一種液體流量控制系統(tǒng)及變流量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶和航空保障設(shè)備領(lǐng)域，具體而言涉及一種飛機(jī)船舶等的液冷流量控制系統(tǒng)及流量控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航空和國(guó)防事業(yè)發(fā)展，飛機(jī)所含功能及性能都有不同程度的提高，其內(nèi)部電子設(shè)備發(fā)熱逐漸增加。飛機(jī)在例行檢查、檢修、或調(diào)試時(shí)需要外界冷卻保障設(shè)備對(duì)內(nèi)部電子設(shè)備進(jìn)行冷卻，業(yè)內(nèi)稱為液冷設(shè)備。通常伴隨不同型號(hào)飛機(jī)的研制會(huì)設(shè)計(jì)出該型飛機(jī)的外部液冷設(shè)備，即一種機(jī)型對(duì)應(yīng)一種液冷設(shè)備。這種情況下，需要的設(shè)備量龐大，且兼容性不強(qiáng)，對(duì)各種機(jī)型設(shè)備的流量和壓力控制也不同，給設(shè)計(jì)者和維護(hù)帶來(lái)很大的不便。
[0003]液冷設(shè)備中的冷卻液循環(huán)原理屬于液壓原理。通常液壓系統(tǒng)電控變流量控制方式分為節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速兩種方法。節(jié)流調(diào)速指比例閥通過(guò)改變節(jié)流口的大小控制流速的大小。容積調(diào)速指通過(guò)比例變量泵改變泵的輸出排量控制流速的輸出大小。此兩種方式均屬于電液比例調(diào)速，此方法對(duì)油液污染度有一定要求。
[0004]總結(jié)上面兩方面原因:1、目前液冷設(shè)備為只對(duì)一種機(jī)型的定流量輸出，不能滿足多機(jī)型使用要求。2、傳統(tǒng)液壓控制中的電液比例控制流量的方法，對(duì)冷卻介質(zhì)的污染物等級(jí)要求較高(制冷液的實(shí)際污染物等級(jí)較低)，易出現(xiàn)卡閥、濾油器堵塞等故障現(xiàn)象。所以研宄一種兼容性強(qiáng)，流量控制簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備和環(huán)境污染小的液冷設(shè)備的流量控制方法是有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)目前液冷設(shè)備流量控制方式的不足而提出一種新型的液體流量控制系統(tǒng)及變流量控制方法，其要解決的技術(shù)問(wèn)題是:通過(guò)對(duì)液冷設(shè)備的變流量和壓力控制，保障多種機(jī)型飛機(jī)的不同冷卻需要。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種液體流量控制系統(tǒng)，其技術(shù)方案是:
[0007]一種液體流量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器、控制電源、驅(qū)動(dòng)電源、操作面板、電機(jī)、油箱、液壓泵、控制閥組、流量計(jì)。電機(jī)、油箱、液壓泵、控制閥組、流量計(jì)構(gòu)成液壓回路?？刂破饔煽刂齐娫垂╇姡瑫r(shí)所述控制器連接所述驅(qū)動(dòng)電源和操作面板，所述控制器采集液壓回路中的流量、壓力信號(hào)，具有邏輯運(yùn)算模塊，向上執(zhí)行計(jì)算機(jī)或操作面板傳來(lái)的上級(jí)指令，向下控制所述驅(qū)動(dòng)電源；控制電源為外接電源；驅(qū)動(dòng)電源為控制所述電機(jī)功率或電壓的驅(qū)動(dòng)電源；操作面板主要為人機(jī)交互界面，主要由按鈕、旋鈕、操作鍵盤(pán)、指示燈、液晶屏、控制板、外部框架等組成，操作指令傳輸給所述控制器；電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接液壓泵，液壓泵通過(guò)帶有所述控制閥組和流量計(jì)的管路連接到需要制冷的設(shè)備。
[0008]以上控制器的邏輯運(yùn)算模塊由PLC模塊組成。
[0009]在所述液壓回路中，控制閥組包含過(guò)濾器、溢流閥、電磁換向閥，均連接在所述液壓泵通往制冷設(shè)備的管路上。電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接液壓泵，所述液壓泵將油箱內(nèi)的制冷液加壓到一定壓力輸出到過(guò)濾器，加壓制冷液經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后到換向閥，換向閥可改變制冷液的流動(dòng)方向，當(dāng)不需要向制冷設(shè)備供液時(shí)制冷液通過(guò)換向閥返回油箱，當(dāng)需要向制冷設(shè)備供液時(shí)換向閥電磁鐵得電將制冷液通過(guò)流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器、軟管卷盤(pán)輸至制冷設(shè)備，從制冷設(shè)備返回的制冷液通過(guò)溫度傳感器、換向閥返回至油箱；溢流閥調(diào)節(jié)管路內(nèi)壓力，將多余的流量返回至油箱。
