Уникальные климатические камеры для испытания специализированной техники и современных типов вооружений
Авторы статьи:

Александр Богатырев, технический директор
Андрей Гуреев, начальник отдела автоматики
Владимир Данин, главный инженер
Андрей Скворцов, ведущий программист

При разработке современных типов вооружений проводятся многочисленные испытания, в том числе на влияние различных внешних воздействий. Климатическая камера (КТВХ-2320) предназначена для воспроизведения жестких условий окружающей среды: повышенной влажности, высокой и низкой температуры.

Система управления камерой разработана на элементной базе ОВЕН.

Инженерный центр энергоэффектив­ных холодильных технологий и авто­матики (ИЦ ХОЛОДИЛЬНЫХ ТЕХНОЛО­ГИЙ) разрабатывает и изготавливает тепловые, холодильные и вакуумные испытательные ком­плексы для предприятий оборонной промышленности, в том числе для Концерна ВКО «Алмаз- Антей», ФКП «НИЦ РКП» в рамках Го­соборонзаказа. На базе этих комплек­сов проводятся натурные испытания изделий ВПК, в том числе зенитного ракетного комплекса С-400.
Камера КТВХ-2320 предназна­чена пределах температур: от -70 до +80 °С, термоциклирования (+25... +60 °С) при относительной влажности до 98 %.

Основные технические характери­стики рабочей камеры объемом 2320 м³: 

• погрешность измерения: ±0,5 °С;
• точность поддержания: ±1,5 °С;
• диапазон воспроизводимых темпе­ратур: от -70 до +80 °С;
• снижение температуры от +20 до -65 °С в течение 24-36 часов в камере с изделием массой 20-92 т;
• поддержание влажности 95...100 % при температурах от +25 до +55 °С;
• автоматическая работа в течение 21 суток.

Система поддержания влажности

Для проведения испытаний на влагоустойчивость при относительной влажности 95...100 % с циклическим изменением темперуры (+25 до +55 °С)разработана система поддержания и регулирования влажности. Система обеспечивает дозированную подачу перегретого пара через электромагнитные клапаны в рабочий объем камеры. Для создания условий окружающей среды используются: парогенератор, пароперегреватель, форсунки подачи пара, вентиляторы, а также система подогрева пола.

Принцип работы каскадной холодильной машины

Для реализации холодообеспечения климатической камеры разработана установка из двух компрессорно-кон­денсаторных блоков с каскадным ци­клом работы. Каскадная холодильная установка оснащена винтовым (верх­ний каскад, КВК) и поршневым (ниж­ний каскад, КНК) компрессорами, об­служивающими воздухоохладители. На рис. 1 представлена функциональ­ная схема управления испытательным комплексом.

Для достижения температуры до минус 30 °С применяется автомати­ческий режим «холод», условия ра­боты которого создают потолочные воздухоохладители верхнего каскада. В этом режиме тепло от потолочных воздухоохладителей сбрасывается в атмосферу через конденсатор.

Для достижения температуры до минус 70 °С применяется автома­тический режим «глубокий холод». В этом режиме тепло отбирается потолочными воздухоохладителями нижнего каскада, через конденса­тор-испаритель передается верхне­му и выводится через конденсатор в окружающую среду.

При испытании системы в режи­ме «глубокий холод» начальная тем­пература в объеме испытательной камеры составляла +30 °С. Через 24 часа по показаниям 12 датчиков тем­пература снизилась до -65 °С, таким образом, скорость охлаждения со

ставила 3,96 °С/час - отличный пока­затель для камер большого объема. На рис. 2 представлена структурная схема передачи данных.

Для предотвращения снижения температуры в камере используются балластные нагреватели, изменение мощности которых обеспечивают твердотельные реле. Для поддержа­ния температуры в объеме камеры с заданной точностью и стабильной работы контролируются параметры:

» давление конденсации и всасыва­ния КВК;

» температура на линии всасывания и нагнетания КВК;

» температура масла КВК;

» температура перегрева фреона на выходе из испарителя КВК;

» проток масла КВК;

» давление конденсации и всасыва­ния КНК;

» температура на линии всасывания и нагнетания КНК;

» температура перегрева фреона на выходе из испарителя КНК;

» подводимая мощность к ТЭНам ис­парителя КНК.

Программно-аппаратный комплекс

Выполнение алгоритмов управления обеспечивает программно-аппарат­ный комплекс с несколькими контрол­лерами ОВЕН, которые предоставляют большие вычислительные мощности.

 

Основу системы управления со­ставляют средства автоматизации ОВЕН:

» программируемый контроллер ПЛК110;

» сенсорные панельные контроллеры СПК110;

» 32-канальный модуль дискретного ввода МВ110;

» 8-канальные модули аналогового ввода с универсальными входами МВ110;

» 32-канальный модуль релейного вывода МУ110;

» модули ввода/вывода МВУ8;

» преобразователи частоты ПЧВ2, ПЧВ3;

» Твердотельные реле KIPPRIBOR.

Кроме основного оборудова­ния, установлены комбинированные датчики температуры и влажности GaLLtec+MeLa.

«Главный контроллер» ПЛК110 используется для опроса модулей ввода/вывода и частотных прео­бразователей, он взаимодействует с контроллерами СПК110 и передает данные на OPC-сервер по протоколу Ethernet в SCADA-систему. Контрол­лер управляет модулем дискретного вывода МУ110 и контролирует со­стояние дискретных входов модуля МВ110-32.

«Контроллер пользователя» СПК110 обеспечивает опрос модулей ввода, запуск различных режимов и монито­
ринг процессов, производит масшта­бирование датчиков и определяет их исправность. На рис. 3. показана мне­мосхема «Контроллера пользователя». К контроллеру подключены модули МВ110, которые опрашивают датчики температуры и влажности.

«Контроллер технологический» СПК110 служит для пуска различных режимов, настройки регуляторов и мо­ниторинга.

Анализ данных осуществляется с помощью модулей аналогового вво­да МВ110. Модули вывода МВУ8 осу­ществляют управление твердотель­ными реле (ТЭНы воздухоохладите­лей) и частотными преобразовате­лями: ПЧВ2 (вентиляторы конденса­тора верхнего каскада) и ПЧВ3 (ком­прессоры нижнего каскада).

Для мониторинга работы комплек­са и архивации данных используется SCADA-система. Компьютер подклю­чен к «главному контроллеру» по про­токолу Ethernet.

Проверочная «симуляция» позво­ляет имитировать работу системы, проверять и настраивать функционал всех регуляторов и алгоритмов. Симу­ляция ускоряет отладку оборудования для исключения ошибок при пускона­ладочных работах.

Созданная гибкая система управ­ления на базе оборудования ОВЕН имеет широкие возможности настро­ек регуляторов и смены алгоритмов работы без остановки комплекса. Ча­стотные преобразователи обеспечи­вают энергоэффективность и требуе­мую производительность компрес­соров нижнего каскада. Точное ре­гулирование в диапазоне низких температур (до -70 °С) снизило энер­гопотребление на 18 %.

Ссылка на оригинал