Система автоматизированная информационно-измерительная для испытаний ГТД ВК-800СП

Назначение

Система автоматизированная информационно-измерительная для испытаний газотурбинных двигателей (ГТД) ВК-800СП (далее по тексту - АИИС) предназначена для сбора, преобразования и регистрации параметров: температуры жидкостей и газов; электрических величин, соответствующих температуре жидкостей и газов; давлений газов и жидкости; напряжения постоянного тока, соответствующего давлению; частоты; относительной влажности; массового расхода жидкости; объемного расхода (прокачки) жидкостей; напряжения электрического тока; силы тока; виброскорости и виброускорения при проведении опытных и серийных испытаний двигателей ВК-800СП на винтовом испытательном стенде АО «УЗГА», г. Екатеринбург.

Описание

Принцип действия АИИС основан на преобразовании, нормализации и передаче параметров электрических сигналов с выходов первичных измерительных преобразователей (ПИП) в измерительные модули комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236 и в комплекс измерения температур MIC-140 с дальнейшим преобразованием параметров электрических сигналов и электрических цепей в цифровую форму и регистрацией средствами вычислительной техники.

Конструктивно АИИС состоит из: комплекса измерения температур MIC-140 (БЛИЖ.422212.140.003); комплекта кабелей (МРКД.2756.0388.000); статива датчиков давления (МРКД.2756.0363.100); усилителя заряда программируемого ME-918 (БЛИЖ.421726.918.003-04); шкафа измерительного оборудования (МРКД.2756.0361.100).

Функционально АИИС включает в себя следующие измерительные каналы (ИК):

- ИК температуры жидкостей и газов;

- ИК электрических величин, соответствующих температуре жидкостей и газов;

- ИК давления газов и жидкостей;

- ИК напряжения постоянного тока, соответствующего давлению;

- ИК частоты;

- ИК относительной влажности;

- ИК массового расхода жидкости;

- ИК объемного расхода (прокачки) жидкостей;

- ИК напряжения электрического тока;

- ИК силы тока;

- ИК виброскорости и виброускорения.

ИК температуры жидкостей и газов

Выходные сигналы ПИП (ТС-1088 и ТС-1288, рег. № 58808-14; ТП-9201, рег. № 4811411) в виде сопротивления постоянному току поступают ко входам модулей MR-227R3 и MR-227R5 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, где преобразуются в цифровой код, который через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения. ИК температуры воздуха в боксе реализован с использованием измерителя влажности и температуры ИВТМ-7 (рег. № 71394-18), сигнал с которого через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК электрических величин, соответствующих температуре жидкостей и газов

Принцип действия ИК напряжения постоянного тока, соответствующего температуре, реализованы с использованием комплекса измерения температур MIC-140-48, настроенного на режим измерения напряжений милливольтового диапазона (путём отключения градуировочных характеристик) цифровой код с которого через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК сопротивления постоянному току, соответствующего температуре, реализованы с использованием модуля MR-227R3 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, цифровой код с которого через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК давления газов и жидкостей

Выходные сигналы ПИП (АИР-10, рег. № 31654-19; МИДА-13П, рег. № 17636-17) в виде силы постоянного тока в диапазоне от 4 до 20 мА поступают ко входам модулей MR-114C2 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, где преобразуются в цифровой код, который через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения. ИК атмосферного давления реализован с помощью барометра рабочего сетевого БРС-1М (рег. № 16006-97), сигнал с которого через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК напряжения постоянного тока, соответствующего давлению

ИК реализованы с использованием модуля MR-114 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, цифровой код с которого через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК частоты переменного тока, соответствующей частотам вращения роторов

Принцип действия ИК основан на передаче сигнала от ПИП через кабели и нормализаторы МЕ-402 на модуль измерения частоты Mr-452 комплекса измерительного магистральномодульного MIC-236, и далее, в виде цифрового кода, через локальную сеть и сетевой коммутатор на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК частоты переменного тока генератора

ИК реализованы с использованием нормализаторов МЕ-402 и модулей измерения частоты MR-452 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, цифровой код с которого через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК относительной влажности воздуха в боксе

ИК реализован с использованием измерителя влажности и температуры ИВТМ-7 (рег. № 71394-18), сигнал с которого через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК массового расхода жидкости

Принцип действия ИК массового расхода основан на использовании в ПИП сил Кориолиса, действующих на поток среды, двигающейся по петле трубопровода, которая колеблется с постоянной частотой. Силы Кориолиса вызывают поперечные колебания противоположных сторон петли и, как следствие, фазовые смещения их частотных характеристик, пропорциональных массовому расходу.

Выходной сигнал ПИП массового расхода - Rheonik RHM (рег. № 61714-15) через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК объемного расхода (прокачки) жидкости

Принцип действия ИК объемного расхода (прокачки) гидравлической жидкости в линии нагнетания основан на функциональной зависимости частоты переменного тока на выходе турбинного преобразователя расхода и ТПР 8 (рег. № 8326-04) от частоты вращения их винтовых гидрометрических турбинок, которая в свою очередь зависит от объёмного расхода жидкости, протекающей через рабочие сечения преобразователей. Сигналы частоты переменного тока с ПИП через нормализаторы сигналов МЕ-402 поступают на модуль измерения частоты MR-452 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, и далее, в виде цифрового кода, через локальную сеть и сетевой коммутатор на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК напряжения электрического тока

ИК напряжения постоянного тока реализованы с использованием модулей MR-227U2 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, цифровой код с которого через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения. ИК напряжения переменного тока реализован с использованием прибора для измерений показателей качества и учета электрической энергии PM130 Plus (рег. № 58210-14), сигнал с которого через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК силы тока

ИК силы постоянного тока реализованы следующим образом: выходные сигналы ПИП (75.ШИСВ; 75.ШИС, рег. № 78710-20) в виде напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 75 мВ поступают ко входам модуля MR-227K1 комплекса измерительного магистральномодульного MIC-236, где преобразуются в цифровой код, который через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения. ИК силы переменного тока реализованы с использованием ПИП - трансформаторов тока ТФ 1 (рег. № 20466-10), выходной сигнал с которых в виде постоянного тока в диапазоне от 0 до 1 А поступает на прибор для измерений показателей качества и учета электрической энергии PM130 Plus (рег. № 58210-14), сигнал с которого через преобразователь цифровых интерфейсов и сетевой коммутатор поступает на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

ИК виброскорости и виброускорения

Выходные сигналы ПИП (АВС 127, рег. № 24038-02; АР 1048, рег. № 63426-16) в виде электрического заряда поступают на усилитель заряда МЕ-918, с которого передаются на модуль МЕ-202 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-236, где преобразуются в цифровой код, который через локальную сеть и сетевой коммутатор передаётся на станцию сбора данных для регистрации и отображения.

Общий вид составных частей АИИС представлен на рисунках 1 - 6.

Заводской номер (№ 001) наносится в форме информационной таблички на шкаф измерительного оборудования (рисунок 6) и в виде цифрового обозначения указан в формуляре МБДА.2756.0300.000 ФО.

Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.

Защита от несанкционированного доступа к компонентам АИИС обеспечивается:

- ограничением доступа к месту установки системы;

- запиранием стойки (рисунок 5).

Рисунок 1 - Стойка. Вид внешний спереди

Рисунок 2 - Стойка. Вид внешний сзади

Рисунок 3 - MIC-236 в стойке

Рисунок 4 - MIC-140

Рисунок 5 - Запирающий механизм стойки

ii Система автоматизированная

ДАсрСТ -информационно-измерительная для испытаний ГТД ВК-800СП

МБДА.2756.0300.000

Зав. №: 001                  Год выпуска: 2021

Рисунок 6 - Заводская маркировка стойки

Программное обеспечение

Включает общее и функциональное программное обеспечение (ПО).

В состав общего ПО входит операционная система MS Windows 10 «Professional» (64-разрядная).

Функциональное программное обеспечение представлено программой управления комплексом ПО «СИАМ».

Метрологически значимой частью ПО «СИАМ» является метрологический модуль scales.dll (таблица 1).

