一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法

2023-06-17 10:13:01

專利名稱：一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法，屬於自動化控制領域。
背景技術：
微小流量熱節流器是離子電推進系統中的關鍵組件之一，其性能的優劣對離子電推進系統的工作性能及壽命有重要影響。在進行熱節流器性能測試時，需為其提供與實際工作相一致的測試條件，即提供穩定的設定壓力和溫度條件，通過對熱節流器進行精確的壓力與溫度控制，確定熱節流器的「流率-壓力-溫度」關係曲線，從而實現微小流量熱節流器的性能測試。目前，尚無用於微小流量熱節流器的專用測試系統，因此，為適應離子電推進系統工程應用的需求，有必要研製出一種離子電推進系統專用的流量測試系統。

發明內容
本發明的目的在於提供一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法，所述系統具備一定的集成度和自動化程度，測試系統穩定性好，測試準確性高，且配置靈活， 便於使用。本發明的目的由以下技術方案實現一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統，所述系統包括氣瓶、電磁閥 SV1、過濾器、減壓器、安全閥、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、穩壓罐、管路手閥GV1、管路手閥 GV2、流量計F1、流量計F2、管路手閥GV3、壓力傳感器PT2、被測熱節流器、溫度傳感器、管路手閥GV4、真空室、真空泵、真空計、控制與顯示單元；其中，氣瓶通過電磁閥SVl與過濾器一端連接；過濾器另一端與減壓器一端連接； 減壓器另一端通過電磁閥SV2與穩壓罐一端連接；在減壓器和電磁閥SV2之間接有安全閥； 穩壓罐另一端一路通過管路手閥GVl與流量計Fl —端連接，穩壓罐另一端另一路通過管路手閥GV2與流量計F2 —端連接，流量計Fl另一端與流量計F2另一端合併到一起後通過管路手閥GV3與被測熱節流器一端連接；被測熱節流器的另一端通過管路手閥GV4與真空室連接；真空泵和真空計分別與真空室相連；壓力傳感器PTl與穩壓罐相連，並通過信號線與控制與顯示單元相連；電磁閥SVl和電磁閥SV2分別與控制與顯示單元相連；壓力傳感器PT2與流量計Fl和流量計F2的共同出口端相連，並通過信號線與控制與顯示單元相連； 溫度傳感器一端通過信號線與被測熱節流器相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元相連；同時，被測熱節流器通過加熱電源線與控制與顯示單元直接相連。所述氣瓶的出口壓力小於等於5MPa ；電磁閥SVl為高壓電磁閥，耐壓值IOMPa ；過濾器精度為2 μ m,耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器的減壓能力為(0. 5 10) MPa 減至(0. 1 0. 4)MPa ；安全閥耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2為低壓電磁閥，耐壓值IMPa ；穩壓罐8設計體積為2. 0L,工作壓力(0. 1 0. 4) MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥GVl、管路手閥 GV2、管路手閥GV3和管路手閥GV4的耐壓值30MPa ；流量計Fl和流量計F2為高精度氣體流量計，量程分別為3SCCm、20SCCm，準確度彡1.0% ；壓力傳感器PTl精度為0. 5%，測試範圍為0 2MPa ；壓力傳感器PT2精度為0. 25%，測試範圍為0 2MPa ；溫度傳感器型號為PT100，控制範圍0 200°C ；真空室的真空度範圍0 10』a ；真空泵為機械式，極限真空度為；真空計為電阻式，測試範圍為0 ；被測熱節流器測試範圍為0. 5 20sccmo所述系統的測試工質為Xe或He。