一种用于可变流场调压系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种用于可变流场调压系统及工艺，包括风洞体，所述调压系统分为增压支路、抽真空支路、补气支路和排气支路，所述增压支路单独设置一个主管道连接至风洞体，且抽真空支路、补气支路、排气支路共用一个主管道通过法兰与风洞体扩散段连接。该发明专利技术调压系统通过增压支路、抽真空支路和排气支路协同完成压力调节过程，可实现压力精确控制、连续动态可调，在压力调节过程采用双闭环PID控制策略，调压系统配置PLC控制，通过PLC控制高速开关阀进行联调，自动切换增压支路、补气支路、抽真空支路和排气支路的运行，既可以精确控制调压阀，方便使可变流场稳定段压力达到试验所需总压，又确保洞体内部压力处于安全压力范围。又确保洞体内部压力处于安全压力范围。又确保洞体内部压力处于安全压力范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于可变流场调压系统及工艺


[0001]本专利技术涉及风洞调压系统相关
，具体为一种用于可变流场调压系统及工艺。

技术介绍

[0002]风洞主要是通过人工产生和控制气流，以配合飞行器或其他物体进行模拟气体流动试验和观测，通过在室内限定空间的管状试验设备内进行试验，方便进行空气动力学等方面的研究，常规风洞设备在进行工作时需要保持风洞前室压力降低至极低真空状态，进气压力也需要进行过调节系统调节至目标压力后加热送入风洞前室，经扩散段加速形成高速下的均匀稳定的流场，用于模拟各种气流条件开展试验，而为了达到不同的模拟气流条件，如高超声速风洞等，则需要对风洞气流调压系统提出更高的要求。
[0003]而常规风洞设备多通过气源管路直接提供一定压力的压缩空气，在试验工作的过程中不便于进行一个低压力值的协调变动，而现在风洞试验数据的模型精度需求较高，受风洞流场压力的影响较大，在进行宽幅而精细的压力调节时，压力协调调整困难，调压精度较差，使得试验数据的准确性和精度受到很大影响，进而限制了高超声速风洞的高精度试验模拟能力，常规调压系统面对大幅度的高精度变化都不能很好地进行调整以获得需求的试验状态，对相关的试验进行与开展造成了极大的限制。
[0004]针对上述问题，在原有风洞调压系统的基础上进行创新设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于可变流场调压系统及工艺，以解决上述
技术介绍
中提出常规风洞调压系统不便于进行宽幅而精细的压力调节，压力协调调整困难，影响试验数据的准确性和精度的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于可变流场调压系统，包括风洞体；
[0007]所述调压系统分为增压支路、抽真空支路、补气支路和排气支路；
[0008]所述增压支路单独设置一个主管道连接至风洞体，且抽真空支路、补气支路、排气支路共用一个主管道通过法兰与风洞体扩散段连接；
[0009]所述增压支路、抽真空支路和排气支路协同完成压力调节过程，使风洞稳定段压力达到试验所需总压，压力调节范围10KPa～450KPa；
[0010]所述补气支路和抽真空支路协同完成风洞“清洗功能”，对洞内空气进行置换；
[0011]所述调压系统配置PLC控制，切换调压、补气、抽真空和排气运行工况，实时监测压力参数，根据压力值对系统配置的伺服调节阀、高速开关阀等阀门及真空机组进行控制，可通过本地控制实现压力调节，并接受核心控制系统的管理和调度，完成核心控制系统目标压力调控，实现远程控制；
[0012]所述调压系统在压力调节过程采用双闭环PID控制策略，调压系统小闭环由调压
系统PLC设定指令，压力变送器采集管道压力进行闭环调节，风洞系统大闭环由测量系统采集稳定段压力反馈至核心控制系统，核心控制系统对调压系统进行管理调度。
[0013]优选的，所述增压支路采用中压空气气源的干燥空气，且气源最大压力2500Kpa，由于该主管压力较大，设计在接口下端安设减压阀，将压力调节到50～2250KPa，可以起到稳定压力的作用，增压控制部分通过高精度压力变送器采集信号，经可编程控制器PID整定，与设定值做比较后输出模拟量信号来对伺服调节阀进行控制；
[0014]伺服调节阀设置阀组，前端和后端装有球阀，可以稳定调节，同时在旁路上增设截止阀，方便对高精度调节阀后期进行维护及故障处理；
[0015]为确保对增压支路的高速切断控制，在该管线上装有高速开关阀，同时对该阀门对应旁路截止阀的设计，方便后期的故障处理及维护；
[0016]为了安全及稳定供气，该管线上还装设有机械安全阀及高灵敏性闸阀。
[0017]优选的，所述补气支路主要起到辅助补气的作用，为了洁净空气，该管线上设计有精密空气过滤器，主要对气体中的油水进行过滤，为了确保补气支路的快速响应，在该管路上装有高速开关阀，通过高精度压力变送器采集信号，同时与系统内的设定压力作对比，当测检值低于设定值，输出报警，控制该高速开关阀开启。
[0018]优选的，所述排气支路主要起到稳压、清洗作用，为确保系统稳定运行，在该管线上通过压力开关来控制高速开关阀动作，在系统投用前，还需要具备可变流场“清洗”功能，利用中压空气气源的干燥空气将可变流场运行准备过程中洞体内部气体2～3次，通过时间继电控制来实现。
