【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下供氧，具体涉及一种水下装备集成化呼吸供氧系统及供氧方法。
技术介绍
1、呼吸氧供氧系统是舰艇等水下设备的重要组成部分，是水下设备大气环境综合控制系统的重要子系统之一，主要用于向全船提供呼吸用氧气，集成氧气压力调节控制、状态监测、自动或手动供应控制、报警和速关功能，从而维持舱室氧气浓度在正常范围，以满足艇员正常呼吸需求。
2、随着我国水下有人装备作战时长的不断延长，对呼吸氧供氧系统的精细化控制与集成化设计提出了新需求。目前，传统的水下设备呼吸氧供氧系统采用手动开环供氧流量控制方式，且系统内各阀件未进行集成式设计，一方面，采用单一的手动开环供氧流量控制方法难以满足舱内氧气浓度精细化调控需求；另一方面，作为全船大气环境控制系统核心设备，为保证正常工作，呼吸氧混合器内部阀件、管路及附件需定期检查或更换，采用阀件与管路的传统连接方式，增加了艇员的维修保养工作负荷，间接降低了设备的可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种适用于舰艇等水下装备使用环境的集成式呼吸供氧系统及供氧方法。
2、本专利技术采用的技术方案为：一种水下装备集成式呼吸氧供氧系统，包括液氧供氧装置、集成式氧气调压阀块、空氧混合组件和控制模块；
3、所述液氧供氧装置通过第一管路与集成式氧气调压阀块的入口端连通，集成式氧气调压阀块的出口端通过第二管路与空氧混合组件连通；
4、所述空氧混合组件通过主通风管道与水下设备的各舱室连通，空
5、所述液氧供氧装置、集成式氧气调压阀块、舱室综合监控装置均与控制模块电连接。
6、按上述方案，所述空氧混合组件包括通风机、第三管路和混合室，所述通风机的入口通过第二管路与集成式氧气调压阀块的出口端连通，所述通风机的出口通过第三管路与混合室连通；所述混合室与通过主通风管道与水下设备的各舱室连通，混合室通过回风管路与各舱室连通。
7、按上述方案，所述集成式氧气调压阀块包括并列布置的自动供氧支路和手动供氧支路；所述自动供氧支路的入口端和手动供氧支路的入口端均与第一管路的出口端相连，第一管路的出口端配置有第一氧气压力传感器p1；所述自动供氧支路的出口端和手动供氧支路的出口端均与第二管路的入口端相连。
8、按上述方案，所述自动供氧支路上沿流体流动方向依次配置有第一前端截止阀、第一自动减压阀、第二氧气压力传感器、电磁阀、自动流量调节阀、氧气流量传感器和第一后端截止阀；
9、所述手动供氧支路上沿流体流动方向依次配置有第二前端截止阀、第二自动减压阀、压力表、氧气流量计和第二后端截止阀；
10、所述电磁阀、自动流量调节阀、氧气压力传感器、氧气流量传感器均分别与控制阀块相连。
11、按上述方案，所述自动供氧支路上还配置有第一氧气滤器，第一氧气滤器位于第一前端截止阀与第一自动减压阀之间。所述手动供氧支路上还配置有第二氧气滤器，第二氧气滤器位于第二前端截止阀与第二自动减压阀之间。
12、本专利技术还提供了一种基于如上所述供氧系统的水下装备呼吸供氧方法，该方法为：
13、当水下装备电力正常且所述调控系统的阀件正常运行时，启动自动供氧工况，手动供氧支路上的第二前端截止阀和第二后端截止阀关闭：控制模块判断是否供氧，若开始供氧，自动供氧支路上的第一前端截止阀和第一后端截止阀开启，液氧供氧装置输入的高压气态纯氧经过自动供氧支路中的第一自动减压阀减压至0.2mpa，并经自动供氧支路中的自动流量调节阀调节流量后，通过空氧混合组件的混合室与回风管路中的空气混合，再通过主通风管道送至水下设备的各舱室用户；
14、当水下设备失电或自动供氧支路中阀件故障时，启动手动供氧工况：自动供氧支路上的第一前端截止阀和第一后端截止阀关闭，手动供氧支路上的第二前端截止阀和第二后端截止阀开启，液氧供氧装置输入的高压气态纯氧经过手动供氧支路中的第二自动减压阀减压至0.2mpa，并经手动供氧支路中的流量调节计手动调节供氧流量后，通过空氧混合组件的混合室与回风管路中的空气混合，再通过主通风管道送至水下设备的各舱室用户。
15、按上述方案，在自动供氧工况下，设定舱室的期望供氧浓度为21.0%，舱室综合监控装置实时检测各舱室的氧气浓度，并向控制模块发送氧气浓度信号，控制模块接收舱室氧气浓度信号，以期望供氧浓度与当前舱室氧气浓度的差值即误差量作为控制输入量，供氧流量作为控制输出量，基于模糊控制规律来调节自动供氧支路的供氧流量，对全船舱室氧气浓度的闭环控制。
