專利名稱：一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統及測試方法。
背景技術：
臭氧是強氧化劑，具有強烈的臭味，化學性質活潑，其主要毒理作用是對肺組織的直接刺激。臭氧和呼吸道粘膜，肺泡等組織表面接觸時會引起組織損傷。如機體多次受到較低濃度臭氧影響，小支氣管和肺泡管可發生纖維性變。若暴露在臭氧里面，將會導致頭痛， 呼吸困難，眼睛，鼻子或喉嚨，胸口疼痛等癥狀。臭氧通常存在于高層大氣層。在高海拔的地方，臭氧從飛機的空調系統隨著外界空氣一起進入飛機客艙。某些醫學癥狀，比如時差反應，或者暈機，實際上可能是由高空飛行座艙里面的臭氧引起的。正因為臭氧的消極影響，美國聯邦航空局FAA規定飛機座艙在任意時間點，臭氧濃度必須不超過相當于海平面水準0. 25ppmv或者任一飛行時間大于4小時的每個飛行階段的加權平均值，臭氧濃度必須不超過相當于海平面水準0. lppmv。目前，主流民用飛機均在飛機的空調制冷包前面設置一個臭氧轉換器，通過催化劑的作用，使臭氧在高溫下解體。但鑒于原始設備制造廠家對臭氧轉換器的生產制造測試工藝進行了技術封鎖，國內航空公司的臭氧轉換器或者只進行了簡單的清洗后裝機，無從獲得轉換器的轉換效率，或者按照廠家的要求送回原廠進行測試，費用昂貴，周期長，對航空公司的運營極為不便。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，該測試系統能夠模擬真實的高空環境引氣，獲得臭氧的轉化效率。本發明的這一目的通過如下技術方案來實現的一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于該測試系統包括氣源供給主管路裝置、臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置，所述的臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置均與氣源供給主管路裝置連通，所述的臭氧供給裝置向氣源供給主管路裝置供給臭氧，該氣源供給主管路裝置能夠獲得真實模擬高空環境含臭氧的空氣-臭氧混合引氣，并且能夠對獲得的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，所述的臭氧濃度分析裝置能夠獲得空氣-臭氧混合引氣分解前后的臭氧濃度，進而分析計算得出臭氧的轉化效率。所述的氣源供給主管路裝置包括依次連接的壓縮機空氣源、加熱爐、壓力調節閥、 空氣-臭氧混合器、進口轉接管路、臭氧轉換器、出口轉接管路、冷卻器、流量控制閥和空氣流量測量器，空氣經所述的壓縮機氣源壓縮后流經加熱爐被加熱，模擬飛機發動機的高溫引氣，再經過壓力調節閥進行壓力調節，輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，所述的臭氧供給裝置為臭氧發生器，該臭氧發生器通過管路與空氣-臭氧混合器連通，臭氧發生器產生的臭氧供給所述的空氣-臭氧混合器，來自壓力調節閥的空氣在空氣-臭氧混合器中與臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實空氣-臭氧混合引氣，所述臭氧轉換器對進入的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，處理后的氣體經冷卻器冷卻后從流量控制閥排出，再經過空氣流量測量器進行流量測量；所述進口轉接管路設置有測量臭氧轉換器進氣壓力的壓力傳感器，在所述進口轉接管路和出口轉接管路之間設置有測量臭氧轉換器進出口壓差的壓差傳感器，所述的臭氧濃度分析裝置分別與所述的進口轉接管路和出口轉接管路連通。所述的臭氧濃度分析裝置包括進口臭氧濃度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧濃度分析儀，所述的進口臭氧濃度分析通路包括依次連通的一路冷卻管、一路關斷閥以及一路流量計，所述的一路冷卻管與進口轉接管路連通，供進入臭氧轉換器的空氣-臭氧混合引氣流通；所述的出口臭氧濃度分析通路包括依次連通的二路冷卻管、二路關斷閥以及二路流量計，所述的二路冷卻管與出口轉接管路連通，供臭氧轉換器臭氧分解處理后的空氣-臭氧混合引氣流通，所述的一路流量計和二路流量計分別與臭氧濃度分析儀連通，所述的臭氧濃度分析儀能夠獲得所述臭氧轉換器分解前后的的臭氧濃度，以得出臭氧轉換器的臭氧轉化效率。本發明還可以做如下改進該測試系統還包括催化器，所述催化器與臭氧濃度分析儀連通，從臭氧濃度分析儀出來的被檢測混合氣體在催化器內催化后再排放到環境大氣。