一種氣體減壓器測試系統及測試方法與流程

本發明屬于減壓器，特別涉及一種氣體減壓器測試系統及測試方法。

背景技術：

1、氣體減壓器是航天動力系統中應用十分廣泛的閥類元件之一，其性能關系到火箭發動機燃料供給系統工作的穩定、可靠性，其關鍵性能指標通常包括減壓性能及氣密性能等。穩定的減壓性能及氣密性能能夠保證發動機燃料及時、充足、可靠地供給至火箭發動機點燃燒室，進而保證火箭發動機順利點火。

2、隨著用戶對氣體減壓器性能要求的提升，用戶對減壓器的性能指標提出了新的要求，如建壓性能、憋壓性能、工作壽命等。目前，對氣體減壓器的性能測試普遍采用手動操作調壓和人工觀察記錄的方式進行。測試過程中，由于手動操作和人工觀察造成的誤差較大，現有測試方式所得的測試結果準確性較差。由于現有測試方式的自動化程度低，也造成測試工作效率較低，耗時較長。同時由于測試中操作人員需要帶壓操作，也使得現有測試方式的安全性較差，甚至可能導致嚴重的產品質量事故。

3、申請號為202111406079.4的《一體化閥門綜合測試系統及試驗方法》提出了一種與本發明相近似的技術方案，雖然功能上兩者都可用于氣體減壓器的減壓性能及氣密性能測試。但也上述專利相較于本發明存在以下不足：

4、1、上述專利無法對減壓器的建壓性能、憋壓性能和工作壽命進行測試；

5、2、上述專利所述測試系統沒有通過供水系統模擬火箭發動機貯箱內氣墊的容積的功能；

6、3、上述專利所述測試系統，在測試中無法完全實現自動化，部分閥門仍需手動操作；

7、4、上述專利所述測試系統通過水泵、流量計、變頻電機形成的控制回路來控制減壓器的出口流量，更加側重流量調節的精度，結構復雜，成本高昂，可靠性低。

技術實現思路

1、本發明所解決的技術問題是提供一種氣體減壓器測試系統及測試方法，實現一次安裝后，自動完成減壓器的減壓性能測試、建壓性能測試、氣密性能測試、憋壓性能測試和工作壽命進行測試，解決了上述的問題與不足。

2、本發明采用的技術方案是：一種氣體減壓器測試系統，包括氣路系統、供水系統、自動控制系統，減壓器連接在由氣路系統和供水系統組成的管路系統中，所述氣路系統包括通過管路連接的各個電磁閥、電動調壓閥、截止閥、傳感器及模擬貯箱來為氣體減壓器的測試提供氣動條件，所述供水系統包括通過管路連接的電動球閥、泵組、水箱來根據要求調節模擬貯箱內的水量，進而模擬火箭發動機貯箱內氣墊的容積，所述自動控制系統內置控制程序，操作人員通過操作屏選擇測試項目并輸入測試參數后，自動控制系統根據測試需要控制氣路系統和供水系統的各個閥門、泵組及電控元件的開關與啟停，接收并記錄傳感器所傳輸的壓力信息，對減壓器進行各項性能測試。

3、優選的，所述氣路系統包括初始端的氣源、空濾器、第一電磁閥、儲壓氣瓶、第一壓力傳感器、第一手動截止閥、第二電磁閥、第三電磁閥、電動調壓閥、第二壓力傳感器、減壓器、第四電磁閥、模擬貯箱、第三壓力傳感器、第五電磁閥、節流孔板，5個電磁閥接入自動控制系統，自動控制系統根據用戶所選擇的測試項目自動切換各個電磁閥的開關，5個電磁閥用于控制氣路系統各處的通斷，其中第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥及第五電磁閥為常閉，第四電磁閥為常開，第一電磁閥設置在空濾器與儲壓氣瓶之間，用于控制氣源對儲壓氣瓶的充壓；第二電磁閥將儲壓氣瓶與大氣直接連通，用于控制對儲壓氣瓶的泄壓；第三電磁閥設置在儲壓氣瓶與減壓器之間，用于控制減壓器入口氣路的通斷；第五電磁閥設置在模擬貯箱與節流孔板之間，用于控制減壓器出口壓力從模擬貯箱至節流孔板的通斷；第四電磁閥設置在減壓器之后，用于控制減壓器出口的通斷，第四電磁閥用于減壓器氣密性能的測試，所述電動調壓閥與第三電磁閥并聯，電動調壓閥用于將儲壓氣瓶內的氣體壓力降低至規定氣密測試所需壓力值再作用于減壓器的入口，所述第一壓力傳感器用于測量儲壓氣瓶內壓力，第二壓力傳感器用于對測量減壓器的入口壓力，第三壓力傳感器用于測量模擬貯箱內的壓力，所測壓力值被實時傳輸至自動控制系統。

