燃油压力交变高压筛选试验台的研发及应用
日期：2019-05-27 来源： 作者：
摘要：该文介绍了一种航空燃油压力交变高压筛选试验台设计的原理部分，对试验台工作原理进行了详细的分析，对各油路的作用作出了具体说明，并对实现压力交变高压筛选的过程进行了详细的叙述。
高压筛选试验台的作用是适用于特定产品燃油部件的高压筛选试验，用于考核被试验件的耐压疲劳可靠性。本文设计了一种能对特定产品燃油部件进行耐压疲劳可靠性试验的试验台，主要完成以下试验项目：燃油高压压力交变高压筛选试验。
1 设计方案
高压筛选试验台的试验参数如图 1，工作原理如图 2。
1.1 交变压力控制回路
如图 2 中 101 及 102 部分。这个部分主要由过滤器、变量柱塞泵、比例溢流阀、比例减压阀、伺服比例阀、比例流量阀、压力变送器、温度传感器等组成。被试件连接在试件箱内供油软管（24）和回油软管（25）之间，即可对被试件按图 1 所示压力时间曲线进行高压筛选试验，考核被试验件的耐压疲劳可靠性等性能。
1.2 油温控制回路
如图 2 中 200 及 300 部分，这个部分主要由保温油箱、 集油油箱、齿轮泵组、过滤器、加热器、散热器、温度传感器、液位计等组成。用于控制设备油液的温度，可根据被试件对油温的要求进行相应控制。
1.3 试件舱部分
主要用来放置被试件，关闭舱门进行试验。
1.4 油液介质、油液温度、系统压力
试验台设计使用加热温度不超过 80℃，系统压力不超过 15MPa 的 RP-3 航空燃油。
2 试验台工作原理
2.1 系统压力调节过程
系统压力调节过程的原理图见图 2，调压过程由比例溢流阀和比例减压阀来完成。
起动变量柱塞泵后，关闭卸荷开关，控制比例溢流阀的电压使系统压力变送器采集系统压力，控制比例减压阀使试验压力变送器采集到试验所需压力值；比例溢流阀为常开式带机械限压阀，压力zui大时通电阀关闭，压力zui小时断电阀打开，比例减压阀为常闭式阀，通电阀打开压力增大，断电阀关闭压力减小。
单向阀用于防止高压压力回冲损坏油泵。
压力调节过程采用计算机 PID 调节控制，有效地控制升压和降压的过程，防止油压较大波动。
采用比例溢流阀和比例减压阀的组合调压方式，使系统输出压力更稳定更精确，经调节后的压力油供给伺服比例阀。
2.2 压力交变高压筛选调节过程
压力交变高压筛选调节过程的原理图见图 2, 调压过程由伺服比例阀和比例流量阀完成。
调节后的油压进入伺服比例阀后，通过在相应时间控制伺服阀 A 通道的阀电压使阀 P-A 通道获得相应的开启度，实现压力时间曲线，如图 1 所示。
在 t1 时段内增加伺服比例阀的电压，使阀的 P-A 口逐渐开启，压力曲线按图 1 中 t1 时段上升，当压力上升至试验所需zui大压力时停止阀电压的增加。
在 t2 时段内保持伺服比例阀在 t1 时段的电压，使阀的P-A 口维持 t1 时段的zui终开启度，压力曲线按图 1 中 t2 时段保持试验所需zui大压力。
在 t3 时段内减小伺服比例阀的电压，使阀的 P-A 口逐渐关闭，压力曲线按图 1 中 t3 时段下降，当下降至试验所需zui小压力时，停止阀电压的减小。
在 t4 时段内保持伺服比例阀在 t3 时段时的电压，使P-A 口维持 t3 时段的zui终开启度，压力曲线按图 1 中 t4 时段保持试验所需zui小压力。
从 t1 到 t4 四个时段的时间总和为一个循环周期，伺服比例阀阀芯开启从全关到全开的响应时间zui快为 10ms，即压力交变高压筛选试验的zui快循环周期能达到 120 次 /min。
伺服比例阀为闭式阀，断电或零电压时为全关状态，可通过控制各个时段的时间来实现试验台对压力时间曲线从零压力或任意压力开始的交变高压筛选试验。采用伺服比例阀实现压力时间曲线的方式可分别设置t1 到 t4 四个时间，即可实现梯形波、类方波、三角波等波形曲线。
比例流量阀默认开启一定开度，作用在于压力交变高压筛选试验过程中对被试件内的油液进行交换，以维持被试件对油液温度的要求。
试件舱为密闭结构设计，设置开门报警装置，在试验过程中开启试件舱的门系统自动报警并作出停机处理。试件油液温度由设置在试件入口管路上的温度传感器采集，此传感器亦是试验台油液温度控制的采集点。
2.3 油液温度控制过程
油液温度控制过程的原理图见图 2, 控制过程由齿轮泵组、加热器、风冷散热器等来完成。
油液温度控制过程主要是靠对流动的油液进行加热或散热，齿轮泵组的工作可以使油箱的油液进行循环，启动加热器后便对油箱油液温度进行加热控制，启动散热器的风扇工作便可对油液温度进行降温。
采用流动式管道加热器能有效地处理油箱油液加热温度的均匀性，避免油液加热过程中的碳化现象。
超温保护由设置在油箱上的温度传感器采集的温度数据判断。
磁翻板液位计指示油箱的液位并提供计算机显示的液位数据。
集油油箱便于收集试件舱内试件渗漏的油液，设置试件舱漏油检测装置，在高压筛选试验过程中，当装置检测到渗漏的油液时，试验台自动作出报警停机的处理。通过电动三通阀的换向可以将集油油箱中的油液抽回至系统油箱并过滤，便于油液的回收利用。
3 试验台试验方法
3.1 使用前检查和准备
使用前应先检查油箱油位及吸油开关是否开启，油液固体污染度等级是否达到要求，配电系统是否完备正常，管路系统是否完备正常，还应检查试验台内有无多余物。检查完毕，根据试验要求连接被试件供回油软管。
3.2 试验项目、方法及要求
试验内容：压力时间曲线、循环总周期。
试验方法：
（1）压力时间曲线：按被试件的技术指标设置试验参数，启动试验台进入自动测试，检查显示界面压力时间曲线应满足被试件要求的技术指标。
（2）循环总周期：按照被试件的循环周期要求，试验台在检测至循环周期到达设置循环周期时，试验台应自动停机并保存所有试验数据。
4 结语
（1）本试验台原理简单，结构合理，操作方便，易于掌握，适用于特定飞机燃油部件系统的试验。
（2）本试验台操作流程及数据均有记录，具备良好的的质量可追溯性。
（3）本试验台自动化程度高，无须过多的试验人员，节省人力成本。
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