Приборы и системы контроля работы авиадвигателей, высотного и кислородного оборудования презентация

Лекция № 7 Тема 2.2. Приборы и системы контроля работы авиадвигателей, высотного и кислородного оборудования 2.23. Комплекс топливоизмерения и центровки КТЦ2-1Б 2.24. Параметры вибраций и их взаимосвязь 2.25. Датчики вибраций 2.26. Виброметры скорости типа ИВ-50П, ИВ-200 и виброметр ускорения типа ИВ-41

запаса топлива, вычисление и индикация центровки и массы самолета, управление расходом топлива и перекачкой топлива осуществляются комплексом топливоизмерения и центровки КТЦ2-1Б.
Данный комплекс состоит из следующих функциональных систем:
- топливоизмерительной системы (ТИС);
- системы автоматического расхода топлива (APT);
- системы автоматической перекачки топлива (АПТ);
- системы автоматического управления заправкой заданного количества топлива;
- системы встроенного контроля (ВСК).

топлива в каждом баке;
–       вычисление и индикацию суммарной массы топлива на самолете;
–      автоматическое управление расходом топлива, перекачкой и включение соответствующей сигнализации;
–       сигнализацию остатков топлива в расходных отсеках 1300 кг;
–       сигнализацию резервного остатка топлива 2,6 тонны;
–      вычисление и индикацию суммарного остатка топлива на самолете по информации от расходомера о мгновенном расходе  топлива каждого двигателя;
–       вычисление, разности масс топлива в крыльевых баках №2  (левом и правом)и выдачи информации в КИСС, МСРП;
–       вычисление разности суммарных масс топлива по информации от топливомера и расходомера и выдачи информации в КИСС, МСРП;
–       вычисление и индикацию массы самолета в полете; 
–       формирование и выдачу в КИСС, МСРП сигналов
       "Низкая Ттопл","Увеличь Тторм "
–       выдачу информации в бортовые системы КИСС, МСРП, РИ, САОД-Б (система автоматизированного обмена цифровыми данными), СО, АСШУ, ВСС.

с помощью емкостных датчиков топливомера ДТ35Г и ёмкостных датчиков топливомера с компенсатором ДТК7А, установленных внутри топливных баков и блока электронных преобразователей БЭП15.

емкостные датчики ДТ35Г и ДТК7А левых и правых баков № 1 и 2, баков № 3, 4 и расходных отсеков PO 1 и РО 2.

левого и правого бортов, где преобразуются в последовательный код, который подается в ПКУ 13-2М (пульт контроля и управления) , КИСС для отображения информации о суммарном запасе топлива, о количестве топлива в каждом баке и выдачи информации в смежные системы МСРП, ВСС и АСШУ. При отказе одного или нескольких каналов измерения топлива в КИСС выдается сигнал отказа ТИС ОТКАЗ.

В блоке БЭП15 сигналы от емкостных датчиков топливомера преобразуются в напряжение постоянного тока, пропорциональное количеству топлива в баках по каждому каналу измерения.

корректирующих функций, компенсирующих методическую погрешность измерения массы.
Автомат расхода топлива обеспечивает автоматическое управление расходом топлива из баков в соответствии с ДИАГРАММОЙ РАСХОДА ТОПЛИВА. Предусмотрено также ручное управление топливными насосами и кранами с помощью кнопок, расположенных на ПКУ 13-2М.

топлива 2.20. Турбинный расходомер топлива типа СИРТ с датчиком ДРТМС

точки или механической системы в целом, во время которого возрастают и уменьшаются со временем параметры, которые его характеризуют. Причинами возникновения вибрации:
- круговая неравномерность потока воздуха на входе в двигатель;
- неравномерность процессов в проточной части двигателя;
- овальность подшипников опор роторов;
- несбалансированность роторов двигателя;
- неисправность последовательно соединенных роторов;
тепловой дисбаланс роторов; - разрушение подшипников, валов, компрессоров и турбины; - обрывы лопаток у турбин и компрессоров; - нарушение работы воздухозаборников.
При определенной величине вибрации возникает резонанс колебаний частей авиадвигателя и самолета, что может привести к разрушению их конструкции.

