Untitled document
УТВЕРЖДЕНО
приказом Федерального агентства
по техническому регулированию
и метрологии
от «28» июля 2021 г. № 1517
Лист № 1
Регистрационный № 82477-21Всего листов 10
ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Система автоматизированная информационно-измерительная «СПРУТ УВ-3К»
Назначение средства измерений
Система автоматизированная информационно-измерительная «СПРУТ УВ-3К» (далее
по тексту – Система) предназначена для измерений параметров авиационных двигателей,
систем и агрегатов: силы от тяги двигателя; крутящего момента на валу двигателя; давления
газообразных и жидких сред; частоты вращения роторов (частоты электрического сигнала,
соответствующего частоте вращения роторов); расхода (массового расхода топлива и частоты
электрического сигнала, соответствующего объемному расходу (прокачке) жидкостей);
электрических сигналов (напряжения постоянного тока и сопротивления постоянному току),
соответствующихзначениямтемпературывдиапазонепреобразованийпервичных
преобразователей (ПП) термоэлектрического типа – ТХА (К), ТХК (L) и терморезистивного
типа – ТСП, ТСМ; температуры холодного спая и относительной влажности воздуха при
испытаниях на стенде УВ-3К ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», г. Москва.
Описание средства измерений
Системаимеетразветвлённуюструктуру,включающуювсебядатчики,
нормализаторы сигналов, аналого-цифровые преобразователи, кабельные каналы передачи
информации и цифровую аппаратуру «верхнего уровня» (специализированные модули приёма
и преобразования электрических сигналов, компьютер со специализированным программным
обеспечением, средства отображения и передачи информации).
Принцип работы Системы заключается в преобразовании измеряемых параметров
газотурбинных двигателей (ГТД) датчиками в соответствующие электрические сигналы,
преобразовании электрических сигналов в цифровые коды и передаче последних в
персональный компьютер (ПК) верхнего уровня Системы для дальнейшего преобразования их
в цифровые коды упомянутых физических величин.
Функционально Система состоят из модулей, включающих в себя соответствующие из-
мерительные каналы (ИК):
модуль измерений давления газа (воздуха) и жидкостей (МИД);
модуль измерений температур газа (воздуха), жидкостей (МИТ);
модуль измерений расхода жидкостей (МИРЖ);
модуль измерений частоты вращения роторов (МИЧВР);
модуль измерений относительной влажности (МИВ);
модуль измерений силы от тяги двигателя (МИС);
модуль измерений крутящего момента силы (МИСКМ).
МИД предназначен для измерения давлений и перепадов давлений в газовоздушных и
гидравлических каналах и полостях стенда и двигателя. МИД включает в свой состав
виброчастотные ПП абсолютного давления БРС-1М-3, тензометрические ПП абсолютного
давления ADZ, WIKA, тензометрические и емкостные ПП избыточного и дифференциального
давления ADZ, Autrol, а также измерительные модули LTR27, LTR11, LTR51 и устройство
связи с объектом (УСО) фирмы «Л КАРД», с помощью которых аналоговые выходные
Лист № 2
Всего листов 10
сигналы ПП преобразуются в цифровые коды. Для обработки выходных сигналов напряжения
постоянного тока (датчики БРС-1М, ADZ, WIKA), используются измерительные модули
LTR11. Обработка выходных сигналов силы постоянного тока (Autrol, WIKA) осуществляется
субмодулем H-27I20 модуля LTR27.
Цифровые коды, полученные при обработке сигналов датчиков, через канал обмена
данными УСО вводятся в компьютер, где на основании известных градуировочных
характеристик преобразуются в цифровой код давления.
МИТ предназначен для измерения напряжения постоянного тока и сопротивления
постоянному току, соответствующих значениям температуры в диапазоне преобразований ПП:
термопреобразователей сопротивления типа ТСП, ТСМ;
термоэлектрических преобразователей (термопар) типа ТХА (К), ТХК (L).
Измерение сопротивлений, соответствующих температурам, производится по 4-х
проводной схеме с использованием измерительных модулей LTR27, на которых установлены
субмодулиН-27R100иН-27R250,обеспечивающиестабилизированноепитаниеи
преобразование аналоговых сигналов ПП в цифровые коды. Цифровые коды через канал
обмена данными УСО вводятся в компьютер для регистрации и дальнейшей обработки.
Измерениенапряженияпостоянноготока,соответствующеготемпературе,
осуществляется на базе измерительных модулей LTR27, на которых установлены субмодули
Н-27Т.
