Принцип работы Системы заключается в преобразовании измеряемых параметров ГТД датчиками (первичными преобразователями) в соответствующие электрические сигналы, преобразовании электрических сигналов в цифровые коды и передаче последних в компьютер верхнего уровня Системы для дальнейшего преобразования их в значения физических величин.

Функционально Система состоит из 5-ти модулей, включающих в себя соответствующие измерительные каналы (ИК):

• •  модуля измерений силы от тяги двигателя (МИС);

• •  модуля измерений расхода масла (МИРМ);

• •  модуля измерений давления масла (МИД);

• •  модуля измерений температур газа, воздуха, масла (МИТ);

• •  модуля измерений частоты вращения роторов (МИЧВР).

МИС содержит следующие элементы:

• •  динамометрическую платформу (ДМП), подвешенную на упругих лентах, работающих в статике на растяжение;

• •  рабочий тензорезисторный датчик силы типа 32ТВС4, работающий на сжатие.

Питание моста датчика осуществляется от модуля-нормализатора SCXI-l32l/SCXI-ll2l. Усиленный сигнал с датчика поступает на вход АЦП типа PXI-6052;

• •  рычажное подгрузочное устройство (РПУ), состоящее из двух рычагов (углового и линейного), эталонных грузов, механического нагружающего устройства и предназначенное для оперативного контроля точностных параметров МИС и создания силы подгрузки на ДМП;

• •  контрольное устройство (КУ), состоящего из тензорезисторного датчика силы типа М70КН25-С3, гидравлического нагружающего устройства и предназначенного для градуировки и поверки МИС.

Сила от тяги двигателя, приложенная к ДМП, уравновешивается силой реакции рабочего датчика. Его выходной сигнал, пропорциональный силе от тяги, усиливается в модуле - нормализаторе и преобразуется в АЦП в пропорциональный цифровой код. Последний преобразуется в компьютере верхнего уровня с помощью градуировочной зависимости в цифровой код измеряемой силы.

МИРМ включает в свой состав ИК на базе турбинного преобразователя расхода типа ТПР l2-2-3. Частотный сигнал с выхода ТПР, функционально зависящий от объемного расхода масла через двигатель, поступает на вход модуля-нормализатора типа SCXI-4320/SCXI-ll26. Нормализованный сигнал поступает далее на вход АЦП PXI-6052. Цифровой код с выхода АЦП поступает в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочной зависимости преобразуется в цифровой код расхода (расхода) масла через двигатель.

МИД включает в свой состав датчик давления модели АDZ-SML-20 (Госреестр № 32333-06), модуль-нормализатор SCXI-l300 /SCXI-ll02 и АЦП PXI-6052. Цифровой код с

Лист № 2 Всего листов 7 выхода АЦП вводится в компьютер верхнего уровня, где на основании градуировочной характеристики преобразуется в цифровой код давления.

МИТ состоит из:

• •  ИК электрического напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температур газа за турбиной ГТД от 373 до 923 К (работают с термопарами (ТП) типа ХА, расположенными на двигателе);

• •  ИК электрического сопротивления, соответствующего значениям температуры масла на входе в двигатель в диапазоне от +20 до + 90 °С. (работает с термометром сопротивления (ТС) типа ТСП109, расположенном на двигателе);

• •  ИК температур масла на выходе из двигателя и воздуха на входе в двигатель на базе платиновых термометров сопротивления (ТС) типа ТСП109, ТСП98 соответственно.

Принцип действия ИК температуры на базе ТС основан на зависимости изменения сопротивления термометра сопротивления от температуры среды. Постоянные напряжения с выходов термометров сопротивления поступают на вход модуля - нормализатора типа SCXI-1300/SCXI-1102, его выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. В компьютере верхнего уровня на основании градуировочных зависимостей вычисляются значения температур масла на выходе из двигателя и воздуха на входе в двигатель.

