探討飛行器輔助發(fā)電機的設(shè)置方案

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1wanfj多功能試驗

wanfj在高溫條件下的試驗需求。根據(jù)wanfj的試驗需求，需要配置wanfj多功能試驗裝置，該裝置應(yīng)不僅能實現(xiàn)wanfj潤滑油工作回路的通暢、潤滑油流量的連續(xù)可調(diào)，還應(yīng)能實現(xiàn)加熱保溫功能。此外，wanfj多功能試驗裝置還應(yīng)具有對wanfj的保護功能。因拖動臺工作噪聲較大，為改善操作人員工作環(huán)境，wanfj多功能試驗裝置的操作應(yīng)通過操作控制臺遠距離操作控制。

2wanfj多功能試驗裝置設(shè)計分析

根據(jù)上面分析，wanfj多功能試驗裝置應(yīng)具有冷卻、加熱保溫和潤滑油流量連續(xù)可調(diào)節(jié)等功能，因此，在設(shè)計wanfj多功能試驗裝置時，應(yīng)分別進行潤滑油回路、潤滑油冷卻、潤滑油加熱保溫和潤滑油循環(huán)流量連續(xù)可調(diào)節(jié)等設(shè)計。

2．1潤滑油回路

在wanfj試驗多功能裝置的潤滑油工作回路中須配置進油泵和回油泵。同時為滿足wanfj工作時不能出現(xiàn)內(nèi)部積油現(xiàn)象，在選擇進油泵和回油泵時應(yīng)讓進油泵的輸出能力小于回油泵的輸出能力，以確保wanfj潤滑油出油壓力的負壓力差值在規(guī)定的范圍內(nèi)。該負壓力差值范圍的選取應(yīng)以wanfj正常工作時潤滑油溫度上升均勻并最終達到穩(wěn)定為基準(zhǔn)。

2．2潤滑油冷卻

為改善冷卻效果，還需對wanfj潤滑油進行冷卻處理。本文在進油回路和出油回路中各配置一個冷卻性能良好的熱交換器，用循環(huán)水冷卻方式實現(xiàn)對潤滑油的冷卻。

2．3潤滑油加熱保溫

為了實現(xiàn)加熱保溫功能并避免加熱過快后潤滑油碳化現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采用間接均勻加熱方式。因此，本文將循環(huán)潤滑油儲油箱設(shè)計成復(fù)式油箱，內(nèi)箱體作為循環(huán)潤滑油儲油箱，在外箱體中配置電加熱器并加入加熱油作為加熱層。其中，為了便捷實現(xiàn)保溫和快速加熱功能將10kW的加熱器分為四組，均勻分布在外箱體四個方向，快速加熱時四組加熱器同時工作，溫度保持及補償時只需一組加熱器工作。

2．4潤滑油流量調(diào)節(jié)功能

wanfj多功能試驗裝置的潤滑油流量連續(xù)調(diào)節(jié)功能需通過變頻器配合3節(jié)操作控制臺中微調(diào)旋鈕對進油回路的進油泵電動機工作轉(zhuǎn)速進行遠程調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。變頻調(diào)速原理三相交流電動機定子繞組中的三相交流電在定子氣隙圓周上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，記為n0，實際電動機轉(zhuǎn)速n要低于同步轉(zhuǎn)速，故一般稱這樣的三相交流電動機為三相異步電動機。異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n0遵從電機學(xué)基本關(guān)系:n0=60f/p(1)其中，f為電源交變頻率(下同)，p為電機定子磁極對數(shù)(下同)。電機學(xué)中常用的轉(zhuǎn)差率s定義為:s=(n0－n)/n0(2)故實際轉(zhuǎn)速為:n=(60f/p)(1－s)(3)結(jié)合式(1)～(3)，假定磁極對數(shù)p不變，調(diào)節(jié)f，就可以實現(xiàn)實際轉(zhuǎn)速n的調(diào)節(jié)，這就是變頻調(diào)速原理。變頻器選型設(shè)計變頻器可以分為“交－直－交”型和“交－交”型，其中“交－直－交”型變頻器由整流電路(將輸入的交流電源整流為直流電源)、中間過渡電路、逆變電路(將前一級整流得到的直流電源逆變成頻率任意可調(diào)的交流電源)、控制電路和接口電路等幾部分組成;而“交－交”型變頻器是把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電。在變頻選型設(shè)計中，應(yīng)充分考慮安全性、可靠性、可操作性和可維護性。本文選用ABBACS400序列的“交－直－交”型變頻器對進油工作油路中的進油泵電動機輸出轉(zhuǎn)速進行變頻調(diào)節(jié)。

