Система автоматизированная информационно-измерительная стенда № 1 "Каскад-М1"

Назначение

Система автоматизированная информационно-измерительная стенда №1 «Каскад-М1» (далее - АИИС) предназначена для измерений: частоты периодических сигналов, массового расхода топлива, объемных расходов (прокачки) рабочей жидкости и масла, избыточного давления (разрежения) жидких и газообразных сред, температуры жидких и газообразных сред, напряжения постоянного и переменного тока, силы постоянного и переменного тока, частоты переменного тока, силы от тяги, температуры и влажности атмосферного воздуха, атмосферного давления, а также для отображения результатов измерений и расчетных величин и их регистрации.

Описание

Принцип действия АИИС при измерении физических величин (силы от тяги, расхода, объемных и массовых расходов, давления/разрежения, температуры и влажности, силы, напряжения и частоты переменного тока) основан на преобразовании измеряемых физических величин от первичных измерительных преобразователей (ПП) в электрические сигналы, функционально связанные с измеряемыми физическими величинами, с последующим преобразованием, нормализацией и передачей их по каналам связи в измерительные модули комплекса измерительно-вычислительного MIC-036R (далее - MIC) для цифрового преобразования и регистрации измеренных величин с последующей передачей для отображения средствами вычислительной техники пульта управления (далее - ПУ).

Принцип действия АИИС при измерении электрических физических величин основан на цифровом преобразовании непосредственно измеряемой величины, с последующим её отображением и регистрацией средствами вычислительной техники ПУ.

Конструктивно АИИС состоит из ПП, статива и термостатива датчиков давления, четырех комплексов измерения температур магистрально-модульных MIC-140, четырех шкафов коммутационных, стойки приборной АИИС и сетевого оборудования, шкафа кроссового АИИС, системы тягоизмерительной GA-485-01-20904, пульта управления.

Функционально АИИС включает в себя измерительные каналы (ИК):

ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения роторов;

ИК массового расхода топлива (керосина), объемных расходов (прокачки) рабочей жидкости и масла;

ИК избыточного давления (разрежения) и перепада давления жидких и газообразных сред;

ИК силы постоянного тока, соответствующей значениям давления газообразных и жидких сред в диапазоне преобразований ПП давления;

ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры газообразных сред в диапазоне преобразований ПП термоэлектрического типа ХА(К);

ИК температуры жидких и газообразных сред с ПП терморезистивного типа (термометров сопротивления);

ИК виброскорости корпуса ГТД;

ИК силы от тяги;

ИК напряжения, силы и частоты переменного трехфазного тока;

ИК напряжения постоянного тока;

ИК силы постоянного тока;

ИК температуры и влажности атмосферного воздуха;

ИК атмосферного давления.

ИК частоты переменного тока, соответствующего частоте вращения роторов

Принцип действия ИК основан на преобразовании сигнала от первичных преобразователей в нормализованный сигнал TTL-уровня нормализаторами сигналов МЕ-401 и МЕ-402, с последующим измерением частоты модулем МС-451, и передаче измеренного значения частоты для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК массового расхода (керосина) топлива, объемных расходов (прокачки) рабочей жидкости и масла

Принцип действия ИК массового расхода основан на использовании 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 токовый сигнал ПП массового расхода Rotamass RCCS36 (рег. № 47391-11) поступает на измерительный модуль МС-451, где преобразуется в цифровой код и передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники.

Принцип действия ИК объемного расхода основан на функциональной зависимости частоты переменного тока на выходе турбинного преобразователя расхода ТПР (рег. № 8326-04) и CPT (рег. № 48746-11) от частоты вращения его винтовой гидрометрической турбинки, которая в свою очередь зависит от объёмного расхода жидкости, протекаемой через рабочее сечение преобразователя поступает на измерительный модуль МС-451, где преобразуется в цифровой код. Полученные значения измеренных объемного расходов (прокачки) жидкости и масла поступают на средства отображения и регистрации ПУ.

