2400

Внешний вид модуля ZET 7120 изображен на (рис. 3.10, 3.11). На базе интеллектуальных датчиков построили распределенную измерительную сеть. Для подключения измерительной сети к системам ZETLAB и ZETVIEW используем преобразователь интерфейса ZET 7174.

Рис. 3.10. Модуль ZET 7020 для измерения температуры

с помощью термопар, вид со стороны подключения датчика температуры

Рис. 3.11. Модуль ZET 7020 для измерения температуры

с помощью термопар, вид со стороны подключения к измерительной сети

72

Программное обеспечение ZETLAB поддерживает подключение до 200 датчиков к одному компьютеру. Измерительные сети также могут подключаться к любой системе, использующей протокол Modbus по интерфейсу CAN. Окно отображения результатов показано на рис. 3.12.

В качестве первичных преобразователей для измерения температуры использовались хромель-алюмелевые термопары, являющиеся термоэлектрическим преобразователем (рис. 3.13).

Рис. 3.12. Окно отображения результатов измерений в ZETLAB

Рис. 3.13. Датчик температуры (термопара ТХА.ГПКШ.013-03)

73

Термоэлектрические преобразователи являются наиболее распространенными средствами измерения температуры [139].

Термоэлектрический метод измерения температуры основан на зависимости термоэлектродвижущей силы (термо ЭДС), развиваемой термопарой от температуры ее рабочего конца.

Термо ЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников (электродов), если значения температуры мест соединения t и t0 не равны (при равенстве температур термо ЭДС равна нулю). Возникающая в цепи термопары ЭДС является результатом действия эффектов Зеебека и Томпсона. Первый связан с появлением ЭДС в месте спая двух разнородных проводников, причем величина ЭДС зависит от температуры спая. Эффект Томпсона связан с возникновением ЭДС в однородном проводнике при наличии разности температур на его концах.

Термопары типа ТХА имеют линейную характеристику практически на всем диапазоне работы. Диапазон измерения варьируется от -40 до 800 градусов Цельсия [48, 139].

Монтаж устройств и термопар осуществлялся следующим образом. На рис. 3.14 изображена установка термопары и устройства измерения давления отработавших газов.

Рис. 3.14. Монтаж устройства измерения давления отработавших газов и термопары на выпускной коллектор

74

Для контроля разрежение воздуха (абсолютное значение давления воздуха) использовалось разработанное устройство для измерения абсолютного давления воздуха с установленным моновакумметром ВП3-Ус 0-1 Атм.

Для контроля частоты вращения применялся датчик собственной конструкции (рис. 3.18) патент РФ на полезную модель № 145761 от 24.12.2013 г. [133].

Устройство работает следующим образом. При вращении компрессорного колеса турбокомпрессора закреплённая на нем пластина позволяет формировать входной

сигнал синусоидальной формы. Пластина сбалансирована и не вносит дисбаланс в конструкцию турбокомпрессора. Кроме того, она имеет малую лобовую площадь, не препятствуя и не изменяя структуру воздушного потока. Магнитно-индукционный датчик воспринимает входной сигнал с пластины и формирует эквивалентный ему в информационном смысле измерительный сигнал, поступающий по экранированным кабелям в измерительный блок, где параметры измерительного сигнала, в частности частота, регистрируются и отображаются на дисплее.

Рис. 3.18. Устройство измерения частоты вращения вала ТКР

76

В связи с множеством явлений, порождающих снижение частоты вращения, для локализации неисправности методами безразборной диагностики потребовалось применение комплекса оборудования, позволяющего оценить техническое состояние правильного функционирования турбокомпрессора, путем анализа эффективности работы его узлов (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Схема мониторинга правильного функционирования турбокомпрессора

77

Общий вид измерительной системы по изучению показателей работы системы наддува представлен на (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Измерительная система по изучению показателей работы системы наддува, установленная на двигателе Д-245-35 и ТКР-6.1

с использованием обкаточно-тормозного стенда КИ 5543 ГОСНИТИ

Разработанные нами методика и соответствующая измерительная система по изучению показателей работы системы наддува с целью контроля эффективности его функционирования представляет совокупность диагностических средств. К аппаратным средствам относят первичные преобразователи физических величин, встроенные усилители аналоговых сигналов, аналогово-цифровые преобразователи. Программные средства представлены в виде программы для ЭВМ. Программа выполняет задачи как самостоятельно, так и в качестве модуля измерительной системы по изучению показателей работы системы наддува, установленной на двигателе Д-245-35 и ТКР-6.1 с использованием обкаточно-тормозного стенда КИ 5543 ГОСНИТИ.

78

Для оценки влияния различных неисправностей в системе наддува двигателя на диагностические показатели ТКР была разработана схема их взаимосвязей. При этом учитывали наиболее проявляемые в эксплуатации неисправности. Как правило, в системе впуска и выпуска это неисправности, вызванные утечками воздуха и сопротивлениями в системе. Их можно подразделить на утечки воздуха до и после компрессора и утечки до и после турбины, сопротивления до и после компрессора и сопротивления в системе выпуска. Вызваны они могут широким спектром неисправностей, как правило, это около 78 % от всего количества неисправностей в системе наддува (по данным фирмы ООО «Турбоинженеринг»).

3.2. Методика выбора параметров измерительной системы

Параметры работы измерительной системы контроля показателей турбокомпрессора преобразуются при помощи АЦП, и отображаются на ПК.

Упрощенная блок-схема измерительного комплекса представлена на

(рис. 3.21).

Рис. 3.21. Упрощенная блок-схема измерительной комплекса по изучению показателей работы турбокомпрессора

Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов, которая реализуемого с помощью АЦП, представляет исходный сигнал, разложенный в последовательность чисел U(tn), n=0,1,2…, отнесенных к некоторым фиксированным моментам времени. В основе дискретизации, т.е. преобразовании непрерывной функции U(tn) в последовательность U(t), лежит принципиальная возможность представления их в виде взвешенных сумм [137, 182]:

79

где an – некоторые коэффициенты или отсчеты, характеризующие исходный сигнал в дискретные моменты времени; fn – набор элементарных функций, используемых при восстановлении сигнала по его отсчетам.

Наиболее распространенной формой дискретизации является равномерная, в основе которой лежит теорема отсчетов [87]. Согласно этой теореме, в качестве коэффициентов an необходимо использовать мгновенные значения сигнала U(tn) в дискретные моменты времени tn=nt, где t – период дискретизации. Котельниковым В.А. доказана теорема для функции с ограниченным спектром, согласно которой функция полностью определяется дискретным множеством своих значений (отсчетов), взятых с частотой

Интерполяционный ряд сигналов данного вида носит название ряда Котельникова.

Применение равномерной дискретизации к таким сигналам приводит к возникновению, а автоматизированных системах специфических высокочастотных искажений, обусловленных выборкой. Для уменьшения этих искажений необходимо иметь в устройстве дополнительно фильтр низких частот, ограничивающийспектрисходногосигналапередегоАЦ-преобразованием.

В работе частота отсчетов определялась по формуле:

где К3 – коэффициент запаса, 1,5К36 [87].

Исходя из вышесказанного и условий динамического эксперимента максимальная частота в спектре сигнала U(t) может быть до fm=100 кГц. Соответственно тактовая частота вычислительного средства должна быть не ниже 1 МГц.

Рассмотрим статические характеристики погрешности от квантования случайного сигнала с законом распределения р(U) (рис. 3.22).

Математическое ожидание погрешности от квантования при отсутствии корреляции между измеряемой величиной и погрешностью от квантования Uк проверялась по выражениям:

uiH

80