一种流体回路自动加注装置及加注方法与流程

本发明涉及航天器管路系统技术领域，具体涉及一种流体回路自动加注装置及加注方法。

背景技术：

航天器流体回路需要进行液体工质的加注工作，加注工作是研制过程中的关键环节，利用流体回路自动加注车进行工质的加注工作。

工质加注工作包括加注车自检、工质脱气、系统抽真空、系统加入、储能器加注以及高温量泄出、加注量计算等环节，流程复杂，且不具备可逆性。同时，工质加注工作对加注压力控制精度要求高，要求精度优于0.01mpa。

通常使用的加注车包括抽真空泵车、加注罐车，抽真空泵车通常由机械泵或者油泵组成；如图1所示，加注罐车通常由储液罐、溢流槽、真空规、压力表、管路、阀门组成，其中管路分为气路、液路、抽真空回路，涉及近20个管路阀门，阀门分为球阀、针阀。

在加注过程中，各个阀门按照流程进行开关操作，全过程预计进行150余次阀门的手动开关操作。同时，加注车为了体积紧凑，管路和阀门立体布局，管路交织，阀门横竖不一，人为操作时极易存在误操作的可能。由于加注流程的不可逆性，若中间环节出现误操作，轻则需要重新开始全部的流程，严重则甚至需要进行工质的排除工作，额外带来5～8天的工作时间，对整个航天器的研制进度影响很大。

加注压力通过减压阀进行控制输出，压力控制存在一定的滞后性且加注过程中会动态变化，压力控制精度差。操作人员旋转减压阀的旋转螺母控制加注压力时需动作缓慢，且需要实时根据压力表读数手工动态调整，对人员要求高，控制精度差。

此外，加注过程中的高温泄出环节需要人工操作针阀进行分次精确泄放，泄放精度±2mm，对人员操作要求高，且过程不可逆。同时，泄放完成后，需要人工进行液位的读数，计算出加注量。

目前，为保证加注工作的顺利实施，采用1人指挥，1人操作加注车，1人操作减压阀，1人确认，1人数据判读共5人的队伍模式，整个加注过程持续3～4天，效率低，极大的浪费了人力资源。

因此，设计一种流体回路自动加注装置，对提高工质加注的自动化程度，减少人力资源，提高加注精度，降低误操作风险具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种流体回路自动加注装置及加注方法，能够实现自动化，减少人力资源，提高加注精度。

本发明采取的技术方案如下：

一种流体回路自动加注装置，将加注装置原气路管路上的减压阀和手动球阀替换为电动减压阀和电磁阀，将加注装置原回液管路上的手动调节阀替换为电动调节阀，视液镜连接溢流槽的管路上安装有流量开关；管路上的其他手动球阀替换为电动球阀。

进一步地，所述加注系统采用磁致伸缩液位计。

一种流体回路自动加注方法，采用上述的加注装置，自动加注方法步骤如下：

步骤一，自动控制气路管路上的电磁阀、加液管路与储液箱上部相连管路上的电动球阀以及储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀的关闭，同时自动控制抽真空回路上电动球阀、回液管路上的电动调节阀、加液管路与真空规管ⅰ相连管路上的电动球阀、抽真空回路上的电动球阀以及回液管路与真空规管ⅲ相连管路上的电动球阀的开启，进行抽真空自检；

步骤二，储液箱灌液后，自动控制回液管路与真空规管ⅲ相连管路上的电动球阀、加液管路与真空规管ⅰ相连管路的电动球阀以及储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀的关闭，同时自动控制抽真空回路上电动球阀、回液管路上的电动调节阀以及加液管路与储液箱上部相连管路上的电动球阀的开启，对储液罐工质进行脱气处理；

步骤三，连接加注对象，自动控制气路管路上的电磁阀、加液管路与储液箱上部相连管路上的电动球阀以及储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀的关闭，同时自动控制抽真空回路上电动球阀、回液管路上的电动调节阀以及加液管路与真空规管ⅰ相连管路上的电动球阀、抽真空回路上的电动球阀以及回液管路与真空规管ⅲ相连管路上的电动球阀的开启，进行抽真空；

步骤四，通过自动控制储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀、气路管路上的电动减压阀和电磁阀以及回液管路上的电动调节阀的开启，同时关闭抽真空回路上的电动球阀、回液管路与真空规管ⅲ相连管路上的电动球阀、加液管路与真空规管ⅰ相连管路上的电动球阀以及加液管路与储液箱上部相连管路上的电动球阀，进行工质加注；

步骤五，通过流量开关进行回液检测，检测到回液后自动控制回液管路上电动调节阀的关闭，继续进行工质加注；

步骤六，停止工质加注，自动控制储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀的关闭，根据加注对象的液位反馈，通过自动控制所述电动调节阀的开启角度和速率，自动进行工质泄出，所述工质的容量对应在轨高温工况下的体积膨胀量。

有益效果：

本发明通过将减压阀、手动球阀、手动调节阀分别替换为电动减压阀、电磁阀、电动调节阀与电动球阀，通过阀门自动化控制手段，提高了加注压力、高温泄放量、加注量的控制精度，降低了与对人员操作的要求；其次，实现了加注车自检、工质脱气、系统抽真空、系统加注、储能器加注、高温泄放量、加注量计算全过程的自动化控制，有效避免了人员误操作带来的风险，而且大幅提高加注效率，减少人力资源的占用，人员由不少于5人减少为不超过2人(互为备份)，节省人工9人天。再者，采用流量开关检测加注回液，替代人工通过视液镜观察的液体流动判断加注过程的方式，实现加注流程的自动化判断。

