簡述輸油控制閥試驗臺的設計
論文導讀：輸油控制閥是某型飛機燃油系統(tǒng)的一個重要的輸油附件，其型號為FR2216。由于使用單位沒有與之相配套的燃油附件測試設備，對加輸油控制閥進行性能檢測只能返回制造廠，浪費了大量的人力、物力和時間，制約了飛機的修理工作，影響了飛機的良好率。
關鍵詞：飛機，輸油控制閥，PLC變頻器，觸摸屏br>
1 引言
輸油控制閥是某型飛機燃油系統(tǒng)的一個重要的輸油附件，其型號為FR2216。其功用是與液面?zhèn)鞲衅鱂R701A聯(lián)合工作，通過FR216活門的打開與關閉，控制輸往中心油箱中的油量，以免溢出油箱。
其工作原理是隨著燃油的消耗，F(xiàn)R701A露出液面，出口端感受壓力高，使FR2216活門內(nèi)壓力升高，活門打開，進行輸油；FR701A沒入液面內(nèi)時，出口端感受壓力急速下降，使FR216活門內(nèi)壓力顯著減小，活門關閉，停止輸油。當供油泵故障，F(xiàn)R701A不工作時，應急接通電源，電磁鐵通電，應急氣源進入FR216活門，打開活門，進行輸油。
使用中，該附件經(jīng)常發(fā)生輸油故障，已經(jīng)引起有關各方的高度重視。在飛機的日常維修中，附件修理或更換新品后，按要求應進行性能檢測，性能合格了方可裝機使用。由于使用單位沒有與之相配套的燃油附件測試設備，對加輸油控制閥進行性能檢測只能返回制造廠，浪費了大量的人力、物力和時間，制約了飛機的修理工作，影響了飛機的良好率。
我們受使用單位的委托，設計、研制了某型飛機輸油控制閥與液面?zhèn)鞲衅鞯穆?lián)合測試設備。它能完成該型飛機輸油控制閥裝機前對其性能檢測的要求，并采用了PLC、變頻器和觸摸屏技術，實現(xiàn)了計算機自動檢測，并能對測試數(shù)據(jù)進行分析處理和自動評判，提高了測試工作的準確性。
2燃油系統(tǒng)的構成和工作原理
2.1 燃油系統(tǒng)原理
FR216的測試技術標準有三項：即應急電磁打開、輸油差壓、活門關閉時間和打開時間測試。
根據(jù)FR216的測試要求，設計出輸油控制閥的燃油測試系統(tǒng)，其組成和工作原理見圖1所示。
應急電磁打開測試時，接通FR216電磁閥，同時應急進氣電磁閥46打開，將壓力為0.1～0.14MPa的氣壓引入FR216活門，活門處于打開位置。然后啟動大油泵3，將主管路流量調(diào)為一合理的數(shù)值時，使FR216斷電，關閉FR216應急進氣電磁閥，PLC根據(jù)主管路流量表指示情況判斷FR216應關閉。
輸油差壓測試時，通過大功率的變頻器和伺服調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力或流量，使之滿足試驗要求。FR216的入口壓力由輸油入口壓力表16或壓力傳感器17指示，輸油出口壓力由壓力表28或壓力傳感器29指示，進、出口壓力差也可由壓差計27或壓差傳感器26顯示；流量由大流量渦輪流量傳感器12指示。
活門關閉時間和打開時間測試時，接通控制FR701上浮/下沉的二位五通氣動電磁閥48，氣缸49伸出，使FR701A沒入液面，這時FR216開始關閉，記錄關閉時間；斷開控制FR701上浮/下沉的二位五通氣動電磁閥48，氣缸97縮進，使FR701A浮出液面，這時FR216開始打開，記錄打開時間。
2.2 PLC控制系統(tǒng)構成
圖2是該系統(tǒng)的組成框圖，該系統(tǒng)主要由觸摸屏、打印機、PLC、變頻器、伺服閥、輸入輸出模塊、壓力傳感器、流量傳感器、壓差傳感器、電磁閥和各開關按鈕等組成。
