动态压力快速响应平衡系统及其应用技术方案

本发明专利技术涉及一种动态压力快速响应平衡系统及其应用，涉及动态模拟类环境风洞技术领域。本发明专利技术提出了一种动态压力快速响应平衡系统，该系统采用质量流量守恒定律保证试验风洞内模拟环境压力恒定，并且可同时有效模拟出尾气背压。该系统响应速度快，可快速压力平衡，保证模拟尾气的背压与试验风洞内模拟气压一致，使车辆更接近真实环境试验，测量数据更加可靠；该系统可同时兼顾车辆开、闭口两用尾气抽排，响应速度快，使尾气不污染试验风洞内空气；该系统可广泛地满足不同类型高海拔试验的需求。

【技术实现步骤摘要】
动态压力快速响应平衡系统及其应用
本专利技术涉及动态模拟类环境风洞
，具体涉及一种动态压力快速响应平衡系统及其应用。
技术介绍
高海拔试验风洞是国内首座可满足装甲车辆在模拟海拔环境下全负荷测功的综合性试验风洞。可在多元化模拟条件下对车辆开展动力性能考核和环境适应性考核。其环境模拟能力涵盖了我国陆地主要车辆运行区域的海拔条件和温度条件。目前国内尚无此量级车辆高原环境模拟试验设备，建成后可填补国内此项试验能力的空白。该系统建成后，可以解决车辆高原极端环境验证试验单次时限短、总体周期长的困难，缩短各类车辆研发的总体周期，为车辆在高原极端条件下的设计、验证工作提供有力支持，为车辆研发提供更高标准的试验验证条件，进而推动我国车辆研发技术的发展。高海拔试验风洞要求环境压力模拟当地大气压～50kPa(相当于5500m海拔)范围内任意可调；试验环境温度范围-45℃～70℃；最高湿度要求95％RH(40℃)；尾气排放温度800℃，瞬时达1100℃；要求试验风洞内压力精度±50m，同时保证车辆尾气背压与试验风洞内环境压力一致，控制精度±50m。可满足车辆常压高低温动静态试验、高原高低温动静态试验及常压湿热试验。同时车辆在试验时可能出现爆缸，系统要可耐受冲击，保证系统的安全。因此，需要针对高海拔试验风洞对压力环境及响应速率等一系列特殊要求，设计一套动态压力快速响应平衡系统。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何设计一种动态压力快速响应平衡系统，以满足试验风洞的高海拔压力环境，同时在车辆做各种动态试验时，使得车辆尾气的背压与风洞内试验环境压力一致。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种动态压力快速响应平衡系统，包括低气压模拟子系统、扫气子系统及排烟子系统；所述低气压模拟子系统用于进行高海拔试验风洞的低气压环境的模拟工作，将风洞内多余的气体排出试验间，降低风洞内的气压，模拟高海拔气压环境；所述低气压模拟系统包括气动流量调节阀1、真空设备2、体积流量计4、压力调节阀系统5、新风补气装置11、过度安全装置10和紧急复压装置13；其中，所述气动流量调节阀1，通过管路一侧连接室外大气，另一侧连接真空设备2和常压尾气风机3；所述真空设备2用于为低气压模拟提供真空动力源，动态模拟类环境风洞的不同海拔高度下的低气压环境，所述真空设备2还用于实现持续变频驱动控制，使其抽气量连续可调。真空设备2与常压尾气风机3通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计4，通过旁路连接气动流量调节阀1；所述体积流量计4，除了一侧连接气动流量调节阀1、真空设备2、常压尾气风机3之外，另一侧通过两条支路分别连接压力调节阀系统5和气动压力调节阀6；所述压力调节阀系统5用于通过由真空套筒气动流量调节阀组成的阀门组来控制进气速率，从而控制风洞内的环境压力；压力调节阀系统5通过管路直通试验风洞内空气，另一侧连接体积流量计4；所述新风补气装置11用于补充车辆消耗的空气，以保证试验环境的空气平衡，新风补气装置11单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，试验时启动风机，将室外大气不断补入试验风洞；所述过度安全装置10独立于其他设备，布置于风洞的两侧过度间内，用于