加输油控制阀试验台的设计

1、加输油控制阀试验台的设计论文导读：加输油控制阀是某型飞机燃油系统的一个重要附件。并采用了PLC、变频器和触摸屏技术。通过大功率的变频器和伺服调节阀11调节系统压力或流量。关键词：加输油控制阀，PLC，变频器，触摸屏br> 1 引言加输油控制阀是某型飞机燃油系统的一个重要附件。使用中，该附件经常发生输油故障，已经引起有关各方的高度重视。在飞机的日常维修中，附件修理或更换新品后，按要求应进行性能检测，性能合格了方可装机使用。由于使用单位没有与之相配套的燃油附件测试设备，对加输油控制阀进行性能检测只能返回制造厂，浪费了大量的人力、物力和时间，制约了飞机的修理工作，影响了飞机的良好率。

2、我们受使用单位的委托，设计、研制了某型飞机加输油控制阀测试设备。它能完成该型飞机加输油控制阀装机前对其性能检测的要求，并采用了PLC、变频器和触摸屏技术，实现了计算机自动检测，并能对测试数据进行分析处理和自动评判，提高了测试工作的准确性。加输油控制阀，其型号为FR225A。其功用是通过FR225A活门的打开与关闭，飞机实现向副油箱进行压力加油；发动机工作时，通过FR225A实现从副油箱向中心油箱输油，输完油后活门关闭并发出油尽信号。其工作原理是压力加油时，电磁活门通电打开，燃油从加油入口进入附件，活门在加油压力作用下打开，实现压力加油。当产品接到油箱满油信号后，电磁活门断电关闭，活门关闭，停止

3、加油。增压输油时，存留在输油入口管路的气体在增压压力作用下，由排气单向活门泄出。燃油从输油入口端进入附件，电容信号器感受到燃油，发出输油通电信号，电磁活门通电打开，增压压力作用在活门上，活门在增压压力作用下打开，实现输油。当输油完毕空气进入输油入口时，电容信号器感受到空气，发出油尽信号，切断电磁活门电源，电磁活门断电关闭，活门关闭，停止输油。2燃油系统的构成和工作原理2.1 燃油系统原理FR225A的测试技术标准有三项：即输油差压、增压输油关闭时间和加油关闭时间测试。根据FR225A的测试要求，设计出加输油控制阀的燃油测试系统，其组成和工作原理见图1所示。输油差压测试时，使泵源部分工作，油液通

4、过大泵出口控制阀8、二位三通输油入口控制阀9达到FR225A，随后从二位三通输油出口控制阀10流出。通过大功率的变频器和伺服调节阀11调节系统压力或流量，使之满足试验要求。FR225A的入口压力由输油入口压力表16或压力传感器17指示，输油出口压力由压力表28或压力传感器29指示，进、出口压力差也可由压差计27或压差传感器26显示；流量由大流量涡轮流量传感器12指示。增压输油测试时，二位三通输油入口控制阀9和二位三通输油出口控制阀10应保持在“输油”位置，并关闭大泵出口控制阀8。然后打开二位二通增压输油进气电磁阀40或增压输油进气开关39、增压输油出油开关31和二位二通增压输油出气电磁阀30，

5、可进行增压输油试验，增压压力由压力表38或压力传感器37指示。FR225A进口处的电容传感器遇空气，自动关闭活门，自动控制部分根据定义，采集流量数据，计算出活门关闭时间。加油关闭时间测试时，二位三通输油入口控制阀9和二位三通输油出口控制阀10应打在“加油”位置，当压力和流量符合测试要求时，断开附件电源，自动控制部分计算出活门加油时的关闭时间。2.2 PLC控制系统构成图2是该系统的组成框图，该系统主要由触摸屏、打印机、PLC、变频器、伺服阀、输入输出模块、压力传感器、流量传感器、压差传感器、电磁阀和各开关按钮等组成。由于可编程逻辑控制器（简称PLC），具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、维护

6、工作量少、在线编程和易于实现自动控制等特点，而且试验台测试和控制的参数不多，所以试验台采用PLC完全能够满足系统的需要。因此，试验台以PLC和触摸屏为核心，设计自动测控系统，对试验台工作状态进行控制和调节。能够完成油滤流阻的自动测试，能够对自动测试部分的工作进行实时显示和打印。由于采用了触摸屏作为输入、输出和显示设备，从而使得操作简单、方便和易于掌握。具体选用：PLC采用三菱公司的FX1N-24MR，能满足控制系统所需求的输入、输出点数量；触摸屏采用；A/D模拟量输入模块采用FX2N-8AD；D/A模拟量输出模块采用FX2N-4DA；变频器选用三菱公司22KW的F740-22K-CH系列；触摸

