Принцип действия системы основан на измерении первичными измерительными преобразователями (далее - ПИП) физических величин, преобразовании их в электрические сигналы, поступающие на вход аппаратуры сбора и преобразования сигналов в цифровой код для дальнейшей его передачи в промышленный компьютер, осуществляющий обработку, выдачу, хранение информации и ведение печатного протокола.

Система позволяет выполнять задачи, требующие высокой производительности и надежности измерительных систем для непрерывной работы в жестких условиях под управлением оперативной системы реального времени. Система представляет собой многофункциональную встраиваемую контрольно-измерительную аппаратуру, основой которой является технология реконфигурируемого ввода\вывода NI cRIO.

Система состоит из шасси со встроенной «ПЛИС», контроллера реального времени и модулей ввода\вывода.

Конструктивно система включает в себя:

• - размещенные в десяти шкафах (ША1 - ША10): крейты с оборудованием системы сбора данных (ССД), выполненные в стандартах cRIO, LXI, PXI/SCXI, PXI; рабочие станции Kraftway Credo - промышленные компьютеры (далее - ПК); подсистема синхронизации; подсистема единого времени; нормализаторы сигналов; сетевые коммутаторы; источники питания; аппаратура виброконтроля СВКА 2 (регистрационный номер (далее - рег. № ) 41918-09 в Федеральном информационном фонде) в комплекте с вибропреобразователями АВС 132, АНС 066; сервер;

• - автоматизированные рабочие места (АРМ1, АРМ2) в составе: ПК; видеомониторов; сетевых коммутаторов; источников бесперебойного питания; лазерного принтера; барометра рабочего сетевого БРС-1М (рег. № 16006-97), измерителя влажности и температуры ИВТМ-7 (рег. № 71394-18);

• - комплект ПИП.

Комплект ПИП содержит:

• - датчики весоизмерительные тензорезисторные С (рег. № 53636-13);

• - расходомер-счетчик массовый OPTIMASS 7000 (рег. № 50998-12);

• - турбинный преобразователь расхода ТПР14 (рег. № 8326-04);

• - датчики давления, разрежения и разности давлений ADZ (рег. № 49870-12);

• - преобразователи измерительные давления: ЗОНД-10 (рег. № 15020-07);

• - термопреобразователи сопротивления ТП-9201 (рег. № 48114-11);

• - термопреобразователи сопротивления из платины ТСП-1388 (рег. № 58808-14);

- вибропреобразователи АВС 132 (рег. № 11279-88);

- вибропреобразователи АНС 066 (рег. № 14113-94);

- акселерометры СА 280 (в комплекте с усилителями сигнала IPC 704 и блоками гальванической развязки GSI-130) (рег. № 61291-15).

Шкафы ША1 - ША5 и ПИП расположены в помещении испытательного бокса, АРМ1 - в помещении пультовой, шкафы ША6 - ША10 и АРМ2 - в помещении комнаты измерений.

Шкафы ША1 - ША5 соединены с ПИП линиями связи длиной до 50 м. Шкафы ША6 - ША10 соединены с АРМ1 и АРМ2 через сетевые коммутаторы линиями связи Ethernet до 25 м.

Структурная схема системы приведена на рисунке 1.

Помещение пультовой

Помещение испытательного бокса

I

Термоздектри чеаше иреоора зматыч ТПР(В); Т.ХЩК); TXK(L)

Рисунок 1 - Структурная схема системы

Система сбора I данных (ССД/

Функционально система состоит из измерительных каналов (далее - ИК):

• - давления воздуха (газов) и жидкостей и силы постоянного тока, соответствующей значениям давления;

• - температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой термопреобразователями сопротивления, и сопротивления постоянному току, соответствующего значениям температуры;

• - напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры воздуха (газов), измеряемой термоэлектрическими преобразователями ТПР(В), ТХА(К), ТХК(Ь);

• - частоты электрических сигналов, соответствующей значениям частоты вращения роторов двигателя;

• - силы от тяги двигателя;

• - массового расхода воздуха;

• - параметров вибрации;

• - расхода (прокачки) масла;

• - массового расхода топлива.

Принцип действия ИК давления воздуха (газов) и жидкостей основан на зависимости выходного электрического сигнала ПИП от воздействия на его чувствительный элемент измеряемого давления (абсолютного, избыточного, давления-разрежения, разности давлений). Электрический сигнал с выхода ПИП поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя (далее - АЦП), преобразуется в цифровой код, регистрируемый ПК с последующим вычислением по известной функции преобразования ИК значения измеренного давления.

Принцип действия ИК силы постоянного тока, соответствующей значениям давления, основан на преобразовании с помощью АЦП значения силы постоянного тока в цифровой код, регистрируемый ПК, с последующим вычислением по известной индивидуальной функции преобразования ИК измеренного значения силы постоянного тока.