控制过度间内大气压力，方便试验人员在风洞内外气压不一致时进出风洞；所述紧急复压装置13用于当发生系统失控情况时，实现阀门自动打开泄压，保证风洞结构安全，紧急复压装置13单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，发生紧急情况时阀门打开，将室外大气不断补入试验风洞，使风洞内气压恢复到标准大气压；所述扫气子系统用于试验前和试验后对风洞进行清洁，保证风洞环境空气的清洁；所述扫气子系统包括扫气排气装置12和扫气进气装置14；所述扫气排气装置12用于将风洞内的污浊气体直接排出室外，从而达到风洞内外空气置换的目的，一侧与气动流量调节阀1并联连接室外大气，另一侧连接试验风洞内空气；所述扫气进气装置14用于直接从室外大气中取气，一侧连接室外大气，另一侧连接试验风洞；所述排烟子系统包括所述真空设备2、常压尾气风机3、气动压力调节阀6、尾气预冷器7、尾气净化器8和尾气收集装置9；所述真空设备2用于在进行高海拔实验前抽真空，并在高海拔工况下实现对车辆尾气的排放；所述常压尾气风机3用于在常压下对车辆尾气进行排放，保证实验室的环境空气洁净度，所述常压尾气风机3与真空设备2通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计4，通过旁路连接气动流量调节阀1；所述气动压力调节阀6用于控制尾气排放口压力，保证尾气排放口压力与周围环境保持一致，达到发动机排气背压模拟的目的；气动压力调节阀6一侧连接体积流量计4，另一侧连接尾气预冷器7；所述尾气预冷器7用于将高温尾气降低到后端试验设备可耐受温度，以保证后端试验设备安全工作，一侧通过管路与气动压力调节阀6相连，另一侧连接尾气净化器8；所述尾气净化器8用于对车辆尾气进行净化，以满足烟气排放的环评标准，一侧通过管路与尾气预冷器7相连，另一侧连接尾气收集装置9；所述尾气收集装置9用于对尾气突然发生爆燃起缓冲作用，通过管路与尾气净化器8相连，另一侧连接车辆尾气。优选地，所述紧急复压装置13采用机械式泄压阀实现。优选地，所述真空设备2采用负压罗茨鼓风机实现。优选地，所述扫气排气装置12包括气动蝶阀和风机。优选地，所述扫气进气装置14包括气动蝶阀和风机。本专利技术又提供了一种利用所述动态压力快速响应平衡系统进行常压下高低温试验试验的方法，包括以下步骤：试验前/试验后，对试验风洞内进行扫气，启动扫气子系统，打开扫气排气装置12的气动蝶阀和扫气进气装置14的气动蝶阀，并启动扫气排气装置12和扫气进气装置14的风机，开始扫气；扫气结束时，关闭扫气排气装置12的气动蝶阀和扫气进气装置14的气动蝶阀，停止扫气排气装置12和扫气进气装置14的风机；在常压下进行高低温试验时，首先调节试验风洞内温湿度环境条件，待温湿度条件达到设定值且满足开始进行试验的条件时，打开气动流量调节阀1和气动压力调节阀6，且保持开度分别为50％；启动尾气预冷器7、尾气净化器8和新风补气装置11；启动常压尾气风机3；设定新风补气装置11的新风补气量为预设值，通过调节气动压力调节阀6，使体积流量计4所示数值与新风补气量的预设值相等，此时风洞内气压基本保持常压不变；起动车辆，发动机消耗风洞内空气，产生尾气；通过调节气动压力调节阀6控制试验风洞内试验段气体压力，达到动态平衡；若常压尾气风机3低频风量大于预设值，与尾气排量不匹配，使得气动压力调节阀6全开，对气动流量调节阀1进行调节；车辆停止运行后，关闭新风补气装置11，关闭常压尾气风机3。