Система измерительная ИС-ДВС-3

Назначение

Система измерительная «ИС-ДВС-3» (далее - Система) предназначена для измерений основных параметров при стендовых испытаниях двигателей внутреннего сгорания: крутящего момента силы на валу двигателя внутреннего сгорания (ДВС), давления газа (воздуха), масла, температуры газа (воздуха), охлаждающей жидкости, топлива, масла, частоты вращения коленчатого вала, массового расхода топлива.

Описание

Система имеет модульную конструкцию, включающую в себя датчики, усилители сигнала, аналого-цифровые преобразователи и цифровую аппаратуру «верхнего уровня» (специализированные платы, компьютеры со специализированным программным обеспечением, дисплеи).

Максимальное суммарное количество измерительных каналов (ИК) системы составляет 13.

Принцип работы Системы заключается в преобразовании измеряемых параметров ДВС 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.

ИК крутящего момента силы на валу ДВС содержит следующие элементы:

- электрический тормоз DYNODUR 160/4,1-10 на базе асинхронного двигателя, работающего в генераторном режиме и обеспечивающего нагрузку на валу ДВС;

- датчик крутящего момента силы типа HBM K-T40-001R-S- M-DU2-0-S 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 коленчатого вала включает в свой состав датчик

Heidenhain ROD 426 1024. 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 1024. 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.

ИК массового расхода топлива включает в свой состав массовый расходомер типа

AVL 735S. Принцип действия расходомера основан на действии силы Кориолиса   на

вибрирующую U-образную трубку датчика при протекании через нее топлива. Фазовый сдвиг вибраций противоположных элементов трубки, возникающий под действием упомянутой силы, определяет массовый расход топлива. В дальнейшем сигнал от расходомера через интерфейс RS232 поступает на верхний уровень системы.

ИК температур атмосферного воздуха на входе в двигатель, охлаждающей жидкости, масла и топлива (4 канала)  содержат датчики температур типа PT100/F-FEM-AI. Падения

напряжений на датчиках преобразуются в модуле F-FEM-AIN/F-FEM-AIS в соответствующие

цифровые коды температуры, которые через интерфейс IEEE1394 поступают далее в компьютер верхнего уровня системы.

ИК температуры отработавших газов содержит термопарный датчик K типа (материал датчика NiCrNi). ЭДС датчика поступает на вход модуля F-FEM-AIN/F-FEM-AIS, где преобразуется в соответствующие цифровые коды температуры с учетом температуры «холодного» спая. Далее они через интерфейс IEEE1394 поступают в компьютер верхнего уровня системы.

ИК барометрического давления, давлений масла, отработавших газов, во впускном тракте (4 канала) содержат датчики давлений типа CANOPEN. Цифровые сигналы датчиков, соответствующие барометрическому или избыточным давлениям, поступают через интерфейс RS 485 в компьютер верхнего уровня.

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.

Общий вид Системы   и место пломбировки от несанкционированного доступа

представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид Системы и место пломбировки от несанкционированного доступа

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) не разделено на метрологически значимую и незначимую части и включает в себя специализированную программу «AVL PUMA Open 2012» (версия 1.5.3, объем установочного файла 4.38 Гб, сертификат № Z2D 100310049) разработки фирмы AVL List GmbH, Грац - Австрия, 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 служат номера 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. Конструкция СИ 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 -«средний». Используемое ПО защищено проверкой файла лицензии и паролем, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблице 2.

Таблица 2

ВП -верхний предел диапазона измерений;

ИЗ - измеряемое значение.

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 ...............................................................1,5.

Габаритные размеры (ширина, длина, высота), мм, не более:

- шкаф управления систем.........................................................800 х 2010х 815;

- блок подключения датчиков.........................................................700 х 760 х 792.

Примечание. Система включает в свой состав элементы, распределенные по стенду. Указанные габаритные размеры носят ориентировочный характер при условии концентрации элементов системы в одном месте.

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

осуществляется в соответствии с документом МП ИС-ДВС-3 « Система измерительная ИС-ДВС-3. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» 15 декабря 2014 г., ФГУП «ВНИИМС» 17 декабря 2014 г.

Идентификационные данные, а также процедура идентификации программного обеспечения приведены в разделе 3.5 документа «Руководство по эксплуатации. РЭ ИС-ДВС-3».

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке средств измерений, так как условия эксплуатации Системы не обеспечивают его сохранность в течение всего межповерочного интервала при нанесении на Систему.

Основные средства поверки:

1) Линейка измерительная металлическая от 1 до 500 мм, мод. 188 по ГОСТ 427-75

2) Установка пробойная УПУ-1М от 0 до10 кВ

3) Уровень рамный (брусковый) по ГОСТ 9392-89.

4) Термометр жидкостной стеклянный технический по ГОСТ 28498-90, диапазон измерений от 0 до 100 ОС, КТ 1,0

5) Мегаомметр М4101, диапазон измерений сопротивления постоянному току от 0 до 2000 МОм, класс точности 1,0

6) Гири параллелепипедной формы класса точности М1 по ГОСТ OIML R 111-1-2009:

20 кг-1 шт., 10 кг-2 шт., 5 кг-2 шт., 1 кг-2 шт., 0,5 кг-1 шт.

7) Секундомер C-45-2-000№ 0579113, цена деления 0,2 с.

8) Весы среднего класса точности с НПВ = 1 кг, ценой поверочного деления е < 0,2 г и числом поверочных интервалов (n) не меньше 3000.

9) Калибратор многофункциональный TRX-IIR№2708

Выходные сигналы (генерации):

диапазон (от минус 10 до плюс 100) мВ; погрешность ± (0,01 % ИВ + 0,0005 % ВПИ)

(от 0 до 24) мА; погрешность ± (0,01 % ИВ + 0,02 % ВПИ)

(от 0 до 400) Ом; погрешность ± (0,005 % ИВ + 0,02 % ВПИ).

10) Калибратор давления типа DP1-610 № 61012008, диапазон от 0 до 400 кгс/см2, погрешность ± 0.15 % от ИВ.

11) Генератор электрических сигналов Г3-110, диапазон частот от 0,01 Гц до 2 МГц, погрешность установки частоты 3 -10’7.

12) Установка УПСТ-2М, включающая в себя следующие блоки:

- блоки измерительные БИ-1, БИ-2;

- термостат нулевой ТН-1 М;

- термостат паровой ТП-2 4;

- термостат регулируемый ТР-1 М-300 (от 40 до 200) °С;

- вольтметр В2-29.

13) Фототахометр типа ATT-6000 № 309000000186-в

- Диапазон измерения с лазерным указателем от 10 до 99999

-Разрешение 0,1 мин-1 (F<1000 мин-1), 1 мин-1 (F>1000 мин-1).

14) Мультиметр 34401A, диапазон измерений напряжения от 1 до 750 В, пределы допускаемой погрешности измерений ± 0,04 + 0,02 % в полосе частот от 10 Гц до 20 кГц, диапазон измерений тока от 0 до 3 А, пределы допускаемой погрешности измерений ± 0,15 от показаний + 0,06 от диапазона % в диапазоне частот от 10 Гц до 5 кГц.

15) Вольтметр универсальный Щ300:

- диапазон измерения напряжения от 1 до 750 В, погрешность не более 0,04<ИЗ+0,02^ДИ, %,

- диапазон измерения тока от 0 до 3 А, погрешность не более 0,15^ИЗ +0,06^ ДИ, %.

16) Калибратор многофункциональный МС5-И

- Выходные сигналы:

( от минус 40000 до плюс 4000); погрешность ± (0,015<ИЗ + 0,01ЪПИ) Па.

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 5 документа «Система измерительная ИС-ДВС-3. Руководство по эксплуатации. РЭ ИС-ДВС-3».

Нормативные документы

1 - ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний;

2 - Техническая документация изготовителя.