加輸油控制閥試驗臺的設(shè)計

1、加輸油控制閥試驗臺的設(shè)計論文導(dǎo)讀：加輸油控制閥是某型飛機燃油系統(tǒng)的一個重要附件。并采用了PLC、變頻器和觸摸屏技術(shù)。通過大功率的變頻器和伺服調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力或流量。關(guān)鍵詞：加輸油控制閥，PLC，變頻器，觸摸屏br> 1 引言加輸油控制閥是某型飛機燃油系統(tǒng)的一個重要附件。使用中，該附件經(jīng)常發(fā)生輸油故障，已經(jīng)引起有關(guān)各方的高度重視。在飛機的日常維修中，附件修理或更換新品后，按要求應(yīng)進行性能檢測，性能合格了方可裝機使用。由于使用單位沒有與之相配套的燃油附件測試設(shè)備，對加輸油控制閥進行性能檢測只能返回制造廠，浪費了大量的人力、物力和時間，制約了飛機的修理工作，影響了飛機的良好率。

2、我們受使用單位的委托，設(shè)計、研制了某型飛機加輸油控制閥測試設(shè)備。它能完成該型飛機加輸油控制閥裝機前對其性能檢測的要求，并采用了PLC、變頻器和觸摸屏技術(shù)，實現(xiàn)了計算機自動檢測，并能對測試數(shù)據(jù)進行分析處理和自動評判，提高了測試工作的準確性。加輸油控制閥，其型號為FR225A。其功用是通過FR225A活門的打開與關(guān)閉，飛機實現(xiàn)向副油箱進行壓力加油；發(fā)動機工作時，通過FR225A實現(xiàn)從副油箱向中心油箱輸油，輸完油后活門關(guān)閉并發(fā)出油盡信號。其工作原理是壓力加油時，電磁活門通電打開，燃油從加油入口進入附件，活門在加油壓力作用下打開，實現(xiàn)壓力加油。當產(chǎn)品接到油箱滿油信號后，電磁活門斷電關(guān)閉，活門關(guān)閉，停止

3、加油。增壓輸油時，存留在輸油入口管路的氣體在增壓壓力作用下，由排氣單向活門泄出。燃油從輸油入口端進入附件，電容信號器感受到燃油，發(fā)出輸油通電信號，電磁活門通電打開，增壓壓力作用在活門上，活門在增壓壓力作用下打開，實現(xiàn)輸油。當輸油完畢空氣進入輸油入口時，電容信號器感受到空氣，發(fā)出油盡信號，切斷電磁活門電源，電磁活門斷電關(guān)閉，活門關(guān)閉，停止輸油。2燃油系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理2.1 燃油系統(tǒng)原理FR225A的測試技術(shù)標準有三項：即輸油差壓、增壓輸油關(guān)閉時間和加油關(guān)閉時間測試。根據(jù)FR225A的測試要求，設(shè)計出加輸油控制閥的燃油測試系統(tǒng)，其組成和工作原理見圖1所示。輸油差壓測試時，使泵源部分工作，油液通

4、過大泵出口控制閥8、二位三通輸油入口控制閥9達到FR225A，隨后從二位三通輸油出口控制閥10流出。通過大功率的變頻器和伺服調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力或流量，使之滿足試驗要求。FR225A的入口壓力由輸油入口壓力表16或壓力傳感器17指示，輸油出口壓力由壓力表28或壓力傳感器29指示，進、出口壓力差也可由壓差計27或壓差傳感器26顯示；流量由大流量渦輪流量傳感器12指示。增壓輸油測試時，二位三通輸油入口控制閥9和二位三通輸油出口控制閥10應(yīng)保持在“輸油”位置，并關(guān)閉大泵出口控制閥8。然后打開二位二通增壓輸油進氣電磁閥40或增壓輸油進氣開關(guān)39、增壓輸油出油開關(guān)31和二位二通增壓輸油出氣電磁閥30，