本發明中，所述的一路流量計和二路流量計均為浮子流量計。本發明中，所述的空氣流量測量器為孔板式空氣流量器。本發明中，所述的加熱爐為空氣加熱爐。本發明中，所述的冷卻器為水冷卻器。與現有技術相比，本發明的測試系統不僅能夠進行測試臭氧轉換器清洗效果，而且通過人工施加臭氧到飛機制冷包進口氣源的方式，模擬真實的高空環境引氣，在臭氧轉換器的進口和出口分別測試臭氧濃度，獲得臭氧轉化效率的測試裝置。該裝置還額外考慮了抽樣臭氧的環保無害處理，保證了現場工作人員的身心健康，避免對環境的污染，此外還考慮了高溫空氣導致孔板膨脹的影響，通過施加水冷的方式降低空氣溫度，避免了孔板空氣流量測量裝置測量流量不準確的趨性。本發明的目的之二是提供一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試方法，該測試方法操作簡單，能夠模擬真實的高空環境引氣，獲得臭氧的轉化效率。本發明的這一目的通過如下技術方案來實現的一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試方法，該方法包括如下步驟(1)依次連接好氣源供給主管路裝置、臭氧發生器以及臭氧濃度分析裝置中的各部件，其中臭氧轉換器位于氣源供給主管路裝置的進口轉接管路和出口轉接管路之間；(2)空氣經壓縮機氣源壓縮后流經氣源供給主管路裝置的加熱爐被加熱，模擬發動機高溫引氣，再經過壓力調節閥輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，然后經過空氣-臭氧混合器和來自臭氧發生器的臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實混合引氣；(3)調節臭氧轉換器的進口空氣壓力、流量和溫度為以下的工況參數，其中壓力通過壓力調節閥進行調節，流量通過流量控制閥進行調節，溫度通過測溫計測量壓力P :421. 8 士 IOKPa
流量M :402 士 1. 6Kg/min溫度T :185 士 5. 5 °C(4)調節臭氧發生器的臭氧濃度大于等于1. 15ppmv ；(5)通過設置在進口轉接管路和出口轉接管路之間的壓差傳感器測量臭氧轉換器的壓差，保證臭氧轉換器的壓降在可以接受的范圍內；(6)按下述方法測量臭氧轉換器的臭氧轉換效率；(6a)靜候等待步驟( 和步驟(4)中涉及的臭氧轉換器和臭氧發生器的四個個參數穩定；(6b)關閉二路關斷閥，打開一路關斷閥，通過臭氧濃度分析儀和一路流量計采樣臭氧轉換器進口的臭氧濃度和流量；(6c)關閉一路關斷閥，打開二路關斷閥，通過臭氧濃度分析儀和二路流量計采樣臭氧轉換器出口的臭氧濃度和流量；(6d)按照以下的公式計算臭氧轉換器的臭氧轉化效率；臭氧轉化效率=(進口采樣臭氧濃度-出口采樣臭氧濃度)XlOO <%/進口采樣臭氧濃度(7)從臭氧濃度分析儀出來的被檢測混合氣體在催化器內催化后再排放到環境大氣；(8)通過壓力調節閥降低氣源供給主管路的壓力到環境壓力，待臭氧轉換器冷卻后，拆卸下來。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統的組成結構框圖；附圖標記說明1、壓縮機氣源；2、空氣加熱爐；3、空氣-臭氧混合器；4、進口轉接管路；5、臭氧轉換器；6、出口轉接管路；7、冷卻器；8、空氣流量測量器；9、臭氧發生器；10、一路冷卻管； 11、一路流量計；12、二路冷卻管；13、二路流量計；14、臭氧濃度分析儀；15、催化器；16、壓力傳感器；17、壓差傳感器；VI、壓力調節閥；V2、流量控制閥；V3、一路關斷閥；V4、二路關斷閥
具體實施例方式如圖1所示的一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，該測試系統包括氣源供給主管路裝置、臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置，臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置均與氣源供給主管路裝置連通，臭氧供給裝置向氣源供給主管路裝置供給臭氧，該氣源供給主管路裝置能夠獲得真實模擬高空環境含臭氧的空氣-臭氧混合引氣，并且能夠對獲得的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，臭氧濃度分析裝置能夠獲得空氣-臭氧混合引氣分解前后的臭氧濃度，進而分析計算得出臭氧的轉化效率。