Назначение
Система измерительная ИС ДВС-004 ЯМЗ (далее - Система, ИС ДВС-004 ЯМЗ) предназначена для измерений основных параметров при стендовых испытаниях дизельных двигателей внутреннего сгорания (далее - ДВС): крутящего момента двигателя; частоты вращения коленчатого вала; расхода топлива; температуры газа (воздуха), жидкости (охлаждающей жидкости, топлива, масла); давления газа (воздуха), жидкости (масла).
Описание
Принцип работы Системы основан на преобразовании измеряемых датчиками параметров ДВС в соответствующие электрические сигналы, электрических сигналов в цифровые коды и передаче последних в персональный компьютер аппаратуры «верхнего уровня» системы для визуализации, математической обработки, контроля и записи.
Конструктивно Система состоит из шкафа системы управления PUMA, расходомера топлива AVL 733S, корпуса для модулей, блоков датчиков давления и температуры, усилителей сигнала, аналогово-цифровых преобразователей, цифровой аппаратуры «верхнего уровня» (специализированные платы, компьютеры со специализированным программным обеспечением, дисплеи) и линий связи, датчика весоизмерительного HBM C2AC3 2t и датчика частоты вращения коленчатого AVL 333.
Функционально Система включает в себя следующие измерительные каналы (ИК):
- ИК крутящего момента силы ДВС;
- ИК частоты вращения коленчатого вала;
- ИК расхода топлива;
- ИК температуры газа (воздуха), жидкости (охлаждающая жидкость, топливо, масло);
- ИК давления газа (воздуха), жидкости (масло).
ИК крутящего момента силы ДВС
ИК состоит из весоизмерительного датчика НВМ C2AC3 2t, преобразователя F-FEM-CON и контролера EMCON. Весоизмерительный датчик установлен в системе нагружения DYNO OMEGA 1000 1S с подмоторной плитой и системой пневмоопор. Весоизмерительный датчик имеет частотный выход, что обеспечивает минимизацию электрических помех при передаче сигнала.
Аналоговый сигнал от весоизмерительного датчика, пропорциональный крутящему моменту, поступает на аналоговый вход преобразователя F-FEM-CON. Преобразователь F-FEM-CON измеряет напряжение и передает его в цифровом виде на вход контроллера EMCON. Контролер EMCON преобразовывает сигнал от преобразователя F-FEM-CON в цифровой код, пропорциональный крутящему моменту силы ДВС и передает его в компьютер «верхнего уровня». Контроллер EMCON и преобразователь F-FEM-CON установлены в шкафу системы управления PUMA.
ИК частоты вращения коленчатого вала
ИК состоит из датчика частоты вращения коленчатого вала AVL 333, преобразователя F-FEM-CON и контролера EMCON. Датчик частоты вращения коленчатого вала установлен в системе нагружения DYNO OMEGA 1000 1S с подмоторной плитой и системой пневмоопор.
Принцип измерения частоты вращения коленчатого вала основан на преобразовании угла его поворота в последовательность электрических импульсов, генерируемых вследствие изменения магнитного поля при вращении зубчатого диска.
Цифровой сигнал с выхода датчика вращения коленчатого вала поступает на счетный вход преобразователя F-FEM-CON. Преобразователь F-FEM-CON считает количество импульсов за интервал времени и передает его в цифровом виде на вход контролера EMCON. Контролер EMCON преобразовывает сигнал от преобразователя F-FEM-CON в цифровой код, пропорциональный частоте вращения коленчатого вала и передает его в компьютер «верхнего уровня».
ИК расхода топлива
ИК состоит из расходомера топлива AVL 733S. Расходомер топлива работает по гравиметрическому принципу, когда топливо подается в ДВС от измеряющего бачка, вес которого непрерывно измеряется. Информация о результатах измерений расхода топлива передается в компьютер «верхнего уровня».