Для измерения температур «холодных» спаев для групп термопар, располагаемых в
термостабилизированных клеммных коробках, в МИТ реализован отдельный ИК на базе
термометра сопротивления.
МИРЖ включает две подсистемы: модуль измерений массового расхода топлива
(МИМРТ) и модуль измерений частоты переменного тока, соответствующей объёмному
расходу (прокачке) жидкости (МИОРЖ).
Измерение массового расхода топлива в модуле МИМРТ осуществляется с помощью
массового расходомера Promass 80F. Выходной сигнал расходомера поступает на субмодуль
H-27I20 измерительного модуля LTR27 системного УСО, преобразовывается в цифровой
сигнал и через канал обмена данными вводится в компьютер, где на основании известных
градуировочных характеристик преобразуются в цифровой код, соответствующий величине
массового расхода топлива.
Измерение частоты переменного тока, соответствующей объемному расходу (прокачке)
жидкости, осуществляется с помощью нормализатора сигналов МЕ-401 и измерительного
модуля LTR51. Нормализатор МЕ-401 усиливает и преобразует синусоидальный сигнал в
импульсный сигнал TTL-уровня. Измерительный модуль LTR51 с помощью субмодуля Н-
51FL преобразует этот сигнал в цифровой сигнал. Цифровой сигнал через канал обмена
данными УСО вводится в компьютер, где на основании известных градуировочных
характеристик преобразуются в цифровой код, соответствующий величине объёмного расхода
жидкостей.
МИЧВРпредназначендляизмерениячастотыэлектрическогосигнала,
соответствующей частотевращения роторов. Частотный сигналпреобразуетсяв
нормализаторе сигналов МЕ-401 в импульсный сигнал TTL-уровня, который далее поступает
на вход измерительного модуля LTR51, где преобразуется в цифровой код. Цифровой код
частоты сигнала поступает в компьютер, где с использованием известной градуировочной
зависимости преобразуется в цифровой код физической величины – частоты вращения
роторов двигателя.
МИВ реализован на основе преобразователя влажности и температуры EE23. Величина
относительнойвлажности,измеряемаяпреобразователемвместеустановкиего
чувствительного элемента, преобразуется в токовый выходной сигнал. Этот сигнал
трансформируется субмодулем H-27I20 модуля LTR27 системного УСО в цифровой код и
через канал обмена данными вводится в компьютер, где на основании известной
градуировочной характеристики преобразуются в цифровой код, соответствующий величине
относительной влажности.
Рисунок 1 – Общий вид Системы
Лист № 3
Всего листов 10
МИС работает следующим образом: сила от тяги двигателя уравновешивается силой
реакции тензорезистивного датчика типа С2, включённого в систему измерений по мостовой
схеме. Питание датчика и преобразование выходного сигнала датчика в цифровой код,
пропорциональный силе от тяги, осуществляются модулем LTR212. Полученный цифровой
код вводится в компьютер, где на основании известной градуировочной характеристики
преобразуются в цифровой код, соответствующий величине силы от тяги двигателя.
МИСКМ предназначен для измерения крутящего момента на валу двигателя и включает
в себя гидротормоз (ГТ) типа PTI50X02 фирмы Power Test с рычажным устройством.
Использование ГТ позволяет имитировать характеристики реального воздушного винта и
основано на использовании сопротивления, возникающего при вращении дисков гидротормоза
в воде. Тормозящий момент, воздействующий на диски, вращающиеся в кожухе с водой,
зависит от толщины слоя воды и через воду передаётся на сам кожух. Момент, передаваемый
на кожух, уравновешивается силой реакции тензометрического датчика Vishay, жёстко
связанного одним концом (через систему рычагов) с кожухом, а другим – со станиной ГТ.
Питаниедатчикаипреобразование выходногосигналадатчикавцифровойкод
осуществляются модулем LTR212. Полученный цифровой код вводится в компьютер, где на
основании известной градуировочной характеристики преобразуются в цифровой код,
соответствующий крутящему моменту силы.
Общий вид Системы представлен на рисунке 1.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа приведена на рисунке 2.
Клеммный шкафРабочее место оператора
Стойка УСО
Рисунок 2 – Схема пломбировки
от несанкционированного доступа
Программное обеспечение
Программное обеспечение Системы формируется двумя уровнями программных
средств. Нижний уровень, поставляемый фирмой-разработчиком аппаратных средств (ООО «Л
КАРД»), отвечает за обмен информацией первичных преобразователей с модулями измери-
тельной установки LTR. Верхний проблемно-ориентированный пакет программ (ПО
СПРУТ/W), разработанный специалистами ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», предназначен
для обслуживания испытаний различных типов двигателей и их узлов.
