航空发动机试验台电气控制系统
技术领域
本新型涉及工业设备电气控制领域，更具体地，涉及航空发动机试验台电气控制系统。
背景技术
试验台主要用于粒子分离器总压损失、总压畸变、防冰引气管路空气流量测量试验，以确定测量参数是否符合设计要求。
根据航空发动机试验台的实际要求，我们需为主气流风机运行控制，对风机流量自动调节，为主气流阀门、防冰进气调节阀等进行调节，对旋转测量机构进行控制，试验台具有操作控制、监视、连锁、保护、声光报警等功能，试验台可实现主气流风机过载、缺相、过流等安全报警和自动保护停车功能。
因此期望设计一款满足航空发动机试验台所需，且运行稳定可靠的电气控制系统。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本新型公开一种航空发动机试验台电气控制系统，以控制主气流风机/旋转测量机构运行，调节风机流量，调节主气流阀门、防冰进气调节阀等，并具有试验台操作控制、监视、连锁、保护、声光报警等功能，可实现主气流风机过载、缺相、过流等安全报警和自动保护停车功能。
为实现上述技术目的，采取技术方案如下：
航空发动机试验台电气控制系统，以上位机PLC系统为控制核心，所述上位机PLC系统控制连接主气流风机控制系统、压缩空气气源控制系统、操控系统、辅助设备控制系统、操纵台，所述辅助设备控制系统连接UPS电源和其他辅助设备，所述UPS电源连接数采系统与上位机PLC系统，所述主气流风机控制系统、压缩空气气源控制系统、辅助设备控制系统均设置配电设备供电。
进一步的，所述上位机PLC系统为PLC控制柜，包括交换机、PLC控制器、断路器、电源模块、继电器，实现信号采集、处理、逻辑/连锁/闭环控制、报警、保护停车、通讯功能。
进一步的，所述上位机PLC系统交换机支持以太网有线网络传输方式，PLC控制器支持RS485通信方式和协议。
进一步的，所述主气流风机控制系统包括主气流风机、电动调节阀一、电动调节阀二、冷却水泵、冷却风机和变频器，所述电动调节阀一/二由上位机PLC系统控制其开阀度，以调节主气流风机的空气流量，所述变频器选用ACS880-07-0725A-3型变频调速柜，控制主气流风机的转速，所述主气流风机、冷却水泵与冷却风机由上位机PLC系统或辅助设备控制系统一键启/停控制，确保设备运行安全；所述数采系统通过采集并计算得到气流流量值，电气控制系统采用以太网通讯方式得到气流流量实际值，通过闭环控制，保证流量控制精度及响应时间。
进一步的，所述压缩空气气源控制系统主要包括吸附式干燥机、螺杆式压缩机和电动调节阀三，所述吸附式干燥机与螺杆式压缩机可现场控制，并留有远程控制接口，可通过信号传输实现启/停控制、工作状态指示和/或实时监测运行参数，所述电动调节阀三由上位机PLC系统控制调节防冰引气的供气压力。
进一步的，所述操控系统包括工控机、显示器和按钮，所述工控机用于状态监视与控制、PLC程序编制，所述显示器用于试验台设备控制和电气参数显示，所述按钮用于电源控制及紧急停车控制。
进一步的，所述辅助设备控制系统主要包括交流控制柜，由断路器、接触器、继电器、伺服驱动系统组成，为试验台电动调节阀门、冷却水泵、冷却风机、伺服驱动、UPS、电视监控系统提供电源，并具有过载、短路、失压保护功能。
进一步的，所述伺服驱动系统驱动试验台旋转测量机构的小齿轮，进而带动其大齿轮、测量圆环旋转以控制旋转测量机构。
进一步的，所述操纵台采用琴式结构，由碳钢制作，表面喷塑，设置5个工作台位，包括2台电气控制系统显示器，2台测试系统显示器，1台电视监控系统显示器。
进一步的，所述电气控制系统还包括电缆和电气辅件，所述电缆对所有设备之间进行连接，电气辅件包括桥架，所述桥架采用铝合金槽式桥架。
本新型的电气控制系统采用独立系统和集中控制相结合的控制方式，以S7-1500型PLC为控制核心、工控机为可视化操控界面，通过软启动/伺服控制/变频调速技术、工业以太网及RS485通讯技术、压力/流量闭环控制技术，实现对旋转测量机构、主气流量、防冰压力等的自动控制与调节，以满足试验台对流量和压力的要求，并具有试验台操作控制、监视/存储/实时共享、连锁/报警/自动保护/紧急停车等功能，确保试验设备安全运行。
附图说明
图1为本新型电气控制系统原理框架示意图；
图2为本新型电气控制系统控制的试验台试验原理图。
1、主气流风机；2、电动调节阀一；3、电动调节阀二；4、电动调节阀三；5、吸附式干燥机；6、螺杆式压缩机。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本新型。除非特别说明，本新型实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1所示，航空发动机试验台电气控制系统，主要由上位机PLC系统、主气流风机控制系统、压缩空气气源控制系统、操控系统、辅助设备控制系统和操纵台组成，辅助设备控制系统连接UPS电源和其他辅助设备，UPS电源连接数采系统与上位机PLC系统，主气流风机控制系统、压缩空气气源控制系统、辅助设备控制系统均设置配电设备供电。