16、按上述方案，自动供氧工况的具体操作方法为：
17、（1）、工作人员通过控制模块发送供氧指令，或在本地打开自动供氧支路的开关；
18、（2）、舱室综合监控装置检测各舱室内的氧气浓度，并将氧气浓度信号发送至控制模块；控制模块根据舱室的氧气浓度信号，以及设定的期望供氧浓度，判断是否需要供氧；
19、（3）、若判断无需供氧，控制模块不发出控制指令；若判断需要供氧，控制模块发出控制指令依次打开通风机f1和自动供氧支路上的电磁阀ev1和流量调节阀eg1；
20、（4）、控制模块向液氧供氧装置发送供氧命令，并自动判断供氧压力和流量是否达标（供氧压力范围为0.5至3.9mpa)，若液氧供氧装置的供氧压力和流量不达标时，提示液氧供氧装置增压，直至供氧压力达到供压范围0.5至3.9mpa内，供氧流程正常开启；
21、（5）、设备进入自动供氧模式，控制模块接收舱室综合监控装置发送的舱室氧气浓度信号，同时以21%的期望供氧浓度与当前舱室氧气浓度的差值即误差量作为控制输入量，供氧流量作为控制输出量，基于模糊控制规律对供氧进行调控，实现全船氧气浓度的闭环控制。
22、按上述方案，模糊控制规律为：当前舱室氧气浓度不高于19.0%时，通过调节自动流量调节阀eg1开度，控制供氧流量为39.615~43.785l/min；当前舱室氧气浓度19.0%至19.5%时，控制供氧流量为35.625~39.375 l/min；当前舱室氧气浓度19.5%至20.0%时，控制供氧流量为31.635~34.965 l/min；若当前舱室氧气浓度为20.0%至20.5%时，控制供氧流量为27.74~30.66l/min；若当前舱室氧气浓度为20.5%至21.0%时，控制供氧流量为23.75~26.25l/min；若当前舱室氧气浓度为21.0%至21.5%时，控制供氧流量为15.865~17.535l/min；若当前舱室氧气浓度为21.5%至22.0%时，控制供氧流量为11.875~13.125l/min；若当前舱室氧气浓度为22.0%至22.5%时，控制供氧流量为7.9135~8.7465l/min；当前舱室氧气浓度为22.5% 及以上时，控制供氧流量为0l/min，系统停止供氧，并向液氧供氧装置发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，包括液氧供氧装置、集成式氧气调压阀块、空氧混合组件和控制模块；
2.如权利要求1所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述空氧混合组件包括通风机、第三管路和混合室，所述通风机的入口通过第二管路与集成式氧气调压阀块的出口端连通，所述通风机的出口通过第三管路与混合室连通；所述混合室与通过主通风管道与水下设备的各舱室连通，混合室通过回风管路与各舱室连通。
3.如权利要求1所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述集成式氧气调压阀块包括并列布置的自动供氧支路和手动供氧支路；所述自动供氧支路的入口端和手动供氧支路的入口端均与第一管路的出口端相连，第一管路的出口端配置有第一氧气压力传感器P1；所述自动供氧支路的出口端和手动供氧支路的出口端均与第二管路的入口端相连。
4.如权利要求3所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述自动供氧支路上沿流体流动方向依次配置有第一前端截止阀（V1）、第一自动减压阀（RV1）、第二氧气压力传感器（P2）、电磁阀（EV1）、自动流量调节阀（EG1）
5.如权利要求4所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述自动供氧支路上还配置有第一氧气滤器（C1），第一氧气滤器（C1）位于第一前端截止阀（V1）与第一自动减压阀（RV1）之间。所述手动供氧支路上还配置有第二氧气滤器（C2），第二氧气滤器（C2）位于第二前端截止阀（V2）与第二自动减压阀（RV2）之间。
6.一种基于如权利要求4所述水下装备集成式呼吸氧供氧系统的供氧方法，其特征在于，该方法为：
