Laurian Tiberiu MOCANU, AEROSTAR SA
Erweiterung des Satzes überwachter Parameter (wie Kraftstoffdurchfluss, Drücke, Temperaturen, Starter-/Generatorspannung und -strom sowie Kontaktzustände) eines bestehenden Prüfstands unter Beibehaltung der Möglichkeit, regelmäßige Tests an Turbostrahltriebwerken während der Übergangsphase von einem altes auf neues System.
Mithilfe der Systementwicklungssoftware NI LabVIEW, eines Datenerfassungssystems NI CompactDAQ, eines USB-zu-RS485-Konverters und einer Reihe von hochpräzisen Sensoren und Wandlern ergänzten wir das ursprüngliche Datenerfassungssystem des Prüfstands mit den gewünschten Parametern, ohne die Lieferung von Motoren zu unterbrechen zu Kunden.
Laurian Tiberiu MOCANU – AEROSTAR SA
Alexandru Tristian BALMUS – AEROSTAR SA
Seit 1953 ist Aerostar SA ein führender Anbieter von Produkten, Dienstleistungen und Unterstützung für mehrere Luft- und Bodenstreitkräfte sowie den zivilen Luftfahrtmarkt (Industrie und Betreiber) weltweit. Ein Hauptgeschäftsfeld ist die Überholung von Strahltriebwerken für Kampfflugzeuge mit mehr als 6.000 reparierten Einheiten.
Unser ursprünglicher Prüfstand für Strahltriebwerke war 40 Jahre alt, aber das Gebäude und die schwere Ausrüstung waren noch in gutem Zustand. Die Datenüberwachungs-/Aufzeichnungsinstallation wurde obsolet und viele der Parameter wurden manuell aufgezeichnet. Beispielsweise wurden die hochdynamischen Parameter in einem Datenrecorder filmisch (FDR) aufgezeichnet und die Kraftstoffdurchflussmessung erfolgte nach dem gravimetrischen Verfahren (z. B. Messung der Zeit, in der der Motor eine bestimmte Kraftstoffmenge verbraucht) mehrmals während eines Motorlaufs.
Wir haben diese komplexe Installation intensiv genutzt, als der Kraftstoffverbrauch noch kein Hauptproblem war. Der Gesamtkraftstoffverbrauch jedes Motors wird in mehreren Dutzend Tonnen gezählt. Jede prozentuale Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bedeutet angesichts des steigenden Kraftstoffpreises eine erhebliche Kostensenkung. Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bedeutet auch eine Reduzierung der CO2-Emissionen und ist daher für das Land von Vorteil.
In den späten 1990er Jahren mussten wir den FDR-Filmrekorder aufgrund seines Fehlers und seiner Überalterung durch ein neues Erfassungssystem mit folgenden Funktionen ersetzen:
In den letzten Jahren stand der Luftfahrtmarkt vor neuen Herausforderungen im Kontext der globalen Wirtschaft. Zu den neuen Anforderungen, die beim Testen von Turbojet-Triebwerken erfüllt werden mussten, gehörten ein geringerer Gesamtkraftstoffverbrauch für Triebwerkstestläufe, reduzierte CO2-Emissionen, reduzierte Lärmbelästigung, verbesserte Genauigkeit bei der Überwachung des Prozesses, automatische Berechnung von Berichtsparametern, Fernzugriff auf den Testprozess und Videoüberwachung von der Motor in allen Situationen.
Basierend auf den vorhandenen Anlagen und den neuen Anforderungen standen wir vor mehreren Herausforderungen. Wir mussten gegenüber der vorherigen Implementierung eine hohe Genauigkeit beibehalten, so dass neue Installationen den Betrieb des vorhandenen Systems nicht störten. Wir mussten auch während der Übergangsphase weiter arbeiten, um die regelmäßigen Tests der Strahltriebwerke für die aktuellen Kunden nicht zu unterbrechen. Schließlich mussten wir vorhandene Daten in neue Datenbanken einbinden, um wertvolle vorhandene Daten und Fachkenntnisse zu nutzen.
