基于真空恒溫的膜盒行程測量控制系統設計

崔艷敏 許 鵬 秦洪運 徐秋敏

（沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司運保中心機電設備技術處，遼寧 沈陽 110043）

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高 新 技 術

基于真空恒溫的膜盒行程測量控制系統設計

崔艷敏 許 鵬 秦洪運 徐秋敏

（沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司運保中心機電設備技術處，遼寧 沈陽 110043）

摘 要：本文介紹了一種基于真空恒溫的控制系統，用于控制航空發動機高空活門膜盒行程技術條件檢查設備。膜盒行程測量需要在真空恒溫環境下進行，并要求在試驗過程中膜盒一直振動。測具放置在玻璃罩中，電氣控制系統實現抽真空、加熱及制冷控制、以及測量件在試驗中的振動功能，來模擬膜盒在高空中的狀態，判斷其行程是否合格。

關鍵詞：真空；恒溫；振動

0. 引言

膜盒行程試驗器用于航空發動機高空活門膜盒行程技術條件的檢查。當外界氣壓低于膜盒內氬氣氣壓時，膜盒向外延伸。該試驗器檢測外界環境為真空時，膜盒的最大行程是否在其合格范圍內。

1. 電氣工作原理

膜盒行程測量需要滿足3個條件：

（1）真空環境。

（2）恒溫控制。

（3）試驗件振動。

膜盒行程測量電氣控制系統要實現對工作環境的抽真空控制，溫度恒定控制以及試驗件的振動控制，電氣控制流程圖如圖1所示。

2. 控制功能及電路實現

2.1 設備抽真空控制電路設計

電氣原理圖設計如圖2所示。

打開抽氣電磁閥（SB1），啟動真空泵電機（SB2），即可實現對工作環境抽真空。在抽真空過程中，由壓力顯示儀（U1）監測整個過程中的氣壓情況。在達到要求的氣壓后，利用顯示儀的上限報警（U1繼電器報警輸出）功能，實現對抽氣電磁閥的自動關閉。抽氣電磁閥和放氣電磁閥在電路中實現互鎖，不能同時進行。

2.2 恒溫控制電路設計

工作環境要求保持在T1-T2（T1＜T2）溫度范圍內。電氣原理圖如圖3所示。

溫度傳感器選用鎧裝式鉑熱電阻，顯示儀選用日本導電SR93溫控儀，0.3級精度，4種外形尺寸四位超大LED顯示，帶手動和模擬變送、設定值偏移，雙輸出及二組PID參數、一組外部開關、兩路報警和事件輸出及通信功能。

打開選擇開關SA1，熱電阻RT信號反饋給溫度顯示儀U2，當溫度t＜T1時，U2的下限報警開關閉合，繼電器KA3給電，加熱電阻R通電加熱。當溫度t＞T1時，U2的下限報警開關斷開，停止加熱。當溫度t＞T2時，上限報警繼電器閉合，制冷器件供電。當溫度t＜T2時，上限報警繼電器閉合，停止制冷。

2.3 振動電路設計

在測具上方一定距離放置一個通交流電的線圈，線圈纏繞在鐵芯上，形成一個交流電磁鐵。電磁鐵通交流電時，對測具上的鐵片產生吸力，如圖4所示。

設交流電磁鐵中的交變磁通為Фt= Фmsinωt，其中Фm代表磁通的幅值。電磁鐵銜鐵吸力：

其中：

Ф-磁極端面磁通，S-磁極面積。

其中：

Fj=（Fm·cos2ωt）/2吸力中的交變分量

若磁通有效值Ф0表示，則

（1）吸力F吸由一個不變分量的平均吸力F0和一個交變分量的脈動吸力Fj組成。

（2）總的吸力雖然也隨時間周期變化，但是總是大于或等于0，即只有吸力，沒有斥力。

（3）吸力的頻率是交流電頻率的兩倍。

Ф和F的變化如圖5所示。

由此可以看出，電磁鐵通交流電時，對測具有一定的吸力，使測具上平面吸合在電磁鐵端面上。測具向上移動的時候，其固定彈簧產生一個反作用F反。當F吸＞F反時，測具向上吸合；F吸＜F反時，測具從電磁鐵端面釋放，從而使測具形成振動過程。

結語

該電氣控制系統的設計完全能夠達到試驗要求，既給用電器提供了電源、對各個用電器進行不同的控制，使膜盒試驗能在設定的環境中進行測量，試驗器工作狀態穩定，滿足工藝要求。

參考文獻

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［4］張曉君，劉皓明.實用電工計算手冊［M］.北京：化學工業出版社，2009.

中圖分類號：TH703

文獻標識碼：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