压力调节器17，所述第二电子压力调节器17位于第一安全阀14远离第一定压减压阀13的一侧，所述第二支供气管10上设置有第二定压减压阀18，所述第三支供气管11上随气流方向依次设置有第三定压减压阀19、手动截止阀20和第三过滤器21；所述供水单元包括净水器22、储水箱23和排水池24，所述净水器22的洁净水出水端连接有供水管25，所述供水管25的末端和排水池24均与第一支供气管9连接，所述供水管25上从净水器22至排水池24方向上依次设置有气动球阀26、第四过滤器27、第四气动高压球阀28、液体止回阀29、第五气动高压球阀30、第六气动高压球阀31、第五过滤器32、流量计33和气驱液体背压阀34，所述储水箱23通过第二连通管35与位于第一气动高压球阀7和第二气动高压球阀8之间的一段总供气管2连接，所述第二连通管35上设置有第二安全阀36，位于液体止回阀29和第五气动高压球阀30之间的一段所述供水管25通过第三连通管37与储水箱23连接，位于流量计33和气驱液体背压阀34之间的一段所述供水管25通过第四连通管38与第一支供气管9连接，所述第四连通管38上设置有第七气动高压球阀39；所述检测单元包括第一压力变送器40、第二压力变送器41、第三压力变送器42、第四压力变送器43、第五压力变送器44、第六压力变送器45、第七压力变送器46、第八压力变送器47、液位变送器48和温度变送器49，所述第一压力变送器40设置在第一过滤器3和手动球阀4之间的一段总供气管2上，所述第二压力变送器41设置在气驱气体减压阀5和第二过滤器6之间的一段总供气管2上，所述第三压力变送器42设置在第一气动高压球阀7和第二气动高压球阀8之间的一段总供气管2上，所述第四压力变送器43设置在第一安全阀14和第二电子压力调节器17之间的一段第一支供气管9上，所述第五压力变送器44设置在第二支供气管10上，所述第六压力变送器45设置在第三定压减压阀19和手动截止阀20之间的一段第三支供气管11上，所述第七压力变送器46设置在第五过滤器32和流量计33之间的一段供水管25上，所述第八压力变送器47设置在第七压力变送器46和流量计33之间的一段供水管25上，所述液位变送器48设置在储水箱23上，所述温度变送器49设置在第三连通管37上。

具体实施时，供气单元的气源一方面为各个气动元件提供驱动，另一方面通过控制各个气动高压球阀、调节电子减压阀来调节前端气源压力后注入储水箱23，间接调节储水箱23中压力输送至供水管25中，其中，通过第一定压减压阀13调节第一支供气管9中气压，通过第二定压减压阀18调节第二支供气管10中气压，通过第三定压减压阀19调节第三支供气管11中气压，将气压均调节至0.8mpa。

如图2所示，本实用新型的液体火箭发动机节流圈试验台系统，还包括控制单元，所述控制单元包括上位机50、工控机51、工业交换机52、plc控制器53和数据采集卡54，所述上位机50、工控机51、plc控制器53和数据采集卡54均与工业交换机52相接，所述plc控制器53与数据采集卡54相接，所述第一压力变送器40、第二压力变送器41、第三压力变送器42、第四压力变送器43、第五压力变送器44、第六压力变送器45、液位变送器48和温度变送器49均与plc控制器53的输入端连接，所述第七压力变送器46、第八压力变送器47和流量计33均与数据采集卡54的输入端连接，所述第一电子压力调节器16和第二电子压力调节器17均与plc控制器53的输出端连接。

具体实施时，plc控制器53为西门子plc，包括电源模块ps307、cpu315-2dp、以太网cp-343模块、数字量输出模块(do)、模拟量输入模块(ai)、模拟量输出模块(ao)，数据采集卡54为美国国家仪器(ni)数据采集卡。

本实施例中，所述第七压力变送器46和第八压力变送器47之间用于放置待试验节流圈。

本实施例中，所述plc控制器53与数据采集卡54之间采用opc通信模式。

本实用新型使用时，首先打开气动球阀26，净水器22中水源通过第四过滤器27，同时，打开第四气动高压球阀28，使水源经过液体止回阀29进入储水箱23中，此时，第五气动高压球阀30和第六气动高压球阀31均处于关闭状态，通过液位变送器48检测到储水箱23中达到标准水量后，关闭第四气动高压球阀28，加水环节结束。进入增压环节，空气压缩机1气源压力设置为24mpa，打开手动球阀4，在第一定压减压阀13、第二定压减压阀18和第三定压减压阀19的作用下，使第一支供气管9、第二支供气管10和第三支供气管11中气压均调节至0.8mpa；然后，打开总供气管2上第一气动高压球阀7，关闭第二气动高压球阀8，并通过调节第一电子压力调节器16参数控制气驱气体减压阀5，使总供气管2中气压为21.9mpa，然后，打开第五气动高压球阀30和第六气动高压球阀31，并通过调节第二电子压力调节器17参数控制气驱液体背压阀34，并将第二电子压力调节器17的压力值设置为7.9mpa。进入测试环节，第七压力变送器46和第八压力变送器47采集待试验节流圈两侧的压力值，同时记录流量计33数据并与节流圈产品标准进行比对，得到节流圈产品合格情况。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。