Назначение
Система автоматизированная информационно-измерительная «МАРС МЕРА 3М» (далее - Система) предназначена для измерений параметров авиационных двигателей (силы от тяги двигателей, давления газа (воздуха), жидкостей, температуры газа (воздуха), рабочих жидкостей (топлива, масла), частоты вращения роторов, массового расхода топлива, вибрации корпусов двигателей и относительной влажности воздуха) при испытаниях на стенде № 20 ОАО «НПО «САТУРН», г. Рыбинск.
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 газотурбинных двигателей (ГТД) датчиками 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.
Модификации Системы отсутствуют.
Конструктивно Система состоит из 7-ми модулей, включающих в себя соответствующие измерительные каналы (ИК):
- модуль измерений силы от тяги двигателя (МИС);
- модуль измерений массового расхода топлива (МИРТ);
- модуль измерений давления газа (воздуха) и жидкостей (МИД);
- модуль измерений температур газа (воздуха), жидкостей (МИТ);
- модуль измерений частоты вращения роторов (МИЧВР);
- модуль измерений вибрации (МИВб);
- модуль измерений относительной влажности воздуха (МИВ).
Часть ИК не содержит первичных преобразователей, которые поставляются в составе испытываемого двигателя и подсоединяются к Системе только на период испытаний (например, МИЧВР, МИВб, МИТ - частично). Максимальное суммарное количество ИК по всем измерительным модулям составляет 31.
МИС содержит следующие элементы:
- динамометрическую платформу (ДМП), опирающуюся на 4-е упругие ленты;
- рабочий тензорезисторный датчик силы типа 2ТВС-20, работающий на сжатие. Питание датчика и аналого-цифровое преобразование его выходного сигнала осуществляется измерительным модулем МС-212;
- рычаг и градуировочные гири, предназначенные для градуировки МИС и создания силы подзагрузки на ДМП.
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.
МИРТ включает в свой состав расходный бак (РБ), рычажную систему (РС), связывающую РБ с весовой головкой (ВГ), а также электронный блок замера расхода топлива (КЗРТ). Последний вырабатывает сигналы «Старт», «Стоп» при прохождении стрелки ВГ соответствующих точек шкалы ВГ. Упомянутые сигналы через модуль МС-401 поступают в компьютер, где преобразуются в цифровой код интервала времени, соответствующего выработке номинальной массы топлива из РБ. Отношение указанной номинальной массы топлива к интервалу времени, равное массовому расходу топлива, определяется в компьютере верхнего уровня с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИК. Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
МИД предназначен для измерений давления воздуха на входе в двигатель и давления газа и жидкостей по тракту двигателя. МИД включает в свой состав датчики давления моделей Сапфир 22ДД (измерение полного и статического давления на входе в двигатель), Сапфир 22ДИ (измерение избыточных давлений газа и жидкости по тракту двигателя). Токовые сигналы с выходов датчиков Сапфир 22 поступают в модуль МС-227С, где преобразуются в соответствующие цифровые коды. Последние (совместно с цифровым кодом барометра) поступают в компьютер верхнего уровня, где по известным градуировочным характеристикам ИК вычисляются значения измеряемых сигналов. Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
МИТ предназначен для измерений температур воздуха на входе в двигатель, газа за турбиной и рабочих жидкостей. МИТ включает в себя:
- ИК электрического напряжения постоянного тока (на базе модуля МС 227К) работает с термопарой (ТП) типа Т-99-3 и колодкой компенсационной ПК-9Б, расположенными на двигателе. Электрическое напряжение с выхода ТП и ПК-9Б, соответствующее температуре газа за турбиной ГТД, поступает на вход модуля МС 227К, 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 в двигатель и жидкостей по тракту двигателя состоят из ИК электрических сопротивлений (на базе модулей МС 227R) и термометров сопротивления (ТС) типа П77 или П63 соответственно. Электрическое сопротивление ТС, соответствующее измеряемой температуре, преобразуется в напряжение постоянного тока и поступает в компьютер верхнего уровня, где преобразуются 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.