4、優選的，所述供水系統包含通過管路連接的液位傳感器、第一電動球閥、第二電動球閥、第二手動截止閥、泵組、水過濾器、水箱，其中，第一電動球閥、第二電動球閥與第二手動截止閥20為常閉，液位傳感器位于模擬貯箱內，用于檢測模擬貯箱內的水位，第一電動球閥設于模擬貯箱頂部，用于控制向模擬貯箱注水的通路，第二電動球閥與第二手動截止閥設于模擬貯箱底部，分別用于電動及手動方式將模擬貯箱內的水排放回水箱，泵組用于從水箱內抽水注入模擬貯箱，所述水過濾器用于濾除水中雜質，所述水箱用于儲存足夠的水以保證系統正常工作。

5、一種氣體減壓器測試方法，將待測減壓器與權利要求1所述氣體減壓器測試系統連接，分別進行減壓性能及建壓性能測試、氣密性能測試、憋壓性能測試和工作壽命測試，具體測試方法如下：

6、a)減壓性能及建壓性能測試：分別將待測減壓器及節流孔板接入測試系統對應連接減壓器及節流孔板的管路處，通過自動控制系統的操作屏選擇相應的測試項目并輸入測試參數，啟動測試程序后，首先自動控制系統通過控制第一電磁閥、第二電磁閥的啟閉自動調整儲壓氣瓶內的氣體壓力，直到儲壓氣瓶內的氣體壓力達到要求，然后自動控制系統根據需要控制第一電動球閥、第五電磁閥、第二電動球閥及泵組調整模擬貯箱內的水位，直到液位傳感器檢測到的水位達到試驗所需，然后對減壓器進行測試，首先是建壓性能測試，建壓性能測試時，自動控制系統命令第三電磁閥打開，在測試過程中減壓器的入口、出口壓力分別由第二壓力傳感器和第三壓力傳感器進行檢測，當模擬貯箱內的壓力達到規定值時，系統判定建壓完成；建壓性能測試結束后，系統命令第五電磁閥打開，進行減壓性能測試，自動控制系統會全程記錄減壓器減壓性能及建壓性能的相關數據，測試完成后，自動控制系統先命令第三電磁閥關閉，待模擬貯箱內壓力降至零后命令第五電磁閥關閉，自動控制系統自動生成減壓器進、出口壓力曲線并判定減壓器的減壓性能是否合格；

7、b)氣密性能測試：將待測減壓器接入測試系統對應連接減壓器的管路處，通過自動控制系統的操作屏選擇相應的測試項目并輸入測試參數，啟動測試程序后，自動控制系統首先通過控制第一電磁閥、第二電磁閥的啟閉調整儲壓氣瓶內的氣體壓力，直到儲壓氣瓶內的氣體壓力達到要求，測試正式開始時，自動控制系統命令第四電磁閥關閉，再命令電動調壓閥將減壓器入口壓力調整至氣密試驗要求的壓力值，在規定的時間內進行保壓，入口壓力值由第二壓力傳感器進行檢測，保壓時間內壓力不得下降，否則系統判定氣密性能不合格，測試過程中自動控制系統將根據氣密壓力、保壓時間等參數自動完成氣密性能測試，測試后，電動調壓閥關閉，第四電磁閥打開；

