一种新型磁翻板液位计综合试验台的研制及设计解析
日期:2019-08-07 来源: 作者:
摘 要: 介绍了一种用于磁翻板液位计性能测试的综合试验台,该试验台具有高精度、高温、高转速、高真空度的特点;分析了试验台的设计要求与研制难点,描述了试验台液压系统的工作原理、结构组成与功能,以及控制系统的设计。
0 前言
磁翻板液位计是飞行器润滑油系统的重要组成部件,主要用于发动机轴承和传动齿轮部分润滑油的输送与回收,其质量好坏直接关系到飞行器的飞行安全,为测试滑油液位计的装机前性能,特研发本试验台。本试验台是磁翻板液位计装机前校验、性能测试和故障诊断不可缺少的地面设备,具有高精度、高温、高转速、高真空度等特点,能满足多个型号磁翻板液位计的磨合运转试验、密封试验、地面性能试验、调压活门试验、高空性能试验等多个项目的测试要求,是一个滑油液位计综合性能测试平台。
1 设计要求与难点分析
1.1 设计要求
磁翻板液位计具有重量轻、结构紧凑、一轴多级、耐高温、高转速、真空环境下工作等特点,根据被试液位计的试验需求,确定磁翻板液位计综合试验台主要技术指标为:①输出轴转速调节范围:0 ~18000 r/min;控制精度±20 r/min;②供油温度≤200℃,控制精度 ±2℃;③被试液位计进油口压力调节范围 - 95 ~ 100 kPa,控制精度±1 kPa;④被试液位计出油口压力调节范围 0 ~ 1. 6 MPa;⑤被试液位计供油管路 9 条、回油管路 4 条,每路设计流量≤120 L/min;⑥试验介质为航空润滑油 HP-8B。
1.2 难点分析
(1) 高温液压系统的可靠运行。试验台要求供油温度zui高 200℃,在此温度下液压系统的可靠运行、密封、信号采集、保温隔热、温度控制、元器件选择都成为技术难点。设计时选用耐高温的液压元器件,密封件使用氟橡胶或者石墨,局部的散热结构及软件的温度补偿算法,有效消除了高温对电气元件及信号采集的影响,试验台液压系统的油箱、管路都使用硅酸盐材料隔热处理,减少热量散失。
(2) 高真空度的压力精调。被试液位计进油口压力要求 -95 ~ 100 kPa,控制精度 ± 1 kPa,真空度高且控制精度高;液压系统所有的元器件采用耐真空结构,使用液环式的真空液位计产生真空,设计精调与粗调的两级调压结构实现高真空度下的压力精调,真空液压系统能够模拟飞行器在高空环境下液位计的工作状态。
(3) 高转速输出与控制。试压台要求zui高输出转速 18000 r/min,控制精度 ±20 r/min;采用电机驱动齿轮箱增速,设计同轴工装,实现被试液位计在 18000 r/min转速下稳定运行,齿轮箱设计有强制润滑散热系统,可以长时间可靠运行;PLC 采集编码器反馈的信号,使用变频器控制驱动电机的转速,实现输出轴转速精确调节。
2 试验台工作原理与结构组成
2.1 工作原理
滑油液位计综合试验台液压原理如图 1 所示,当电机驱动齿轮箱 1 工作时,齿轮箱 1 输出一个高转速与一个低转速,上位机设定所需要的转速,PLC 通过变频器控制电机转速,被试液位计可以根据转速要求选择安装于高速轴或者低速轴上;使用快换软管将被试液位计进油口与试验台 9 条供油管路接通,被试液位计的出口与试验台 4条出油管接通;主油箱与计量油箱通有压缩空气,真空液位计 3 开启可以在油箱内产生真空,通过气动调节阀 11可以调整被试液位计的进油口压力与出油口压力;PLC 控制电加热器 5 的启停,实现油温的控制;被试液位计工作时,齿轮箱输入轴上的转速传感器、进出油管路上的温度传感器、流量传感器、压力传感器可时时反馈被试液位计的工作状态,根据试验大纲要求在上位机设定试验参数,完成滑油液位计所需的试验。
