Назначение
Система автоматизированная информационно-измерительная «ИС-22» (далее по тексту - Система, АИИС) предназначена для измерений параметров технологических процессов стендовых испытаний газогенераторов (ГГ) (далее - объект испытания): силы от тяги двигателя; расходов массового и объемного; абсолютного, избыточного и разности давлений газообразных и жидких сред; температуры поверхностей, газообразных и жидких сред; относительной влажности; напряжения и силы постоянного тока; виброскорости; частоты переменного тока, а также для отображения и документирования результатов измерений и расчетных величин при испытаниях на стенде № 22 ПАО «ОДК-Сатурн», г. Рыбинск.
Описание
Принцип действия АИИС при измерении физических величин (массового и объемных расходов, давления, силы от тяги двигателя, виброскорости, относительной влажности, напряжения и силы постоянного тока) основан на преобразовании измеряемых физических величин первичными измерительными преобразователями (1111) в электрические сигналы, функционально связанные с измеряемыми физическими величинами, с последующим преобразованием, нормализацией и передачей их по каналам связи в измерительные модули комплекса измерительно-вычислительного «ИВК-22» (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 64205-16, далее - ИВК) для цифрового преобразования и регистрации измеренных величин с последующей передачей для отображения средствами вычислительной техники.
Конструктивно АИИС представляет собой автоматизированное рабочее место операторов, рассчитанное на работу трех операторов и пять шкафов системы сбора данных (далее - ССД) с установленными в них модулями стандартов PXI, SCXI, CRIO, объединенных локальной сетью Ethernet, комплекта 1111, комплекта кабелей:
-шкаф приборный 1 ИНСИ.425841.100.00 - устанавливается в помещении пультовой. Предназначен для размещения следующего оборудования: рабочей станции «Сервер», системы сбора данных № 1 (далее - ССД1), источника питания РРЕ-3323, коммутаторов сети Ethernet, переключателя KVM, станции синхронизации и точного времени GP Starplus, измерителя влажности и температуры ИВТМ-7, источников питания 24 В постоянного тока для питания аппаратуры системы;
-шкаф приборный 2 ИНСИ.425841.200.00 - устанавливается в помещении пультовой. Предназначен для размещения следующего оборудования: рабочей станции «система записи», системы сбора данных № 2 (далее - ССД2), источника питания РРЕ-3323, сервера интерфейсов RS-232/485, коммутаторов Cisco, нормализаторов частотных сигналов FL157A;
-шкаф кроссовый 1 ИНСИ.425841.300.00 - устанавливается в помещении бокса. Предназначен для размещения следующего оборудования: ряды DIN-реек с клеммами для подключения преобразователей давления;
- шкаф термостанционный ИНСИ.425841.400.00 - устанавливается в помещении бокса. Предназначен для размещения оборудования сбора, обработки и передачи информации о температуре - управляемый коммутатор и температурные станции для подключения преобразователей термоэлектрических. Шкаф оснащён системой обогрева и вентиляции, для обеспечения нормальных условий работы установленного в него оборудования;
-шкаф кроссовый 2 ИНСИ.425841.500.00 - устанавливается в помещении бокса. Предназначен для размещения следующего оборудования: системы сбора данных № 3 (далее ССДЗ), ряд DIN-реек с клеммами для подключения термопреобразователей сопротивления и аналоговых сигналов;
- автоматизированное рабочее место операторов ИНСИ.425841.600.00 - устанавливается в пультовой и представляет собой пультовую секцию с установленными в ней: персональными компьютерами - 3 шт., мониторами - 7 шт. и барометром цифровым БРС-1М.
АИИС питается от источника бесперебойного питания Powercom VGD-8K31.
