Назначение
Система автоматизированная информационно-измерительная «ИС-16» (далее - Система) предназначена для измерений основных параметров при стендовых испытаниях газотурбинных двигателей (ГТД) на стенде 16 ОАО «НПО «Сатурн»: крутящего момента силы, давления газа (воздуха), жидкостей, температуры газа (воздуха), жидкостей, напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры, частоты переменного тока, соответствующей значениям частоты вращения роторов, массовых расходов жидкого и газообразного топлива, расхода (прокачки) масла.
Описание
Система имеет модульную конструкцию, включающую в себя датчики, кондиционеры сигнала, аналого-цифровые преобразователи и цифровую аппаратуру «верхнего уровня» (специализированные платы, компьютеры со специализированным программным обеспечением, мониторы).
Принцип работы Системы заключается в преобразовании измеряемых параметров ГТД датчиками (первичными преобразователями) в соответствующие электрические сигналы, преобразовании электрических сигналов в цифровые коды и передаче последних в персональный компьютер (ПК) верхнего уровня Системы для дальнейшего преобразования их в цифровые коды упомянутых физических величин.
Функционально Система состоит из 6-ти модулей, включающих в себя соответствующие измерительные каналы (ИК):
- модуль измерений крутящего момента силы (МИКМ);
- модуль измерений массового расхода жидкого и газообразного топлива (МИРТ);
- модуль измерений давления газа (воздуха) и жидкостей (МИД);
- модуль измерений температуры газа (воздуха), жидкостей (МИТ);
- модуль измерений прокачки масла (МИПМ);
- модуль измерений частоты вращения роторов (МИЧВР).
Часть ИК не содержит первичных преобразователей, которые поставляются в составе испытываемого двигателя и подсоединяются к Системе только на период испытаний (например, МИЧВР, МИТ - частично). Суммарное количество ИК по всем измерительным модулям составляет 196.
Модуль измерений крутящего момента силы (МИКМ)
МИКМ содержит следующие элементы:
- гидротормоз с балансирным корпусом типа HS6590X(SI);
- рабочий тензорезисторный датчик силы типа TH-UC-10000
(питание моста датчика осуществляется от элемента AD588, аналого-цифровое преобразование выходного сигнала датчика осуществляется измерительным модулем типа МРС563С2Р40);
- датчик силы калибровочный модели TH - UC-10000 в комплекте с гидронагружателем и образцовым рычагом;
- весовой индикатор мод. TAD 3, предназначенный для измерений сигнала калибровочного датчика.
Крутящий момент силы, приложенный к балансирному корпусу, уравновешивается моментом сил реакции рабочего тензорезисторного датчика. Его выходной сигнал, пропорциональный крутящему моменту силы, преобразуется в пропорциональный цифровой код с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Модуль измерений массового расхода жидкого и газообразного топлива (МИРТ)
МИРТ включает в свой состав кориолисовы расходомеры Micro Motion СМБ100М с преобразователями 3500, которые предназначены для измерений массового расхода газообразного (1 расходомер) и жидкого топлива (4 расходомера). Цифровые сигналы с выходов расходомеров поступают в компьютер верхнего уровня, где по известной градуировочной характеристике преобразуются в цифровые коды массовых расходов газообразного или жидкого топлива. Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Модуль измерений давления газа (воздуха) и жидкостей (МИД)
МИД предназначен для измерений давления воздуха, газа и жидкостей. МИД включает в свой состав датчики Druck LPX 5481 с верхними пределами (ВП), кгс/см2 (диф):
0,1; 0,2- для измерений давления воздуха на входе в двигатель, датчики Druck PTX 1400, Метран -150ТG с ВП, кгс/см2: 1,6 (абс); 4 (абс); 25 (изб); 60 (абс) - для измерений давления газа по тракту двигателя и газообразного топлива, с ВП, кгс/см , (изб): 1; 6; 0,25; 4- для измерений давления масла и жидкого топлива.
Примечание - диф - перепад давления; абс - абсолютное давление; изб -избыточное давление.
