Система автоматизированная информационно-измерительная ИС-16, 61763-15

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

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики Систем приведены в таблице 2.

Таблица 2

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

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