Система автоматизированная измерения, управления и обработки параметров поузловой доводки изделий ГТД "ПАРУС-М10" (АС "ПАРУС-М10")

Назначение

Система автоматизированная измерения, управления и обработки параметров поузловой доводки изделий ГТД «ПАРУС-М10» (АС «ПАРУС-М10»), заводской № 01 (далее - Система) предназначена для измерений параметров изделий газотурбинных двигателей (далее - ГТД) и технологического оборудования: частоты вращения входного вала изделия ГТД, температуры деталей и жидкостей, давления жидкостей и газов, объемного расхода жидкостей, виброскорости корпусов и деталей ГТД - при проведении испытаний на испытательном стенде № 10.

Описание

Принцип действия Системы основан на:

- преобразовании измеряемых физических величин (температуры, объемного расхода жидкостей, давления газов и жидкостей, виброускорения корпусов и деталей ГТД) в электрические сигналы при помощи первичных измерительных преобразователей (далее -ПИП);

- преобразовании электрических сигналов в цифровой код и вычислении значений измеряемых физических величин комплексами измерительно-вычислительными MIC (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений (далее - рег. №) 20859-09) исполнения MIC-036R, комплексами измерительными магистрально-модульными MIC-M исполнения MIC-553 PXI (рег. № 46517-11);

- передачи результатов измерений по сети Ethernet от станций сбора данных (далее -ССД) на верхний уровень Системы;

- регистрации результатов измерений параметров ГТД на диске с одновременным выводом их на мониторы автоматизированных рабочих мест персонала (далее - АРМ) Системы.

Обмен информацией и командами между ССД, серверами и АРМ, входящими в состав Системы, осуществляется по вычислительной сети Ethernet.

Программное взаимодействие между ССД и серверами в сети осуществляется посредством стандартного протокола OPC (OLE for Process Control).

Архитектура построения Системы - многоуровневая.

Нижний уровень Системы состоит из первичных измерительных преобразователей, а также станций сбора данных на базе многоканальных комплексов измерительно-вычислительных MIC исполнения MIC-036R и комплексов измерительных магистрально-модульных MIC-M исполнения MIC-553 PXI, предназначенных для измерений и регистрации параметров испытуемого изделия ГТД и технологического оборудования, выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства стендовых систем по заранее заданным алгоритмам.

Верхний уровень Системы - это:

- серверы сбора данных, предназначенные для приема и объединения информационных потоков от ССД, обработки и регистрации параметров, передачи и хранения полученных данных, выдачи управляющих команд в ССД для выполнения заданных функций;

- АРМ персонала, предназначенные для обработки полученных данных, визуализации значений измеренных параметров на экране мониторов, записи на жесткие диски компьютеров.

В состав системы входят следующие измерительные каналы:

- частоты вращения входного вала изделия ГТД;

- объемного расхода жидкостей;

- давления газов и жидкостей;

- температуры газов и деталей изделия ГТД с применением термоэлектрических преобразователей ТХА и ТХК;

- температуры газов, жидкостей с применением термопреобразователей сопротивления с номинальными статическими характеристиками Pt100, 100П, 100М;

- виброскорости корпусов и деталей ГТД.

Конструктивно Система представляет собой стойки с аппаратурой, соединённые через кроссовые шкафы с датчиками физических величин, расположенными на испытуемом изделии ГТД и технологическом оборудовании.

Система работает следующим образом.

Принцип бесконтактного измерения частоты вращения входного вала изделия ГТД основан на законе электромагнитной индукции. Вращение входного вала изделия ГТД через редуктор передается к индуктору, «зубья» которого, при прохождении в непосредственной близости от торца постоянного магнита датчика частоты вращения ДЧВ-2500, установленного непосредственно на испытуемом изделии ГТД, изменяют магнитный поток его сердечника и наводят ЭДС индукции в его обмотках. На выходе датчика генерируется частотный электрический сигнал, пропорциональной частоте вращения вала изделия ГТД. Электрический сигнал датчика частоты вращения поступает на вход комплекса измерительно-вычислительного MIC-036R, где преобразуется в значение частоты вращения входного вала изделия ГТД.

Измерения объемного расхода жидкостей осуществляются с помощью преобразователей расхода турбинных ТПР1...20, ТПР1В...20В (рег. № 8326-90, 8326-04). Обороты крыльчатки преобразователя расхода турбинного посредством магнитоиндукционного узла преобразуются в электрический сигнал переменного тока, частота которого пропорциональна объемному расходу жидкости. Электрический сигнал переменного тока поступает на вход комплекса измерительно-вычислительного MIC-036R, где преобразуется в значение объемного расхода жидкости.

В измерительных каналах давления газов и жидкостей преобразование измеряемых физических величин в унифицированный сигнал постоянного тока осуществляется с помощью преобразователей давления измерительных АРС-2000 (рег. № 29147-11). 1ринцип действия указанных измерительных каналов основан на зависимости выходного сигнала постоянного тока датчиков давления от воздействия измеряемого давления на чувствительный элемент датчика. Выходной сигнал датчика поступает на вход комплекса измерительно-вычислительного MIC-036R. Система преобразует силу постоянного тока в цифровой код, вычисляет значение силы, а затем по индивидуальной функции преобразования измерительного канала вычисляет значение измеряемого давления.

1ринцип действия измерительных каналов температуры газов и жидкостей заключается в преобразовании электрических аналоговых сигналов, поступающих от термоэлектрических преобразователей (далее - ТП) и термопреобразователей сопротивления (далее - ТС), в цифровой код и дальнейшей их обработке с помощью программного обеспечения MERA Recorder.

