增压油箱性能试验台综合控制柜设计探析

摘 要： 文章结合增压油箱性能试验台综合控制柜设计项目，从综合控制柜控制台的布局设计、外部电源布局设计、磨合控制器设计、工控系统与航空插头设计等方面论述了增压油箱性能试验台综合控制柜的设计要点，以便满足项目对增压油箱性能测试台性能的要求。

关键词： 增压油箱性能试验台;综合控制柜;设计

一、 引言

增压油箱的工作性能是否达到技术标准，会影响到飞机液压系统能否正常工作。增压油箱是飞机液压系统定期检修的重点附件之一。增压油箱性能试验台为飞机液压系统的检修工作提供了便利。文章结合增压油箱性能试验台综合控制柜设计项目，从控制台的布局设计、外部电源布局设计、磨合控制器设计等方面分析了增压油箱性能试验台综合控制柜的设计要点，以期为类似项目的设计与开发提供借鉴。

二、项目概况

该项目为SC51A增压油箱性能试验综合控制台（改造），由中航工业南京液压工程研究中心进行设计，需要在增压油箱性能试验台综合控制柜的原有基础上进行集成化、自动化改造，达到提升测试准确性、操作人员工作效率的目的。该项目性能试验台主要测试飞机液压转向系统中增压油箱传感器性能，要求设计人员应用Labview软件、工控机采集办卡、PLC进行设计，综合控制台要满足自动化测试要求，将工控技术和电气技术应用于测试领域中，满足增压油箱的性能试验要求。

三、增压油箱性能试验台

通常来说，增压油箱试验台的构成主要包括以下几部分：液压泵站、性能测试部分以及电气控制部分，包括人工手动以及PLC自动两种工作方式，可完成增压油箱灵活性及磨合、功能检查、储油腔压力及耐压、流量冲击等各项性能参数的检验测试工作。

性能测试部分，通常包括了以下两部分，一是各液压附件，一是电控组件。增压泵会将自身的高压传递给被测增压油箱，传送到其增压腔里面，会和低压泵所传输到储油腔当中的低压发生反应，从而实现平衡的效果。对于增压油箱，它的活塞会维持静止不动。储油腔压力及耐压测试，通常是指在上述的平衡状态当中保持一定的压力直至规定时间结束。若借助先导式溢流阀来使得任意一腔压力降低，那么平衡无法维持，增压油箱活塞就会开始移动，逐步靠近压力减小腔，如此交替改变两腔压力，活塞也会出现来回往复移动的情况，在限位开关和PLC控制程序的作用下来判断和控制交替时机及次数，进而检测出被测增压油箱的灵活性、磨合及功能是否达标。对于恒压泵，它所输送的压力会从电磁换向阀切换，依靠冲量缸以及节流阀来进行调整，可以有效还原出飞机液压系统瞬时大流量的吸油以及回油过程，由此确定储油腔是否具备良好的抗冲击能力。各压力以及流量传感器都会将测控数据实时传送到对应的数显仪表以及计算机，能够有利于操作人员进行实时监察，并供PLC控制程序判断处理。液压泵油箱性能试验台的液压泵主要是有3个柱塞泵组成的，按照不同液压要求进行设计。另外，增压油箱性能试验台还设有油温控制功能和油位控制功能，能够进行自动油温和油位调节，以便满足各种测试要求。

四、增压油箱性能试验台综合控制柜设计

（一）控制台布局

设计人员布局增压油箱性能试验台综合控制柜时，要明确控制柜内部的仪表、仪器，主要包括温度传感器、压力传感器、油位传感器、控制盒、超温开关、油位传感器控制。该项目控制台的台面宽度为300cm，台面距离地面高度为800cm，其中包括控制台滚轮高度，设置控制台背部线路以及布局各仪表、仪器过程中，需符合美观、便捷的要求。另外，设计人员要在布局合理的前提下尽可能缩小控制台的体积，触摸屏要按照各型油箱磨合进行控制。