本专利技术还提供了一种利用所述动态压力快速响应平衡系统进行高海拔试验的方法，包括以下步骤：试验前/试验后，对试验风洞内进行扫气，启动扫气子系统，打开扫气排气装置12的气动蝶阀和扫气进气装置14的气动蝶阀，并启动扫气排气装置12和扫气进气装置14的风机，开始扫气；扫气结束时，关闭扫气排气装置12的气动蝶阀和扫气进气装置14的气动蝶阀，停止扫气排气装置12和扫气进气装置14的风机；进行高海拔试验时，首先调节试验风洞内温湿度环境条件，待温湿度条件达到设定值且满足开始进行试验的条件时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态压力快速响应平衡系统，其特征在于，包括低气压模拟子系统、扫气子系统及排烟子系统；所述低气压模拟子系统用于进行高海拔试验风洞的低气压环境的模拟工作，将风洞内多余的气体排出试验间，降低风洞内的气压，模拟高海拔气压环境；所述低气压模拟系统包括气动流量调节阀(1)、真空设备(2)、体积流量计(4)、压力调节阀系统(5)、新风补气装置(11)、过度安全装置(10)和紧急复压装置(13)；其中，所述气动流量调节阀(1)，通过管路一侧连接室外大气，另一侧连接真空设备(2)和常压尾气风机(3)；所述真空设备(2)用于为低气压模拟提供真空动力源，动态模拟类环境风洞的不同海拔高度下的低气压环境，所述真空设备(2)还用于实现持续变频驱动控制，使其抽气量连续可调；真空设备(2)与常压尾气风机(3)通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计(4)，通过旁路连接气动流量调节阀(1)；所述体积流量计(4)，除了一侧连接气动流量调节阀(1)、真空设备(2)、常压尾气风机(3)之外，另一侧通过两条支路分别连接压力调节阀系统(5)和气动压力调节阀(6)；所述压力调节阀系统(5)用于通过由真空套筒气动流量调节阀组成的阀门组来控制进气速率，从而控制风洞内的环境压力；压力调节阀系统(5)通过管路直通试验风洞内空气，另一侧连接体积流量计(4)；所述新风补气装置(11)用于补充车辆消耗的空气，以保证试验环境的空气平衡，新风补气装置(11)单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，试验时启动风机，将室外大气不断补入试验风洞；所述过度安全装置(10)独立于其他设备，布置于风洞的两侧过度间内，用于控制过度间内大气压力，方便试验人员在风洞内外气压不一致时进出风洞；所述紧急复压装置(13)用于当发生系统失控情况时，实现阀门自动打开泄压，保证风洞结构安全，紧急复压装置(13)单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，发生紧急情况时阀门打开，将室外大气不断补入试验风洞，使风洞内气压恢复到标准大气压；所述扫气子系统用于试验前和试验后对风洞进行清洁，保证风洞环境空气的清洁；所述扫气子系统包括扫气排气装置(12)和扫气进气装置(14)；所述扫气排气装置(12)用于将风洞内的污浊气体直接排出室外，从而达到风洞内外空气置换的目的，一侧与气动流量调节阀(1)并联连接室外大气，另一侧连接试验风洞内空气；所述扫气进气装置(14)用于直接从室外大气中取气，一侧连接室外大气，另一侧连接试验风洞；所述排烟子系统包括所述真空设备(2)、常压尾气风机(3)、气动压力调节阀(6)、尾气预冷器(7)、尾气净化器(8)和尾气收集装置(9)；所述真空设备(2)用于在进行高海拔实验前抽真空，并在高海拔工况下实现对车辆尾气的排放；所述常压尾气风机(3)用于在常压下对车辆尾气进行排放，保证实验室的环境空气洁净度，所述常压尾气风机(3)与真空设备(2)通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计(4)，通过旁路连接气动流量调节阀(1)；所述气动压力调节阀(6)用于控制尾气排放口压力，保证尾气排放口压力与周围环境保持一致，达到发动机排气背压模拟的目的；气动压力调节阀(6)一侧连接体积流量计(4)，另一侧连接尾气预冷器(7)；所述尾气预冷器(7)用于将高温尾气降低到后端试验设备可耐受温度，以保证后端试验设备安全工作，一侧通过管路与气动压力调节阀(6)相连，另一侧连接尾气净化器(8)；所述尾气净化器(8)用于对车辆尾气进行净化，以满足烟气排放的环评标准，一侧通过管路与尾气预冷器(7)相连，另一侧连接尾气收集装置(9)；所述尾气收集装置(9)用于对尾气突然发生爆燃起缓冲作用，通过管路与尾气净化器(8)相连，另一侧连接车辆尾气。...