7、屏选用12.1吋的日本富士UG530H-VS1系列。整个系统设有人工和自动两种控制方式。其中人工控制是指通过控制面板开关、按钮分别操纵各执行机构。这种方式可以用于系统调试和维修，并做为自动控制的补充。自动控制是一种高效的工作程序，一般用于正常的工作过程，由PLC控制完成。3 几个技术问题的解决3.1 油源问题考虑到被测件的压力、流量的要求，以及安全、节能与噪音等因素，泵组由一台可实现无级调节变频隔爆三相电机和内啮合的齿轮泵组成。电机功率为22KW，油泵额定流量为40000L/h。为了防止系统和被测试件的损坏，由溢流阀和压力传感器来保持系统压力在0.6MPa以下。论文检测。3.2 压力与流量的调

8、节根据燃油附件测试标准和要求，在测试时，系统的压力与流量同时需要调节，即系统中有两个变量，而且流量与压力是相互影响的,因此需要反复调整。在管路设计时，在系统的回油管路上也设置一个伺服电动阀门，以可编程控制器PLC和触摸屏为核心，由计算机实时采集流量传感器和压力传感器的信号，控制变频器和伺服调节阀工作，实现对流量和压力的调节，以满足系统测试要求。3.3 加输油控制阀测试界面将测试部分的选择开关都到扳到自动位置，触摸屏上将出现加输油控制阀测试界面，如图3所示。上部左侧全称为输油控制活门FR225测试，中间为FR225的“测试工艺”按钮，右侧为“打印测试结果”按钮。中部显示的是管路输油测试系统和附件

9、的瞬时数值，从左到右依次是输油入口压力、输油出口压力、附件差压、流量，分别用指针、棒图、数值三种方式显示。下部是系统达到测试条件后，采集到的稳定数据。下部左边为FR225A的三项主要性能检测，分别是输油性能测试、增压输油性能测试、加油性能测试，具体有输油入口压力、附件差压、输油流量、增压气源压力、增压输油关闭时间、加油入口压力、加油流量、关闭时间，经比较后PLC作出是否合格的判断，合格为绿色，不合格为红色。下部右边为系统状态六个数值显示，分别是油泵状态、变频状态、油泵速度、阀门开度、直流电压、直流电流。界面最底部左侧为测试系统控制状态显示，工作状态时灯亮，汉字为黑色，非工作状态时灯不亮，汉字为

10、红色。界面最底部右侧分布四个操纵按钮，从左到右分别是开始测试、停止测试、参数设置和返回按钮。当点击 “开始测试”按钮，系统进行自动测试；当点击 “停止测试”按钮，系统停止自动测试。需要进行系统参数变动时，可点击 “参数设置”按钮，输入修改后的数值，点击ENT键，则设定值修改完毕。论文检测。点击FR225A(C)参数设置小界面右下角的“返回”按钮时，小界面退出。3.4 变频调速由电机学原理可知电动机转速表达式为：n=60f(1-S)/P式中：n为电动机转速（r/min）；f为电源频率；P为电机定子绕组的极对数；S为转速差。从上式可看出，在电机极对数P及转速差S一定的前提下，电机转速与频率f成正比

11、，即只要调节频率f，则可改变电机的转速。根据系统要求，对变频器有关代码进行设定，配合PLC编程，使得电机的运行满足常规使用的习惯。3.5 可靠性措施由于测试台的工作环境较差，既受到电磁干扰，也受到信号线的共模干扰和其它瞬变干扰，为了提高控制系统的可靠性，在设计时，采取了如下措施：将弱信号地线、动力电源地线分开，使系统接地独立，地线和零线分开，较好地抑制了共模干扰；对各种按钮和开关采用无源开关，用PLC为主控单元，能较好地防震、抗电磁干扰；由于PLC具有丰富的软元件，采用了部分冗余设计，来屏蔽输入元件的误信号，防止了一些人工操作造成的误动作。4结束语试验台的特点是：（1）将PLC、变频器和触摸屏

12、技术融合在一起，实现了机、电、液先进传动、控制和测试一体化。采用PLC控制的加输油控制阀测试设备提高了测试的自动化程度，简化了工作程序，减轻了劳动强度，进而提高了工作效率。并且充分利用了PLC的硬件、软件资源，各种参数修改方便快捷，经过多少次的反复试验，从来没有遇到故障，改善了系统的可靠性。（3）把变频调速技术引入燃油系统，扩大了系统回路的调节范围，减少系统功率损耗，提高了系统效率。（4）以触摸屏作为人机交互信息界面，功能齐全，试验数据的实时显示明确，测试结果生成直观，使测试过程具有可观性。论文检测。该测试台还具有控制灵活、操作方便等优点，完全达到了设计要求，能完成对某型飞机燃油系统加输油控制阀的性能检测工作。在进行必要的加、改装后就可