本发明专利技术属于航空航天地面试验设备技术领域，针对现有技术中存在的人工调节难以对应突发状况，降低了试验设备的安全性的技术问题，本发明专利技术公开了一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，安装在蓄热加热器上，工作于蓄热式纯净空气风洞的预加热阶段，包括工质供应系统、燃烧器、蓄热本体、冷空气进气阀、排烟系统、排污系统，所述蓄热本体竖直安装在蓄热井支撑架上，燃烧器通过法兰连接安装在蓄热本体顶部，工质供应系统的各条供气管路通过高温软管与燃烧器接口连接；所述的冷空气进气阀、排烟系统、排污系统安装在蓄热本体下部。本发明专利技术能够实现蓄热加热器自动化运行，为风洞的安全运行提供技术保障，提高了系统的可靠性、安全性，降低了偶发事件的可能性。低了偶发事件的可能性。低了偶发事件的可能性。
【技术实现步骤摘要】
一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置
[0001]本专利技术属于航空航天地面试验设备
，具体涉及一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置。
技术介绍
[0002]纯净空气风洞能够提供相对洁净的高焓气体来流，是高超声速飞行器地面试验必不可少的设备，在国际上得到了广泛的认可。但由于技术难度较大，国内外研制成功的纯净空气风洞寥寥无几。其中，蓄热加热器是其关键设备之一，如何实现蓄热加热器大比率变功率的稳定燃烧必然是蓄热加热器设计的技术难点。目前的技术方法是，采用“手动+远程控制”的方法，试验人员通过分布式控制系统在控制室对蓄热加热器进行远程操作。该方法简洁、明了，可以使试验人员及时对蓄热器工作状态进行调整。但缺点是显而易见的：
[0003]1)人工调节应急响应不够，蓄热加热器结构复杂，控制部位分散，涉及的信号数量大、种类多，人工调节难以对应突发状况，增加了偶发事件的随机性，降低了试验设备的安全性。
[0004]2)过渡依赖试验人员的专业素质，需要试验人员熟练掌握蓄热加热器的方方面面。
[0005]3)对试验人员的身体素质的巨大考验，预热过程一般长达40小时以上，期间需要试验人员精力高度集中以应对突发状况，对试验人员的精力和体力的较大消耗。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中存在的人工调节难以对应突发状况，降低了试验设备的安全性的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其能够实现蓄热加热器自动化运行，为风洞的安全运行提供技术保障，提高了系统的可靠性、安全性，降低了偶发事件的可能性。
[0007]本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，安装在蓄热加热器上，工作于蓄热式纯净空气风洞的预加热阶段，包括工质供应系统、燃烧器、蓄热本体、冷空气进气阀、排烟系统、排污系统，所述蓄热本体竖直安装在在蓄热井的支撑架上，燃烧器通过法兰连接安装在蓄热本体顶部，工质供应系统的各条供气管路通过高温软管与燃烧器接口连接；所述的冷空气进气阀、排烟系统、排污系统安装在蓄热本体下部。
[0009]进一步的，所述工质供应系统包括用于点火器的天然气点路(简称天然气点路)和空气点路(简称空点路)、天然气点路各支路、空气主路各支路和氧气补充路；天然气点路和空点路分别与燃烧器的点火器连接，所述点火器设置为固定功率点火器，天然气点路和空点路设置固定值减压阀，天然气点路和空气点路输出固定流量和压力的介质，通过控制开关阀开关控制介质输出通断；天然气主路各支路、空气主路各支路并列连接在燃烧器上，天然气主路各支路、空气主路各支路设置压力/流量可调的调压阀，通过调节阀控制进入燃烧
器的各介质流量；设置氧气补充路调节蓄热加热器超高温工作段的氧气输入。该结构设计的目的在于减少了控制环，简化了结构，提高了系统可靠性，降低了成本。
[0010]优选的，本专利技术根据实际情况设置天然气主路、空气主路是多路不同流量系数的支路的组合，可根据实际需要增加或减少支路。可灵活调整支路数量，实现宽范围的流量调节功能。
[0011]进一步的，所述蓄热本体内部设置蓄热温度探测系统，所述蓄热温度探测系统设置为沿着蓄热本体的中心线为圆柱轴线，由内到外，由下到上呈圆形散射布置的多个热电偶，热电偶经热电偶补偿导线通过转接法兰连接到PLC控制系统的远程采集模块上，通过蓄热温度探测系统检测蓄热体温度梯度。
[0012]更进一步的，所述蓄热温度探测系统根据温度区间不同，配置不同的热电偶，测点布置每层间隔30度角布置一列，每列由内到外布置数只热电偶，自上而下均匀布置数层。
[0013]优选的，测点布置每层间隔30度角布置一列，每列由内到外布置6只热电偶，自上而下均匀布置12层，上4层靠近内圈的4只为两只B型铠装热电偶，上4层外圈的2只，以及中4层全部热电偶为一只B型铠装热电偶和一只 K型铠装热电偶,下四层全部为K型热电偶。该结构设计即可以监控到全部蓄热本体的温升情况，又不至于测点过多造成系统的负担；另外，根据温度区间不同，配置不同的热电偶，采用一备一用的方案，既可相互校核，又可有所替代。
[0014]进一步的，所述蓄热本体下端开孔处通过法兰与耐温不锈钢管道连接，冷空气进气阀和排烟系统的排烟阀成90
°