МИЧВР содержит ИК напряжения переменного тока (на базе модулей MC-451). Частотный сигнал с выхода датчика типа ДТЭ-5Т (ДТЭ-6Т), расположенного на двигателе, соответствующий частоте вращений ротора компрессора двигателя, поступает на вход модуля измерения частоты MC-451. Цифровые коды с выхода модуля MC-451, соответствующие частоте сигнала, поступают 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.
МИВб содержит ИК динамических сигналов (на базе модуля МС-201) и датчики вибраций типа МВ-25БВ, расположенные на двигателе. Аналоговые выходные сигналы датчика поступают на вход модуля МС-201, где преобразуются в соответствующий цифровой сигнал. Последний поступает в компьютер верхнего уровня Системы, с последующим вычислением компьютером значений измеряемых сигналов, где подвергаются быстрому преобразованию Фурье с выделением амплитуды спектральной составляющей виброскорости на роторной частоте.
Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
МИВ состоит из измерителя влажности и температуры ИВТМ-7, который по сетевому протоколу передает соответствующие цифровые данные в компьютер верхнего уровня Системы, где эти данные преобразуются в соответствующий цифровой код с последующим вычислением компьютером значений измеряемого сигнала по известной градуировочной характеристике ИВТМ-7. Результаты измерений индицируются на мониторе, архивируются и оформляются в виде протоколов.
Общий вид Системы представлен на рисунке 1.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа приведена на рисунке 2.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) Системы разделено на метрологически значимую и незначимую части, реализовано в пакете обработки сигналов «Магнитограф» (ПОС-М 2.28b), 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. Программный ключ защиты исполняемых файлов и файлов данных поставляется на внешней съемной флэш-памяти.
Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО указаны в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Пакет обработки сигналов «ПОС-М» |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | v2.30b 2004 |
| Цифровой идентификатор ПО | ee6b397e8a439fce25c8ac99ba7d5bd6 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | md5 |
| Примечания 1 ПО не может быть модифицировано, загружено или прочитано через какой-либо интерфейс после опломбирования |
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Измеряемые параметры, количество измерительных каналов (ИК), единицы измерения | Диапазон измерений | Пределы допускаемой относительной (абсолютной*) погрешности |
| Сила от тяги, 1 ИК, кН | от 0,05 до 127 | ±0,5 % от 0,5 Rmax 1) ±0,5 % ИЗ2) |
| Массовый расход топлива, 1 ИК, кг/c | от 0,2 до 1,6 | ±0,5 % от 0,5 Gmax3) ±0,5 % ИЗ4) |
| Перепад между атмосферным и полным давлением воздуха на входе в ГТД, 1 ИК, кПа | от 0 до 2,5 | ±0,05* |
| Перепад между атмосферным и статическим давлениями на входе в ГТД, 2 ИК, кПа | от 0,1 до 25 | ±(0,064.. .0,082) * 5) |
| Измеряемые параметры, количество измерительных каналов (ИК), единицы измерения | Диапазон измерений | Пределы допускаемой относительной (абсолютной*) погрешности |
| Перепад давления газа по тракту ГТД относительно атмосферного давления, 7 ИК, кПа 1 ИК, кПа 2 ИК, кПа | от 0 до 160 от 0 до 600 от 0 до 2500 | ±0,5 % ВП6) |
| Перепад давления жидкостей относительно атмосферного давления, 1 ИК, кПа 2 ИК, кПа 1 ИК, МПа 1 ИК, МПа | от 0 до 250 от 0 до 600 от 0 до 10 от 0 до 25 | ±1,0 % ВП6) |
| Атмосферное давление, (1 ИК), кПа | от 60 до 110 | ±0,067* |