氣源供給主管路裝置包括依次連接的壓縮機空氣源1、加熱爐2、壓力調節閥VI、 空氣-臭氧混合器3、進口轉接管路4、臭氧轉換器5、出口轉接管路6、冷卻器7、流量控制閥V2和空氣流量測量器8，空氣經壓縮機氣源1壓縮后流經加熱爐2被加熱，模擬飛機發動機的高溫引氣，再經過壓力調節閥Vl進行壓力調節，輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，臭氧供給裝置為臭氧發生器9，該臭氧發生器9通過管路與空氣-臭氧混合器3連通， 臭氧發生器9產生的臭氧供給空氣-臭氧混合器3，來自壓力調節閥Vl的空氣在空氣-臭氧混合器3中與臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實空氣-臭氧混合引氣，臭氧轉換器5對進入的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，處理后的氣體經冷卻器7冷卻后從流量控制閥V2排出，再經過空氣流量測量器8進行流量測量；進口轉接管路4設置有測量臭氧轉換器5進氣壓力的壓力傳感器16，在進口轉接管路4和出口轉接管路6之間設置有測量臭氧轉換器5進出口壓差的壓差傳感器17，臭氧濃度分析裝置分別與進口轉接管路4 和出口轉接管路6連通。臭氧濃度分析裝置包括進口臭氧濃度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧濃度分析儀14，進口臭氧濃度分析通路包括依次連通的一路冷卻管10、一路關斷閥V3以及一路流量計11，一路冷卻管10與進口轉接管路4連通，供進入臭氧轉換器5的空氣-臭氧混合引氣流通；出口臭氧濃度分析通路包括依次連通的二路冷卻管12、二路關斷閥V4以及二路流量計13，二路冷卻管12與出口轉接管路6連通，供臭氧轉換器5臭氧分解處理后的空氣-臭氧混合引氣流通，一路流量計11和二路流量計13分別與臭氧濃度分析儀14連通，臭氧濃度分析儀14能夠獲得臭氧轉換器5分解前后的的臭氧濃度，以得出臭氧轉換器5的臭氧轉化效率。該測試系統還包括催化器15，催化器15內裝有MgOJI化劑，催化器15與臭氧濃度分析儀14連通，從臭氧濃度分析儀14出來的被檢測混合氣體在催化器15內催化后再排放到環境大氣。本實施例中，一路流量計11和二路流量計13均為浮子流量計；空氣流量測量器8 為孔板式空氣流量器；加熱爐2為空氣加熱爐；冷卻器7為水冷卻器。該實施例在操作時，壓縮機氣源1依次流經氣源供給主管路裝置的空氣加熱爐2 被加熱，模擬發動機高溫引氣，再經過壓力調節閥Vl輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，然后經過空氣-臭氧混合器3和來自臭氧發生器9的臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實混合引氣；上述主管路混合引氣再流經進口轉接管路4，通過設置在該進口管路的壓力傳感器16測試臭氧轉換器的進口壓力，并分出一支路，連接到壓差傳感器17的高端；打開臭氧濃度分析裝置的一路關斷閥V3，采樣混合引氣經過一路冷卻管10被冷卻后進入一路流量計11，臭氧濃度分析儀14，獲得臭氧轉換器進口的臭氧濃度和流量后，臭氧通過Mgh催化劑催化為氧氣，再排放到環境；上述主管路混合引氣經過臭氧轉換器5后，再經過出口轉接管路6，設置在轉接管路6的靜壓采壓口連接壓差傳感器17的低端，獲得臭氧轉換器5的壓差；打開臭氧濃度分析裝置的二路關斷閥V4，采樣混合引氣經過二路冷卻管12被冷卻后進入二路流量計13，臭氧濃度分析儀14，獲得臭氧轉換器出口的臭氧濃度和流量后，通過Mg02催化劑15，臭氧被催化為氧氣，再排放到環境；上述主管路混合引氣再經過水冷卻器被循環水降溫為常溫混合空氣，進入用于調節主管路混合引氣流量的流量控制閥V2，空氣流量測量器8以及外排管路到環境大氣。
上述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統的測試方法，該方法包括如下步驟(1)依次連接好氣源供給主管路裝置、臭氧發生器9以及臭氧濃度分析裝置中的各部件，其中臭氧轉換器5位于氣源供給主管路裝置的進口轉接管路4和出口轉接管路6 之間；(2)空氣經壓縮機氣源1壓縮后流經氣源供給主管路裝置的加熱爐2被加熱，模擬發動機高溫引氣，再經過壓力調節閥Vl輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，然后經過空氣-臭氧混合器3和來自臭氧發生器9的臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實混合引氣；(3)調節臭氧轉換器5的進口空氣壓力、流量和溫度為以下的工況參數，其中壓力通過壓力調節閥Vl進行調節，流量通過流量控制閥V2進行調節，溫度通過測溫計測量壓力P :421. 8 士 IOKPa流量M :40. 2 士 1. 6Kg/min溫度T :185 士 5. 5 °C(4)調節臭氧發生器9的臭氧濃度大于等于1. 15ppmv ；(5)通過設置在進口轉接管路4和出口轉接管路6之間的壓差傳感器17測量臭氧轉換器5的壓差，保證臭氧轉換器5的壓降在可以接受的范圍內；(6)按下述方法測量臭氧轉換器5的臭氧轉換效率；(6a)靜候等待步驟( 和步驟(4)中涉及的臭氧轉換器和臭氧發生器的四個個參數穩定；(6b)關閉二路關斷閥V4，打開一路關斷閥V3，通過臭氧濃度分析儀14和一路流量計11采樣臭氧轉換器5進口的臭氧濃度和流量；(6c)關閉一路關斷閥V3，打開二路關斷閥V4，通過臭氧濃度分析儀14和二路流量計13采樣臭氧轉換器5出口的臭氧濃度和流量；(6d)按照以下的公式計算臭氧轉換器5的臭氧轉化效率；臭氧轉化效率=(進口采樣臭氧濃度-出口采樣臭氧濃度)XlOO 進口采樣臭氧濃度(7)從臭氧濃度分析儀14出來的被檢測混合氣體在催化器15內催化后再排放到環境大氣；(8)通過壓力調節閥Vl降低氣源供給主管路的壓力到環境壓力，待臭氧轉換器5 冷卻后，拆卸下來。
權利要求
1.一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于該測試系統包括氣源供給主管路裝置、臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置，所述的臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置均與氣源供給主管路裝置連通，所述的臭氧供給裝置向氣源供給主管路裝置供給臭氧，該氣源供給主管路裝置能夠獲得真實模擬高空環境含臭氧的空氣-臭氧混合引氣，并且能夠對獲得的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，所述的臭氧濃度分析裝置能夠獲得空氣-臭氧混合引氣分解前后的臭氧濃度，進而分析計算得出臭氧的轉化效率。
2.根據權利要求1所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于 所述的氣源供給主管路裝置包括依次連接的壓縮機空氣源(1)、加熱爐O)、壓力調節閥 (VI)、空氣-臭氧混合器(3)、進口轉接管路G)、臭氧轉換器(5)、出口轉接管路(6)、冷卻器(7)、流量控制閥(M)和空氣流量測量器(8)，空氣經所述的壓縮機氣源(1)壓縮后流經加熱爐( 被加熱，模擬飛機發動機的高溫引氣，再經過壓力調節閥(Vl)進行壓力調節，輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，所述的臭氧供給裝置為臭氧發生器(9)，該臭氧發生器(9)通過管路與空氣-臭氧混合器C3)連通，臭氧發生器(9)產生的臭氧供給所述的空氣-臭氧混合器(3)，來自壓力調節閥(Vl)的空氣在空氣-臭氧混合器(3)中與臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實空氣-臭氧混合引氣，所述臭氧轉換器( 對進入的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，處理后的氣體經冷卻器(7)冷卻后從流量控制閥(^)排出，再經過空氣流量測量器(8)進行流量測量；所述進口轉接管路(4)設置有測量臭氧轉換器( 進氣壓力的壓力傳感器(16)，在所述進口轉接管路(4)和出口轉接管路 (6)之間設置有測量臭氧轉換器( 進出口壓差的壓差傳感器(17)，所述的臭氧濃度分析裝置分別與所述的進口轉接管路⑷和出口轉接管路(6)連通。
3.根據權利要求2所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于所述的臭氧濃度分析裝置包括進口臭氧濃度分析通路、出口臭氧分析通路和臭氧濃度分析儀 (14)，所述的進口臭氧濃度分析通路包括依次連通的一路冷卻管(10)、一路關斷閥(V3)以及一路流量計(11)，所述的一路冷卻管(10)與進口轉接管路(4)連通，供進入臭氧轉換器(5)的空氣-臭氧混合引氣流通；所述的出口臭氧濃度分析通路包括依次連通的二路冷卻管(12)、二路關斷閥(V4)以及二路流量計(13)，所述的二路冷卻管(12)與出口轉接管路(6)連通，供臭氧轉換器( 臭氧分解處理后的空氣-臭氧混合引氣流通，所述的一路流量計(11)和二路流量計(1 分別與臭氧濃度分析儀(14)連通，所述的臭氧濃度分析儀(14) 能夠獲得所述臭氧轉換器( 分解前后的的臭氧濃度，以得出臭氧轉換器(5)的臭氧轉化效率。
