一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，属于防火防爆技术领域，该实验平台包括惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统，监测控制子系统；该实验台可模拟实验不同飞行环境及不同载油率下的惰化性能，实现对各参数进行自动采集、输出和备份，并通过上位工控机对各组件进行自动控制调节，实验台搭建简单，集成化程度高，操作方便安全，实验结果可为可控催化燃烧降低油箱可燃性的技术发展提供设计依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台
本专利技术属于防火防爆
，具体是指一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台。
技术介绍
在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50%，同时1996年波音747飞机TWA800起飞后，在爬升过程中中央翼燃油箱的可燃蒸汽被点燃导致爆炸，全机人员丧生，因此飞机油箱安全问题关系到飞机整体安全，如何加强飞机油箱防火防爆性能，减少由于油箱爆炸引起的人员和设备的二次损失，引起了研究者和管理部门的极大关注。大量的研究表明，改变燃油燃爆极限的飞机油箱防火防爆技术是最为有效的方法，其通过向油箱中注入惰性化气体如氮气、二氧化碳、和哈龙1301等，以此来降低油箱气相空间氧气含量，使燃油蒸气处于可燃极限以下，防止油箱起火爆炸。惰性化气体的来源可分为采用容器携带和机载设备抽取两大类。前者通过携带充注如液氮、气氮、哈龙1301的储存罐在飞行过程中向油箱中充入惰性气体以转换出油箱中氧气，减少氧气浓度，但此方式增加了飞机载重，寿命周期短，经济性差，很难做到全程惰化。从上世纪70年代后期，通过机载设备抽取惰化气体的机载惰化技术发展十分迅速，采用中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术是目前应用最广泛也是最为成熟的飞机油箱燃爆抑制技术，但它同时也存在如分离膜效率低、引气压力高、分离膜易堵塞，油箱排气污染环境等缺点。因此，设计一种实验平台，能够在应用于实际的机载设备之前，可模拟不同飞行环境及不同载油率下的惰化性能，并可以可控催化燃烧降低油箱可燃性的技术发展提供设计依据的实验平台应运而生。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，该实验台可模拟实验不同飞行环境及不同载油率下的惰化性能，实现对各参数进行自动采集、输出和备份，并通过上位工控机对各组件进行自动控制调节，实验台搭建简单，集成化程度高，操作方便安全，实验结果可为可控催化燃烧降低油箱可燃性的技术发展提供设计依据。本专利技术是这样实现的：一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，所述的实验台包括惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统，监测控制子系统；所述的监测控制子系统控制惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统的运行；本专利技术中惰气惰化子系统用于产生混合惰性气体用于油箱冲洗和洗涤惰化实验。飞行环境模拟子系统用于模拟产生飞机飞行环境温度和压力等。燃油加注和抽吸子系统用于向实验油箱内注入燃油用于模拟不同载油率下的惰化性能。燃油加热冷却子系统用于产生不同温度的燃油以测试不同温度条件下的惰化性能。燃油预洗涤子系统在实验测试开始及结束时用饱和空气对燃油进行洗涤使之达到空气饱和溶解状态。监测控制子系统用于对实验结果数据采集和改变实验参数的设置。所述的惰气惰化子系统包括二氧化碳储气罐、与二氧化碳储气罐依次连接的二氧化碳流量调节阀、二氧化碳压力调节阀；氮气储气罐、与氮气储气罐依次连接的氮气流量调节阀、氮气压力调节阀；氧气储气罐、与氧气储气罐依次连接的氧气流量调节阀、氧气压力调节阀；所述的二氧化碳压力调节阀、氮气压力调节阀、氧气压力调节阀分别连接于第一混合阀；所述的第一混合阀出口依次连接于第二制冷机、第二加热器；所述的惰气惰化子系统还包括第三加热器、与第三加热器出口依次连接的催化氧化反应器、第二过滤干燥器、惰气流量调节阀、惰气压力调节阀；所述的第三加热器气体入口与油箱惰气出口之间连接有第二惰气可调阀；所述的第二加热器出口、惰气压力调节阀出口分别连接于第二混合阀进口；所述的第二混合阀出口分为两个支路出口；所述的第二混合阀的其一出口通过第一惰气可调阀与油箱气相空间连接；所述的第二混合阀的其二出口依次通过第三惰气可调阀、第一引射器气体入口与油箱底部连接；所述的第一引射器燃油入口与油箱底部燃油出口之间连接有第一燃油泵；所述的油箱侧面安装有液位计；所述的油箱上部安装有第二温度传感器、第二压力传感器、氧浓度传感器。