[0010]多組所述液壓回路并聯(lián)，之間通過(guò)帶有截止閥的管路連接，截止閥打開(kāi)時(shí)各組所述液壓回路共同構(gòu)成對(duì)大需求量制冷設(shè)備的供給；或者當(dāng)其中某一液壓回路故障時(shí)，另一液壓回路作為補(bǔ)充供給。
[0011]本發(fā)明還提供一種變流量控制方法，其特征在于，包括兩個(gè)環(huán)節(jié):
[0012]第一個(gè)環(huán)節(jié)為改變當(dāng)前輸出流量至目標(biāo)流量值；
[0013]第二個(gè)環(huán)節(jié)為根據(jù)制冷需求增加輸出流量；
[0014]在所述第一個(gè)環(huán)節(jié)中，通過(guò)操作面板選擇制冷設(shè)備所對(duì)應(yīng)的輸出流量目標(biāo)值，或手動(dòng)輸入輸出流量的目標(biāo)值；輸出流量目標(biāo)值實(shí)時(shí)輸入控制器，同時(shí)控制器實(shí)時(shí)采集流量計(jì)的當(dāng)前流量信號(hào)；控制器對(duì)目標(biāo)值和當(dāng)前流量值進(jìn)行比較計(jì)算，并形成控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的電控信號(hào)；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速電控信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變轉(zhuǎn)速；電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)液壓泵改變轉(zhuǎn)速，從而改變液壓泵的輸出流量；
[0015]在所述第二個(gè)環(huán)節(jié)中，所述控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓回路中去路和回路的溫度傳感器信號(hào)，計(jì)算溫差，超過(guò)溫差預(yù)定值時(shí)，控制器將增加輸出流量的目標(biāo)值，并使液冷設(shè)備輸出流量增加至目標(biāo)值。
[0016]進(jìn)一步講，在所述第一個(gè)環(huán)節(jié)中，輸出流量通過(guò)流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，流量計(jì)把流量信息改變?yōu)殡娦盘?hào)反饋給所述控制器；所述控制器根據(jù)新的流量值再與目標(biāo)值比較計(jì)算，生成新的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，周而復(fù)始，直至當(dāng)前流量值與目標(biāo)流量值相同為止。
[0017]進(jìn)一步講，在所述第二個(gè)環(huán)節(jié)中，所述控制器使液冷設(shè)備輸出流量增加至目標(biāo)值的方法依然采用控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式實(shí)現(xiàn)，為了防止冷卻流量過(guò)大而使油箱容量不夠，將流量的初始目標(biāo)值設(shè)定為低于油箱容量值。
[0018]相較于現(xiàn)有電子設(shè)備冷卻技術(shù)，本發(fā)明的主要有益效果為:1、通過(guò)變流量控制，解決傳統(tǒng)液冷設(shè)備不能配套多型飛機(jī)制冷設(shè)備的問(wèn)題；2、提供了一種冷卻設(shè)備的電液控制系統(tǒng)流量控制方式；3、在電液變量控制的同時(shí)，不提高對(duì)冷卻介質(zhì)污染物等級(jí)要求，與定流量污染物等級(jí)相同。
[0019]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明流量控制原理圖。
[0021]圖2是一組液壓回路的流量控制系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]按照?qǐng)D1給出的實(shí)施例，可以看出本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)基本由控制器1、控制電源2、驅(qū)動(dòng)電源3、操作面板4、電機(jī)5、油箱6、液壓泵7、控制閥組8、流量計(jì)9等組成。
[0024]在這個(gè)控制系統(tǒng)中，控制器I作為系統(tǒng)的總控部分，其由控制電源2供電?？刂破鱅具有采集流量、壓力信號(hào)的功能，和接收計(jì)算機(jī)等傳達(dá)的上級(jí)指令的功能，是經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算后控制液壓部分中的電機(jī)轉(zhuǎn)速和電控閥件，使其產(chǎn)生所需的流量和壓力的控件。根據(jù)管路流量和溫度，控制壓縮機(jī)的制冷流量，使其滿足管路油液出口溫度的要求，其主要由各PLC模塊組成?？刂齐娫?即為外接電源。驅(qū)動(dòng)電源3則為控制電機(jī)5的啟動(dòng)電源。操作面板4主要為人機(jī)交互界面，其主要由按鈕、旋鈕、操作鍵盤(pán)、指示燈、液晶屏、控制板、外部框架等組成，控制指令通過(guò)此處傳輸給控制器I。
