Системы автоматизированные информационно-измерительные ИС-8-1/2, 61764-15

Назначение

Системы автоматизированные информационно-измерительные «ИС-8-1/2» (далее - Системы) предназначены для измерений основных параметров при стендовых испытаниях газотурбинных двигателей (ГТД) на стендах 8-1 и 8-2 ОАО «НПО «Сатурн»: силы от тяги двигателей, давления газа (воздуха), жидкостей, температуры газа (воздуха), жидкостей, напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры, частоты переменного тока, соответствующей значениям частоты вращения ротора, массового расхода топлива, расхода (прокачки) масла.

Описание

Принцип работы Систем заключается в преобразовании измеряемых параметров газотурбинных двигателей (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.

Системы имеют модульную конструкцию, включающую в себя датчики, кондиционеры сигнала, аналого-цифровые преобразователи и цифровую аппаратуру «верхнего уровня» (специализированные платы, компьютеры со специализированным программным обеспечением, мониторы).

Функционально Системы состоят из 6-ти модулей, включающих в себя соответствующие измерительные каналы (ИК):

-    модуль измерений силы от тяги двигателя (МИС);

-    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 Системам только на период испытаний (например, МИЧВР, МИТ - частично). Суммарное количество ИК по всем измерительным модулям составляет 74.

Модуль измерений силы от тяги двигателя (МИС).

МИС содержит следующие элементы:

-    динамометрическую платформу (ДМП), опирающиеся на 4-е упругие ленты;

-    рабочий тензорезисторный датчик силы типа ТВС2-1-0,15-С4

(питание моста датчика и аналого-цифровое преобразование его выходного сигнала осуществляется измерительным модулем типа МС-212);

-    стендовое рычажное градуировочное устройство, состоящее из градуировочного рычага и градуировочных грузов и предназначенное для оперативного контроля точностных параметров МИС и создания силы подгрузки на ДМП;

-    поверочное градуировочное устройство, состоящее из переносного эталонного динамометра, гидравлического нагружающего устройства и предназначенное для градуировки и поверки МИС. Сила от тяги двигателя, приложенная к ДМП, уравновешивается силой реакции рабочего датчика. Его выходной сигнал, пропорциональный силе от тяги, 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 Кориолисов расходомер Micro Motion CMF025 с преобразователем 3500. Цифровой сигнал с выхода расходомера преобразуется в цифровой код массового расхода топлива 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 давления газа (воздуха) и жидкостей (МИД).

МИД предназначен для измерений давления воздуха на входе в двигатель и давлений газа и жидкостей по тракту двигателя. МИД включает в свой состав датчики давления моделей ИКД 27Дф с верхними пределами измерений 0,1;0,25;1,0 кгс/см , МЕТРАН-100-1 Ех-ДИ-1141 (измерение полного и статического давления на входе в двигатель), ИКД 27Да с верхними пределами измерений 3, 5, 17 кгс/см (измерение давлений газа по тракту двигателя).

Примечание. диф- перепад давления; абс- абсолютное давление; изб - избыточное давление.

Электрические сигналы с выходов датчиков поступают в модуль МС-227И, 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) и жидкостей (МИТ).

МИТ предназначен для измерений температуры воздуха на входе в двигатель, газа

по тракту двигателя, рабочих жидкостей и корпуса двигателя. МИТ включает в себя:

-ИК электрического напряжения постоянного тока (на базе модуля МС 227К), работающие с термопарами (ТП) типа ТХА, ТХК, расположенными на двигателе. Электрическое напряжение с выходов ТП, соответствующее значениям температуры газа по тракту ГТД и корпуса ГТД, поступает на вход модуля МС 227К, где преобразуется (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 в двигатель и жидкостей по тракту двигателя состоят из модулей МС 227R, МС-227Т и термометров сопротивления (ТС) типа П77, П109, П98АМ. Электрическое сопротивление ТС преобразуется в напряжение постоянного тока и в модулях МС 227R, МС-227Т - 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 ИК частоты переменного тока (на базе модулей MC-451). Сигналы частоты переменного тока с выхода датчика типа ДЧВ 2500, расположенного на двигателе, соответствующие значениям частоты вращения ротора двигателя, поступают на вход нормализатора сигналов МЕ-402 и далее на вход модуля измерения частоты MC-451. Цифровые коды с выхода модуля MC-451, соответствующие частоте сигнала, поступают в компьютер верхнего уровня Систем 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 ТПР8, нормализатора сигналов МЕ-402 и модуля МС-45, преобразующего частоты выходных сигналов ТПР8 в соответствующие цифровые коды. Последние поступают далее в компьютер верхнего уровня системы с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК. Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.

Общий вид Систем представлен на рисунке 1.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) систем реализовано в пакете обработки сигналов «Магнитограф» (ПОС-М 2.30b), 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 - «высокий». 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) Rmax - верхний предел (ВП) диапазона измерений силы; Gmax - ВП диапазона измерений массового расхода топлива; ИЗ - измеряемое значение; ВП- верхний предел измерений.