Принцип действия ИК электрического напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температур газа за турбиной ГТД, следующий. Аналоговые сигналы от термопар поступают на входы модулей - нормализаторов типа SCXI-1303/SCXI-1102, их выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. Эти цифровые коды передаются в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровой код температуры.

Принцип действия ИК электрического сопротивления, соответствующего значению температуры масла на входе в двигатель, следующий. Напряжение с выхода термометра сопротивления, обусловленное протеканием через него эталонного тока, вводится на входы модулей - нормализаторов типа SCXI-1303/SCXI-1102, их выходные сигналы преобразуются в АЦП типа PXI-6052 в соответствующие цифровые коды. Эти цифровые коды передаются в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровой код температуры масла на входе в двигатель.

МИЧВР содержит два ИК частоты переменного тока, соответствующих по частоте частотам вращения роторов двигателя от 0 до 5000 и от 0 до 13000 об/мин. Напряжения переменного тока (частотные сигналы) с выходов датчиков частоты вращения роторов, расположенных на двигателе, поступают на входы нормализаторов типа SCXI-4320/SCXI-1126. Нормализованный частотный сигнал поступает далее на вход АЦП PXI-6052. Цифровые коды с выходов АЦП, соответствующие частотам сигналов, поступают в компьютер верхнего уровня Системы, где на основании градуировочных зависимостей преобразуются в цифровые коды частот вращения роторов.

Фотография общего вида Системы и места пломбировки приведена ниже.

Аппаратура верхнего уровня системы

Сервер «Каскад PXI»

Рисунок 2 Место пломбировки от несанкционированного доступа

Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблице 1.

Таблица 1

Условия эксплуатации Системы по ГОСТ 8.395- 80 «Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования»

Габаритные размеры (ширина, длина, высота), м:

• •  модуль измерения силы от тяги двигателя........................................................ 3 х 7 х 5

• •  модуль измерения давления масла............................................................ 0,5 х 0,5

• •  модуль измерения температур газа, воздуха, масла................................ 0,5 х 0,5

• •  модуль измерения расхода масла............................................................ 0,5 х 0,5

• •  модуль измерения частоты вращения роторов......................................... 0,3 х 0,3

Примечание. Модули включают в свой состав элементы, распределенные по стенду.

Указанные габаритные размеры соответствуют условию концентрации элементов модуля в одном месте.

Программное обеспечение (ПО) Системы делится на несколько основных категорий:

• •  системные программы,

• •  консольные программы,

• •  оконные программы.

К системным программам относятся программы, взаимодействующие с измерительной аппаратурой и занимающиеся обменом информацией между компьютерами в сети, а также программы для обслуживания рабочих сессий.

Консольные программы - это программы, запускаемые из командного окна (консоли, терминала), не имеющие оконного интерфейса и получающие при необходимости

Лист № 5 Всего листов 7 дополнительные параметры из различных файлов, в командной строке при запуске, либо интерактивно в этом же командном окне.

Оконные программы выполняют функции диспетчера программ, менеджера сессий, редактора базы данных стенда, занесения первичных данных, записи и просмотра трендов, регистрации точек, оценки динамических характеристик.

ПО «Каскад-PXI» разработано специалистами отдела АСУТП ОАО «Прото н-ПМ». Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) приведены в таблице 2.

Таблица 2

Используемое специализированное программное обеспечение не вносит дополнительных погрешностей к значениям, приведенным в таблице 1, поскольку вычислительные операции в Системе используются только для алгебраических преобразований, а метрологические характеристики измерительных каналов нормированы в целом, с учетом работы программного обеспечения. Используемые программы защищены паролями, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных. Программный ключ защиты исполняемых файлов и файлов данных поставляется на внешней съемной флэш-памяти.

Уровень защиты ПО «Каскад-PXI-l» соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010 исключает возможность непреднамеренных и преднамеренных изменений ПО и измеренных данных.