Назначение
Система измерительная СИ-1/ГГД-55И (далее - ИС) предназначена для измерений параметров газотурбинных двигателей (Г ГД): давления и температуры жидкостей и газов, расхода топлива, расхода воздуха через Г ГД. частоты вращения роторов, силы от гя! и. параметров вибрации корпуса Г ГД. прокачки масла, а также сопротивления постоянному току и напряжения и силы постоянного тока.
ИС применяются в сфере обороны и безопасности при проведении стендовых испытаний 1ТД.
Описание
Принцип работы ИС заключается в измерении параметров Г'ГД первичными преобразованиями (НИ), преобразовании их в электрические сигналы, преобразовании электрических сигналов в цифровой код с помощью измерительно-вычислительного комплекса (далее ИВК) и передаче цифровой информации в персональный компьютер (ПК) для дальнейшего её использования в автоматизированной системе управления технологическим процессом испытания (АСУ ТН-И).
ИС представляют собой измерительную сис тему по ГОС 1 Р 8.596-2002.
Функционально ИС состоит из 10 подсистем, включающих в себя измерительные каналы (ИК):
подсистема измерения силы от i я i и;
подсистема измерения частоты вращения роторов:
подсистема измерения прокачки масла:
подсистема измерения температуры (с термоэлектрическими преобразователями ХА. ХК) и напряжения постоянного юка. соответствующего значениям температуры;
подсистема измерения температуры (с гермопрсобразователями сопротивления) и сопротивления постоянном) юку. соответствующего значениям температуры:
подсистема измерения давления и силы постоянного тока, соответствующей значениям давления:
подсистема измерения расхода топлива:
подсистема измерения расхода воздуха:
подсистема измерения параметров вибрации:
подсистема измерения угловых перемещений и напряжения постоянного юка. соответствующе! о ут ловым перемещениям
Конструктивно ИС представляю! собой 3 стойки с аппаратурой, расположенных в помещении пультовой, соединенные с 1111 линиями связи длиной до 50 м.
По условиям эксплуатации ИС удовлетворяю! гребованиям гр.1.1 УХЛ ГОСТ РВ 20.39.304-98 с диапазоном рабочих температур от 15 до 25 °C' и относительной влажностью воздуха до 80 % при температуре 25 °C. без предъявления требований к механическим воздействиям.
Подсистема измерения силы от тяги
Принцип действия подсистемы основан на воздействии силы от тяги ГТД через динамометрическую платформу на тензометрический силоизмсри гель, вследствие чего происходит разбалансировка тензометрического моста, выходной сигнал которого пропорционален приложенной силе преобразуется электронным весовым терминалом в сигнал 4-20 мА. поступающий на ИВК, где преобразуется в цифровой код. регистрируемый ПК, с последующим вычислением значения измеряемой силы по известной градуировочной характеристике ИК.
Подсистема измерения чистоты вращения роторов
Принцип действия подсистемы основан на законе электромагни гной индукции. При каждом прохождении «зуба» индукторной шестерни вблизи торца постоянного магнита магнитоиндукционного 1111 ДЧВИ в его обмотке образуется ЭДС индукции. Электрические импульсы напряжения с выхода обмотки датчика, частота следования которых пропорциональна частоте вращения ротора, поступают на вход устройства нормализации сигнала DSCA45, которое преобразуй! частотный ею нал в значение силы постоянного тока, и далее - на ИВК. где си! пал преобра-зуегся в цифровой код. регистрируемый в НК, с последующим вычислением по программе измеряемой частоты вращения.
Подсистема измерения прокачки масли
Принцип действия подсистемы основан на измерении объемного расхода (прокачки) масла турбинными преобразователями расхода (ТИР). Поток жидкости, проходящий по фубопро-воду, приводи! во вращение турбину ТИР, угловая скорость которой пропорциональна скорост движения жидкости в трубопроводе и. соответственно, объемному расходу. В результате на выходе встроенного в ТИР ма1 пигоиндукционного датчика появляется электрический сигнал переменного тока, частота которою пропорциональна измеряемому расходу. Частотный сигнал поступает на вход устройства нормализации сигнала DSCA45, которое преобразует его в значение силы постоянною тока, поступающее на вход ИВК, преобразующее электрический сигнал в цифровой код, регистрируемый в ПК, где по программе с учетом градуировочной характеристики ТПР вычисляется значение прокачки масла.