具体的，上位机PLC系统为PLC控制柜，包括交换机、PLC控制器、断路器、电源模块、继电器，实现信号采集、处理、逻辑/连锁/闭环控制、报警、保护停车、通讯功能。PLC控制器为西门子最新一代S7-1500PLC，模拟输入/输出量都为16位，信号处理速度高效可靠，存储容量大，集成了Profinet实时通讯接口和自整定PID控制器，支持以太网有线网络传输方式和RS485通信方式和协议，信息传输更便捷，控制功能更强大，并且PLC控制柜内配置散热风扇、照明灯、风扇、门控开关等附件。
主气流风机控制系统包括主气流风机1、电动调节阀一2、电动调节阀二3、冷却水泵、冷却风机和变频器，电动调节阀一/二（2、3）PLC控制器控制其开阀度，在操控系统的显示屏上有开度给定和阀位反馈指示，变频器选用ACS880-07-0725A-3型变频调速柜，主气流风机使用变频电机，通过变频器控制主气流风机的转速，主气流量通过变频电机转速和电动调节阀一/二（2、3）的开度协同调节；主气流风机1、冷却水泵与冷却风机由上位机PLC系统或辅助设备控制系统一键启/停控制，确保设备运行安全（冷却水泵、冷却风机还具有单独手动启/停功能）；数采系统通过采集并计算得到气流流量值，电气控制系统采用以太网通讯方式得到气流流量实际值，通过闭环控制，有效保证流量控制精度及响应时间。
压缩空气气源控制系统主要包括吸附式干燥机5、螺杆式压缩机6和电动调节阀三4，吸附式干燥机5与螺杆式压缩机6可现场控制，并留有远程控制RS485接口与PLC控制器相连，螺杆式压缩机6通过RS485通讯进行信号传输，实现远程启/停控制，实时监测排气压力、排气温度、电流等主要参数及报警保护信号等，吸附式干燥机5具有远程控制接口，通过信号传输实现远程启/停控制、工作状态指示；电动调节阀三由PLC控制器控制调节防冰引气的供气压力，供气压力信号通过16位模拟量模块输入PLC，通过PID闭环控制，实现压力精确控制，压力调节精度能满足±1%F.S要求。
操控系统包括工控机、显示器和按钮，工控机配置1台即可，用于状态监视与控制、PLC程序编制，配置2台显示器（可触摸屏/非触摸屏各一）用于试验台设备控制和电气参数显示，按钮用于电源控制及紧急停车控制，选用施耐德产品。
辅助设备控制系统主要包括交流控制柜，由断路器、接触器、继电器、伺服驱动系统组成（伺服控制器选用西门子V90型控制器，通过以太网通讯由S7-1500型PLC控制器统一控制），为试验台电动调节阀门、冷却水泵、冷却风机、伺服驱动、UPS、电视监控系统提供电源，并具有过载、短路、失压保护功能。
伺服驱动系统的伺服电机驱动试验台旋转测量机构的小齿轮，进而带动其大齿轮、测量圆环旋转以控制旋转测量机构。
操纵台采用琴式结构，由碳钢制作，表面喷塑，设置5个工作台位，包括2台电气控制系统显示器，2台测试系统显示器，1台电视监控系统显示器。
电气控制系统还包括电缆和电气辅件，所述电缆对所有设备之间进行连接，电气辅件包括桥架，所述桥架采用铝合金槽式桥架。
实施例2
如图2所示，进行试验件气动性能测量试验时，环境空气经进气道进入试验件，在进气道上设置有温度测点、静压测点和总压测点，对进入试验件的空气温度、静压和总压进行测量。空气流经试验件后进入旋转测量装置，旋转测量装置安装有3套测压探头，每套探头包括5个总压和1个静压测点，数采系统预留3个总压通道和1个静压通道，3套测压探头在测量截面上以120°均布，测压探头在伺服电机的驱动下旋转，实现对试验件出口整个流场压力的测量。旋转测量装置出口空气经整流器、流量计Q1、电动调节阀一2、二3后进入主气流风机1，主气流风机1排出的空气经排气消声器消除噪音后排入大气。通过试验件进口压力和出口压力可以计算总压损失σ，通过对试验件出口压力场的测量可以获得总压畸变指数DC60。
进行试验件防冰引气流量试验时，压缩空气由螺杆式空压机6供应，压缩空气经储气罐、气水分离器、吸附式干燥机5和空气过滤器后进入试验间，螺杆式空压机6的供气压力为1.0MPa。进入试验间的压缩空气经电动调节阀三4和流量计Q2后接入试验件的防冰引气口。防冰引气的供气压力由电动调节阀三4进行调节。通过测量在不同压力下流经试验件防冰通道内的空气流量，即可判断规定压力下防冰引气流量是否满足设计要求。
冷却水系统用于为主气流风机的中间支点供应冷却水。
以上所述仅为本新型的优选实施例而已，并不用于限制本新型，对于本领域的技术人员来说，本新型可以有各种更改和变化。凡在本新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本新型的保护范围之内。
