Системы автоматизированные информационно-измерительные МАРС-МЕРА

Назначение

Системы автоматизированные информационно-измерительные «МАРС-МЕРА» (далее -Системы) предназначены для измерения параметров авиационных двигателей (силы от тяги двигателей, давления газа (воздуха), жидкостей, температуры газа (воздуха), жидкостей, частоты вращения роторов, массового расхода топлива, вибрации корпусов двигателей и относительной влажности воздуха) при испытаниях на стендах №№ 19, 21, 22 ОАО «НПО «САТУРН», г. Рыбинск.

Описание

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).

Конструктивно Системы состоят 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 Системам 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 моста 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. Последний в компьютере верхнего уровня с помощью градуировочной зависимости преобразуется в цифровой код измеряемой силы.

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 ЭВМ, где преобразуются в цифровой код интервала времени, соответствующего выработке номинальной

лист 2

всего листов 9 массы топлива из РБ. Отношение указанной номинальной массы топлива к интервалу времени, равное массовому расходу топлива, определяется в компьютере верхнего уровня.

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 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 преобразуются на основании градуировочных характеристик в соответствующие цифровые коды абсолютных давлений.

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 преобразуется в соответствующий цифровой код. В компьютере верхнего уровня на основании градуировочных зависимостей вычисляется значение соответствующей температуры;

- 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 на основании градуировочных зависимостей вычисляется значение соответствующей температуры.

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. Цифровой код с выхода модуля, соответствующий частоте сигнала, поступает в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочной зависимости преобразуется в цифровой код частоты вращения ротора.

МИВб содержит ИК динамических сигналов (на базе модуля МС-201) и датчик вибраций типа МВ-25БВ, расположенный на двигателе. Аналоговый выходной сигнал датчика поступает на вход модуля МС-201, где преобразуются в соответствующий цифровой сигнал. Последний поступает в компьютер верхнего уровня, где подвергаются быстрому преобразованию Фурье с выделением амплитуды спектральной составляющей виброскорости на роторной частоте.

МИВ состоит из измерителя влажности и температуры ИВТМ-7, который по сетевому протоколу передает соответствующие цифровые данные в компьютер верхнего уровня системы, где на основании градуировочных характеристик ИВТМ-7 определяется относительная влажность воздуха на входе в двигатель.

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 Систем для дальнейшего преобразования их в цифровые коды упомянутых физических величин.

Модификации Системы отсутствуют.

Общий вид Системы представлен на рисунке 1.

Схема пломбировки от несанкционированного доступа приведена на рисунке 2 .

Рисунок 1 Общий вид Системы

Место пломбировки

Рисунок 2 Схема пломбировки от несанкционированного доступа

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) делится на несколько основных категорий:

- системные программы;

- оконные программы.

К системным программам относятся программы, взаимодействующие с измерительной аппаратурой и занимающиеся обменом информации между компьютерами в сети, а также программы для обслуживания рабочих сессий.

Оконные программы выполняют функции диспетчера программ, менеджера сессий, редактора базы данных стенда, занесения первичных данных, записи и просмотра трендов, регистрации точек, оценки динамических характеристик.

Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО указаны в таблице 1.

Таблица 1

Используемые программы защищены паролями, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных. Программный ключ защиты исполняемых файлов и файлов данных поставляется на внешней съемной флэш-памяти.

Уровень защиты ПО «С» по МИ 3286-2010 исключает возможность непреднамеренных и преднамеренных изменений ПО и измеренных данных.

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики Систем приведены в таблице 2.

Таблица 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;

ПП - первичный преобразователь.

Технические характеристики системы приведены ниже.

Диапазон 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 187 до 242

• частота, Гц ..............................................................................от 49 до 51

• потребляемая мощность, кВ • А

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

- модуль измерения силы                                                   3 х 7 х 5;

- модуль измерения массового расхода топлива.                          0,7 х 0,7 х 0,7;

- модуль измерения давления                                            0,5 х 0,5 х

- модуль измерения температуры                                         0,5 х 0,5 х

- модуль измерения относительной влажности                          0,3 х 0,3 х

- модуль измерения частоты вращения роторов                         0,3 х 0,3 х

- модуль измерения вибрационной скорости                             0,3 х 0,3 х 0,3.