Принцип действия ИК температуры воздуха (газов) и жидкостей, измеряемой термопреобразователями сопротивления (ТП-9201, ТСП-1388), основан на зависимости изменения сопротивления ПИП от температуры среды. Сопротивление постоянному току ПИП преобразуется АЦП в цифровой код, поступающий в ПК, где по известной функции преобразования ИК с учетом номинальной статической характеристики термопреобразователя сопротивления вычисляется измеренное значение температуры.

Принцип действия ИК сопротивления постоянному току, соответствующего значениям температуры, основан на преобразовании с помощью АЦП сопротивления постоянному току в цифровой код, регистрируемый ПК с последующим определением по программе измеренного значения сопротивления.

Принцип действия ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры, измеряемой термоэлектрическими преобразователями ТПР(В), ТХА(К), ТХК(1.), основан на преобразовании АЦП напряжения постоянного тока ПИП в цифровой код, регистрируемый ПК, с последующим вычислением по известной функции преобразования ИК измеренного значения напряжения постоянного тока.

Принцип действия ИК частоты электрических сигналов, соответствующей значениям частоты вращения роторов, основан на преобразовании модулем нормализации сигналов FL157A частотного сигнала с выхода ПИП (магнитоиндукционные датчики ДЧВ-2500) в электрические сигналы уровня ТТЛ-логики. Эти сигналы преобразуются АЦП в цифровой код, регистрируемый ПК, с последующим вычислением по известной индивидуальной функции преобразования ИК измеренного значения частоты.

Принцип действия ИК силы от тяги двигателя основан на воздействии на ПИП (С2) силы от тяги, вследствие чего происходит разбалансировка тензометрического моста ПИП. Электрический сигнал напряжения постоянного тока с выхода ПИП, пропорциональный измеряемой силе, поступает на вход АЦП, преобразуется в цифровой код, регистрируемый ПК, с последующим вычислением по известной функции преобразования ИК измеренного значения силы от тяги.

Принцип действия ИК массового расхода воздуха основан на использовании уравнения Бернулли, устанавливающего зависимость между изменением скоростного напора и перепадом давления в сужающем устройстве, представляющем собой расходомерный коллектор (РМК), выполненный в соответствии с требованиями ОСТ 1 02555-85 и расположенный на входе в двигатель. Массовый расход воздуха определяется по программе ПК с использованием результатов измерений перепада давления и температуры воздуха в РМК с учетом геометрических размеров РМК, эмпирических коэффициентов и физических констант для воздуха в соответствии с документом «Методика измерений параметров РД-33 серии 2 и 3, РД-33МК, РД-93 и их модификаций при испытании на стенде №2 ПАО «УМПО» (свидетельство об аттестации методики (методов) измерений № 0362/RA.RU.3105691/2017).

Принцип действия ИК параметров вибрации основан на использовании ПИП (вибропреобразователей АВС 132 и АНС 066, акселерометров СА 280), преобразующих виброускорение корпуса двигателя в значения электрического заряда. Сигнал с вибропреобразователей АВС 132 и АНС 066 поступает на вход аппаратуры измерений роторных вибраций СВКА-2 и затем -на вход АЦП. Сигнал с акселерометров СА 280 поступает на вход модуля гальванической развязки GSI-130 и усилителя заряда IPC-704, и затем - на вход АЦП. Цифровой сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК, с последующим вычислением параметров вибрации.

Принцип действия ИК расхода (прокачки) масла основан на преобразовании ПИП (ТПР14) расхода масла в частоту электрического сигнала. Электрический частотный сигнал с выхода ПИП поступает на вход модуля нормализации сигналов FL157A, который приводит сигналы к уровню ТТЛ-логики. Эти сигналы преобразуются АЦП в цифровой код, регистрируемый ПК. Расход (прокачка) масла определяется по программе ПК с учетом известной функций преобразования ПИП.

Принцип действия ИК массового расхода топлива основан на использовании расходомер-счетчика массового OPTIMASS 7000, состоящего из первичного преобразователя расхода (сенсора) и электронного преобразователя сигналов (конвертера) MFC 300. Измеряемая среда (топливо), поступающая в сенсор, разделяется на равные половины, протекающие через две сенсорные трубки. Под действием электромагнита сенсорные трубки совершают вынужденные колебания в противоположных друг к другу направлениях. Кориолисовые силы, возникающие при прохождении топлива через сенсорные трубки, вызывают фазовое смещение колебаний противоположных концов трубок, измеряемое с помощью детекторов скорости. Сигналы с детекторов поступают на вход электронного преобразователя, с выхода которого информация об измеренном значении массового расхода топлива поступает по интерфейсу RS-485 в ПК.

Общий вид и внутреннее устройство шкафов ША1 - ША10 с указанием мест пломбировки (МП) от несанкционированного доступа к системе и нанесения знаков утверждения типа (ЗТ) и поверки (ЗП) представлены на рисунках 2 - 11.

Общий вид АРМ1 и АРМ 2 представлен на рисунках 12 и 13.

