基于真空恒温的膜盒行程测量控制系统设计

崔艳敏 许 鹏 秦洪运 徐秋敏

（沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司运保中心机电设备技术处，辽宁 沈阳 110043）



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基于真空恒温的膜盒行程测量控制系统设计

崔艳敏 许 鹏 秦洪运 徐秋敏

（沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司运保中心机电设备技术处，辽宁 沈阳 110043）

摘 要：本文介绍了一种基于真空恒温的控制系统，用于控制航空发动机高空活门膜盒行程技术条件检查设备。膜盒行程测量需要在真空恒温环境下进行，并要求在试验过程中膜盒一直振动。测具放置在玻璃罩中，电气控制系统实现抽真空、加热及制冷控制、以及测量件在试验中的振动功能，来模拟膜盒在高空中的状态，判断其行程是否合格。

关键词：真空；恒温；振动

0. 引言

膜盒行程试验器用于航空发动机高空活门膜盒行程技术条件的检查。当外界气压低于膜盒内氩气气压时，膜盒向外延伸。该试验器检测外界环境为真空时，膜盒的最大行程是否在其合格范围内。

1. 电气工作原理

膜盒行程测量需要满足3个条件：

（1）真空环境。

（2）恒温控制。

（3）试验件振动。

膜盒行程测量电气控制系统要实现对工作环境的抽真空控制，温度恒定控制以及试验件的振动控制，电气控制流程图如图1所示。

2. 控制功能及电路实现

2.1 设备抽真空控制电路设计

电气原理图设计如图2所示。

打开抽气电磁阀（SB1），启动真空泵电机（SB2），即可实现对工作环境抽真空。在抽真空过程中，由压力显示仪（U1）监测整个过程中的气压情况。在达到要求的气压后，利用显示仪的上限报警（U1继电器报警输出）功能，实现对抽气电磁阀的自动关闭。抽气电磁阀和放气电磁阀在电路中实现互锁，不能同时进行。

2.2 恒温控制电路设计

工作环境要求保持在T1-T2（T1＜T2）温度范围内。电气原理图如图3所示。

温度传感器选用铠装式铂热电阻，显示仪选用日本导电SR93温控仪，0.3级精度，4种外形尺寸四位超大LED显示，带手动和模拟变送、设定值偏移，双输出及二组PID参数、一组外部开关、两路报警和事件输出及通信功能。

打开选择开关SA1，热电阻RT信号反馈给温度显示仪U2，当温度t＜T1时，U2的下限报警开关闭合，继电器KA3给电，加热电阻R通电加热。当温度t＞T1时，U2的下限报警开关断开，停止加热。当温度t＞T2时，上限报警继电器闭合，制冷器件供电。当温度t＜T2时，上限报警继电器闭合，停止制冷。

2.3 振动电路设计

在测具上方一定距离放置一个通交流电的线圈，线圈缠绕在铁芯上，形成一个交流电磁铁。电磁铁通交流电时，对测具上的铁片产生吸力，如图4所示。

设交流电磁铁中的交变磁通为Фt= Фmsinωt，其中Фm代表磁通的幅值。电磁铁衔铁吸力：

其中：

Ф-磁极端面磁通，S-磁极面积。

其中：

Fj=（Fm·cos2ωt）/2吸力中的交变分量

若磁通有效值Ф0表示，则

（1）吸力F吸由一个不变分量的平均吸力F0和一个交变分量的脉动吸力Fj组成。

（2）总的吸力虽然也随时间周期变化，但是总是大于或等于0，即只有吸力，没有斥力。

（3）吸力的频率是交流电频率的两倍。

Ф和F的变化如图5所示。

由此可以看出，电磁铁通交流电时，对测具有一定的吸力，使测具上平面吸合在电磁铁端面上。测具向上移动的时候，其固定弹簧产生一个反作用F反。当F吸＞F反时，测具向上吸合；F吸＜F反时，测具从电磁铁端面释放，从而使测具形成振动过程。

结语

该电气控制系统的设计完全能够达到试验要求，既给用电器提供了电源、对各个用电器进行不同的控制，使膜盒试验能在设定的环境中进行测量，试验器工作状态稳定，满足工艺要求。

参考文献

［1］大滨庄司著，宋巧苓译.电气控制线路读图与识图［M］.北京：科学出版社，2005.

［2］阎和平，宋军方.常用低压电器与电气控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［3］冯如，曹爱文，程烨尔，等. AutoCAD 2007电气绘图篇［M］.北京：人民邮电出版社，2007.

［4］张晓君，刘皓明.实用电工计算手册［M］.北京：化学工业出版社，2009.

中图分类号：TH703

文献标识码：A

Abstract：The paper introduced a control system based on vacuum and constant temperature， that can control the inspection equipment of technical conditions for aero-engine high-altitude valve box. The stroke measurement of box needed vacuum and constant temperature environment， and must be vibrated when the box was measured. Electric control system realized control of vacuumizing， heating， refrigerating and vibrating of box to simulate condition of box that can judge the eligibility.

Keywords：vacuum； constant temperature； stroke