4.根據權利要求3所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于該測試系統還包括催化器(15)，所述催化器(1 與臭氧濃度分析儀(14)連通，從臭氧濃度分析儀(14)出來的被檢測混合氣體在催化器(1 內催化后再排放到環境大氣。
5.根據權利要求3所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于所述的一路流量計(11)和二路流量計(1 均為浮子流量計。
6.根據權利要求2或3所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于 所述的空氣流量測量器(8)為孔板式空氣流量器。
7.根據權利要求2或3所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于 所述的加熱爐O)為空氣加熱爐。
8.根據權利要求2或3所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統，其特征在于 所述的冷卻器(7)為水冷卻器。
9.采用上述權利要求1至8任一項所述的民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統的測試方法，該方法包括如下步驟(1)依次連接好氣源供給主管路裝置、臭氧發生器(9)以及臭氧濃度分析裝置中的各部件，其中臭氧轉換器( 位于氣源供給主管路裝置的進口轉接管路(4)和出口轉接管路 (6)之間；(2)空氣經壓縮機氣源(1)壓縮后流經氣源供給主管路裝置的加熱爐( 被加熱，模擬發動機高溫引氣，再經過壓力調節閥(Vl)輸出模擬飛機制冷包進口的空氣壓力，然后經過空氣-臭氧混合器C3)和來自臭氧發生器(9)的臭氧充分混合模擬高空環境含臭氧的真實混合引氣；(3)調節臭氧轉換器(5)的進口空氣壓力、流量和溫度為以下的工況參數，其中壓力通過壓力調節閥(Vl)進行調節，流量通過流量控制閥(Y2)進行調節，溫度通過測溫計測量壓力 P 421. 8 士 IOKPa 流量 M :402 士 1. 6Kg/min 溫度 T :185士5. 5°C(4)調節臭氧發生器(9)的臭氧濃度大于等于1.15ppmv ；(5)通過設置在進口轉接管路(4)和出口轉接管路(6)之間的壓差傳感器(17)測量臭氧轉換器(5)的壓差，保證臭氧轉換器(5)的壓降在可以接受的范圍內；(6)按下述方法測量臭氧轉換器(5)的臭氧轉換效率；(6a)靜候等待步驟( 和步驟(4)中涉及的臭氧轉換器和臭氧發生器的四個個參數穩定；(6b)關閉二路關斷閥(V4)，打開一路關斷閥(V3)，通過臭氧濃度分析儀(14)和一路流量計(11)采樣臭氧轉換器( 進口的臭氧濃度和流量；(6c)關閉一路關斷閥(V3)，打開二路關斷閥(V4)，通過臭氧濃度分析儀(14)和二路流量計(1 采樣臭氧轉換器(5)出口的臭氧濃度和流量； (6d)按照以下的公式計算臭氧轉換器的臭氧轉化效率；臭氧轉化效率=(進口采樣臭氧濃度-出口采樣臭氧濃度)XlOO% /進口采樣臭氧濃度(7)從臭氧濃度分析儀(14)出來的被檢測混合氣體在催化器(1 內催化后再排放到環境大氣；(8)通過壓力調節閥(Vl)降低氣源供給主管路的壓力到環境壓力，待臭氧轉換器(5) 冷卻后，拆卸下來。
全文摘要
本發明公開了一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試系統及測試方法，該測試系統包括氣源供給主管路裝置、臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置，所述的臭氧供給裝置以及臭氧濃度分析裝置均與氣源供給主管路裝置連通，所述的臭氧供給裝置向氣源供給主管路裝置供給臭氧，該氣源供給主管路裝置能夠獲得真實模擬高空環境含臭氧的空氣-臭氧混合引氣，并且能夠對獲得的空氣-臭氧混合引氣進行臭氧分解處理，所述的臭氧濃度分析裝置能夠獲得空氣-臭氧混合引氣分解前后的臭氧濃度，進而分析計算得出臭氧的轉化效率。該測試系統能夠模擬真實的高空環境引氣，獲得臭氧的轉化效率。本發明同時公開了一種民用飛機臭氧轉換器的仿真模擬測試方法。
文檔編號G01N31/10GK102565275SQ20121001717
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者劉明德, 朱明 , 李輝憲, 符永頌, 詹光演, 郎建軍, 韓超男, 饒展峰 申請人:廣州飛機維修工程有限公司