20

ускорения вибрации двигателя и выдачу сигналов повышенной и опасной вибрации в случаях превышения ее значения выше установленной нормы.
Раннее предупреждение дефектов в двигателе дает возможность избежать серьезных повреждений двигателя и летных происшествий.
Средства измерительной техники, которые измеряют величины характеризующие вибрацию, называются виброметрами, а в авиации их называют аппаратурой контроля вибрации и обозначают буквами ВВ (ИВ) с цифрами, которые условно определяют назначение и область применения.
Применяемые в настоящее время датчики вибрации имеют электрический выход. В качестве преобразователей перемещения в электрический сигнал используются омические, индуктивные, емкостные, электромагнитные, микросинные, пьезоэлектрические, магнитострикционные преобразователи.

19

элемента: вибрирующее звено, исходное (не вибрирующее) звено и устройство для измерения движения вибрирующего звена относительно не вибрирующего.

Устройство ИВ

1 – сейсмический элемент; 2 – пружина; 3 – демпфер; 4 – корпус прибора; 5 – датчик; 6 – входная ось вибродатчика; 7 –направление
передачи вибраций на корпус вибродатчика

Обычно исходное (не вибрирующее) звено создается в самом приборе при помощи массы, которая может двигаться вдоль (или вокруг) оси измерения вибраций. Масса связывается с основанием прибора при помощи пружины и демпфера

18

для записи землетрясений) называется сейсмической или сейсмическим элементом. Сейсмический элемент вместе с пружиной и демпфером образуют сейсмическую систему. Такая система реагирует на вибрации, передаваемые на корпус вибродатчика.

Движение корпуса прибора 4, который приводится в соприкосновение с вибрирующим элементом, относительно сейсмического элемента 1, исполняющего роль исходного звена, измеряется датчиком 5.
Совокупность сейсмической системы и датчика сигналов 5 образует датчик вибраций или вибродатчик. Сигналы датчика 5 в зависимости от параметров сейсмической системы могут быть сделаны пропорциональными относительному перемещению элементов 7 и 4 относительной скорости или ускорению.

В состав каждого виброметра входят несколько датчиков вибрации (обозначают буквами МВ), электронные блоки (ВЭ) и прибор указатель

17

диск, 2 – ось чувствительности; 3 – вязкая жидкость; 4 – опорный стержень; 5 – втулка с малым трением; 6 – постоянный магнит; 7 – обмотка; 8 – сейсмический элемент; 9 – каркас катушки; 10 – паз; 11 –воздушный зазор; 12 – соединительные пружины; 13 – пружинный мост; 14 – корпус

Конструктивные схемы некоторых типов датчиков вибрации

Вибродатчик при объеме 90 см3 весит около 450 г, обладает собственной частотой 10 Гц и коэффициентом относительного затухания d ~ 0,7.
Чувствительность прибора 0,03 в/см/сек и диапазон входных смещений ± 0,5 см.

16

опорный стержень; 2 – ось чувствительности; 3 – немагнитная втулка; 4 – пластинчатая пружина; 5 – каркасы катушек; 6 – лента; 7 – сейсмический элемент; 8 – пластинчатая пружина; 9 – немагнитная втулка; 10 – вязкая жидкость; 11 – якорь; 12 – корпус; 13 – воздушный зазор

Конструктивные схемы некоторых типов датчиков вибрации

Сейсмический элемент представляет собой цилиндр из магнитного материала с малым гистерезисом. Он выполняет функции якоря и перемещается между двумя катушками. Датчик при объеме 45 см3 весит 200 Г. При питании напряжением 10В 400 Гц он обладает чувствительностью 0,01 в/см/сек2. Датчик работает в диапазоне измерения ускорений до 10g

15

а - схема; б - биморфный пьезоэлемент для измерения ускорений;
1 - пьезоэлемент; 2 - зажим; 3 - масса инерционного чувствительного элемента

Конструктивные схемы некоторых типов датчиков вибрации

Пьезоэлемент состоит из двух одинаковых склеенных пьезопластинок, между которыми находится металлическая фольга, являющаяся одним электродом: другим электродом являются металлические пластинки, помещенные на внешних гранях пьезоэлемента.
На свободном конце укреплена масса инерционного чувствительного элемента 3 , воспринимающая вибрацию. При изгибе такого элемента одна пластина удлиняется, а другая укорачивается, что приводит к значительному возрастанию чувствительности. Сигнал с пьезоэлемента снимают экранированным кабелем. Ввиду малой величины выходной мощности ПЧЭ необходимо его подать на усилитель с возможно большим входным сопротивлением.