Подсистема измерения температуры (с термоэлектрическими преобразователями А>1. ХК) и напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры
Принцип действия ИК температуры основан на зависимости термо-ЭДС, возникающей в гермоэлектродных проводах термоэлектрических преобразователей ХА, ХК от разности температур между «горячими» и «холодными» спаями.
Значение термо-ЭДС' преобразуется гермостанцисй ЕХ-1048 с использованием номинальной статической характеристики преобразования термопар ХА, ХК в цифровой код. соответствующий измеряемой температуре. Учет температуры холодною спая осуществляется аппаратно гермостанцисй EX-1048.
Принцип действия ИК измерения напряжения постоянною тока, соответствующего измеряемой гемпературс. основан на преобразовании гермостанцисй ЕХ-1048 указанного напряжения в цифровой код с последующим вычислением но про!рамме ПК измеряемою напряжения с использованием индивидуальной функции преобразования ИК
Подсистема измерения температуры (с термопреобразователями сопротивления) и сопротивления постоянному току, соответствующего значениям температуры
Принцип действия ИК измерения температуры основан на зависимости изменения сопротивления гермопреобразователя от температуры среды. Сопротивление постоянному току гермопреобразователя сопротивления 11рсобразуегся измерительным усилителем DSCA34 в значение силы постоянного тока, которое ИВК преобразует в цифровой код, поступающий в НК. где по индивидуальной функции преобразования ИК с учетом номинальной статической характеристики термопреобразователя сопротивления вычисляется значение измеренной температуры.
Принцип действия ИК измерения сопротивления постоянному току, соответствующего значению температуры, основан па преобразовании измерительным усилителем DSCA34 значения сопротивления в значение силы постоянного тока, которое ИВК преобразует в цифровой код. с последующим определением по программе ПК значения измеренного сопротивления.
Подсистема измерения давления и силы постоянного тока, соответствующей значениям давления
Принцип действия ИК давления основан на зависимости выходного сигнала НИ давления оз значений перемещения или деформации чувствительного элемен та датчика под действием измеряемого давления (абсолютного, избыточного) или перепада давления. Значение силы постоянного тока от ПН преобразуется ИВК в цифровой код. регистрируемый ПК с последующим вычислением значений измеряемого давления но известной градуировочной характеристике ИК.
Принцип действия ИК измерения силы постоянного тока, соответствующей значению давления, основан на преобразовании ИВК значение силы постоянного тока в цифровой код и определении по программе ПК измеренной силы тока.
Подсистема измерения расхода топлива
Принцип действия подсистемы основан на измерении массового расхода топлива кориолисовым ПН расхода OPTIMASS 7050I-’ Г10. Чувствительный элемент датчика расхода представляет собой прямую гладкую и короткую измерительную трубу. Измерительная груба совершает вынужденные колебания под действием электромагнита, установленного по ее центру. При прохождении топлива через измерительную трубу возникающие кориолисовые силы вызывают фазовое смещение колебаний противоположных концов трубок, измеряемое с помощью дегекторов скорости. Сигналы с детекторов поступают на вторичный преобразователь MFG 050 датчика расхода, с выхода которого информация об измеренном значении массового расхода топлива поступает по интерфейсу RS-485 на НК.
Подсистема измерения расхода воздуха
Принцип действия подсистемы основан па использовании уравнения Бернулли, устанавливающего зависимость между изменением скоростного напора и перепадом давления па сужающем устройстве, расположенном па входе в 1 ГД. и па последующем расчете массового расхода воздуха но результатам проведенных измерений с использованием значений геометрических размеров сужающего устройства, эмпирических коэффициентов и физических констант для воздуха. Сужающее устройство представляет собой расходомерный коллектор (РМК), расположенный на входе ГГД и выполненный в соответствии с требованиями ОС Г 1 02555-85.
Подсистема измерения параметров вибрации
Принцип действия подсистемы основан па использовании пьезоэлектрических датчиков вибрации, преобразующих виброскорость корпуса I ГД или его узлов в значения электрического заряда, который поступает па виброизмсрительную аппаратуру, осуществляющую преобразование сигнала в полосе рабочих частот в переменное напряжение с амплитудным значением пропорциональным измеряемой виброскорости. С выхода виброаппаратуры сигнал поступает на ИВК и затем - в ПК. где по программе определяется значение измеренной виброскорости.
