一种试车台冷却水管理方法

技术领域

本发明涉及试车台领域，具体涉及一种试车台冷却水管理方法。

背景技术

在航天运载器热试车过程中，由于高温火焰会烧蚀试车台的导流槽，所以需要提供冷却水来使导流槽降温。现有技术中试车试验前需要手动开启冷却水阀门，试车后需要操作员观测蓄水池监测水位，现场开启供水阀门。在蓄水过程中，需要操作人员长时间值守供水岗位。供水、蓄水与用水过程割裂，无法实现联动与动态调整。

鉴于此，亟需设计一种实现自动化管理的试车台冷却水管理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种试车台冷却水管理方法。

本发明提供一种试车台冷却水管理方法，包括：控制器监测存储有冷却水的蓄水池的液位，当所述蓄水池的液位低于工作水位线时，控制器自动开启供水泵进行供水；当所述蓄水池的液位达到工作水位线时，则可进行试车试验，控制器在接收到发动机试车系统启动信号时开启所述蓄水池的出口阀门提供冷却水至试车台的导流槽；根据所述蓄水池的所述出口阀门的液体流量，控制器采用PID算法来调整所述出口阀门的开度，直至所述出口阀门的液体流量与目标流量的差值小于设定值。

根据本申请的一个实施例，所述蓄水池包括低位水池和高位水池，所述低位水池和所述高位水池均设置有液位传感器。

根据本申请的一个实施例，所述低位水池和所述高位水池均设置有三个液位传感器，控制器进行液位采集时选择数值接近的其中两个液位传感器的液位值。

根据本申请的一个实施例，所述控制器与试车系统通过I/O互联，当所述试车系统启动时，所述试车系统向所述控制器发送启动信号。

根据本申请的一个实施例，所述PID算法为离散型，公式为：

根据本申请的一个实施例，设定多组K

根据本申请的一个实施例，所述控制器每间隔一定时间采集一次液体流量数据，连续多次的液体流量与目标流量的误差均小于设定值，则判定所述出口阀门的液体流量稳定。

根据本申请的一个实施例，所述控制器根据液体流量、高位水池的液位和试车时长的信息，判断所述高位水池的冷却水能否支撑到试车结束。

根据本申请的一个实施例，判断所述高位水池冷却水能否支撑到试车结束的公式如下：S*L≥Q*T，其中S为高位水池底面积，L为高位水池液位高度，Q为出口阀门的液体流量，T为试车时长。

另一方面，本申请还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述试车台冷却水管理方法。

根据本发明的试车台冷却水管理方法，通过控制器监测获取蓄水池相应液位参数，实现自动启停供水泵调整蓄水池的液位，控制器采用PID算法能够自动控制出口阀门的开度，保持试车冷却水流量稳定。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明发明的原理。

图1是本发明一个实施例的试车台冷却水管理方法的示意图；

图2是本发明一个实施例的控制器的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，用于示例性的说明本发明的原理，并不被配置为限定本发明。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本发明实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

图1是本发明一个实施例的试车台冷却水管理方法的示意图；图2是本发明一个实施例的控制器的示意图。

如图1所示，本发明提供一种试车台冷却水管理方法，包括以下三个步骤：

步骤S1，控制器监测存储有冷却水的蓄水池的液位，当蓄水池的液位低于工作水位线时，控制器自动开启供水泵进行供水；

步骤S2，当蓄水池的液位达到工作水位线时，则可进行试车试验，控制器在接收到发动机试车系统启动信号时开启蓄水池的出口阀门提供冷却水至试车台的导流槽；

步骤S3，根据蓄水池的出口阀门的液体流量，控制器采用PID算法来调整出口阀门的开度，直至出口阀门的液体流量与目标流量的差值小于设定值。

根据本申请的一个实施例，控制器与试车系统通过I/O互联，当试车系统启动时，试车系统向控制器发送启动信号。

具体地，本申请中的试车台冷却水管理方法能够实现试车台冷却水的自动化管理。通过控制器监测获取蓄水池相应液位参数，可以自动判断蓄水池的液位是否达到工作水位线，设置液位警戒水位线实现超限报警，自动起停供水泵，调整蓄水池液位。当蓄水池的液位低于工作水位线时，控制器自动开启供水泵进行供水，当蓄水池的液位达到工作水位线时，则可进行试车试验。控制器在接收到发动机试车系统启动信号时，开启蓄水池的出口阀门提供冷却水至试车台的导流槽。作为实施例的一种，工作水位线可以选择区间值，分为工作水位上限和工作水位下限，当蓄水池的液位低于工作水位下限时开启供水泵往蓄水池注水，当蓄水池的液位达到或略高于工作水位上限时停止供水泵。当蓄水池的液位超过警戒水位线时，控制器控制蜂鸣器和闪光灯进行报警，并将泄水阀打开，主动降低蓄水池的水位。

其中，控制器可以采用NI控制器，NI控制器是试车台冷却水管理方法提供控制的中枢，能够接收传感器信号，控制阀门动作。利用传感器获得液位以及流量等参数信息传输至NI控制器，通过NI控制器的判断可以控制供水泵以及出口阀等设备的启停，实现自动化管理。

在本实施例中，控制器采用PID的算法能够自动控制出口阀门的开度，直至出口阀门的液体流量与目标流量的差值小于设定值，保持试车冷却水流量稳定。其中，出口阀门可以选择电动比例调节阀，根据电动比例调节阀出口的流量传感器显示的液体流量，闭环控制电动比例调节阀的开度。

试车完成后，依据下次试车时长信息自动补水，冷却水补充足够之后，控制器会自动停止供水泵，并且可以减少操作员的工作量，不需要长时间现场值守。由于极端天气导致水位超限，试车台冷却水管理方法中的控制器会自动打开蓄水池的泄水阀，防止危险发生。

根据本申请的一个实施例，蓄水池包括低位水池和高位水池，低位水池和高位水池均设置有液位传感器。

根据本申请的一个实施例，低位水池和高位水池均设置有三个液位传感器，控制器进行液位采集时选择数值接近的其中两个液位传感器的液位值。

具体地，设置低位水池是由于冷却水流量有限，需要低位水池储水，以保证能在短时间内为高位水池提供足量的水。设置高位水池是将水池建得足够高，在试车过程中导流槽流出的水流能够提供足够的势能，在导流槽表面形成水膜，保护其不被发动机尾焰烧蚀。

其中，蓄水池通过高位水池与低位水池联动，防止供水泵空转。高位水池与低位水池都设有液位传感器，可以实时监测每个水池的水位。为确保液位数据的采集准确性，提高安全度，液位传感器采用三选二模式。即每个水池均设有三个液位传感器，控制器进行液位采集时取其中数值接近的两个液位传感器的液位值，去除数值偏差最大的液位传感器的液位值。

根据本申请的一个实施例，PID算法为离散型，公式为：

根据本申请的一个实施例，设定多组K

具体地，PID算法控制的过程描述为：设定一个输出目标即目标流量，控制器传回输出液体流量值,如与目标流量不一致，则存在一个误差；控制器根据此误差调整输入值即出口阀门的开度，直至输出液体流量不断接近目标流量，出口阀门的液体流量与目标流量的差值小于设定值。在电动比例调节阀出水口附近安装液体流量传感器，作为出口阀门PID控制的调整依据。

前期控制器调试时，需要在高位水池蓄水，首先随机设定多组K

根据本申请的一个实施例，控制器每间隔一定时间采集一次液体流量数据，连续多次的液体流量与目标流量的误差均小于设定值，则判定出口阀门的液体流量稳定。

具体地，控制器在发动机点火前15秒开始控制出口阀门的开度，使出口阀门的管路液体流量向目标流量参数Q靠近。在此期间，每200毫秒采集一次液体流量数据，连续十次的液体流量误差ΔQ均小于设定值(本实施例中设定值为0.2m

根据本申请的一个实施例，控制器根据液体流量、高位水池的液位和试车时长的信息，判断高位水池的冷却水能否支撑到试车结束。

根据本申请的一个实施例，判断高位水池冷却水能否支撑到试车结束的公式如下：S*L≥Q*T，其中S为高位水池底面积，L为高位水池液位高度，Q为出口阀门的液体流量，T为试车时长。

具体地，试车试验前根据试车信息，控制器根据高位水池的蓄水量是否满足试车条件，过程中依据液体流量、试车时长与高位水池的液位等信息，实时判断高位水池的剩余水量是否足够支撑到试车结束，如果剩余水量不够则发出停止试车警告或者高位水池的补水通知，以供操作人员判断。

正常情况下，试车过程中不会出现高位水池水量不足的情况，因为在试车前试车系统会计算高位水池水量是否足够。试车过程中加入这一判断条件，作为一种保险手段，给操作人员更多参考信息。

试车结束后，控制器自动控制低位水池向高位水池供水，可依据下次试车时长，水池底面积，试车液体流量等信息，计算出下次试车高位水池的工作水位线。

另一个实施例中，NI控制器的布置示意图如图2所示，本系统由一个NI-cDAQ机箱，与一张DI采集卡，一张DO控制卡，一张AI采集卡，以及一张AO控制卡组成。将板卡通过连接件插入NI-cDAQ机箱，再将模拟信号，数字信号通过线缆连接至对应触点。其中，液位、流量信号连接至AI采集卡，通过DO控制卡控制供水泵启停、泄水阀门开闭，DI采集卡接收试车系统启动信号等数字量信号，通过AO控制卡控制出口阀门的开度。

另一方面，本申请还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如上述试车台冷却水管理方法。本实施例的计算机存储介质包含了试车台冷却水管理方法的技术特征，其技术效果在此不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。