1 - преобразователи измерительные давления ЗОНД-10; 2 - клеймные соединения (WAGO) Рисунок 2 - Шкаф ША1. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди)

1 - преобразователи измерительные давления ЗОНД-10; 2 - клеммные соединения (WAGO) Рисунок 3 - Шкаф ША2. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди)

МП

си“Ад-зо

ЗП

1 - контроллеры cRIO-9074; 2 -модули ввода сигнала с термопар cRIO-9214; 3 - цифровые TTL модули ввода NI cRIO-9401; 4 - клеммные соединения (WAGO)

Рисунок 4 - Шкаф ША3. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и справа)

ША-4

СИ-1/ГТД-30

1

1 - контроллеры cRIO-9074; 2 - контроллеры cRIO-9075; 3 - модули аналогового ±20 мА cRIO-9203; 4 - модули аналогового ввода от ±200 мВ до ±10 В cRIO-9205; 5 - модули аналогового ввода сигналов с резистивных датчиков температуры cRIO-9217; 6 -мостовой/полумостовой модуль аналогового ввода cRIO-9237; 7 - преобразователи частотных сигналов FL157A-003; 8 - клеммные соединения (WAGO); 9 - сетевой коммутатор EtherWAN EX70980-00B; 10 - цифровой TTL модуль ввода NI cRIO-9401

Рисунок 5 - Шкаф ША4. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди)

1 - усилители IPC-704 сигнала вибропреобразователя СА-280; 2 - блоки искрозащиты GSI-130;

3 - клеммные соединения (WAGO)

Рисунок 6 - Шкаф ША5. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди)

1

ЗТ

3

I Мл n СИ-1 Г Г.ЦО

•V I I

ixi

1 - контроллер cRIO-9075; 2 - модуль аналогового ввода cRIO-9205 ±10В; 3 - клеммные соединения (WAGO)

Рисунок 7 - Шкаф ША6. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и с тыльной стороны)

• i •

5

2

1 - источники питания для ПИП - LAMBDA-NNS15-24; 2 - источники питания для контроллеров - NI PS-15; 3 - источники питания для коммутаторов DR-30-24; 4 - источники питания для обогрева приборных шкафов SITOP POWER 20; 5 - клеммные соединения (WAGO)

Рисунок 8 - Шкаф ША7. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и с тыльной стороны)

1 - преобразователь NI ENET-232/2; 2 - машина времени FEI-Zyfer GPStarPlus model 565-21001 Rev. P; 3 - ПК Kraftway Credo KW20; 4 - коммутаторы Cisco SG300-20 SRW2016-K9 V04; 5 - KVM - переключатель ATEM CS1708i; 6 - ПК Arbyte CADStation; 7 - ИБП PowerCom

SMK-2000A RM

Рисунок 9 - Шкаф ША8. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и с тыльной стороны)

1 - ПК Kraftway Credo KW24; 2 - ПК Kraftway Credo KW20; 3 - коммутатор Cisco SG300-20 SRW2016-K9 V04; 4 - ИБП PowerCom SMK-2000A RM

Рисунок 10 - Шкаф ША9. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и с тыльной стороны)

7

6

2

3

4

5

9

8

1 - ПК Kraftway Credo KW20; 2 - шасси NI PXI-1042 (ИК виброконтроля Т-4); 3 - контроллер NI PXI-8360; 4 - модули для виброакустических измерений NI PXI-4472; 5 - модуль для виброакустических измерений NI PXI-4472В; 6 - коммутатор Cisco SG300-20 SRW2016-K9 V04; 7 - аппаратура измерения вибраций СВКА-2М-3; 8 - ИБП PowerCom SMK-2000A RM; 9 - шасси NI PXI-1042 (ИК виброконтроля Т-3)

Рисунок 11 - Шкаф ША10. Общий вид и внутреннее устройство (вид спереди и с тыльной стороны)

Рисунок 12 - Помещение пультовой АРМ1. Общий вид

Рисунок 13 - Помещение комнаты измерений АРМ2. Общий вид

Таблица 5 - Комплектность системы

Продолжение таблицы 5

Окончание таблицы 5

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

Продолжение таблицы 2

П Продолжение____________________________________________________таблицы____________________________________________________2

Продолжение таблицы 2

Окончание таблицы 2

• ¹⁾ у от ВП - приведенная к верхнему пределу (ВП) измерений погрешность;

• ²⁾ Д - абсолютная погрешность;

• ³⁾ 6 - относительная от измеряемой величины (ИВ) погрешность. Для ИК температуры воздуха- ИВ в К;

• ⁴⁾ НИН и вторичная часть приведены из состава: ИК давления воздуха; ИК температуры воздуха

Допускается применять ПИП утвержденного типа, отличающиеся от указанных в таблице 2, имеющие аналогичные или лучшие метрологические характеристики.

Таблица 3 - Состав и метрологические характеристики ИК системы с входными электрическими сигналами от ПИП

Окончание таблицы 3

Таблица 4 - Технические характеристики системы