ИК температуры газа (воздуха), жидкости (охлаждающая жидкость, топливо, масло)
ИК состоит из датчиков температур (термометры сопротивления типа РТ100 и термоэлектрический преобразователь типа К (NiCrNi) и модулей F-FEM-AIS. Модули F-FEM-AIS установлены в корпусе для модулей.
Падения напряжений на термометрах сопротивления РТ100 и ЭДС термоэлектрического преобразователя типа К преобразуется в модулях F-FEM-AIS в цифровые коды температуры. Информация о результатах измерений температуры газа (воздуха), жидкости (охлаждающая жидкость, топливо, масло) передается от модулей F-FEM-AIS через интерфейс IEEE1394 в компьютер «верхнего уровня».
ИК давления газа (воздуха), жидкости (масло)
ИК состоит из датчиков давления APT 100. Датчики давления установлены в корпусе для модулей.
Аналоговый сигнал от датчиков APT 100, пропорциональный давлению, преобразуется в модулях F-FEM-AIS в цифровые коды давления. Информация о результатах измерений давления газа (воздуха), жидкости (масло) передается от модулей F-FEM-AIS через интерфейс IEEE1394 в компьютер «верхнего уровня».
Общий вид составных частей ИС ДВС-004 ЯМЗ представлены на рисунках 1-7.
Заводской номер (№ TXEQ3007389) наносится в форме информационной таблички на шкаф системы управления PUMA (рисунки 2 и 4).
Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Защита от несанкционированного доступа к компонентам системы обеспечивается:
- ограничением доступа к месту установки системы;
- запиранием шкафа системы управления (рисунок 1);
- опломбированием шкафа системы управления (рисунок 2).
Место запирания
Рисунок 1 - Шкаф системы управления PUMA
Рисунок 3 - Расходомер топлива 733S
Рисунок 2 - Место нанесения заводского номера на шкафе системы управления PUMA
Рисунок 4 - Заводская маркировка
Рисунок 5 - Весоизмерительный датчик и датчик частоты вращения коленчатого вала в составе системы нагружения Dyno OMEGA 1000 1S с подмоторной плитой и системой пневмоопор
Рисунок 6 - Корпус для модулей для подключения датчиков
Рисунок 7 - Рабочее место оператора
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) не разделено на метрологически значимую и незначимую части и включает в себя специализированную программу ПО AVL PUMA 2 разработанную компанией AVL List GmbH (таблица 1). ПО поставляется на флеш-накопителе с файлом лицензии и устанавливается на аппаратуре верхнего уровня.
После установки ПО не вносит дополнительных погрешностей, поскольку вычислительные операции в системе используются только для алгебраических преобразований, а метрологические характеристики ИК нормированы в целом, с учетом работы ПО.
Идентификационными признаками служит номер версии и лицензии, которые отображаются в заголовке главного окна ПО и в специальном окне с информацией о ПО, которое может быть вызвано через главное меню ПО. Конструкция системы 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. ПО не может быть модифицировано, загружено или прочитано через какой-либо интерфейс после опломбирования.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | AVL PUMA 2 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО, не ниже | AVL PUMA 2 R5.7 |
| Номер лицензии | 9-5DF73CD3 |
| Цифровой идентификатор ПО | отсутствует |
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблицах 2, 3.
