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发动机台架试验信息系统分享

【试验工程师·公益学习营】第七期第3讲

【试验工程师·公益学习营】总第33讲,于2020年8月21日如期举行,本期讲师是瑞风协同的技术总监,其具备15年超大规模并行数据采集软件的研发经验,带队研发的Explab综合测控系统软件和FIDAS发动机台架测试系统,在国际和国内的龙头企业得到深入应用,主要研究方向包括虚拟仪器技术、现场总线技术和异构系统数据采集技术。

前言:航空发动机、航天发动机、燃气轮机、汽车发动机都是高度复杂的精密热力机械,集气动、传热、结构、强度、材料等先进技术于一体,其研制对试验验证提出了很高的要求,导致地面台架测试的内容越来越复杂,不仅要测试稳态、瞬态参数,还要测试动态性能参数,测试参数种类多、测试精度要求高、试验数据容量大。

作为整个发动机试验系统的核心部分,台架试验信息系统是影响发动机试验精度和试验效果的主要因素。在计算机技术的推动下,以虚拟仪器为标志的通用化、智能化和网络化测量仪器及测试系统得到了迅猛发展, 使得台架试验信息系统的设计方法和实现技术产生了深刻的变化。

本期课程重点分为以下四个方面:台架试验信息系统概述、国内外研究发展概况、台架试验信息系统关键技术和应用案例分享。

 

一、台架试验信息系统概述

台架试验信息系统指应用在发动机部件、整机性能试验中,用于管理试验信息、试验资源,对数据采集仪器进行控制,获取温度、压力、转速、流量、扭矩等信号数据,并进行处理、显示、传输、存储、管理的软件系统。其最大控制通道数不少于3000,最大采样率超过200Hz/s,最大存储速率不低于采样率,试验过程数据全程记录,连续试验时长超过24小时。

 

 

二、国内外研究发展概况

近年来,随着发动机性能试验的发展,对试验相关测试信号的精度、采样率、测点数量、数据同步精度等方面提出了更高要求,采样率从几Hz提高到50Hz以上,并且测点数也在不断增加,最大通道数已经超过3000,试验过程数据全程记录,连续试验时长超过24小时。这对采集系统在稳定性、运行效率、易用性、通用性等方面提出了更高的要求。

1、proDAS

proDAS 是一款由美国的 MDS公司研发的实时数据采集和控制系统软件,用以满足现代发动机性能试验的要求。proDAS 数据采集程序运行在Linux系统下,数据监视、通道配置程序则运行在windows系统下。数据存储在oracle数据库中,且带数据管理功能。关键通道最高采样率可以达到200Hz/s,存储速率为10Hz/s。

2、CYRES

CYRES 是赛峰集团(SAFRAN)研发的一款数据采集和控制系统软件,国内应用客户较少,相关资料不多。接入的数据采集仪器种类较多,有部分定制开发的专用硬件,系统比较复杂。

3、FIDAS V3.0

FIDAS 是瑞风协同自主研发的一款数据采集和控制系统软件,能够接入VTI公司的VXI、LXI系列仪器,也能够接入NI公司的PXI系列仪器,同时支持PSI和DSA公司的压力扫描阀,并且可接入的仪器已超过50种。软件由采集、总控、监视、性能分析、数据管理模块组成,并且软件所支持的最大通道数超过3000,国内有多个车台的应用案例,最大采样率超过200Hz/s,数据存储在本地文件和oracle数据库中。

 

 

  

 

三、台架试验信息系统关键技术

1、台架试验信息系统存在以下问题:

接入的仪器种类多;接入的子系统数量多;涉及的通讯协议种类多;软件系统不统一,不同车台不通用;测量通道多,试验准备时间长;数据同步频率高,精度无法保证;参数命名不规范,存储格式不统一;性能计算不实时,事后处理时间长;缺少数据管理系统,数据利用率低。

2、台架试验信息系统具有以下关键技术:

先进的软件系统架构、可扩展性仪器选型、专业仪器接入技术、统一的参数命名规范、完备的资源管理能力、便捷的通道配置能力、大通道数据采集技术、高精度的数据同步技术、完善的数据转换过程、丰富的数据预处理方法、专业的实时性能计算方法、强大的事件管理技术、高效的数据展示技术、丰富的数据交换接口、高效的数据发布技术、发动机运行状态自动识别技术、动态预警报警技术、在线故障诊断技术、数据回放技术、数据管理技术。

 

 

 

 

四、应用案例分享

讲师为大家分享航空、航天、航发、船舶四个行业的台架试验信息系统的应用实践和建设效益。

  

 

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