燃油壓力交變高壓篩選試驗臺的研發(fā)及應(yīng)用

王剛

（貴州永紅航空機械有限責任公司，貴州 貴陽 550009）

高壓篩選試驗臺的作用是適用于特定產(chǎn)品燃油部件的高壓篩選試驗，用于考核被試驗件的耐壓疲勞可靠性。

本文設(shè)計了一種能對特定產(chǎn)品燃油部件進行耐壓疲勞可靠性試驗的試驗臺，主要完成以下試驗項目：燃油高壓壓力交變高壓篩選試驗。

1 設(shè)計方案

高壓篩選試驗臺的試驗參數(shù)如圖1，工作原理如圖2。

1.1 交變壓力控制回路

如圖2中101及102部分。這個部分主要由過濾器、變量柱塞泵、比例溢流閥、比例減壓閥、伺服比例閥、比例流量閥、壓力變送器、溫度傳感器等組成。被試件連接在試件箱內(nèi)供油軟管（24）和回油軟管（25）之間，即可對被試件按圖1所示壓力時間曲線進行高壓篩選試驗，考核被試驗件的耐壓疲勞可靠性等性能。

圖1 高壓篩選試驗臺試驗參數(shù)圖

圖2 高壓篩選試驗臺液壓原理圖

1.2 油溫控制回路

如圖2中200及300部分，這個部分主要由保溫油箱、集油油箱、齒輪泵組、過濾器、加熱器、散熱器、溫度傳感器、液位計等組成。用于控制設(shè)備油液的溫度，可根據(jù)被試件對油溫的要求進行相應(yīng)控制。

1.3 試件艙部分

主要用來放置被試件，關(guān)閉艙門進行試驗。

1.4 油液介質(zhì)、油液溫度、系統(tǒng)壓力

試驗臺設(shè)計使用加熱溫度不超過80℃，系統(tǒng)壓力不超過15MPa的RP-3航空燃油。

2 試驗臺工作原理

2.1 系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)過程

系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)過程的原理圖見圖2，調(diào)壓過程由比例溢流閥和比例減壓閥來完成。

起動變量柱塞泵后，關(guān)閉卸荷開關(guān)，控制比例溢流閥的電壓使系統(tǒng)壓力變送器采集系統(tǒng)壓力，控制比例減壓閥使試驗壓力變送器采集到試驗所需壓力值；比例溢流閥為常開式帶機械限壓閥，壓力最大時通電閥關(guān)閉，壓力最小時斷電閥打開，比例減壓閥為常閉式閥，通電閥打開壓力增大，斷電閥關(guān)閉壓力減小。

單向閥用于防止高壓壓力回沖損壞油泵。

壓力調(diào)節(jié)過程采用計算機PID調(diào)節(jié)控制，有效地控制升壓和降壓的過程，防止油壓較大波動。

采用比例溢流閥和比例減壓閥的組合調(diào)壓方式，使系統(tǒng)輸出壓力更穩(wěn)定更精確，經(jīng)調(diào)節(jié)后的壓力油供給伺服比例閥。

2.2 壓力交變高壓篩選調(diào)節(jié)過程

壓力交變高壓篩選調(diào)節(jié)過程的原理圖見圖2,調(diào)壓過程由伺服比例閥和比例流量閥完成。

調(diào)節(jié)后的油壓進入伺服比例閥后，通過在相應(yīng)時間控制伺服閥A通道的閥電壓使閥P-A通道獲得相應(yīng)的開啟度，實現(xiàn)壓力時間曲線，如圖1所示。