[0019]优选的，所述抽真空支路的抽气功能通过两套水环式真空泵来实现，两台真空泵为一用一备，当一台真空泵负压不够的情况下，另一台真空泵通过自动控制系统迅速启动，当真空压力达到设定值，两台真空泵进入待机状态；
[0020]为确保安全稳定运行，在该主管上装有高速开关阀，起到快速开或关通路，气体压力的调节采用伺服调节阀组，通过高精度压力变送器采集信号，经可编程控制器PID整定，与设定值做比较后输出模拟量信号来对伺服调节阀进行控制；
[0021]为确保对抽真空支路的高速切断控制，在该管线上装有高速开关阀，同时对该阀门对应旁路截止阀的设计，方便后期的故障处理及维护；
[0022]为了安全，该管线上还装设有高灵敏性闸阀。
[0023]一种用于可变流场调压系统的工艺流程，所述可变流场调压系统的工艺流程如下：
[0024]a、准备；b、设定目标压力；c、升压，压力调节到运行压力；d、进行试验；e、降压，恢复常压；
[0025]根据该可变流场的特点，调压系统运行采用下吹式运行方式；
[0026]在调压过程中，首先由控制系统下达指令给出目标运行压力，接受压力指令和压力变送器反馈的实际压力值，通过控制器解算出控制量，控制伺服调节阀的阀芯位移，将其调节至运行压力开度进行粗调，再依据稳定段压力数据进入闭环调节，直至压力稳定开始试验；
[0027]计算机控制调压过程中，根据采集的压力数据，通过PLC控制高速开关阀进行联调，自动切换增压支路、补气支路、抽真空支路和排气支路的运行。
[0028]优选的，所述降压过程分为两段，从450KPa调至100KPa的降压过程，打开排气支路的高速开关阀和闸阀，气体通过消声器后排入大气，从常压100KPa调至10KPa的降压过程，打开抽真空支路的高速开关阀和闸阀，根据洞内压力调整调节阀开度，真空机组启动。
[0029]优选的，所述升压过程分为两段，从10KPa调至100KPa的升压过程，打开补气支路的高速开关阀和闸阀，空气通过空气过滤器后进入可变流场管道内，从常压100KPa调至450KPa的降压过程，打开增压支路的减压阀、调节阀、高速开关阀、安全阀和闸阀，气源减压后压力降到50KPa～250KPa范围再进入可变流场管道，根据洞内压力调整调节阀开度，为维持压力的稳定性，需配合排气系统进行动态调节。
[0030]优选的，所述可变流场清洗置换根据可变流场控制策略，在每次开始试验前，风扇调节风速稳定后，通过调压系统进行可变流场清洗置换，清洗置换过程需开启增压支路和抽真空支路，利用中压空气气源对洞内空气进行置换。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可变流场调压系统，包括风洞体，其特征在于：所述调压系统分为增压支路、抽真空支路、补气支路和排气支路；所述增压支路单独设置一个主管道连接至风洞体，且抽真空支路、补气支路、排气支路共用一个主管道通过法兰与风洞体扩散段连接；所述增压支路、抽真空支路和排气支路协同完成压力调节过程，使风洞稳定段压力达到试验所需总压，压力调节范围10KPa～450KPa；所述补气支路和抽真空支路协同完成风洞“清洗功能”，对洞内空气进行置换；所述调压系统配置PLC控制，切换调压、补气、抽真空和排气运行工况，实时监测压力参数，根据压力值对系统配置的伺服调节阀、高速开关阀等阀门及真空机组进行控制，可通过本地控制实现压力调节，并接受核心控制系统的管理和调度，完成核心控制系统目标压力调控，实现远程控制；所述调压系统在压力调节过程采用双闭环PID控制策略，调压系统小闭环由调压系统PLC设定指令，压力变送器采集管道压力进行闭环调节，风洞系统大闭环由测量系统采集稳定段压力反馈至核心控制系统，核心控制系统对调压系统进行管理调度。2.根据权利要求1所述的一种用于可变流场调压系统，其特征在于：所述增压支路采用中压空气气源的干燥空气，且气源最大压力2500Kpa，并且增压支路所在主管设计在接口下端安设减压阀，将压力调节到50～2250KPa，增压控制部分通过高精度压力变送器采集信号，经可编程控制器PID整定，与设定值做比较后输出模拟量信号来对伺服调节阀进行控制；所述伺服调节阀设置阀组，前端和后端装有球阀，同时在旁路上增设截止阀，所述增压支路管线上装有高速开关阀，所述增压支路管线上还装设有机械安全阀及高灵敏性闸阀。3.根据权利要求1所述的一种用于可变流场调压系统，其特征在于：所述补气支路主要起到辅助补气的作用，为了洁净空气，补气支路管线上设计有精密空气过滤器，且补气支路管路上装有高速开关阀，通过高精度压力变送器采集信号，同时与系统内的设定压力作对比。4.根据权利要求1所述的一种用于可变流场调压系统，其特征在于：所述排气支路主要起到稳压、清洗作用，且排气支路管线上通过压力开关来控制高速开关阀动作，在系统投用前，还具备可变流场“清洗”功能，利用中压空气气源的干燥空气将可变流场运行准备过程中洞体内部气体2～3次，通过时间继电控制来实现。5.根据权利要求1所述的一种用于可变流场调压系统，其特征在于：所述抽真空支...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋培，
申请(专利权)人：武汉船舶职业技术学院，
类型：发明
国别省市：