Автоматизация испытаний авиационных двигателей
Основная продукция НПП «ПАРК-ЦЕНТР» по данному направлению — многоканальные средства измерений и автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний (АСУТП-И) для испытательных стендов авиационных двигателей. Основные заказчики — ведущие предприятия авиастроительной отрасли России.
Технология создания АСУТП-И
НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает и выпускает модульную многоканальную аппаратуру контроля и управления — устройство измерительно-управляющее УИУ 2002, которое является базовым элементом при создании АСУТП-И.
На основе базового УИУ 2002 и аппаратных средств других производителей НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает проект АСУТП-И для конкретного объекта применения с учетом особенностей объекта и требований Заказчика.
Разрабатывается прикладное программное обеспечение, в том числе метрологическое, под конкретный образец АСУТП-И на основе базового программного обеспечения проведения испытаний, разработанного НПП «ПАРК-ЦЕНТР».
Разработка производится на основе SCADA-систем с использованием OPC-технологий и систем управления базами данных, а также использования специализированных программных модулей на основе языков высокого уровня.
Производится закупка и изготовление оборудования, лицензионного программного обеспечения, монтаж, пуско-наладочные работы на объектах Заказчика, сдача объекта «под ключ».
НПП «ПАРК-ЦЕНТР» участвует в опытной эксплуатации АСУТП-И, проводит работы по сертификации измерительных каналов.
Автоматизированные измерительно-информационные системы испытаний
Автоматизированные измерительно-информационные системы (АИИС) испытаний авиационных двигателей обеспечивают измерение всех основных параметров двигателей, а именно:
- сила тяги;
- расход топлива;
- расход воздуха;
- частота вращения роторов;
- давления и температуры газов;
- вибрации корпуса двигателя и т.п.
В состав АИИС входят:
- датчики (двигательные и стендовые);
- линии связи от датчиков до аппаратуры сбора и обработки данных;
- многоканальные аппаратно-программные средства измерений, обеспечивающие преобразование сигналов аналоговых датчиков в цифровую форму;
- сервер сбора данных, обеспечивающий сбор, архивирование и обработку измерительной информации в соответствии с нормативными и техническими документами на испытуемые изделия;
- модули дискретного ввода-вывода, модули аналогового ввода-вывода, модули приема цифровой информации от электронного блока управления двигателем.
Технические средства АИИС должны отвечать следующим основным требованиям:
- модульная архитектура построения аппаратных средств, обеспечивающая гибкую реконфигурацию состава средств измерений для широкого круга измерительных задач;
- обеспечение программируемой функциональной адаптации измерительных каналов к типам измеряемых электрических сигналов для обеспечения оптимизации необходимых аппаратных средств к конкретному объекту контроля (управления);
- высокая точность и достоверность получения измерительной информации;
- достаточно высокая производительность измерительных каналов, обеспечивающая малое время реакции систем управления;
- обеспечение возможности работы измерительных каналов аппаратуры с протяженными кабельными линиями связи с сохранением необходимых метрологических характеристик;
- высокая помехозащищенность при проведении измерительных процедур с использованием схемотехнических и алгоритмических решений;
- возможность организации резервируемых измерительных структур при создании систем управления и контроля повышенной надежности.
При выборе технических средств АИИС НПП «ПАРК-ЦЕНТР» отдает предпочтение отечественным образцам серийного производства, прошедшим испытания в целях утверждения типа в соответствии с законодательством Российской Федерации и внесенным в Государственный реестр средств измерений.
Это позволяет при проведении метрологических исследований измерительных каналов АСУТП-И использовать, при необходимости, расчетно-экспериментальные методы оценки метрологических характеристик и при выходе из строя метрологических компонентов АИИС не проводить повторных испытаний на соответствие утвержденному типу, а заменять вышедшие из строя компоненты из состава ЗИП.
В состав АСУТП-И кроме АИИС также обычно входят:
- автоматизированные рабочие места моториста-испытателя, инженера-испытателя, других функциональных служб, необходимых для проведения испытаний и анализа их результатов;
- различные управляющие устройства, позволяющие управлять объектом испытаний по заданному закону в соответствии с программой испытаний.
Все компоненты АСУТП-И объединяются в единую систему с использованием программного обеспечения, которое обеспечивает все необходимые алгоритмы по сбору, архивированию, обработке, визуализации измерительной информации, а также формирование всех необходимых законов управления объектом испытаний, в т. ч. автоматическую защиту двигателя.
Конструктивное исполнение АСУТП-И
НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает, изготавливает и производит монтаж конструкций АСУТП-И для испытательных боксов и кабин управления на основе конструктивов Евромеханики и ведущих мировых производителей — фирм Rittal и Schroff, а также ряда российских предприятий.
Данный подход обеспечивает необходимый уровень эргономических и эстетических решений, а также качество изготавливаемых металлоконструкций.
В пультах оператора используются, при необходимости, сенсорные панели и мониторы высокого разрешения для оптимального наблюдения оператором за ходом испытаний.
Все коммуникации, включая линии связи, прокладываются таким образом, чтобы обеспечить удобство их эксплуатации и технического обслуживания.
Программное обеспечение АСУТП-И
Программное обеспечение обычно состоит из следующих основных компонент:
- программное обеспечение сбора и архивации измерительной информации;
- система управления базами данных (СУБД);
- система подготовки исходных данных;
- SCADA-система;
- программа обработки, визуализации и управления;
- программа анализа архива;
- программа-администратор;
- технологическое и метрологическое программное обеспечение.
Основные функции, реализуемые программным обеспечением при проведении испытаний двигателей:
- сбор, обработка и анализ в автоматическом режиме по алгоритмам расчета параметров двигателя и стендовых систем;
- обеспечение автономной по всем технологическим операциям автоматической защиты двигателя (АЗД) с оценкой аварийной и предаварийной ситуаций;
- запись измеренной информации в архив с возможностью просмотра и воспроизведения в графической форме любого параметра;
- определение временных характеристик на переменных режимах, при запуске и выбеге;
- автоматическое управление двигателем по циклическим программам;
- автоматическое ведение диспетчерских журналов и протоколов испытаний;
- анализ трендов любых измеренных и обработанных параметров;
- ведение базы данных по испытаниям и метрологическим исследованиям измерительных каналов АСУТП-И.
Основные результаты работ по данному направлению:
- многоканальные цифровые регистраторы, устройства измерительно-управляющие УИУ 2001, УИУ 2002 и измерительные системы на их основе для автоматизации испытаний авиационных двигателей ТВ3-117, ТВ7-117, РД-33;
- автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний авиационных двигателей АИ-9В;
- автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний авиационных газотурбинных двигателей ВК-2500, ТВ3-117, ТВ7-117.
Основные заказчики по данному направлению:
- АО «ОДК-Климов», г. Санкт-Петербург;
- ЗАО «Двигатели «Владимир Климов — Мотор Сич»; г. Санкт-Петербург;
- АО «Уральский завод гражданской авиации», г. Екатеринбург;
- АО «218 Авиационный ремонтный завод», Ленинградская область;
- Государственный летно-испытательный центр Министерства обороны имени В.П.Чкалова, Московская область;
- ООО «Технопульс», г. Санкт-Петербург;
- ОАО «НПО ЦКТИ», г. Санкт-Петербург.
Репортажи: