Система измерительная СИ-ВГТД-ТА18

Назначение

Система измерительная СИ-ВГТД-ТА18 (далее - система) предназначена для измерений давления воздуха и жидкостей (масла, топлива), температуры воздуха и жидкостей, напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры газов, измеряемой термоэлектрическим преобразователем ТХА(К), объемного расхода топлива, частоты электрических сигналов, соответствующей значениям частоты вращения ротора, электрической мощности, напряжения и силы постоянного тока, параметров вибрации корпуса двигателя при стендовых испытаниях вспомогательных газотурбинных двигателей типа ТА18.

Описание

Принцип действия системы основан на преобразовании физических величин, характеризующих процесс испытаний вспомогательных газотурбинных двигателей ТА18, в электрические сигналы первичными измерительными преобразователями (далее - ПИП), преобразовании этих сигналов в цифровой код с помощью вторичных преобразователей (аналого-цифровых преобразователей (далее - АЦП), многофункциональных устройств ввода-вывода и т.п.), объединенных в две системы сбора данных (ССД-1, ССД-2) и передачи цифровых кодов в рабочую станцию автоматизированного рабочего места (АРМ) для дальнейшего преобразования их в поименованные величины, обработке, выдачи, хранения информации о результатах измерений и формировании печатного протокола.

Первичные и вторичные измерительные преобразователи (измерительные компоненты системы), устройства коммутации и линии связи (связующие компоненты системы), серверная аппаратура и рабочая станция АРМ (комплексные и вычислительные компоненты системы) образуют измерительные каналы (ИК). В системе предусмотрена возможность построения индивидуальных функций преобразования (ИФП) ИК, их первичной или вторичных частей и проведение измерений с учетом ИФП. В системе образованы следующие виды измерительных каналов:

- давления воздуха и жидкостей;

- температуры воздуха и жидкостей;

- преобразования сигналов термопар ТХА(К);

- объёмного расхода топлива;

- частоты электрических сигналов, соответствующей значениям частоты вращения ротора;

- электрической мощности в нагрузке генератора;

- силы постоянного тока в цепи стартера;

- напряжения постоянного тока на клеммах стартера и бортовой сети;

- параметров вибрации корпуса двигателя.

Перечень ИК, измерительные компоненты в составе ИК и основные метрологические характеристики ИК представлены в таблице 2.

Структурная схема системы, поясняющая функциональные связи между компонентами системы приведена на рисунке 1.

М-9361 ф

М-9203 ф

М-9203 ®

М-9219 ©

М-9217 ф

Сервер (Подсеть СИ)

Kraftway Credo Kw 33 (Сервер)

Плата коннекторная NICB-68LPR

.АРМ (Подсеть СИ) *-------------*

(Подсеть СИ) Коммутатор

CisoSBSRW2008-K9-G5

Рисунок 1 - Структурная схема системы

Компоненты системы, конструктивно размещены в шкафах и отсеках, защищенных от несанкционированного доступа (рисунки 2 - 6):

- автоматизированное рабочее место (АРМ);

- приборный отсек АРМ (ПОТ);

- шкаф приборный (ШП);

- шкаф кроссовый (ШК);

- шкаф запуска (ШЗ).

Средства измерений, входящие в состав системы и подвергаемые поверке, пломбируются в соответствии со своими описаниями типа.

Первичные измерительные преобразователи размещены непосредственно на объекте испытаний в точках воздействия измеряемых физических величин.

В состав АРМ (рисунок 2) входят: ЖК-монитор; клавиатура и манипулятор «мышь»; принтер; барометр рабочий сетевой БРС-1М-1 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений (далее - рег. № 16006-97); приборный отсек АРМ (ПОТ).

В ПОТ (рисунок 3) расположены: ПК Kraftway Credo KW33 (рабочая станция); источник бесперебойного питания Powercom Vanguard 3000VA; блок питания Siemens SITOP POWER 40.

В состав ШП (рисунок 4) входят: ПК Kraftway Credo KW33 (сервер) со встроенной ССД-1; стационарный измеритель температуры и относительной влажности ИВТМ 7/1-Щ (рег. № 15500-12); коммутатор сетевой управляемый Cisco SG300-10; плата коннекторная NI CB-68LPR; аппаратура измерения роторных вибраций ИВ-Д-СФ-3М (рег. № 44044-10); источники питания ПИП БП 906, PS-15 Power Supply, PS-16 Power Supply.