Подсистема измерения угловых перемещении и напряжения постоянного тока, соответствующего угловым перемещениям
Принцип действия ИК угловых перемещений основан на преобразовании с помощью следящей системы, включающей сельсин-дагчик и сельсин-приемник, углов поворота элементов двигателя в пропорциональное им напряжение постоянного тока. Напряжение преобразуется в цифровой код с помощью ИВК и передается в ПК. где преобразуется в значение угла.
Принцип действия ИК напряжения постоянного тока, соответствующего угловым перемещениям основан на преобразовании с помощью ИВК напряжения постоянного тока, снимаемого с датчика углового перемещения, в цифровой код с последующим вычислением по программе ПК значений измеряемого напряжения.
Основные гехнические характерноикн
Подсистема измерения силы от тяги
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений,кге | 11ределы допускаемой погрешности |
| Сила от тяги (количество каналов - 1) | от 50 до 2000 | ± 0,5 % от ИЗ в диапазоне от 0,5 до 1,0 В11 ± 0.5 % от ВП в диапазоне от Одо 0,5 ВП (ВП - верхний предел измерений. ИЗ - измеренное значение) |
Подсистема измерения частоты вращения роторов
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений. Гц | 11 редел ы допускаемой погрешности |
| Частота вращения ротора вентилятора (N1) | от 648 до 6480 | ±0,1 %отВП |
| Частота вращения ротора компрессора CN2) | от 282 до 2817 |
Подсистема измерения прокачки масла
| 11аимснование измеряемого параметра | Диапазон измерений, л/мин | 1I редел ы допускаемой погрешности. % |
| 11рокачка масла | от 20 до 25 | ± ГОотВП ВП =25 л/мин |
Подсистема измерения температуры (с термоэлектрическими преобразователями ХА. ХК) и напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры.
Подсистема измерения температуры (с термопреобразователями сопротивления) и сопротивления постоянному току, соответствующего значениям температуры
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений | 1Iределы допускаемой погрешности |
| Температура воздуха на входе в двигатель (количество каналов - 6) | от 223 до 323 К (от минус 50 до 50 °C) | ± 0,3 % от ИЗ |
| Температура воздуха в линиях суфлирования гтд (количество каналов 3) | от 273 до 473 К (от 0 до 200 °C) | ±0.5 % от ВН (В11 - верхний предел измерений. ВИ-473 К) |
| Температура масла ГГД (количество каналов 6) | от 273 до 473 К (от 0 до 200 °C) | ± 1,0 % от 113 (113 нормирован -ное значение. НЗ=200 °C) |
| Температура газа за турбиной низкого давления | от 273 до 1073 К (о г 0 до 800 °C) | ±0,5 % от ВН |
| Температура воздуха (газа) ТТД | от 273 до 873 К (от 0 до 600 °C) |
| 'Гемпература воздуха (газа) 1 ГД (количество каналов 3) | от 273 до 523 К (от 0 до 250 °C) |
| Напряжение постоянного тока, соответствующее значениям температур, измеряемых с помощью преобразователей ХЛ. ХК (количество каналов 48) | от минус 2 до 55 мВ | ±0.1 % от ВП |
| Сопротивление постоянному току, соответствующее значениям температур. измеряемых с помощью преобразователей сопротивления (количество каналов - 16) | от 80 до 200 Ом | ±0.1 %отВ11 В11=200 Ом |
Подсистема измерения давления и силы постоянного токи, соответствующей значениям давления
| 11аименование измеряемого параметра | Диапазон измерений | 11 редел ы допускаемой погрешности |
| Атмосферное давление воздуха | от 720 до 800 мм pi. ст. | ± 0.5 мм рт.ст. |
| Избыточное полное давление воздуха (газа) ГГД (количество каналов 7) | от 0 до 0.098 Ml la (от 0 до 1.0 кгс/см2) | ± 0.3 % от Bl I |
| Избыточное полное давление воздуха (газа) гтд (количество каналов - 6) | от 0 до 0.147 Ml 1а (от 0 до 1.5 кгс/см2) | ±0,3 % от ВН |
| Избыточное полное давление воздуха (газа) гтд (количество каналов - 2) | от Одо 0.981 МНа (от 0 до 10 кгс/см ) | ±0,3 % от ВП |
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений | 11 ределы допускаемой погрешности |
