卫星小容积高压管路系统自动放气过程的压力控制方法

摘要

本发明公开了一种卫星小容积高压管路系统自动放气过程的压力控制方法，该方法通过调节ER3000电子压力控制器，控制气动减压阀到达设定开度，通过放气压力传感器反馈压力，使电控至外阀和气动减压阀出口之间充满一定压力的气体，并采用阶梯式放气方法，每到下次重复时，气动减压阀的开度都会减小，直至卫星小容积内压力达到目标压力后，关闭卫星小容积出口的手控阀门，开启电控充气阀、电控放气阀、电控至外阀，调节ER3000电子压力控制器，控制气动减压阀开度开至最大，将放气系统内压力泄放至0。本发明不需要手动调压与控制各个阀门，并采用阶梯式放气方法，阶梯下降幅度逐次降低，最终使目标放气压力得以精确控制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种小体积高压管路系统自动放气过程中压力控制的方法， 特别是涉及一种解决卫星小容积高压管路自动放气过程中压力精确控制的 方法。

背景技术

在卫星总装AIT(总装集成与测试)过程中，卫星检漏工作占到了10％～ 20％的时间，而检漏工作中航天器的充放气操作又几乎占到了三分之二的时 间；而且，随着航天技术的不断发展，对高可靠、长寿命卫星的需求日趋迫 切，随之而来的对于航天器检漏工作的要求也逐渐提高，其中很重要的一部 分就是对航天器检漏充放气的要求，包括充放气的自动控制、精确控制，以 及充放气控制过程的可靠性、安全性等。

目前，卫星检漏过程中的大容积系统的充放气环节已实现了自动化控制， 但小容积高压系统的充放气依然依靠人工控制，对于放气过程的精确控制和 可靠控制都存在一定风险和隐患，不利于检测自动化。

为逐步实现航天器检漏充放气控制的信息化、自动化和规范化，消除手 动操作带来的不确定性和质量、安全隐患，提高充放气控制的可靠性、安全 性，因此对于卫星小容积高压系统的放气环节进行精确自动控制是十分必要 的。

本发明通过对ER3000电子压力控制器工作特性的分析，结合人工手动控 制小容积放气过程，设计了放气系统，提出了一种卫星小容积高压管路系统 检漏自动放气过程压力精确控制的方法。

发明内容

本发明的目的是通过设计一种自动放气控制系统，提供一种卫星小容积 高压管路系统自动放气过程中压力精确控制的方法(阶梯压力下降法)，以 实现卫星小容积高压系统放气过程中的压力的自动化和高可靠性。

本发明所提供的具体方案如下：

本发明的卫星小容积高压管路系统自动放气过程的压力控制方法，采用 的自动放气控制系统主要包括电控充气阀、电控放气阀、电控至外阀、ER3000 电子压力控制器和气动减压阀，以及将这些器件连接起来的高压管路，其中 电控至外阀与气动减压阀之间的体积尽量小；产品压力传感器设置在电控放 气阀上游临近外接小容积高压产品的接口处，ER3000电子压力控制器和气 动减压阀组成的压力调节机构位于电控放气阀游和电控至外阀的上游，放气 压力传感器设置在气动减压阀下游和电控至外阀之间，系统工作时的气体流 先通过电控放气阀，再通过气动减压阀、电控至外阀，电控充气阀上游连接 高压气源，电控放气阀上游连接卫星小容积系统，电控至外阀下游连接普通 大气，其中，所述控制方法包括如下步骤：

a.连接放气系统与卫星小容积高压管路系统，确保全系统内所有阀门处 于关闭状态；

b.打开电控充气阀，对电控充气阀、电控放气阀和卫星小容积之间的管 路充高压气体，压力到达卫星小容积内相同值后关闭电控充气阀；

c.打开卫星小容积出口的手控阀门，此时整个卫星小容积与电控充气阀 下游和电控放气阀上游之间的部分压力应相同且与卫星小容积内原有压力 相同；

d.打开电控放气阀，调节ER3000电子压力控制器，控制气动减压阀到达 设定开度，通过放气压力传感器反馈压力，使电控至外阀和气动减压阀出口 之间充满一定压力(该压力根据卫星小容积内当前压力和放气目标压力差计 算而得出预设值，最终实施值须是距离预设值最近且是气动减压阀阶梯输出 最低压力的整数倍的值)的气体，关闭电控放气阀；