ССД-1 включает в себя многофункциональное устройство ввода-вывода NI PCIe-6320, карту связи с сервером RS-232 NI PCIe-8430/2, установленные в слоты PCI Express материнской платы сервера.

В состав ШК (рисунок 5) входят: ССД-2; нормализатор сигналов частоты FL157A-OO3; клеммные сборки и коммутационная аппаратура.

ССД-2 включают в себя: контроллер с модулем цифрового ввода тактирования С-серии NI-9361; модули АЦП: NI-9203 (рег. № 74860-19), NI-9217 (рег. № 61939-15), NI-9219 (рег. № 74860-19) стандарта Compact RIO на шасси NI cRio-9066; модуль терминальный NI 9923.

В состав ШЗ (рисунок 6) входят: преобразователи активной мощности измерительные ПИМ-30-ТА (рег. № 75479-19); шунт измерительный стационарный 75 ШИСВ.1         (рег.

№ 24112-02); клеммные сборки и коммутационная аппаратура.

Комплект ПИП содержит:

- преобразователи давления измерительные АИР-10 (рег. № 31654-14);

- датчик давления «ЭЛЕМЕР-100» (рег. № 39492-08);

- расходомер-счетчик жидкости и газа ОР-2-С-Ж (рег. № 19320-12);

- термопреобразователи сопротивления ДТС 105-100П (рег. № 28354-10);

- термопреобразователь сопротивления ТС-1288 (рег. № 58808-14);

- термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом Метран-2700 (рег. № 38548-13);

- вибропреобразователи МВ-44 (рег. № 21349-06);

- шунт измерительный стационарный 75 ШИСВ.1 (рег. № 24112-02);

- преобразователь активной мощности измерительный ПИМ-30-ТА (рег. № 75479-19).

ССД1, ССД2 соединены с ПИП и с ПК через сетевой коммутатор линиями связи длиной до 15 м.

АРМ, ПОТ и ШП расположены в помещении пультовой. ШК, ШЗ и ПИП расположены в помещении испытательного бокса.

Нанесение знака поверки и заводского номера на средство измерительную систему не предусмотрено.

Заводской номер измерительной системы: 1.

Рисунок 2 - Автоматизированное рабочее место (АРМ)

1 - ЖК-монитор; 2 - клавиатура; 3 - манипулятор «мышь»; 4 - барометр сетевой БРС-1М-1.

а)

б)

Рисунок 3- Приборный отсек АРМ (ПОТ)

а) Внешний вид; б) - Внутреннее устройство. 1 - ПК (рабочая станция Kraftway Credo KW33); 2 - блок питания Siemens SITOP POWER 40; 3 - источник бесперебойного питания Powercom Vanguard 3000VA.

б)

а)

Рисунок 4 - Шкаф приборный (ШП)

а) Вид с лицевой стороны, б) Вид с тыльной стороны. 1 - ПК (сервер) со встроенной ССД-1; 2 - аппаратура ИВ-Д-СФ-3М; 3 - измеритель температуры и влажности ИВТМ 7/1-Щ; 4 - плата коннекторная NI CB-68LPR; 5 - источник питания PS-16; 6 - источник питания PS-15; 7 - коммутатор сетевой Cisco SG300-10; 8, 9 - блоки питания - БП 906.

1

2

3

Рисунок 5 - Шкаф кроссовый (ШК)

1 - ССД-2 с модулем цифрового ввода тактирования С-серии NI-9361 и модулями АЦП NI-

9203, NI-9217, NI-9219; 2 - блок терминальный NI 9923; 3 - нормализатор сигналов частоты FL-157A-003.

Рисунок 6 - Шкаф запуска (ШЗ)

1 - шунт измерительный стационарный 75 ШИСВ.1; 2 - преобразователи активной мощности измерительные ПИМ-30-ТА.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) состоит из общего и функционального ПО, ориентированного на работу под управлением операционных систем Microsoft Windows 7 Service Pack 1 (со средой исполнения LabVIEW Run-Time) и NI Linux Real-Time 2014. ПО разработано с использованием инструментальных сред NI LabVIEW, NI C and C++ Development Tool for NI Linux Real-Time (Eclipse Edition) и C++ Builder.