Функционально АИИС включает в себя измерительные каналы (ИК) разделенные на две группы:
Первая группа - ИК физических величин, состоящие из ПП, преобразующие измеряемые физические величины в электрические сигналы и вторичной аппаратуры для последующего измерения этих электрических сигналов и пересчета их в значения физических величин. К ней относятся:
ИК силы от тяги двигателя;
ИК расходов массового и объемного;
ИК абсолютных, избыточных и разности давлений газообразных и жидких сред;
ИК температуры, измеренной ПП термоэлектрического типа ТХA (K), ТХК (L);
ИК температуры, измеренной ПП терморезистивного типа;
ИК температуры атмосферного воздуха;
ИК относительной влажности;
ИК виброскорости;
ИК напряжения и силы постоянного тока.
Вторая группа - ИК физических величин, состоящие только из вторичной аппаратуры измерений электрических параметров, соответствующих значениям физических параметров, рассчитываемых по известным градуировочным характеристикам ПП, не входящих в состав АИИС. К этим ИК относятся:
ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения роторов;
ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры в
диапазоне преобразований ПП термоэлектрического типа ТХA (K) и ТХК (L).
По условиям эксплуатации система удовлетворяет требованиям гр. УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69 с диапазоном рабочих температур от 10 до 30 °С и относительной влажностью окружающего воздуха от 30 до 80 % при температуре 25 °С без предъявления требований по механическим воздействиям.
Защита от несанкционированного доступа к компонентам системы обеспечивается:
- запиранием ключом замка на дверях стоек приборных ИВК (рисунок 14);
- запиранием ключом замка на дверях шкафов кроссовых (рисунок 13).
Общий вид составных частей средства измерений представлен на рисунках 1 - 14.
Места расположения наклеек и запирания стойки приборной АИИС показаны на
рисунке 2.
Программное обеспечение
Включает общее и функциональное программное обеспечение (ПО).
В состав общего ПО (ОПО) входит операционная система Windows 7 (32-разрядная) и программные утилиты «Панель управления» и «Конфигуратор».
В состав функционального ПО (ФПО) входит:
1. Сервер параметров (insys_server22-l.exe) центральный модуль, который в реальном масштабе времени выполняет следующие функции:
- непрерывный прием измеренных данных от всех ССД;
- вычисление расчетных параметров в соответствии с заданными формулами и полиномами;
- запись измеренных и расчетных данных в файлы;
- передачу значений измеренных и расчетных параметров клиентам верхнего уровня;
- прием и передачу служебно-информационных сообщений.
2. Библиотека вычисления расчетных параметров (модуль расчета insysformula.dll) предназначена для вычисления расчетных параметров в соответствии с заданными формулами;
3. Библиотека настройки аппаратной части ИК (ПО ССД - ssdl_pxi_rt.dll, ssd2_pxi_rt.dll, ssd3_startup.rtexe) выполняет следующие функции:
- настройку аппаратной части ИК в соответствии с конфигурацией;
- выполнение опроса ИК с заданной периодичностью и передачу измеренных данных на сервер в реальном масштабе времени.
4. ПО метрологических исследований (Metrology.exe) используется при выполнении поверок и контроля точности ИК, а также для формирования протоколов метрологических испытаний.
ФПО АИИС имеет метрологически значимую часть.
Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ФПО указаны в таблице 1. Алгоритм вычисления идентификатора ПО - CRC32.
Метрологически значимая часть ПО АИИС и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений. Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» по Р 50.2.077 - 2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационное наименование ПО | insys server22-l.exe | insysformula.dll | ssdl_pxi_rt.dll |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.25.10 | 1.0.4 | 1.15.6 |
| Цифровой идентификатор ПО | 86D68DE0 | 88САА669 | F93362F4 |
| Другие идентификационные данные, если имеются | Сервер параметров | Библиотека вычисления расчетных параметров | Библиотека настройки аппаратной части ПК |
| Идентификационное наименование ПО | ssd2_pxi_rt.dll | ssd3_startup.rtexe | Metrology.exe |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.15.6 | 2.13 | 3.12.2 |
| Цифровой идентификатор ПО | F93362F4 | F6D3FDB5 | 08В93С4В |
| Другие идентификационные данные, если имеются | Библиотека настройки аппаратной части ПК | Библиотека настройки аппаратной части ПК | ПО метрологических исследований |
Технические характеристики
Основные метрологические характеристики (МХ) АИИС приведены в таблице 2.
Таблица 2 - МХ ИК АИИС
| Физические параметры (обозначение) | Измеряемые величины | Значение входного сигнала | Пределы допускаемой погрешности | Кол-во каналов |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ИК силы от тяги двигателя |
| Сила тяги от двигателя | Сила | от 0 до 10 кН | у: ±0,3 % от ВП | 1 |
| от 10 до 20 кН | 5: ±0,3 % от ИЗ |
| Физические параметры (обозначение) | Измеряемые величины | Значение входного сигнала | Пределы допускаемой погрешности | Кол-во каналов |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ИК расходов массового и объемного |
| Массовый расход топлива | Расход массовый | от 28 до 450 кг/ч | у: ±0,3 % от ВП | 1 |
| от 450 до 1000 кг/ч | 5: ±0,3 % от ИЗ |
| Расход воздуха в системе наддува лабиринтных уплотнений опоры компрессора | от 0,004 до 0,01 кг/с | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Расход воздуха в системе наддува лабиринтных уплотнений провода токосъемника | от 0,004 до 0,01 кг/с | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Расход воздуха, отбираемого из ГТД на нужды ЛА | от 0,04 до 0,15 кг/с | 5: ±1 % от ИЗ | 2 |
| Прокачка масла | Расход объемный | от 1 до 3 л/мин | 5: ±1 % от ИЗ | 2 |
| от 2,5 до 4 л/мин | 5: ±1 % от ИЗ | 2 |
| от 0,2 до 1,5 л/мин | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения ротора изделия |
| Частота вращения ротора изделия | Частота переменного тока | от 0 до 2000 Гц | у: ±0,1 % от ВП | 3 |
| от 2000 до 4000 Гц | 5: ±0,1 % от ИЗ |
| ИК абсолютных, избыточных и разности давлений газообразных и жидких сред |
| Давление воздуха (газов) по тракту ГТД | Давление избыточное | от 0,2 до 0,5 МПа | у: ±0,3 % от ВП | 14 |
| от 0,5 до 1,6 МПа | 5: ±0,3 % от ИЗ |
| от 90 до 1175 кПа | у: ±0,3 % от ВП | 1 |
| от 1175 до 2350 кПа | 5: ±0,3 % от ИЗ |
| от 90 до 2350 кПа | 5: ±0,3 % от ИЗ | 24 |
| от 70 до 2160 кПа | 5: ±0,3 % от ИЗ | 4 |
| Перепад между полным и статическим давлением в мерном сечении РМК, кПа (с наддувом) | Разность давлений | от 0 до 10 кПа | у: ±0,5 % от ВП | 12 |
| от 10 до 20 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Перепад между полным и статическим давлением в мерном сечении РМК, кПа (без наддува) | от 0 до 5 кПа | у: ±0,5 % от ВП |
| от 5 до 12 кПа | у: ±0,5 % от ВП |
| Перепад между статическим давлением в мерном сечении РМК и атмосферным, кПа (с наддувом) | | от 0 до 35 кПа | у: ±0,5 % от ВП | 2 |
| от 35 до 90 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Перепад между статическим давлением в мерном сечении РМК и атмосферным, кПа (без наддува) | от 0 до 10 кПа | у: ±0,5 % от ВП |
| от 10 до 20 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Физические параметры (обозначение) | Измеряемые величины | Значение входного сигнала | Пределы допускаемой погрешности | Кол-во каналов |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Давление жидкостей (масла, топлива, гидросмесей) | Давление избыточное | от 0,2 до 0,6 МПа | у: ±1 % от ВП | 2 |
| от 0,01до 0,2 МПа | 2 |
| от 0 до 0,03 МПа | 2 |
| от -0,01 до 0,01 МПа | 2 |
| от 0 до 0,06 МПа | 4 |
| от 0 до 0,7 МПа | 3 |
| от 0 до 6 МПа | 1 |
| от 0 до 1 МПа | 1 |
| от 0 до 0,6 МПа | 1 |
| Атмосферное давление | Давление абсолютное | от 90,7 до 106,7 кПа (от 680 до 800 мм рт. ст.) | А: ±33 Па (0,25 мм рт. ст.) | 1 |
| Полное давление на срезе сопла | Давление избыточное | от 0 до 196 кПа | у: ±0,5 % от ВП | 9 |
| от 196 до 294 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Статическое давление на срезе сопла | от 0 до 0,8 кПа | у: ±0,5 % от ВП | 3 |