由于可編程邏輯控制器（簡稱PLC），具有可靠性高、抗干擾能力強、功能完善、維護工作量少、在線編程和易于實現(xiàn)自動控制等特點。因此，試驗臺以PLC和觸摸屏為核心，設計自動測控系統(tǒng)，對試驗臺工作狀態(tài)進行控制和調(diào)節(jié)。能夠完成油濾流阻的自動測試，能夠?qū)ψ詣訙y試部分的工作進行實時顯示和打印。論文參考網(wǎng)。由于采用了觸摸屏作為輸入、輸出和顯示設備，從而使得操作簡單、方便和易于掌握。
具體選用：PLC采用三菱公司的FX1n-24MR，能滿足控制系統(tǒng)所需求的輸入、輸出點數(shù)量；觸摸屏采用；A/D模擬量輸入模塊采用FX2n-8AD；D/A模擬量輸出模塊采用FX2n-4DA；變頻器選用三菱公司22KW的F740-22K-CH系列；觸摸屏選用12.1吋的日本富士UG530H-VS1系列。
整個系統(tǒng)設有人工和自動兩種控制方式。論文參考網(wǎng)。其中人工控制是指通過控制面板開關、按鈕分別操縱各執(zhí)行機構。這種方式可以用于系統(tǒng)調(diào)試和維修，并做為自動控制的補充。自動控制是一種高效的工作程序，一般用于正常的工作過程，由PLC控制完成。
3 幾個技術問題的解決
3.1 油源問題
考慮到被測件的壓力、流量的要求，以及安全、節(jié)能與噪音等因素，泵組由一臺可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)變頻隔爆三相電機和內(nèi)嚙合的齒輪泵組成。電機功率為22KW，油泵額定流量為40000L/h。為了防止系統(tǒng)和被測試件的損壞，由溢流閥和壓力傳感器來保持系統(tǒng)壓力在0.6MPa以下。
3.2 壓力與流量的調(diào)節(jié)
根據(jù)燃油附件測試標準和要求，在測試時，系統(tǒng)的壓力與流量同時需要調(diào)節(jié)，即系統(tǒng)中有兩個變量，而且流量與壓力是相互影響的,因此需要反復調(diào)整。系統(tǒng)以可編程控制器PLC和觸摸屏為核心，由計算機實時采集流量傳感器和壓力傳感器的信號，控制變頻器和伺服調(diào)節(jié)閥工作，實現(xiàn)對流量和壓力的調(diào)節(jié)，以滿足系統(tǒng)測試要求。
3.3 加輸油控制閥測試界面
點擊系統(tǒng)功能選擇界面中的“FR216測試”按鈕，觸摸屏轉(zhuǎn)到FR216測試界面，如圖3所示。
上部左側(cè)全稱為輸油控制活門FR216測試，中間為FR216的“測試工藝”按鈕，右側(cè)為“打印測試結(jié)果”按鈕。
點擊“測試工藝”按鈕，觸摸屏轉(zhuǎn)到FR216測試工藝界面；點擊“打印測試結(jié)果”按鈕，觸摸屏彈出了FR216性能的實測值和測試結(jié)果的判定，點擊“打印”按鈕，打印機則將測試結(jié)果打出。
中部顯示的是管路輸油測試系統(tǒng)和附件的瞬時數(shù)值，從左到右依次是FR216入口壓力、FR216附件差壓、FR216流量、FR216應急壓力、FR701A入口壓力，分別用指針、棒圖、數(shù)值三種方式顯示。
下部是系統(tǒng)達到測試條件后，采集到的穩(wěn)定數(shù)據(jù)。
左下部為FR216的四項性能檢測，分別是FR216應急打開測試、FR216輸油性能測試、FR216關閉時間測試、FR216打開時間測試，經(jīng)比較后可作出是否合格的判斷，合格為綠色，不合格為紅色。論文參考網(wǎng)。
右下部上方為系統(tǒng)狀態(tài)顯示，分別是大小泵狀態(tài)、大小泵變頻、大小泵速度、閥門開度、小泵流量、直流電壓、直流電流。
右下部中間為測試系統(tǒng)控制狀態(tài)顯示，依次是應急壓力、小泵壓力、大泵壓力、FR216斷電、應急進氣閥、差壓控制閥。
底部分布四個操縱按鈕，從左到右分別是開始測試、停止測試、參數(shù)設置和返回按鈕。