e.关闭ER3000电子压力控制器，使气动减压阀的开度回归为0，打开电 控至外阀，使气动减压阀出口和电控至外阀之间的气体压力归0；

f.重复d～e步骤，采用阶梯式放气方法，每到下次重复时，气动减压阀 的开度都会减小，直至卫星小容积内压力达到目标压力后，关闭卫星小容积 出口的手控阀门，开启电控充气阀、电控放气阀、电控至外阀，调节ER3000 电子压力控制器，控制气动减压阀开度开至最大，将放气系统内压力泄放至 0。

其中，所述设定开度为一与小容积现有压力值和放气目标压力值之差相 关的参数(该开度对应的输出压力根据卫星小容积内当前压力和放气目标压 力差计算而得出预设值，最终实施值须是距离预设值最近且是气动减压阀阶 梯输出最低压力的整数倍的值)。

其中，目标压力通过产品压力传感器反馈。

其中，整个放气过程中电控充气阀、电控放气阀和电控至外阀均只有两 种状态，即开启状态和关闭状态，而ER3000电子压力控制器的开度有很多 级，即有各种不同开度的多种状态。

本发明所提供的方法适用于带有电子压力控制器置的卫星检漏自动放气 系统，同时对于其它带有相似自动调压装置的放气设备同样适用。本发明采 用以上技术方案，具有以下的特点：

1.本发明在卫星小容积高压管路系统放气过程中，不需要手动调压与控 制各个阀门，只需要在系统中设置好相应的参数自动按程序放气。

2.本发明采用阶梯式放气方法，阶梯下降幅度逐次降低，最终使目标放 气压力得以精确控制。

附图说明

图1为小容积高压自动放气系统工作组成示意图；

图1中的1表示电控充气阀；2表示电控放气阀；3表示ER3000电子压 力控制器；4表示气动减压阀；5表示电控至外阀；6表示系统高压管路；7 表示产品压力传感器；8表示放气压力传感器，9表示压力传感器与ER3000 电子压力控制器间的电信号链路。

图2为小容积高压自动放气系统外接接口示意图，显示了图1与外部 系统连接后的总体工作状态示意图。

图2中的10表示卫星小容积高压管路系统；11表示卫星小容积系统的 手控阀门；12表示外界大气，13表示高压气源。图2主要表示的是图1与 外部系统连接后的总体工作状态示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实 施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方 式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

本发明的小容积自动放气控制系统的系统结构图如图1所示，其主要包 含了电控充气阀(1)、电控放气阀(2)、ER3000电子压力控制器(3)、 气动减压阀(4)、电控至外阀(5)、高压管路(6)、产品压力传感器(7)、 放气压力传感器(8)，电信号传输链路(9)，各阀门按照图2中的顺序进 行连接，组成放气系统，其中至外阀与气动减压阀之间的体积尽量小，产品 压力传感器(7)必须设置在电控放气阀(2)上游临近外接小容积高压产品 的接口处，ER3000电子压力控制器(3)和气动减压阀(4)组成的压力调 节机构必须位于电控放气阀(2)下游和电控至外阀(5)的上游，放气压力 传感器(8)需设置在气动减压阀(4)下游和电控至外阀(5)之间，系统 工作时的气体流向为从左向右，先通过电控放气阀(2)，在通过气动减压 阀(4)，最后通过电控至外阀(5)。

系统外接部分示意图如图2所示，使用放气系统2时，需按照图2的连 接方式，连接各外接单元，外接单元主要包含卫星小容积高压管路系统(10)， 卫星小容积系统的手控阀门(11)，外界普通大气(12)和高压气源(13)。