| от 0,8 до 1,5 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Статическое давление в разгрузочной полости, (или в полости П3 для У1) | от 100 до 600 кПа | у: ±0,4 % от ВП | 2 |
| от 600 до 1500 кПа | 5: ±0,4 % от ИЗ |
| Полное давление охлаждающего воздуха на входе в опору компрессора | от 0 до 500 кПа | у: ±0,4 % от ВП | 2 |
| Давление в штоковой, бесшто-ковой полости пневмоагрегата | от 0 до 0,25 МПа | у: ±1 % от ВП | 2 |
| Давление воздуха в задней технологической опоре | от 0 до 2000 кПа | 5: ±1 % от ИЗ | 4 |
| от 0 до 1000 кПа | 4 |
| от 0 до 300 кПа | 4 |
| СВК: перепад давлений между атмосферным и давлением окружающей среды (в боксе, в районе среза сопла) | Разность давлений | от 0 до 3 кПа | у: ±0,5 % от ВП | 1 |
| от 3 до 5 кПа | 5: ±0,5 % от ИЗ |
| Давление воздуха, подводимого к воспламенителю | Давление избыточное | от 0 до 4,5 МПа | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Давление воздуха в магистрали наддува межлабиринтной полости опоры компрессора | от 0 до 0,6 МПа | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Давление воздуха в магистрали надува межлабиринтной полости привода токосъемника | от 0 до 0,6 МПа | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Перепад на фильтре в системе подвода воздуха к межлаби-ринтным полостям | Разность давлений | от 0 до 100 кПа | 5: ±1 % от ИЗ | 1 |
| Физические параметры (обозначение) | Измеряемые величины | Значение входного сигнала | Пределы допускаемой погрешности | ° о он а Кк |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ИК температуры, измеренной ПП термоэлектрического типа ТХА (K), ТХК (L) |
| Температура атмосферного воздуха (заторможенного потока воздуха) на входе в ГТД | Температура | от 263 до 300 К | у: ±0,3 % от ВП | 12 |
| от 300 до 400 К | 5: ±0,3 % от ИЗ |
| Температура охлаждающего воздуха на входе в опору компрессора и турбины | Температура | от 273 до 393 К | у: ±1,5 % от ВП | 2 |
| ИК относительной влажности |
| Относительная влажность воздуха на входе в РМК | Относительная влажность | от 0 до 99 % | у: ±2 % от ВП | 1 |
| ИК виброскорости |
| Виброскорость корпусов и деталей ГТД в диапазоне частот от 10 до 2000 Гц | Виброско рость | от 1 до 100 мм/с | у: ±10 % от ВП (по амплитуде) | 5 |
| ИК напряжения и силы постоянного тока |
| Напряжение постоянного тока, соответствующее значениям температуры газообразных сред, температуры корпусов и деталей в диапазоне преобразований ПП термоэлектрического типа ТХА (К) и ТХК (L) | Напряжение постоянного тока | от -2 до +55 мВ | у: ±0,05 % от ВП | 228 |
| Сила постоянного тока | Сила постоянного тока | от 4 до 20 мА | у: ±0,05 % от ВП | 54 |
| Напряжение постоянного тока | Напряжение постоянного тока | от 0 до 10 В | у: ±0,05 % от ВП | 1 |
| Напряжение постоянного тока | Напряжение постоянного тока | от 0 до 5 В | у: ±1,5 % от ВП | 1 |
| от 5 до 10 В | у: ±2,3 % от ВП |
| ИК температуры атмосферного воздуха |
| Температура атмосферного воздуха | Температура | от 228 до 323 К | 5: ±0,3 % от ИЗ | 1 |
| ИК температу | ры, измеренной | а п и н о г о н в и т с и со <и р о м р е т |
| Температура рабочих жидкостей (топлива, масла, гидросмесей) | Температура | от 20 до 100 °С | у: ±1 % от ВП | 2 |
| от 20 до 150 °С | 3 |
Примечания:
1 ВП - верхний предел измерения;
2 ИЗ - измеряемое значение;
Y - приведенная погрешность, %;
5 - относительная погрешность, %;
А - абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины.
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: |
| - напряжение переменного тока, В | 220+22 |
| - частота переменного тока, Гц | 50±2,0 |
| Потребляемая мощность, В А, не более | 6000 |
| Габаритные размеры составных частей средства измерений, мм, (высотахширинахглубина), не |
| более: | |
| - шкаф приборный 1 | 1952x895x600 |
| - шкаф приборный 2 | 1952x895xx600 |
| - шкаф кроссовый 1 | 1300x1200x400 |
| - шкаф кроссовый 2 | 1300x1200x400 |
| - шкаф термостанционный | 1502x922x505 |
| - пульт управления испытаниями | 1478x1800x900 |
| Масса составных частей, кг, не более: |
| - шкаф приборный 1 | 200 |
| - шкаф приборный 2 | 200 |
| - шкаф кроссовый 1 | 110 |
| - шкаф кроссовый 2 | 65 |
| - шкаф термостанционный | 120 |
| - пульт управления испытаниями | 150 |
| Условия эксплуатации оборудования АИИС в помещении пультовой |
| - температура воздуха, °С | от 15 до 35 |
| - относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, % | от 30 до 80 |
| - атмосферное давление, кПа | от 84 до 106 |
| Условия эксплуатации оборудования АИИС, размещенного в испытательном боксе |
| - температура воздуха, °С | от -40 до +40 |
| - относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, % | до 90 |
| - атмосферное давление, кПа | от 96 до 106 |
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации и на верхний левый угол шкафа приборного в виде наклейки.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование (номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений) | Кол- во | Примечание |
| Комплекс измерительно-вычислительный «ИВК-22» (64205-16) | 1 | |
| Барометр рабочий сетевой БРС-1М (16006-97) | 1 | |
| Счетчик-расходомер массовый Micro Motion (45115-10) | 10 | |
| Датчик весоизмерительный тензорезисторный М (53673-13) | 2 | |
| Преобразователи давления измерительные APC (48825-12) | 84 | |
| Преобразователи давления измерительные APR (48825-12) | 16 | |
| Датчик давления Метран-100 (22235-08) | 18 | |
| Термопреобразователи сопротивления CTR (37713-13) | 5 | |
| Аппаратура контроля вибраций ИВ-ТА (44432-10) | 1 | |
| Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 (15500-12) | 1 | |
| Руководство по эксплуатации | 1 | 007-0511-22-2019 РЭ |
| Методика поверки | 1 | МП-ИС-22 |
Поверка
осуществляется по документу МП-ИС-22 «Инструкция. Система автоматизированная информационно-измерительная «ИС-22». Методика поверки», утвержденному ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» 25 июня 2019 г.
Основные средства поверки:
- Калибратор-измеритель унифицированных сигналов прецизионный «ЭЛЕМЕР-ИКСУ-2012» (ИКСУ-2012) (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 56318-14);
- динамометр эталонный 2-го разряда по ГОСТ Р 8.663-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Государственная поверочная схема для средств измерений силы разряда»;
- генератор сигналов низкочастотный ГЗ-136 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 44849-10);
- магазин сопротивления Р 4831 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 38510-08);
- калибратор давлений DPI 615 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 16347-09).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемой Системы с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы, устанавливающие требования к системе автоматизированной информационно-измерительной «ИС-22»
ОСТ 1 01021-93. Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования
77861-20: Методика поверки МП-ИС-22Скачать11.3 Мб