Знак утверждения типа

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 3.

Таблица 3

Поверка

Поверка осуществляется в соответствии с документом МП 57965-14 «Системы автоматизированные информационно-измерительные «МАРС-МЕРА». Методика поверки МП МАРС-МЕРА», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» в декабре 2013 г.

Идентификационные данные, а также процедура идентификации программного обеспечения приведены в разделе 4 документа «Руководство по эксплуатации»

Основные средства поверки:

1) Датчики весоизмерительные тензорезисторные Т2 (Госреестр № 53838-13), совместно с прибором весоизмерительным Микросим-06 (Госреестр № 25939-03).

2) Гири массой 100 кг класс точности М1 по ГОСТ OIML R111-1-2009.

3) Манометры грузопоршневые:

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

4) Мегаомметр Ф4102/2: диапазон измерения сопротивления от 0 до 2000 МОм, класс точности

1,5. (Госреестр № 9225-88).

5) Пробойная установка АИД-70: от 0 до50 кВ (Госреестр № № 34031-12).

6) Амперметр Э539 предел измерения силы тока от 0 до 5А кл.точности 0,5 (Госреестр № 995585) .

7) Вольтметр универсальный цифровой В7-38 Диапазон измерения напряжения от 10-5 до 300 В при измерении напряжения переменного тока частотой от 40 до 60 Гц. Погрешность не более ±(0,5+0,4Un/ Ux), где Un - верхний предел измерения, их-измеренное значение (показания прибора) (Госреестр № 8730-82).

8) Уровень с микроподачей ампулы Carl Zeiss (Госреестр № 10084-85).

9) Термометр стеклянный ртутный образцовый, диапазон измерения (0 ... 50) °С, ц.д. 0,1 оС (Госреестр № 303-91).

10) Набор гирь ГО-4-1110 , КГО-4-5 (Госреестр № 5603-76).

11) Калибратор давления типа DPI-610, фирмы «Druck» (Великобритания) диапазон

0 - 2 МПа, с внешним преобразователем избыточного давления (Госреестр № 2528970), погрешность ±0,15 % от ИВ (Госреестр № 16347-09).

12) Калибратор многофункциональный TRX - IIR):

- напряжение, мВ от минус 10 до плюс 100;

- сопротивление, Ом от 0 до 400;

- погрешность ± 0,01 % ИВ или ± 0,025% ИВ (Госреестр № 42789-09)

13) Весы электронные AD-5, 4 разряда, диапазон измерения от 0 до 5000 г (Госреестр № 5840

13) .

14) Генератор электрических сигналов Г3-110, диапазон частот 0.01Гц-2МГц, погрешность установки частоты 3*10-7(Госреестр № 5460-76).

15) Вольтметр В7-46/1, погрешность ±(0,15+0,05*(Ukx/Ux -1)) % (Госреестр № 11204-88).

18) Линейка измерительная металлическая 1-500 мм, мод. 188 (Госреестр № 9670).

Сведения о методах измерений

Руководство по эксплуатации «Системы автоматизированные информационно -измерительные «МАРС-МЕРА». РЭ МАРС-МЕРА», раздел 4.

Нормативные документы

ОСТ 1 01021-93 «Стенды для испытаний авиационных двигателей в наземных условиях. Общие технические требования»;

ГОСТ 8.558-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры»;

ГОСТ 8.017-79 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа»;

ГОСТ 8.129-99 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты»;

МИ 2070-90 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений виброперемещения, виброскорости и виброускорения в диапазоне частот 340-1 - 2404 Гц».

ОТУ-2012 "Общие технические условия на изготовление, ремонт, приёмку и поставку авиационных двигателей для воздушных судов"

Техническая документация изготовителя:

Инструкция 217-25-0058-2005 «Система, автоматизированная информационно-измерительная «МАРС-МЕРА»

Рекомендации к применению

Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.