简述输油控制阀试验台的设计

论文导读：输油控制阀是某型飞机燃油系统的一个重要的输油附件，其型号为FR2216。由于使用单位没有与之相配套的燃油附件测试设备，对加输油控制阀进行性能检测只能返回制造厂，浪费了大量的人力、物力和时间，制约了飞机的修理工作，影响了飞机的良好率。
关键词：飞机，输油控制阀，PLC变频器，触摸屏br>

　　1 引言
　　输油控制阀是某型飞机燃油系统的一个重要的输油附件，其型号为FR2216。其功用是与液面传感器FR701A联合工作，通过FR216活门的打开与关闭，控制输往中心油箱中的油量，以免溢出油箱。
　　其工作原理是随着燃油的消耗，FR701A露出液面，出口端感受压力高，使FR2216活门内压力升高，活门打开，进行输油；FR701A没入液面内时，出口端感受压力急速下降，使FR216活门内压力显著减小，活门关闭，停止输油。当供油泵故障，FR701A不工作时，应急接通电源，电磁铁通电，应急气源进入FR216活门，打开活门，进行输油。
　　使用中，该附件经常发生输油故障，已经引起有关各方的高度重视。在飞机的日常维修中，附件修理或更换新品后，按要求应进行性能检测，性能合格了方可装机使用。由于使用单位没有与之相配套的燃油附件测试设备，对加输油控制阀进行性能检测只能返回制造厂，浪费了大量的人力、物力和时间，制约了飞机的修理工作，影响了飞机的良好率。
　　我们受使用单位的委托，设计、研制了某型飞机输油控制阀与液面传感器的联合测试设备。它能完成该型飞机输油控制阀装机前对其性能检测的要求，并采用了PLC、变频器和触摸屏技术，实现了计算机自动检测，并能对测试数据进行分析处理和自动评判，提高了测试工作的准确性。
　　2燃油系统的构成和工作原理
　　2.1 燃油系统原理
　　 FR216的测试技术标准有三项：即应急电磁打开、输油差压、活门关闭时间和打开时间测试。
　　根据FR216的测试要求，设计出输油控制阀的燃油测试系统，其组成和工作原理见图1所示。
　　应急电磁打开测试时，接通FR216电磁阀，同时应急进气电磁阀46打开，将压力为0.1～0.14MPa的气压引入FR216活门，活门处于打开位置。然后启动大油泵3，将主管路流量调为一合理的数值时，使FR216断电，关闭FR216应急进气电磁阀，PLC根据主管路流量表指示情况判断FR216应关闭。
　　输油差压测试时，通过大功率的变频器和伺服调节阀11调节系统压力或流量，使之满足试验要求。FR216的入口压力由输油入口压力表16或压力传感器17指示，输油出口压力由压力表28或压力传感器29指示，进、出口压力差也可由压差计27或压差传感器26显示；流量由大流量涡轮流量传感器12指示。
　　活门关闭时间和打开时间测试时，接通控制FR701上浮/下沉的二位五通气动电磁阀48，气缸49伸出，使FR701A没入液面，这时FR216开始关闭，记录关闭时间；断开控制FR701上浮/下沉的二位五通气动电磁阀48，气缸97缩进，使FR701A浮出液面，这时FR216开始打开，记录打开时间。
　　2.2 PLC控制系统构成
　　图2是该系统的组成框图，该系统主要由触摸屏、打印机、PLC、变频器、伺服阀、输入输出模块、压力传感器、流量传感器、压差传感器、电磁阀和各开关按钮等组成。
　　由于可编程逻辑控制器（简称PLC），具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、维护工作量少、在线编程和易于实现自动控制等特点。因此，试验台以PLC和触摸屏为核心，设计自动测控系统，对试验台工作状态进行控制和调节。能够完成油滤流阻的自动测试，能够对自动测试部分的工作进行实时显示和打印。论文参考网。由于采用了触摸屏作为输入、输出和显示设备，从而使得操作简单、方便和易于掌握。
　　具体选用：PLC采用三菱公司的FX1n-24MR，能满足控制系统所需求的输入、输出点数量；触摸屏采用；A/D模拟量输入模块采用FX2n-8AD；D/A模拟量输出模块采用FX2n-4DA；变频器选用三菱公司22KW的F740-22K-CH系列；触摸屏选用12.1吋的日本富士UG530H-VS1系列。
　　整个系统设有人工和自动两种控制方式。论文参考网。其中人工控制是指通过控制面板开关、按钮分别操纵各执行机构。这种方式可以用于系统调试和维修，并做为自动控制的补充。自动控制是一种高效的工作程序，一般用于正常的工作过程，由PLC控制完成。
　　3 几个技术问题的解决
　　3.1 油源问题
　　考虑到被测件的压力、流量的要求，以及安全、节能与噪音等因素，泵组由一台可实现无级调节变频隔爆三相电机和内啮合的齿轮泵组成。电机功率为22KW，油泵额定流量为40000L/h。为了防止系统和被测试件的损坏，由溢流阀和压力传感器来保持系统压力在0.6MPa以下。
