一种高超声速风洞用切断阀与总调压阀的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其中切断阀和总调压阀依次设置在高压主进气管路上，所述控制系统包括驱动管路系统和电气控制系统。驱动管路系统包括气体管路和液压管路，气体管路连接所述高压主进气管路引取高压气并驱动切断阀和总调压阀的联动开启或者关闭，液压管路连通所述总调压阀的油腔通过调节油腔压力使总调压阀阀后压力保持稳定；电气控制系统利用控制器采集所述气体管路和液压管路上的压力数据，根据预设模式控制驱动管路系统的通断来实现所述切断阀和总调压阀的自动开启或者关闭，还能够实现总调压阀阀后压力调节功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切断阀及总调压阀控制系统，特别是一种用于高超声速风洞高压主进气管路上的切断阀开关控制和总调压阀阀后压力调节控制。
技术介绍
在常规高超声速风洞的高压主进气管路上，依次设置有切断阀与总调压阀。切断阀用于快速开启或关闭高压气源。总调压阀是用于调节并稳定阀后压力，对高压主进气进行减压，以保证总调压阀后二级调压阀来流稳定，阀后压力调节精度高。在以前的高超声速风洞的控制系统中两个阀门的控制系统是独立进行设计，由操作人员手动操作阀门来实现。由于风洞每天试验次数较多，操作强度大，而且极容易出错。因此有必要将切断阀与总调压阀两个阀门联合进行控制系统设计，将它们的操作设计成自动方式，不仅保证试验的可靠性，而且提高试验效率，节省成本，而目前高超声速风洞还没有这样的自动化的控制系统。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种高超声速风洞用切断阀及总调压阀控制系统，包括切断阀及总调压阀驱动管路部分和电气控制部分。将可编程逻辑控制器PLC、液晶触摸屏、Profibus-DP现场总线、电磁开关阀、电磁换向阀以及电液伺服阀引入到传统的切断阀及总调压阀控制中，实现切断阀和总调压阀的联动自动开启或关闭，并按照预定程序进行总调压阀阀后压力调节。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种高超声速风洞用切断阀与总调压阀的控制系统，其中所述切断阀和总调压阀依次设置在高压主进气管路上，其所述控制系统包括驱动管路系统和电气控制系统。驱动管路系统，其包括气体管路和液压管路，所述气体管路连接所述高压主进气管路引取高压气并驱动所述切断阀和总调压阀的联动开启或者关闭，所述液压管路连通所述总调压阀的油腔通过调节油腔压力使所述总调压阀阀后压力保持稳定；电气控制系统，其包括系统控制器，用于控制气体管路通断的电磁开关阀，用于控制第二管道和第三管道气体流向的电磁换向阀以及用于控制所述液压管路的电液伺服阀；所述系统控制器采集所述气体管路和液压管路上的压力数据，根据预设模式控制所述电磁开关阀、电磁换向阀以及电液伺服阀的通断来实现所述切断阀和总调压阀的自动开启、关闭和压力调节；其中，所述气体管路包括：第一管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀和总调压阀之间的管路；第二管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀的关闭舱或者开启舱；第三管道，其引取所述主高压进气管的高压气通入所述总调压阀的压紧舱；以及排气管道，其分别连通所述切断阀关闭舱或者开启舱和所述总调压阀的压紧舱，用于排出所述切断阀和总调压阀压紧舱内的高压气体。优选的是，所述高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统还包括：超压保护管路，其包括：第四管道，其设置在所述第二管道和第三管道的进气方向的上游。