所述系統的測試方法步驟如下步驟1，將被測熱節流器安裝到系統上；步驟2，合上真空泵電源開關，開始抽真空，開真空計，確認真空系統狀態正常；步驟3，給控制與顯示單元加電；步驟4，打開氣瓶的閥門；步驟5，在控制與顯示單元的控制計算機上，打開流量測試系統操作界面程序，根據操作界面上的標誌進行被測熱節流器的工作壓力和溫度參數的設置，將壓力和溫度設定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元進行被測熱節流器工作壓力和溫度的調節，達到步驟 5設定值；步驟7，確認控制與顯示單元中顯示的流量計F1、流量計F2、壓力和溫度顯示狀態正常；步驟8，打開管路手閥GVl和管路手閥GV2 ；步驟9，確認真空計的壓力顯示小於1 後，打開被測熱節流器進氣端管路手閥 GV3、出氣端管路手閥GV4開始測試；步驟10，至少延時2min，通過控制與顯示單元進行數據記錄和數據保存，測試結束；步驟11，依次關閉管路手閥GV3和管路手閥GV4 ；步驟12，通過控制與顯示單元關閉電磁閥SV1、電磁閥SV2和被測熱節流器加熱；步驟13，關閉控制與顯示單元中的運行程序；步驟14，關閉氣瓶上的閥門；步驟15，依次關閉真空計和真空泵的電源。有益效果1.本發明所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法引入了計算機，通過計算機把系統中的所有設備連接在一起，進行系統集成，使所述系統結構緊湊， 配置靈活，適用方便；2.本發明所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法引入計算機進行測控處理，計算機與電磁閥SV1、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、壓力傳感器PT2、溫度傳感器以及被測熱節流器連接，完成對流量、壓力、溫度的採樣，提高了流量、壓力、溫度的採樣精度，且操作顯示界面友好，具備數據自動記錄與分析等功能，避免了人工記錄時可能出現的漏記、錯記；3.本發明所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法通過對穩壓罐、流量計、壓力傳感器PTl和壓力傳感器PT2布局的優化配置，保證所述測試系統的穩定性和測試的準確性；4.本發明所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法適用於離子電推進熱節流器性能測試和老練試驗，所述系統為閉環工作方式，可實現無人值守，節約了人力成本。


圖1是本發明的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統組成示意圖；
其中，1-氣瓶，2-電磁閥SVl，3-過濾器，4-減壓器，5-安全閥，6_電磁閥SV2，7_壓力傳感器PTl，8-穩壓罐，9-管路手閥GVl，10-管路手閥GV2，11-流量計Fl，12-流量計F2， 13-管路手閥GV3，14-壓力傳感器PT2，15-被測熱節流器，16-溫度傳感器，17-管路手閥 GV4,18-真空室，19-真空泵，20-真空計，21-控制與顯示單元。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例來詳述本發明，但不限於此。實施例如圖1所示，本發明所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統，所述系統包括氣瓶1、電磁閥SVl 2、過濾器3、減壓器4、安全閥5、電磁閥SV2 6、壓力傳感器 PTl 7、穩壓罐8、管路手閥GVl 9、管路手閥GV2 10、流量計Fl 11、流量計F2 12、管路手閥 GV3 13、壓力傳感器PT2 14、被測熱節流器15、溫度傳感器16、管路手閥GV4 17、真空室18、 真空泵19、真空計20、控制與顯示單元21。其中，氣瓶1通過電磁閥SVl 2與過濾器3 —端連接；過濾器3另一端與減壓器4 一端連接；減壓器4另一端通過電磁閥SV2 6與穩壓罐8 一端連接；在減壓器4和電磁閥 SV2 6之間接有安全閥5;穩壓罐8另一端一路通過管路手閥GVl 9與流量計Fl 11—端連接，穩壓罐8另一端另一路通過管路手閥GV2 10與流量計F2 12—端連接，流量計Fl 11 另一端與流量計F2 12另一端合併到一起後通過管路手閥GV3 13與被測熱節流器15—端連接；被測熱節流器15的另一端通過管路手閥GV4 17與真空室18連接；真空泵19和真空計20分別與真空室18相連；壓力傳感器PTl 7與穩壓罐8相連，並通過信號線與控制與顯示單元21相連；電磁閥SVl 2和電磁閥SV2 6分別與控制與顯示單元21相連；壓力傳感器 PT2 14與流量計Fl 11和流量計F2 12的共同出口端相連，並通過信號線與控制與顯示單元21相連；溫度傳感器16 —端通過信號線與被測熱節流器15相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元21相連；同時，被測熱節流器15通過加熱電源線與控制與顯示單元21直接相連。