Электрические сигналы с выходов датчиков поступают на плату PXI - 6289, где преобразуются в соответствующие цифровые коды с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Модуль измерений температуры газа (воздуха), жидкостей (МИТ)
МИТ предназначен для измерений температуры воздуха на входе в двигатель, газа по тракту двигателя, рабочих жидкостей и корпусов двигателей. МИТ включает в себя:
- ИК электрического напряжения постоянного тока (на базе термостанции EX1048), работающие с термопарами (ТП) типа ТХА, ТХК, расположенными на двигателе. Электрическое напряжение с выходов ТП, соответствующее значениям температуры, поступают на вход модуля EX1048, где преобразуются (с поправкой на температуру «холодных» спаев) в соответствующий цифровой код с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
- ИК температуры воздуха на входе двигатель и масла состоят из нормализатора KFD2-UT2-Ex1, платы PXI - 6289 и термометров сопротивления (ТС) типа П98АМ, ТСМ Метран 254-04-60-В-3-1. Электрическое сопротивление ТС преобразуется в напряжение постоянного тока и в плате PXI - 6289 - в соответствующие цифровые коды с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Модуль измерений частоты вращения роторов (МИЧВР)
МИЧВР содержит четыре ИК частоты переменного тока (на базе нормализатора FL 157A-003 и АЦП PXI - 6602/ PXI-6608). Сигналы частоты переменного тока с выходов датчиков типа ДЧВ-7М1, расположенных на двигателе, соответствующей значениям частоты вращения роторов, поступают на вход нормализатора сигналов и далее на вход АЦП. Цифровые коды с выхода АЦП, поступают в компьютер верхнего уровня Системы, где с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Модуль измерений прокачки масла (МИПМ)
МИПМ состоит из двух турбинных преобразователей расхода типа ТПР13, нормализатора FL 157A-003 и АЦП PXI - 6602/ PXI-6608, преобразующего частоты выходных сигналов ТПР13 в соответствующие цифровые коды. Последние поступают далее в компьютер верхнего уровня системы, где с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК, результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) систем реализовано в пакетах обработки сигналов SSD_EX_CVI.rar, SSD_EX_CVI_AVP 1.0.0.rar, Сервер ^mendSe^^, ARM_BI.exe (ПО 91E90E37, ПО D9DF0093, ПО 72E2E42D, ПО 62411128), установлено на аппаратуре верхнего уровня и является встроенным. Идентификационным признаком ПО служит номер версии, который отображается в заголовке главного окна ПО и в специальном окне с информацией о ПО, которое может быть вызвано через главное меню ПО. Конструкция систем исключает возможность несанкционированного влияния на ПО СИ и измерительную информацию. Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных воздействий в соответствии с Р 50.2.077-2014 - «средний». Используемое ПО защищено проверкой файла лицензии и паролем, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификаци онное наименование ПО | Система сбора данных (ССД давлений, частот и сопротивлений -архив) SSD_EX_CVI.rar | Система сбора данных (ССД термостанций -архив) SSD_EX_CVI_AV P 1.0.0.rar | Программа Сервер ИВК StendServe r.exe | Рабочее место инженера по испытаниям: ARM BI.exe |
| Номер версии (идентификацио нный номер) ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | 1.0.0.0 | 1.0.0.0 | 1.25.1.127 | 1.0.0.0 |
| Цифровой идентиф икатор ПО | 91E90E37 | D9DF0093 | 72E2E42D | 62411128 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC32 | CRC32 | CRC32 | CRC32 |
| Примечания. 1. ПО не может быть модифицировано, загружено или прочитано через какой-либо интерфейс после опломбирования |
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики Систем приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Измеряемые параметры, количество ИК, единицы измерения | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешности |
| 1 Крутящий момент силы, 1 ИК, Н-м, | от 0 до 20000 | ± 0,5 % от 0,5 Мтах 1) ± 0,5 % от ИЗ2) |
| 2 Массовый расход топлива на базе кориолисова расходомера (газообразное топливо), 1 ИК, кг/ч | от 0 до 6000 | ± 0,5 % от 0,5 Gmax3) ± 0,5 % от ИЗ4) |
| 3 Массовый расход топлива на базе кориолисовых расходомеров (жидкое топливо), 4 ИК, кг/ч | от 0 до 3000 | ± 0,3 % от 0,5 Gmax3) |
| Измеряемые параметры, количество ИК, единицы измерения | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешности |
| | | ± 0,3 % от ИЗ4) |
| 4.Перепад между атмосферным и полным давлением воздуха на входе в двигатель на базе датчиков Druck LPX 5481, 2 ИК, Па (кгс/см2) | от 0 до 0,98^ 104 (диф.) (от 0 до 0,1) (диф.) | ± 50 Па |
| 5 Перепад между полным и статическим давлением воздуха на входе в двигатель на базе датчиков Druck LPX 5481, 2 ИК, Па (кгс/см2) | от 0 до 1,96^ 104 (диф.) (от 0 до 0,2) (диф.) | ± 0,5 % от ИЗ |
| 6 Давление газа по тракту двигателя на базе датчиков Druck PTX 1400), 2 ИК + 1 ИК, Па 2 (кгс/см ) | от 0 до 15,68^ 104 (абс) (от 0 до 1,6) (абс) от 0 до 245 •Ю4 (изб) (от 0 до 25) (изб) | ± 0,3 % от ВП |
| 7 Давление газообразного топлива на базе датчиков Druck PTX 1400, 1 ИК + 1 ИК, Па 2 (кгс/см ) | от 0 до 39,2-104 (абс) (от 0 до 4) (абс) от 0 до 588-104 (абс) (от 0 до 60) (абс) | ± 1,0 % от ВП |
| 8 Давление масла, жидкого топлива на базе датчиков Druck PTX 1400, (2ИК+5ИК+4 ИК)-масло, 4 ИК - жидкое топливо, Па (кгс/см ) | от 0 до 2,45-104 (изб) (от 0 до 0,25) (изб) от 0 до 9,8-104 (изб) (от 0 до1)(изб) от 0 до 58,8-104 (изб) (от 0 до 6) (изб) от 0 до 39,2-104)(изб) (от0 до 4)(изб) | ± 1,0 % от ВП5) |
| 9 Температура воздуха (газа) по тракту и корпусов двигателя на базе термопар ТХК(Ь), кл. допуска 2, 48 ИК, °С (К) | от минус 32 до плюс 667 (от 241 до 940) | ± 1,0 % от ВП |
| 10 Температура воздуха (газа) по тракту двигателя на базе термопар ТХА(К), кл. допуска 2, 96 ИК, °С (К) | от минус 40 до плюс 1300 (от 233 до 1573) | ± 1,0 % от ВП |
| 11 Температура воздуха на входе в двигатель на базе датчиков температуры П98АМ, 6 ИК, °С (К) | от минус 40 до плюс 40 (от 233 до 313) | ± 0,5 % от ИЗ |
| 12 Температура масла на базе приемников температуры ТСМ Метран 254-04-60-В-3-1, 2 ИК, °С | от 15 до 60 | ± 1,0 % от ВП |
| 13 Частота переменного тока соответствующая частоте вращения роторов на базе датчика ДЧВ-7М1, 4 ИК, Гц | от 0 до 32000 | ± 0,1 % от ВП |
| 14 Расход (прокачка) масла на базе турбинных преобразователей расхода ТПР13, 2 ИК, л/ч | от 1080 до 9000 | ± 1,0 % от ВП |
| Измеряемые параметры, количество ИК, единицы измерения | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешности |
| 15 Электрическое напряжение постоянного тока, соответствующее значениям температуры газа и корпусов по тракту двигателя, 144 ИК, мВ | от 0 до 66 | ± 0,08 % от ВП |
| 16 Частота переменного тока, соответствующая значениям частоты вращения ротора компрессора, 4 ИК, Гц | от 0 до 32000 | ± 0,001 % от ВП |
Примечания:
1) В диапазоне (от 0 до 0,5)-Rmax;
2) В диапазоне (от 0,5 до 1,0)-Rmax;
3) В диапазоне (от 0 до 0,5)-Gmax;
4) В диапазоне (от 0,5 до 1,0)-Gmax;
5) с учетом погрешности измерений атмосферного давления;
6) М1ШХ - верхний предел диапазона измерений крутящего момента силы; Gmax - верхний предел диапазона измерений массового расхода топлива; ТПР -турбинный преобразователь расхода;
ИЗ - измеряемое значение;
ВП- верхний предел измерений.
Диапазон рабочих температур, °С:
• в пультовой 30;
от плюс 10 до плюс от минус 40 до плюс
от 187 до 242; от 49 до 51;
• в испытательном боксе 40;
Параметры электрического питания:
• напряжение, В
• частота, Гц
• потребляемая мощность, кВ А 10.