2.2 结构组成与功能
本试验台机械与液压部分主要由驱动装置,供油系统,辅助循环系统,信号采集系统组成。驱动装置主要由变频电机、齿轮增速箱组成。电机选用功率11 kW 的2 级变频电机50 Hz 时,输出转速3000 r/min;齿轮增速箱采用圆柱斜齿轮传动,单输入双输出结构,齿轮箱具备正、反转功能,通过控制电机旋转方向可以实现正反转;频率 50 Hz 时,两个输出端转速分别是 7500 r/min、15000 r/min,变频器 60 Hz 时,高速输出端转速可达到 18000r/min,被试液位计没有极低转速的需求,所以设定变频器频率调节范围 5 ~65 Hz,防止齿轮箱超过额定转速。齿轮精度等级不低于 5 级(GB10095-88),各轴承处装有温度传感器实时监控轴承温度,轴承超温时能够自动报警并泄荷停机。
供油系统主要由主油箱、计量油箱、真空液位计、调压过滤器、气动切换阀、管路、压力表、等组成。主油箱与计量油箱按照真空容器设计为圆柱形结构,封闭形式,接通调压后的压缩空气与真空液位计;计量油箱经过标定,通过气动切换阀选择油路,实现被试液位计某一油路流量的计量,使用计量油箱测试流量直观、可靠,同时计量油箱可以作为流量计校准的工具。
辅助循环系统主要由循环液位计、加热器、水冷式散热器、吸油过滤器、管路过滤器、回油过滤器、漏油收集油箱组成;循环液位计使用流量 40 L/min 的耐高温齿轮液位计,可以满足zui高温度 200℃工作要求;被试液位计供油温度要求控制在 ±2℃范围内,利用计算机采用 PID 过程控制,将现场送来的温度信号进行运算,通过 PLC 控制加热器与散热器的工作启停,使油温精确地稳定在设定值上。三级过滤保证供油精度达到 GJB420A 中的 7 级;试验结束后,拆卸被试液位计所流出的润滑油被漏油收集油箱收集并经过循环液位计输送,油液经过过滤后回到主油箱,泄漏的润滑油反复利用,有效减少了试验过程中润滑油的消耗。
信号采集系统主要由温度变送器、编码器、压力传感器、流量计等组成,温度变送器测量油箱、被试液位计进油口、出油口的温度,编码器测量齿轮箱输入轴转速,压力变送器测量被试液位计进油口、出油口的压力,安装时与被试液位计在同一水平高度,消除了高差所带来的误差,流量计测量被试液位计各个油路的流量,选用螺杆式流量计,此种流量计对被测介质的温度、粘度不敏感,有效消除了试验过程中润滑油温度变化、粘度变化所带来的计量误差,计量精度高。
3 控制系统的设计
电控系统由控制台及现场配电控制柜二大部分构成。
为使检测系统安全、可靠、稳定的运行,电控系统采用成熟、xianjin的工业以太网、PLC、工控机等技术;在元器件选型上,主要器件全部选用优质品牌产品;同时,在系统设计、系统配置、等各环节上,采取隔离、屏蔽、接地、数字传输等技术以提高系统的抗干扰能力。控制台由不间断电源、滤波器、显示器、工控机服务器、视频监控系统、打印机、PLC、直流电源及操作开关元件等组成,工控机完成人机交互功能,完成数据存储、显示、查询及打印等功能,PLC 通过 PROFINET 网络实现对上位工控机的通讯。
现场配电控制柜由电源开关、分路断路器、变频器、继电器、接触器、隔离变压器、直流电源、ET200 子站模块等构成。ET200 子站通过 PROFINET 网络与PLC 连接。