所述氣瓶1的出口壓力小於等於5MPa;電磁閥SVl 2為高壓電磁閥，耐壓值 IOMPa ；過濾器3精度為2 μ m,耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器4的減壓能力為 (0. 5 10)MPa — (0. 1 0. 4)MPa ；安全閥5耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2 6為低壓電磁閥， 耐壓值IMPa ；穩壓罐8設計體積為2. 0L,工作壓力(0. 1 0. 4) MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥 GVl 9、管路手閥GV2 10、管路手閥GV3 13和管路手閥GV4 17的耐壓值30MPa ；流量計Fl 11和流量計F2 12為高精度氣體流量計，量程分別為3SCCm、20SCCm，準確度彡1. 0% ；壓力傳感器PTl 7精度為0. 5%，測試範圍為0 2MPa;壓力傳感器PT2 14精度為0. 25%，測試範圍為0 2MPa ；溫度傳感器16型號為PT100，控制範圍0 200°C ；真空室18的真空度範圍0 10_2Pa ；真空泵19為機械式，極限真空度為10』a ；真空計20為電阻式，測試範圍為0 KT2Pa ；被測熱節流器15測試範圍為0. 5 20sccmo所述系統的測試工質為Xe或He。所述系統的測試方法步驟如下步驟1，將被測熱節流器15安裝到系統上；步驟2，合上真空泵19電源開關，開始抽真空，開真空計20，確認真空系統狀態正常；步驟3，給控制與顯示單元21加電；步驟4，打開氣瓶1的閥門；步驟5，在控制與顯示單元21的控制計算機上，打開流量測試系統操作界面程序， 根據操作界面上的標誌進行被測熱節流器15的工作壓力和溫度參數的設置，將壓力和溫度設定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元21進行被測熱節流器15工作壓力和溫度的調節，達到步驟5設定值；步驟7，確認控制與顯示單元21中顯示的流量計Fl 11、流量計F2 12、壓力和溫度顯示狀態正常；步驟8，打開管路手閥GVl 9和管路手閥GV2 10 ；步驟9，確認真空計20的壓力顯示小於11 後，打開被測熱節流器進氣端管路手閥 GV3 13、出氣端管路手閥GV4 17開始測試；步驟10，至少延時2min，通過控制與顯示單元21進行數據記錄和數據保存，測試結束；步驟11，依次關閉管路手閥GV3 13和管路手閥GV4 17;步驟12，通過控制與顯示單元21關閉電磁閥SVl 2、電磁閥SV2 6和被測熱節流器15加熱；步驟13，關閉控制與顯示單元21中的運行程序；步驟14，關閉氣瓶1上的閥門；步驟15，依次關閉真空計20和真空泵19的電源。本發明包括但不限於以上實施例，凡是在本發明精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統，其特徵在於所述系統包括氣瓶⑴、電磁閥SVl⑵、過濾器(3)、減壓器0)、安全閥(5)、電磁閥SV2 (6)、壓力傳感器 PTl (7)、穩壓罐(8)、管路手閥GVl (9)、管路手閥GV2 (10)、流量計Fl (11)、流量計F2 (12)、 管路手閥GV3 (13)、壓力傳感器PT2 (14)、被測熱節流器(15)、溫度傳感器(16)、管路手閥 GV4(17)、真空室(18)、真空泵(19)、真空計(20)、控制與顯示單元Ql)；其中，氣瓶(1)通過電磁閥SV1Q)與過濾器C3) —端連接；過濾器C3)另一端與減壓器 (4) 一端連接；減壓器(4)另一端通過電磁閥SV2 (6)與穩壓罐(8) —端連接；在減壓器(4) 和電磁閥SV2(6)之間接有安全閥(5)；穩壓罐⑶另一端一路通過管路手閥GVl (9)與流量計Fl(Il) —端連接，穩壓罐(8)另一端另一路通過管路手閥GV2 (10)與流量計F2(12) — 端連接，流量計Fl(Il)另一端與流量計F2(12)另一端合併到一起後通過管路手閥GV3(13) 與被測熱節流器(1 一端連接；被測熱節流器(1 的另一端通過管路手閥GV4(17)與真空室(18)連接；真空泵(19)和真空計00)分別與真空室(18)相連；壓力傳感器PTl (7) 與穩壓罐(8)相連，並通過信號線與控制與顯示單元相連；電磁閥SVl (2)和電磁閥 SV2(6)分別與控制與顯示單元相連；壓力傳感器PT2 (14)與流量計Fl(Il)和流量計 F2(12)的共同出口端相連，並通過信號線與控制與顯示單元相連；溫度傳感器(16) 一端通過信號線與被測熱節流器(1 相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元相連；同時，被測熱節流器(1 通過加熱電源線與控制與顯示單元直接相連。