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более:
- модуль 1500 х 3 х 2;
момента
сил
топлива
давления
температуры
роторов
расхода
0,7 х 0,7 х 0,7;
- модуль 1 х 1х 1;
- модуль 0,5 х 0,5 х 0,5;
0,3 х 0,3 х 0,3;
вращения
прокачки
масла 0,3 х 0,3 х 0,3.
Примечание. Система включает в свой состав элементы, распределенные по стенду. Указанные габаритные размеры носят ориентировочный характер при условии концентрации элементов системы в одном месте.
измерений крутящего
модуль измерений массового
измерений измерений
модуль измерений частоты
модуль измерений
Знак утверждения типа
наносится графическим способом на таблички, закрепленные на стойках Систем и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
Комплектность Системы приведена в таблице 3.
Таблица 3
| №п/п | Наименование | Кол. | Примечание |
| 1 | Гидротормоз HS6590X (SI)), производство фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИКМ |
| 2 | Датчик силы рабочий мод. TH - UC-10000 фирмы «Nobel Systems Ltd» | 1 | В составе МИКМ |
| 3 | Комплект «датчик силы калибровочный мод. TH -UC-10000 фирмы «Nobel Systems Ltd» - весовой индикатор мод. TAD 3» | 1 | В составе МИКМ |
| 4 | Г идронагружатель с ручной помпой (комплектация фирмы «Froude Hofmann») | 1 | В составе МИКМ |
| 5 | Расходомеры Micro Motion CMF100М с преобразователем 3500 | 5 | В составе МИРТ |
| 6 | Датчики дифференциального давления типа Druck LPX 5481, диапазоны измерений (от 0 до 0,1), (от 0 до 0,2), кгс/см , фирмы «GE Druck » | 1+1 | В составе МИД |
| 7 | Датчики абсолютного давления типа Druck PTX 1400 с диапазонами измерений, кгс/см : (от 0 до1,6), (от 0 до 4), (от 0 до 25), (от 0 до 60) фирмы «GE Druck » | 2+1+1+1 | В составе МИД |
| 8 | Датчик избыточного давления типа Druck PTX 1400 с диапазоном измерений, кгс/см : (от 0до 0,25), (от 0 до 1), (от 0 до 4), (от 0 до 6), фирмы «GE Druck» | 2+5+5+4 | В составе МИД |
| 9 | Датчик избыточного давления типа Метран -150ТG с диапазоном измерений, кгс/см2: (от 0 до 60), (от 0 до 10), ПГ «Метран» | 3+2 | В составе МИД |
| 10 | Приемники температур П98-АМ, класс B, фирмы «Электроприбор» | 6 | В составе МИТ |
| 11 | Приемники температур ТСМ Метран 254-04-60-В-3-1, ПГ «Метран» | 2 | В составе МИТ |
| 12 | Турбинные преобразователи расхода типа ТПР-1 | 2 | В составе МИПМ |
| 13 | Контроллер Texcel VX100, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИКМ |
| 14 | АЦП системы PXI 1002, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИКМ |
| 15 | Термостанция EX1048, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИТ |
| 16 | Нормализатор KFD2-UT2-Ex1, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1+1 | В составе МИТ |
| 17 | Плата PXI - 6289, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИД |
| 18 | Нормализатор FL 157A-003, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИЧВР, МИПМ |
| 19 | АЦП PXI - 6602/ PXI-6608, комплектация фирмы «Froude Hofmann Ltd» | 1 | В составе МИЧВР, МИПМ |
| 20 | Источник бесперебойного питания UPS | 1 | |
| 21 | Усилитель - разветвитель сети HUB | 1 | |
| 22 | Шкаф (стойка) СВТ | 1 | |
| 23 | Блок питания датчиков давления 22БП36 | 9 | |
| 24 | Операторская станция на базе компьютера типа Pentium | 1 | |
Поверка
осуществляется в соответствии с документом МП ИС-16 «Система автоматизированная информационно-измерительная «ИС-16». Методика поверки», утвержденным ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» 12 ноября 2014 г., ФГУП «ВНИИМС» 17 ноября 2014 г.