布置通过三通与耐温不锈钢管道连接，冷空气进气阀接口与蓄热本体开孔处距离小于排烟阀接口与蓄热本体开孔处距离，冷空气进气阀紧挨蓄热本体开孔处，排烟系统接口与冷空气进气阀接口距离设置为0.5m。耐温不锈钢管道末端竖直连接排污系统，排污系统包括高温阀门和零开启压力的止回阀，排污系统与排烟系统同步打开，预热完成后，延迟关闭，通过排污系统排放燃烧后产生的废水，排污系统与PCL测控系统进行逻辑互锁，即保证了废水排尽，又避免了大气从排污系统倒灌蓄热本体，破坏燃烧器工作需要的负压环境。
[0015]进一步的，所述排烟系统包括排烟阀、风机和压差传感器，排烟阀上游和耐温不锈钢管道连接，排烟阀下游连接风机，风机下游连接常压排烟管道连通室外大气；所述压差传感器安装在蓄热本体上，压差传感器测量头一端安装在蓄热本体靠近燃烧器的位置，压差传感器另一端安装在蓄热本体与耐温不锈钢管道连接处。
[0016]更进一步的，所述压差传感器、风机和PLC控制系统构成闭环控制系统，压差传感器的信号通过远程采集模块传回PLC控制系统，PLC控制系统根据预设的压差阈值控制风机的启停，根据压差信号大小控制风机控制器输入信号的大小，即风机的功率，压差信号与风机功率成正比。该结构可确保了蓄热本体内的负压环境，提供了燃烧器稳定燃烧的工作环境。
[0017]进一步的，依次打开或依次关闭多个阀门时，设置一定的间隔时间；所述冷空气进气阀设置为耐高温阀门，冷空气进气阀关闭作为蓄热开始的先决判断条件，冷空气进气阀打开作为蓄热结束的最后判断条件。蓄热时，热空气不会倒灌冷空气进行管道，破坏其上游系统；风洞试验，确保冷空气进气通道畅通，排除了因无法建压导致的风洞试验失败。
[0018]所述排烟系统的排烟阀设置为耐高温阀门，风机设置为变频防爆轴流风机，排烟
系统打开作为蓄热开始的先决判断条件，排烟系统关闭为蓄热结束的风洞试验开始的先决判断条件。风机与排烟阀逻辑互锁，排烟阀打开作为风机启动的先决判断条件，排烟阀关闭为风机关闭的先决判断条件。该结构设计的好处是：蓄热时，蓄热本体负压环境顺利建立；风洞试验时，避免了冷空气从排烟系统直接排走，因无法建压导致的风洞试验失败。
[0019]凡是依次打开或依次关闭多个阀门时，设置有一定的间隔时间。本专利技术的每一个阀门或作动机构都有反馈信号传输到控制系统，但这些信号不作为程序执行的判断依据。该技术特征的好处在于，控制系统和工作人员可以清晰的知道阀门或作动机构是否动作到位，又避免了重复设置判断条件，导致逻辑混乱，增加系统运行不稳定性。
[0020]进一步的，还设置有火焰检测仪以及PLC控制系统，火焰检测仪设置在燃烧器火焰处，通过火焰检测仪检测燃烧器主火焰；所述PLC控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，安装在蓄热加热器上，工作于蓄热式纯净空气风洞的预加热阶段，包括工质供应系统、燃烧器、蓄热本体、冷空气进气阀、排烟系统、排污系统，所述蓄热本体竖直安装在蓄热井的支撑架上，燃烧器通过法兰连接安装在蓄热本体顶部，工质供应系统的各条供气管路通过高温软管与燃烧器接口连接；所述的冷空气进气阀、排烟系统、排污系统安装在蓄热本体下部。2.根据权利要求1所述一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，所述工质供应系统包括天然气点路和空气点路、天然气路主路各支路、空气主路各支路和氧气补充路；天然气点路和空气点路分别与燃烧器的点火器连接，天然气点路和空气点路输出固定流量和压力的介质，通过控制开关阀开关控制介质输出通断；天然气主路各支路、空气主路各支路并列连接在燃烧器上，天然气各支路、空气各支路设置压力/流量可调的调压阀，通过调节阀控制进入燃烧器的各介质流量；通过氧气补充路调节蓄热加热器超高温工况的氧气输入。3.根据权利要求1所述一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，所述蓄热本体内部设置蓄热温度探测系统，所述蓄热温度探测系统设置为沿着蓄热本体的中心线为圆柱轴线，由内到外，由下到上呈圆形散射布置的多个热电偶，热电偶经热电偶补偿导线通过转接法兰连接到PLC控制系统的远程采集模块上，通过蓄热温度探测系统检测温度。4.根据权利要求3所述一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，所述蓄热温度探测系统根据温度区间不同，配置不同的热电偶，测点布置每层间隔30度角布置一列，每列由内到外布置数只热电偶，自上而下均匀布置数层。5.根据权利要求1所述一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，所述蓄热本体下端开孔处通过法兰与耐温不锈钢管道连接，冷空气进气阀和排烟系统的排烟阀成90
°
布置通过三通与耐温不锈钢管道连接，冷空气进气阀接口与蓄热本体开孔处距离小于排烟阀接口与蓄热本体开孔处距离，耐温不锈钢管末端竖直连接排污系统，排污系统包括高温阀门和零开启压力的止回阀，排污系统与排烟系统同步打开，预热完成后，延迟关闭。6.根据权利要求1所述一种风洞实验用蓄热加热器的测控装置，其特征在于，所述排烟系统包括排烟阀、风机和压差传感器，排烟阀上游和耐温不锈钢管道连接，排烟阀下游连接风机，风机下游连接常压排烟管道连通室外大气；所述压差传感器安装在蓄热本体上，压差传感器测量头一端安装在蓄热本体靠近燃烧器的位置，压差传感器另一端安装在蓄热本体与耐温...
【专利技术属性】
技术研发人员：高占彪，顾洪斌，黄河激，岳连捷，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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