增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計探析

摘 要： 文章結合增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計項目，從綜合控制柜控制臺的布局設計、外部電源布局設計、磨合控制器設計、工控系統與航空插頭設計等方面論述了增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜的設計要點，以便滿足項目對增壓油箱性能測試臺性能的要求。

關鍵詞： 增壓油箱性能試驗臺;綜合控制柜;設計

一、 引言

增壓油箱的工作性能是否達到技術標準，會影響到飛機液壓系統能否正常工作。增壓油箱是飛機液壓系統定期檢修的重點附件之一。增壓油箱性能試驗臺為飛機液壓系統的檢修工作提供了便利。文章結合增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計項目，從控制臺的布局設計、外部電源布局設計、磨合控制器設計等方面分析了增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜的設計要點，以期為類似項目的設計與開發提供借鑒。

二、項目概況

該項目為SC51A增壓油箱性能試驗綜合控制臺（改造），由中航工業南京液壓工程研究中心進行設計，需要在增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜的原有基礎上進行集成化、自動化改造，達到提升測試準確性、操作人員工作效率的目的。該項目性能試驗臺主要測試飛機液壓轉向系統中增壓油箱傳感器性能，要求設計人員應用Labview軟件、工控機采集辦卡、PLC進行設計，綜合控制臺要滿足自動化測試要求，將工控技術和電氣技術應用于測試領域中，滿足增壓油箱的性能試驗要求。

三、增壓油箱性能試驗臺

通常來說，增壓油箱試驗臺的構成主要包括以下幾部分：液壓泵站、性能測試部分以及電氣控制部分，包括人工手動以及PLC自動兩種工作方式，可完成增壓油箱靈活性及磨合、功能檢查、儲油腔壓力及耐壓、流量沖擊等各項性能參數的檢驗測試工作。

性能測試部分，通常包括了以下兩部分，一是各液壓附件，一是電控組件。增壓泵會將自身的高壓傳遞給被測增壓油箱，傳送到其增壓腔里面，會和低壓泵所傳輸到儲油腔當中的低壓發生反應，從而實現平衡的效果。對于增壓油箱，它的活塞會維持靜止不動。儲油腔壓力及耐壓測試，通常是指在上述的平衡狀態當中保持一定的壓力直至規定時間結束。若借助先導式溢流閥來使得任意一腔壓力降低，那么平衡無法維持，增壓油箱活塞就會開始移動，逐步靠近壓力減小腔，如此交替改變兩腔壓力，活塞也會出現來回往復移動的情況，在限位開關和PLC控制程序的作用下來判斷和控制交替時機及次數，進而檢測出被測增壓油箱的靈活性、磨合及功能是否達標。對于恒壓泵，它所輸送的壓力會從電磁換向閥切換，依靠沖量缸以及節流閥來進行調整，可以有效還原出飛機液壓系統瞬時大流量的吸油以及回油過程，由此確定儲油腔是否具備良好的抗沖擊能力。各壓力以及流量傳感器都會將測控數據實時傳送到對應的數顯儀表以及計算機，能夠有利于操作人員進行實時監察，并供PLC控制程序判斷處理。液壓泵油箱性能試驗臺的液壓泵主要是有3個柱塞泵組成的，按照不同液壓要求進行設計。另外，增壓油箱性能試驗臺還設有油溫控制功能和油位控制功能，能夠進行自動油溫和油位調節，以便滿足各種測試要求。

四、增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計

（一）控制臺布局

設計人員布局增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜時，要明確控制柜內部的儀表、儀器，主要包括溫度傳感器、壓力傳感器、油位傳感器、控制盒、超溫開關、油位傳感器控制。該項目控制臺的臺面寬度為300cm，臺面距離地面高度為800cm，其中包括控制臺滾輪高度，設置控制臺背部線路以及布局各儀表、儀器過程中，需符合美觀、便捷的要求。另外，設計人員要在布局合理的前提下盡可能縮小控制臺的體積，觸摸屏要按照各型油箱磨合進行控制。

（二）外部電源布局

布局增加油箱性能試驗臺綜合控制柜時，要做好外部電源布置工作。該項目綜合控制柜插座轉接產品信號線需要經過波動開關，撥動開關類型為3位撥動開關，要經過2個3位撥動開關直接接入至繁用表下的插孔中。設計人員布置3位波動開關期間，采用上下布置方式，上面的3位撥動開關朝上，插孔會輸出一組信號，上面3位撥動開關向下、下面的3位撥動開關，插孔同樣會輸出一組信號，上、下3位撥動開關同時朝下，插孔會輸出一組信號，采用繁用表可以測量各信號。另外，該項目控制盒插座型號為J599/20V835PN，電纜耐高溫范圍-55℃～+135℃，連接產品之后要進行準確標記，電纜上控制柜端插頭與控制柜上插座自行成套。

（三）磨合控制器設計

設計人員進行磨合控制器設計時，要明確控制器要求：LVDT通用處理器參數設置;觸摸屏、可分頁顯示;磨合手動控制、三位撥動開關控制;磨合自動控制;要求磨合控制器能夠加減記數、儲存數字，能限制不低于5位的數字，倒數能夠根據試驗情況自動停止;控制電源系統管路轉換開關、控制排氣用電磁閥。因此，設計人員進行磨合自動控制設計過程中，要引入沖量缸上位移傳感器，并經由LVDT通用處理器調理之后，以便高效控制輸出信號，將液壓油箱上油位信號引入磨合期控制器中，采用LVDT通用處理或控制盒數據信號，運行行程開關觸點信號實現控制操作，設計控制油源系統期間，在管路上設置6個電磁閥，提升電磁閥的排氣效果。

進行磨合控制器設計期間，設計人員要重視管路電磁閥設計工作，保證管理電磁閥能夠得到有效控制，根據行程開關、油位傳感器、控制盒輸出，實現各信號的磨合控制，該項目磨合控制器的位置具有可調節性，并集成LVDT通用處理器，分別處理不同輸出、行程的油位傳感器輸出信號，進行調整之后必須符合1V-5V或4MA-20MA標準電信號。

（四）繁用表、示波器設計

進行增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計過程中，如何將兩個型號產品設置多分項目共同特征提煉出來，是項目設計的難點。設計人員要簡化設計操作，對D型液壓油箱與A型液壓油箱的壓力傳感器、溫度傳感器、超溫開關、油位傳感器進行性能測試，傳統的測試方式主要運用示波器、繁用表、萬用表進行檢測，這種檢測方式本自身具有效率較低的特點，并且檢測的操作難度較大，無法有效滿足飛機產量的要求。該項目為了解決這一問題，將示波器與繁用表集中放置在同一個控制柜中，不僅優化了控制柜內部的程序，還降低了檢測難度，設備間距在2m之內，電纜總長度不超過20m，采用軟件控制，示波器的信號頻率范圍為10Hz～10MHz、輸入電阻為Ri>100kΩ，垂直點為32級/div、水平點數為20點/div、水平掃描速度為0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div，誤差≤5 % 、垂直靈敏度為0.01V/div，0.1V/div，1V/div，誤差≤5 % ，能夠產生100kHz，0.3V的校準方波，顯示波形無明顯失真情況，符合該項目設計要求。

（五）工控系統

為了提升增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜的整體性能，該項目設計人員在控制柜的內部增加工控系統，將性能測試數據集中顯示出來，并用計算機記錄這些數據，相較于傳統的手工記錄數據方式而言，計算機記錄數據的方式能夠有效提升數據記錄的準確性，并且數據記錄完成之后，還可以運用計算機進行數據曲線繪制，便于后續增壓油箱改進工作的開展。

（六）專用航空插頭

該項目設計人員進行增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計期間，為了避免操作人員誤操作，只是插座插頭出現燒壞產品問題，設計了一款專用航空插頭，用于不同產品的連接，提升產品性能測試的安全性。

五、 總結

在增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計過程中，設計人員將示波器、繁用表等集中放置在一個控制柜中，最大限度縮小控制柜的體積，優化控制柜內部的布局，采用觸摸屏控制各型油箱磨合，優化綜合控制柜背部線路，設計專用航空插頭，以期能夠有效提升增壓油箱性能試驗臺綜合控制柜設計的科學性、合理性。

參考文獻：

[1]楊超，杜來林，卿華，等.某型飛機液壓系統增壓油箱試驗臺的設計[J].液壓與氣動，2012（2）：103-105.

作者簡介：? 周春鳴，南京海銘微生物科技有限公司。