在t1時段內(nèi)增加伺服比例閥的電壓，使閥的P-A口逐漸開啟，壓力曲線按圖1中t1時段上升，當壓力上升至試驗所需最大壓力時停止閥電壓的增加。

在t2時段內(nèi)保持伺服比例閥在t1時段的電壓，使閥的P-A口維持t1時段的最終開啟度，壓力曲線按圖1中t2時段保持試驗所需最大壓力。

在t3時段內(nèi)減小伺服比例閥的電壓，使閥的P-A口逐漸關(guān)閉，壓力曲線按圖1中t3時段下降，當下降至試驗所需最小壓力時，停止閥電壓的減小。

在t4時段內(nèi)保持伺服比例閥在t3時段時的電壓，使P-A口維持t3時段的最終開啟度，壓力曲線按圖1中t4時段保持試驗所需最小壓力。

從t1到t4四個時段的時間總和為一個循環(huán)周期，伺服比例閥閥芯開啟從全關(guān)到全開的響應(yīng)時間最快為10ms，即壓力交變高壓篩選試驗的最快循環(huán)周期能達到120次/min。

伺服比例閥為閉式閥，斷電或零電壓時為全關(guān)狀態(tài)，可通過控制各個時段的時間來實現(xiàn)試驗臺對壓力時間曲線從零壓力或任意壓力開始的交變高壓篩選試驗。

采用伺服比例閥實現(xiàn)壓力時間曲線的方式可分別設(shè)置t1到t4四個時間，即可實現(xiàn)梯形波、類方波、三角波等波形曲線。

比例流量閥默認開啟一定開度，作用在于壓力交變高壓篩選試驗過程中對被試件內(nèi)的油液進行交換，以維持被試件對油液溫度的要求。

試件艙為密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)置開門報警裝置，在試驗過程中開啟試件艙的門系統(tǒng)自動報警并作出停機處理。

試件油液溫度由設(shè)置在試件入口管路上的溫度傳感器采集，此傳感器亦是試驗臺油液溫度控制的采集點。

2.3 油液溫度控制過程

油液溫度控制過程的原理圖見圖2,控制過程由齒輪泵組、加熱器、風冷散熱器等來完成。

油液溫度控制過程主要是靠對流動的油液進行加熱或散熱，齒輪泵組的工作可以使油箱的油液進行循環(huán)，啟動加熱器后便對油箱油液溫度進行加熱控制，啟動散熱器的風扇工作便可對油液溫度進行降溫。

采用流動式管道加熱器能有效地處理油箱油液加熱溫度的均勻性，避免油液加熱過程中的碳化現(xiàn)象。

超溫保護由設(shè)置在油箱上的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)判斷。

磁翻板液位計指示油箱的液位并提供計算機顯示的液位數(shù)據(jù)。

集油油箱便于收集試件艙內(nèi)試件滲漏的油液，設(shè)置試件艙漏油檢測裝置，在高壓篩選試驗過程中，當裝置檢測到滲漏的油液時，試驗臺自動作出報警停機的處理。

通過電動三通閥的換向可以將集油油箱中的油液抽回至系統(tǒng)油箱并過濾，便于油液的回收利用。

3 試驗臺試驗方法

3.1 使用前檢查和準備

使用前應(yīng)先檢查油箱油位及吸油開關(guān)是否開啟，油液固體污染度等級是否達到要求，配電系統(tǒng)是否完備正常，管路系統(tǒng)是否完備正常，還應(yīng)檢查試驗臺內(nèi)有無多余物。檢查完畢，根據(jù)試驗要求連接被試件供回油軟管。

3.2 試驗項目、方法及要求

試驗內(nèi)容：壓力時間曲線、循環(huán)總周期。

試驗方法：

（1）壓力時間曲線：按被試件的技術(shù)指標設(shè)置試驗參數(shù)，啟動試驗臺進入自動測試，檢查顯示界面壓力時間曲線應(yīng)滿足被試件要求的技術(shù)指標。

（2）循環(huán)總周期：按照被試件的循環(huán)周期要求，試驗臺在檢測至循環(huán)周期到達設(shè)置循環(huán)周期時，試驗臺應(yīng)自動停機并保存所有試驗數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

（1）本試驗臺原理簡單，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，易于掌握，適用于特定飛機燃油部件系統(tǒng)的試驗。

（2）本試驗臺操作流程及數(shù)據(jù)均有記錄，具備良好的的質(zhì)量可追溯性。

（3）本試驗臺自動化程度高，無須過多的試驗人員，節(jié)省人力成本。