Уровень защиты ПО «высокий» в соответствии с Р 50.2.077- 2014.

Таблица 1- Идентификационные данные ПО

Идентификационные данные (признаки)

Значение

Идентификационное наименование ПО

scales.dll

Номер версии (идентификационный номер) ПО

1.0.0.8

Цифровой идентификатор ПО

24CBC163

Алгоритм вычисления идентификатора ПО

CRC32 по IEEE 1059-1993

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики АИИС приведены в таблицах 2 - 4.

Таблица 2 - Метрологические ха

рактеристики АИИС

Измеряемые параметры (обозначение в системе)

Измеряемые величины

Диапазон измерений

Пределы допускаемой погрешности

Кол-во каналов

1

2

3

4

5

ИК температуры жидкостей и газов

Температура воздуха в боксе

Температура

от 233 до 333 K (от -40 °С до +60 °С)

Д: ± 0,5 °С

1

Температура воздуха перед воздушным винтом

от 233 до 333 K (от -40 °С до +60 °С)

6: ± 0,3 % от ИЗ

2

Температура воздуха на входе в двигатель

от 233 до 343 K (от -40 °С до +70 °С)

6: ± 0,3 % от ИЗ

6

Температура топлива

от -40 °С до +100 °С

Y: ± 1 % от ВП НЗ НЗ =140 °С

2

Температуре масла

от -40 °С до +200 °С

Y: ± 1 % от ВП НЗ НЗ = 240 °С

5

Температура гидравлической жидкости в гидробаке

от -50 °С до +150 °С

Y: ± 1 % от ВП НЗ НЗ = 200 °С

1

Температура консервационного масла на входе в двигатель

от -40 °С до +90 °С

Y: ± 1 % от ВП НЗ НЗ = 130 °С

1

1

2

3

4

5

ИК электрических величин, соответствующих температуре жидкостей и газов

Напряжение постоянного тока термоэлектрического преобразователя, соответствующее температуре выходящих газов за СТ

Напряжение постоянного тока

от 0 до 45 мВ

у: ± 0,2 % от

ВП

4

Напряжение постоянного тока термоэлектрического преобразователя, соответствующее температуре выходящих газов за ТК

от 0 до 45 мВ

у: ± 0,2 % от

ВП

40

Напряжение постоянного тока термоэлектрического преобразователя, соответствующее температуре отбираемого воздуха на фланце отбора

от -2 до + 36 мВ

у: ± 0,2 % от

ВП

1

Сопротивление постоянного тока, соответствующее температуре масла на входе в двигатель

Сопротивление постоянному току

от 38,0 до 88,5 Ом

у: ± 0,2 % от

ВП

1

ИК давления газов и жидкостей

Атмосферное давление в боксе

Давление абсолютное

от 94,66 до 103,99 кПа (от 710 до 780 мм рт. ст.)

Д: ±67 Па (± 0,5 мм рт.ст.)

1

Полное давление воздуха на входе в двигатель

от 49,0 до 147,1 кПа (0,5 до 1,5 кгс/см2)

у: ± 0,3 % от

ВП

18

Давление воздуха за компрессором

Давление избыточное

от 0 до 1,569 МПа (от 0 до 16 кгс/см2)

у: ± 0,3 % от

ВП

1

Давление газа за турбиной компрессора (статическое)

от 0 до 0,392 МПа (от 0 до 4 кгс/см2)

у: ± 0,3 % от

ВП

1

Давление масла в канале «Малого шага» регулятора винта

от 0 до 5,88 МПа (от 0 до 60 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Давление топлива на входе в двигатель

от 0 до 0,392 МПа (от 0 до 4 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Давление топлива перед форсунками I контура, перед РТ

от 0 до 5,884 МПа (от 0 до 60 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

2

Давление топлива перед форсунками II контура

от 0 до 3,922 МПа (от 0 до 40 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

1

2

3

4

5

Давление масла на входе в двигатель (стендовый)

Давление избыточное

от 0 до 1,569 МПа (от 0 до 16 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Давление масла на выходе из опоры