附图说明

图1为传统加注装置简化管路图，简化图中阀门数少于实际设备；

图2为本发明自动加注装置简化管路图，简化图中阀门数少于实际设备。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种流体回路自动加注装置，如图1、图2所示，将原气路管路上减压阀和手动球阀bv33替换为电动减压阀pdv01和电磁阀ecv33，实现加注气压精确控制和气路截断功能；采用电动减压阀对加注进气压力进行快速精准控制，实现压力加注压力0～1mpa，精度0.005mpa，响应时间的精确控制。无需人工控制减压阀进行压力控制，实现加注压力的自动化控制，避免人工误操作。

将原回液管路上的手动调节阀bv02替换为电动调节阀evd02，实现回路加注量和加注压力的精确控制，控制高温泄放量在±2mm以内；采用电动调节阀进行回路加注量的精确控制，要求阀门线性度好，控制分辨率高，可以实现高温泄放量的精确排放控制，控制液位±2mm。替代人工多次泄放量控制，实现高温泄放量的自动化控制，保证控制精度和避免误操作。

在视液镜连接溢流槽的管路上增加流量开关q，检测加注工质回流，控制加注过程。

将管路上的其他手动阀门更改电动球阀。采用电动球阀实现加注流程的各环节控制，实现加注车自动检查流程、自动脱气流程、自动抽真空流程以及自动加注过程；电动球阀可以耐受高真空和正压1mpa；电动球阀具备开关限位反馈，具备中停功能，可以停在中间位置。无需人工进行阀门控制，实现阀门自动化控制，避免人工误操作。

采用磁致伸缩液位计，检测储液罐、溢流槽的液位进行加注量计算。

自动加注方法步骤如下：

步骤一，自动加注装置未连接加注对象，加液管路上加注接口a口和回液管路上回液接口b口短接，通过软件自动控制控制气路管路上的电磁阀ecv33、加注接口a口与储液箱上部相连管路上的电动球阀ev32、储液箱下部与过滤器连接管路上电动球阀ev01的关闭，同时自动控制抽真空回路上真空泵与真空规管ⅱvm2连接管路上的电动球阀ev17、抽真空回路上真空泵接口d口与溢流槽连接管路上的电动球阀ev12、回液管路上回液接口b口与真空规管ⅲvm3连接管路上的电动球阀ev16、回液接口b口与溢流槽连接管路上的电动调节阀edv02以及加注接口a口与真空规管ⅰvm1连接管路上的电动球阀ev15的开启，进行抽真空操作，真空度满足要求后自动转入保压环节，达到规定保压时间后，给出自检结果，结束自检；在整个加注过程中，电动球阀ev41、ev43、ev51、ev52一直处于关闭状态；

步骤二，储液箱灌液后，自动控制回液管路上回液接口b口与真空规管ⅲvm3连接管路上的电动球阀ev16、加注接口a口与真空规管ⅰvm1连接管路上的电动球阀ev15以及储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀ev01的关闭，同时自动控制抽真空回路上电动球阀ev17和ev12、回液管路上的电动调节阀edv02以及加注接口与储液箱上部连接管路上的电动球阀ev32的开启，对储液罐工质进行脱气处理，脱气满足压力要求后转入静置，压力上升后再次脱气静置，循环直至满足脱气压力不在变化，脱气结束；

步骤三，连接加注对象，加注接口a口和回液接口b口分别与加注对象连通；通过软件自动控制气路管路上的电磁阀ecv33、加注接口a口与储液箱上部连接管路上的电动球阀ev32、储液箱下部与过滤器连接管路上电动球阀ev01的关闭，同时自动控制抽真空回路上电动球阀ev17和ev12、回液管路上的电动调节阀edv02和电动球阀ev16以及加注接口a口与真空规管ⅰvm1连接管路上的电动球阀ev15的开启，进行抽真空；真空度满足要求后自动转入保压环节，达到规定保压时间后，给出系统抽真空结果，若不满足再次转入抽真空和保压，直至满足要求；

步骤四，通过自动控制储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀ev01、气路管路上的电动减压阀pdv01和电磁阀ecv33以及回液管路上的电动调节阀edv02的开启，同时关闭抽真空回路上的电动球阀ev17和ev12、加注接口a口与真空规管ⅰvm1连接管路上的电动球阀ev15、回液管路与真空规管ⅲvm3相连管路上的电动球阀ev16以及加注接口a口与储液箱上部连接管路上的电动球阀ev32，进行工质加注；

步骤五，通过流量开关q进行回液检测，检测到回液后自动控制回液管路上电动调节阀edv02的关闭，继续进行工质加注，保证工质在气体压力作用下进入回路；加注过程中，电动减压阀pdv01动态控制加注压力不变；

步骤六，停止工质加注，自动控制储液箱下部与过滤器连接管路上的电动球阀ev01的关闭。在轨高温工况下，因工质密度变小，体积膨胀带来额外的体积增量。为保证系统安全，停止加注后，根据加注对象的液位反馈，通过控制电动调节阀edv02的开启角度和速率，自动进行对应在轨高温工况下体积膨胀量的工质泄出。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。