ПО СПРУТ/W обеспечивает выполнение следующих основных функций:
подготовку и настройку Системы к проведению испытаний различных объектов;
градуировку измерительных каналов;
регистрацию величин измеряемых параметров на установившихся и переходных ре-
жимах;
обработку результатов измерений по программам пользователя;
настройку форм представления и отображения измеренных и расчетных величин на
экране дисплея (таблицы, графики, гистограммы и т.д.);
постэкспериментальную обработку и анализ результатов испытаний;
организацию и обслуживание баз данных экспериментальной информации.
Программное обеспечение построено по модульному принципу и позволяет из отдель-
ных независимых частей программного пакета в диалоговом режиме формировать интерфейс,
который в наибольшей степени подходит для решения конкретной задачи.
Пакет базируется на максимальном использовании общепризнанных стандартов. Обмен
данными с другими приложениями для WINDOWS осуществляется при помощи механизмов
OLE (Object Linking and Embedding) и DDE (Dynamic Data Exchange). Для работы с базами
данных применяются ODBC (Open DateBase Connectivity) и язык запросов SQL (Structured
Query Language).
ПО может работать в программной среде операционных систем «Windows XP» или
«Windows 7» (фирма «Microsoft»).
Метрологически значимая часть ПО и измеренные данные достаточно защищены с по-
мощью специальных средств защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений.
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню
«высокий» по Р 50.2.077 - 2014.
Идентификационные данные (признаки) ПО при работе в ОС «Windows XP» указаны в
таблице 1.
Лист № 4
Всего листов 10
Клеммный шкаф
Места пломбировки
Лист № 5
Всего листов 10
Таблица 1 – Идентификационные данные программного обеспечения
Идентификационные данные (признаки)Значение
Идентификационное наименование ПО«СПРУТ/W – СПО»
Номер версии (идентификационный номер) 7.5
ПО
Цифровой идентификатор ПОB7CDDD95966836BB2D707BE95829C9EC
Алгоритм вычисления идентификатора MD5
Метрологические и технические характеристики
Основные метрологические характеристики Системы приведены в таблице 2.
Лист № 6
Всего листов 10
Физические
параметры
(обозначение)
Измеряемые
величины
Значение
входного
сигнала
Пределы
допускаемой
погрешности
Кол-во
каналов
1
1
1
1
3
1
1
1
3
4
3
4
4
1
1
2
1
5
Таблица 2 – Метрологические характеристики
5
Сила от тяги двигателя
лива
1234
ИК силы от тяги двигателя
Сила от тяги дви- от 1 до 10 кН γ: ± 0,5 % от ВП
гателя от 10 до 20 кН δ: ± 0,5 % от ИЗ
ИК крутящего момента силы
Крутящий момент си- Крутящий момент от 300 до 1500 Н∙м γ: ± 0,5 % от ВП
лы силы от 1500 до 3000 Н∙м δ: ± 0,5 % от ИЗ
ИК массового и объёмного расхода
Массовый расход топ-
Массовый расходот 50 до 2000 кг/чδ: ± 0,3 % от ИЗ
Частота перемен-
ного тока
духа на
давлениекПа
ние
Частота переменного
тока, соответствующаяот 0,02 до 0,5 кГцδ: ± 0,1 % от ИЗ
прокачке масла
ИК абсолютного, избыточного и дифференциального давлений
Перепад давления воз-
Дифференциальноеот 0,2 кПа до 35
γ:
± 0,3
%
от
В
П
входе в РМУ
Атмосферное давле-
от 20 до 110 кПаΔ: ±67 Па
от 20 до 200 кПа
от 20 до 200 кПа
входе в РМУ
Полное давление воз-
духа во входном тру-δ: ± 0,3 % от ИЗ
бопроводе
Базовое (опорное)
давление воздуха в ба-Абсолютное дав-δ: ± 0,3 % от ИЗ
рокамере ление
Полное давление наот 20 до 200 кПа
δ
:
±
0,
3
%
от
ИЗ
бодной турбиной
Давление га
з
ов за
сво-
от 20 до 160 кПаδ: ± 0,3 % от ИЗ
газов на срезе сопла
Статическое давление
от 20 до 160 кПаδ: ± 0,3 % от ИЗ
КВД
Давления воздуха за
о
т
20
кПа до 2
М
Паγ:
± 0,3
%
от
В
П
КНДкПа
Давления воздуха заот 20 кПа до 400
γ:
± 0,3
%
от
В
П
магистрали
Давление
т
оплива в
от 20 до 300 кПаγ: ± 1 % от ВП
входе в двигатель
коллекторах
Давление
т
оплива на
Избыточное давле- от 20 до 300 кПа γ: ± 1 % от ВП
Давление
т