Общие технические характеристики:

Диапазоны рабочих температур, °С:

-    в пультовой..........................................................................................от плюс 10 до плюс 30;

-    в испытательном боксе.......................................................................от минус 40 до плюс 40;

Параметры электрического питания:

-    напряжение, В....................................................................................................от 187до 242;

-    частота, Гц........................................................................................................от 49 до 51;

-    потребляемая мощность, кВт.......................................................................................10.

Габаритные размеры (ширина, длина, высота), м, не более:

-    модуль измерений силы    2 х 5 х 3;

-    модуль измерений массового расхода топлива    0,7 х 0,7 х 0,7;

-    модуль измерений давления    1 х 1 х 1;

-    модуль измерений температуры    0,5 х 0,5 х 0,5;

-    модуль измерений частоты вращения роторов    0,3 х 0,3 х 0,3;

-    модуль измерений расхода (прокачки) масла    0,3 х 0,3 х 0,3.

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации и на пульт управления в виде наклейки.

Комплектность

Комплектность Системы приведена в таблице 3.

Таблица 3

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП ИС-8-1/2 «Система автоматизированная информационно-измерительная «ИС-8-1/2». Методика поверки», утвержденным ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» 12 ноября 2014 г., ФГУП «ВНИИМС» 17 ноября 2014 г.

Основные средства поверки:

1)    Тензорезисторный датчик силы типа С-2 (Госреестр №53838-13) диапазон измерений

до 20 тс, комбинированная погрешность 0,02/0,04 % РКП, соответствует ГОСТ Р 8.726-2010, совместно с прибором весоизмерительным типа Микросим-06 (Госреестр №25939-03);

2)    Гири массой 20, 50 кг по ГОСТ 7328-2001;

3)    Уровень рамный (брусковый) по ГОСТ 9392-89;

4)    Термометр жидкий стеклянный технический по ГОСТ 28498-90, диапазон измерения (от 0 до 100) °С, кл.т. 1;

5)    Комплект градуировочных грузов 4 класса по ГОСТ OIML R111-1-2009;

6)    Набор гирь ГО-4-1110 , КГО-4-5 (Г осреестр № 5603-76);

7)    Калибратор давления типа DP1-620, (Госреестр № 16347-09):

- диапазон от 0,1 до 70 МПа, пределы допускаемой приведенной к (ВП) погрешности измерений избыточного давления ( разряжения) ±0.025 %;

8)    Манометры грузопоршневые:

-МВП-2,5; МП-6; МП-60; МП-600, (Госреестр № 14737-00) класс точности 0,05;

9)    Манометр образцовый, (Госреестр № 20680-67), класс точности 0,15; 0,25;

10)    Мановакуумметр образцовый, (Госреестр № 20680-67) . класс точности 0,25;

11)    Магазин сопротивлений Р4831, (Госреестр № 48930-12), класс точности 0.02; 0,05;

12)    Генератор электрических сигналов Г3-110, (Госреестр №5460-767), диапазон частот от

0,01 Гц до 2 МГц, абсолютная погрешность установки частоты 3*10- ;

13)    Вольтметр В7-34, погрешность ±(0,15+0,05*(Ukx/Ux -1)) %;

14)    Пробойная установка АИД-70 (Госреестр № 34031-12), от 0 до50 кВ;

15)    Многофункциональный калибратор модели TRX - IIR фирмы «Druck»/ «Unomat Instruments» (Голландия) (Госреестр №42789-09):

-    напряжение, мВ от минус 10 до плюс 100;

-    сопротивление, Ом от 0 до 400;

-    погрешность ± 0,01 % ИВ или ± 0,025% ИВ;

16)    Вольтметр универсальный В7-46/1 (Г осреестр №11204-88);

17)    Мегомметр Ф4102/2 (рег. № 9225-88), диапазон измерения сопротивления от 0 до 2000 МОм, класс точности 1,5;

18)    Линейка измерительная металлическая 1-1000 мм, мод. 188 (Госреестр №32993-09) класс точности 1;

19)    Калибратор многофункциональный МСX-ПR (Госреестр № 21591-07);

-    диапазон воспроизведения:

-    напряжения, мВ от    минус 10 до плюс 100; погрешность воспроизведения ±(0,003% ИВ + 0,004% ВПИ+0,001 мВ);

-    сопротивления, Ом от 0 до 400;

-    погрешность воспроизведения ±(0,005% ИВ + 0,008% ВПИ+0,001 мВ);

20)    Установка поверочная УПСЖ 50/ПВ, (рег. № 40645-09):

- диапазон измерений расхода топлива от 0,01... до 50 м /ч,

-допускаемая    относительная    погрешность    массового

расхода ±0,06% импульсных ИК, ±0,08% аналоговых ИК;

21)    Вольтметр В7-65 (Госреестр № 20250-06).

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 4 документа «Система автоматизированная информационноизмерительная «ИС-8-1/2». Руководство по эксплуатации. РЭ «ИС-8-1/2».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системам автоматизированным информационно-измерительным «ИС-8-1/2»

-    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 8.027-2001 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы;

-    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 OIML R 111-1-2009 ГСИ. Гири классов Е1, Е2, F1, F2, М1, М1-2, М2, М2-3 и М3. Часть 1. Метрологические и технические требования;

-    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.