　　3.2 压力与流量的调节
　　根据燃油附件测试标准和要求，在测试时，系统的压力与流量同时需要调节，即系统中有两个变量，而且流量与压力是相互影响的,因此需要反复调整。系统以可编程控制器PLC和触摸屏为核心，由计算机实时采集流量传感器和压力传感器的信号，控制变频器和伺服调节阀工作，实现对流量和压力的调节，以满足系统测试要求。
　　3.3 加输油控制阀测试界面
　　点击系统功能选择界面中的“FR216测试”按钮，触摸屏转到FR216测试界面，如图3所示。
　　上部左侧全称为输油控制活门FR216测试，中间为FR216的“测试工艺”按钮，右侧为“打印测试结果”按钮。
　　点击“测试工艺”按钮，触摸屏转到FR216测试工艺界面；点击“打印测试结果”按钮，触摸屏弹出了FR216性能的实测值和测试结果的判定，点击“打印”按钮，打印机则将测试结果打出。
　　中部显示的是管路输油测试系统和附件的瞬时数值，从左到右依次是FR216入口压力、FR216附件差压、FR216流量、FR216应急压力、FR701A入口压力，分别用指针、棒图、数值三种方式显示。
　　下部是系统达到测试条件后，采集到的稳定数据。
　　左下部为FR216的四项性能检测，分别是FR216应急打开测试、FR216输油性能测试、FR216关闭时间测试、FR216打开时间测试，经比较后可作出是否合格的判断，合格为绿色，不合格为红色。论文参考网。
　　 　　右下部上方为系统状态显示，分别是大小泵状态、大小泵变频、大小泵速度、阀门开度、小泵流量、直流电压、直流电流。
　　右下部中间为测试系统控制状态显示，依次是应急压力、小泵压力、大泵压力、FR216断电、应急进气阀、差压控制阀。
　　底部分布四个操纵按钮，从左到右分别是开始测试、停止测试、参数设置和返回按钮。
　　当点击 “开始测试”按钮，系统进行自动测试；当点击 “停止测试”按钮，系统停止自动测试。
　　需要进行系统参数变动时，可点击 “参数设置”按钮，可进行应急输油参数设定和正常输油参数设定设置，应急输油参数设定有大泵频率设定、调节阀开度、应急压力下限和系统压力上限四个参数；正常输油参数设定有大泵频率设定、调节阀开度、小泵频率设定和小泵压力下限四个参数。输入修改后的数值，点击ENT键，设定值修改完毕。
　　3.4 抗干扰措施
　　由于控制系统内外都存有不同形式的干扰源，既受到电磁干扰，也受到信号线的共模干扰和其它瞬变干扰。为了确保系统的可靠性，控制系统除了选用可靠性高、稳定性好、抗干扰性强的国内外知名品牌的控制元件之外，在设计上还采取了下列抗干扰措施。
　　（1）采用隔离变压器。使用隔离变压器，使控制回路和动力回路电源分开，使PLC、触摸屏、24V开关电源、27V开关电源及数显表供电使用隔离之后的220V交流电，保证控制回路稳定工作，避免强电对信号线的干扰。
　　（2）屏蔽。对控制系统的输入和输出信号线使用带屏蔽的电缆；
　　（3）滤波。电气元件中的脉冲式流量传感器，更易受到变频器高磁谐波所产生电磁场的干扰。高磁谐波两种传导方式，一种是沿着系统的导体传播，由于变频器功率比较大，使得壳体与地面产生比较高的电压，它对24V控制线路产生干扰，使得对信号采集的稳定性和准确性产生较大的影响；另一种产生空间磁场，这对控制信号产生干扰杂波。采用滤波电容能有效地滤除输入信号中不需要的频率分量。
　　（4）强电和弱电分开布线。为避免测试台产生误动作，布线时将动力强电缆线、控制信号弱电缆线完全分开走线；
　　（5）可靠接地。壳体可靠接地，可以明显的将壳体干扰电压泻掉。
　　（6）采用直流电磁阀。为了减少电磁阀的电磁干扰和故障率，用DC24V电磁阀取代交流电磁阀。
　　4结束语
　　试验台的特点是：
　　（1）将PLC、变频器和触摸屏技术融合在一起，实现了机、电、液先进传动、控制和测试一体化。
　　（2）采用PLC控制的加输油控制阀测试设备提高了测试的自动化程度，简化了工作程序，减轻了劳动强度，进而提高了工作效率。并且充分利用了PLC的硬件、软件资源，各种参数修改方便快捷，经过多少次的反复试验，从来没有遇到故障，改善了系统的可靠性。
　　（3）把变频调速技术引入燃油系统，扩大了系统回路的调节范围，减少系统功率损耗，提高了系统效率。
　　（4）以触摸屏作为人机交互信息界面，功能齐全，试验数据的实时显示明确，测试结果生成直观，使测试过程具有可观性。
　　该测试台还具有控制灵活、操作方便等优点，完全达到了设计要求，能完成对某型飞机燃油系统加输油控制阀的性能检测工作。在进行必要的加、改装后就可以满足对其它机种燃油系统附件的测试要求，所以具有很大的推广应用价值。

参考文献：
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