| Избыточное давление воздуха (газа) Г]‘Д (количество каналов 6) | от минус 0,049 до 0,245 МПа (от минус 0,5 до 2,5 кгс/см2) | ±0,3 % от ВП |
| Избыточное статическое давление воздуха (газа) ГТД | от Одо 0,0.098 МПа (от 0 до 1 кгс/см2) | ±0.3 % от ВП |
| Избыточное статическое давление воздуха (газа) ГТД | от Одо 0,147 МПа (от 0 до 1,5 кгс/см2) | ±0.3 % от ВП |
| Избыточное статическое давление воздуха (газа) ГТД (количество каналов 4) | от 0 до 0,196 Ml 1а (от 0 до 2.0 кгс/см2) | ± 0.3 % от Bl I |
| Избыточное статическое давление воздуха (газа) Г ГД (количество каналов - 3) | от Одо 0.785 МПа (от Одо 8 кгс/см2) | ± 0.3 % от Bl 1 |
| Избыточное давление воздуха (газов) ГТД, | от Одо 0,98 Ml 1а (от 0 до 10 кгс/см‘) | ± 0.3 % от 113 |
| Перепад между полным давлением на входе РМК и статическим давлением в мерном сечении (количество каналов -2) | от 0 до 16 к! 1а (от 0 до 1600 мм вод. ст.) | ± 0,3 % от ИЗ |
| Перепад между атмосферным давлением и полным давлением па входе в РМК (количество каналов 2) | от Одо 1 кПа от (0 до 100 мм вод. ст) | 5 мм вод.ст. |
| Избыточное давление рабочих жидкостей (топлива, масла) ГТД (количество каналов 2) | ОТ Одо 0,147 МПа (от 0 до 1.5 кгс/см2) | ± 1 % от ИЗ |
| Избыточное давление рабочих жидкое гей (топлива, масла) ГТД (количество каналов 5) | от 0 до 0,588МПа (от 0 до 6.0 кгс/см2) | ± 1 % от ИЗ |
| Избыточное давление рабочих жидкостей (топлива, масла) ГТД (количество каналов 2) | (до от 0 до0,5884 МПа от 0 60 кгс/см2) | ± 1 % от ИЗ |
| Сила постоянного тока, соответствующая значениям да влс н и я (количество каналов 110) | от 4 до 20 мА | ±0,1 %отВП |
Подсистема измерения расхода топлива
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений, кг/ч | 11 ределы допускаемой погрешности |
| Массовый расход топлива | от 50 до 1500 | ± 0,3 % от ИЗ |
Подсистема измерения параметров расхода воздуха
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений, кг/с | 11 редел ы допускаемой погрешности |
| Суммарный расход воздуха | от 21 до 32 | ± 0,5 % от ИЗ |
Подсистема измерения параметров вибрации
| Наименование измеряемого параметра | Диапазон измерений | 11рсделы допускаемой погрешности |
| Виброскорость двш ателя в контрольных точках (количество каналов - 6) Диапазон частот | от 0 до 100 мм/с от 50 до 500 Гц | ± 10 % от ВН |
Подсистема измерения угловых перемещений и напряжения постоянного тока, соответствующего угловым перемещениям
| 11аименованис измеряемого параметра | Диапазон измерений | 11ределы допускаемой по! решности |
| Напряжение постоянного тока, соответствующее углам перемещениям (количество каналов -4) Угловые перемещения РУД | от 0 до 10 В от 0 до 100 град. | ±0,1 % от ВН ± 0.5 град. |
Общие характеристики
11арамегры электронигания:
- напряжение переменного тока. В...............................................................220
- частота переменного тока. Гц.......................................................................50
Потребляемая мощность, нс более, Вт
Габаритные размеры и масса ИС соответствуют значениям, указанным в таблице.
Таблица.
| Обозначение | Составная часть | Габаритные размеры, мм, нс более | Масса, кг. не более |
| Длина | Ширина | Высота |
| ИНСИ 425811.100.00 | Шкаф приборный 1 | 800 | 600 | 1800 | 300 |
| ИНСИ 425811.200.00 | Шкаф приборный 2 | 800 | 600 | 1800 | 300 |
| ИНСИ 425811.500.00 | Шкаф гермостанций | 600 | 600 | 1800 | 120 |
Рабочие условия эксплуатации:
в помещении пультовой:
- температура воздуха, °C (К)......................................................20 ± 5 (от 288 до 298);
- относи тельная влажность воздуха при температуре 25 °C . %.......................................65 ± 15;
- атмосферное давление, мм рт.ст. (к! 1а)..............................от 720 до 800 (от 96 до 106.7).
