真空羽流效應實驗系統氫氣系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路；本發明使用氣調式減壓器調節低壓氫氣壓力，調節精度高、波動小，特別適合于低壓小流量的真空羽流效應試驗。氣調式減壓器直接使用高壓氮氣作為氣源，通過針形節流閥進行控制，無需再使用減壓器對高壓氮氣減壓，降低系統復雜性的同時提高安全性。本發明中高壓氮氣路除為氣調式減壓器提供氣源外，還為系統提供置換作用，在系統接入氫氣前管路內的空氣置換為氮氣，避免氫氣與管路內的空氣反應造成安全事故，進一步簡化系統，提高安全性。
【專利說明】真空羽流效應實驗系統氫氣系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，屬于氣體壓力控制【技術領域】。【背景技術】
[0002]發動機在真空環境下工作時產生的羽毛狀的高速高溫噴流稱為羽流。羽流會對航天器產生氣動力效應、氣動熱效應、污染效應、電磁效應等，統稱為羽流效應，羽流效應會對航天器的飛行任務帶來影響。對羽流效應的試驗研究包括空間搭載試驗和地面模擬試驗。空間搭載試驗數據真實可靠，但試驗成本高、周期長、次數少，獲得數據量有限。地面模擬試驗系統建設一次性投資大，單次試驗成本低，能重復進行不同工況和不同狀態的試驗，獲得大量試驗數據。因此，地面模擬試驗成為羽流效應試驗研究的首選。
[0003]2007年國防科工局立項、北京航空航天大學投建的真空羽流效應實驗系統，是國內首座專門用于羽流效應試驗研究的地面模擬系統。通過使用真實發動機或縮比發動機在真空艙中進行點火試驗，測量真空羽流各項參數，進行羽流效應研究。工質儲供系統作為構成真空羽流試驗系統的重要分系統之一，作用是為發動機的正常工作提供所需壓力及流量的燃燒劑和氫化劑，或實現增壓、吹除、置換等功能。其中，氫氣系統是工質儲供系統的關鍵系統之一，主要是為真空羽流效應試驗提供壓力準確、流量穩定、安全可靠的氫氣工質，壓力調節范圍大，并能遠程監測管路壓力、控制閥門開閉，同時兼顧安全性和適用性。
[0004]目前國內尚無專門用于真空羽流效應試驗的氫氣系統，現有的發動機試驗氫氣系統主要是為大氣環境中進行的發動機試驗提供氫氣，一般都是為某型號或任務特殊設計的，系統提供的壓力較高、流量較大，不適合于羽流效應試驗所用的姿軌控或縮比的低壓小流量發動機；而真空羽流效應研究的特點為多任務、多工況研究的對象包括各種姿軌控或縮比發動機，壓力和流量調節范圍較大，因此，需要設計通用性強、能滿足不同項目需求、適用于真空羽流效應試驗的氫氣系統。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決上述問題，提出一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，為真空羽流效應實驗系統提供壓力準確、流量穩定、安全可靠的氫氣工質。
[0006]一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路；
[0007]高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥、氫氣高壓壓力表及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器及高壓氫氣放氣手閥；
[0008]高壓氫氣進氣手閥入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器和高壓放氣手閥的入口 ；高壓氫氣放氣手閥出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥與高壓氫氣路過濾器之間的管路上；高壓氫氣路過濾器出口連接主氫減壓器和分氫減壓器的入口；
[0009]指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥、高壓氮氣壓力表、高壓氮氣過濾器、高壓氮氣放氣手閥、指揮進氣手閥、置換進氣手閥、指揮放氣手閥、主氫指揮節流閥、主氫指揮緩沖罐、主氫指揮壓力表、分氫指揮節流閥、分氫指揮緩沖罐、分氫指揮壓力表；
[0010]高壓氮氣進氣手閥進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器入口，高壓氮氣壓力表連接在高壓氮氣進氣手閥與高壓氮氣過濾器之間的管路上；高壓氮氣過濾器出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥、指揮進氣手閥、置換進氣手閥的入口 ；指揮進氣手閥出口通過四通分別連接指揮放氣手閥、主氫指揮節流閥和分氫指揮節流閥的入口 ；置換進氣手閥出口連接至高壓氫氣進氣手閥與高壓氫氣路過濾器之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥和指揮放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節流閥出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐、主氫指揮壓力表及主氫減壓器的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節流閥出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐、分氫指揮壓力表及分氫減壓器的指揮氣進氣口 ；