ИК избыточного давления (разрежения) и перепада давления жидких и газообразных сред, силы постоянного тока, соответствующей значениям давления газообразных и жидких сред в диапазоне преобразований ПП давления

Принцип действия ИК основан на функциональной зависимости нормализованного значения (от 4 до 20 мА) силы постоянного тока на выходе ПП типа ADZ-SML-10 (рег. № 49870-12), возникающего от воздействия измеряемого давления (разрежения) жидкостей и газов на чувствительный элемент ПП. Выходной токовый сигнал ПП поступает на измерительный модуль МС-114С, где преобразуется в цифровой код и передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры газообразных сред в диапазоне преобразований ПП термоэлектрического типа ХА(К)

Принцип действия ИК основан на измерении термо-ЭДС (ТЭДС), возникающей в спае термоэлектродных проводов ПП термоэлектрического типа (с характеристикой ХА) от разности температур между «горячими» и «холодными» спаями. ТЭДС поступает на вход комплекса измерения температур MIC-140, установленном на адаптере двигателя, где преобразуется в цифровой код и передается через быстроразъемное соединение адаптера для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК температуры жидких и газообразных сред с ПП терморезистивного типа (термометров сопротивления), сопротивления постоянному току, соответствующего значениям температуры жидких сред в диапазоне преобразований ПП терморезистивного типа

Принцип действия ИК основан на функциональной зависимости электрического сопротивления термометров сопротивления от их температуры, изменяющейся под воздействием температуры измеряемой среды термосопротивления TC-1288 (рег. № 58808-14) и ИПТВ-206 (рег. № 16447-08). Сопротивление измеряется модулем MC-227R3, преобразуется в цифровой код и передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК виброскорости корпуса ГТД

Принцип действия ИК основан на явлении пьезоэффекта, заключающегося в появлении на пьезоэлементах ПП (датчиков-акселерометров) типа МВ-43 (рег. № 16985-08) знакопеременного электрического заряда частотой, равной частоте изменения направления инерционных сил, возникающих от вибрации места крепления датчика и приложенных вдоль его оси, и амплитудой, пропорциональной усилию воздействия инерционных сил на пьезоэлемент датчика. Преобразование заряда в напряжение переменного тока осуществляется усилителем заряда МР-07 с последующим измерением напряжения переменного тока модулем МС-201 и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК силы от тяги

Принцип действия ИК основан на воздействии силы от тяги на тягоизмерительную систему GA-485, выходной сигнал из тягоизмерительной системы по проколу Modbas передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК напряжения и частоты переменного трехфазного тока

Принцип действия ИК напряжения и частоты переменного тока основан на измерении выходного напряжения преобразователей CV3-200 (рег. № 57088-14). Выходной сигнал напряжения, пропорциональный измеряемому напряжению, поступает на измерительный модуль МС-114, где преобразуется в цифровой код и передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ. Частота переменного тока измеряется модулем МС-451, измеренные значения частоты переменного тока передаются для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК силы переменного трехфазного тока

Принцип действия ИК силы переменного тока основан на преобразовании датчиками тока HAT-600S и HAL-100S измеренных значений силы тока в напряжение. Принцип действия датчиков НАТ основан на эффекте Холла - возникновении поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным и переменным током в магнитное поле. Выходной сигнал напряжения, пропорциональный силе тока, поступает на измерительный модуль МС-114, где преобразуется в цифровой код и передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

ИК температуры и влажности атмосферного воздуха

Принцип действия ИК при измерении влажности основан на зависимости диэлектрической проницаемости чувствительного элемента преобразователя ИПТВ-206 (рег. № 16447-08) от влажности окружающего воздуха.

Принцип действия ИК при измерении температуры основан на зависимости сопротивления платинового чувствительного элемента преобразователя ИПТВ-206 от окружающей температуры.

Выходной токовый сигнал преобразователя температуры и влажности измеряется модулем МС-114С с последующим отображением измеренных значений температуры и влажности средствами вычислительной техники ПУ.

ИК атмосферного давления

Принцип действия ИК абсолютного атмосферного давления основан на использовании вибрационно-частотного преобразователя абсолютного давления. Частоты, соответствующие абсолютному давлению и температуре через коммутатор поступают на частотный преобразователь, где преобразуются в числовые коды и через разъем RS-232 передается для регистрации и отображения средствами вычислительной техники ПУ.

Общий вид составных частей средства измерений представлен на рисунках 1-21.

Места расположения наклеек и запирания стойки приборной АИИС показаны на рисунке 22.