от 0 до 0,245 МПа (от 0 до 2,5 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Полное давление воздуха на фланце отбора

от 0 до 1,570 МПа (от 0 до 16 кгс/см2)

у: ± 0,3 % от

ВП

3

Статическое давление воздуха на расходомерном участке СКВ

от 0 до 1,570 МПа (от 0 до 16 кгс/см2)

у: ± 0,3 % от

ВП

1

Давление гидравлической жидкости в гидробаке

от 0 до 0,981 МПа (от 0 до 10 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Давление гидравлической жидкости в линии нагнетания

от 0 до 24,51 МПа (от 0 до 250 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

Давление консервационного масла на входе в двигатель

от 0 до 0,392 МПа (от 0 до 4 кгс/см2)

у: ± 1 % от ВП

1

ИК напряжения постоянного тока, соответствующего давлению

Напряжение постоянного тока, соответствующее давлению масла на входе в двигатель

Напряжение постоянного тока

от 0 до 100 мВ

у: ± 0,2 % от

ВП

2

ИК частоты

Частота сигнала напряжения переменного тока, соответствующая частоте вращения ротора ТК

Частота переменного тока

от 30 до 15200 Гц

6: ± 0,1 % от ИЗ

2

Частота сигнала напряжения переменного тока, соответствующая частоте вращения ротора СТ

от 250 до 7400 Гц

6: ± 0,1 % от ИЗ

1

Частота напряжения генератора переменного тока фаз А, В, С

от 280 до 520 Гц

6: ± 1,0 % от ИЗ

3

ИК относительной влажности

Относительная влажность воздуха в боксе

Относительная влажность

от 0 % до 99 %

у: ± 2 % от

ВП

1

ИК массового расхода жидкости

Массовый расход топлива

Массовый расход

от 12 до 400 кг/ч

6: ± 0,3 % от ИЗ

1

1

2

3

4

5

ИК объемного расхода (прокачки) жидкостей

Объёмный расход (прокачка) гидравлической жидкости в линии нагнетания

Объемный расход

от 3 до 15 л/мин

у: ± 3,0 % от ВП НЗ НЗ=15 л/мин

1

ИК напряжения электрического тока

Напряжение постоянного тока

Напряжение

от 0 до 30 В

у: ± 1 % от ВП

4

Напряжение постоянного тока стартёр-генератора

от 0 до 50 В

Y: ± 1 % от ВП

2

Напряжение переменного тока фаз A, B, C действующее

от 10 до 130 В

у: ± 1 % от ВП

3

ИК силы тока

Сила постоянного тока в цепи питания бортовой сети двигателя

Сила постоянного тока

от 0 до 50 А

у: ± 2 % от ВП

2

Сила постоянного тока стартер-генератора в стартёрном режиме

от 0 до 1500 А

у: ± 2 % от ВП

1

Сила постоянного тока стартер-генератора в генераторном режиме

от 0 до 500 А

у: ± 2 % от ВП

1

Сила переменного тока генератора переменного тока фаз А, B, C

Сила переменного тока

от 0,05 до 20,00 А

у: ± 2 % от ВП

3

ИК виброскорости и виброускорения

Виброскорость вдоль продольной оси двигателя в полосе частот от 40 до 1000 Гц (Амплитуда, пик)

Виброскорость

от 0 до 100 мм/с

у: ± 12 % от ВП

2

Виброскорость в горизонтальном направлении в полосе частот от 40 до 1000 Гц (Амплитуда, пик)

от 0 до 100 мм/с

у: ± 12 % от ВП

2

Виброскорость в вертикальном направлении в полосе частот от 40 до 1000 Гц (Амплитуда, пик)

от 0 до 100 мм/с

у: ± 12 % от ВП

2

Виброскорость в вертикальном направлении в полосе частот от 10 до 40 Гц (Амплитуда, пик)

от 0 до 100 мм/с

у: ± 12 % от ВП

2

окончание таблицы 2

1

2

3

4

5

Виброускорение вдоль продольной оси двигателя в полосе частот от 100 до 3000 Гц (Амплитуда, пик)