[0011 ] 主氫路包括主氫減壓器、主氫低壓壓力表及其壓力傳感器、主氫氣動閥、主氫放氣手閥及安全閥；
[0012]主氫減壓器入口連接高壓氫氣路過濾器，出口連接主氫氣動閥入口，主氫減壓器與主氫氣動閥之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、主氫放氣手閥的入口 ；主氫氣動閥出口連接至試驗間主氫路；安全閥和主氫放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；
[0013]分氫路包括分氫減壓器、分氫低壓壓力表及其壓力傳感器、分氫氣動閥、分氫放氣手閥及安全閥；
[0014]分氫減壓器入口連接高壓氫氣路過濾器，出口連接分氫氣動閥入口，分氫減壓器與分氫氣動閥之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表及其壓力傳感器、安全閥、分氫放氣手閥的入口 ；分氫氣動閥出口連接至試驗間分氫路；安全閥和分氫放氣手閥的出口連接氫氣泄放出口 ；
[0015]氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥、操作氮氣過濾器、主氫操作電磁閥、分氫操作電磁閥、防爆箱及其放氣出口 ；
[0016]操作氮氣進氣手閥入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器入口 ；操作氮氣過濾器出口連接主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥的入口 ；主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥和分氫氣動截止閥的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關閉；主氫操作電磁閥和分氫操作電磁閥置于開有放氣口的防爆箱內；
[0017]大容量低壓氫氣儲罐路包括低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥、低壓氫氣儲罐壓力表及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥及低壓氫氣儲罐安全閥；
[0018]低壓氫氣儲罐進氣手閥入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器與分氫氣動閥間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥的入口 ；低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口；
[0019]試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
[0020]本發明的優點在于:
[0021](I)使用氣調式減壓器調節低壓氫氣壓力，調節精度高、波動小，特別適合于低壓小流量的真空羽流效應試驗。氣調式減壓器直接使用高壓氮氣作為氣源，通過針形節流閥進行控制，無需再使用減壓器對高壓氮氣減壓，降低系統復雜性的同時提高安全性。
[0022](2)高壓氮氣路除為氣調式減壓器提供氣源外，還為系統提供置換作用，在系統接入氫氣前管路內的空氣置換為氮氣，避免氫氣與管路內的空氣反應造成安全事故，進一步簡化系統，提高安全性。
[0023](3)系統主氫路、分氫路分別提供兩路壓力6MPa以下的氫氣，可互為備份，也可同時進行需要兩路氫氣的試驗，如發動機雙機試驗。因此系統的通用性較強，并可滿足多任務的需求。
[0024](4)使用氣動閥代替電磁閥控制主氫路、分氫路的氫氣進入試驗間管路，避免電磁閥通斷電時產生電火花點燃或引爆氫氣造成安全事故。使用氮氣作為氣動閥控制氣源，通過電磁閥控制氮氣通斷，進而控制氣動閥，電磁閥置于專門的防爆箱內，與氫氣完全隔離，并且防爆箱開有放氣口保證箱內氣壓正常，系統更加安全可靠。
[0025](5)低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭連接于氫氣系統，可由分氫路或其它氣源供氣，儲存并提供1.2MPa以下的低壓氫氣，特別適合流量更低、壓力要求更穩定的小型發動機的
氫氣供應。
[0026](6)系統設置用于遠程監測的壓力傳感器及遠程控制的電磁閥，實現對系統的遠程監控，實現使用過程中的便捷性和安全性。
[0027](7)系統無需氮氣吹除裝置，降低系統復雜性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明的結構示意圖；
`[0029]圖中管路用直線表示，管路上的斜線表示放氣路，以示與進氣路的區別；管路內徑用大寫字母DN表示，DN后的數字表示具體直徑(單位:毫米)。
[0030]圖中的字母表示為(字母后的數字為編號，用于區分):
[0031]F-手動截止閥 G-過濾器 D-電磁閥 QD-氣動截止閥 A-安全閥
[0032]P-壓力表 JY-氣調式減壓器 JL-針形節流閥 HC-緩沖罐
[0033]圖中:
[0034]Fl-高壓氫氣進氣手閥 F2-高壓氮氣進氣手閥 F3-指揮進氣手閥
[0035]F4-置換進氣手閥F5-主氫放氣手閥F6-分氫放氣手閥
[0036]F7-低壓氫氣儲罐進氣手閥F8-高壓氮氣放氣手閥 F9-指揮放氣手閥
[0037]FlO-高壓氫氣放氣手閥 Fll-操作進氣手閥F12-低壓氫氣儲罐放氣手閥
[0038]Dl-主氫操作電磁閥D2-分氫操作電磁閥
[0039]QDl-主氫氣動閥QD2-分氫氣動閥
[0040]Al-主氫安全閥A2-分氫安全閥A3-低壓氫氣儲罐安全閥
[0041]Pl-氫氣高壓壓力表P2-主氫指揮壓力表 P3-主氫低壓壓力表
[0042]P4-分氫指揮壓力表P5-分氫低壓壓力表 P6-氮氣高壓壓力表
[0043]P7-低壓氫氣儲罐壓力表
[0044]JYl-主氫減壓器JY2-分氫減壓器[0045]JLl-主氫指揮節流閥JL2-分氫指揮節流閥
[0046]HCl-主氫指揮緩沖罐HC2-分氫指揮緩沖罐
[0047]Gl-高壓氫氣路過濾器 G2-高壓氮氣過濾器 G3-操作氮氣過濾器【具體實施方式】
[0048]下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0049]連接關系:[0050]本發明是一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，如圖1所示，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路。
[0051]高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥F1、氫氣高壓壓力表Pl及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器Gl及高壓氫氣放氣手閥FlO。
[0052]高壓氫氣進氣手閥Fl入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器Gl和高壓放氣手閥FlO的入口 ；高壓氫氣放氣手閥FlO出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表Pl及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥Fl與高壓氫氣路過濾器Gl之間的管路上；高壓氫氣路過濾器Gl出口連接主氫減壓器JYl和分氫減壓器JY2的入口。
[0053]指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥F2、高壓氮氣壓力表P6、高壓氮氣過濾器G2、高壓氮氣放氣手閥F8、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4、指揮放氣手閥F9、主氫指揮節流閥幾1、主氫指揮緩沖罐HC1、主氫指揮壓力表P2、分氫指揮節流閥幾2、分氫指揮緩沖罐HC2、分氫指揮壓力表P4。
[0054]高壓氮氣進氣手閥F2進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器G2入口，高壓氮氣壓力表P6連接在高壓氮氣進氣手閥F2與高壓氮氣過濾器G2之間的管路上；高壓氮氣過濾器G2出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥F8、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4的入口 ；指揮進氣手閥F3出口通過四通分別連接指揮放氣手閥F9、主氫指揮節流閥幾1和分氫指揮節流閥JL2的入口 ；置換進氣手閥F4出口連接至高壓氫氣進氣手閥Fl與高壓氫氣路過濾器Gl之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥F8和指揮放氣手閥F9的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節流閥JLl出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐HC1、主氫指揮壓力表P2及主氫減壓器JYl的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節流閥JL2出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐HC2、分氫指揮壓力表P4及分氫減壓器JY2的指揮氣進氣口。
[0055]主氫路包括主氫減壓器JY1、主氫低壓壓力表P3及其壓力傳感器、主氫氣動閥QDl、主氫放氣手閥F5及安全閥Al。
[0056]主氫減壓器JYl入口連接高壓氫氣路過濾器Gl，出口連接主氫氣動閥QDl入口，主氫減壓器JYl與主氫氣動閥QDl之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表P3及其壓力傳感器、安全閥Al、主氫放氣手閥F5的入口 ；主氫氣動閥QDl出口連接至試驗間主氫路；安全閥Al和主氫放氣手閥F5的出口連接氫氣泄放出口。
[0057]分氫路包括分氫減壓器JY2、分氫低壓壓力表P5及其壓力傳感器、分氫氣動閥QD2、分氫放氣手閥F6及安全閥A2。
[0058]分氫減壓器JY2入口連接高壓氫氣路過濾器Gl，出口連接分氫氣動閥QD2入口，分氫減壓器JY2與分氫氣動閥QD2之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表P5及其壓力傳感器、安全閥A2、分氫放氣手閥F6的入口 ；分氫氣動閥QD2出口連接至試驗間分氫路；安全閥A2和分氫放氣手閥F6的出口連接氫氣泄放出口。
[0059]氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥F11、操作氮氣過濾器G3、主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2、防爆箱及其放氣出口。
[0060]操作氮氣進氣手閥Fll入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器G3入口 ；操作氮氣過濾器G3出口連接主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2的入口 ；主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥QDl和分氫氣動截止閥QD2的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關閉；主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2置于開有放氣口的防爆箱內。
[0061]大容量低壓氫氣儲罐路包括Im3低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥F7、低壓氫氣儲罐壓力表P7及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥F12及低壓氫氣儲罐安全閥A3。
[0062]低壓氫氣儲罐進氣手閥F7入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器JY2與分氫氣動閥QD2間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表P7及其壓力傳感器、Im3低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥A3的入口 ；lm3低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥F12入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥F12出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥A3出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口。
[0063]試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
[0064]實現功能:
[0065]主氫路、分氫路通過氣調式減壓器為試驗間氣路分別提供兩路壓力6MPa以下的氫氣，可互為備份，也可同時進行需要兩路氫氣的試驗，如發動機雙機試驗，配合使用不同的音速噴嘴，可以得到不同流量的氫氣，主要用于中等壓力、中等流量的氫氣供應。氣調式減壓器通過針型節流閥控制氣體進出緩沖罐并調節緩沖罐內的壓力，達到調節減壓器后壓力的效果。大容積低壓氫氣儲罐通過接頭連接于氫氣系統，可由分氫路或其它氣源供氣，可儲存并提供1.2MPa以下的低壓氫氣，主要用于低壓力、小流量的微小型發動機的氫氣供應，保證更精確的壓力供應。因此，包含主氫路、分氫路、大容量低壓氫氣儲罐路的系統壓力調節穩定、范圍廣，通用性較強，可滿足多任務的工作需求。
[0066]氫氣系統在氫氣高壓、主氫低壓、分氫低壓、大容積低壓氫氣儲罐設置遠程壓力監測，在主氫低壓、分氫低壓設置遠程控制的電磁閥，實現對系統的遠程監控，保證使用過程中的便捷性和安全性。
[0067]由于氫氣易燃易爆的性質，氫氣系統采取了更加嚴格的安全防范措施，保障系統的安全性。具體包括:使用高壓氮氣而非氫氣作為氣調式減壓器的調節氣源，高壓氮氣同時具有置換管路氫氣的作用；使用由電磁閥控制的氣動閥控制氫氣通斷，并對電磁閥進行隔離處理，防止電磁閥工作時引燃或引爆氫氣；系統設計專用的氫氣泄放手閥、管路和出口，主氫路、分氫路和大容積低壓氫氣儲罐設計有安全閥，安全閥出口連接至氫氣泄放管路，根據所在位置允許的最大壓力值進行閾值設置，當管路內壓力高于安全閥安全閾值時，安全閥自動打開進行管路泄壓，保障系統安全可靠；試驗間管路中未參與反應的低壓氫氣通過氫氣泄放管路排放至專用泄放出口，避免氫氣直接排放至真空艙破壞真空度，或排放至試驗間造成安全事故。
[0068]操作過程:
[0069]本發明提出為真空羽流效應實驗系統提供壓力準確、流量穩定、安全可靠的氫氣工質的氫氣系統。
[0070](I)狀態檢查:
[0071]氫氣系統使用前，需保證所有手動截止閥、針形節流閥和電磁閥處于關閉狀態。連接高壓氫氣至高壓氫氣進氣入口，連接高壓氮氣至高壓氮氣入口，連接低壓氮氣至操作氮氣入口。
[0072](2)管路置換:
[0073]系統第一次使用前或長期放置再使用前，因管路和大容積低壓氫氣儲罐內存在或可能存在空氣，需先用氮氣置換其中的空氣，再用氫氣置換氮氣。
[0074]主氫路、分氫路置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥JLl和分氫指揮節流閥幾2，觀察主氫低壓壓力表P3和分氫低壓壓力表P5，壓力達到一個低壓值時(一般0.5MPa以下)，關閉節流閥；打開操作氮氣進氣手閥F11，在測控間遠程開啟主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2，以控制開啟主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，持續通氮氣半分鐘以上，使管路內空氣全部置換為氮氣；關閉主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2,以控制關閉主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，關閉置換進氣手閥F4;打開高壓氫氣進氣手閥F1，開啟主氫操作電磁閥D1、分氫操作電磁閥D2,以控制開啟主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2,持續通氫氣半分鐘以上，使管路內氮氣全部置換為氫氣；置換完畢，關閉主氫操作電磁閥Dl和分氫操作電磁閥D2，以控制關閉主氫氣動閥QDl和分氫氣動閥QD2，關閉指揮進氣手閥F3、高壓氮氣進氣手閥F2、高壓氫氣進氣手閥Fl。
[0075]大容積低壓氫氣儲罐置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3、置換進氣手閥F4，緩慢旋轉打開分氫指揮節流閥幾2，觀察分氫低壓壓力表P5，壓力達到一個低壓值時(一般0.5MPa以下)，關閉分氫指揮節流閥；打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7和低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，持續同氮氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內的空氣全部置換為氮氣；關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7、低壓氫氣儲罐放氣手閥F12和置換進氣手閥F4，打開高壓氫氣進氣手閥Fl，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7和低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，持續通氫氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內的氮氣全部置換為氫氣；置換完畢后，將所有開啟的手閥關閉。
[0076](3)調壓供氣:
[0077]使用主氫路供氣時，打開高壓氫氣進氣手閥F1、高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥幾1，觀察主氫指揮壓力表P2和主氫低壓壓力表P3，當主氫低壓壓力表P3達到需求的壓力時，關閉主氫指揮節流閥幾1。若主氫低壓壓力表P3的示數高于需求壓力，關閉指揮進氣手閥F3，打開指揮放氣手閥F9，微開主氫放氣手閥F5，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥幾1，觀察主氫指揮壓力表P2和主氫低壓壓力表P3，當主氫低壓壓力表P3的示數達到需求的壓力時，關閉主氫指揮節流閥幾1、主氫放氣手閥F5、指揮放氣手閥F9，打開指揮進氣手閥F3。調節壓力完畢后，即可在測控間遠程控制主氫操作電磁閥Dl以開啟或關閉主氫氣動閥QD1，并監測氫氣高壓壓力表Pl和主氫低壓壓力表P3，實現對主氫路供氣的監控。
[0078]使用分氫路供氣或主氫、分氫同時供氣時,操作與主氫路類似。
[0079]當進行低壓力、小流量的微小型發動機真空羽流效應試驗時，使用大容積低壓氫氣儲罐對發動機進行氫氣供應，壓力、流量控制相對于減壓器更為準確、穩定，操作更為便捷。大容積低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭A連接于氫氣系統的分氫路，連接時可由分氫路供氣，不連接時可由其它氣源供氣，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥F7，觀察低壓氫氣儲罐壓力表P7，示數達到需求的壓力時，關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7 ;若低壓氫氣儲罐壓力表P7的示數高于需求壓力，關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥F7，打開低壓氫氣儲罐放氣手閥F12，觀察示數達到需求的壓力，關閉低壓氫氣儲罐放氣手閥F12。調節壓力完畢后，通過可拆裝接頭B連接其它氣路進行供氣。
[0080](4)泄壓放氣
[0081 ] 試驗完畢后，需要對管路內的氫氣進行泄壓放氣。
[0082]主氫路、分氫路泄壓放氣的具體操作為:關閉高壓氫氣進氣手閥F1、高壓氮氣進氣手閥F2、指揮進氣手閥F3，打開主氫放氣手閥F5、分氫放氣手閥F6、高壓氫氣放氣手閥F10、指揮放氣手閥F9、主氫指揮節流閥幾1、分氫指揮節流閥幾2，觀察氫氣高壓P1、主氫指揮壓力P2、主氫低壓P3、分氫指揮壓力P4和分氫低壓P5，當所有壓力降至IMPa，以下時，關閉所有手閥和節流閥，這樣不僅可以保證系統在低壓氫氣下的安全性，而且短時間內再次使用氫氣系統無需進行置換操作，提高便捷性。
[0083]大容積低壓氫氣儲罐由于氫氣壓力較低，一般情況下無需泄壓放氣。
【權利要求】
1.一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統，包括高壓氫氣路、指揮/置換氣路、主氫路、分氫路、氣動閥控制路和大容量低壓氫氣儲罐路； 高壓氫氣路包括高壓氫氣進氣手閥(F1)、氫氣高壓壓力表(Pl)及其壓力傳感器、高壓氫氣路過濾器(Gl)及高壓氫氣放氣手閥(FlO)； 高壓氫氣進氣手閥(Fl)入口連接高壓氫氣氣源，出口通過三通連接高壓氫氣路過濾器(Gl)和高壓放氣手閥(FlO)的入口 ；高壓氫氣放氣手閥(FlO)出口連接氫氣泄放出口 ；氫氣高壓壓力表(Pl)及其壓力傳感器連接在高壓氫氣進氣手閥(Fl)與高壓氫氣路過濾器(Gl)之間的管路上；高壓氫氣路過濾器(Gl)出口連接主氫減壓器(JYl)和分氫減壓器(JY2)的入口 ； 指揮/置換氣路包括高壓氮氣進氣手閥(F2)、高壓氮氣壓力表(P6)、高壓氮氣過濾器(G2)、高壓氮氣放氣手閥(F8)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)、指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節流閥(幾1)、主氫指揮緩沖罐(HC1)、主氫指揮壓力表(P2)、分氫指揮節流閥(幾2 )、分氫指揮緩沖罐(HC2 )、分氫指揮壓力表(P4 ); 高壓氮氣進氣手閥(F2)進氣入口連接高壓氮氣氣源，出口連接高壓氮氣過濾器(G2)入口，高壓氮氣壓力表(P6)連接在高壓氮氣進氣手閥(F2)與高壓氮氣過濾器(G2)之間的管路上；高壓氮氣過濾器(G2)出口通過四通分別連接高壓氮氣放氣手閥(F8)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)的入口 ；指揮進氣手閥(F3)出口通過四通分別連接指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節流閥(JLl)和分氫指揮節流閥(JL2)的入口 ；置換進氣手閥(F4)出口連接至高壓氫氣進氣手閥(Fl)與高壓氫氣路過濾器(Gl)之間的管路上；高壓氮氣放氣手閥(F8 )和指揮放氣手閥(F9 )的出口連接氫氣泄放出口 ；主氫指揮節流閥(JLl)出口通過四通連接主氫指揮緩沖罐(HCl)、主氫指揮壓力表(P2 )及主氫減壓器(JYl)的指揮氣進氣口 ；分氫指揮節流閥(幾2)出口通過四通連接分氫指揮緩沖罐(HC2)、分氫指揮壓力表(P4)及分氫減壓器(JY2)的指揮氣進氣口 ； 主氫路包括主氫減壓器(JY1)、主氫低壓壓力表(P3)及其壓力傳感器、主氫氣動閥(QD1)、主氫放氣手閥(F5)及安全閥(Al)； 主氫減壓器(JYl)入口連接高壓氫氣路過濾器(G1)，出口連接主氫氣動閥(QDl)入口，主氫減壓器(JYl)與主氫氣動閥(QDl)之間通過3個三通分別連接主氫低壓壓力表(P3)及其壓力傳感器、安全閥(Al)、主氫放氣手閥(F5)的入口 ；主氫氣動閥(QDl)出口連接至試驗間主氫路；安全閥(Al)和主氫放氣手閥(F5)的出口連接氫氣泄放出口 ； 分氫路包括分氫減壓器(JY2)、分氫低壓壓力表(P5)及其壓力傳感器、分氫氣動閥(QD2)、分氫放氣手閥(F6)及安全閥(A2); 分氫減壓器(JY2 )入口連接高壓氫氣路過濾器(Gl)，出口連接分氫氣動閥(QD2 )入口，分氫減壓器(JY2 )與分氫氣動閥(QD2 )之間通過3個三通分別連接分氫低壓壓力表(P5 )及其壓力傳感器、安全閥(A2)、分氫放氣手閥(F6)的入口 ；分氫氣動閥(QD2)出口連接至試驗間分氫路；安全閥(A2)和分氫放氣手閥(F6)的出口連接氫氣泄放出口 ； 氣動閥控制路包括操作氮氣進氣手閥(F11)、操作氮氣過濾器(G3)、主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2)、防爆箱及其放氣出口 ； 操作氮氣進氣手閥(Fll)入口連接操作氮氣氣源，出口連接操作氮氣過濾器(G3)入口 ；操作氮氣過濾器(G3)出口連接主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)的入口 ；主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)的出口分別通過兩根管連接主氫氣動截止閥(QDl)和分氫氣動截止閥(QD2)的操作氣入口，用以控制氣動截止閥的開啟和關閉；主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2)置于開有放氣口的防爆箱內； 大容量低壓氫氣儲罐路包括低壓氫氣儲罐、低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)、低壓氫氣儲罐壓力表(P7)及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)及低壓氫氣儲罐安全閥(A3)； 低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7 )入口通過可拆裝接頭A連接于分氫減壓器(JY2 )與分氫氣動閥(QD2)間的管路，出口分別連接低壓氫氣儲罐壓力表(P7)及其壓力傳感器、低壓氫氣儲罐及低壓氫氣儲罐安全閥(A3)的入口 ；低壓氫氣儲罐出口連接低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)入口 ；低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)出口通過可拆裝接頭B連接至氫氣泄放出口 ；低壓氫氣儲罐安全閥(A3)出口通過可拆裝接頭C連接至氫氣泄放出口 ； 試驗間氫氣泄放入口連接氫氣泄放出口。
2.一種真空羽流效應實驗系統氫氣系統的操作方法，包括以下幾個步驟: (1)狀態檢查: 氫氣系統使用前，保證所有手動截止閥、針形節流閥和電磁閥處于關閉狀態；連接高壓氫氣至高壓氫氣進氣入口，連接高壓氮氣至高壓氮氣入口，連接低壓氮氣至操作氮氣入Π ； (2)管路置換: 系統第一次使用前或長期放置再使用前，需先用氮氣置換其中的空氣，再用氫氣置換氮氣； 主氫路、分氫路置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥(JLl)和分氫指揮節流閥(幾2)，觀察主氫低壓壓力表(P3)和分氫低壓壓力表(P5)，壓力達到0.5MPa以下，關閉節流閥；打開操作氮氣進氣手閥(F11)，在測控間遠程開啟主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2)，以控制開啟主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2 )，持續通氮氣半分鐘以上，使管路內空氣全部置換為氮氣；關閉主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2),以控制關閉主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2)，關閉置換進氣手閥(F4);打開高壓氫氣進氣手閥(F1)，開啟主氫操作電磁閥(D1)、分氫操作電磁閥(D2),以控制開啟主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2)，持續通氫氣半分鐘以上，使管路內氮氣全部置換為氫氣；置換完畢，關閉主氫操作電磁閥(Dl)和分氫操作電磁閥(D2),以控制關閉主氫氣動閥(QDl)和分氫氣動閥(QD2),關閉指揮進氣手閥(F3)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、高壓氫氣進氣手閥(Fl)； 大容積低壓氫氣儲罐置換的操作為:依次打開高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)、置換進氣手閥(F4)，緩慢旋轉打開分氫指揮節流閥(幾2)，觀察分氫低壓壓力表(P5)，壓力達到0.5MPa以下，關閉分氫指揮節流閥；打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)和低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，持續同氮氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內的空氣全部置換為氮氣；關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)、低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)和置換進氣手閥(F4)，打開高壓氫氣進氣手閥(Fl )，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)和低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，持續通氫氣I分鐘以上，使大容積低壓氫氣儲罐內的氮氣全部置換為氫氣；置換完畢后，將所有開啟的手閥關閉；(3)調壓供氣: 使用主氫路供氣時，打開高壓氫氣進氣手閥(F1)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥(JL1)，觀察主氫指揮壓力表(P2)和主氫低壓壓力表(P3)，當主氫低壓壓力表(P3)達到需求的壓力時，關閉主氫指揮節流閥(JLl);若主氫低壓壓力表(P3)的示數高于需求壓力，關閉指揮進氣手閥(F3)，打開指揮放氣手閥(F9)，微開主氫放氣手閥(F5)，緩慢旋轉打開主氫指揮節流閥(JL1)，觀察主氫指揮壓力表(P2)和主氫低壓壓力表(P3)，當主氫低壓壓力表(P3)的示數達到需求的壓力時，關閉主氫指揮節流閥(JL1)、主氫放氣手閥(F5)、指揮放氣手閥(F9)，打開指揮進氣手閥(F3);調節壓力完畢后，即可在測控間遠程控制主氫操作電磁閥(Dl)以開啟或關閉主氫氣動閥(QD1)，并監測氫氣高壓壓力表(Pl)和主氫低壓壓力表(P3)，實現對主氫路供氣的監控； 使用分氫路供氣或主氫、分氫同時供氣時，操作與主氫路同理； 當進行低壓力、小流量的微小型發動機真空羽流效應試驗時，使用大容積低壓氫氣儲罐對發動機進行氫氣供應，大容積低壓氫氣儲罐通過可拆裝接頭A連接于氫氣系統的分氫路，連接時由分氫路供氣，不連接時由其它氣源供氣，打開低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)，觀察低壓氫氣儲罐壓力表(P7)，示數達到需求的壓力時，關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7);若低壓氫氣儲罐壓力表(P7)的示數高于需求壓力，關閉低壓氫氣儲罐進氣手閥(F7)，打開低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12)，觀察示數達到需求的壓力，關閉低壓氫氣儲罐放氣手閥(F12);調節壓力完畢后，通過可拆裝接頭B連接其它氣路進行供氣； (4)泄壓放氣 試驗完畢后，需要對管路內的氫氣進行泄壓放氣； 主氫路、分氫路泄壓放氣的具體操作為:關閉高壓氫氣進氣手閥(F1)、高壓氮氣進氣手閥(F2)、指揮進氣手閥(F3)，打開主氫放氣手閥(F5)、分氫放氣手閥(F6)、高壓氫氣放氣手閥(F10)、指揮放氣手閥(F9)、主氫指揮節流閥(JL1)、分氫指揮節流閥(JL2，觀察氫氣高壓(P1)、主氫指揮壓力(P2)、主氫低壓(P3)、分氫指揮壓力(P4)和分氫低壓(P5)，當所有壓力降至1MPa，以下時，關閉所有手閥和節流閥。
【文檔編號】G01M9/06GK103499020SQ201310452698
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】賀碧蛟, 吳靖, 韓樂, 蔡國飆 申請人:北京航空航天大學