Защита от несанкционированного доступа к компонентам системы обеспечивается:

- запиранием ключом замка на дверях стойки приборной (рисунок 23);

- запиранием ключом замка на дверях шкафа кроссового (рисунок 24);

- наклеиванием наклейки пломбировочной (рисунок 25) на двери шкафа кроссового

и на остальные компоненты системы.

Рисунок 1 - Пульт

Рисунок 2 - Стойки

управления испытаниями. Вид внешний

Рисунок 3 - Термостив датчиков давления.

и шкафы АИИС. Расположение

Рисунок 4 - Статив датчиков давления.

Вид внешний

Вид внешний

Рисунок 5 - Шкаф коммутационный ПС-90. Вид внешний

Рисунок 6 - Шкаф коммутационный ПД-14. Вид внешний

Рисунок 7 - Комплекс измерения температур магистрально-модульный MIC-140. Вид внешний

Рисунок 8 - Система тягоизмерительная GA-485-01-20904. Вид внешний

Рисунок 9 - Преобразователь давления измерительный ADZ-SML-10. Вид внешний

Рисунок 10 - Преобразователь абсолютного давления БРС-1М. Вид внешний

Рисунок 11 - Преобразователь температуры и влажности ИПТВ-206. Вид внешний

Рисунок 12 - Преобразователь расхода ТПР-13. Рисунок 13 - Счетчик-расходомер массовый

Вид внешний                     Rotomass RCCS36. Вид внешний

Рисунок 14 - Преобразователь расхода CPT16-HP-C-C13. Вид внешний

Рисунок 15 - Преобразователь температуры ТС-1288. Вид внешний

Рисунок 16 - Преобразователь давления DMP 343. Вид внешний

Рисунок 17 - Преобразователь давления Rosemaunt 3051TG. Вид внешний

Рисунок 18 - Преобразователь температуры Rosemaunt 644. Вид внешний

Рисунок 19 - Преобразователь виброскорости МВ-43-5Б. Вид внешний

Рисунок 20 - Преобразователь тока HAS 600S. Вид внешний

Рисунок 21 - Преобразователь напряжения CV3-200. Вид внешний

Место запирания

Место нанесения знака утверждения типа и поверки           у

Рисунок 22 - Места расположения наклеек и запирания стойки приборной АИИС

Рисунок 23 - Замок двери стойки приборной. Вид внешний

Рисунок 24 - Замок и ключ шкафа кроссового. Вид внешний

Рисунок 25 - Наклейка пломбировочная. Вид внешний

Программное обеспечение

включает общее и функциональное программное обеспечение (ПО).

В состав общего ПО входит операционная система Windows 7 «Pro» (64-разрядная). Функциональное программное обеспечение представлено программой управления комплексом MIC «Recorder».

В программе управления комплексом MIC метрологически значимой частью ПО «Recorder» является метрологический модуль scales.dll (таблица 1).

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

Таблица 1 - Идентификационные данные функционального ПО

Технические характеристики

Метрологические характеристики (МХ) АИИС приведены в таблицах 2 - 16.

Таблица 2 - МХ ИК частоты переменного тока, соответствующие частоте вращения роторов

Таблица 3 - МХ ИК массового расхода топлива (керосина), объемных расходов (прокачки) рабочей жидкости и масла________________________________________________________________

Таблица 4 - МХ ИК избыточного давления (разрежения) и перепада давления жидких и газообразных сред______________________________________________________________________

Примечание - Для параметров: Р2001 - Р2008, РК305 - РК308, Р216_1 - Р220_1, Рсуф, РМ.ВХ, РвхГН1 - РвхГН3, РвыхГН1 - РвыхГН1 значение верхнего предел диапазона нормируемых значений параметра по ОСТ 1 01021-93 совпадает с значением верхнего предела диапазона измерений.

Таблица 5 - МХ ИК силы постоянного тока, соответствующей значениям давления газообразных

и жидких сред в диапазоне преобразований ПП давления

Примечание - Для параметров Р9 - Р12 значение верхнего предел диапазона нормируемых значений параметра по ОСТ 1 01021-93 совпадает с значением верхнего предела диапазона измерений.

Таблица 6 - МХ ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры

Таблица 7 - МХ ИК температуры жидких и газообразных сред с ПП терморезистивного типа

(термометров сопротивления)

Примечание - Для параметра ТтДВвх значение верхнего предел диапазона нормируемых значений параметра по ОСТ 1 01021-93 совпадает с значением верхнего предела диапазона измерений.

