一种大空间环境模拟试验室压力控制系统及其控制方法转让专利
申请号 : CN201010603570.1
文献号 : CN102023654B
文献日 : 2012-07-25
发明人 : 黄勇 , 李莹 , 王浚
申请人 : 北京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:是一种针对包括大空间环境模拟试验室、主抽真空泵、维持真空泵、止回阀A、止回阀B、主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀、抽气管道、排气管道、自动补气阀、手动补气阀、真空表A、真空表B、自动放气阀、过滤器、手动放气阀、PLC控制设备的大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法;
其中,大空间环境模拟试验室上通过管路连接有手动放气阀、自动放气阀与真空表A,自动放气阀与过滤器连接;大空间环境模拟试验室上还通过抽气管道依次连接有真空表B、自动阀、手动补气阀以及自动补气阀;自动阀与手动补气阀之间的抽气管道上分别通过管路并联有主抽真空泵与维持真空泵;主抽真空泵与维持真空泵通过管路与排气管道相连;每个主抽真空泵与抽气管道间的管路上依次设置有止回阀A与主抽真空泵自动阀门;
维持真空泵与抽气管道间的管路上依次设置有止回阀B与维持真空泵自动阀门;PLC控制设备通过数据线与止回阀A、止回阀B、自动补气阀、自动放气阀、主抽真空泵、维持真空泵、真空表A、真空表B、主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀相连;
所述大空间环境模拟试验室中的空气经主抽真空泵抽吸后,由排气管道排出大空间环境模拟试验室外,实现大空间环境模拟试验室内的快速降压;通过止回阀A与止回阀B防止气体回流;抽气管道中的气流量通过主抽真空泵自动阀门控制,实现抽气管道的切断或接通;主抽真空泵所在气路的开关及流量大小由维持真空泵自动阀门控制;在主抽真空泵抽气完毕停机后,通过维持真空泵保持补气量和抽气量的动态平衡,维持大空间环境模拟试验室内的低气压环境和真空度值的稳定;维持真空泵所在气路的开关及流量大小由自动阀控制;大空间环境模拟试验室中的补气量通过自动补气阀控制;进入大空间环境模拟试验室内空气中的杂质通过过滤器去除;在试验完成后通过自动放气阀将外界空气经过滤器过滤后抽吸进大空间环境模拟试验室内,使大空间环境模拟试验室内外压力值达到平衡;通过手动补气阀手动对大空间环境模拟试验室进行复压;真空表B用来测量抽气管道内的气压值,并向PLC控制设备输入反馈信号;真空表A用来测量试验室的气压值,并向PLC控制设备输入反馈信号;PLC控制设备用来控制主抽真空泵、维持真空泵、止回阀A、止回阀B、主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀、抽气管道、排气管道、自动补气阀、真空表A、真空表B以及自动放气阀的开启或关闭;
具体通过以下步骤来完成:步骤一:PLC控制设备初始化;
开启PLC控制设备电源后,通过外部PC机上设定本次实验模拟的真空度;
步骤二:检测真空表A与真空表B是否正常;
真空表A和真空表B向PLC设备发送数字信号,若没有收到真空表A或真空表B的数字信号,PLC设备报警;否则直接进行步骤三;
步骤三:检测大空间环境模拟试验室内真空度是否正常;
通过真空表A测得的大空间环境模拟试验室内的真空度的值发送给PLC控制设备,若大空间环境模拟试验室内真空度的值与正常大气压值相同,则表明大空间环境模拟试验室内真空度正常;否则,PLC控制设备报警;此时通过手动补气阀对大空间环境模拟试验室内进行复压,直到真空表A测得的真空度的值与正常大气压值相同;
步骤四:开始对大空间环境模拟试验室内部抽气降压;
通过PLC控制设备开启主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀,并同时开启主抽真空泵和维持真空泵,且通过PLC控制设备控制阀门的开度,从而控制抽气量;
步骤五:当大空间环境模拟试验室内真空度达到步骤一中设定的值,则PLC控制设备关闭主抽真空泵并调节维持真空泵自动阀门及自动补气阀的开度,使补气量与维持真空泵抽气量保持平衡,直至试验结束;
步骤六:对大空间环境模拟试验室进行复压;
实验结束后,PLC打开自动放气阀,外界空气经过滤器过滤及自动放气阀,被抽吸进入大空间环境模拟试验室内,直到大空间环境模拟试验室内外压力值达到平衡,关闭自动放气阀;若自动放气阀出现故障,则通过开启手动放气阀,对大空间环境模拟实验室内部进行复压。
2.如权利要求1所述一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:所述主抽真空泵至少为一个。
3.如权利要求1所述一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:所述主抽真空泵采用高转速的真空泵。
4.如权利要求1所述一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:所述维持真空泵采用低转速的真空泵。
5.如权利要求1所述一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:所述大空间环境模拟试验室内径大于10m。
6.如权利要求1所述一种大空间环境模拟试验室压力控制系统的压力控制方法,其特征在于:所述大空间环境模拟试验室内径为22m。
说明书 :
一种大空间环境模拟试验室压力控制系统及其控制方法
技术领域
背景技术
于自然的高原环境进行考核,造成产品的研制周期长、资金花费巨大,同时也常常受到自然
条件的限制,环境参数难以满足试验的需求。
空间大,在降压过程中对压力控制系统的排气量及降压速率要求都较高,因此现有技术的
真空泵结构比较复杂,同时也给系统的自动控制机及设计逻辑关系增加了难度。
发明内容
空表B、自动阀、手动补气阀以及自动补气阀;自动阀与手动补气阀之间的抽气管道上分别
通过管路并联有主抽真空泵与维持真空泵;主抽真空泵与维持真空泵通过管路与排气管道
相连;每个主抽真空泵与抽气管道间的管路上依次设置有止回阀A与主抽真空泵自动阀
门;维持真空泵与抽气管道间的管路上依次设置有止回阀A与维持真空泵自动阀门;PLC控
制设备通过数据线与止回阀A、止回阀B、自动补气阀、自动放气阀、主抽真空泵、维持真空
泵、真空表A、真空表B、主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀相连。
气体回流;抽气管道中的气流量通过主抽真空泵自动阀门控制,实现抽气管道的切断或接
通;主抽真空泵所在气路的开关及流量大小由维持真空泵自动阀门控制;在主抽真空泵抽
气完毕停机后,通过维持真空泵保持补气量和抽气量的动态平衡,维持大空间环境模拟试
验室内的低气压环境和真空度值的稳定;维持真空泵所在气路的开关及流量大小由自动阀
控制;大空间环境模拟试验室中的补气量通过自动补气阀控制;进入大空间环境模拟试验
室内空气中的杂质通过过滤器去除;在试验完成后通过自动放气阀将外界空气经过滤器过
滤后抽吸进大空间环境模拟试验室内,使大空间环境模拟试验室内外压力值达到平衡;通
过手动补气阀手动对大空间环境模拟试验室内进行复压;真空表A用来测量抽气管道内的
气压值,并向PLC控制设备输入反馈信号;真空表B用来测量大空间环境模拟试验室内的
气压值,并向PLC控制设备输入反馈信号。其中,PLC控制设备用来控制主抽真空泵、维持
真空泵、止回阀A、止回阀B、主抽真空泵自动阀门、维持真空泵自动阀门、自动阀、自动补气阀、真空表A、真空表B以及自动放气阀的开启或关闭。
内真空度正常;否则,PLC控制设备报警。此时通过手动补气阀对大空间环境模拟试验室内
进行复压,直到真空表A测得的真空度的值与正常大气压值相同。
空泵抽气量保持平衡,直至试验结束。
气阀;若本发明压力控制系统自动放气阀出现故障,则通过开启手动放气阀,对大空间环境
模拟实验室内部进行复压。
室可以采用本发明压力控制系统,直径15m的试验室也可以采用本发明压力控制系统;
启维持真空泵保持室内压力,有效节约能源;
附图说明
具体实施方式
8、排气管道9、自动补气阀10、手动补气阀11、真空表A12、真空表B13、自动放气阀14、过滤器15、手动放气阀16、PLC控制设备18以及大空间环境模拟试验室17,如图1所示。
8依次连接有真空表B13、自动阀7、手动补气阀11以及自动补气阀10。自动阀7与手动补
气阀11之间的抽气管道8上分别通过管路并联有主抽真空泵1与维持真空泵2。主抽真空
泵1与维持真空泵2通过管路与排气管道9相连。每个主抽真空泵1与抽气管道8间的管
路上依次设置有止回阀A3与主抽真空泵自动阀门5。维持真空泵2与抽气管道8间的管
路上依次设置有止回阀A3与维持真空泵自动阀门6。主抽真空泵自动阀门PLC控制设备
18通过数据线与止回阀A3、止回阀B4、自动补气阀10、自动放气阀14、主抽真空泵1、维持
真空泵2、真空表A12、真空表B13、主抽真空泵自动阀门5、维持真空泵自动阀门6、自动阀7
相连。
的快速降压。由于在抽气过程中大空间环境模拟试验室17内气压低于外界气压,因此若主
抽真空泵1或维持真空泵2停机或出现故障时气体回流,由此通过止回阀A3或止回阀B4
防止气体回流。自动阀7用来控制抽气管路8中的气流量,可以实现抽气管路8的切断或
接通。主抽真空泵自动阀门5用来控制主抽真空泵1所在气路的开关及流量大小。
阀门6用来控制维持真空泵2所在气路的开关及流量大小。
力值达到平衡。在自动放气阀14出现故障时,通过手动补气阀11手动对大空间环境模拟
试验室内进行复压;
号。
B13的输入信号,通过外部PC向PLC设备中输入相应的控制指令,从而控制主抽真空泵自动
阀门5、维持真空泵自动阀门6、自动阀7、自动补气阀10、自动放气阀14、止回阀A、止回阀
B的开启或关闭,以及控制主抽真空泵1与维持真空泵2的启停。
空表B13故障进行检测,排除真空表A12或真空表B13的故障,随后进入步骤三;否则直接
进行步骤三。
常;否则,PLC控制设备18报警。此时通过手动补气阀16对大空间环境模拟试验室17内
进行复压,直到真空表A12测得的大空间环境模拟试验室17内真空度的值与正常大气压值
相同。
阀门5的开度,从而控制抽气量。
使补气量与维持真空泵2抽气量保持平衡,直至试验结束。
模拟试验室内17外压力值达到平衡,关闭自动放气阀14。若压力控制系统中自动放气阀
14出现故障,可通过开启手动放气阀16,来对大空间环境模拟试验室17内部进行复压。
拟。本发明压力控制系统中采用4台主抽气泵,运行800s后试验室内达到设定压力值,实
际测量值为61.5~61.7kPa,控制精度误差值≤±0.1kPa、控制精度<±0.5%,即误差值
除以精确值±0.1kPa÷61.6kPa<±0.5%,如图3所示。
拟。在本发明压力控制系统中采用3台主抽真空泵,运行2000s后试验室内达到设定压力
值,实际测量值为46.9~47.2kPa,控制精度误差值≤±0.2kPa、控制精度<±0.5%,如图
4所示。