用于液氧泵机组流量控制的变频器及其参数设置方法技术

一种火箭液氧泵加注系统、用于液氧泵流量控制的变频器及其参数设置方法。所述火箭液氧泵加注系统包括液氧泵机组和变频器，变频器用于控制液氧泵的加注流量。用于液氧泵流量控制的变频器有精确的速度和转矩控制能力，满足射前补加的快速阶跃响应，另外还具有灵活的软件组态功能，以适应本地及远程控制。通过控制变频器的输出频率来调节泵的转速能最终达到调节泵流量的目的。合理的选用变频器的型号并进行变频器的参数控制，是实现上述流量控制的保证。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种火箭液氧泵加注系统、用于液氧泵流量控制的变频器及其参数设置方法。所述火箭液氧泵加注系统包括液氧泵机组和变频器，变频器用于控制液氧泵的加注流量。用于液氧泵流量控制的变频器有精确的速度和转矩控制能力，满足射前补加的快速阶跃响应，另外还具有灵活的软件组态功能，以适应本地及远程控制。通过控制变频器的输出频率来调节泵的转速能最终达到调节泵流量的目的。合理的选用变频器的型号并进行变频器的参数控制，是实现上述流量控制的保证。【专利说明】
本专利技术涉及用于液氧泵机组流量控制的变频器及参数设置方法，更具体地，涉及一种在运载火箭液氧加注系统中用于液氧泵机组流量控制的变频器及参数设置方法。
技术介绍
目前运载火箭各级通常均采用液氧作为推进剂，液氧采用泵式加注方式，在管路和贮箱预冷、大流量加注、补加和射前补加阶段均以液氧泵作为动力源。由于管路和贮箱预冷、大流量加注和射前补加等工序所要求的流量各不相同，如果采用定转速的泵机组加注方案，为获得不同的流量就要配置不同规格的泵机组，若采用配置一种规格的液氧泵加注方案，就要在主管路上设置调节阀，通过调节阀来调节流量。前一方案虽然可行，但泵的规格品种多，系统配置和工况转换复杂，反应速度慢。后一方案不可取，因为节流调节会使泵的效率降低，从而使液氧的温度升高，不符合系统对液氧介质的品质要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术设计时采用了液氧加注泵机组配置变频器的方案，通过控制变频器的输出频率来调节泵的转速，最终达到调节泵流量的目的。另外，虽然变频器传动交流异步电动机所构成的调速控制系统的应用已十分广泛，但在国内火箭地面加注系统中，应用变频器控制液氧泵的加注流量还是第一次，它较之普通的变频调速有更高的要求，首先要求变频器有精确的速度和转矩控制能力，其次要满足射前补加的快速阶跃响应，另外还要有灵活的软件组态功能，以适应本地及远程控制。因此，液氧泵变频器型号的选用和参数设置就显得尤为重要。因此，本专利技术所要进一步解决的技术问题是选用合理的变频器型号并且进行参数设置，以保证实现上述流量控制。为解决上述技术问题，根据一方面，本专利技术采用的技术方案是提供了一种火箭液氧泵加注系统，包括液氧泵机组和变频器，采用变频器控制液氧泵的加注流量；使用本地和远程两种模式监控液氧泵机组，其中远程控制具备两种形式，即I/o控制接口和通讯控制接口 ；根据系统提供的管路压力、温度和流量参数，由本地或远程计算机自动调节液氧泵机组的补加流量。根据另一方面，本专利技术的技术方案提供了一种火箭液氧泵加注系统中的变频器，该变频器采用直接转矩控制技术，在无速度传感器时，可进行精确的速度和转矩控制，控制精度可达0.1 %?0.9 % ;该变频器自启动快，启动转矩大，其最大启动转矩可达200 %的额定转矩；该变频器具有快速的阶跃转矩上升特性，上升时间小于5ms ;该变频器拥有完整的电压等级和防护等级，电源电压为380V?690V，防护等级有ΙΡ00、IP21、IP22、IP42和IP54 ;该变频器具有功能强大的现场总线通讯功能，适合远程通讯控制；该变频器内置PID控制器，且PID参数可自调整。本专利技术的变频器还可以通过预制的应用宏参数集，完成用户需求的功能设置。根据另一方面，本专利技术的技术方案提供了一种变频器的参数设置方法，在使用前需要对变频器进行参数设置，其中对变频器的参数进行设置包括初始化设置、变频器信号源设置、变频器模拟输入信号设置、变频器模拟输出信号设置、变频器状态信息设置、变频器输出频率设置、变频器加减速时间的设置、变频器制动功能设置和变频器保护功能设置。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述初始化设置包括应用宏、控制模式的选择及液氧泵电动机参数的设定。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述变频器信号源设置包括使变频器控制接口具有如下定义:启动、停止、转向和给定设置由本地控制源和远程控制源中的一个给出。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述变频器模拟输入信号设置包括定义本地控制输入的最大值和最小值，定义远程控制输入的最大值和最小值。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述变频器状态信息设置包括选用准备、运行和故障三个状态信息。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述变频器输出频率设置包括根据系统给出的液氧泵机组转速与液氧管路流量的对应关系，确定变频器的输出频率范围为5-50Hz ；所述变频器加减速时间的设置包括将加速和减速时间均设为10s。本专利技术的变频器的参数设置方法，其中所述变频器制动功能设置用于当电阻器连接到变频器上时，变频器内置控制器必须关闭，解除变频器快速制动造成的过电压控制，以允许电阻器的操作控制。【专利附图】【附图说明】附图1是变频器手动/自动宏外部控制接口。【具体实施方式】下面结合附图和表对本专利技术的实施例作进一步的描述。为了适应不同工序的加注流量的不同要求，本专利技术的火箭液氧泵加注系统采用变频器来控制液氧泵的加注流量。液氧泵机组的控制要求本专利技术以液氧泵机组流量控制范围200?3000L/min为例，其对应变频器输出频率5?50Hz，管路或贮箱预冷流量为200?500L/min，时间约90min，大流量加注流量为3000L/min,时间约45min,火箭补加及射前补加流量不小于1000L/min,时间约120min。这就要求本地和远程两种模式监控液氧泵机组，远程控制具备两种形式，即I/O控制接口和通讯控制接口。根据系统提供的管路压力、温度、流量等参数，由远程计算机在射前自动调节液氧泵机组的补加流量。在火箭射前补加液氧阶段，要求泵机组自启动快，启动转矩大，并有良好的加减速响应。另外，液氧泵机组参加预冷、大流量加注、补加、射前补加工作，属连续工作且加减速频繁的使用工况。变频器选用根据液氧泵机组实际使用工况和控制要求，选用的变频器需要适合风机、泵类机械负载的控制，并且具有以下特点中的一种或多种:(I)采用直接转矩控制技术，在无速度传感器时，可进行精确的速度和转矩控制，控制精度可达0.1 %?0.9%。(2)自启动快，启动转矩大，其最大启动转矩可达200%的额定转矩。(3)快速的阶跃转矩上升特性，上升时间小于5ms。(4)拥有完整的电压等级和防护等级，电源电压为380V?690V，防护等级有ΙΡ00、IP21、IP22、IP42 和 IP54。(5)有功能强大的现场总线通讯功能，适合远程通讯控制。(6)通过磁通优化，可使变频器和电动机总效率提高1%?10%，同时还可降低电动机噪声。(7)内置PID控制器，且PID参数可自调整，节约了用于闭环控制的附加成本。(8)方便灵活的软件组态功能，通过预制的应用宏参数集，完成用户需求的功能设置。根据以上规则，本专利技术优选ABB公司的ACS800系列变频器，当然还可以选择其他适合的变频器。变频器参数设置选定合适的变频器之后需要对变频器的参数进行设置，以能满足液氧泵加注方案的要求。参数设置包括初始化设置、变频器信号源的设置、变频器模拟输入信号设置、变频器模拟输出信号设置、变频器状态信息设置、变频器输出频率设置、变频器加减速时间的设置、变频器制动功能设置和变频器保护功能设置等多种设置，下面逐个具体详细介绍。(I)初始化设置初始化设置包括应用宏、控制模式的选择及液氧泵电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火箭液氧泵加注系统，包括液氧泵机组和变频器，其特征是采用变频器控制液氧泵的加注流量；使用本地和远程两种模式监控液氧泵机组，其中远程控制具备两种形式，即I/O控制接口和通讯控制接口；根据系统提供的管路压力、温度和流量参数，由本地或远程计算机自动调节液氧泵机组的补加流量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周绍志，张波，赵立乔，王瑞芳，李春林，王立，王伟斌，王嵩，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：