5、可進行增壓輸油試驗，增壓壓力由壓力表38或壓力傳感器37指示。FR225A進口處的電容傳感器遇空氣，自動關(guān)閉活門，自動控制部分根據(jù)定義，采集流量數(shù)據(jù)，計算出活門關(guān)閉時間。加油關(guān)閉時間測試時，二位三通輸油入口控制閥9和二位三通輸油出口控制閥10應(yīng)打在“加油”位置，當壓力和流量符合測試要求時，斷開附件電源，自動控制部分計算出活門加油時的關(guān)閉時間。2.2 PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成圖2是該系統(tǒng)的組成框圖，該系統(tǒng)主要由觸摸屏、打印機、PLC、變頻器、伺服閥、輸入輸出模塊、壓力傳感器、流量傳感器、壓差傳感器、電磁閥和各開關(guān)按鈕等組成。由于可編程邏輯控制器（簡稱PLC），具有可靠性高、抗干擾能力強、功能完善、維護

6、工作量少、在線編程和易于實現(xiàn)自動控制等特點，而且試驗臺測試和控制的參數(shù)不多，所以試驗臺采用PLC完全能夠滿足系統(tǒng)的需要。因此，試驗臺以PLC和觸摸屏為核心，設(shè)計自動測控系統(tǒng)，對試驗臺工作狀態(tài)進行控制和調(diào)節(jié)。能夠完成油濾流阻的自動測試，能夠?qū)ψ詣訙y試部分的工作進行實時顯示和打印。由于采用了觸摸屏作為輸入、輸出和顯示設(shè)備，從而使得操作簡單、方便和易于掌握。具體選用：PLC采用三菱公司的FX1N-24MR，能滿足控制系統(tǒng)所需求的輸入、輸出點數(shù)量；觸摸屏采用；A/D模擬量輸入模塊采用FX2N-8AD；D/A模擬量輸出模塊采用FX2N-4DA；變頻器選用三菱公司22KW的F740-22K-CH系列；觸摸

7、屏選用12.1吋的日本富士UG530H-VS1系列。整個系統(tǒng)設(shè)有人工和自動兩種控制方式。其中人工控制是指通過控制面板開關(guān)、按鈕分別操縱各執(zhí)行機構(gòu)。這種方式可以用于系統(tǒng)調(diào)試和維修，并做為自動控制的補充。自動控制是一種高效的工作程序，一般用于正常的工作過程，由PLC控制完成。3 幾個技術(shù)問題的解決3.1 油源問題考慮到被測件的壓力、流量的要求，以及安全、節(jié)能與噪音等因素，泵組由一臺可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)變頻隔爆三相電機和內(nèi)嚙合的齒輪泵組成。電機功率為22KW，油泵額定流量為40000L/h。為了防止系統(tǒng)和被測試件的損壞，由溢流閥和壓力傳感器來保持系統(tǒng)壓力在0.6MPa以下。論文檢測。3.2 壓力與流量的調(diào)

8、節(jié)根據(jù)燃油附件測試標準和要求，在測試時，系統(tǒng)的壓力與流量同時需要調(diào)節(jié)，即系統(tǒng)中有兩個變量，而且流量與壓力是相互影響的,因此需要反復(fù)調(diào)整。在管路設(shè)計時，在系統(tǒng)的回油管路上也設(shè)置一個伺服電動閥門，以可編程控制器PLC和觸摸屏為核心，由計算機實時采集流量傳感器和壓力傳感器的信號，控制變頻器和伺服調(diào)節(jié)閥工作，實現(xiàn)對流量和壓力的調(diào)節(jié)，以滿足系統(tǒng)測試要求。3.3 加輸油控制閥測試界面將測試部分的選擇開關(guān)都到扳到自動位置，觸摸屏上將出現(xiàn)加輸油控制閥測試界面，如圖3所示。上部左側(cè)全稱為輸油控制活門FR225測試，中間為FR225的“測試工藝”按鈕，右側(cè)為“打印測試結(jié)果”按鈕。中部顯示的是管路輸油測試系統(tǒng)和附件