14

виде следующей зависимости:
sB = SB sin ωВ t, (1)
где sB и SB — текущее значение и амплитуда виброперемещения;
ωВ — круговая частота вибрации.
Помимо параметров sB и SВ вибрационные колебания характеризуются виброскоростью VB, виброускорением аВ, виброперегрузкой nВ, частотой f В:
 
VB = dsB / d t = SB ωВ cos ωВ t (2)
aB = d VB / d t = - SB ωВ2 sin ωВ t ; (3)
nВ = aB/g = f В2 sB/250 (4)
 
В турбореактивном двигателе (ТРД) частота вращения ротора колеблется в определенном диапазоне в функции от требуемой тяги. Поэтому контроль вибрации ведется в некотором частотном диапазоне. Оценка уровня вибрации осуществляется по значению виброскорости VB.
Скорость вращения вала винта в турбовинтовом двигателе (ТВД) практически не меняется, поэтому частота вибрации постоянна. Оценка уровня вибрации ведется по значению виброускорения aB.
В измерителях вибрации шкала может быть проградуирована в единицах виброскорости (мм/с) и в единицах виброускорения (O...7g).

13

связь между скоростью и ускорением, аппаратура контроля вибрации делится на виброметры скорости (ИВ-200, ИВ-300, ИВ-50) и виброметры ускорения (ИВ-41, ИВ-500Е, ИВ-45-1).
В обоих случаях датчиком служит преобразователь, включающий вибрирующий корпус 1, инерционную массу — постоянный магнит 2, который соединен с корпусом через пружины 3.

Принципиальная схема магнитоиндукционного датчика вибрации:
1- вибрирующий корпус;
2 - инерционная масса — постоянный магнит; 3 - пружины; 4 – катушка магнитоиндукционного преобразователя.
 

12

затухания;

собственная круговая частота;

k - коэффициент демпфирования т - масса магнита; Сж - жесткость пружины.

Амплитудно-частотная характеристика системы

Фазочастотная характеристика системы

11

Дс - диапазон измерения скорости; Ду - диапазон измерения ускорения;
Дв - диапазон измерения виброперемещений

При v >> 1 величина A→ 1. Для реализации этого режима следует использовать пружину малой жесткости. Диапазон измерения виброускорения отличается тем, что в этом диапазоне (v < 0,5) рассматриваемая подвижная система превращается в акселерометр, измеряющий ускорение колебаний. Получить данный режим можно, если взять пружину большой жесткости. Для измерения виброскорости в диапазоне 0,5 < v < 1,5 скоростная сила, пропорциональная входному сигналу, должна быть больше позиционной и инерционной сил.

10

скорости типа ИВ-200

9

Аппаратура контроля вибрации ИВ-200 предназначена для измерения вибрации корпуса двигателя и сигнализации о возникновении вибрации, превышающей допустимый уровень для данного двигателя. Уровень вибрации выражается в процентах от максимального значения (устанавливается на самолете ИЛ-62).

ИВ-41

Виброметры скорости типа ИВ-200

8

Сигнал датчика усиливается, выпрямляется, подается на указатель и одновременно на ждущий мультивибратор схемы сравнения. При достижении заданного уровня виброскорости мультивибратор обеспечивает срабатывание электронного реле Р, которое включает сигнальную лампу. Указатель ИВ является микроамперметром магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

ИВ-41

Виброметры скорости типа ИВ-200

7

Указатель вибрации УК-68В представляет собой микроамперметр магнитоэлектрической системы. Шкала указателя отградуирована в процентах от их максимальных значений. Световая сигнализация ПОВЫШЕННАЯ ВИБРАЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ срабатывает при уровне вибрации 65%, а сигнализация ОПАСНАЯ ВИБРАЦИЯ — при уровне 90%.

Встроенный контроль. При кнопочном включении на вход канала усиления подается напряжение контрольной частоты. При этом световая сигнализация (сигнальные лампы «Повышенная вибрация» и «Опасная вибрация») должна включиться, а стрелка указателя — показать определенное значение виброскорости.

