[發明專利]一種基于分布式架構的風洞運行故障診斷系統

有效

• 申請號: 201810398619.0
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108613790B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張凱;齊斌;田寧;鄒樣輝;曹知紅;李彥良;張利嵩;那偉;楊馳;趙玲;夏吝時;岳暉;宋文瀟;姜一通;李文浩;張昕;曹宇清;魯宇;朱廣生;李建林;孟剛;周巖;水涌濤;張巖;陳衛國;黃凱;王樹信
• 申請（專利權）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

本發明涉及一種基于分布式架構的風洞運行故障診斷系統，屬于航天地面防隔熱試驗技術領域，用于對燃氣流超聲速風洞試驗系統的運行狀態進行實時監控與狀態判斷，當各子系統判斷出現異常情況，觸發總控故障決策處理子系統報警或按照設定的故障處理策略協調各子系統按步驟停機，有效確保現場各工藝設備安全，保證試驗可靠運行。本發明為風洞設備的狀態監控和故障診斷提供了技術保障，為風洞系統的穩定運行提供了軟硬件支撐，故障響應速度達到ms級，故障能夠得到及時的響應，極大提高了故障診斷的效率和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于分布式架構的風洞運行故障診斷系統，用于對燃氣流超聲速風洞試驗系統的運行狀態進行實時監控并應急處理，保證試驗設備的可靠運行，屬于航天地面防隔熱試驗技術領域。

背景技術

地面試驗考核是彈頭防熱系統研制的重要環節。燃氣流風洞由于其功率大、總溫高等特點，是防熱系統熱結構試驗考核不可替代的手段之一。高溫燃氣流超聲速風洞主要利用燃氣主加熱器產生高溫超聲速燃氣流，在試驗艙內對防熱結構試件進行局部或全面的熱考核，考核后的燃氣通過擴壓器的氣動增壓作用、降溫器的氣體降溫和冷凝器的氣體冷凝聯合作用后，由大流量真空裝置排至大氣環境中。

國內目前多采用電弧主加熱器開展防熱試驗，試車臺的燃料發動機也多采用人工判斷方式，對故障診斷實時性要求不是很高，一般在秒量級。

為了實現更高熱流的熱環境考核，需要以氧氣/煤油燃氣主加熱器為熱源的燃氣流風洞開展防熱試驗。燃氣流風洞系統結構如圖1所示，功能龐大復雜，設備布局比較分散，控制節點和采集節點眾多，對燃料、冷卻水等工質的供應參數要求較高，同時由于風洞工作在苛刻的高溫環境中，一旦出現故障，燃氣主加熱器極易瞬間燒毀，如果不在毫秒量級迅速診斷故障，極可能導致事故規模進一步擴大，造成巨大損失和危險。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于分布式架構的高溫燃氣流超聲速風洞運行故障診斷系統，能夠及時由各故障診斷子系統診斷出具體故障，并由總控故障決策處理子系統第一時間自動對故障進行分析處理，實現風洞設備的有效保護。

本發明的技術解決方案是：一種基于分布式架構的風洞運行故障診斷系統，包括總控故障決策處理子系統、燃氣主加熱器故障診斷子系統、噴淋冷凝抽真空故障診斷子系統、主試驗臺故障診斷子系統、常溫水供應故障診斷子系統和氣源供應故障診斷子系統；

燃氣主加熱器故障診斷子系統：試驗運行過程中，實時采集燃氣主加熱器點火器和加熱器的燃燒室壓力，以及加熱器燃燒室和噴管的冷卻供水壓力，按照預先設定的故障判斷準則實時判斷燃氣主加熱器工作狀況，當出現故障時，進行燃氣主加熱器自主停機，并同時觸發總控故障決策處理子系統進行全系統停機；

噴淋冷凝抽真空故障診斷子系統：試驗運行過程中，實時采集燃氣集氣室壓力、冷凝器出口氣體溫度、噴淋水供應流量、噴淋水降溫器夾套冷卻水供應流量，以及冷凝水供應流量，按照預先設定的故障判斷準則實時判斷噴淋水降溫器、冷凝器和真空機組的工作狀況，當出現故障時，觸發總控故障決策處理子系統進行報警或全系統停機；所述真空機組用于從燃氣集氣室抽氣，保證系統背壓；

主試驗臺故障診斷子系統：試驗運行過程中，實時采集試驗艙和擴壓器夾套的冷卻水供水流量和出水溫度、試驗艙的艙內壓力和擴壓器的出口壓力，按照預先設定的故障判斷準則實時判斷試驗艙和擴壓器的工作狀況，當出現故障時，觸發總控故障決策處理子系統進行報警或全系統停機；

常溫水供應故障診斷子系統：試驗運行過程中，實時采集常溫水供水流量和常溫水罐液位，當常溫水供水流量或常溫水罐液位超過預先設計的范圍時，觸發總控故障決策處理子系統進行報警；

氣源供應故障診斷子系統：試驗運行過程中，實時采集氮氣供應壓力和氧氣供應壓力，當氮氣供應壓力或氧氣供應壓力超過預先設計的范圍時，觸發總控故障決策處理子系統進行報警；