【技术特征摘要】
1.一种动态压力快速响应平衡系统，其特征在于，包括低气压模拟子系统、扫气子系统及排烟子系统；所述低气压模拟子系统用于进行高海拔试验风洞的低气压环境的模拟工作，将风洞内多余的气体排出试验间，降低风洞内的气压，模拟高海拔气压环境；所述低气压模拟系统包括气动流量调节阀(1)、真空设备(2)、体积流量计(4)、压力调节阀系统(5)、新风补气装置(11)、过度安全装置(10)和紧急复压装置(13)；其中，所述气动流量调节阀(1)，通过管路一侧连接室外大气，另一侧连接真空设备(2)和常压尾气风机(3)；所述真空设备(2)用于为低气压模拟提供真空动力源，动态模拟类环境风洞的不同海拔高度下的低气压环境，所述真空设备(2)还用于实现持续变频驱动控制，使其抽气量连续可调；真空设备(2)与常压尾气风机(3)通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计(4)，通过旁路连接气动流量调节阀(1)；所述体积流量计(4)，除了一侧连接气动流量调节阀(1)、真空设备(2)、常压尾气风机(3)之外，另一侧通过两条支路分别连接压力调节阀系统(5)和气动压力调节阀(6)；所述压力调节阀系统(5)用于通过由真空套筒气动流量调节阀组成的阀门组来控制进气速率，从而控制风洞内的环境压力；压力调节阀系统(5)通过管路直通试验风洞内空气，另一侧连接体积流量计(4)；所述新风补气装置(11)用于补充车辆消耗的空气，以保证试验环境的空气平衡，新风补气装置(11)单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，试验时启动风机，将室外大气不断补入试验风洞；所述过度安全装置(10)独立于其他设备，布置于风洞的两侧过度间内，用于控制过度间内大气压力，方便试验人员在风洞内外气压不一致时进出风洞；所述紧急复压装置(13)用于当发生系统失控情况时，实现阀门自动打开泄压，保证风洞结构安全，紧急复压装置(13)单独接入试验风洞内，实现将风洞内外空气相通，发生紧急情况时阀门打开，将室外大气不断补入试验风洞，使风洞内气压恢复到标准大气压；所述扫气子系统用于试验前和试验后对风洞进行清洁，保证风洞环境空气的清洁；所述扫气子系统包括扫气排气装置(12)和扫气进气装置(14)；所述扫气排气装置(12)用于将风洞内的污浊气体直接排出室外，从而达到风洞内外空气置换的目的，一侧与气动流量调节阀(1)并联连接室外大气，另一侧连接试验风洞内空气；所述扫气进气装置(14)用于直接从室外大气中取气，一侧连接室外大气，另一侧连接试验风洞；所述排烟子系统包括所述真空设备(2)、常压尾气风机(3)、气动压力调节阀(6)、尾气预冷器(7)、尾气净化器(8)和尾气收集装置(9)；所述真空设备(2)用于在进行高海拔实验前抽真空，并在高海拔工况下实现对车辆尾气的排放；所述常压尾气风机(3)用于在常压下对车辆尾气进行排放，保证实验室的环境空气洁净度，所述常压尾气风机(3)与真空设备(2)通过管路并联，一侧连接室外大气，另一侧连接体积流量计(4)，通过旁路连接气动流量调节阀(1)；所述气动压力调节阀(6)用于控制尾气排放口压力，保证尾气排放口压力与周围环境保持一致，达到发动机排气背压模拟的目的；气动压力调节阀(6)一侧连接体积流量计(4)，另一侧连接尾气预冷器(7)；所述尾气预冷器(7)用于将高温尾气降低到后端试验设备可耐受温度，以保证后端试验设备安全工作，一侧通过管路与气动压力调节阀(6)相连，另一侧连接尾气净化器(8)；所述尾气净化器(8)用于对车辆尾气进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：缑宇翔，秦望舒，张国友，张保军，郭强，刘中博，马东利，王腾浩，刘坤，岳磊，柳振杰，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11