安全阀，其串联在所述第四管道上，用于当气体管路中的压力超过指定压力后，自动放气。优选的是，所述气体管路还包括：一主管道，其进气端连接所述主高压进气管路，出气端连接所述第一管道；所述主管道安装有用于手动开启或者关闭所述气体管路的第一手动截止阀；一支路管道，其与所述第一管道并联，所述支路管道的进气端连接所述主管道，出气端连接相互并联的第二管道和第三管道，所述支路管道上安装有用于将气体压力降低到指定压力的减压阀。优选的是，所述电磁开关阀包括：设置在所述支路管道上的第一电磁开关阀、设置在所述第一管道上的第二电磁开关阀；所述电磁换向阀包括设置在第二管道上的两位四通电磁换向阀和设置在所述第三管道上的两位三通电磁换向阀；所述两位四通电磁换向阀用于改变所述第二管道内的气体流向；所述两位三通电磁换向阀用于改变所述第三管道内的气体流向。优选的是，所述高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统还包括：断电自动保护管路及实现，其包括：第五管道，其连接在所述总调压阀的进气腔，用于在断电时自动压紧所述总调压阀保证总调压阀阀后设备安全；第二手动截止阀，其串联在所述第五管道上；以及第三电磁开关阀，其与所述第二手动截止阀并联设置在所述第五管道上，共同控制所述第五管道的通断。断电自动保护的实现例如还包括设置第一管道中第二电磁开关阀为断电自动关闭状态，支路管道上第一电磁开关阀为断电自动开启状态，第二管道上两位四通电磁换向阀为断电向关闭舱充气状态，第三管道上两位三通电磁换向阀为断电向压紧舱充气状态。系统在断电后，会保证切断阀与总调压阀自动关闭，从而保证系统安全。优选的是，所述高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统还包括安装在与总调压阀的油腔相通的液压管路，液压管路上安装电液伺服阀，单作用输出液压油给总调压阀的油腔，用于闭环调节油腔内部液压油压力，从而实现调节总调压阀后管道内部气体压力，并保持稳定。优选的是，所述高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统还包括安装在所述主管道上用于过滤气体的气体过滤器和安装在所述液压管路上的用于过滤液压油的液体过滤器；多个压力传感器，其用于检测所述高压主进气管路、所述气体管路各部分以及液压管路的压力，并输出信号至所述系统控制器；以及柜体，其用于收纳所述气体管路和电气控制系统。优选的是，所述电气控制系统还包括与所述控制器连接的Profibus-DP通信模块，与风洞主控系统控制器进行连接，实现数据上传及指令下达，从而实现该系统远程操作。本专利技术另一个目的是提供一种基于所述高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统的控制方法，其包括以下步骤：步骤一，开启第一手动截止阀，关闭第二手动截止阀；开启第一电磁开关阀，第二管道和第三管道通入高压气体；步骤二，检测所述液压管路的压力值，当所述液压管路的压力值小于第一预设压力值时，通过所述两位四通电磁换向阀和两位三通电磁换向阀使所述切断阀关闭舱和总调压阀的压紧舱充气压紧，关闭所述切断阀和总调压阀；步骤三，检测所述支路管道的压力值，当所述压力值大于第二预设压力值时，开启第二电磁开关阀连通第一管道向所述切断阀与总调压阀之间的管道和所述总调压阀的进气腔充入高压平衡气，减少所述切断阀的开启作用力；步骤四，当所述高压主进气管路与所述第一管道的压力差值小于第三预设压力值时，控制所述两位四通电磁换向阀使第二管道向所述切断阀的开启舱充气，开启所述切断阀；步骤五，关闭第二电磁开关阀，断开所述第一管道；步骤六，控制所述两位三通电磁换向阀使所述总调压阀的压紧舱放气；开启所述总调...

