一种用于民用客机的惰性化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于民用客机的惰性化系统，涉及一种复合膜分离制氮系统，属于航空工业机械制造领域。包括空气预处理系统、气体膜分离系统和自动控制系统，在自动控制系统的控制下，压缩空气经空气预处理系统、气体膜分离系统输出，飞机发动机压缩机产生的高温压缩气体经供给管线及空气预处理系统后为气体膜分离系统提供压缩空气，飞机发动机外涵道产生的冷空气经风机供给管线为空气预处理系统提供制冷用冷空气；气体膜分离系统由多个相同或不同分离系数、最佳工作温度的复合膜管组件通过歧管连接组成，并通过并联的气动或电动变流阀和低流孔输出氮气分配至飞机的各燃油箱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于民用客机的机载惰性化系统，尤其涉及一种复合膜分离制氮系统，属于航空工业机械制造领域。
技术介绍
氮气是一种惰性气体，可广泛应用于各种以隔氧为主要目的的工业设备运行过 程，由于空气中含有约百分之七十八的氮气，所以，通过对压縮空气的分离使氮气便于被富 集，随之也出现了各种各样的氮气制造系统。据对直升机或飞机失火事故的统计表明，燃油 着火或爆炸是最严重的问题，一般认为，在封闭区域燃油箱中的燃料蒸汽和空气混合时已 具备导致火焰发生的两个因素，当空气中的含氧量为12% _22%的情况下发生电器，雷电， 静电点火就有发火爆炸的危险性。空气分离技术的突破，为油箱防爆提供了新途径.基于 空分技术的机载惰性气体产生系统(0BIGGS)，以空气为原料，直接产生大量的富氮空气，惰 化油箱，具有有效的抑爆作用。目前已存在各种各样的OBIGGS，但它们存在着下列缺陷体 积大，重量大，制氮系统复杂，制氮工艺不连续，故障高可靠性低针对这些缺陷，本专利技术人在 本人于2007-06-20申请的申请号为200710049344. 1的中国专利《用于钻井工艺的复合膜 分离制氮系统及膜分离制氮方法》的基础上，经过进一步深入的研究实验，得出了解决上述 缺陷的民用客机机载惰性化系统。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术目的在于提供一种用于民用客机的惰性化 系统，其体积小重量轻，制氮系统简单，可连续制氮，可靠性高，满足对各种民用客机低成本 高安全性的需求。 本专利技术的技术方案是一种用于民用客机的惰性化系统，包括空气预处理系统、气 体膜分离系统和自动控制系统，在自动控制系统的控制下，压縮空气经空气预处理系统、气 体膜分离系统输出；所述空气预处理系统由压縮空气进气管、热交换器、高空除臭氧装置、 空气过滤器组和空气加热器依次通过冷热伸縮气管和航空接头连接而成；所述自动控制系 统由可编程自动控制系统和控制执行电器系统组成，飞机发动机压縮机产生的高温压縮气 体经供给管线为所述压縮空气进气管提供压縮空气，飞机发动机外涵道产生的冷空气经风 机供给管线为所述热交换器提供制冷用冷空气；所述气体膜分离系统由多个相同或不同分 离系数、最佳工作温度的复合膜管组件通过歧管连接组成，并通过并联的变流阀和低流孔 输出氮气至飞机燃油箱。 其中，所述可编程自动控制系统对气体膜分离系统中各变量进行控制，其控制参 数为所述气体膜分离系统的入气端的压縮空气气体压力为30 80psig ;由可编程自动控 制系统按飞行状态不同，用氮量不同，控制其流量和压力。通过可编程自动控制系统的控 制，出气端的成品氮气氧含量控制在总体积的5% 12%视为合格，通过氮气纯度控制系 统得到88% _95%纯度的氮气，其原理为通过成品气采样检测支路，由氧检探头在线检测气体含氧量并通过氧分析仪在线显示气体含氧量，通过可编程自动控制系统对膜入口空气 的压力，流量进行调节，膜出口氮气的纯度控制阀进行调节，使得膜组获得合理的压力差而 控制成品氮气气体的氧含量，所述气体膜分离系统的出气端的产氮量通过可编程自动控制 系统调节，含氧量大于12%的不合格废品氮气将放空，不允许进入油箱。 本专利技术的有益效果是利用体积小重量轻，空分效率高，耐高温，耐潮湿，抗污染的 中空纤维复合膜，以及充分整合利用飞机原有设备和气体来源渠道，实现了故障率极低，可 靠性极高，能连续从空气中分离氮气，该受控氮气进入飞机油箱的液面以上，置换了富氧空 气，抑制了油箱起火爆炸，提高了飞行安全性，尤其适合各种型号客机、运输机和直升机低 成本高安全性的飞行需求。附图说明 图1为本专利技术实施例的系统框图。 