ИВ-41

Виброметры скорости типа ИВ-50П

6

Аппаратура ИВ-50П предназначена для непрерывного контроля вибрации корпуса двигателя в месте установки датчика путем преобразования виброскорости в электрические сигналы, выдачи сигналов на указатель уровня вибрации и на световые индикаторы двух уровней, первый из которых выдается в случае превышения установленной нормы вибрации двигателем «Повышенная вибрация», а второй - при достижении уровня вибрации, работа двигателя при котором недопустима «Опасная вибрация».
Кроме этого, аппаратура выдает на индикатор и в бортовое устройство регистрации полета (МСРП - 64) напряжение постоянного тока, пропорциональное текущему значению виброскорости.
Отличие ИВ-50П от аналогичной аппаратуры состоит в применении пьезоэлектрических датчиков вместо электроиндукционных.
Недостатками датчиков типа МВ-25 являются ограниченный ресурс их эксплуатации (6000 ч.), значительные погрешности и дорогостоящий ремонт из-за выработки и полной замены подвижной системы датчика при ремонте.
Пьезодатчики лишены этого недостатка, не имеют ограничений ресурса, что очень важно при переходе от ТО ВС по наработке к более прогрессивному виду ТО по состоянию.

ИВ-41

Виброметры скорости типа ИВ-50П

5

На каждом двигателе установлены по 2 пьезоэлектрических датчиков вибрации МВ-04-01. Основные достоинства пьезодатчиков: их высокие динамические характеристики и способность воспринимать механические колебания с частотой 10 - 1000 Гц

Сигнал от датчика поступает на вход соответствующего канала блока БЭ-30, имеющий полосу пропускания 50 -200 Гц, где заряд преобразуется в переменное напряжение, пропорциональное виброскорости. Переменное напряжение по каждому каналу отдельно фильтруется, усиливается до необходимого значения, затем выпрямляется.

ИВ-41

Виброметры скорости типа ИВ-50П

4

БЭ имеет два релейных выхода, коммутирующих напряжение бортсети 27В для питания световых табло двух уровней, а также выдает 27В бортсети в качестве разовой команды для записи в БУР.
Релейный выход каждого из двух уровней является общим для обоих каналов блока.

При превышении в месте установки любого из двух датчиков на двигателе виброскорости, принятой за первый уровень срабатывания сигнализации, включается табло «Повышенная вибрация» этого двигателя – при номинальном значении 55 мм/с (55%), при превышении второго уровня включается световое табло «Опасная вибрация» - при 65 мм/с (65%).

ИВ-41

Виброметры ускорения типа ИВ-41

Принципиальная схема измерителя вибраций:
1 - катушка; 2 - корпус; 3 - пружины

3

Конструктивно датчики магнитоиндукционного типа виброметров скорости и ускорения аналогичны. Различие заключается в разных жесткостях пружин, на которых подвешены постоянные магниты, в градуировке шкал и элементной базы ЭБ (лаппы). Виброметры ускорения градуируются в единицах виброускорения (от 0 до 7g), виброметры скорости — в единицах виброскорости (мм/с) или %.

ИВ-41

Виброметры ускорения типа ИВ-41

Принципиальная схема измерителя вибраций:
1 - катушка; 2 - корпус; 3 - пружины

2

Указатель имеет шкалу, отградуированную в единицах ускорения от 0 до 7 g с оцифровкой через 1 g и ценой деления 0,5 g, а также подвижный треугольный индекс, который заранее вручную устанавливается на величину опасной вибрации в пределах от 3 до 6 g (1 g = 9,8 м/с2).

ИВ-41

Погрешности ИВ.

1

Основные погрешности авиационных виброметров определяются:
несовпадением направления вибрации с осью датчика:
изменением магнитной индукции магнита за счет старения и температурных изменений;
наличием трения в подшипниках и ошибками указателя.
Основная погрешность измерителей вибрации не превышает ± 10 %.

Для проверки виброметров используется переносная установка УПИВ. В проверку входит оценка работоспособности, градуировки канала измерения, исправности основных элементов. В условиях лабораторий для этих целей применяются вибростенды.