一種高可靠冗余液氫加注系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般地，本發(fā)明涉及低溫介質(zhì)輸送技術(shù)領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明涉及一種用于某型號運(yùn)載火箭的高可靠冗余液氫加注系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)和方法也可推廣應(yīng)用于其他低溫介質(zhì)加注系統(tǒng)及民用低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]火箭燃料分常規(guī)和低溫兩種，先加注常規(guī)燃料，再加注低溫燃料，“火箭點(diǎn)火瞬間的最佳溫度在15攝氏度左右，因?yàn)槿剂霞幼⒑蟛粫?huì)馬上發(fā)射、會(huì)產(chǎn)生回溫，所以現(xiàn)在要調(diào)到不高于10攝氏度”。
[0003]液氫加注系統(tǒng)是地面發(fā)射支持系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在規(guī)定的發(fā)射程序中，按照火箭總體要求，按時(shí)、按量、按品質(zhì)對箭上液氫貯箱進(jìn)行預(yù)冷、加注、補(bǔ)加等工作，并在需要時(shí)泄回液氫。目前我國某衛(wèi)星發(fā)射中心液氫加注系統(tǒng)采用I輛100立方米液氫鐵路加注運(yùn)輸車(以下簡稱A車或100車)和I輛85立方米液氫槽車(以下簡稱B車或85車)搭配使用，液氫加注過程中采用100車進(jìn)行預(yù)冷和大流量加注、采用85車進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)加和射前補(bǔ)加，該加注系統(tǒng)主要存在以下問題:
[0004](I)加注系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備(85車、100車)存在單點(diǎn)環(huán)節(jié)，自動(dòng)補(bǔ)加階段只能由85車完成，且85車和100車在加注系統(tǒng)中工作時(shí)段不同，不能完全進(jìn)行相互替代因而不具備冗余熱備功能，存在一定的故障隱患。
[0005](2)系統(tǒng)加注工藝流程單一，目前只有100車+100車工況，無法滿足高密度發(fā)射要求；
[0006](3)系統(tǒng)壓力和溫度采用人工監(jiān)測，沒有實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，不能保證液氫自動(dòng)補(bǔ)加過程中加注參數(shù)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特性，無法滿足運(yùn)載火箭對推進(jìn)劑加注品質(zhì)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷和不足，上述目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高可靠冗余液氫加注系統(tǒng)，包括:A車、B車、液氫箱、氫燃燒池，以及液路，所述液路連接所述A車、B車、液氫箱和氫燃燒池，其中，所述A車和B車互為備份，均具有裝載燃料的燃料箱且均可單獨(dú)完成預(yù)冷、加注，以及補(bǔ)加工作，并且A車和B車的工作狀態(tài)由所述液路切換和控制。
[0009]進(jìn)一步地，所述控制器件包括:調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、過濾器和截止閥。
[0010]進(jìn)一步地，所述液路包括控制器件、傳感器、汽化器和氣檢接管嘴。
[0011]進(jìn)一步地，所述液路具體包括:A車液路部、B車液路部以及燃料加注液路部。
[0012]進(jìn)一步地，所述A車液路部位于所述A車內(nèi)，且該A車液路部的具體結(jié)構(gòu)為:所述A車液路部包括檢測所述A車的燃料箱中液氫液位的液位計(jì)、檢測所述A車的燃料箱中的壓力的壓力變送器、與所述燃料箱底部連接的溫度傳感器Tl和T2，所述壓力變送器的檢測端位于所述燃料箱內(nèi)并通過第一液路管延伸出所述燃料箱并繼續(xù)連接到手動(dòng)截止閥V05A的一端，所述手動(dòng)截止閥V05A的另一端依次連接手動(dòng)截止閥R01A、汽化器101A，進(jìn)而通過手動(dòng)截止閥KOlA和手動(dòng)截止閥K03A的并聯(lián)，最后延伸到所述燃料箱內(nèi)的底部，所述手動(dòng)截止閥ROIA兩端并聯(lián)手動(dòng)截止閥V04A，所述A車液路部還包括連接到所述燃料箱內(nèi)的液氫中的第二液路管，所述第二液路管延伸出所燃料箱并通過手動(dòng)截止閥VOlA連接過濾器14 μ的一端，所述過濾器14 μ的另一端分別連接第一充氣閥和第二充氣閥，所述第一充氣閥與在所述A車液路部之外的第一低溫軟管連接于第一低溫軟管的第一端，所述手動(dòng)截止閥V05A在其與所述壓力變送器連接的一端處還連接手動(dòng)截止閥V02A的一端，且所述手動(dòng)截止閥V02A的另一端與在所述A車液路部之外的第二低溫軟管連接于第二低溫軟管的第一端。
[0013]進(jìn)一步地，所述A車為在其燃料箱裝載100立方米液氫的鐵路加注運(yùn)輸車，所述B車為在其燃料箱裝載85立方米液氫槽車，所述B車液路部位于所述B車內(nèi)，且該B車液路部的具體結(jié)構(gòu)為:所述B車液路部包括檢測所述B車的燃料箱中液氫液位的液位計(jì)、檢測所述B車的燃料箱中的壓力的壓力變送器，所述壓力變送器的檢測端位于所述B車的燃料箱內(nèi)并通過第三液路管延伸出該燃料箱并繼續(xù)分別連接到手動(dòng)截止閥3Β的第一端，所述手動(dòng)截止閥3Β的第一端與在所述A車液路部之外的第三低溫軟管連接于第三低溫軟管的第一端，所述B車液路部還包括連接到所述B車的燃料箱內(nèi)的液氫中的第四液路管，所述第四液路管延伸出所燃料箱并通過手動(dòng)截止閥IB的一端，所述手動(dòng)截止閥IB的另一端分別連接第三充氣閥和第四充氣閥，所述第三充氣閥與在所述B車之外的第四低溫軟管連接于第四低溫軟管的第一端；所述B車的燃料箱內(nèi)底部延伸出液路管，該液路管依次連接手動(dòng)截止閥2Β、調(diào)節(jié)閥4Β、氣動(dòng)球閥14Β、汽化器并最終連接到所述手動(dòng)截止閥3Β的第一端。
[0014]進(jìn)一步地，所述A車和B車均為在其燃料箱裝載100立方米液氫的鐵路加注運(yùn)輸車，所述B車液路部的具體結(jié)構(gòu)為:所述B車液路部包括檢測所述B車的燃料箱中液氫液位的液位計(jì)、檢測所述B車的燃料箱中的壓力的壓力變送器、與所述燃料箱底部連接的溫度傳感器Tl和Τ2，所述壓力變送器的檢測端位于所述燃料箱內(nèi)并通過第一液路管延伸出所述燃料箱并繼續(xù)連接到手動(dòng)截止閥V05B的一端，所述手動(dòng)截止閥V05B的另一端依次連接手動(dòng)截止閥R01B、汽化器Ι01Β，進(jìn)而通過手動(dòng)截止閥KOlB和手動(dòng)截止閥Κ03Β的并聯(lián)，最后延伸到所述燃料箱內(nèi)的底部，所述手動(dòng)截止閥ROlB兩端并聯(lián)手動(dòng)截止閥V04B，所述B車液路部還包括連接到所述燃料箱內(nèi)的液氫中的第二液路管，所述第二液路管延伸出所燃料箱并通過手動(dòng)截止閥VOlB連接過濾器14 μ的一端，所述過濾器14 μ的另一端分別連接第三充氣閥和第四充氣閥，所述第三充氣閥與在所述B車液路部之外的第四低溫軟管連接于第四低溫軟管的第一端，所述手動(dòng)截止閥V05B在其與所述壓力變送器連接的一端處還連接手動(dòng)截止閥V02B的一端，且所述手動(dòng)截止閥V02B的另一端與在所述B車液路部之外的第三低溫軟管連接于第三低溫軟管的第一端。
[0015]進(jìn)一步地，所述燃料加注液路部位于所述A車、B車、氫燃燒池以及液氫箱之間，且具體結(jié)構(gòu)為:包括氣動(dòng)截止閥17、過濾器40 μ、氣動(dòng)球閥11和氣動(dòng)球閥12，所述氣動(dòng)截止閥17的一端與所述第一低溫軟管的第二端連接，所述過濾器40 μ的一端與所述第四低溫軟管的第二端連接；所述氣動(dòng)截止閥17的另一端與所述過濾器40 μ的另一端連接后，依次通過流量計(jì)、密度計(jì)、氣動(dòng)截止閥13，以及氣動(dòng)球閥16連接到氣動(dòng)球閥8的一端，其中該密度計(jì)的兩側(cè)分別連接溫度傳感器和壓力變送器，所述氣動(dòng)截止閥13與密度計(jì)之間還連接第二液氫過濾器40 μ的一端，該第二液氫過濾器40 μ的另一端連接第一氣檢接管嘴；所述氣動(dòng)球閥11的一端與第二低溫軟管的第二端連接，所述氣動(dòng)球閥12的一端與第三低溫軟管的第二端連接；所述氣動(dòng)球閥11的另一端與所述氣動(dòng)球閥12的另一端連接后，分別連接第一液氫過濾器40 μ的一端、氣動(dòng)截止閥5的一端和氫燃燒池的第一接口，所述第一液氫過濾器40 μ的另一端連接第二氣檢接管嘴，所述氣動(dòng)截止閥5的另一端連接在所述氣動(dòng)截止閥13和氣動(dòng)球閥16之間；所述氣動(dòng)球閥8的另一端分別連接第氣動(dòng)截止閥15的一端、壓力變送器、溫度傳感器、氣動(dòng)截止閥6的一端，以及氣動(dòng)截止閥7的一端，所述氣動(dòng)截止閥15的另一端連接第一節(jié)流閥的一端，第一節(jié)流閥的另一端分別連接氫燃燒池的第二接口以及液氫箱的第一接口，所述氣動(dòng)截止閥7的另一端連接第二節(jié)流閥的一端，所述第二