民用飞机燃油箱富氮气体分配试验系统技术方案

一种富氮气体分配试验系统，其具有富氮气体混合装置和布置在下游的富氮气体分配装置，富氮气体混合装置具有氮气瓶、空压机以及富氮气体混合罐，氮气瓶的出口与富氮气体混合罐的一输入口相连；空压机的出口经由氧气浓度调节阀与富氮气体混合罐的另一输入口相连，富氮气体分配装置为三通阀门，该三通阀门具有三个接口，其第一接口与来自富氮气体混合罐的混合气体管路连通；其第二接口与试验油箱中的富氮气体分配管路入口连通；其第三接口与大气连通。在富氮气体混合罐与三通阀门之间的混合气体管路中设置有流量/压力双功能调节阀，富氮气体混合罐的出口与流量/压力双功能调节阀的入口相连并且流量/压力双功能调节阀的出口通往三通阀门的第一接口。

Nitrogen-rich Gas Distribution Test System for Fuel Tank of Civil Aircraft

A nitrogen-rich gas distribution test system has a nitrogen-rich gas mixing device and a nitrogen-rich gas distribution device arranged downstream. The nitrogen-rich gas mixing device has a nitrogen cylinder, an air compressor and a nitrogen-rich gas mixing tank. The outlet of the nitrogen cylinder is connected with an input port of the nitrogen-rich gas mixing tank; the outlet of the air compressor is conveyed with another nitrogen-rich gas mixing tank through an oxygen concentration regulating valve. The inlet is connected, and the nitrogen-rich gas distribution device is a three-way valve. The three-way valve has three interfaces. The first interface is connected with the mixed gas pipeline from the nitrogen-rich gas mixing tank; the second interface is connected with the inlet of the nitrogen-rich gas distribution pipeline in the test tank; and the third interface is connected with the atmosphere. A flow/pressure dual-function regulating valve is arranged in the mixed gas pipeline between the nitrogen-rich gas mixing tank and the three-way valve. The outlet of the nitrogen-rich gas mixing tank is connected with the inlet of the flow/pressure dual-function regulating valve, and the outlet of the flow/pressure dual-function regulating valve is connected with the first interface of the three-way valve.

【技术实现步骤摘要】
民用飞机燃油箱富氮气体分配试验系统
本技术涉及一种用于民用飞机惰化系统地面试验的富氮气体分配试验系统，其能够实现富氮气体分配试验的条件模拟和全过程参数测量记录。
技术介绍
为满足民用飞机燃油箱的防爆要求，燃油箱设计有惰化系统为燃油箱充入惰性气体，通过机载制氮系统产生富氮气体，再由富氮气体分配系统分配至各燃油箱隔舱实现惰化，使燃油箱内氧气浓度维持在适航要求的安全值以下。目前，民用飞机富氮气体分配系统的试验大多针对部件或者子系统，难以检验富氮气体分配系统的整体分配性能。因此需要开展民机富氮气体分配系统试验，对富氮气体在油箱隔舱内的实际分配效果进行验证。根据文献CN103323219A已知一种机载油箱惰性化综合性能试验系统，其使用空气与氮气混合配比产生富氮气体进行惰化试验，但该系统主要存在以下问题：其一，配气系统通过混合阀配比不同流量的氮气与压缩空气来达到调节富氮气体浓度的目的，属于开环控制，精度有限；其二，配气系统中氮气和空气混合管路直通油箱，可能将调试阶段参数尚未满足要求的富氮气体充入试验油箱从而改变试验条件；其三，配气系统设置流量控制器控制混合后富氮气体的流量，而不可选择控制富氮气体压力；其四，配气系统中使用的氮气由机载制氮系统空气分离装置制备，这会对寿命有限、价格高昂的空气分离膜造成较大损耗，经济成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于，提出一种用于民用飞机惰化系统地面试验的富氮气体分配试验系统，其无需使用空气分离组件，能够闭环自动调节富氮气体浓度，可选择控制流量或压力参数，且能够保障在试验过程中充入油箱的富氮气体参数稳定。为此，根据本技术的富氮气体分配试验系统具有富氮气体混合装置和布置在其下游的富氮气体分配装置，其中所述富氮气体混合装置具有氮气瓶、空压机以及富氮气体混合罐，其中所述氮气瓶的出口与所述富氮气体混合罐的一输入口相连；所述空压机的出口经由氧气浓度调节阀与所述富氮气体混合罐的另一输入口相连，所述富氮气体分配装置为三通阀门，所述三通阀门具有三个接口，其中其第一接口与来自所述富氮气体混合罐的混合气体管路连通；其第二接口与试验油箱中的富氮气体分配管路入口连通；其第三接口与大气连通。本技术规定，在所述富氮气体混合罐与所述三通阀门之间的混合气体管路中设置有流量/压力双功能调节阀，其中所述富氮气体混合罐的出口与所述流量/压力双功能调节阀的入口相连并且所述流量/压力双功能调节阀的出口通往所述三通阀门的第一接口。通过所述流量/压力双功能调节阀既可选择控制流量参数又可以选择控制压力参数。根据本技术的一种优选的技术方案，所述富氮气体分配试验系统还具有测量设备和控制设备。其中，所述测量设备包括氧浓度测量装置、压力测量装置以及流量测量装置，并且所述控制设备为控制计算机。优选地，所述氧浓度测量装置设置在所述富氮气体混合罐中，其能够为所述控制设备提供氧浓度反馈信号；所述压力测量装置和流量测量装置设置在所述流量/压力双功能调节阀与所述三通阀门之间的混合气体管路的末端，它们分别能够为所述控制设备提供压力反馈信号和流量反馈信号。进一步优选地，所述压力测量装置和流量测量装置相继布置在混合气体管路中，其中所述压力测量装置的入口与所述流量/压力双功能调节阀的出口相连，所述流量测量装置的出口与所述三通阀门的第一接口相连。有利地，所述氧浓度测量装置、压力测量装置和流量测量装置分别通过信号线路与所述控制计算机相连，以便分别为控制计算机提供反馈信号；并且所述控制计算机分别通过信号线路与所述氧气浓度调节阀和所述流量/压力双功能调节阀相连，以便分别为氧气浓度调节阀和流量/压力双功能调节阀提供控制信号。根据本技术的另一种优选的技术方案，所述氧气浓度调节阀和所述流量/压力双功能调节阀可以为液压伺服调节阀，其可以保证较高的调节精度，当然只要精度足够高，在此也可以使用电动阀。根据本技术的另一种优选的技术方案，在所述富氮气体混合装置中能够并联使用多个氮气瓶，以便为试验提供足够的氮气，并且所述氮气瓶设有减压阀，从而避免氮气瓶出口压力过高造成危险。通过直接为系统提供氮气，无需使用空气分离装置制备氮气。根据本技术的另一种优选的技术方案，在所述富氮气体混合装置中能够并联使用多个空压机，以便为试验提供足够的氧气，并且所述空压机设有气水分离器，从而减少空气中水蒸汽对配气的影响。根据本技术的另一种优选的技术方案，所述控制设备的控制算法可以选用PID控制模式，该算法的成熟度较高，便于技术人员开发和调试。与已有的机载油箱惰性化综合性能试验系统相比，根据本技术的富氮气体分配试验系统的主要优点在于：通过富氮气体混合罐和罐中的氧浓度测量装置以及氧气浓度调节阀，实现对富氮气体浓度的闭环自动控制，精度高；设置三通阀门，在富氮气体调制阶段将参数尚未稳定的富氮气体排入大气，并在富氮气体参数稳定后才通入油箱，试验条件可靠性高；设置流量/压力双功能调节阀，可根据用户需求，选择控制富氮气体的流量或压力，一阀多用，增加了系统的灵活性，降低了成本；通过氮气瓶提供氮气，替代机载制氮系统制氮，成本低廉，并且控制氮气与空气混合，使试验参数可控。附图说明本技术唯一的附图是根据本技术的富氮气体分配试验系统的工作原理示意图。以下参照该附图对根据本技术的富氮气体分配试验系统的一种具体实施方式和工作原理进行详细阐述。具体实施方式在图1中示出了根据本技术的富氮气体分配试验系统的工作原理图。如图所示，根据本技术的富氮气体分配试验系统包括具有富氮气体混合装置和布置在其下游的富氮气体分配装置。其中所述富氮气体混合装置具有氮气瓶1、空压机2以及富氮气体混合罐4，所述氮气瓶1的出口与所述富氮气体混合罐4的一输入口相连；所述空压机2的出口经由氧气浓度调节阀3与所述富氮气体混合罐4的另一输入口相连。所述富氮气体分配装置为三通阀门9，其具有三个接口，其中其第一接口9a与来自所述富氮气体混合罐4的混合气体管路连通；其第二接口9b与试验油箱中的富氮气体分配管路入口连通；其第三接口9c与大气连通，其中在所述富氮气体混合罐4与所述三通阀门9之间的混合气体管路中设置有流量/压力双功能调节阀6，其中所述富氮气体混合罐4的出口与所述流量/压力双功能调节阀6的入口相连并且所述流量/压力双功能调节阀6的出口通往所述三通阀门9的第一接口9a。所述富氮气体分配试验系统还具有测量设备和控制设备。其中所述测量设备包括氧浓度测量装置5、压力测量装置7以及流量测量装置8，并且所述控制设备为控制计算机10。所述氧浓度测量装置设置在所述富氮气体混合罐4中，其能够为所述控制计算机10提供氧浓度反馈信号；所述压力测量装置7和流量测量装置8设置在所述流量/压力双功能调节阀6与所述三通阀门9之间的混合气体管路的末端，它们分别能够为所述控制计算机10提供压力反馈信号和流量反馈信号。其中，所述压力测量装置7和流量测量装置8相继布置在混合气体管路中，其中所述压力测量装置7的入口与所述流量/压力双功能调节阀6的出口相连，所述流量测量装置8的出口与所述三通阀门9的第一接口9a相连。为了进行闭环控制，所述氧浓度测量装置5、压力测量装置7和流量测量装置8分别通过信号线路与所述控制计算机10相连，以便为所述控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富氮气体分配试验系统，其用于民用飞机惰化系统地面试验，所述富氮气体分配试验系统具有富氮气体混合装置和布置在其下游的富氮气体分配装置，其中，所述富氮气体混合装置具有氮气瓶(1)、空压机(2)以及富氮气体混合罐(4)，其中所述氮气瓶(1)的出口与所述富氮气体混合罐(4)的一输入口相连；所述空压机(2)的出口经由氧气浓度调节阀(3)与所述富氮气体混合罐(4)的另一输入口相连，所述富氮气体分配装置为三通阀门(9)，所述三通阀门(9)具有三个接口，其中，其第一接口(9a)与来自所述富氮气体混合罐(4)的混合气体管路连通；其第二接口(9b)与试验油箱中的富氮气体分配管路入口连通；其第三接口(9c)与大气连通，其特征在于，在所述富氮气体混合罐(4)与所述三通阀门(9)之间的混合气体管路中设置有流量/压力双功能调节阀(6)，其中所述富氮气体混合罐(4)的出口与所述流量/压力双功能调节阀(6)的入口相连并且所述流量/压力双功能调节阀(6)的出口通往所述三通阀门(9)的第一接口(9a)。

【技术特征摘要】
1.一种富氮气体分配试验系统，其用于民用飞机惰化系统地面试验，所述富氮气体分配试验系统具有富氮气体混合装置和布置在其下游的富氮气体分配装置，其中，所述富氮气体混合装置具有氮气瓶(1)、空压机(2)以及富氮气体混合罐(4)，其中所述氮气瓶(1)的出口与所述富氮气体混合罐(4)的一输入口相连；所述空压机(2)的出口经由氧气浓度调节阀(3)与所述富氮气体混合罐(4)的另一输入口相连，所述富氮气体分配装置为三通阀门(9)，所述三通阀门(9)具有三个接口，其中，其第一接口(9a)与来自所述富氮气体混合罐(4)的混合气体管路连通；其第二接口(9b)与试验油箱中的富氮气体分配管路入口连通；其第三接口(9c)与大气连通，其特征在于，在所述富氮气体混合罐(4)与所述三通阀门(9)之间的混合气体管路中设置有流量/压力双功能调节阀(6)，其中所述富氮气体混合罐(4)的出口与所述流量/压力双功能调节阀(6)的入口相连并且所述流量/压力双功能调节阀(6)的出口通往所述三通阀门(9)的第一接口(9a)。2.按照权利要求1所述的富氮气体分配试验系统，其特征在于，所述富氮气体分配试验系统还具有测量设备和控制设备，其中，所述测量设备包括氧浓度测量装置(5)、压力测量装置(7)以及流量测量装置(8)，并且所述控制设备为控制计算机(10)。3.按照权利要求2所述的富氮气体分配试验系统，其特征在于，用于提供氧浓度反馈信号的氧浓度测量装置(5)设置在所述富氮气体混合罐(4)中；用于提供压力反馈信号的压力测量装置(7)和用于提供流量反馈信号的流量测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，周伟，王金彪，张锦，康飞，段安鹏，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：新型
国别省市：上海,31