进一步，所述的监测控制子系统包括温度传感器集成器、与温度传感器集成器依次连接的温度智能显示器、PLC可编程逻辑控制器、温度调节执行器；压力传感器集成器、与压力传感器集成器依次连接的压力智能显示器、PLC可编程逻辑控制器、压力调节执行器；流量传感器集成器、与流量传感器集成器依次连接的流量智能显示器、PLC可编程逻辑控制器、流量调节执行器；液位计集成器、与液位计集成器依次连接的液位智能显示器，PLC可编程逻辑控制器、液位调节执行器；氧浓度传感器集成器、与氧浓度传感器集成器依次连接的氧浓度智能显示器、PLC可编程逻辑控制器；所述的PLC可编程逻辑控制器还连接有上位工控机；所述的上位工控机还分别连接有服务器备份和打印机。进一步，所述的飞行环境模拟子系统为与空气依次连接的第一空气压缩机、第一过滤干燥器、储气罐、空气流量调节阀、空气压力调节阀、真空罐、第一制冷机、第一加热器、第一温度传感器、第一压力传感器，第一空气可调阀；所述的第一空气可调阀连接于油箱的上部；所述的真空罐还连接有真空泵。进一步，所述的燃油加注和抽吸子系统包括储油罐、与储油罐依次连接的闸阀、第一燃油流量可调阀、燃油过滤器、第二燃油泵、第四燃油流量可调阀、第五燃油流量可调阀；所述的第五燃油流量可调阀出口连接于油箱的底部；所述的闸阀出口与第四燃油流量可调阀入口之间连接有第二燃油流量可调阀；所述的第一燃油流量可调阀出口与第五燃油流量可调阀入口之间连接有第三燃油流量可调阀。进一步，所述的燃油加热冷却子系统包括恒温水浴器、换热盘管；所述的恒温水浴器的水出口与换热盘管入口之间连接有第二水流量调节阀；所述的恒温水浴器的水入口与换热盘管出口之间连接有第一水流量调节阀；所述的换热盘管位于油箱中的燃油部分；油箱中燃油部分还安装有第三温度传感器。进一步，所述的燃油预洗涤子系统包括与空气依次连接的第二空气压缩机、第三干燥过滤器、第二空气可调阀、第二引射器；所述的第二引射器连接于油箱底部；所述的第二空气可调阀出口与第二引射器空气入口相连，所述的第二引射器燃油入口与油箱底部燃油出口之间连接有第三燃油泵。本专利技术还公开了一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台的控制运行的连接方式，监测控制子系统控制惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统的运行，控制运行的传输连接方式为：所述的监测控制子系统的温度传感器集成器分别通过传输电缆连接于第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器；所述的压力传感器集成器分别通过传输电缆连接于第一压力传感器、第二压力传感器；所述的氧浓度传感器集成器通过传输电缆连接于氧浓度传感器；所述的监测控制子系统的液位计集成器通过传输电缆连接于液位计；所述的温度调节执行器分别通过执行电缆连接于第一制冷机、第一加热器、第二制冷机、第二加热器、恒温水浴器；所述的压力调节执行器分别通过执行电缆连接于空气压力调节阀、第一空气可调阀、二氧化碳压力调节阀、氮气压力调节阀、氧气压力调节阀、第一惰气可调阀、第二惰气可调阀、惰气压力调节阀、第三惰气可调阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，其特征在于，所述的实验台包括惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统，监测控制子系统；所述的监测控制子系统控制惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统的运行；所述的惰气惰化子系统包括二氧化碳储气罐（201）、与二氧化碳储气罐（201）依次连接的二氧化碳流量调节阀（204）、二氧化碳压力调节阀（205）；氮气储气罐（202）、与氮气储气罐（202）依次连接的氮气流量调节阀（206）、氮气压力调节阀（207）；氧气储气罐（203）、与氧气储气罐（203）依次连接的氧气流量调节阀（208）、氧气压力调节阀（209）；所述的二氧化碳压力调节阀（205）、氮气压力调节阀（207）、氧气压力调节阀（209）分别连接于第一混合阀（210）；所述的第一混合阀（210）出口依次连接于第二制冷机（211）、第二加热器（212）；所述的惰气惰化子系统还包括第三加热器（2001）、与第三加热器（2001）出口依次连接的催化氧化反应器（2002）、第二过滤干燥器（2003）、惰气流量调节阀（2004）、惰气压力调节阀（2005）；所述的第三加热器（2001）气体入口与油箱（218）惰气出口之间连接有第二惰