Назначение
Система измерения «Каскад-PXI-l» (далее - Система), ОАО «Пермский моторный завод», предназначена для измерения силы от тяги двигателей, давления масла, температур газа, воздуха, масла, расхода масла, частоты вращения роторов, определяемых при испытаниях авиационных двигателей на стенде №4, регламентируемых отраслевым стандартом ОСТ l 0l002l-93 «Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования».
Описание
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 компьютер верхнего уровня Системы для дальнейшего преобразования их в значения физических величин.
Функционально Система состоит из 5-ти модулей, включающих в себя соответствующие измерительные каналы (ИК):
• модуля измерений силы от тяги двигателя (МИС);
• модуля измерений расхода масла (МИРМ);
• модуля измерений давления масла (МИД);
• модуля измерений температур газа, воздуха, масла (МИТ);
• модуля измерений частоты вращения роторов (МИЧВР).
МИС содержит следующие элементы:
• динамометрическую платформу (ДМП), подвешенную на упругих лентах, работающих в статике на растяжение;
• рабочий тензорезисторный датчик силы типа 32ТВС4, работающий на сжатие. Питание моста датчика осуществляется от модуля-нормализатора SCXI-l32l/SCXI-ll2l. Усиленный сигнал с датчика поступает на вход АЦП типа PXI-6052;
• рычажное подгрузочное устройство (РПУ), состоящее из двух рычагов (углового и линейного), эталонных грузов, механического нагружающего устройства и предназначенное для оперативного контроля точностных параметров МИС и создания силы подгрузки на ДМП;
• контрольное устройство (КУ), состоящего из тензорезисторного датчика силы типа М70КН25-С3, гидравлического нагружающего устройства и предназначенного для градуировки и поверки МИС.
Сила от тяги двигателя, приложенная к ДМП, уравновешивается силой реакции рабочего датчика. Его выходной сигнал, пропорциональный силе от тяги, усиливается в модуле - нормализаторе и преобразуется в АЦП в пропорциональный цифровой код. Последний преобразуется в компьютере верхнего уровня с помощью градуировочной зависимости в цифровой код измеряемой силы.
МИРМ включает в свой состав ИК на базе турбинного преобразователя расхода типа ТПР l2-2-3. Частотный сигнал с выхода ТПР, функционально зависящий от объемного расхода масла через двигатель, поступает на вход модуля-нормализатора типа SCXI-4320/SCXI-ll26. Нормализованный сигнал поступает далее на вход АЦП PXI-6052. Цифровой код с выхода АЦП поступает в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочной зависимости преобразуется в цифровой код расхода (расхода) масла через двигатель.
МИД включает в свой состав датчик давления модели ADZ-SML-20 (Госреестр № 32333-06), модуль-нормализатор SCXI-l300 /SCXI-ll02 и АЦП PXI-6052. Цифровой код с
Лист № 2
Всего листов 7 выхода АЦП вводится в компьютер верхнего уровня, где на основании градуировочной характеристики преобразуется в цифровой код давления.
МИТ состоит из:
• ИК электрического напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температур газа за турбиной ГТД от 373 до 923 К (работают с термопарами (ТП) типа ХА, расположенными на двигателе);
• ИК электрического сопротивления, соответствующего значениям температуры масла на входе в двигатель в диапазоне от +20 до + 90 °С. (работает с термометром сопротивления (ТС) типа ТСП109, расположенном на двигателе);
• ИК температур масла на выходе из двигателя и воздуха на входе в двигатель на
базе платиновых термометров сопротивления (ТС) типа ТСП109, ТСП98 соответственно.
Принцип действия ИК температуры на базе ТС основан на зависимости изменения сопротивления термометра сопротивления от температуры среды. Постоянные напряжения с выходов термометров сопротивления поступают на вход модуля - нормализатора типа SCXI-1300/SCXI-1102, его выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. В компьютере верхнего уровня на основании градуировочных зависимостей вычисляются значения температур масла на выходе из двигателя и воздуха на входе в двигатель.
Принцип действия ИК электрического напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температур газа за турбиной ГТД, следующий. Аналоговые сигналы от термопар поступают на входы модулей - нормализаторов типа SCXI-1303/SCXI-1102, их выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. Эти цифровые коды передаются в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровой код температуры.
Принцип действия ИК электрического сопротивления, соответствующего значению температуры масла на входе в двигатель, следующий. Напряжение с выхода термометра сопротивления, обусловленное протеканием через него эталонного тока, вводится на входы модулей - нормализаторов типа SCXI-1303/SCXI-1102, их выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. Эти цифровые коды передаются в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровой код температуры масла на входе в двигатель.