7.如权利要求6所述的供氧方法，其特征在于，在自动供氧工况下，设定舱室的期望供氧浓度为21.0%，舱室综合监控装置实时检测各舱室的氧气浓度，并向控制模块发送氧气浓度信号，控制模块接收舱室氧气浓度信号，以期望供氧浓度与当前舱室氧气浓度的差值即误差量作为控制输入量，供氧流量作为控制输出量，基于模糊控制规律来调节自动供氧支路的供氧流量，对全船舱室氧气浓度的闭环控制。
8.如权利要求7所述的供氧方法，其特征在于，自动供氧工况的具体操作方法为：
9.如权利要求7所述的供氧方法，其特征在于，模糊控制规律为：当前舱室氧气浓度不高于19.0%时，通过调节自动流量调节阀EG1开度，控制供氧流量为39.615~43.785L/min；当前舱室氧气浓度19.0%至19.5%时，控制供氧流量为35.625~39.375 L/min；当前舱室氧气浓度19.5%至20.0%时，控制供氧流量为31.635~34.965 L/min；若当前舱室氧气浓度为20.0%至20.5%时，控制供氧流量为27.74~30.66L/min；若当前舱室氧气浓度为20.5%至21.0%时，控制供氧流量为23.75~26.25L/min；若当前舱室氧气浓度为21.0%至21.5%时，控制供氧流量为15.865~17.535L/min；若当前舱室氧气浓度为21.5%至22.0%时，控制供氧流量为11.875~13.125L/min；若当前舱室氧气浓度为22.0%至22.5%时，控制供氧流量为7.9135~8.7465L/min；当前舱室氧气浓度为22.5% 及以上时，控制供氧流量为0L/min，系统停止供氧，并向液氧供氧装置发送停止供氧命令。
10.如权利要求7所述的供氧方法，其特征在于，停止供氧时，控制模块向液氧供氧装置发送停止供氧命令，并发送控制指令依次关闭电磁阀（EV1）和自动流量调节阀（EG1），待供氧流程结束30s后，关闭通风机。
...【技术特征摘要】
1.一种水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，包括液氧供氧装置、集成式氧气调压阀块、空氧混合组件和控制模块；
2.如权利要求1所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述空氧混合组件包括通风机、第三管路和混合室，所述通风机的入口通过第二管路与集成式氧气调压阀块的出口端连通，所述通风机的出口通过第三管路与混合室连通；所述混合室与通过主通风管道与水下设备的各舱室连通，混合室通过回风管路与各舱室连通。
3.如权利要求1所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述集成式氧气调压阀块包括并列布置的自动供氧支路和手动供氧支路；所述自动供氧支路的入口端和手动供氧支路的入口端均与第一管路的出口端相连，第一管路的出口端配置有第一氧气压力传感器p1；所述自动供氧支路的出口端和手动供氧支路的出口端均与第二管路的入口端相连。
4.如权利要求3所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述自动供氧支路上沿流体流动方向依次配置有第一前端截止阀（v1）、第一自动减压阀（rv1）、第二氧气压力传感器（p2）、电磁阀（ev1）、自动流量调节阀（eg1）、氧气流量传感器（g1）和第一后端截止阀（v3）；
5.如权利要求4所述的水下装备集成式呼吸氧供氧系统，其特征在于，所述自动供氧支路上还配置有第一氧气滤器（c1），第一氧气滤器（c1）位于第一前端截止阀（v1）与第一自动减压阀（rv1）之间。所述手动供氧支路上还配置有第二氧气滤器（c2），第二氧气滤器（c2）位于第二前端截止阀（v2）与第二自动减压阀（rv2）之间。
6.一种基于如权利要求4所述水下装备集成式呼吸氧供氧系统的供氧方法，其特征在于，该方法为：
7.如权利要求6所述的供氧方法，其特征在于，在自动供氧工况下，设定舱室的期望供氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭松子，李志印，渠申，杨怀德，彭稳根，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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