[发明专利]一种用于多工质气体微流量校准的供气装置及供气方法

说明书

技术领域

本发明涉及供气技术领域，具体涉及用于多工质气体微流量校准的供气装置及供气方法。

背景技术

我国东五平台通信卫星、XY-2载人空间站试验卫星及近地轨道重力梯度卫星已开始研究并使用电推进技术作为卫星的动力系统，实现卫星姿态和轨道的精确控制。在电推进系统研制过程中工质气体微流量精确测量关系到电推进系统的比冲及功率，从而影响航天器的总质量、功耗、寿命、承载能力及经济成本等。目前，电推进系统工质气体微流量供气装置存在供给的校准气体与工质实际气体不符、稳压室提供的校准气体压力与工质气体实际压力不一致、供给的校准气体纯度不能满足校准要求等问题，在DFH-5平台卫星研制过程中，出现了推力器研制单位和贮供子系统研制单位对工质气体微流量校准偏差较大的现象；在XY-2试验卫星任务中，出现了工质气体微流量与推力反演流量偏差20％的问题，已经严重影响了电推进系统参数的确定及后续科研型号任务的开展。经电推进研制单位分析原因后，工质气体微流量不准确造成了该问题，因此急需研制电推进系统工质气体微流量供给装置，用于开展电推进系统工质气体微流量精确校准技术研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于多工质气体微流量校准的供气装置及供气方法，该供气装置能够提供与工质实际气体相符的校准气体，同时提供的校准气体压力与工质气体实际压力一致；供气方法简单可行，易操作。

本发明的具体实施方案如下：

一种用于多工质气体微流量校准的供气装置，该供气装置包括储气系统、电气路转换器、稳压系统、校准系统及抽空机组；

所述储气系统用于提供多种校准气体；电气路转换器用于确保进入稳压系统的气体达到预设的入口压力；稳压系统用于提供达到预设出口压力的校准气体；所述抽空机组用于对供气装置抽真空；

储气系统通过管道与稳压系统连接，电气路转换器以及入口阀门设在储气系统与稳压系统之间的管道上，稳压系统与校准系统串联，气体质量流量控制器设在稳压系统与校准系统之间的管道上，所述抽空机组设在电气路转换器与入口阀门的管道上。

进一步地，所述储气系统由多个高压气瓶通过管道并联而成，每个高压气瓶均连接一个电气路转换器。

进一步地，所述稳压系统包括稳压室、压力计及出口阀门，稳压室与压力计串联，出口阀门设在稳压室出口的管道上；每个稳压室及压力计均与一种工质气体的管道对应相连。

进一步地，所述稳压室设有放气阀，通过放气阀调节稳压室内的气体压力；同时在抽空机组与阀门之间的管道上设置过滤器，用于当放气阀打开时，过滤进入管道的气体杂质。

进一步地，所述稳压室的容积根据预设压力值设计，稳压室选用不锈钢，稳压室内壁进行处理以减小放气率。

进一步地，所述管道的内径和长度由稳压系统的预设压力以及抽空机组的抽速决定。

进一步地，当供给的校准气体为氦气时，在供气装置上连接氦质谱检漏仪对装置进行检漏。

一种用于多工质气体微流量校准的供气方法，具体操作步骤如下：

步骤一、打开入口阀门及出口阀门，开启抽气机组，采用压力计读取稳压室中的压力，待压力达到10Pa量级时，关闭入口阀门及出口阀门，然后关闭抽气机组；

步骤二、开启电气路转换器，打开入口阀门，当管道中的校准气体达到预设的入口压力时，校准气体经由电气路转换器及入口阀门进入稳压室，待稳压室中的压力达到预设的入口压力时，关闭入口阀门，观察并记录压力计的压力值，直至稳压室中压力达到预设的出口压力且保持稳定；

步骤三、打开出口阀门，开启气体质量流量控制器，调节气体质量流量控制器的流量值，使满足要求的校准气体进入校准系统进行校准；

步骤四、重复步骤一～三，通过开启不同校准气体对应的电气路转换器及相应的入口阀门和出口阀门，即得到需要校准不同工质气体的校准气体。

进一步地，所述步骤一中进一步包括，当稳压室内的压力大于预设的入口压力时或者大于当地大气压，打开放气阀直接放气减小稳压室中的气体。

进一步地，当稳压室压力变化小于1％，即达到稳定压力。

有益效果：

1、本发明由多个高压气瓶并联而成的储气系统用于提供多种校准气体，能够提供与工质实际气体相符的校准气体；同时，研究发现，校准气体压力与工质气体实际压力不一致对工质气体微流量校准偏差较大，而通过电气路转换器和稳压系统来确保校准气体的进出口压力，使得提供的校准气体与工质气体实际压力一致，更加符合实际工况，对工质气体微流量校准更为精确。