оплива в
ние
от 0 до 8 МПа γ: ± 1 % от ВП
перед РТ
Давление
т
оплива
от 0 до 6 МПаγ: ± 1 % от ВП
Давление масла в по-
лостях и опорах двига-от 0 до 500 кПаγ: ± 1 % от ВП
теля
Лист № 7
Всего листов 10
trial и выходе МФ
Продолжение таблицы 2
Давление масла на
от 0 до 1 МПаγ: ± 1 % от ВП2
γ: ± 1 % от ВП
γ: ± 1 % от ВП1
1473 К
стоянного тока
Сопротивление
от -5 до +50 мВγ: ± 0,1 % от ВП8
от 213 до 473 К
Напряжение по-
Давление воздуха в си- Избыточное от 0 до 600 кПа 2
стеме запуска давление от 0 до 10 МПа 1
Давление гидросмеси вот 0 до 6 МПа
сливной магистрали
ИК электрических сигналов (напряжения постоянного тока и сопротивления постоянному току),
соответствующих значениям температуры в диапазоне преобразований ПП термоэлектрическо-
го типа ТХА (К), ТХК (L) и терморезистивного типа ТСП, ТСМ; ИК температуры холодного
спая
Температура воздуха
Напряжение по-
от -5 до +50 мВγ: ± 0,1 % от ВП15
(газа) по тракту ГТД в
диапазоне от 213 до
постоянного то-от 35 до 250 Омγ: ± 0,05 % от ВП7
ка
Температура воздухаНапряжение по-
(газа) в газовоздушных стоянного тока
трактах стендовых и
вспомогательных си-Сопротивление
стем и агрегатов впостоянного то-от 35 до 250 Омγ: ± 0,05 % от ВП1
диапазоне от 213 до ка
873 К
Температура корпусов
и деталей в диапазоне
ст
о
ян
н
о
г
о
ток
а
от -5 до +50 мВγ: ± 0,1 % от ВП3
263 до 303 К
0,002∙|t|) °C, где t
Частота пере-
менного тока
Относительная влаж
тносительн
Температура холодно-
Δ: ±(0,5 +
го спая в диапазоне отТемператураот -10 до
+
30 °C
–
и
з
м
ер
е
н
н
ое
1
значение
ИК частоты переменного тока, соответствующей частоте вращения
Частота электрическо-
го сигнала датчиков
вращения роторов
ГТД, соответствующаяот 10 до 2500 Гцδ: ± 0,1 % от ИЗ3
частотам вращения ва-
лов ГТД и вспомога-
тельных устройств
ИК относительной влажности
ность
в
озд
у
ха
(г
а
з
а)
-
О
влажность
ая
от 0 до 100 %γ: ± 2 % от ВП1
Примечания:
γ – приведенная погрешность;
δ – относительная погрешность;
Δ –
абсолютная погрешность.
ВП – верхний предел диапазона измерений;
ИЗ – измеряемое значение;
Погрешности измерения установившихся значений параметров, выраженные в процентах от измерен-
ного значения (ИЗ), определяются в диапазоне режимов работы от максимального значения тяги ГТД до
0,5 значения этих параметров на бесфорсажном режиме; в остальном диапазоне пониженных режи-мов –
с указанной относительной погрешностью от максимального значения параметра, соответству-ющего
верхнему пределу этого диапазона.
Лист № 8
Всего листов 10
Таблица 3 – Основные технические характеристики
Наименование характеристикиЗначение
Параметры электрического питания:
- напряжение переменного тока, В
220
22
- частота переменного тока, Гц
50
1,0
Потребляемая мощность, В·А, не более2000
Габаритные размеры составных частей средства измерений, мм, (высота×ширина×длина), не бо-
лее:
- модуль измерений силы500 × 1270 × 8500
- модуль измерений силы от крутящего момента1000 ×1500 × 1500
- модуль измерений массового расхода топлива700 × 700 × 700
- модуль измерений давления500 × 500 × 500
- модуль измерений температуры500 × 500 × 500
- модуль измерений частоты вращения роторов340 × 300 × 300
- модуль измерений относительной влажности135 × 120 × 70
Условия эксплуатации оборудования Системы в помещении пультовой и измерительном зале
- температура воздуха, °Сот 15 до 30
- относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, %от 30 до 80
- атмосферное давление, кПаот 84 до 106
Условия эксплуатации оборудования Системы, размещенного в испытательном боксе
- температура воздуха, °Сот -60 до 60
- относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, %до 90
- атмосферное давление, кПаот 70 до 106
Срок службы, лет, не менее10
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации и на
верхний левый угол шкафа приборного в виде наклейки.