當點擊 “開始測試”按鈕，系統(tǒng)進行自動測試；當點擊 “停止測試”按鈕，系統(tǒng)停止自動測試。
需要進行系統(tǒng)參數(shù)變動時，可點擊 “參數(shù)設置”按鈕，可進行應急輸油參數(shù)設定和正常輸油參數(shù)設定設置，應急輸油參數(shù)設定有大泵頻率設定、調(diào)節(jié)閥開度、應急壓力下限和系統(tǒng)壓力上限四個參數(shù)；正常輸油參數(shù)設定有大泵頻率設定、調(diào)節(jié)閥開度、小泵頻率設定和小泵壓力下限四個參數(shù)。輸入修改后的數(shù)值，點擊ENT鍵，設定值修改完畢。
3.4 抗干擾措施
由于控制系統(tǒng)內(nèi)外都存有不同形式的干擾源，既受到電磁干擾，也受到信號線的共模干擾和其它瞬變干擾。為了確保系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)除了選用可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強的國內(nèi)外知名品牌的控制元件之外，在設計上還采取了下列抗干擾措施。
�。�1）采用隔離變壓器。使用隔離變壓器，使控制回路和動力回路電源分開，使PLC、觸摸屏、24V開關電源、27V開關電源及數(shù)顯表供電使用隔離之后的220V交流電，保證控制回路穩(wěn)定工作，避免強電對信號線的干擾。
�。�2）屏蔽。對控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號線使用帶屏蔽的電纜；
�。�3）濾波。電氣元件中的脈沖式流量傳感器，更易受到變頻器高磁諧波所產(chǎn)生電磁場的干擾。高磁諧波兩種傳導方式，一種是沿著系統(tǒng)的導體傳播，由于變頻器功率比較大，使得殼體與地面產(chǎn)生比較高的電壓，它對24V控制線路產(chǎn)生干擾，使得對信號采集的穩(wěn)定性和準確性產(chǎn)生較大的影響；另一種產(chǎn)生空間磁場，這對控制信號產(chǎn)生干擾雜波。采用濾波電容能有效地濾除輸入信號中不需要的頻率分量。
（4）強電和弱電分開布線。為避免測試臺產(chǎn)生誤動作，布線時將動力強電纜線、控制信號弱電纜線完全分開走線；
�。�5）可靠接地。殼體可靠接地，可以明顯的將殼體干擾電壓瀉掉。
�。�6）采用直流電磁閥。為了減少電磁閥的電磁干擾和故障率，用DC24V電磁閥取代交流電磁閥。
4結(jié)束語
試驗臺的特點是：
�。�1）將PLC、變頻器和觸摸屏技術融合在一起，實現(xiàn)了機、電、液先進傳動、控制和測試一體化。
�。�2）采用PLC控制的加輸油控制閥測試設備提高了測試的自動化程度，簡化了工作程序，減輕了勞動強度，進而提高了工作效率。并且充分利用了PLC的硬件、軟件資源，各種參數(shù)修改方便快捷，經(jīng)過多少次的反復試驗，從來沒有遇到故障，改善了系統(tǒng)的可靠性。
�。�3）把變頻調(diào)速技術引入燃油系統(tǒng)，擴大了系統(tǒng)回路的調(diào)節(jié)范圍，減少系統(tǒng)功率損耗，提高了系統(tǒng)效率。
�。�4）以觸摸屏作為人機交互信息界面，功能齊全，試驗數(shù)據(jù)的實時顯示明確，測試結(jié)果生成直觀，使測試過程具有可觀性。
該測試臺還具有控制靈活、操作方便等優(yōu)點，完全達到了設計要求，能完成對某型飛機燃油系統(tǒng)加輸油控制閥的性能檢測工作。在進行必要的加、改裝后就可以滿足對其它機種燃油系統(tǒng)附件的測試要求，所以具有很大的推廣應用價值。
參考文獻：
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