Основные средства поверки:
- тензорезисторный силоизмеритель типа С-2-5-С2 фирмы «Тензо-М», диапазон измерений силы от 0 до 20000 Н, класс точности ± 0,03 % с весовым терминалом типа ТВ-003/05Н, пределы допускаемой основной погрешности измерений ± 0,02 % (рег. № 53838-13);
- термометр жидкий стеклянный технический по ГОСТ 28498-90 (рег. № 303-91): диапазон измерений от 0 до 50 °С, от 50 °С до 100 °С- класс точности 1;
- калибратор давления типа DPI-620 (рег. № 16347-09): диапазон от минус 0.2 до плюс 7 МПа, пределы допускаемой приведенной (к ВП) погрешности измерений избыточного давления (разрежения) ± 0,025 %;
- микроманометр типа МКВ на диапазон 2,5 кПа (рег. № 968-74): диапазон измерений (от 0 до 2,5) кПа, пределы допускаемой приведенной (к ВП) погрешности измерений избыточного давления (разрежения) ± 0,02 %;
- измеритель влажности и температуры ИВТМ-7-МК-С-М с преобразователем ИПТВ-056/М3-03 (рег. №15500-07): диапазон измерений влажности от 0 до 100 %, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений влажности ± 2 %, диапазоны измерений температуры от минус 40 до плюс 110 °С, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры ± 0,4 °С;
- барометр рабочий сетевой БРС-1М-1 (рег. № 16006-97): диапазон измерений абсолютного давления от 600 до 1100 гПа (от 450 до 825 мм рт. ст.), пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений абсолютного давления ± 33 Па (± 0,25 мм рт. ст.);
- калибратор многофункциональный МСX-IIR (рег. № 11204-88): диапазоны воспроизведения напряжения постоянного тока от минус 10 до плюс 100 мВ, пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения напряжения постоянного тока ± (0,003 % ИВ + 0,004 % ВПИ+0,001 мВ), где ИВ - значение измеряемой величины, ВПИ - верхний предел измерений, мВ, диапазон воспроизведения электрического сопротивления от 0 до 400 Ом, пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения электрического сопротивления ± (0,005 % ИВ + 0,008 % ВПИ + 0,001 мВ), где ИВ - значение измеряемой величины, ВПИ - верхний предел измерений, Ом;
- магазин сопротивлений Р4831 (рег. № 48930-12): диапазон воспроизведения электрического сопротивления от 0,1 до 100 000 Ом, класс точности 0,02/2,5-10" ;
- установка поверочная УПСЖ 50/ПВ (рег. №40645-09): диапазон воспроизведения расхода жидкости от 0,01 до 50 м /ч, пределы допускаемой относительной погрешности измерений массового расхода ± 0,06 % для импульсных ИК, ± 0,08 % для аналоговых ИК;
- генератор Г3-110 (рег. № 5460-76): диапазон частот от 0,01Гц до 2МГц, абсолютная погрешность установки частоты ± 3 • 10-7 Гц;
- эталонная расходомерная установка (ЭРУ) (рег. №20888-01): диапазон воспроизведения расхода жидкости от 0,1 до 200 м3/ч, пределы допускаемой погрешности измерений объемного расхода жидкости ± 0,15 %;
- частотомер-хронометр Ф 5041 (рег. № 4196-74): диапазон измерений интервалов времени от 10 мкс до 104 с; пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений времени ± 0,001 с;
- комплект градуировочных грузов 4 класса по ГОСТ OIML R111-1-2009.
- набор гирь ГО-4-1110 , КГО-4-5 (рег. № 5603-76).
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 4 документа «Система автоматизированная информационноизмерительная «ИС-16». Руководство по эксплуатации. РЭ ИС-16».
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе автоматизированной информационно-измерительной «ИС-16»
- ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры
- ГОСТ 8.129-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты.
- ГОСТ Р 8.802-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа.
- ГОСТ 8.142-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений массового и объемного расхода (массы и объема) жидкости.
- ГОСТ 8.187-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений разности давлений до 4104 Па.
- ГОСТ Р 8.752-2011 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений крутящего момента силы.
- ГОСТ 8.027-2001 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы.
- ОСТ 1 01021-93 Стенды для испытаний авиационных двигателей в наземных условиях. Общие технические требования
- ОТУ-2012 Общие технические условия на изготовление, ремонт, приёмку и поставку авиационных двигателей для воздушных судов
- Техническая документация изготовителя
61763-15: Описание типа СИСкачать252.0 Кб