[0025]傳統(tǒng)型液冷設(shè)備針對(duì)特定型號(hào)飛機(jī)設(shè)計(jì)，輸出的壓力和流量為定值。元件選擇為通用電機(jī)配置定量泵和常規(guī)液壓閥件組合。定量泵和常規(guī)液壓閥件對(duì)制冷液污染物等級(jí)要求較低，符合飛機(jī)對(duì)制冷液污染物等級(jí)的要求。但定量泵按飛機(jī)最大發(fā)熱量進(jìn)行設(shè)計(jì)并始終對(duì)飛機(jī)以恒定流量輸出制冷液，飛機(jī)內(nèi)部管路和換熱器受沖擊較大，影響其使用壽命。兼容型液冷設(shè)備需滿足多型號(hào)飛機(jī)使用需求，因此考慮變流量輸出。在變流量輸出時(shí)，不增加制冷液污染物等級(jí)的要求(傳動(dòng)變流量方式對(duì)介質(zhì)的污染物等級(jí)要求較高)。通過(guò)變流量控制，改善制冷液對(duì)飛機(jī)管路和換熱器的沖擊。
[0026]本發(fā)明是通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制泵流量的。電機(jī)5、油箱6、液壓泵7、控制閥組8、流量計(jì)9等構(gòu)成了液壓?jiǎn)卧A存有制冷液并可向飛機(jī)提供規(guī)定流量和壓力的制冷液。
[0027]圖2給出了液壓?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)圖，只展現(xiàn)了其中的一組液壓回路，實(shí)際中可能會(huì)有多組，供應(yīng)更多型號(hào)的機(jī)組。液壓?jiǎn)卧饕ㄟ^(guò)各組液壓回路實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)機(jī)組的冷卻液供給。
[0028]圖2中的系統(tǒng)工作過(guò)程是:電機(jī)5驅(qū)動(dòng)液壓泵7工作，液壓泵7將集中油箱6內(nèi)的制冷液加壓到一定壓力并輸出到過(guò)濾器10。溢流閥11可調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，若外部負(fù)載過(guò)大，系統(tǒng)壓力升高到指定壓力后壓力不再上升，多于的流量將通過(guò)溢流閥11返回油箱。高壓制冷液經(jīng)過(guò)過(guò)濾器10過(guò)濾后到換向閥12。換向閥12可改變制冷液的流動(dòng)方向，當(dāng)不需要向飛機(jī)供液時(shí)制冷液可通過(guò)換向閥12返回油箱，當(dāng)需要向飛機(jī)供液時(shí)換向閥12電磁鐵得電可將制冷液通過(guò)流量計(jì)9、溫度傳感器13-1、壓力傳感器14、軟管卷盤(pán)15至飛機(jī)，飛機(jī)冷卻箱的入、出口上分別設(shè)置有快速接頭16-1、16-2。從飛機(jī)返回的制冷液通過(guò)溫度傳感器13-2、換向閥12返回油箱。以上僅是一條單路液壓回路。
[0029]當(dāng)有更大需求量的飛機(jī)機(jī)型需要冷卻時(shí)，設(shè)置兩條液壓回路甚至更多條回路，通過(guò)之間連接的截止閥管路實(shí)現(xiàn)冗余，以滿足更大需求量的飛機(jī)機(jī)型的同步供給?；虍?dāng)其中某一路液壓回路出現(xiàn)故障時(shí)，由另一支回路頂替其工作，這種措施可通過(guò)在各單路液壓回路的供油主干道之間連接帶有截止閥的管路實(shí)現(xiàn)，當(dāng)需要補(bǔ)給時(shí)打開(kāi)截止閥，否則關(guān)閉。
[0030]由此可見(jiàn)，各單條回路可以共用一個(gè)大油箱，而各組回路可以只獨(dú)立為自己的機(jī)型供液，也可在這共同的環(huán)境下協(xié)調(diào)作戰(zhàn)，這種結(jié)構(gòu)模式可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的構(gòu)成，為設(shè)備節(jié)約空間，同時(shí)也減少成本，提高了設(shè)備的通用性。
[0031]在本發(fā)明所提供的液壓?jiǎn)卧校驗(yàn)橐刂撇煌w機(jī)機(jī)型的供給量(即流量)，所以在一個(gè)集中的大油箱下，分別獨(dú)立的控制各個(gè)單路回路的流量將成為關(guān)鍵。
[0032]傳統(tǒng)型液冷設(shè)備針對(duì)特定型號(hào)飛機(jī)設(shè)計(jì)，流量控制常使用的比例泵或比例閥必須為清潔度要求高的產(chǎn)品，這無(wú)疑為設(shè)備增加了成本。如果元件選擇為通用電機(jī)配置定量泵和常規(guī)液壓閥件組合，雖然定量泵和常規(guī)液壓閥件對(duì)