具体实施例方式作为本专利技术的一种实施方式，如图1所示，一种用于民用客机的惰性化系统，包括 空气预处理系统、气体膜分离系统和自动控制系统，在自动控制系统的控制下，压縮空气经 空气预处理系统、气体膜分离系统输出，所有设备均置于撬体内；所述空气预处理系统由压 縮空气进气管2、热交换器6、高空除臭氧装置29、空气过滤器组7和空气加热器10依次通 过冷热伸縮气管和航空接头连接而成；所述自动控制系统由可编程自动控制系统和控制执 行电器系统组成，飞机发动机压縮机1产生的高温压縮气体经供给管线为所述压縮空气进 气管2提供压縮空气，飞机发动机外涵道5产生的冷空气经风机供给管线为所述热交换器6 提供制冷用冷空气；所述气体膜分离系统由多个相同或不同分离系数、最佳工作温度的复 合膜管组件14通过歧管连接组成，并通过并联的变流阀23和低流孔24输出氮气至飞机燃 油箱30，并联的变流阀23和低流孔24分别对应于不同飞行条件下对氮气的流量变化要求， 如在起飞加速阶段和减速降落阶段使用高流模式，其通过变流阀23输出氮气，如在巡航阶 段使用低流模式，通过低流孔24输出氮气。其中，所述可编程自动控制系统对气体膜分离 系统中各变量进行控制，其控制参数为所述气体膜分离系统的入气端的气体压力即压力 表8所显示的压力为30 80psig ;通过可编程自动控制系统的控制，出气端的成品氮气氧 含量控制在总体积的5% 12%视为合格，通过氮气纯度控制系统得到88% _95%纯度的 氮气，其原理为通过成品气采样检测支路，由氧检探头31在线检测气体含氧量并通过氧 分析仪在线显示气体含氧量，通过可编程自动控制系统对膜入口空气的压力，流量进行调 节，膜出口氮气的纯度控制阀进行调节，使得膜组获得合理的压力差而控制成品氮气气体 的氧含量，所述气体膜分离系统的出气端的产氮量通过可编程自动控制系统调节，以便适 应飞机在不同飞行状态时的用氮量，不合格氮气由不合格氮气放空阀27来控制放空。 把所有设备均固定安装于撬体内，不但能有效縮小体积，而且各部件之间连接稳 固，便于连接现有各种飞机的气源，电源和控制系统，稳定地控制，显示氮气纯度和制氮过 程数据；空气预处理系统可以将压縮空气中的灰尘、杂质，臭氧和湿气清除干净，并使空气 达到适应于复合膜的最佳分离温度，以提高氮气的产量和纯度；气体膜分离系统中的复合 膜管组件具有工作温度范围大、耐水性强、耐油性强、抗污染性强、可维护等优点，这些优点是现在市场上的均质膜管组件所不具备的；可编程自动控制系统即PLC控制器，是一种通 用的自动控制系统，可以对气体膜分离系统中的温度、压力、氮气纯度等变量按设计的预定 值进行自动控制。 作为本专利技术中的膜分离制氮系统的最佳结构，所述空气过滤器组7为粗滤空气 过滤器、中滤空气过滤器、细滤空气过滤器与超细滤空气过滤器按顺序串行相连。该多级过 滤器能彻底除去压縮空气中的灰尘和杂质，而且过滤器不易堵塞，可减少清洗次数。 在所述撬体内安装有对空气加热器10进行温度控制的温度控制器11。与常用温 度控制方式一样，温度控制器11的感应端安装于空气加热器10的气体出口端，温度控制器 11的控制端与空气加热器10的继电器开关连接，当空气加热器10的气体出口端的空气温 度低于设定温度时，空气加热器10工作；当空气加热器10的气体出口端的空气温度高于设 定温度时，空气加热器10停止工作。这样空气加热器10的气体出口端的空气温度就能保 持比较稳定，有利于氮气分离。 在所述撬体内安装有空气压力安全控制器9，空气压力安全控制器9的压力检测 器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于民用客机的惰性化系统，包括空气预处理系统、气体膜分离系统和自动控制系统，在自动控制系统的控制下，压缩空气经空气预处理系统、气体膜分离系统输出；所述空气预处理系统由压缩空气进气管、热交换器、空气过滤器组和空气加热器依次连接而成；所述自动控制系统由可编程自动控制系统和控制执行电器系统组成，其特征在于：飞机发动机压缩机产生的高温压缩气体经供给管线为所述压缩空气进气管提供压缩空气，飞机发动机外涵道产生的冷空气经风机供给管线为所述热交换器提供制冷用冷空气；所述热交换器和空气过滤器组之间还连接有高空除臭氧装置，空气预处理系统各装置之间通过冷热伸缩气管和航空接头连接而成；所述气体膜分离系统由多个相同或不同分离系数、最佳工作温度的复合膜管组件通过歧管连接组成，并通过并联的气动或电动变流阀和低流孔将氮气输送至飞机燃油箱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，
申请(专利权)人：张星，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]