（二）外部电源布局

布局增加油箱性能试验台综合控制柜时，要做好外部电源布置工作。该项目综合控制柜插座转接产品信号线需要经过波动开关，拨动开关类型为3位拨动开关，要经过2个3位拨动开关直接接入至繁用表下的插孔中。设计人员布置3位波动开关期间，采用上下布置方式，上面的3位拨动开关朝上，插孔会输出一组信号，上面3位拨动开关向下、下面的3位拨动开关，插孔同样会输出一组信号，上、下3位拨动开关同时朝下，插孔会输出一组信号，采用繁用表可以测量各信号。另外，该项目控制盒插座型号为J599/20V835PN，电缆耐高温范围-55℃～+135℃，连接产品之后要进行准确标记，电缆上控制柜端插头与控制柜上插座自行成套。

（三）磨合控制器设计

设计人员进行磨合控制器设计时，要明确控制器要求：LVDT通用处理器参数设置;触摸屏、可分页显示;磨合手动控制、三位拨动开关控制;磨合自动控制;要求磨合控制器能够加减记数、储存数字，能限制不低于5位的数字，倒数能够根据试验情况自动停止;控制电源系统管路转换开关、控制排气用电磁阀。因此，设计人员进行磨合自动控制设计过程中，要引入冲量缸上位移传感器，并经由LVDT通用处理器调理之后，以便高效控制输出信号，将液压油箱上油位信号引入磨合期控制器中，采用LVDT通用处理或控制盒数据信号，运行行程开关触点信号实现控制操作，设计控制油源系统期间，在管路上设置6个电磁阀，提升电磁阀的排气效果。

进行磨合控制器设计期间，设计人员要重视管路电磁阀设计工作，保证管理电磁阀能够得到有效控制，根据行程开关、油位传感器、控制盒输出，实现各信号的磨合控制，该项目磨合控制器的位置具有可调节性，并集成LVDT通用处理器，分别处理不同输出、行程的油位传感器输出信号，进行调整之后必须符合1V-5V或4MA-20MA标准电信号。

（四）繁用表、示波器设计

进行增压油箱性能试验台综合控制柜设计过程中，如何将两个型号产品设置多分项目共同特征提炼出来，是项目设计的难点。设计人员要简化设计操作，对D型液压油箱与A型液压油箱的压力传感器、温度传感器、超温开关、油位传感器进行性能测试，传统的测试方式主要运用示波器、繁用表、万用表进行检测，这种检测方式本自身具有效率较低的特点，并且检测的操作难度较大，无法有效满足飞机产量的要求。该项目为了解决这一问题，将示波器与繁用表集中放置在同一个控制柜中，不仅优化了控制柜内部的程序，还降低了检測难度，设备间距在2m之内，电缆总长度不超过20m，采用软件控制，示波器的信号频率范围为10Hz～10MHz、输入电阻为Ri>100kΩ，垂直点为32级/div、水平点数为20点/div、水平扫描速度为0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div，误差≤5 % 、垂直灵敏度为0.01V/div，0.1V/div，1V/div，误差≤5 % ，能够产生100kHz，0.3V的校准方波，显示波形无明显失真情况，符合该项目设计要求。

（五）工控系统

为了提升增压油箱性能试验台综合控制柜的整体性能，该项目设计人员在控制柜的内部增加工控系统，将性能测试数据集中显示出来，并用计算机记录这些数据，相较于传统的手工记录数据方式而言，计算机记录数据的方式能够有效提升数据记录的准确性，并且数据记录完成之后，还可以运用计算机进行数据曲线绘制，便于后续增压油箱改进工作的开展。

（六）专用航空插头

该项目设计人员进行增压油箱性能试验台综合控制柜设计期间，为了避免操作人员误操作，只是插座插头出现烧坏产品问题，设计了一款专用航空插头，用于不同产品的连接，提升产品性能测试的安全性。

五、 总结

在增压油箱性能试验台综合控制柜设计过程中，设计人员将示波器、繁用表等集中放置在一个控制柜中，最大限度缩小控制柜的体积，优化控制柜内部的布局，采用触摸屏控制各型油箱磨合，优化综合控制柜背部线路，设计专用航空插头，以期能够有效提升增压油箱性能试验台综合控制柜设计的科学性、合理性。

参考文献：

[1]杨超，杜来林，卿华，等.某型飞机液压系统增压油箱试验台的设计[J].液压与气动，2012（2）：103-105.

作者简介：  周春鸣，南京海铭微生物科技有限公司。