8、c)憋壓性能測試：分別將待測減壓器及節流孔板接入測試系統對應連接減壓器及節流孔板的管路處，通過自動控制系統的操作屏選擇相應的測試項目并輸入測試參數，啟動測試程序后，自動控制系統首先通過控制第一電磁閥、第二電磁閥的啟閉調整儲壓氣瓶內的氣體壓力，直到儲壓氣瓶內的氣體壓力達到要求，隨后，自動控制系統根據需要控制第一電動球閥、第五電磁閥、第二電動球閥及泵組調整模擬貯箱內的水位，直到液位傳感器檢測到的水位達到試驗所需，測試正式開始后，在規定時間內對待測減壓器進行憋壓，憋壓過程中，系統自動記錄待測減壓器入口壓力及模擬貯箱內的壓力，自動控制系統命令第三電磁閥打開，減壓器的入口、出口壓力分別由第二壓力傳感器和第三壓力傳感器進行檢測，測試過程中自動控制系統將自動記錄相關參數，憋壓測試完成后，自動控制系統命令第三電磁閥關閉，第五電磁閥打開，待模擬貯箱內壓力降至零后命令第五電磁閥關閉，系統會自動生成減壓器進、出口壓力曲線并判定減壓器的憋壓性能是否合格；

9、d)工作壽命測試：分別將待測減壓器及節流孔板接入測試系統對應連接減壓器及節流孔板的管路處，通過自動控制系統的操作屏選擇相應的測試項目并輸入測試參數，啟動測試程序后，自動控制系統首先通過控制第一電磁閥、第二電磁閥的啟閉調整儲壓氣瓶內的氣體壓力，直到儲壓氣瓶內的氣體壓力達到要求,隨后，自動控制系統根據需要控制第一電動球閥、第五電磁閥、第二電動球閥及泵組調整模擬貯箱內的水位，直到液位傳感器檢測到的水位達到試驗所需，測試正式開始后，自動控制系統命令第三電磁閥、第五電磁閥打開，經過規定的工作時間后關閉第三電磁閥、第五電磁閥，按此循環往復工作規定的工作壽命次數后，再按照減壓性能測試及氣密性能測試的工作過程進行一次減壓性能及氣密性能測試，測試完成后，工作壽命測試結束；測試過程中，如儲壓氣瓶內壓力不足，自動控制系命令第一電磁閥打開對儲壓氣瓶進行補壓，然后對其進行減壓性能測試及氣密性能測試，最后系統自動生成減壓器進、出口壓力曲線并判定減壓器的減壓性能及氣密性能是否合格。若最終的減壓性能及氣密性均合格則為工作壽命測試合格。

10、本發明的有益效果是：

11、1、本發明結構簡單，可靠性高，可以實現氣體減壓器的減壓性能、氣密性能、建壓性能、憋壓性能、工作壽命等指標的測試，可滿足一般氣體減壓器常溫性能測試的需求；

12、2、自動化程度高，可節省大量人工操作所消耗的時間，提高減壓器性能測試工作的效率；

13、3、提高測試的準確性，本發明采用的自動控制系統可準確記錄測試過程中的各項測試數據，精準判定測試結果，如測壓方式采用壓力傳感器測得，其測量精度遠高于壓力表測量，而目前測試方式大多采用人眼觀察，也容易導致測試結果存在較大誤差，又如記錄時間，采用計算機自動計時，準確性遠高于秒表計時，而目前測試方式大多采用人工觀察秒表記錄時間，準確性較差；

14、4、在工作過程中可以更好地保障操作人員的安全，在測試過程中，本發明無需人工干預即可自動完成產品的測試，測試完成后系統自動泄壓，從而大幅減少了操作人員的工作強度，避免了疲勞作業和帶壓操作，大大改善了工作場所的安全條件，降低了發生安全事故的概率；

15、5、提高設備操作的便捷性，操作人員只需按照測試項目安裝好待測減壓器，根據測試項目要求在操作屏上輸入相應的測試參數即可，其余操作都可通過自動控制系統按照內置程序完成，與傳統測試方式相比操作十分簡單，大大降低了操作人員的失誤概率，減少了產品質量問題發生的可能；

16、6、有效降低產品大批量生產的綜合成本，在大批量生產中，本發明的高度自動化特點可以幫助企業節省大量人工成本、縮短產品的交付周期，為企業降低產品的生產成本，提升市場競爭力。