МИЧВР содержит два ИК частоты переменного тока, соответствующих по частоте частотам вращения роторов двигателя от 0 до 5000 и от 0 до 13000 об/мин. Напряжения переменного тока (частотные сигналы) с выходов датчиков частоты вращения роторов, расположенных на двигателе, поступают на входы нормализаторов типа SCXI-4320/SCXI-1126. Нормализованный частотный сигнал поступает далее на вход АЦП PXI-6052. Цифровые коды с выходов АЦП, соответствующие частотам сигналов, поступают в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровые коды частот вращения роторов.
Фотография общего вида Системы и места пломбировки приведена ниже.
Крейт PXI
Крейты SCXI
Аппаратура верхнего уровня системы
Сервер «Каскад PXI»
Рисунок 1 Общий вид Системы
Место пломбировки
Рисунок 2 Место пломбировки от несанкционированного доступа
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблице 1.
Таблица 1
| № | Измеряемые параметры, количество измерительных каналов (ИК), единицы измерения | Диапазоны измеряемых параметров | Погрешность измерения |
| 1 | Сила от тяги двигателя, 2 ИК, кН | от минус 40 до плюс 175 | ± 0,5 % от 0,5 Rmax*) ± 0,5 % ИЗ*) |
| 2 | Расход масла, 1 ИК, м3/с | от 1,67х10-4 до 1 х 10-3 | ± 3,0 % ВП*) |
| 3 | Давление масла, 1ИК, кПа | от 0 до 600 | ± 1,0 % ВП |
| 4 | Температура масла на выходе двигателя, 1 ИК, ОС | от плюс 20 до плюс 200 | ± 1,5% ВП |
| 5 | Температура воздуха на входе в двигатель, 6 ИК, ОС (К) | от минус 50 до плюс 50 (223 до 323) | ± 0,5% ИЗ (К) |
| 6 | ИК электрического напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температур газа за турбиной ГТД в диапазоне температур от 373 до 923 К, 12 ИК, мВ | от 3 до 50 | ± 0,07 % ВП (по температуре) (± 1 % ВП по температуре с учетом погрешности ПИ*)) |
| 7 | ИК электрического сопротивления, соответствующего значениям температуры масла на входе в двигатель в диапазоне температур от +20 до +90°С, 1 ИК, Ом | от 80 до 160 | ± 0,60 % ВП (по температуре) (± 1,5 % ВП по температуре с учетом погрешности ПП) |
| 8 | ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения ротора вентилятора в диапазоне от 0 до 5000 об/мин, 1 ИК, Гц | от 0 до 5333 | ± 0,01 % ВП(по частоте переменного тока) (± 0,15 % ВП по частоте вращения ротора с учетом погрешности ПП |
| 9 | ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения ротора КВД в диапазоне от 0 до 13000 об/мин, 1 ИК, Гц | от 0 до 7807 | ± 0,01 % ВП (по частоте переменного тока) (± 0,15 % ВП по частоте вращения ротора с учетом погрешности ПП) |
| Примечания: *) - определения характеристик по ОСТ 1 010021-93 |
Условия эксплуатации Системы по ГОСТ 8.395- 80 «Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования»
Габаритные размеры (ширина, длина, высота), м:
• модуль измерения силы от тяги двигателя........................................................ 3 х 7 х 5
• модуль измерения давления масла............................................................ 0,5 х 0,5 х
• модуль измерения температур газа, воздуха, масла................................ 0,5 х 0,5 х
• модуль измерения расхода масла............................................................ 0,5 х 0,5 х
• модуль измерения частоты вращения роторов.........................................0,3 х 0,3 х
Примечание. Модули включают в свой состав элементы, распределенные по стенду. Указанные габаритные размеры соответствуют условию концентрации элементов модуля в одном месте.
Программное обеспечение (ПО) Системы делится на несколько основных категорий:
• системные программы,
• консольные программы,
• оконные программы.
К системным программам относятся программы, взаимодействующие с измерительной аппаратурой и занимающиеся обменом информацией между компьютерами в сети, а также программы для обслуживания рабочих сессий.
Консольные программы - это программы, запускаемые из командного окна (консоли, терминала), не имеющие оконного интерфейса и получающие при необходимости
Лист № 5
Всего листов 7 дополнительные параметры из различных файлов, в командной строке при запуске, либо интерактивно в этом же командном окне.
Оконные программы выполняют функции диспетчера программ, менеджера сессий, редактора базы данных стенда, занесения первичных данных, записи и просмотра трендов, регистрации точек, оценки динамических характеристик.
ПО «Каскад-PXI» разработано специалистами отдела АСУТП ОАО «Прото н-ПМ».
Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификацио нный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Системное ПО НУ | System: SC1 Ascan | 468.001.08 | 0624bde568c4e01cb 8f5d31b262b7d8d | md5 |
| System: SC2 Dscan | 468.001.08 |
| System: 232 | 468.001.08 |
| System: Com 4 | 468.001.08 |
| System: Rotomas | 468.001.08 |
| Консольное ПО | Console: DX | 468.001.08 | 974d13eca73cb1d66 7b993865c49ea02 |
| Console: RecDynamic | 468.001.08 |
| Console: RecTrend | 468.001.08 |
| Console: RecStatic | 468.001.08 |
| Console: Tarir | 468.001.08 |
| Console: TarirGrp | 468.001.08 |
| Console: Rcalibr | 468.001.08 |
| Оконное ПО | Window: InformData | 468.001.08 | f366282d73d15e95f fca72b97711092d |
| Window: RecStart | 468.001.08 |
Используемое специализированное программное обеспечение не вносит дополнительных погрешностей к значениям, приведенным в таблице 1, поскольку вычислительные операции в Системе используются только для алгебраических преобразований, а метрологические характеристики измерительных каналов нормированы в целом, с учетом работы программного обеспечения. Используемые программы защищены паролями, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных. Программный ключ защиты исполняемых файлов и файлов данных поставляется на внешней съемной флэш-памяти.
Уровень защиты ПО «Каскад-PXI-l» соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010 исключает возможность непреднамеренных и преднамеренных изменений ПО и измеренных данных.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится графическим способом на таблички, закрепленные на стойках Системы и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
| № п/п | Тип датчика | Наименование | Кол. | Примечание |
| 1 | ДМП | Динамометрическая платформа | 1 | В составе МИС |
| 2 | 32ТВС4 | Датчик силы рабочий | 2 |
| 3 | М70КН-25-С3 | Датчик силы контрольный | 2 |
| 4 | ТПР12-2-3 | Турбинный преобразователь расхода | 1 | В составе МИРМ |
| 5 | ADZ-SML-20 | Датчик давления | 1 | В составе МИД |
| 6 | ТСП-109 | Приемник температуры | 1 | В составе МИТ |
| 7 | ТСП-98 | Приемник температуры | 6 |
| 8 | | Аппаратура верхнего уровня системы | 1 | Верхний уровень |
| 9 | | Система измерения «Каскад-РХ1-1». Методика поверки. МП «Каскад-РХ1-1» | 1 | _ |
| 10 | | Система измерения «Каскад-РХ1-1». Руководство по эксплуатации. РЭ «Каскад-PXI-1» шифр РЭ-10-2010 | 1 | _ |
Поверка
осуществляется по документу «Методика поверки. Система измерения «Каскад-PXI-l. МП Каскад-РХ1-1», утвержденному ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» и ФГУП «ВНИИМС» 10 февраля 20ll г. и входящим в комплект поставки.
Основные средства поверки:
• ТВЭУ-20П с эталонным динамометром С 2-20 (Госреестр № 19765-10) погрешность ± 0,1 % в диапазоне (0,1 ... 1,0) Rmax;
• метрологический набор термометров типа ТЛ-4 (Госреестр № 303-91), кл.т. 1;
• индикаторы часового типа ИЧ-10 (Госреестр № 33841-07), к.т. 1, (2 шт.);
• измерительный преобразователь давления цифровой типа ИПДЦ, (Госреестр № 6788-03), основная погрешность ± 0,06 % от ВП;
• многофункциональный калибратор модели TRX-IIR, (Госреестр № 42789-09), диапазоны воспроизведения: напряжения, мВ, 10.120, 0,025 % ВП,
сопротивления, Ом, 0.400, 0,05 % ВП;
• установка УПСТ-2М, (Госреестр № 16173-02 пределы допускаемых значений средних квадратических отклонений случайной составляющей погрешности о(Д) < 9,0 мкВ;
• вольтметр В2-29 (Госреестр № 4676-75) измеряемое напряжение 1 мкВ...1,4 В с погрешностью ± (0,1...0,2) %;
• генератор Г3-110, (Госреестр № 5460-76), диапазон частот (0,001-2000000) Гц, погрешность установки частоты ±3 • 10-7 Гц;
• трубопоршневая установка ТПУ-1 (свидетельство об аттестации №1), основная погрешность 0,15% ИЗ.
Сведения о методах измерений
« Система измерения «Каскад-РХ1-1». Руководство по эксплуатации. РЭ «Каскад-PXI-1» Шифр РЭ-10-2010. Раздел 2 «Методы прямых измерений».
Нормативные документы
- Отраслевой стандарт ОСТ 1 010021-93 «Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования»;
- ГОСТ 8.558-93 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры»;
- ГОСТ 8.145-75 «ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерения объёмного расхода жидкости в диапазоне от 3*10-6 до 2*103 м3/с»;
- ГОСТ 8.017-79 «ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерения избыточного давления до 250 МПа»;
Лист № 7
Всего листов 7
- ГОСТ 8.129-99 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения времени и частоты»;
- ГОСТ 8.395- 80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования»;
- ГОСТ Р 8.663-2009 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения силы».
Рекомендации к применению
Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
