一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法技术

一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法，将高压气源(6)中的气体压力由寿命初期压力至寿命末期压力按照一定的梯度划分为不同的压力值，在划分的压力值下，压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数，根据相邻两个压力值之间消耗的气体质量，计算压力控制电磁阀(1)总计的工作周期，从而精确评估出压力控制电磁阀(1)的开启次数，明显提高了对于压力电磁阀工作次数的评估效率及准确率。通过压力控制电磁阀的开关次准确确定，大幅提高了压力控制电磁阀在轨使用的可靠度，避免了卫星在轨因压力控制电磁阀的开关寿命不足导致卫星提前失效的风险。

Method for determining working times of pressure electromagnetic valve on orbit

A method for determining the pressure electromagnetic valve on the number of the high-pressure gas (6) gas pressure in the beginning of life by the pressure to the end of life in accordance with certain pressure gradient is divided into different pressure value, the pressure value in the division, the pressure control valve (1) a pressure cycle of the opening number. According to the gas consumption between two adjacent pressure value quality, calculation of pressure control solenoid valve (1) of the total work period, so as to accurately assess a pressure control valve (1) of the opening number, significantly improved for pressure solenoid valve work number evaluation efficiency and accuracy. To accurately determine the pressure control switch through the electromagnetic valve, greatly improves the reliability of the pressure control valve in use, to avoid the risk of satellite due to insufficient pressure control solenoid valve switch life lead to early failure of the satellite.

【技术实现步骤摘要】
一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法
本专利技术涉及到一种压力电磁阀工作次数的确定方法，适用于需要对使用以压力电磁阀为核心的电子减压系统中压力电磁阀工作次数的评估，特别适用于航天电推进贮供系统中使用的压力控制电磁阀在轨工作次数的评估。
技术介绍
在我国目前卫星电推进系统中，一般使用以压力控制电磁阀为核心的电子减压系统来完成高压气体的减压输出工作，在整个卫星的工作寿命期间，压力控制电磁阀需要开关工作几十至上百万次，因此，压力控制电磁阀的开关寿命是否能够满足要求成为制约卫星寿命的一个关键因素。在目前的电推进贮供系统设计时，对于压力控制电磁阀的开关次数的预估或者进行复杂的计算获得(工作次数评估较精确，但是工作量很大)，或者通过简单的近似计算获得(工作次数评估误差较大)，或者通过工程应用经验获得(没有准确度)，尚没有一种即省时又省力且预估较准确的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：本专利技术叙述了一种简单可靠的确定压力控制电磁阀在轨工作次数的方法，通过数学仿真和计算相结合的方式，完成压力电磁阀在轨工作次数的比较精确的确定，提高了压力控制电磁阀在轨使用的可靠度，解决了由于压力控制电磁阀开关寿命不足而导致卫星提前失效。本专利技术的技术方案是：一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法，步骤如下：(1)将高压气源(6)中的气体压力由寿命初期压力至寿命末期压力按照一定的梯度划分为不同的压力值，从大到小分别为P1、P2…PN；寿命初期压力为高压气源(6)中的气体的初始压力，寿命末期压力为高压气源(6)不再排出气体时的压力；高压气源(6)充有氙气；(2)获得步骤(1)划分的P1和P2压力值下，压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数Np1、Np2；计算稳压气瓶中，每个压力周期所消耗的氙气的质量m为：m＝V×(ρ1-ρ2)式中：ρ1为压力控制点上限的气体密度，即稳压气瓶(2)处于压力上限值时的气体密度；ρ2为压力控制点下限的气体密度，即稳压气瓶(2)处于压力下限值时的气体密度；V为稳压气瓶的容积。(3)计算高压气瓶(6)中氙气由步骤(1)划分的两个相邻压力值P1和P2之间，压力从P1下降到p2所需要的氙气质量m1为：m1＝V氙×(ρ3-ρ4)式中：ρ3为由步骤(1)划分的两个相邻压力值的高压力值P1的气体密度；ρ4为由步骤(1)划分的两个相邻压力值的低压力值P2的气体密度；V氙为高压气瓶(6)的容积。(4)确定高压气瓶(6)中氙气由步骤(1)划分的两个相邻压力值P1和P2之间，压力下降过程中的压力周期数T1为：T1＝m1÷m(5)在步骤(1)划分的两个相邻压力值P1和P2之间，压力控制电磁阀(1)所需要开启的次数N1为：其中：Np1为步骤(1)划分的两个相邻压力值的高压力值的压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数；Np2为步骤(1)划分的两个相邻压力值的低压力值的压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数；步骤(5)后，重复步骤(2)～(5),用P2代替P1，P3代替P2，得到P2和P3之间，压力控制电磁阀(1)所需要开启的次数N2，重复步骤(2)～(5),用P3代替P2，P4代替P3，得到P3和P4之间，压力控制电磁阀(1)所需要开启的次数N3，以此类推，直至得到PN-1和PN之间，压力控制电磁阀(1)所需要开启的次数NN－1，将N1、N2、N3、…、NN－1的值相加，即得到压力控制电磁阀(1)从寿命初期压力至寿命末期的总的开启次数。本专利技术与现有技术相比具有以下几个显著的优点：(1)本专利技术采用数学仿真和计算相结合的组合式压力电磁阀工作次数评估方法，与通过复杂的计算方法相比，明显提高了对于压力电磁阀工作次数的评估效率；(2)与简单的近似计算及经验预估相比，明显提高了对于压力电磁阀工作次数评估的准确率；(3)通过压力控制电磁阀的开关次准确确定，大幅提高了压力控制电磁阀在轨使用的可靠度；(4)通过地面对压力电磁阀的在轨工作次数进行精确评估，避免了卫星在轨因压力控制电磁阀的开关寿命不足导致卫星提前失效的风险。附图说明图1为本专利技术中电子减压器的工作原理原理图；具体实施方式本专利技术的基本思路为：提出一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法，将高压气源(6)中的气体压力由寿命初期压力至寿命末期压力按照一定的梯度划分为不同的压力值，在划分的压力值下，压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数，，根据相邻两个压力值之间消耗的气体质量，计算压力控制电磁阀(1)总计的工作周期，从而精确评估出压力控制电磁阀(1)的开启次数，明显提高了对于压力电磁阀工作次数的评估效率及准确率。通过压力控制电磁阀的开关次准确确定，大幅提高了压力控制电磁阀在轨使用的可靠度，避免了卫星在轨因压力控制电磁阀的开关寿命不足导致卫星提前失效的风险。下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的对象是一种电子减压系统，包括：压力控制电磁阀(1)与压力传感器(3)、稳压气瓶(2)、控制单元(4)、气源(6)，气源(6)的压力优选15MPa～0.5Mpa；压力控制电磁阀(1)包括电磁阀1、电磁阀2、气容(5)；稳压气瓶(2)一端连接压力控制电磁阀(1)的低压端(优选使用压力0.1～0.3MPa)、另一端连接压力传感器(3)的采压口，压力控制电磁阀(1)的高压端(优选使用压力15MPa～0.5Mpa)连接高压气源(6)；电磁阀1的一端作为压力控制电磁阀(1)的高压端、电磁阀1的另一端连接气容(5)的一端，气容(5)的另一端连接电磁阀2的一端，电磁阀2的另一端作为压力控制电磁阀(1)的低压端；压力传感器(3)的供电和压力控制电磁阀(1)的供电由控制单元(4)通过供电电缆实现；控制单元(4)能够控制压力传感器(3)采集稳压气瓶(2)内的压力，形成压力信号；电磁阀1、电磁阀2的初始状态均为关闭状态；当压力传感器(3)检测到稳压气瓶(2)中的压力低于设定下限值(优选设定压力0.13～0.15MPa)时，压力传感器(3)反馈给控制单元(4)一个电压信号，控制单元(4)收到压力传感器(3)反馈的电压信号，控制单元(4)发出阀门脉冲驱动信号，控制压力控制电磁阀(1)的电磁阀1开启，高压气源(6)中的气体通过电磁阀1进入气容(5)，经过一定时间A(优选时间为500ms)，关闭电磁阀1，再等待一定时间B(优选时间为200ms)，开启电磁阀2一段时间C(优选时间为500ms)，气容中的气体经过电磁阀2进入稳压气瓶(2)，稳压气瓶(2)能够不断排出气体，排出气体的速度小于进气速度(一般排气速度为几毫克/秒，充气速度为几克/秒)，压力传感器(3)检测稳压气瓶(2)中的压力，如果稳压气瓶(2)中的压力未达到上限值(优选设定压力0.17～0.19MPa)，压力传感器(3)给控制单元(4)一个电压信号；控制单元(4)收到压力传感器(3)反馈的电压信号，控制单元(4)发出阀门脉冲驱动信号，控制压力控制电磁阀(1)的电磁阀1开启，高压气源(6)中的气体通过电磁阀1进入气容(5)，经过一定时间A(优选时间500ms)，关闭电磁阀1，再等待一定时间B(优选时间200ms)，开启电磁阀2一端时间C(优选时间500ms)，气容中的气体经过电磁阀2进入稳压气瓶(2)，压力传感器(3)检测稳压气瓶(2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法，其特征在于步骤如下：(1)将高压气源(6)中的气体压力由寿命初期压力至寿命末期压力按照一定的梯度划分为N个不同的压力值，从大到小分别为P1、P2…PN；寿命初期压力为高压气源(6)中的气体的初始压力，寿命末期压力为高压气源(6)不再排出气体时的压力；高压气源(6)充有氙气；(2)获得步骤(1)划分的P1和P2压力值下，压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数N