| Температура воздуха на входе в двигатель, 1 ИК, °С (К) | от минус 40 до плюс 40 (от 233 до 313) | ±0,5 % ИЗ |
| Температура рабочих жидкостей, 3 ИК, °С | от минус 60 до плюс 120 | ±1,5 % ВП |
| Электрическое напряжение постоянного тока, соответствующее значениям температуры газа за турбиной ГТД, 1 ИК, мВ | от 0 до 2500 | ±0,08 % ВП - по напряжению (±1 % ВП -по температуре, с учетом погрешности 1111) |
| Частота переменного тока, соответствующая частоте вращения ротора компрессора, 2 ИК, Гц | от 0,2 до 100 | ±0,001 % ВП - по частоте переменного тока (±0,15 % ВП - по частоте вращения ротора с учетом погрешности 1111) |
| Напряжение динамических сигналов, соответствующее значениям вибрационной скорости корпуса ГТД, 3 ИК, В | от 0,02 до 8,5 | ±0,5 % ВП - по амплитуде электрического напряжения ((10 -12) % ВП - по амплитуде вибрационной скорости корпусов ГТД на роторной частоте, с учетом погрешности 1111) |
| Относительная влажность воздуха на входе в двигатель, 1 ИК, % | от 15 до 95 | ±2 % |
Примечания:
1) В диапазоне (0 - 0,5)Rmax;
2) В диапазоне (0,5 - 1,0)Rmax;
3) В диапазоне (0 - 0,5)Gmax;
4) В диапазоне (0,5 - 1,0)Gmax;
5) Расчетный предел погрешности измерений параметра с учетом регламентируемых пределов погрешностей измерений перепада между атмосферным и полным давлением воздуха и полным и статическим давлениями на входе в ГТД;
6) С учетом погрешности измерений атмосферного давления.
Rmax - верхний предел (ВП) диапазона измерений силы;
Gmax - ВП диапазона измерений массового расхода топлива;
ИЗ - измеряемое значение;
1111 - первичный преобразователь.
Технические характеристики системы приведены в таблице 3.
Таблица 3
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазон рабочих температур, °С - в пультовой - в испытательном боксе | от плюс 10 до плюс 30 от минус 40 до плюс 40 |
| Параметры электрического питания от сети переменного тока: - напряжение, В - частота, Гц - потребляемая мощность, кВ А | от 187 до 242 от 49 до 51 10 |
| Г абаритные размеры (ширина х длина х высота), м, не более: | |
| - модуль измерения силы | 3x7x5 |
| - модуль измерения массового расхода топлива | 0,7х0,7х0,7 |
| - модуль измерения давления | 0,5х0,5х0,5 |
| - модуль измерения температуры | 0,5х0,5х0,5 |
| - модуль измерения относительной влажности | 0,3x0,3x0,34 |
| - модуль измерения частоты вращения роторов | 0,3x0,3x0,34 |
| - модуль измерения вибрационной скорости | 0,3х0,3х0,3 |
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 4.
Таблица 4
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| Динамометрическая платформа (ДМП) | 1 | В составе МИС |
| Рычаг | 1 | В составе МИС |
| Датчик силы рабочий типа 2ТВС20 | 2 | В составе МИС |
| СЗРТ с весовой головкой ГАП-5-983, ГАП-5-1465 | 1 | В составе МИРТ |
| Датчики дифференциального давления Сапфир-22М-Ех-ДД-2430-02-У2-0,25/2,5 кПа (6,3; 10 кПа), Сапфир-22М-Ех-ДД-2430-02-У2-0,25/16к Па (25; 40кПа) | 3 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2140-02-У2-0,25/160 кПа (40; 250 кПа) | 7 | В составе МИД |
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2140-02-У2-0,5/250 кПа (40; 250 кПа) | 1 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2150-02-У2-0,25/600 кПа (400; 2500 кПа) | 1 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2150-02-У2-0,25/2500 кПа (400; 2500 кПа) | 2 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2150-02-У2-0,5/600 кПа (400; 2500 кПа) | 2 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2160-02-У2-0,5/10 МПа (2,5; 16 МПа) | 1 | В составе МИД |
