Система информационно-измерительная "АИИС-28"
- АО "ОБЪЕДИНЕННАЯ ДВИГАТЕЛЕСТРОИТЕЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ" (ОДК), г. Москва
- ГОСРЕЕСТР СИ РФ:93657-24
Назначение
Система информационно-измерительная «АИИС-28» (далее - Система, АИИС-28) предназначена для измерений параметров испытуемого изделия и стендовых систем: температуры газообразных и жидких сред; сигналов от датчиков температуры (ТЭДС термопар, соответствующих температуре); избыточного давления и давления-разряжения газообразных и жидких сред; давления атмосферного воздуха; силы от тяги ГТД; массового расхода топлива; объемного расхода (прокачки) масла (гидросмеси); частоты периодического сигнала, соответствующего частоте вращения роторов; амплитуды виброскорости корпусов ГТД по первым гармоникам роторов, а также для отображения и документирования результатов измерений и расчетных величин при испытаниях на стенде № 28 АО «ОДК», г. Москва.
Описание
Принцип действия АИИС-28 при измерении физических величин основан на преобразовании измеряемых физических величин первичными измерительными преобразователями (ПП) в электрические сигналы, функционально связанные с измеряемыми физическими величинами, с последующим преобразованием, нормализацией и передачей их по каналам связи в измерительные модули для цифрового преобразования и регистрации измеренных величин с последующей передачей для отображения средствами вычислительной техники.
Конструктивно АИИС-28 включает в себя следующие основные компоненты: автоматизированное рабочее место (далее по тексту - АРМ), шкаф системы сбора данных (далее по тексту - шкаф ССД), комплект ПП и соединительных кабелей.
Функционально АИИС-28 включает в себя следующие измерительные каналы (ИК):
- ИК температуры газообразных и жидких сред;
- ИК сигналов от датчиков температуры (ТЭДС термопар, соответствующих температуре);
- ИК избыточного давления и давления-разряжения газообразных и жидких сред;
- ИК давления атмосферного воздуха;
- ИК силы от тяги ГТД;
- ИК массового расхода топлива;
- ИК объемного расхода (прокачки) масла (гидросмеси);
- ИК частоты периодического сигнала, соответствующего частоте вращения роторов;
- ИК амплитуды виброскорости корпусов ГТД по первым гармоникам роторов.
ИК температур газообразных и жидких сред
Принцип действия ИК основан на измерении и преобразовании температуры с помощью термопреобразователей сопротивления ДТС в электрический сигнал (сопротивление постоянному току), пропорциональный измеряемой температуре, который поступает на преобразователи измерительные модульные ИПМ 0399 (для всех ИК температуры кроме Тв вх) по двухпроводной схеме и на измеритель-регулятор технологический (милливольтметр универсальный) ИРТ-5920Н (для ИК Тв вх) по трехпроводной схеме. Выходные сигналы с измерителей ИПМ 0399 и ИРТ-5920Н (постоянный ток в диапазоне от 4 до 20 мА) преобразуются в напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе и поступают на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее -на преобразователь напряжения измерительный аналого-цифровой (далее по тексту - АЦП) PCIe-6351, который преобразует их в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемой температуры по известной градуировочной характеристике.
ИК сигналов от датчиков температуры (ТЭДС термопар, соответствующих температуре)
ИК реализован следующим образом: ТЭДС термопар (не входят в состав АИИС-28, поставляются с объектом испытаний) по компенсационным проводам (номинальная статическая характеристика которых соответствует термопарам ТХА по ГОСТ Р 8.585-2001) поступает на ИРТ-5920. Выходной сигнал с измерителя (постоянный ток в диапазоне от 4 до 20 мА) преобразуется в напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе и поступает на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PXI-6351, который преобразует их в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемой температуры (соответствующей ТЭДС на входе ИК) по известной градуировочной характеристике.
ИК избыточного давления и давления-разряжения газообразных и жидких сред
Принцип действия ИК основан на функциональной зависимости выходного сигнала (постоянного тока в диапазоне от 4 до 20 мА) преобразователей измерительных давления ЗОНД-20 и ЗОНД-10, возникающего от воздействия измеряемого давления (разрежения) жидкостей или газов на чувствительный элемент ПП. Аналоговые выходные сигналы ПП преобразуются в напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе и поступают на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PCIe-6351, который преобразует их в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемого давления по известной градуировочной характеристике.
ИК давления атмосферного воздуха
Атмосферное давление измеряется барометром рабочим сетевым БРС-1М-2. Измерительная информация вводится в АРМ в цифровом виде по интерфейсу RS-232.
ИК силы от тяги ГТД
ИК силы от тяги обеспечивает измерение силы от тяги работающего двигателя как на установившихся, так и на переходных режимах работы. При работе двигателя, закреплённого на динамометрический платформе (ДМП), усилие от работы двигателя передаётся на ДМП, установленной на специальных гибких пластинах. Такая подвеска даёт возможность ДМП перемещаться в горизонтальном направлении. Перемещение ДМП воздействует на датчик весоизмерительный тензорезисторный С2Н, и выходным сигналом датчика, поступающим на преобразователь весоизмерительный ТВ-003/05Д. Электрический сигнал с которого в виде силы постоянного тока в диапазоне от 4 до 20 мА преобразуется в напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе и поступает на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PCIe-6351, который преобразует его в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемой силы от тяги ГТД по известной градуировочной характеристике.
ИК массового расхода топлива
Принцип действия ИК основан на использовании в ПП 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. Сигнал от ПП - счетчика-расходомера массового ЭМИС-МАСС 260 (постоянный ток в диапазоне от 4 до 20 мА), пропорциональный измеряемому расходу топлива, преобразуется в напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе и поступает на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PCIe-6351, который преобразует их в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемого массового расхода топлива по известной градуировочной характеристике.
ИК объемного расхода (прокачки) масла (гидросмеси)
Принцип действия ИК основан на функциональной зависимости частоты переменного тока на выходе преобразователя расхода турбинного ТПР от частоты вращения его винтовой гидрометрической турбинки, которая в свою очередь зависит от объёмного расхода жидкости, протекающей через рабочее сечение преобразователя. Сигналы частоты переменного тока с ПП поступают на вход преобразователя DSCA45, у которого выходной сигнал напряжения постоянного тока пропорционален частоте входного сигнала. Сигнал напряжения постоянного тока с преобразователя поступает на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PCIe-6351, который преобразует его в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значений измеряемого объемного расхода (прокачки) масла (гидросмеси) по известной градуировочной характеристике.
ИК частоты периодического сигнала, соответствующего частоте вращения роторов
ИК реализован следующим образом: электрический сигнал в виде импульсов ЭДС с датчиков частоты вращения ДТА или ДЧВ (не входят в состав АИИС-28, поставляются с объектом испытаний), частота которого пропорциональна частоте вращения роторов, поступает на вход преобразователя DSCA45, у которого выходной сигнал напряжения постоянного тока пропорционален частоте входного сигнала. Сигнал напряжения постоянного тока с преобразователя поступает на вход усилителя модуля SCXI-1102B и далее - на АЦП PCIe-6351, который преобразует его в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значения частоты вращения ротора (соответствующего электрическому сигналу на входе ИК) по известным градуировочным характеристикам.
ИК амплитуды виброскорости корпусов ГТД по первым гармоникам роторов
Принцип действия ИК основан на пьезоэлектрическом эффекте, возникающем в ПП - датчик вибрации МВ-38 при вибрации корпуса ГТД, на котором ПП жестко закреплен. Сила инерции груза действует на блок пьезоэлементов ПП, который генерирует электрический заряд, пропорциональный амплитуде виброускорения. Электрический заряд с ПП поступает на модуль МХ-240 комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-355M, где измеренное значение электрического заряда преобразуются в цифровой код измеряемого сигнала с последующим вычислением АРМ значения виброскорости корпуса ГТД.
Общий вид составных частей Системы представлен на рисунках 1 - 2.
Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Заводской номер (№ 00010) наносится в форме информационной таблички на верхнюю часть шкафа ССД.
Защита от несанкционированного доступа к компонентам Системы обеспечивается:
- ограничением доступа к месту установки Системы;
- запиранием ключом замков на дверях элементов Системы (рисунок 2).
Место расположения информационной таблички
Рисунок 2 - Шкаф системы сбора данных (ССД)
Рисунок 1 - Автоматизированное рабочее место (АРМ)
Программное обеспечение
Программного обеспечения (ПО) АИИС-28 включает общее (ОПО) и функциональное программное обеспечение (ФПО).
ОПО включает в себя операционную систему (ОС) Windows 7.
ФПО включает в себя программу «Registration», базу данных «Channels».
Программа «Registration» позволяет проводить измерения параметров газотурбинных двигателей, регистрацию и отображение результатов измерений и расчетных величин.
Программа «Registration» файл запускается в ОС Windows 7, в работе взаимодействует с ПО «Channels» и в реальном масштабе времени выполняет следующие функции:
- непрерывный прием измеренных данных от ССД;
- вычисление расчетных параметров в соответствии с заданными формулами и полиномами;
- передачу значений измеренных и расчетных параметров клиентам верхнего уровня;
- прием и передачу служебно-информационных сообщений;
- настройку аппаратной части ИК в соответствии с ПО «Channels»;
- выполнение опроса ИК с заданной периодичностью и непрерывную запись измеренных данных в файлы;
- метрологические исследования для выполнения поверок и контроля точности ИК;
- формирование протоколов метрологических испытаний.
Метрологически значимая часть ПО и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений.
Уровень защиты ПО «средний» в соответствии с Р.50.2.077-2014.
Таблица 1- Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Наименование ПО | «Registration» |
| Идентификационное наименование ПО | Registration.exe |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.01.0.4063.24467 |
| Цифровой идентификатор ПО | 7367503C32F00E811150226B52B4F306 |
| Алгоритм вычисления идентификатора ПО | MD5 |
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики АИИС-28 приведены в таблицах 2 - 3.
Таблица 2 - Метрологические характеристики АИИС-28
| Измеряемые параметры (обозначение в Системе) | Измеряемые величины | Диапазон измерений | Пределы допускаемой погрешности | Кол-во ИК |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| И | К температур газообразных и жидких сред | |||
| Температура воздуха (Тв вх) | Температура | от 223 до 323 К | 6: ±0,5 % ИЗ | 1 |
| Температура воздуха (Тв втс) | от 0 °С до 250 °С | Д: ±(0,6+0,002-|t|) | 1 | |
| Температура топлива (Тт вх) | от -50 °С до +150 °С | Д: ±(0,6+0,002-|t|) | 1 | |
| Температура масла (Тм вых) | от 0 °С до 150 °С | Д: ±(0,6+0,002jt|) | 1 | |
| Температура масла (Тнп вх, Тнп вых, Тнп сл) | от 0 °С до 150 °С | Д: ±(0,6+0,002-|t|) | 3 | |
| Температура масла (Тнвд вх, Тнвд вых) | от 0 °С до 150 °С | Д: ±(0,6+0,002-|t|) | 2 | |
| ИК сигналов от датчиков температуры (г | ЭДС термопар, соответствующих температуре) | |||
| Напряжение постоянного тока, соответствующее среднему значению температуры газов за ТНД (Ттнд) | Напряжение | от 6,319 до 37,326 мВ (от 100 °С до 900 °С) | 6: ±0,5 % ИЗ | 1 |
| ИК избыточного давления и давления-разряжения газообразных и жидких сред | ||||
| Разрежение и избыточное давление воздуха (Рн) | Давление-разряжения | от -29,42 до 0 кПа (от -0,3 до 0 кгс/см2) | Y: ±0,5 % ВП | 1 |
| Избыточное давление воздуха (Рквд) | Избыточное давление | от 0 до 1,96 МПа (от 0 до 20 кгс/см2) | Y: ±0,5 % ВП | 1 |