Таблица 2 - Метрологические характеристики Системы
| Измеряемые параметры (наименование измерительных каналов) | Измеряемые величины | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешностей | Кол-во ИК |
| Крутящий момент двигателя | Крутящий момент силы | от 300 до 2500 Н-м | Д: ±15 Н-м | 1 |
| Частота вращения коленчатого вала | Частота вращения | от 200 до 3400 об/мин | 6: ± 2 % от ИЗ | 1 |
| Часовой массовый расход дизельного топлива | Массовый расход | от 0 до 125 кг/ч | у: ± 2 % от ВП | 1 |
| Температура всасываемого воздуха | Температура | от 0 °C до +50 °C | Д: ±2 °C | 1 |
| Температура воздуха на выходе компрессора | от 0 °C до +220 °C | Д: ± 2 °C | 1 |
| Температура воздуха на выходе интеркулера | от 0 °C до +80 °C | Д: ± 2 °C | 1 |
| Температура охлаждающей жидкости на выходе | от 0 °C до +150 °C | Д: ± 2 °C | 1 |
| Температура топлива | от 0 °C до +60 °C | Д: ± 2 °C | 1 |
| Температура масла | от 0 °C до +150 °C | Д: ± 2 °C | 1 |
| Температура выхлопных газов | от +100 °C до +1000 °C | 6: ± 2 % от ИЗ | 1 |
| Барометрическое давление воздуха | Абсолютное давление | от 80 до 120 кПа | Д: ±1000 Па | 1 |
| Разрежение воздуха после воздушного фильтра | Давление разряжения | от -30 до +30 кПа | Д: ±600 Па | 1 |
| Давление воздуха на выходе компрессора | Избыточное давление | от 0 до 250 кПа | Д: ±2500 Па | 1 |
| Давление воздуха на выходе интеркулера | от 0 до 250 кПа | Д: ±2500 Па | 1 |
| Давление масла | от 300 до 1000 кПа | Д: ±20000 Па | 1 |
| Давление выхлопных газов | от 0 до 100 кПа | у: ± 1 % от ВП | 1 |
| Примечания: ВП - верхний предел измерения; ИЗ - измеряемое значение; Y - приведенная погрешность, %; 6 - относительная погрешность, %; Д - абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины. |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: |
| - напряжение переменного тока, В - частота переменного тока, Г ц | от 342 до 418 от 49,6 до 50,4 |
| Потребляемая мощность, кВА, не более | 8 |
| Габаритные размеры составных частей Системы, мм (длинахвысотахширина), не более: |
| - Шкаф системы управления PUMA | 800х2100х800 |
| - расходомер топлива AVL 733S | 510x640x280 |
| - Корпус для модулей | 300x750x750 |
| Условия эксплуатации : |
| - температура воздуха, °С - относительная влажность воздуха (без конденсата), % - атмосферное давление, кПа | от +5 до +35 от 20 до 75 от 84 до 104 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Тип/модель | Обозначение | Кол-во, шт./экз. |
| Шкаф системы управления | PUMA | - | 1 шт. |
| Расходомер топлива | AVL 733S | - | 1 шт. |
| Корпус для модулей | - | - | 1 шт. |
| Весоизмерительный датчик | НВМ C2AC3 2t | - | 1 шт. |
| Датчик частоты вращения коленчатого вала | AVL 333 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры всасываемого воздуха | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры воздуха на выходе компрессора | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры воздуха на выходе интеркулера | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик давления воздуха после воздушного фильтра | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик давления воздуха на выходе компрессора | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик давления воздуха на выходе интеркулера | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры топлива | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик температуры масла | PT100 | - | 1 шт. |
| Датчик давления масла | APT 100 | - | 1 шт. |
Окончание таблицы 4
| Наименование | Тип/модель | Обозначение | Кол-во, шт./экз. |
| Датчик температуры выхлопных газов | NiCrNi (К-тип) | - | 1 шт. |
| Датчик давления выхлопных газов | apt 100 | - | 1 шт. |
| Датчик барометрического давления воздуха | apt 100 | - | 1 шт. |
| Система измерительная ИС ДВС-004 ЯМЗ. Руководство по эксплуатации | - | ИС ДВС-004 ЯМЗ РЭ | 1 экз. |
| Методика поверки | - | - | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 1.4 «Устройство и работа» руководства по эксплуатации ИС ДВС-004 ЯМЗ РЭ.
Нормативные документы
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2024 г. № 2152 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений крутящего момента силы»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 сентября 2022 г. № 2360 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 сентября 2022 г. № 2356 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений массы и объема жидкости в потоке, объема жидкости и вместимости при статических измерениях, массового и объемного расходов жидкости»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2024 г. № 2712 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 декабря 2019 г. № 2900 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 1-10-1 - 1-107 Па»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2022 г. № 2653 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений избыточного давления до 4000 МПа».