系统中，电控充气阀(1)、电控放气阀(2)和电控至外阀(5)是同一 类通断型阀门，利用高低电压控制其开关，共有开、关两种状态；气动减压 阀(4)是一种减压类阀门，可以将上游高压气体进行减压输送至下游，其 开度不同，输出的气体压力也不同；ER3000电子压力控制器(3)是一种电 控气驱自动调节阀门，用于对气动减压阀进行控制，可根据PID参数调节气 动减压阀的开度，实现输出压力的调整；高压管路(6)是气体流通的管路， 可以承受高压压力；产品压力传感器(7)和放气压力传感器(8)是用来测 量产品压力和放气过程中系统高压管路内压力的测量装置，其测量值可以反 馈给ER3000电子压力控制器以调整其开度；开度是指阀门的开启程度，在 阀门最低开度的基础上，可以一级一级增大开度，每一级为一个单位开度， 直至阀门全部开启。

具体来说，包括以下控制过程：

1)通过外部计算机对ER3000电子压力控制器(3)的PID参数进行设定， 设定其开度调整规则为：随着气动减压阀上游压力与设定放气目标压力之差 的下降，开度分阶梯减小。例如以1MPa作为目标压力，当气动减压阀上游 压力为10MPa时，开度为80％，当上游压力降低为5MPa时，开度减小为40％， 当上游压力降低为2MPa时，开度减小为20％，不同开度对应的下游输出压 力不同，也就是说越接近放气目标压力时，减压阀开度越小，向下放出的气 量越少。

2)连接放气系统与卫星小容积高压管路系统。确保全系统内所有阀门处 于关闭状态。

3)将电控充气阀(1)上游连接高压气源(13)，打开电控充气阀(1)， 对电控充气阀(1)、电控放气阀(2)和卫星小容积系统(10)之间的管路 充高压气体，压力到达卫星小容积内相同值后关闭电控充气阀(1)。

4)打开卫星小容积高压管路系统出口的手控阀门(11)。将卫星小容积 系统与放气系统的部分管路连为一体，此时整个卫星小容积(10)与电控充 气阀下游和电控放气阀上游之间的部分压力应相同且与卫星小容积内原有 压力相同，即此时产品压力传感器(7)的数据在阀门开启前后应不变；之 后的放气过程中，相当于对这一整体系统进行放气。

5)打开电控放气阀(2)，按照之前设定的调整规律，ER3000电子压力 控制器(3)自动调整，控制气动减压阀(4)到达设定开度(一个与小容积 现有压力值和放气目标压力值之差相关的特定开度)，通过放气压力传感器 (8)反馈压力，使电控至外阀(5)和气动减压阀(4)出口之间充满一定 压力的气体，关闭电控放气阀(2)；

6)关闭ER3000电子压力控制器(3)，这时其就可以控制气动减压阀(4) 的开度回归为0，之后打开电控至外阀(5)，将气动减压阀(4)出口和电 控至外阀(5)之间的气体压力放出，通过放气压力传感器(8)反馈压力为 0即为完成。

7)重复5)和6)的执行程序，采用阶梯式放气方法，每到下次重复时， 气动减压阀(4)的开度都会减小(与小容积当前压力值和放气目标压力值 之差相关)，直至卫星小容积内压力达到目标压力(通过产品压力传感器反 馈压力)后，关闭卫星小容积出口的手控阀门(11)，开启电控充气阀(1)、 电控放气阀(2)、电控至外阀(5)，调节ER3000电子压力控制器(3)， 控制气动减压阀(4)开度开至最大，将放气系统内压力泄放至0。

8)拆除放气系统与卫星小容积高压管路的连接，整个放气过程结束。

需要特别说明的是，整个放气过程中电控充气阀、电控放气阀和电控 至外阀均只有两种状态，即开启状态和关闭状态，而ER3000电子压力控制 器的开度有很多级，即有各种不同开度的多种状态，在初始利用计算机对 ER3000进行放气参数设定后，整个放气运行过程中完全采用自动控制的方 式进行。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该 指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱 离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。