| Избыточное давление воздуха (Рвх втс) | от 0 до 0,588 МПа (от 0 до 6,0 кгс/см2) | Y: ±0,3 % ВП | 1 | |
| Избыточное давление воздуха (Рса втс) | от 0 до 0,294 МПа (от 0 до 3,0 кгс/см2) | Y: ±0,3 % ВП | 1 | |
| Избыточное давление воздуха (Рв цпр) | от 0 до 0,196 МПа (от 0 до 2,0 кгс/см2) | Y: ±0,3 % ВП | 1 | |
| Разрежение и избыточное давление масла (Рм цпр, Рм кпр) | Давление-разряжения | от -19,6 до +19,6 кПа (от -0,2 до +0,2 кгс/см2) | Y: ±0,5 % ВП | 2 |
| Избыточное давление масла (Рм вх) | Избыточное давление | от 0 до 0,588 МПа (от 0 до 6,0 кгс/см2) | Y: ±0,5 % ВП | 1 |
| Избыточное давление масла (Р м вых) | от 0 до 0,196 МПа (от 0 до 2,0 кгс/см2) | Y: ±0,5 % ВП | 1 | |
Продолжение таблицы 2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Избыточное давление топлива (Рт вх) | Избыточное давление | от 0 до 0,196 МПа (от 0 до 2,0 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 1 |
| Избыточное давление топлива (Рт рф) | от 0 до 9,81 МПа (от 0 до 100 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 1 | |
| Избыточное давление масла (Рнп сл) | от 0 до 0,981 МПа (от 0 до 10 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 1 | |
| Избыточное давление масла (Р нп вх, Р нвд вх) | от 0 до 0,588 МПа (от 0 до 6,0 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 2 | |
| Избыточное давление масла (Р нп вых) | от 0 до 25,5 МПа (от 0 до 260 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 1 | |
| Избыточное давление масла (Р нвд вых) | от 0 до 5,88 МПа (от 0 до 60 кгс/см2) | у: ±0,5 % ВП | 1 | |
| ИК давления атмосферного воздуха | ||||
| Давление атмосферного воздуха (барометрическое) (Рб) | Атмосферное давление | от 600 до 1100 гПа (от 450 до 825 мм рт. ст.) | А: ±67 Па (А: ±0,5 мм рт. ст.) | 1 |
| Давление воздуха на входе в двигатель (Рвх) | от 600 до 1100 гПа (от 450 до 825 мм рт. ст.) | А: ±67 Па (А: ±0,5 мм рт. ст.) | 1 | |
| ИК силы от тяги ГТД | ||||
| Сила от тяги ГТД (Ядв) | Сила от тяги | от 0 до 14,7 кН включ. (от 0 до 1500 кгс включ.) | у: ±0,5 % от ВП | 1 |
| св. 14,7 до 49 кН включ. (св. 1500 до 5000 кгс включ.) | 6: ±0,5 % от ИЗ | |||
| ИК массового расхода топлива | ||||
| Расход топлива (керосин) (Gt) | Массовый расход | от 100 до 3000 кг/ч | 6: ±0,5 % от ИЗ | 1 |
| ИК объемного расхода (прокачки) масла (гидросмеси) | ||||
| Расход (прокачка) рабочей жидкости (масло) (Qm) | Объемный расход | от 7,2 до 36 л/мин | 6: ±1,0 % от ИЗ | 1 |
| Расход (прокачка) рабочей жидкости (масло) (Qhh) | Объемный расход | от 24 до 240 л/мин | 6: ±1,0 % от ИЗ | 1 |
| ИК частоты периодического сигнала, соответствующего частоте вращения роторов | ||||
| Частота периодического сигнала, соответствующая частоте вращения ротора КНД (Nhs) | Частота переменного тока | от 210 до 4500 Гц (от 700 до 15000 об/мин) | у: ±0,15 % от ВП | 1 |
Продолжение таблицы 2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Частота периодического сигнала, соответствующая частоте вращения ротора КВД (№вд) | Частота переменного тока | от 63 до 1265 Гц (от 1000 до 20000 об/мин) | у: ±0,15 % от ВП | 1 |
| ИК амплитуды виброскорости корпусов ГТД по первым гармоникам роторов | ||||
| Амплитуда виброскорости корпусов ГТД по первым гармоникам роторов (Хпп, Хзп, Zпп, Zзп) | Виброскорост ь | от 0 до 100 мм/с | у: ±10,0 % от ВП | 4 |
Примечания:
1 ВП - верхний предел измерения;
2 ИЗ - измеряемое значение;
3 ТНД - турбина низкого давления;
4 ТЭДС - термоэлектродвижущая сила;
5 ГТД - газотурбинный двигатель;
6 КНД - компрессор низкого давления;
7 КВД - компрессор высокого давления;
8 у — приведенная погрешность, %;
9 5 - относительная погрешность, %.
