Система измерительная ИС-ДВС-5, 92835-24

Назначение

Система измерительная ИС-ДВС-5 (далее - система) предназначена для измерений крутящего момента силы, частоты вращения, расхода жидкостей и газов, давления и температуры воздуха (газов) и жидкостей (топлива, масла), массы жидкости, дымности отработавших газов и концентрации газообразных выбросов отработавших газов.

Описание

Принцип действия системы основан на измерении первичными измерительными преобразователями (далее - ПИП) физических величин, преобразовании их в электрические сигналы, поступающие по линиям передачи данных на вход аппаратуры сбора и преобразования сигналов в цифровой код, находящейся в стойке управления, для дальнейшей его передачи в промышленный компьютер, осуществляющий обработку, выдачу, хранение информации и ведение печатного протокола.

Система позволяет выполнять задачи, требующие высокой производительности и надежности измерительных систем для непрерывной работы в жестких условиях под управлением операционной системы реального времени.

Система состоит из: пульта и стойки управления, блока датчиков давления и температуры, нормализаторов сигнала, усилителей - преобразователей, источников питания и линий связи, измерителя крутящего момента силы на базе асинхронного двигателя, датчика крутящего момента; расходомеров топлива, воздуха, картерных газов, масла на «угар» и газоанализаторов.

Конструктивно система включает в себя:

- крейт с оборудованием системы сбора данных; промышленный компьютер (далее - ПК); подсистема синхронизации; нормализаторы сигналов; сетевые коммутаторы; источники питания;

- автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) в составе: ПК; видеомониторов; сетевых коммутаторов;

- комплект ПИП.

Комплект ПИП содержит:

- дымомеры модели AVL 439 (рег. № 20097-00);

- измерители расхода картерных газов AVL 442 (рег. № 20094-00);

- датчики крутящего момента силы T40B (рег. № 50769-12);

- датчики температуры ТСПТ (рег. № 57175-14);

- датчики температуры КТХА (рег. № 75207-19);

- датчики давления CANOPEN (рег. № 78611-20);

- газоанализатор модели AMA i60 SII R2 EGR (рег. № 78787-20);

- газоанализатор модели SESAM i60 FT SII (рег. № 78879-20);

- термогигрометры HMT330 (рег. № 30962-12);

- датчики частоты вращения Heidenhain ROD 426 2048;

- прибор замера расхода топлива с кондиционированием AVL 740;

- устройство измерения массы масла на угар AVL 406 (в комплекте с весами лабораторными электронными LA4200S рег. № 18052-03).

Шкафы модулей сбора измерений AVL ТС2 и AVL ТС3, управления, автоматизации и регулирования, пульт управления и регулятор находятся в пультовом помещении, асинхронная машина DYNOFORCE ASM 5000/1/7-4 и DYNOFORCE ASM 3000/1.8-4.5, термогигрометры, блоки измерения температур и давлений, расходомеры топлива, воздуха, картерных газов, газоанализаторы, прибор измерения количества твердых частиц и прибор для измерения массы выбросов твердых частиц расположены в помещении испытательных боксов.

Функционально система состоит из измерительных каналов (далее - ИК):

- крутящего момента силы;

- частоты вращения вала двигателя;

- расхода жидкости;

- объемного расхода картерных газов;

- давления воздуха (газов) и жидкостей;

- температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой датчиками температуры ТСПТ;

- температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой датчиками температуры КТХА;

- массы жидкости;

- дымности отработавших газов;

- концентрации газообразных выбросов отработавших газов;

- температуры и относительной влажности окружающего воздуха в испытательном боксе.

ИК крутящего момента силы на валу двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) содержит следующие элементы:

- электрические тормоза DYNOFORCCE ASM 5000/1/7-4 и DYNOFORCE ASM 3000/1.8-4.5 на базе асинхронных двигателей, работающих в генераторном режиме и обеспечивающих нагрузку на валу ДВС;

- датчик крутящего момента силы типа T40B с частотным выходом, что обеспечивает минимизацию электрических помех в условиях передачи сигнала крутящего момента силы к контроллеру EMCON 400.

Крутящий момент силы на валу ДВС уравновешивается моментом реакции датчика крутящего момента. Его выходной частотный сигнал, пропорциональный крутящему моменту, преобразуется в пропорциональный цифровой код в контроллере EMCON 400. Информация о результатах измерений крутящего момента отображается на дисплее, расположенном на лицевой панели EMCON 400, а также передается в компьютер верхнего уровня.

ИК частоты вращения вала двигателя включает в свой состав датчики Heidenhain ROD 426 2048. Принцип измерения частоты вращения вала основан на преобразовании угла его поворота в последовательность электрических импульсов, генерируемых оптоэлектронным методом. Число штрихов на оптических дисках датчика равно 2048. Частотный сигнал с выхода датчика поступает в модуль контроллера EMCON 400, представляющий собой счетчик импульсов. Цифровой код частоты вращения с выхода контроллера передается в компьютер верхнего уровня системы.

Принцип действия ИК объемного расхода жидкостей основан на зависимости выходного электрического сигнала ПИП (AVL 740) от воздействия на его чувствительный элемент измеряемого расхода жидкости. Электрический сигнал с выхода ПИП поступает на вход АЦП, преобразуется в цифровой код, регистрируемый ПК.

ИК расхода картерных газов включает в свой состав расходомер AVL 442, работающий на базе сужающего устройства (расходомерной диафрагмы). Перепад давления на диафрагме преобразуется в цифровой код объемного расхода картерного газа, который через интерфейс RS232 передается далее в компьютер верхнего уровня системы.