Примечание
1
В составе МИС
2
Кол-
во
1
1
1
3
5
7
13
2
4
2
3
1
Комплектность средства измерений
Таблица 4 – Комплектность средства измерений
Наименование (номер в Федеральном информационном фонде по
обеспечению единства измерений)
Датчик весоизмерительный тензорезистивный С, модификация
С2-0.5-С2 (53636-13)
Гидротормоз PTI50X02 фирмы «Power Test»
Тензометрический датчик Vishay, модель 3410 (58367-14)
Барометр рабочий сетевой БРС-1М-3 (16006-97)
Преобразователи давления AUTROL, модель APT3100 (37667-13)
Преобразователи давления AUTROL, модель APT3200 (37667-13)
Преобразователи давления WIKA, модель P-30 (54410-13)
Датчики избыточного давления ADZ-SiMX-20.0-g-6 (49870-12)
Датчики избыточного давления ADZ-SML-20.0-g-1 (49870-12)
Датчики избыточного давления ADZ-SiMX-20.0-g-25 (49870-12)
Датчики избыточного давления ADZ-SML-20.0-g-6 (49870-12)
Датчики избыточного давления ADZ-SML-20.0-g-10 (49870-12)
Расходомер массовый Promass 80F (15201-11)
Нормализаторы сигналов одноканальные МЕ-401 фирмы ООО
«НПП «МЕРА» (20859-09)
Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП-Н, класс
1
В составе МИСКМ
В составе МИСКМ
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИД
В составе МИРЖ
В составе МИРЖ и
МИЧВР
В составе МИТ
Измерительный модуль LTR212 (35234-15)
1
Измерительные модули LTR27 (35234-15)
7
Измерительный модуль LTR51 (35234-15)
1
1
Лист № 9
Всего листов 10
1
В составе МИВ
допуска А по ГОСТ 6651-2009 (38959-12)
Преобразователь влажности и температуры EE23 (62021-15)
Продолжение таблицы 4
Измерительные модули LTR11 (35234-15)
4
В составе МИД
В составе МИС и
МИСКМ
В составе МИТ,
МИД, МИРЖ и
МИВ
В составе МИС и
МИЧВР
1
Установка измерительная LTR, модель LTR-U-16-1 (35234-15)
Источник бесперебойного питания фирмы APC модель
Back-UPS RS-1500VA
Усилитель – разветвитель сети HUB
Блок питания датчиков давления АТН-2235 фирмы «Актаком»
Рабочее место операторы на базе ПК
Руководство по эксплуатации
Методика поверки
1
2
1
1
1
РЭ СПРУТ УВ-3К
МП СПРУТ УВ-3К
Сведения о методиках (методах) измерений
приведены в разделе 4 руководства по эксплуатации.
Нормативные документы, устанавливающие требования к Системе
ОСТ 1 01021-93 Стенды испытательные авиационных газотурбинных двигателей.
Общие требования;
ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Общие
положения;
ГОСТ 8.027-2001 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений по-
стоянного электрического напряжения и электродвижущей силы;
ГОСТ Р 8.840-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений аб-
солютного давления в диапазоне 1 - 1·10
6
Па;
ГОСТ 8.547-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений
влажности газов;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 01
октября 2018 г. № 2091 Об утверждении государственной поверочной схемы для средств
измерений силы постоянного тока в диапазоне от 1·10
-16
до 100 А;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31
июля 2018 г. № 1621 Об утверждении государственной поверочной trial для средств измере-
ний времени и частоты;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от
15 февраля 2016 г. № 146 Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств
измерений электрического сопротивления;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22
октября 2019 г. № 2498 Об утверждении государственной поверочной схемы для средств из-
мерений силы;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 07
февраля 2018 г. № 256 Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств изме-
рений массы и объема жидкости в потоке, объема жидкости и вместимости при статических
измерениях, массового и объемного расходов жидкости;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29
июня 2018 г. № 1339 Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измере-
ний избыточного давления до 4000 МПа.
Лист № 10
Всего листов 10
Готовы поверить данное средство измерений.
Поверка средств измерений.