关键词：燃气涡轮起动机;试车台;CVI;PC-7483;研制
0 引言
燃气涡轮起动机试车台是一种新型的全自动检测设备试验台，在地面试车时可实时监控涡轮起动机的工作状态，并实时将数据进行保存，显示处理结果、涡轮起动机试车参数以及故障的诊断结果，有效提高了检测设备的自动化水平和检测精度。
1 试车台测试系统总体设计思路
小型涡轮起动机由电机带动工作，通过计算机控制的燃油系统，按控制程序或操作人员指令向发动机输送燃油，控制发动机的工作状态。测试系统将传感器传输的信号，经计算机处理后由表盘显示发动机主要工作参数、工作状态等，并给出需要的发动机特性曲线。安全监控系统感受参数变化情况，及时给出故障信息，保证工作安全。
燃气涡轮起动机的组成如图1所示。试车台主要有燃气涡轮起动机、电涡流测功机、JZⅡ型转矩转速
图1 试车台组成
传感器、试车台架、燃油及滑油箱、信号采集系统和控制系统等组成。燃气涡轮起动机安装在试车台架上，试车台架上设有燃油、滑油、控制和测试等接口，燃气涡轮起动机经接口与燃油、滑油、控制和测试等系统连接;由计算机控制的燃油供油系统，按控制程序或操作人员指令控制燃油供油量以控制发动机工作状态，并且在起动过程控制起动供油量;滑油系统向发动机提供温度合适的、清洁的、循环使用的滑油;控制装置控制发动机的转速调节器，以满足工作需要;测试系统将传感器传输的信号，经信号采集电路至计算机，经计算机处理由显示装置指示发动机主要工作参数、工作状态等;安全监控系统监控发动机转速、排气温度、振动值等参数变化情况，达到安全限制值时告警、并自动降低工作状态。计算机自动完成转速控制、数据采集与换算、特性绘制、指示与数据归档。
2 系统硬件设计
系统硬件以PC-7483板为核心，PC-7483板是为工业PC机或PC兼容机设计的一种多功能综合接口板。板上有12位16路A/D输入、4路8位独立D/A输出、24路开关量输入/输出、3路脉冲计数/定时中断等多项功能。其工作原理如图2所示。
图2 PC-7483逻辑方框图
工作中，相应电路将从涡轮起动机及附件上采集到的燃油压力及温度、滑油压力及温度、振动、转速经传感器调理为0-10V标准电压信号读入A/D后由工控计算机处理;从发动机上提取的燃气涡轮和自由涡轮转速信号为三相正弦信号，取任意两相调理为方波计数，经实验电压幅值为0.2-10V，直接作为计数器的闸门信号采用周期测量法来计算转速，转速由计数器板读取并交由工控计算机计算;电源及试车台相关附件泵开关量信号由光电隔离后读入高速数字I/O板由计算机辅助判断各个泵的状态和可能存在的故障;通过转速和电门位置由程序后台计算加速性、转子惯性、起动时间等技术参数;起动机出现排气超温等故障时发出警报，保证安全。
3 系统软件设计
为了实现对燃气涡轮起动机状态的模糊监控，系统软件选用稳定性好、控制能力强、执行速度快的CVI语言。软件提供的全图形友好界面易懂易操作。程序运行时，对试车过程进行自动监控，自动分析试车状态，处理、记录试车数据。程序采用模块化设计，主循环包括系统起动模块、系统工作状态测试显示模块、系统工作状态控制模块、试车曲线参数查看模块等，各模块的作用及操作特性清晰。
3.1 起动模块
如图3所示，是试车台主操作显示界面。在WINDOWS环境下打开试车台系统后，操作人员可以利用控制面板上的按键进行操作。按下“总电源”使设备通电，然后依次分别按“+27V”“+12V”“+5V”键进行检查。随后进行油启封和冷开车，最后按下起动按钮进行磨合试车。
在主程序界面，选择“退出”按钮，可退出软件运行环境，之后关闭电源。
图3主操作显示界面
3.2 工作参数显示模块
如图4所示，在工作状态显示模块中，程序实时监控涡轮起动机转速、滑油和煤油压力、排气温度以及振动值等参数，在显示屏上以表盘形式显示出来。此外，还可指示转速、油压等参数的摆动情况，便于发现悬挂、喘振等故障征候，而且可指示试车人员在一些敏感状态的停留时间，判断试车操作是否规范。
图4 试车台工作参数显示界面
3.3系统工作状态控制模块
系统工作状态控制界面如图5所示。计算机还对所测参数进行分析处理，智能分析涡轮起动机所处的工作状态、判断起动机相应状态下转速、油压、排气温度等参数是否符合规定;操作人员根据系统工作界面的警告信号对控制界面进行操作。当系统压力超出正常范围时，系统警告灯闪亮，操作人员针对相应油泵按钮采取措施。
图5 系统工作状态控制界面
3.4 试车曲线参数查看模块
试车结束之后，操作人员需要分析所得的试车数据。试车参数查看模块就可以再现涡轮起动机试车过程，将涡轮起动机的各种参数显示出来，使得操作人员可以直观的根据试车参数，分析的涡轮起动机状态。试车曲线参数查看界面如图6所示。
图6 试车曲线参数查看界面
3.5 CVI程序设计举例
仅列举涡轮起动机主泵操纵控制语句：
int CVICALLBACK fuelpump （int panel, int control, int event,
void ＊callbackData, int eventData1, int eventData2）
｛
int P_Std,Std;
switch （event）
｛
case EVENT_COMMIT:
GetCtrlVal （panelHandle, Testengine_POWER_SW, &P_Std）;
if （!P_Std）｛
MessagePopup （"提示信息", "请打开总电源。"）;//
SetCtrlVal （panelHandle, Testengine_FUELPUMP, OFF）;
break;
｝
GetCtrlVal （panelHandle, Testengine_FUELPUMP, &Std）;
if （Std） relay_on（FULL_PUMP）;
else relay_off（FULL_PUMP）;
break;
｝
return 0;
｝
4 结束语
创新点:本文设计了一套全新的燃气涡轮起动机试车台测试系统，采用windows环境下的CVI语言编程，较好的实现了与PC-7483综合板的数据采集、传输和控制。在研制中，解决了实时性、抗干扰性以及小转速精确测量等多个难点问题，具有综合化、自动化程度高、测试精度高、可靠性好等特点。涡轮起动机试车台是一种智能化、综合化的参数采集检测设备，实现了对燃起涡轮起动机性能的综合测试。
参考文献:
[1] 樊尚春. 信号与测试技术[M].北京:北京航空航天大学出版社 2002.
[2] 吴建强. 数字集成电路应用基础[M].北京:航空工业出版社 1994.
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