一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测系统及方法与流程

本发明涉及液氧甲烷发动机的露点检测，具体为一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测系统及方法。

背景技术：

1、在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度称露点温度，简称露点，单位用℃或℉表示。

2、在航空航天领域，液氧甲烷液体火箭发动机使用的推进剂为液氧及液甲烷，均为低温介质。试验试车前，液氧甲烷发动机中的液氧及液甲烷管道中如果存有一定量的空气水气，当对发动机进行低温介质预冷时，空气中的水气会凝结成冰渣进入到液氧泵和液甲烷泵中，同时沿着泵后管道冰渣也会存在于发动机的液氧液甲烷主阀和液氧液甲烷副阀前。当试验试车时，发动机管道中的推进剂在增压挤压输送下，进入到液氧泵、液甲烷泵、燃气发生器、推力室中进行点火试车。然而由于冰渣的存在，冰渣在进入高速转动的液氧泵和液甲烷泵中会造成泵叶轮的破坏。同时当发动机的主阀和副阀在打开后，冰渣通过主阀和副阀时可能造成堵塞，使推进剂不能顺利的进入到推力室及燃气发生器中进行点火试车，从而造成试车失败。

3、因此，在试验试车前，需要对液氧甲烷发动机中的液氧及液甲烷管道进行管道的空气水气露点检测来确保管道的干燥，当管道中空气的水气露点检测符合要求后再进行发动机的低温介质预冷及点火试车。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测系统及方法，以解决现有技术中无法对液氧以及液甲烷管道中的空气水汽露点进行检测的问题。

2、本发明提供了一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测系统，该检测系统包括：氮气加热器，所述氮气加热器设置在氮气输送管路上对氮气进行加热，所述氮气输送管路分别连通氧泵前管道和甲烷泵前管道；所述氧泵前管道连通液氧泵，所述液氧泵通过氧主阀入口管连通推力室，所述液氧泵通过氧副阀入口管连通燃气发生器；所述推力室和所述燃气发生器通过氧预冷泄出管连通至液氧回收贮罐；所述甲烷泵前管道连通液甲烷泵，所述液甲烷泵通过甲烷主阀入口管连通所述推力室，所述液甲烷泵通过甲烷副阀入口管连通所述燃气发生器；所述推力室和所述燃气发生器通过甲烷预冷泄出管连通至液甲烷回收贮罐；所述氧预冷泄出管上设置有液氧路空气露点检测仪，所述甲烷预冷泄出管上设置有液甲烷路空气露点检测仪。

3、进一步地，该检测系统还具有控制装置，所述控制装置连接控制所述氮气加热器、所述液氧路空气露点检测仪以及所述液甲烷路空气露点检测仪。

4、进一步地，该检测系统还具有氮气配气板，所述氮气配气板设置正所述氮气加热器前部的所述氮气输送管路上。

5、进一步地，所述氮气配气板与所述氮气加热器之间的常温氮气输气管道上设置有常温氮气输气阀；所述氮气加热器输出端连接加热氮气吹除总管道，所述加热氮气吹除总管道上设置有加热氮气输气阀；所述加热氮气吹除总管道通过氧泵前吹除管道连接所述氧泵前管道，所述氧泵前吹除管道上设置有氧泵前管道吹除阀；所述加热氮气吹除总管道通过甲烷泵前吹除管道连接所述甲烷泵前管道，所述甲烷泵前吹除管道上设置有甲烷泵前管道吹除阀；所述常温氮气输气阀、所述加热氮气输气阀、所述氧泵前管道吹除阀和所述甲烷泵前管道吹除阀电连接所述控制装置。

6、进一步地，所述加热氮气吹除总管道上还设置有氮气过滤器；所述氧泵前管道上设置有氧泵入口断流阀；所述甲烷泵前管道上设置有甲烷泵入口断流阀。

7、本发明的实施方式中，所述推力室上设置有发动机氧主阀和发动机甲烷主阀，所述燃气发生器上设置有发动机氧副阀和发动机甲烷副阀，其中，所述氧主阀入口管通过所述发动机氧主阀连通所述推力室，所述氧副阀入口管通过所述发动机氧副阀连通所述燃气发生器；所述发动机氧主阀以及所述发动机氧副阀与所述液氧回收贮罐之间通过所述氧预冷泄出管连接；所述甲烷主阀入口管通过所述发动机甲烷主阀连通所述推力室，所述甲烷副阀入口管通过所述发动机甲烷副阀连通所述燃气发生器；所述发动机甲烷主阀以及所述发动机甲烷副阀与所述液甲烷回收贮罐之间通过所述甲烷预冷泄出管连接。

8、进一步地，所述氧预冷泄出管包括氧主阀预冷泄出管和氧副阀预冷泄出管，其中，所述氧主阀预冷泄出管连通所述发动机氧主阀与所述液氧回收贮罐，所述氧副阀预冷泄出管连通所述发动机氧副阀与所述氧主阀预冷泄出管；所述氧主阀预冷泄出管靠近所述液氧回收贮罐设置有氧预冷泄出阀，所述氧预冷泄出阀电连接所述控制装置；

9、所述甲烷预冷泄出管包括甲烷主阀预冷泄出管和甲烷副阀预冷泄出管，其中，所述甲烷主阀预冷泄出管连通所述发动机甲烷主阀与所述液甲烷回收贮罐，所述甲烷副阀预冷泄出管连通所述发动机甲烷副阀与所述甲烷主阀预冷泄出管；甲烷主阀预冷泄出管靠近所述液甲烷回收贮罐设置有甲烷预冷泄出阀，所述甲烷预冷泄出阀电连接所述控制装置。

10、进一步地，所述液氧路空气露点检测仪设置在所述氧主阀预冷泄出管上，且位于所述氧主阀预冷泄出管与所述氧副阀预冷泄出管连接点之后；所述液氧路空气露点检测仪与所述氧主阀预冷泄出管之间设置有第一露点检测仪阀；所述液甲烷路空气露点检测仪设置在所述甲烷主阀预冷泄出管上，且位于所述甲烷主阀预冷泄出管与所述甲烷副阀预冷泄出管连接点之后；所述液甲烷路空气露点检测仪与所述甲烷主阀预冷泄出管之间设置有第二露点检测仪阀。

11、本发明提供了一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测方法，该检测方法包括：

12、关闭氧泵入口断流阀和甲烷泵入口断流阀，并打开第一露点检测仪阀和第二露点检测仪阀；

13、启动控制装置控制氮气加热器以及各个阀门开启；

14、加热的氮气经过氧泵前吹除管道进入氧泵前管道，并通过氧主阀入口管和氧副阀入口管分别进入发动机氧主阀和发动机氧副阀，然后在分别经过氧主阀预冷泄出管和氧副阀预冷泄出管进入液氧回收贮罐；

15、同时，加热的氮气经过甲烷泵前吹除管道进入甲烷泵前管道，并通过甲烷主阀入口管和甲烷副阀入口管分别进入发动机甲烷主阀和发动机甲烷副阀，然后在分别经过甲烷主阀预冷泄出管和甲烷副阀预冷泄出管进入液甲烷回收贮罐；

16、液氧路空气露点检测仪检测氧主阀预冷泄出管中的露点温度，液甲烷路空气露点检测仪检测甲烷主阀预冷泄出管中的露点温度；

17、控制装置判断液氧路空气露点检测仪以及液甲烷路空气露点检测仪的温度值是否合格；

18、温度不合格，继续氮气吹除；

19、温度合格，控制装置控制氮气加热器停止加热，并控制各个阀门关闭；

20、最后，关闭第一露点检测仪阀和第二露点检测仪阀。

21、进一步地，启动控制装置控制氮气加热器以及各个阀门开启的步骤包括：

22、控制装置控制打开氧预冷泄出阀和甲烷预冷泄出阀；

23、控制装置控制打开加热氮气输气阀、氧泵前管道吹除阀和甲烷泵前管道吹除阀；

24、控制装置控制打开氮气加热器；

25、控制装置控制打开常温氮气输气阀。

26、根据上上述实施方式可知，本发明提供的一种试车台液氧甲烷发动机的露点在线检测系统至少具有以下益处：该检测系统采用试车台的氮气配气系统提供干燥氮气，氮气经过氮气加热器加热后，分别输送至发动机的氧泵前管道及甲烷泵前管道，经过液氧泵和液甲烷泵后，再经过液氧泵后管道和液甲烷泵后管道输送至发动机的液氧/液甲烷主阀及液氧/液甲烷副阀的入口前，然后再通过阀门的泄出口把加热氮气泄出至发动机的液氧预冷泄出管道和液甲烷预冷泄出管道中。加热氮气再经过空气露点检测仪、泄出阀排放至回收贮罐中，从而完成了对整个发动机内液氧及液甲烷管道的加热氮气吹除置换。置换过程通过预冷泄出管道上的空气露点检测仪检测的露点温度值来判定发动机内液氧及液甲烷管道的干燥程度是否到达符合要求。

27、整个露点检测过程采取了远程控制装置来进行操作，可实现对液氧甲烷发动机中的液氧及液甲烷管道的露点进行快速的在线检测，提高了检测效率和检测的准确性。

28、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。