3聯(lián)鎖控制和保護功能設(shè)計

潤滑油回路的連鎖控制在wanfj正常運行時，wanfj多功能試驗裝置應(yīng)對wanfj進行冷卻。當(dāng)潤滑油進油溫度達到需要進行冷卻的溫度值后，用于監(jiān)控潤滑油進油溫度的二次智能儀表發(fā)出觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號控制安裝在冷卻水進水支路中的電磁閥的接通，此時，冷卻水回路開始對潤滑油進行冷卻。wanfj在高溫試驗時，需斷開冷卻水，開啟加熱器加熱再進行保溫。這序列的控制均可以利用可編程邏輯控制器便捷完成，但這增加了研制成本。本文利用手動操作方式和自動控制方式相結(jié)合的方法實現(xiàn)上述控制功能。wanfj高溫試驗時，將二次智能儀表的溫度報警上限值設(shè)置到高于試驗高溫值20℃，以保證冷卻水控制電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)、將冷卻水進水手動開關(guān)關(guān)斷，手動開啟4組加熱器進行加熱。當(dāng)溫度升至試驗溫度上限值時，關(guān)閉4組加熱器，并將加熱器控制方式選為自動方式，然后將二次智能儀表的低溫報警溫度設(shè)置為試驗溫度下限值，利用下限超溫觸發(fā)信號控制一組加熱器實現(xiàn)保溫功能。保護功能為保證wanfj的正常工作，wanfj多功能試驗裝置應(yīng)向wanfj拖動臺操作系統(tǒng)提供wanfj運行狀態(tài)下的潤滑油循環(huán)冷卻進口溫度、出口溫度、進口壓力、出口壓力、wanfj進油口和出油口溫度差等重要參數(shù)信號，以實現(xiàn)聯(lián)鎖保護功能。一旦上述信號參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘叱^規(guī)定值，wanfj拖動臺操作系統(tǒng)應(yīng)自動進行緊急停車處理，以實現(xiàn)對wanfj的保護。

4操作控制臺

因試驗現(xiàn)場噪聲較大，為對操作人員進行噪聲防護，對wanfj多功能試驗裝置及其操作控制臺采取分離設(shè)計，wanfj多功能試驗冷卻保溫裝置和wanfj拖動臺擺放在一起，操作控制臺擺放在工作人員操作間。為方便運行，wanfj多功能試驗裝置應(yīng)具有手動控制和自動控制功能，并能實現(xiàn)對循環(huán)潤滑油進行流量連續(xù)調(diào)節(jié)功能，同時，還應(yīng)具有wanfj多功能試驗裝置運行狀態(tài)參數(shù)顯示功能。wanfj多功能試驗裝置操作控制功能設(shè)計為便于操作，操作控制臺上應(yīng)采用手撥開關(guān)、按鈕和微調(diào)旋鈕開關(guān)等元件實現(xiàn)操作控制功能。其中，手撥開關(guān)用于控制方式選擇和起動/斷開加熱器;按鈕用于接通/斷開電源;微調(diào)旋鈕開關(guān)用于連續(xù)并可微調(diào)潤滑油循環(huán)流量。wanfj多功能試驗冷卻保溫裝置運行狀況監(jiān)控功能設(shè)計根據(jù)wanfj試驗需求，wanfj多功能試驗裝置應(yīng)對以下信號參數(shù)進行監(jiān)控顯示:wanfj潤滑油進油溫度;wanfj潤滑油出油溫度;wanfj潤滑油進出油溫差;wanfj潤滑油進油壓力;wanfj潤滑油出油壓力;wanfj潤滑油循環(huán)流量;復(fù)式油箱溫度。其中，溫度信號應(yīng)配置溫度傳感器進行采集，壓力信號通過配置壓力傳感器進行采集，流量信號通過流量傳感器采集。以上信號均經(jīng)過二次智能儀表完成參數(shù)顯示。其中，wanfj潤滑油進油溫度顯示二次智能儀表的上限超溫和下限超溫觸發(fā)信號分別用于控制電磁閥和一組加熱器以分別實現(xiàn)冷卻和保溫功能;wanfj潤滑油進出油溫差和wanfj潤滑油循環(huán)流量信號需通過二次智能儀表輸出給wanfj拖動臺控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)保護功能。

作者：劉朝勇單位：上海飛機設(shè)計研究院