7
в испытательном боксе:
- температура воздуха, °C (К)..............................................от минус 30 до 40 (от 243 до 313);
- относительная влажность воздуха при гем перату ре 25 °C, %...........................................до 90;
- атмосферное давление, мм рт.ст. (кПа).............................от 720 до 800 (от 96 до 106.7).
Срок службы, лет............................................ 10.
Средняя наработка на отказ, ч.............................................................................. 10000.
Знак утверждения i ина
Знак утверждения типа наносится методом наклейки на лицевую панель стойки с аппаратурой и на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
В комплект поставки входя г: комплект измерительной аппаратуры, комплект первичных преобразователей, персональные компьютеры, программное обеспечение, комплект кабелей и соединителей, комплект эксплуатационной документанин, методика поверки.
11оверка
Поверка ИС осуществляется в соответствии с документом «Система измерительная СИ-1/ГТД-55И. Методика поверки 521.55И.001.01МП. утвержденным начальником ГЦИ СИ «Воен тест» 32 ГПИИИ МО РФ в сентябрь 2007 г. и входящим в комплект поставки.
Средства поверки: калибратор давления DPI 605 «Druck» (диапазон воспроизведения давления от минус 0.1 до 2,0 МПа, погрешность не более (0.025 + 1 ед. м.р.)%); манометр грузо-поршневой МП-60 (диапазон воспроизведения давления от 0 до 60 кгс/см2. ншрешность не более 0.05 %); калибратор многофункциональный MCX-II-R (диапазон воспроизведения сопротивления от 0 до 400 Ом, погрешность не более (0,005 % от показаний <0,008 % от диапазона + 1 ед.м.р.); диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока от минус 10 до 100 мВ. погрешность не более (0.003 % от показаний +0,004 % от диапазона <1 ед.м.р.); диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока от 0 до 12 В, погрешность не более (0,004 % oi показаний + 0.002 % от диапазона +1 ед.м.р.); диапазон воспроизведения силы постоянного тока от 0 до 24 мА. погрешность не более (0,012 % +1 ед. м.р.); магазин сопротивлений Р4831 (диапазон воспроизведения сопротивления от 0,002 до 111111.10 Ом; класс точности 0.02/2-10 ь); датчик весоизмерительный тензорезисторный серии «С» (наибольший предел измерения 20 тс, погрешность не более 0,04 %); генератор сигналов низкочастотный ГЗ-112 (диапазон воспроизведения частоты от 0.01 Гц до 10 МГц, погрешность нс более 5 • 10'^ %); виброустановка электродинамическая ВСВ-133 (СКЗ виброскорости от 0,35 до 100 мм/c., погрешность воспроизведения виброскорости не более 5 %); барометр рабочий сетевой БРС-1М диапазон измерения от 600 до 1100 ilia (от 450 до 825 мм рт.ст.), погрешность нс более 0,20 гПа, (0,15 мм рт.ст.); измеритель влажности и температуры ИВ ГМ-07 (диапазон измерения влажности от 10 до 98 %, погрешность нс более 2.0 %; диапазон измерения температуры от минус 20 до 60 °C, погрепшость нс более 1 °C в диапазонах от минус 20 до 0 °C, от 40 до 60 °C, погрешность нс более 0,5 °C в диапазоне от 0 до 40 °C); головка оптическая делительная ОДГ-60. погрешность 20".
Мсжноверочный интервал 3 года для подсистемы измерения расхода топлива , 2 года для подсистемы измерения силы тяги. 1 год для остальных подсистем.
Нормативные и технические документ ы
ГОСТ РВ 20.39.304-98.
ГОС I 8.596-2002 ГСОЕИ. Системы измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения.
OCT I 01021-93. Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования.
512.55И.001.00 РЭ. Системы измерительные СИ-1/ГТД-55И.
Заключение
Тип системы измерительной СИ-1/ГТД-55И утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен в эксплуатации.