9、的瞬時數(shù)值，從左到右依次是輸油入口壓力、輸油出口壓力、附件差壓、流量，分別用指針、棒圖、數(shù)值三種方式顯示。下部是系統(tǒng)達到測試條件后，采集到的穩(wěn)定數(shù)據(jù)。下部左邊為FR225A的三項主要性能檢測，分別是輸油性能測試、增壓輸油性能測試、加油性能測試，具體有輸油入口壓力、附件差壓、輸油流量、增壓氣源壓力、增壓輸油關(guān)閉時間、加油入口壓力、加油流量、關(guān)閉時間，經(jīng)比較后PLC作出是否合格的判斷，合格為綠色，不合格為紅色。下部右邊為系統(tǒng)狀態(tài)六個數(shù)值顯示，分別是油泵狀態(tài)、變頻狀態(tài)、油泵速度、閥門開度、直流電壓、直流電流。界面最底部左側(cè)為測試系統(tǒng)控制狀態(tài)顯示，工作狀態(tài)時燈亮，漢字為黑色，非工作狀態(tài)時燈不亮，漢字為

10、紅色。界面最底部右側(cè)分布四個操縱按鈕，從左到右分別是開始測試、停止測試、參數(shù)設(shè)置和返回按鈕。當點擊 “開始測試”按鈕，系統(tǒng)進行自動測試；當點擊 “停止測試”按鈕，系統(tǒng)停止自動測試。需要進行系統(tǒng)參數(shù)變動時，可點擊 “參數(shù)設(shè)置”按鈕，輸入修改后的數(shù)值，點擊ENT鍵，則設(shè)定值修改完畢。論文檢測。點擊FR225A(C)參數(shù)設(shè)置小界面右下角的“返回”按鈕時，小界面退出。3.4 變頻調(diào)速由電機學(xué)原理可知電動機轉(zhuǎn)速表達式為：n=60f(1-S)/P式中：n為電動機轉(zhuǎn)速（r/min）；f為電源頻率；P為電機定子繞組的極對數(shù)；S為轉(zhuǎn)速差。從上式可看出，在電機極對數(shù)P及轉(zhuǎn)速差S一定的前提下，電機轉(zhuǎn)速與頻率f成正比

11、，即只要調(diào)節(jié)頻率f，則可改變電機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)系統(tǒng)要求，對變頻器有關(guān)代碼進行設(shè)定，配合PLC編程，使得電機的運行滿足常規(guī)使用的習(xí)慣。3.5 可靠性措施由于測試臺的工作環(huán)境較差，既受到電磁干擾，也受到信號線的共模干擾和其它瞬變干擾，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計時，采取了如下措施：將弱信號地線、動力電源地線分開，使系統(tǒng)接地獨立，地線和零線分開，較好地抑制了共模干擾；對各種按鈕和開關(guān)采用無源開關(guān)，用PLC為主控單元，能較好地防震、抗電磁干擾；由于PLC具有豐富的軟元件，采用了部分冗余設(shè)計，來屏蔽輸入元件的誤信號，防止了一些人工操作造成的誤動作。4結(jié)束語試驗臺的特點是：（1）將PLC、變頻器和觸摸屏

12、技術(shù)融合在一起，實現(xiàn)了機、電、液先進傳動、控制和測試一體化。采用PLC控制的加輸油控制閥測試設(shè)備提高了測試的自動化程度，簡化了工作程序，減輕了勞動強度，進而提高了工作效率。并且充分利用了PLC的硬件、軟件資源，各種參數(shù)修改方便快捷，經(jīng)過多少次的反復(fù)試驗，從來沒有遇到故障，改善了系統(tǒng)的可靠性。（3）把變頻調(diào)速技術(shù)引入燃油系統(tǒng)，擴大了系統(tǒng)回路的調(diào)節(jié)范圍，減少系統(tǒng)功率損耗，提高了系統(tǒng)效率。（4）以觸摸屏作為人機交互信息界面，功能齊全，試驗數(shù)據(jù)的實時顯示明確，測試結(jié)果生成直觀，使測試過程具有可觀性。論文檢測。該測試臺還具有控制靈活、操作方便等優(yōu)點，完全達到了設(shè)計要求，能完成對某型飛機燃油系統(tǒng)加輸油控制閥的性能檢測工作。在進行必要的加、改裝后就可