1ринцип действия измерительных каналов температуры газов и деталей заключается в преобразовании электрических аналоговых сигналов, поступающих от Т1 в цифровой код и дальнейшей их обработке с помощью программного обеспечения MERA Recorder. Измерение термоэлектродвижущей силы и температуры «холодного спая» Т1 осуществляется с помощью комплексов измерительных магистрально-модульных MIC-M исполнения MIC-140/96 (рег. № 46517-11).

1реобразование выходного сигнала ТС основано на зависимости изменения сопротивления ТС от температуры среды. Сигнал, пропорциональный изменению сопротивления, поступает на вход измерительно-вычислительного комплекса MIC-036R, где преобразуется в цифровой код, по которому вычисляется значение сопротивления, а затем по номинальной статической характеристике преобразования ТС Pt100, 1001, 100М вычисляется значение температуры.

Принцип действия измерительного канала виброскорости корпусов и деталей ГТД основан на использовании вибропреобразователей МВ-43 (рег. № 16985-08), преобразующих механические колебания корпусов и деталей ГТД в электрический заряд, пропорциональный виброскорости. Электрические заряды переменной частоты от вибропреобразователя МВ-43 поступают на вход комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-M исполнения MIC-553 PXI и преобразуются с помощью усилителя заряда в напряжение. Выходное напряжение усилителя заряда пропорционально виброскорости корпусов и деталей ГТД, импульсные сигналы от датчиков частоты вращения с частотой, пропорциональные частоте вращения входного вала изделия ГТД, поступают на вход комплекса измерительного магистрально-модульного MIC-M исполнения MIC-553 PXI и преобразуются в цифровой код. Система с помощью программного обеспечения MERA Recorder вычисляет значения амплитуды измеряемых напряжений, а затем с учетом индивидуальных характеристик измерительных каналов вычисляет:

- частоту вращения входного вала изделия ГТД;

- виброскорость корпусов и деталей ГТД (при вибрациях с частотами валов).

О бщий вид Системы представлен на рисунке 1 и рисунке 2.

Рисунок 1 - Автоматизированные рабочие места персонала

Рисунок 2 - Оборудование верхнего и нижнего уровней системы Пломбирование Системы не предусмотрено.

Программное обеспечение

Программное обеспечение Системы включает общее программное обеспечение и специальное программное обеспечение.

В состав общего программного обеспечения (далее - ПО) входит операционная система MS Windows XP/ MS Windows 7.

В состав специального программного обеспечения входит программное обеспечение, устанавливаемое в комплексы измерительно-вычислительные MIC, комплексы измерительные магистрально-модульные MIC-M, MERA Recorder с идентификационными данными, указанными в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения

ПО устанавливается предприятием-изготовителем в процессе производства комплексов измерительно-вычислительных MIC, комплексов измерительных магистрально-модульных MIC-M и в процессе эксплуатации модификации не подлежит.

Уровень защиты программного обеспечения от преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» согласно Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Метрологические характеристики Системы приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Примечания

1 При расчете приведенной погрешности за нормирующее значение принимается значение диапазона измерений измерительного канала.

2 Ymax - значение верхнего предела диапазона измерений измерительного канала.

Основные технические характеристики Системы приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульный лист формуляра на Систему.

Комплектность

Комплектность Системы приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Комплектность Системы

Продолжение таблицы 4

Поверка

осуществляется по документу 602.09.815 МП «Система автоматизированная измерения, управления и обработки параметров поузловой доводки изделий ГТД «ПАРУС-М10» (АС «ПАРУС-М10»). Методика поверки», утвержденному ФБУ «Пермский ЦСМ» 22.06.2018.

Основные средства поверки:

Рабочий эталон единицы электрического сопротивления 3 разряда по Приказу Росстандарта от 15.02.2016 № 146 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления» в диапазоне значений от 0,021 до 111111,1 Ом, ПГ ±0,02 %, рег. № 6332-77.

Рабочий эталон единицы силы постоянного электрического тока 2 разряда по ГОСТ 8.022-91 в диапазоне значений от 0 до 52 мА, электрического напряжения 3 разряда в диапазоне значений от 0 до 60 В по ГОСТ 8.027-2001, ПГ ± (0,01 % от показаний + 0,02 % от диапазона измерений) %, ПГ ±(0,05 % от показаний + 0,005 % от диапазона измерений) %, рег. № 18087-99;

Рабочий эталон единицы виброскорости 2 разряда по ГОСТ Р 8.800-2012 в диапазоне значений от 1-10’5 до 3,840-1 м/с в диапазоне частот от 30 до 500 Гц, рег. № 50247-12.

Рабочий эталон единицы виброскорости 2 разряда по ГОСТ Р 8.800-2012 в диапазоне значений от 1 • 10-3 до 440-2 м/с в диапазоне частот от 2 до 1-104 Гц, рег. № 56857-14.

Рабочий эталон единицы частоты по ЛПС-36-2018, в диапазоне значений частоты от 340-1до 3-105 об/мин (от 0,005 до 5000 Гц), ПГ ±(0,006 - 0,02) %, рег. № 41173-15.

Рабочий эталон единицы частоты по ГОСТ 8.129-2013 в диапазоне значений частоты от 0,001 до 1999999,999 Гц, ПГ ±540-7, рег. № 10237-85.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения

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

602.09.815 ПС Система автоматизированная измерения, управления и обработки параметров поузловой доводки изделий газотурбинных двигателей «ПАРУС-М10» (АС «ПАРУС-М10»). Паспорт