10 А - абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины;
11|t|- абсолютное значение температуры, выраженное в °С, без учета знака.
Таблица 3 - Основные технические характеристики Системы
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: | |
| - напряжение переменного тока, В - частота переменного тока, Гц | 220+22 50+1,0 |
| Потребляемая мощность, В^А, не более | 6000 |
| Габаритные размеры основных составных частей средства измерений, мм, (длинахширинахвысота), не более: | |
| - шкаф ССД - АРМ | 800x600x1900 3500x1600x1400 |
| Масса составных частей, кг, не более: | |
| - шкаф ССД - АРМ | 105 95 |
| Условия эксплуатации оборудования АИИС-28 | |
| - температура воздуха, °С - относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, %, не более - атмосферное давление, кПа | от +10 до +30 80 от 84 до 106 |
Знак утверждения типа
наносится на эксплуатационную документацию типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование (номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений) | Обозначение | Кол-во, шт./экз. |
| Шкаф системы сбора данных (ССД) | - | 1 шт. |
| Автоматизированное рабочее место (АРМ) | - | 1 шт. |
| Датчик весоизмерительный тензорезисторный С и Н (модификации С2Н-5-С3, рег. № 53636-13) | - | 1 шт. |
| Преобразователь весоизмерительный ТВ (37794-08) | - | 1 шт. |
| Термопреобразователь сопротивления ДТС (28354-10) | - | 9 шт. |
| Датчик вибрации МВ-38 | - | 4 шт. |
| Барометр рабочий сетевой БРС-1М (16006-97) | - | 2 шт. |
| Счетчик-расходомер массовый ЭМИС-МАСС 260 (42953-15) | - | 1 шт. |
| Преобразователи измерительные давления ЗОНД-10 (15020-07), ЗОНД-20 (66467-17) | - | 16 шт. |
| Преобразователь расхода турбинный ТПР-14 (8326-04) | - | 1 шт. |
| Преобразователь расхода турбинный ТПР-10 (8326-04) | - | 1 шт. |
| Нормализаторы частоты сигналов DSCA45-01, DSCA45-04 | - | 4 шт. |
| Измерители-регуляторы технологические (милливольтметры универсальные) ИРТ 5920Н (20390-12), ИРТ 5920 (20390-06) | - | 2 шт. |
| Преобразователь измерительный модульный ИПМ 0399 (22676-17) | - | 8 шт. |
| Комплекс измерительно-вычислительный MIC-M (46517-11) | - | 1 шт. |
| Шасси SCXI-1001 (с модулями SCXI-1102B, платой PXI-6351) | - | 1 шт. |
| Программное обеспечение на CD-диске | «Registration» | 1 шт. |
| Формуляр | 778.570.003 ФО | 1 экз. |
| Руководство по эксплуатации | 778.570.001 РЭ | 1 экз. |
| Руководство оператора | 778.570.002 РО | 1 экз. |
| Методика поверки | - | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 2 «Описание системы» руководства по эксплуатации 778.570.001 РЭ.
Нормативные документы
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 в потоке, 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 22 октября 2019 г. № 2498 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы»;
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 28 июля 2023 г. № 1520 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;
ОСТ 1 01021-93 «Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей. Общие требования».