ИК давлений газа (воздуха) и масла содержат датчики давления типа CANOPEN. Цифровые сигналы датчиков, соответствующие барометрическому или избыточным давлениям, поступают через интерфейс RS 485 в компьютер верхнего уровня.

Принцип действия ИК температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой датчиками температуры (ТСПТ), основан на зависимости изменения сопротивления ПИП от температуры среды. Сопротивление постоянному току ПИП, пропорциональное измеряемой температуре, преобразуется АЦП в цифровой код, поступающий в ПК.

Принцип действия ИК температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой датчиками температуры (КТХА), основан на зависимости изменения напряжения постоянного тока ПИП от температуры среды. Напряжение постоянного тока ПИП, пропорциональное измеряемой температуре, преобразуется АЦП в цифровой код, поступающий в ПК.

Принцип действия ИК массы жидкости основан на откачке масла из поддона ДВС устройством измерения массы масла на угар AVL 406 и последующем взвешивании на весах лабораторных электронных LA4200S. В дальнейшем сигнал от весов через интерфейс RS232 поступает на верхний уровень системы.

Принцип действия ИК дымности отработавших газов основан на измерении дымности отработавших газов дымомером модели AVL 439. В дальнейшем сигнал от дымомера через интерфейс RS232 поступает на верхний уровень системы.

Принцип действия ИК концентрации газообразных выбросов отработавших газов основан на измерении концентрации отработавших газов газоанализаторами AMA i60 SII R2 EGR и SESAM i60 FT SII. В дальнейшем сигнал от газоанализаторов через интерфейс RS232 поступает на верхний уровень системы.

Принцип действия ИК температуры и относительной влажности окружающего воздуха в испытательном боксе основан на измерении температуры и относительной влажности воздуха термогигрометром HMT330. В дальнейшем сигнал от термогигрометра через интерфейс RS232 поступает на верхний уровень системы.

Маркировка наносится на этикетку, выполненную типографским способом, расположенную на лицевой стороне корпуса модуля сбора измерений, которая содержит сокращенное наименование изготовителя и его товарный знак, юридический адрес изготовителя, в том числе наименование страны изготовителя, наименование системы, заводской номер системы в цифровом формате, дату изготовления (число, месяц, год).

Нанесение знака поверки на корпус составных частей системы не предусмотрено.

Общий вид модуля сбора измерений системы, места нанесения знака утверждения типа, заводского номера и места установки пломбы в виде наклейки от несанкционированного доступа представлены на рисунке 1. Общий вид электрошкафов, измерительных приборов, испытательного бокса и помещения пультовой приведены на рисунках 2-6.

Место нанесения знака утверждения типа и заводского номера

Рисунок 1 - Модуль сбора измерений, управления, автоматизации и регулирования.

Общий вид

Место установки пломбы

Рисунок 2 - Электрошкаф асинхронной машины DYNOFORCE ASM 5000/1/7-4.

Общий вид

Рисунок 3 - Электрошкаф асинхронной машины DYNOFORCE ASM 3000/1.8-4.5.

Общий вид

Рисунок 4 - Измерительные приборы из состава системы

Рисунок 5 - Общий вид испытательного бокса системы

Рисунок 6 - Помещение пультовой, место оператора

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) не разделено на метрологически значимую и незначимую части и включает в себя специализированную программу «AVL PUMA Open 2012» разработки фирмы AVL LIST GmbH, которое поставляется на DVD диске 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.

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. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО

Технические характеристики

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Продолжение таблицы 2

Примечания:

1) 6 от ИЗ - относительная погрешность измерений от измеренного значения.

2) Y - приведенная погрешность измерений к верхнему пределу измерений.

3) Д - абсолютная погрешность измерений.

Таблица 3 - Состав и метрологические характеристики ИК системы с входными электрическими

сигналами от ПИП

* Пределы допускаемой погрешности ИК пересчитаны для значений температуры без учета погрешностей ПИП.

Таблица 4 - Основные технические характеристики

Продолжение таблицы 4

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на этикетку, расположенную на лицевой стороне корпуса модуля управления, а также на титульные листы руководства по эксплуатации 10.2022.001 РЭ и формуляра 10.2022.001 ФО.

Комплектность

Таблица 5 - Комплектность системы

Продолжение таблицы 5

Продолжение таблицы 5

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в документах:

- 10.2022.001 РЭ «Система измерительная ИС-ДВС-5. Руководство по эксплуатации», раздел 4 «Состав системы, методы (методики) измерений»;

- ФР.1.28.2023.45696 «Методика измерений крутящего момента силы на валу двигателя».

Нормативные документы

ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний;

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия;

ГОСТ 14846-2020 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний;

Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 г. № 2315 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и в газоконденсатных средах»;

Приказ Росстандарта от 28 июля 2023 г. № 1520 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;

Приказ Росстандарта от 22 октября 2019 г. № 2498 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы»;

Приказ Росстандарта 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 Росстандарта от 11 мая 2022 г. № 1133 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений объемного и массового расходов газа»;

Приказ Росстандарта от 26 сентября 2022 г. № 2360 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты»;

Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3456 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления постоянного и переменного тока»;

Приказ Росстандарта от 20 октября 2022 г. № 2653 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений избыточного давления до 4000 МПа»;

Приказ Росстандарта от 15 декабря 2021 г. № 2885 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений влажности газов и температуры конденсации углеводородов»;

Приказ Росстандарта от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;

Приказ Росстандарта от 1 сентября 2022 г. № 2183 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений угловой скорости и частоты вращения»;

Приказ Росстандарта от 27 ноября 2018 г. № 2517 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений спектральных, интегральных, редуцированных коэффициентов направленного пропускания, диффузного и зеркального отражений и оптической плотности в диапазоне длин волн от 0,2 до 20,0 мкм».