Виброускорение

от 0 до 120 м/с2

у: ± 12 % от ВП

2

Виброускорение в вертикальном направлении в полосе частот от 100 до 3000 Гц (Амплитуда, пик)

от 0 до 120 м/с2

у: ± 12 % от ВП

2

Виброускорение в горизонтальном направлении в полосе частот от 100 до 3000 Гц (Амплитуда, пик)

от 0 до 120 м/с2

у: ± 12 % от ВП

2

Примечания:

1 ВП - верхний предел измерения;

2 ИЗ - измеряемое значение;

3 НЗ - нормированное значение;

Y - приведенная погрешность, %;

6 - относительная погрешность, %;

Д - абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины.

Таблица 3 - Основные технические характеристики системы

Наименование характеристики

Значение

Рабочие условия эксплуатации оборудования в помещении пультовой:

- температура воздуха, °С

- относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %

- атмосферное давление, мм рт. ст.

от +15 до +35 от 55 до 75 от 720 до 760

Рабочие условия эксплуатации датчиков и оборудования в испытательном боксе:

- температура воздуха, °С

- относительная влажность воздуха, не более, %

- атмосферное давление, мм рт. ст.

от -40 до +50 85

от 700 до 790

Таблица 4 - Технические характеристики оборудования АИИС

Наименование характеристики

Значение

Параметры электрического питания аппаратуры АИИС:

- напряжение переменного тока, В

230 ± 23

- частота переменного тока, Г ц

50 ± 1

Габаритные размеры составных частей АИИС, не более, мм:

- шкаф измерительный (ширина*глубинахвысота)

600x600x2000

- комплекс MIC-140-48 (длина^ширина^высота)

228x208x98

- усилитель заряда ME-918 (длина*ширинахвысота)

252x146x67,5

Показатели надежности:

Средняя наработка на отказ, часов

5000

Вероятность безотказной работы системы в течение сеанса измерений максимальной продолжительностью 8 часов

0,9984

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.

Комплектность

Таблица 5 - Комплектность средства измерений

Наименование

Обозначение

Кол-во, шт/экз.

Система автоматизированная информационноизмерительная для испытаний ГТД ВК-800СП в составе:

МБДА.2756.0300.000

Комплекс измерения температур MIC-140

БЛИЖ.422212.140.003

1 шт.

Шкаф измерительного оборудования

МРКД.2756.0361.100

1 шт.

Статив датчиков давления

МРКД.2756.0363.100

1 шт.

Комплект кабелей

МРКД.2756.0388.000

1 шт.

Усилитель заряда программируемый МЕ-918

БЛИЖ.421726.918.003-04

1 шт.

Система автоматизированная информационноизмерительная для испытаний ГТД ВК-800СП. Формуляр

МБДА.2756.0300.000 ФО

1 экз.

Система автоматизированная информационноизмерительная для испытаний ГТД ВК-800СП. Руководство по эксплуатации

МБДА.2756.0300.000 РЭ

1 экз.

Методика поверки

-

1 экз.

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 1.5 «Устройство и работа АИИС» руководства по эксплуатации МБДА.2756.0300.000 РЭ.

Нормативные документы

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;

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 и вместимости при статических измерениях, массового и объемного расходов жидкости»;

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»;

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 27 декабря 2018 г. № 2772 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений виброперемещения, виброскорости, виброускорения и углового ускорения»;

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

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2019 г. № 3456 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления постоянного и переменного тока»;

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 октября 2018 г. № 2091 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы постоянного тока в диапазоне от 1 • 10-16 до 100 А»;

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 августа 2023 г. № 1706 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений переменного электрического напряжения до 1000 В в диапазоне частот от 1-10’1 до 2409 Гц»;

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 марта 2022 г. № 668 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы переменного электрического тока от 1-10’8 до 100 А в диапазоне частот от 1-10’1 до 1-106 Гц»;

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2021 г. № 2885 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений влажности газов и температуры конденсации углеводородов»;

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 июля 2023 г. № 1491 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений коэффициентов преобразования силы электрического тока»;

ОСТ 1 01021-93 Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования.

Развернуть полное описание