Таблица 8 - МХ ИК сопротивления постоянному току, соответствующего значениям

температуры жидких сред в диапазоне преобразований ПП терморезистивного типа

Таблица 9 - МХ ИК виброскорости корпуса ГТД

Таблица 10 - МХ ИК силы от тяги

Таблица 11 - МХ ИК напряжения переменного трехфазного тока

Таблица 12 - МХ ИК частоты переменного трехфазного тока

Таблица 13 - МХ ИК силы переменного трехфазного тока

Таблица 14 - МХ ИК Температура атмосферного воздуха

Таблица 15 - МХ ИК относительной влажности атмосферного воздуха

Таблица 16 - МХ ИК атмосферного давления

Таблица 17 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации и на верхний левый угол стойки приборной в виде наклейки.

Комплектность

Таблица 18 - Комплектность средства измерений

Поверка

осуществляется по документу МП 70281-18 «Инструкция. Система автоматизированная информационно-измерительная стенда №1 «Каскад-М1». Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 07 декабря 2017 г.

Основные средства поверки:

-     калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-260

(рег. № 35062-07): диапазон воспроизведения и измерений напряжения постоянного тока от -10 до 100 мВ, пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения напряжения постоянного тока ±(740-5-Х + 3 мкВ), где Х - значение воспроизводимого напряжения, мВ; диапазон воспроизведения и измерений силы постоянного тока от 0 до 25 мА, пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерений силы постоянного тока ±(10-4^Х + 1) мкА, где Х - значение воспроизводимой силы тока, мА;

- генератор сигналов специальной формы Г3-110 (рег. № 5460-76): диапазон

воспроизведения частоты от 0,01 мкГц до 2 МГц, пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения частоты ±3 • 10-7;

- мановакууметр грузопоршневой МВП-2,5 (рег. № 1652-99): диапазон воспроизведения

давления от минус 0,095 до 0,25 МПа, класс точности 0,02;

- манометр грузопоршневой МП-6 (рег. № 44230-10): диапазон воспроизведения

избыточного давления от 0,04 до 0,6 кПа, класс точности 0,05;

- манометр грузопоршневой МП-60 (рег. № 44230-10): диапазон воспроизведения

избыточного давления от 0,02 до 6,0 кПа, класс точности 0,05;

- манометр грузопоршневой МП-600 (рег. № 44230-10): диапазон воспроизведения

избыточного давления от 0,2 до 60,0 кПа, класс точности 0,05;

- устройство тензометрическое весоизмерительное электронное ТВЭУ-20П

(рег. № 19765-10): верхний предел измерений силы 196,13 кН, пределы допускаемой относительной погрешности измерений силы ±0,1 %;

- магазин сопротивлений Р4831 (рег. № 6332-77): диапазон воспроизведения

сопротивления от 0,021 до 111111,10 Ом, класс точности 0,02;

- калибратор многофункциональный Transmille 3041 (рег. № 34284-07): диапазон

воспроизведения частоты от 10 до 500 000 Гц, напряжения от 0 до 1020 В, класс точности 0,04;

- мера емкости образцовая Р597/7 (рег. № 2684-70): емкость 1000 пФ, класс

точности 0,05

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемой системы с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и на верхний левый угол стойки приборной в виде наклейки.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

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

152.000.000-2ПМ. Программа совмещенного предъявительского и приемо-сдаточного испытания

156.000.000ПМ. Программа совмещенного предъявительского и приемо-сдаточного испытания

ГОСТ 8.022-91. ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от 1 • 10-16 до 30 А

ГОСТ 8.027-2001. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы

ГОСТ 8.802-2012. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа

ГОСТ 8.107-81.   ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная

поверочная схема для средств измерений абсолютного давления в диапазоне от 1-10-8 до 1-103 Па

ГОСТ 8.187-76. ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений разности давлений до 4-104 Па

ГОСТ 8.129-2013. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты

ГОСТ 8.640-2014. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений силы

ГОСТ 8.145-75. ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений объемного расхода жидкости в диапазоне от 3-10—6 до 10 м3/с

ГОСТ 8.558-2009. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры

Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 февраля 2016 г. № 146. Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления