发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置及其控制方法制造方法及图纸

一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，包括：发动机尾焰喷射口、火焰调节装置、火焰检测装置，所述发动机尾焰喷射口正对火焰调节装置的进口端设置，所述火焰调节装置的出口端设置有火焰检测装置；所述可调节燃气喷嘴内相对设置有可调节的金属薄壁板，两个金属薄壁板之间的区域为尾焰喷射区域，每个所述金属薄壁板通过三个液压油缸固定于火焰调节装置内部，所述金属薄壁板在发动机尾焰喷射口喷射尾焰时随着三个液压油缸的升降而发生形变。本设计不仅安全可靠性高，而且实现精细化控制、有效提高工作效率。有效提高工作效率。有效提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置及其控制方法，具体适用于尾焰喷射实验的精确性和稳定性控制。

技术介绍

[0002]火焰液压调节实验装置用于调节大型发动机尾焰喷射口火焰量的大小，其设备状态直接影响到调节发动机的安全。一直以来，火焰液压调节实验装置的液压驱动机构故障的应对措施仅限于液压驱动机构等执行机构的冗余，即当一套液压驱动机构出现故障时，触发声光报警，再更换另一套液压驱动机构，严重影响发动机的安全稳定性和工作效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的控制手段单一、安全性差的问题，提供了一种精细化控制、安全可靠性高的发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置及其控制方法。
[0004]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，包括：发动机尾焰喷射口、火焰调节装置、火焰检测装置，所述发动机尾焰喷射口正对火焰调节装置的进口端设置，所述火焰调节装置的出口端设置有火焰检测装置；所述火焰调节装置内相对设置有可调节的金属薄壁板，两个金属薄壁板之间的区域为尾焰喷射区域，每个所述金属薄壁板通过三个液压油缸固定于火焰调节装置内部，所述金属薄壁板在发动机尾焰喷射口喷射尾焰时随着三个液压油缸的升降而发生形变。
[0005]所述液压油缸的活塞杆端部通过万向轴承与金属薄壁板的外侧壁面相连接，所述液压油缸的油缸座固定于火焰调节装置内部的支架上。
[0006]每个所述液压油缸的油路均通过伺服阀组与液压泵站相连通，所述伺服阀组和液压泵站的控制端分别与控制器上对应的控制信号输出端相连通。
[0007]每个所述液压油缸内的设置有位移传感器和压力传感器，每个所述万向轴承与金属薄壁板的连接处均安装有形变传感器、加速度传感器和温度传感器；所述位移传感器、压力传感器、形变传感器、加速度传感器和温度传感器的信号输出端均与控制器上对应的反馈信号输入端相连通。
[0008]所述火焰检测装置内设置有出口温度传感器；所述出口温度传感器的信号输出端与控制器上对应的反馈信号输入端相连通。
[0009]一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置的控制方法，包括如下步骤： S1、阈值的初步设定：所述液压调节实验装置工作时，通过调节伺服阀组开度与液压泵站压力来控制液压油缸，进而改变金属薄壁板的形状从而实现调节出口温度的目的；已知实验时发动机尾焰喷射口的喷射火焰变化要求，同时已知火焰调节装置出口端需要达到的设定的出口温度
变化的要求和设定的出口温度变化率的要求，根据已知要求得出对应的油缸压力阈值、薄壁板温度阈值、薄壁板形变阈值、薄壁板加速度阈值、每个油缸位移阈值和油缸位移变化率阈值的变化要求，并构建出口火焰温度PID反馈调节模型，设定比例增益参数、积分增益参数和微分增益参数；然后将上述设定阈值要求和出口火焰温度PID反馈调节模型导入到控制器中，然后进入S2；S2、点火实验：S2.1控制器导入设定要求后，发动机点火，发动机尾焰喷射口喷出火焰；S2.2控制器采集实时的火焰检测装置输出的温度信号，分别对出口火焰的温度精度和温度稳定性进行监测，当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度超出设定的出口温度阈值
±
2℃时，进入S3；当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度变化率超出设定的出口温度变化率阈值
±
0.8℃/50ms，进入S4；S2.3当实验完成后关闭发动机，控制器控制液压油缸移动将金属薄壁板的形状调节到初始点火的形状，然后控制器停止监控；S3、液压调节实验装置出口火焰温度精度控制：当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度超出设定的出口温度阈值
±
2℃时，首先通过调节液压泵站出口端压力，控制液压油缸杆腔压力平均值达到油缸压力阈值范围；然后通过调节伺服阀组的开度，控制金属薄壁板上的采集温度平均值达到薄壁板温度阈值范围；最后通过调节比例增益参数，控制所有油缸位移满足设定油缸位移阈值要求，全部调节完成后，返回S2.2中继续监控火焰温度精度和火焰温度稳定性；S4、液压调节实验装置出口火焰温度稳定性控制：当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度变化率是否超出设定的出口火焰温度变化率阈值
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0.8℃/50ms时，首先通过调节微分增益参数和积分增益参数，控制形变量的平均值达到薄壁板形变阈值范围；然后通过调节伺服阀组的开度，控制加速度平均值达到薄壁板加速度阈值范围；最后通过调节微分增益参数和积分增益参数，控制所有油缸的位移变化率均满足油缸位移变化率阈值要求，则出口火焰温度稳定性控制完成；返回S2.2中继续监控火焰温度精度和火焰温度稳定性。
[0010]所述S3液压调节实验装置出口火焰温度精度控制中，包括如下内容：S3.1、控制器查看所有油缸有杆腔压力传感器采集到的压力的平均值是否在油缸压力阈值
±
0.1MPa范围内；如不在阈值范围内，则调节控制系统增加或减少液压泵站出口端压力，使液压油缸压力满足油缸压力阈值要求后进入S3.2；如在阈值范围内，则直接进入S3.2；S3.2、控制器查看所有安装于金属薄壁板上的温度传感器采集温度的平均值是否在薄壁板温度阈值
±
0.5℃范围内，如在阈值范围内，则直接进入S3.3；如未在阈值范围内，调节控制系统增加或减少伺服阀开度：当采集温度的平均值小于薄壁板温度阈值时，则加大伺服阀组的开度，使其测量温度满足薄壁板温度阈值要求后进入S3.3；当采集温度的平均值大于薄壁板温度阈值时，则减小伺服阀组的开度，使其测量温度满足薄壁板温度阈值要求后进入S3.3；S3.3、查看每一油缸位移传感器是否在对应油缸位移阈值
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5mm范围内，如有液压
油缸的位移参数未在油缸位移阈值范围内，则调节出口火焰温度PID反馈调节模型中的比例增益参数：如油缸位移小于对应油缸位移阈值，则以一定幅度增大比例增益参数，直到所有油缸位移满足设定油缸位移阈值要求，此时出口火焰温度精度控制完成；如油缸位移大于对应油缸位移阈值，则以一定幅度减小比例增益参数，直到所有油缸位移满足设定油缸位移阈值要求，此时出口火焰温度精度控制完成；如均在范围内则直接判定出口火焰温度精度控制完成；返回S2.2中继续监控火焰温度精度和火焰温度稳定性。
[0011]所述S4、液压调节实验装置出口火焰温度稳定性控制中，包括如下内容：S4.1、查看所有形变传感器的形变量的平均值是否在薄壁板形变阈值
±
50με范围内，如形变量的平均值在薄壁板形变阈值范围内，则直接进入S4.2；如形变量的平均值大于薄壁板形变阈值范围，则以一定幅度减小积分增益参数，直到形变量的平均值满足薄壁板形变阈值范围，进入S4.2；如形变量的平均值小于薄壁板形变阈值范围，则以一定幅度增大微分增益参数，直到形变量的平均值满足薄壁板形变阈值范围，进入S4.2；S4.2、查看所有加速度传感器采集加速度的平均值是否在薄壁板加速度阈值
±
0.02g范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，其特征在于：包括：发动机尾焰喷射口（1）、火焰调节装置（2）、火焰检测装置（3），所述发动机尾焰喷射口（1）正对火焰调节装置（2）的进口端设置，所述火焰调节装置（2）的出口端设置有火焰检测装置（3）；所述可调节燃气喷嘴2内相对设置有可调节的金属薄壁板（21），两个金属薄壁板（21）之间的区域为尾焰喷射区域，每个所述金属薄壁板（21）通过三个液压油缸（4）固定于火焰调节装置（2）内部，所述金属薄壁板（21）在发动机尾焰喷射口（1）喷射尾焰时，随着三个液压油缸（4）的升降而发生形变。2.根据权利要求1所述的一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，其特征在于：所述液压油缸（4）的活塞杆端部通过万向轴承（22）与金属薄壁板（21）的外侧壁面相连接，所述液压油缸（4）的油缸座固定于火焰调节装置（2）内部的支架上。3.根据权利要求2所述的一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，其特征在于：每个所述液压油缸（4）的油路均通过伺服阀组与液压泵站相连通，所述伺服阀组和液压泵站的控制端分别与控制器上对应的控制信号输出端相连通。4.根据权利要求2或3所述的一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，其特征在于：每个所述液压油缸（4）内的设置有位移传感器和压力传感器，每个所述万向轴承（22）与金属薄壁板（21）的连接处均安装有形变传感器、加速度传感器和温度传感器；所述位移传感器、压力传感器、形变传感器、加速度传感器和温度传感器的信号输出端均与控制器上对应的反馈信号输入端相连通。5.根据权利要求4所述的一种发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置，其特征在于：所述火焰检测装置（3）内设置有出口温度传感器；所述出口温度传感器的信号输出端与控制器上对应的反馈信号输入端相连通。6.一种权利要求1
‑
5中任意一项所述的发动机尾焰喷射口火焰液压调节实验装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、阈值的初步设定：所述液压调节实验装置工作时，通过调节伺服阀组开度与液压泵站压力来控制液压油缸（4），进而改变金属薄壁板（21）的形状从而实现调节出口温度的目的；已知实验时发动机尾焰喷射口（1）的喷射火焰变化要求，同时已知火焰调节装置（2）出口端需要达到的设定的出口温度变化的要求和设定的出口温度变化率的要求，根据已知要求得出对应的油缸压力阈值、薄壁板温度阈值、薄壁板形变阈值、薄壁板加速度阈值、每个油缸位移阈值和油缸位移变化率阈值的变化要求，并构建出口火焰温度PID反馈调节模型，设定比例增益参数、积分增益参数和微分增益参数；然后将上述设定阈值要求和出口火焰温度PID反馈调节模型导入到控制器中，然后进入S2；S2、点火实验：S2.1控制器导入设定要求后，发动机点火，发动机尾焰喷射口（1）喷出火焰；S2.2控制器采集实时的火焰检测装置（3）输出的温度信号，分别对出口火焰的温度精度和温度稳定性进行监测，当出口火焰检测装置（3）检测到出口火焰温度超出设定的出口温度阈值
±
2℃时，进入S3；当出口火焰检测装置（3）检测到出口火焰温度变化率超出设定
的出口温度变化率阈值
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0.8℃/50ms，进入S4；S2.3当实验完成后关闭发动机，控制器控制液压油缸移动将金属薄壁板（21）的形状调节到初始点火的形状，然后控制器停止监控；S3、液压调节实验装置出口火焰温度精度控制：当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度超出设定的出口温度阈值
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2℃时，首先通过调节液压泵站出口端压力，控制液压油缸杆腔压力平均值达到油缸压力阈值范围；然后通过调节伺服阀组的开度，控制金属薄壁板（21）上的采集温度平均值达到薄壁板温度阈值范围；最后通过调节比例增益参数，控制所有油缸位移满足设定油缸位移阈值要求，全部调节完成后，返回S2.2中继续监控火焰温度精度和火焰温度稳定性；S4、液压调节实验装置出口火焰温度稳定性控制：当出口火焰检测装置检测到出口火焰温度变化率是否超出设定的出口火焰温度变化率阈值
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【专利技术属性】
技术研发人员：程浩宇，马志刚，侯志岩，程明波，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：