作为控制核心 PLC 采用zui新的西门子 S7-1500 系列 CPU 模块,并扩展二个数字量 DI/DQ 模块用于控制台本地信号的采集与控制,并通过 PROFINET 远程控制 ET200 子站。各子站根据要求配置了 DI、DQ、AQ、AI 及计数模块,用于对压力、温度及流量信号采集转换,检测各液位开关、发讯器及电机、加热器的电源及工作状态、并实现对各电机、加热器及各种阀的控制。上位机软件使用 LabVIEW 开发,在试验过程中可以显示试验的进程、采集的数据、试验时间、试验曲线和液压原理图中各元件的通电状态。可收集、存贮、显示、查询和打印整个试验期间所有收集的数据及报警信息,并可以按日期时间进行查看。智能监控诊断故障并通过蜂鸣器和报警灯提示报警,以判断故障的部位和报警的原因。系统设定界面负责设置系统的全局参数,包括传感器参数设定、系统功能参数设定、密码管理。传感器参数设定用于设定传感器的修正参数,由于传感器的性能老化、外界环境的干扰等因素,使得传感器的输入输出的函数关系发生了变化,会使拟合直线发生变化,因此,在使用一段时间后应该视具体情况加以修正。
4 结束语
本试验台可以满足多个种类、多个型号滑油液位计的综合试验,目前已经顺利通过了验收,各项性能指标均达到了设计要求,系统工作稳定可靠、测试精度高、智能化程度高、人机界面友好。试验台设计过程中将传统的液压、气动技术结合在一起,并充分运用了上位机、触摸屏与人的交互功能,大大提高了自动化程度与数据处理能力,而且 PLC 的应用使整个系统更加安全可靠。本试验台的成功研制既为磁翻板液位计提供了可靠的测试平台,也为类似试验器的设计提供了参考与借鉴。
上一篇文章:明挖区间段围护结构中磁翻板液位计混凝土施工监测技术下一篇文章:浅析新型磁翻柱液位计故障快速排除方法的应用
- 磁翻板液位计里的磁珠不动?七点原因三畅皆无
- 磁翻板液位计远传变送器接线方法大全
- 磁翻板浮子液位计浮子起不来的7种原因详解
- 磁翻板液位计假液位的真实原因和特殊案例及排查手段
- 磁翻板液位计规格型号的解释定义(专业版选型必看)
- 磁翻板液位计选型要点和正确使用的指南
- 内浮顶甲醇储罐液位计的选型
- 磁翻板液位计在使用中出现假液位怎么办
- 磁翻板液位计无法显示控制室液位的原因
- 长量程高液位储罐测量时如何选择磁翻板液位计以及安装技巧
- 磁性浮子液位计在硫酸生产中的应用实践
- 磁翻板液位计在酸碱厂的实际应用经验分享
- 关于磁翻板液位计安装前以及安装时的11点注意事项
- [厂家分享]磁翻板液位计特点以及三个优点
- 如何保养维护才能不缩短磁翻板液位计的使用寿命
- 磁翻板液位计在安装使用前必须遵守的条件
- 在现场安装磁翻板液位计时的注意问题与使用注意
- 磁翻板液位计选型之磁浮子液位计选型专题
- UHZ系列磁性液位计的订货须知
- 基于机器视觉的磁翻板液位计实时读数识别方法
- 玻璃板液位计
- 磁翻板液位计与差压液位计双重监控分离器液位的方法
- 关于磁翻板液位计应用大型乙烯装置冷区现场的问题
- 磁翻板液位计在海水脱硫液位测量中选择什么材质
- 如何解决磁翻板液位计水浸问题及预防故障的措施
- 使用磁翻板液位计保持啤酒生产质量及合理管【2019-07-19】
- 远传磁翻板液位计市场有望在2020年至2030年【2021-03-05】
- 磁翻板液位计是氢氟酸等强腐蚀性介质液位测【2018-10-09】
- 磁翻板液位计在监督、定期检验中常见问题浅【2019-07-17】
- 2020年磁性液位计市场行业发展和趋势的报告【2020-03-07】
- 安钢1780粗轧高压水系统翻版液位计更换作业【2019-09-27】
- 雷达液位计【2016-11-28】