| Датчик избыточного давления типа Сапфир-22М-Ех-ДИ-2170-02-У2-0,5/25 МПа (16; 100 МПа) | 1 | В составе МИД |
| Барометр регистрирующий сетевой БРС-1 | 1 | В составе МИД |
| Термометры сопротивления П-77, Класс B | 4 | В составе МИТ |
| Термометры сопротивления П-63, Класс B1 | 2 | В составе МИТ |
| Измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 | 1 на 3 стенда | В составе МИВ |
| Измерительный модуль типа МС-401 | 5 | В составе МИРТ |
| Измерительный модуль типа МС-212 | 1 | В составе МИС |
| Измерительный модуль типа МС-227С | 2 | В составе МИД |
| Измерительный модуль типа МС-227Я | 1 | В составе МИТ |
| Измерительный модуль типа МС-227K | 2 | В составе МИТ |
| Измерительный модуль типа МС-451 | 1 | В составе МИЧВР |
| Измерительный модуль типа МС-201 | 1 | В составе МИВб |
| Источник бесперебойного питания UPS | 1 | |
| Усилитель - разветвитель сети HUB | 1 | |
| Шкаф (стойка) СВТ | 1 | |
| Кондиционер частотного сигнала | 2 | |
| Блок питания датчиков давления 22БП36 | 9 | |
| Операторская станция на базе компьютера типа Pentium | 1 | |
| Руководство по эксплуатации РЭ МАРС-МЕРА 3М | 1 | |
| Методика поверки МП МАРС МЕРА 3М | 1 | |
Поверка
осуществляется в соответствии с документом МП МАРС МЕРА 3М «Система автоматизированная информационно-измерительная «МАРС МЕРА 3М». Методика поверки, утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» 24 .09.2015 г., ФГУП «ВНИИМС»
30.09.2015 г.
Идентификационные данные, а также процедура идентификации программного обеспечения приведены в разделе 3.5 документа «Руководство по эксплуатации. РЭ МАРС-МЕРА 3М»
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке средств измерений, так как условия эксплуатации Системы не обеспечивают его сохранность в течение всего интервала между поверками при нанесении на Систему.
Основные средства поверки:
- Датчики весоизмерительные тензорезисторные Т2 (Госреестр № 53838-13) совместно с прибором весоизмерительным Микросим-06 (Госреестр № 25939-03).
- Гири массой 100 кг, класс точности М1 по ГОСТ OIML R111-1 -2009.
- Мегаомметр Ф4102/2-1М (Госреестр № 9225-88).
- Аппарат испытания диэлектриков АИД-70 (Г осреестр № № 34031-12).
- Вольтметр универсальный цифровой В7-38 (Госреестр № 8730-82).
- Уровень электронный с микроподачей ампулы Carl Zeiss (Госреестр № 10084-85).
- Термометр ртутный стеклянный лабораторный (Госреестр № 303-91).
- Набор гирь образцовые 4-го разряда ГО-4-1110, КГО-4-5 (Госреестр № 5603-76).
- Калибратор давления DPI-610 с внешним преобразователем избыточного давления (Г осреестр № 16347-09).
- Калибратор могофункциональный TRX-IIR (Госреестр № 42789-09).
- Весы электронные лабораторные AD-5 (Госреестр № 31028-06).
- Генератор сигналов низкочастотный прецизионный Г3-110 (Госреестр № 5460-76).
- Вольтметр универсальный В7-46/1 (Госреестр № 11204-88).
- Линейка измерительная металлическая с пределом измерения 500 мм, (Г осреестр № 20048-00).
Сведения о методах измерений
Руководство по эксплуатации «Система автоматизированная информационноизмерительная «МАРС МЕРА 3М». РЭ МАРС МЕРА 3М», раздел 4.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе автоматизированной информационно-измерительной «МАРС МЕРА 3М»
1 ОСТ 1 01021-93 Стенды для испытаний авиационных двигателей в наземных условиях. Общие технические требования;
2 ОТУ-2012 Общие технические условия на изготовление, ремонт, приёмку и поставку авиационных двигателей для воздушных судов;
3 Техническая документация изготовителя.
64125-16: Методика поверки МП МАРС МЕРА ЗМСкачать1.6 Мб