气可调阀（219）；所述的第二加热器（212）出口、惰气压力调节阀（2005）出口分别连接于第二混合阀（213）进口；所述的第二混合阀（213）出口分为两个支路出口；所述的第二混合阀（213）的其一出口通过第一惰气可调阀（214）与油箱（218）气相空间连接；所述的第二混合阀（213）的其二出口依次通过第三惰气可调阀（2006）、第一引射器（2009）气体入口与油箱（218）底部连接；所述的第一引射器（2009）燃油入口与油箱（218）底部燃油出口之间连接有第一燃油泵（2008）；所述的油箱（218）侧面安装有液位计（2007）；所述的油箱（218）上部安装有第二温度传感器（215）、第二压力传感器（216）、氧浓度传感器（217）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，其特征在于，所述的实验台包括惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统，监测控制子系统；所述的监测控制子系统控制惰气惰化子系统、飞行环境模拟子系统、燃油加注和抽吸子系统，燃油加热冷却子系统，燃油预洗涤子系统的运行；所述的惰气惰化子系统包括二氧化碳储气罐（201）、与二氧化碳储气罐（201）依次连接的二氧化碳流量调节阀（204）、二氧化碳压力调节阀（205）；氮气储气罐（202）、与氮气储气罐（202）依次连接的氮气流量调节阀（206）、氮气压力调节阀（207）；氧气储气罐（203）、与氧气储气罐（203）依次连接的氧气流量调节阀（208）、氧气压力调节阀（209）；所述的二氧化碳压力调节阀（205）、氮气压力调节阀（207）、氧气压力调节阀（209）分别连接于第一混合阀（210）；所述的第一混合阀（210）出口依次连接于第二制冷机（211）、第二加热器（212）；所述的惰气惰化子系统还包括第三加热器（2001）、与第三加热器（2001）出口依次连接的催化氧化反应器（2002）、第二过滤干燥器（2003）、惰气流量调节阀（2004）、惰气压力调节阀（2005）；所述的第三加热器（2001）气体入口与油箱（218）惰气出口之间连接有第二惰气可调阀（219）；所述的第二加热器（212）出口、惰气压力调节阀（2005）出口分别连接于第二混合阀（213）进口；所述的第二混合阀（213）出口分为两个支路出口；所述的第二混合阀（213）的其一出口通过第一惰气可调阀（214）与油箱（218）气相空间连接；所述的第二混合阀（213）的其二出口依次通过第三惰气可调阀（2006）、第一引射器（2009）气体入口与油箱（218）底部连接；所述的第一引射器（2009）燃油入口与油箱（218）底部燃油出口之间连接有第一燃油泵（2008）；所述的油箱（218）侧面安装有液位计（2007）；所述的油箱（218）上部安装有第二温度传感器（215）、第二压力传感器（216）、氧浓度传感器（217）。2.根据权利要求1所述的一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，其特征在于，所述的监测控制子系统包括温度传感器集成器（6001）、与温度传感器集成器（6001）依次连接的温度智能显示器（6012）、PLC可编程逻辑控制器（6022）、温度调节执行器（6032）；压力传感器集成器（6002）、与压力传感器集成器（6002）依次连接的压力智能显示器（6013）、PLC可编程逻辑控制器（6022）、压力调节执行器（6033）；流量传感器集成器（6003）、与流量传感器集成器（6003）依次连接的流量智能显示器（6014）、PLC可编程逻辑控制器（6022）、流量调节执行器（6034）；液位计集成器（6004）、与液位计集成器（6004）依次连接的液位智能显示器（6015），PLC可编程逻辑控制器（6022）、液位调节执行器（6035）；氧浓度传感器集成器（6055）、与氧浓度传感器集成器（6055）依次连接的氧浓度智能显示器（6016）、PLC可编程逻辑控制器（6022）；所述的PLC可编程逻辑控制器（6022）还连接有上位工控机（6021）；所述的上位工控机（6021）还分别连接有服务器备份（6011）和打印机（6031）。3.根据权利要求2所述的一种基于可控催化燃烧降低油箱可燃性的实验台，其特征在于，所述的飞行环境模拟子系统为与空气依次连接的第一空气压缩机（101）、第一过滤干燥器（102）、储气罐（103）、空气流量调节阀（104）、空气压力调节阀（105）、真空罐（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超越，冯诗愚，彭孝天，邵垒，刘卫华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32