Функциональное ПО включает ряд программных модулей:

- Сервер параметров (insys_server22-1.exe), предназначенный для приема данных от ССД и программ ручного ввода, передачи данных, команд и сообщений между клиентами верхнего и нижнего уровней;

- Библиотека вычисления расчетных параметров 1 (nsysformula.dll) предназначенная для вычисления физических значений величин и расчетных параметров в соответствии с формулами и полиномами, заложенными в файле конфигурации;

- Библиотека вычисления расчетных параметров 2 (srv_dll_mass_air_flow_calc.dll) предназначенная для вычисления массового расхода воздуха в соответствии с ГОСТ 8.586.52005;

- Библиотека вычисления расчетных параметров 3 (srv_dll_therm_resist_calc.dll), предназначенная для вычисления значений температуры по данным измерения сопротивления термометров сопротивления в соответствии с ГОСТ 6651-2009);

- Библиотека настройки аппаратной части ИК (SSD_Statica.exe), предназначенная для настройки и управления оборудованием ССД1;

- Библиотека настройки аппаратной части ИК (ssd2_startup.rtexe), предназначенная для настройки и управления оборудованием ССД2;

- Модуль Метрология (Metrology.exe), предназначенный для градуировки ПИП, калибровки и поверки ИК, контроля метрологических характеристик ИК в процессе эксплуатации системы.

Идентификационные данные (признаки) модулей функционального программного обеспечения приведены в таблицах 1.1 - 1.7.

Таблица 1.2 - Идентификационные данные модуля ПО «Библиотека вычисления расчетных па

раметров 1»_________________________________________________________________________

Таблица 1.3 - Идентификационные данные модуля ПО «Библиотека вычисления расчетных па

раметров^

Таблица 1.4 - Идентификационные данные модуля ПО «Библиотека вычисления расчетных па

раметров 3»_________________________________________________________________________

Таблица 1.5 - Идентификационные данные модуля ПО «Библиотека настройки аппаратной части ИК 1»

Таблица 1.6 - Идентификационные данные модуля ПО «Библиотека настройки аппаратной части ИК 2»

Метрологические характеристики системы нормированы с учетом влияния ПО.

Метрологически значимая часть ПО системы и измеренные данные защищены с помощью специальных средств защиты от преднамеренных изменений. Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Состав и метрологические характеристики ИК системы, включая ПИП, приведены в таблице 2.

Состав и метрологические характеристики ИК систем с входными электрическими сигналами от источников и ПИП, не входящих в состав системы приведены в таблице 3

Основные технические характеристики системы приведены в таблице 4.

Таблица 2 - Состав и метрологические характеристики ИК системы, включающих ПИП

Продолжение таблицы 2

1) y от ВП — погрешность, приведенная к верхнему пределу (ВП) измерений ИК;

2) y от НЗ — погрешность, приведенная к нормируемому значению (НЗ) диапазона измерений ИК;

3) 5 - относительная от измеряемой величины (ИВ) погрешность измерений ИК. Для ИК температуры воздуха - ИВ в К.

Таблица 3 - Состав и метрологические характеристики ИК систем с входными электрическими сигналами от источников и ПИП, не входящих в состав системы___________________________

Таблица 4 - Основные технические характеристики системы

Продолжение таблицы 4

Знак утверждения типа

наносится на титульные листы руководства по эксплуатации и формуляра

Комплектность

Комплектность системы представлена в таблице 5

Таблица 5 - Комплектность системы

Продолжение таблицы 5

Продолжение таблицы 5

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 2 «Использование по назначению» документа «Система измерительная СИ-ВГТД-ТА18. Руководство по эксплуатации. ИНСИ.425852.000.00 РЭ»

Нормативные документы

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

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

Приказ Росстандарта от 23 июля 2021 г. № 1436 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений электроэнергетических величин в диапазоне частот от 1 до 2500 Гц»;

Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3457 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;

Приказ Росстандарта от 7 февраля 2018 г. № 256 «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 Росстандарта от 29 июня 2018 г. № 1339 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений избыточного давления до 4000 МПа»;

Приказ Росстандарта от 31 июля 2018 г. № 1621 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты»;

Приказ Росстандарта от 1 октября 2018 г. № 2091 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от 1 • 10-16 до 100 А»;

Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3456 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления постоянного и переменного тока»;

Приказ Росстандарта от 27 декабря 2018 г. № 2772 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений виброперемещения, виброскорости, виброускорения и углового ускорения».