2.根據權利要求1所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統，其特徵在於所述氣瓶(1)的出口壓力小於或等於5MPa;電磁閥SVl (2)為高壓電磁閥，耐壓值 IOMPa ；過濾器(3)精度為2 μ m，耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器的減壓能力為(0. 5 10) MPa減至(0. 1 0. 4) MPa ；安全閥(5)耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2 (6)為低壓電磁閥，耐壓值IMPa ；穩壓罐(8)設計體積為2. OL,工作壓力(0. 1 0. 4)MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥GVl (9)、管路手閥GV2 (10)、管路手閥GV3 (13)和管路手閥GV4 (17)的耐壓值30MPa ；流量計Fl (11)和流量計F2(U)為高精度氣體流量計，量程分別為3sCCm、 20sCCm，準確度彡1.0% ；壓力傳感器PTl (7)精度為0. 5%，測試範圍為O 2MPa ；壓力傳感器PT2(14)精度為0. 25%，測試範圍為0 2MPa;溫度傳感器(16)型號為PT100，控制範圍0 200°C ；真空室(18)的真空度範圍0 KT2Pa ；真空泵(19)為機械式，極限真空度為KT2Pa ；真空計(20)為電阻式，測試範圍為0 IO-2Pa0
3.一種採用權利要求1所述的一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統的測試方法，其特徵在於所述方法步驟如下步驟1，將被測熱節流器(15)安裝到系統上；步驟2，合上真空泵(19)電源開關，開始抽真空，開真空計(20)，確認真空系統狀態正常；步驟3，給控制與顯示單元加電；步驟4，打開氣瓶(1)的閥門；步驟5，在控制與顯示單元的控制計算機上，打開流量測試系統操作界面程序，根據操作界面上的標誌進行被測熱節流器(1 的工作壓力和溫度參數的設置，將壓力和溫度設定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元進行被測熱節流器(1 工作壓力和溫度的調節，達到步驟5設定值；步驟7，確認控制與顯示單元中顯示的流量計Fl(ll)、流量計F2(U)、壓力和溫度顯示狀態正常；步驟8，打開管路手閥GVl (9)和管路手閥GV2 (10)；步驟9，確認真空計OO)的壓力顯示小於1 後，打開被測熱節流器進氣端管路手閥 GV3(13)、出氣端管路手閥GV4(17)開始測試；步驟10，至少延時aiiin，通過控制與顯示單元進行數據記錄和數據保存，測試結束；步驟11，依次關閉管路手閥GV3 (13)和管路手閥GV4(17)；步驟12，通過控制與顯示單元關閉電磁閥SVlQ)、電磁閥SV2 (6)和被測熱節流器(15)加熱；步驟13，關閉控制與顯示單元中的運行程序；步驟14，關閉氣瓶(1)上的閥門；步驟15，依次關閉真空計OO)和真空泵(19)的電源。
全文摘要
本發明公開了一種離子電推進用微小流量熱節流器測試系統和方法，屬於自動化控制領域。所述系統包括氣瓶、電磁閥SV1、過濾器、減壓器、安全閥、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、穩壓罐、管路手閥GV1、管路手閥GV2、流量計F1、流量計F2、管路手閥GV3、壓力傳感器PT2、被測對象、溫度傳感器、管路手閥GV4、真空室、真空泵、真空計、控制與顯示單元。本發明所述系統具備一定的集成度和自動化程度，測試系統穩定性好，測試準確性高，且配置靈活，便於使用。
文檔編號G01D21/02GK102445355SQ20111031580
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月18日 優先權日2011年10月18日
發明者唐福俊, 孫運奎, 李娟 , 李達, 楊福全, 梁凱, 田立成, 高軍 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所