【技术保护点】
一种高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其中所述切断阀和总调压阀依次设置在高压主进气管路上，其特征在于，所述控制系统包括：驱动管路系统，其包括气体管路和液压管路，所述气体管路连接所述高压主进气管路引取高压气并驱动所述切断阀和总调压阀的联动开启或者关闭，所述液压管路连通所述总调压阀的油腔通过调节油腔压力使所述总调压阀阀后压力保持稳定；电气控制系统，其包括控制器，用于控制气体管路通断的电磁开关阀，用于控制第二管道和第三管道气体流向的电磁换向阀以及用于控制所述液压管路的电液伺服阀；所述控制器采集所述气体管路和液压管路上的压力数据，根据预设模式控制所述电磁开关阀、电磁换向阀以及电液伺服阀的通断来实现所述切断阀和总调压阀的自动开启或者关闭和压力调节；其中，所述气体管路包括：第一管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀和总调压阀之间的管路；第二管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀的关闭舱或者开启舱；第三管道，其引取所述主高压进气管的高压气通入所述总调压阀的压紧舱；以及排气管道，其分别连通所述切断阀的关闭舱或者开启舱和所述总调压阀的压紧舱，用于排出所述切断阀和总调压阀压紧舱内的高压气体。...

【技术特征摘要】
1.一种高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其中所述切断阀和总调压阀
依次设置在高压主进气管路上，其特征在于，所述控制系统包括：
驱动管路系统，其包括气体管路和液压管路，所述气体管路连接所述高压主进气管路
引取高压气并驱动所述切断阀和总调压阀的联动开启或者关闭，所述液压管路连通所述总
调压阀的油腔通过调节油腔压力使所述总调压阀阀后压力保持稳定；
电气控制系统，其包括控制器，用于控制气体管路通断的电磁开关阀，用于控制第二
管道和第三管道气体流向的电磁换向阀以及用于控制所述液压管路的电液伺服阀；所述控
制器采集所述气体管路和液压管路上的压力数据，根据预设模式控制所述电磁开关阀、电
磁换向阀以及电液伺服阀的通断来实现所述切断阀和总调压阀的自动开启或者关闭和压
力调节；
其中，所述气体管路包括：
第一管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀和总调压阀之
间的管路；
第二管道，其一端连接所述主高压进气管且引取高压气通入所述切断阀的关闭舱或者
开启舱；
第三管道，其引取所述主高压进气管的高压气通入所述总调压阀的压紧舱；
以及排气管道，其分别连通所述切断阀的关闭舱或者开启舱和所述总调压阀的压紧舱，
用于排出所述切断阀和总调压阀压紧舱内的高压气体。
2.如权利要求1所述的高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其特征在于，
还包括：超压保护管路，其包括：
第四管道，其设置在所述第二管道和第三管道的进气方向的上游；
安全阀，其串联在所述第四管道上，用于当气体管路中的压力超过指定压力后，自动
放气。
3.如权利要求2所述的高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其特征在于，
所述气体管路还包括：
一主管道，其进气端连接所述主高压进气管路，出气端连接所述第一管道；所述主管
道安装有用于手动开启或者关闭所述气体管路的第一手动截止阀；
一支路管道，其与所述第一管道并联，所述支路管道的进气端连接所述主管道，出气
端连接相互并联的第二管道和第三管道，所述支路管道上安装有用于将气体压力降低到指
定压力的减压阀。
4.如权利要求3所述的高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其特征在于，
所述电磁开关阀包括：设置在所述支路管道上的第一电磁开关阀、设置在所述第一管道上
的第二电磁开关阀；
所述电磁换向阀包括设置在第二管道上的两位四通电磁换向阀和设置在所述第三管
道上的两位三通电磁换向阀；所述两位四通电磁换向阀用于改变所述第二管道内的气体流
向；所述两位三通电磁换向阀用于改变所述第三管道内的气体流向。
5.如权利要求4所述的高超声速风洞用切断阀和总调压阀的控制系统，其特征在于，
还包括：断电自动保护管路，其中：
断电自动保护管路包括：第五管道，其连接在所述总调压阀的进气腔，用于在断电时
自动压紧所述总调压阀保证总调压阀阀后设备安全；第二手动截止阀，其串联在所述第五
管道上；以及第三电磁开关阀，其与所述第二手动截止阀并联设置在所述第五管道上，共
同控制所述第五管道的通断，该电磁开关阀为断电开启状态；
断电自动保护包括设置第一管道中第二电磁开关阀为断电自动关闭状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良泽，李玉秋，马利川，赵小运，沈逢京，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11