【技术特征摘要】
1.一种压力电磁阀在轨工作次数的确定方法，其特征在于步骤如下：(1)将高压气源(6)中的气体压力由寿命初期压力至寿命末期压力按照一定的梯度划分为N个不同的压力值，从大到小分别为P1、P2…PN；寿命初期压力为高压气源(6)中的气体的初始压力，寿命末期压力为高压气源(6)不再排出气体时的压力；高压气源(6)充有氙气；(2)获得步骤(1)划分的P1和P2压力值下，压力控制电磁阀(1)一个压力周期的开启次数Np1、Np2；计算稳压气瓶中，每个压力周期所消耗的氙气的质量m为：m＝V×(ρ1-ρ2)式中：ρ1为压力控制点上限的气体密度，即稳压气瓶(2)处于压力上限值时的气体密度；ρ2为压力控制点下限的气体密度，即稳压气瓶(2)处于压力下限值时的气体密度；V为稳压气瓶的容积；(3)计算高压气瓶(6)中氙气由步骤(1)划分的两个相邻压力值P1和P2之间，压力从P1下降到p2所需要的氙气质量m1为：m1＝V氙×(ρ3-ρ4)式中：ρ3为由步骤(1)划分的两个相邻压力值的高压力值P1的气体密度；ρ4为由步骤(1)划分的两个相邻压力值的低压力值P2的气体密度；V氙为高压气瓶(6)的容积；(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国西，武葱茏，孙水生，高俊，于洋，宋飞，汤章阳，陈涛，李宗良，丁凤林，周成，王戈，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11