Vor dem Hintergrund der oben genannten Anforderungen und Herausforderungen haben wir ein neues Datenerfassungssystem entwickelt. Wir haben die neuen Komponenten zu vorhandenen Komponenten hinzugefügt, um die Funktionen zu vervollständigen und unsere Anforderungen zu erfüllen.
Kernstück der neu hinzugefügten Ausrüstung ist das NI-CompactDAQ-System mit einem CompactDAQ-Chassis mit acht Modulen und den folgenden geeigneten Modulen zur Erfassung von Signalen von Sensoren:
Eine Schlüsselkomponente ist der Coriolis-Massedurchflussmesser. Mit diesem hochgenauen Messumformer ist eine sofortige Durchflussmessung möglich, wodurch die sehr problematische gravimetrische Methode überflüssig wird. Durch die permanente Inline-Messung der Kraftstoffrate haben wir bei jedem Turbinentestlauf hunderte Kilogramm Kraftstoff eingespart. Die elektrische Schnittstelle des Coriolis-Durchflussmessers ist eine RS485-Schnittstelle und das Kommunikationsprotokoll ist MODBUS RTU.
Aufgrund von Sicherheitsbeschränkungen kann Personal während eines Motorlaufs in den höheren Betriebsbereichen nicht zur Inspektion und Einstellung in die Turbinenkammer eintreten. Um verschiedene Bereiche des laufenden Motors visuell zu untersuchen, installierten wir daher ein Videoüberwachungssystem in der Turbinenkammer. Das Videoüberwachungssystem besteht aus einer PTZ-Kamera, die mit einer PTZ-Fernbedienung verbunden ist, und einem PC mit einer Videoerfassungskarte.
Jede Aktivität wird von einem Pentium-4-Dual-Core-PC mit zwei LCD-Bildschirmmonitoren, einer Tastatur, einer Maus, einem Farbdrucker, einem LAN-Adapter und einem TV-Tuner gesteuert. Das System erfasst Daten vom NI-CompactDAQ-Chassis über USB. Es liest den Treibstoffdurchsatz und den gesamten Treibstoffverbrauch vom Coriolis-Durchsatzmesser über USB von einem intelligenten RS485-Wandler aus. Es arbeitet mit dem vorhandenen COTS-Datenerfassungssystem mithilfe einer RS232-Leitung in einem genialen CSMA/CD-Arrangement, das Ethernet parallel zu einem älteren Pentium-PC imitiert, der noch als Sicherung arbeitet. Abschließend werden die Videoüberwachungsbilder angezeigt und aufgezeichnet (siehe Abbildungen 1 und 2).
Bei der Entwicklung der Software haben wir die nativen Parallelverarbeitungsfunktionen von LabVIEW und die Multicore-Architektur der neuen PCs genutzt. Die Anwendung führt folgende Aufgaben aus:
Abbildung 3 zeigt das Bedienfeld des virtuellen Hauptinstruments (VI).
Während der Softwareentwicklung und bei der Integration der Hardware leistete das Support-Team von NI Romania wertvolle Ratschläge in Echtzeit per Telefon und E-Mail. Das Team tauschte seine Best Practices für die Konfiguration des Systems und die Durchführung eines kontinuierlichen Datenstreamings aus den Datenerfassungsmodulen aus.
Eine Analyse der wirtschaftlichen Auswirkungen der neuen Funktionen zeigt mehrere positive Punkte im Prozess eines Testlaufs eines Strahltriebwerks. Der Zeitaufwand für eine Kraftstoffdurchflussmessung wird reduziert (Coriolismessung statt gravimetrischer Messung). Es eliminiert auch die Notwendigkeit manueller Messungen durch die Verwendung einer sofortigen DAQ-Aufzeichnung, die die Motorlaufzeit verkürzt, die Fehlersuche und Motorlaufanpassungen mit Echtzeitgrafiken und Videoüberwachung/-inspektion in allen Bereichen unterstützt und die Anpassungszeit des Motors verkürzt . Diese positiven Aspekte führen zu geringerem Kraftstoffverbrauch und geringeren CO2-Emissionen.
Laurian Tiberiu MOCANU
AEROSTAR SA
Condorilor 9
BACAU 600302
Rumänien
tiberiu.mocanu@aerostar.ro