[发明专利]一种控制推进剂贮箱压力的方法

权利要求书

1.一种控制推进剂贮箱压力的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】搭建增压系统，所述增压系统包括增压气体减压器，放气气动阀A10，压力变送器，并联的第一控制组件、第二控制组件以及第三控制组件，所述第一控制组件包括串联的气动阀A8和孔板，所述第二控制组件包括串联的气动阀A9和孔板，所述第三控制组件包括串联的气动阀A9a和孔板，所述气动阀A8、气动阀A9、气动阀A9a的控制端均与控制中心连接，其输入端均通过减压器与气源连接，所述孔板的输出端与贮箱连接；其中与气动阀A9a串联的孔板固定，与气动阀A8、气动阀A9串联的孔板尺寸需根据计算结果确定，气动阀A8直径大于气动阀A9、气动阀A9a的直径，压力变送器用于采集贮箱内压力，放气气动阀A10的控制端均与控制中心连接，其输入端与贮箱连接，输出端通大气；

2】启动控制中心，根据用户需要的泵入口压力曲线实现对泵入口压力的控制：所述泵入口压力曲线包括依次连接的前稳段、升压段、过载段和放气段：

2.1】打开气动阀A9a，实现泵入口压力的前稳段控制：

2.1.1】根据气体流量公式计算出前稳段所需的气体质量流量G_B^A9a：

GBA9a=Qy0′′-t1RT(Poyt1×103+9.81×ρy×Vd0′′is)]]>

其中：

G_B^A9a-前稳段所需的气体质量流量，即流经气动阀A9a的增压气体质量流量，kg/s；

-贮箱内前稳段的平均体积流量，L/s；

R-增压气体常数，氮气气体常数为296.9；

T-增压气体温度，取283K；

P_oy^t1-前稳段结束时贮箱压力，MPa；

V_d^0″-前稳段开始时推进剂贮箱气垫量，m³;

t1-前稳段结束时时间，s；

ρ_y-推进剂密度；

i-使用贮箱个数；

s-贮箱截面积；

2.1.2】根据增压气体流量计算减压器出口压力

减压器出口压力计算公式：

G_B^A9a=f_A9a·P_ey÷α_A9a

其中：

α_A9a-增压系数，α_A9a=1/（0.408·C），无量纲；

f_A9a—与气动阀A9a串联的孔板截面积，mm²；

P_ey—减压器出口压力，MPa；

2.1.3】将减压器压力值调整至计算出的压力P_ey：

将减压器压力值调整至计算出的压力P_ey以后，实现泵入口压力前稳段的控制；

2.2】打开气动阀A8，实现泵入口压力的升压段的控制：

2.2.1】根据气体流量公式计算出升压段所需的气体质量流量G_B^A9a+A8：

GBA9a+A8=Qyt1-t2RTPoyt2′′×103+(poyt2-Poyt1)×Vdt1×106RT(t2-t1))]]>

其中：

G_B^A9a+A8-升压段所需的增压气体质量流量，即流经气动阀A8和A9a的增压气体质量流量，kg/s；

Q_y^t1-t2-贮箱内推进剂升压段的平均体积流量，L/s；

R-增压气体常数；

T-增压气体温度，取283K；

P_oy^t1-开始升压时贮箱压力，MPa；

P_oy^t2-升压结束时贮箱压力，MPa；

V_d^t1-开始升压时贮箱气垫量，m³；

t1-开始升压时时间，s；

t2-升压完毕时时间，s；

2.2.2】根据升压段所需的增压气体质量流量和下述公式计算与气动阀A8串联的孔板的实际尺寸：

G_B^A9a+A8=f_A8·P_ey÷α_A8+f_A9a·P_ey÷α_A9a=f_A8+A9a·P_ey÷α_A8+A9a

其中：

α_A8+A9a-增压系数，α_A8+A9a=1/（0.408·C），无量纲；

G_B^A9a+A8-升压段所需的增压气体质量流量，即流经气动阀A8和A9a的增压气体质量流量，kg/s；

f_A8+A9a-与气动阀A9a和气动阀A8串联的孔板截面积和，mm²；

P_ey-减压器出口压力，MPa；

f_A8—与气动阀A8串联的孔板截面积，mm²；

f_A9a—与气动阀A9a串联的孔板截面积，mm²；

α_A8—与气动阀A8串联的孔板的增压系数；

α_A9a—与气动阀A9a串联的孔板增压系数；

根据计算得出的孔板截面积计算出孔板孔径；

2.2.3】根据计算出的孔径更换孔板：

按照得出的孔板尺寸选取匹配孔板，并安装入增压系统，此时系统实现升压段控制；

2.3】关闭气动阀A8，打开气动阀A9，实现泵入口压力的过载段的控制；

2.3.1】根据气体流量公式计算出过载段所需的气体质量流量G_B^A9a+A9

GBA9a+A9=Qyt2-t3′′RT(Poyt3′′×103+9.81×ρy×Vdt2′′is)]]>

其中：

G_B^A9a+A9-过载段所需的增压气体质量流量，即流经气动阀A9和A9a的增压气体质量流量，kg/s；

-贮箱内推进剂过载段的平均体积流量，L/s；

R-增压气体常数；

T-增压气体温度，取283K；

-过载段结束时贮箱压力，MPa；

V_d^t2-过载段开始时贮箱气垫量，m³；

ρ_y-贮箱内推进剂密度；

i-使用容器个数；

s-容器截面积；

2.3.2】根据过载段所需的增压气体质量流量、下述两个公式计算与气动阀A9串联的孔板的实际尺寸：

fA9=5.1006×GBA9Pey]]>

G_B^A9=G_B^A9a+A9－G_B^A9a

其中：

G_B^A9—升压段所需的增压气体质量流量，即流经气动阀A9的增压气体质量流量，kg/s；

f_A9—与气动阀A9串联的孔板截面积，mm²；

P_ey—减压器出口压力，MPa；

根据计算得出的孔板截面积计算出孔板孔径；

2.3.3】根据计算出的孔径更换孔板：

按照得出的孔板尺寸选取匹配孔板，并安装入增压系统，此时系统实现过载段控制；

2.4】关闭气动阀A9、气动阀A9a，同时打开放气阀A10，实现泵入口压力放气段的控制：

放气时当压力变送器采集到压力值达到用户需求时，关闭放气阀A10，实现放气段控制；

2.5】维持系统当前状态，实现后稳段的控制。