Групповые заправщики топливом воздушных судов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Групповые заправщики топливом воздушных судов



1. Стационарные групповые заправщики

Известные в отечественной практике ГА как системы централизованной заправки самолетов топливом (ЦЗС) или как гидрантные системы топливозаправки зарубежных аэропортов, стационарные групповые заправщики топливом воздушных судов занимают важное место в современных системах топливообеспечения аэропортов. На территории РФ стационарные системы ЦЗС большой и средней вместимости строились по проектам специализированных организаций - ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект» и его региональных филиалов, а также по проектам или с участием зарубежных организаций [2,6,28]. В настоящее время в РФ ранее построенные ЦЗС проходят реконструкцию. В некоторых международных аэропортах РФ планируется строительство новых систем с участием отечественных и зарубежных организаций.

Состав зданий, сооружений и оборудования при проектировании новых и реконструкции существующих систем в аэропортах определяется на основе анализа следующих аспектов, имеющих принципиальное значение при выполнении расчетов с учетом перспективного роста интенсивности полетов ВС. Исходными параметрами для анализа и расчетов являются следующие данные [20,28]:

- пропускная способность аэропорта по пассажирским, грузовым и почтовым перевозкам, а также колебания фактической пропускной способности по временам года и прогноз роста интенсивности перевозок;

- интенсивность поступления ВС на заправку по типам в часы «пик» и в течение года, общее время максимальной интенсивности заправок;

- средний объем заправок ВС по типам, планируемых к обслуживанию в аэропорту;

- максимальный суточный расход топлива на заправку в месяц наибольшей интенсивности заправки, за сутки и в часы «пик»;

- количество самолетных стоянок и мест на перронах, оснащенных гидрантными колонками;

- расстояние от основного склада ГСМ до перрона и мест стоянок самолетов;

- генплан перрона и мест стоянок ВС;

- схемы подземных коммуникаций аэропорта на участке предполагаемого размещения оборудования;

- перепад отметок поверхностей территорий основного склада ГСМ (резервуаров и перрона или мест стоянок ВС);

- возможные ограничения конструктивной высоты наземных резервуаров, обусловленной удаленностью от взлетно-посадочных полос, размещением оборудования авиационно-диспетчерской службы, в частности радиолокационных станций кругового обзора и т.п. оборудования;

- общие размеры земельного участка, занимаемого аэропортом с учетом возможности оптимальной прокладки трасс для ввода (вывода) средств доставки топлива;

- вид доставки топлива: трубопроводный, водный, железнодорожный, автомобильный или смешанный виды;

- число марок топлива, необходимых для заправки ВС;

- климатические и другие условия размещения аэропорта;

Определение параметров реконструируемой или проектируемой системы после сбора исходных данных включает разработку принципиальной технологической схемы, подбор оборудования и в комплексе с проведением всех необходимых расчетов. Расчеты параметров системы ГЗТ (ЦЗС) проводятся по методикам, рекомендованных отечественными нормативными документами [19 - 21].

Как правило, расчеты включают:

определение вместимости резервуарного парка склада ГСМ с учетом накопления запасов на случай нарушения ритмичности поступления топлива, а также при необходимости определение вместимости расходных резервуаров, выделяемых непосредственно для функционирования системы ГЗТ;

определение производительности системы - выбор типа насосов и их количество;

выбор диаметра трубопроводов по участкам системы и гидравлический расчет трубопроводов;

определение количества и места установки гидроамортизаторов;

определение количества и типа агрегатов заправки;

выбор способа управления рабочими операциями, видов автоматизированного диагностирования состояния оборудования и контроля параметров системы.

Вид технологической схемы системы ГЗТ определяет состав и последовательность размещения основного вспомогательного оборудования, сооружений и трубопроводных коммуникаций. Обоснование вида технологической схемы ГЗТ для каждого аэропорта осуществляется в конечном варианте с учетом технико-экономических показателей, в том числе рентабельности процесса, улучшения условий труда обслуживающего персонала.

Технологическая схема современных систем ГЗТ должна обеспечивать выполнение следующих рабочих операций и технологических процедур [ ]:

прием, отстаивание и хранение запаса топлива, подготовку и выдачу его на заправку;

очистку топлива от твердых частиц механических загрязнений и свободной воды;

подачу топлива на заправку ВС;

регулирование режимов подачи топлива по расходу и давлению;

учет количества заправляемого топлива;

защиту оборудования и заправляемых ВС от пульсации давления (гидроударов) и статического электричества;

освобождение технологического оборудования от и трубопроводов от топлива;

автоматизированное управление рабочими операциями, контроль и диагностирование состояния оборудования.

Дополнительное оборудование систем ГЗТ, устанавливаемое по требованию заказчика, может обеспечивать:

ввод в топливо ПВКЖ;

подачу топлива для налива цистерн ТЗА.

Для варианта технологической схемы ГЗТ без выделения самостоятельной резервуарной группы дополнительными операциями являются прием топлива из всех возможных видов транспорта, учет объема поступающего топлива и его предварительная очистка от твердых частиц загрязнений и свободной воды.

В практике аэропортов гражданской авиации РФ наибольшее распространение получили высокопроизводительные автоматизированные системы заправки одним сортом топлива (ТС-1). В связи с вводом в перспективе для заправки ВС импортного производства топлива Jet A-1 авиационные компании могут потребовать дополнительно обеспечение заправки в раздельном варианте, т.е. двумя видами топлив. Это может быть выполнено за счет строительства второй автономной системы ГЗТ, или для заправки могут применяться специально выделенные под новый вид топлива ТЗА. Во всех случаях система топливообеспечения аэропорта, включая резервуарную группу и оборудование заправки ВС, должны быть раздельными.

В рассматриваемых вариантах технологических схем каждая из систем должна включать следующие основные элементы оборудования [6,20,28]: группу приема топлива, резервуарную группу, насосную группу, группу очистки топлива, группу регулирования подачи по давлению и расходу, сеть распределительных трубопроводов, сеть раздаточных трубопроводов с технологическими колодцами и раздаточными гидрантными колонками, заправочные агрегаты.



Рисунок 1 - Схема автоматизированной системы централизованной заправки ВС топливом

В рассматриваемом варианте технологической схемы системы ГЗТ из автотопливоцистерны или топливо с базового склада ГСМ аэропорта по трубопроводу 2 подается насосом 3 через последовательно установленный фильтр грубой очистки 4 и фильтр-водоотделитель 5 в один из резервуаров группы 6-8. В резервуарную группу системы ГЗТ в отечественной и зарубежной практике включают не менее трех резервуаров, как правило, одинаковой вместимости и конструктивного исполнения. Один из резервуаров в данном случае 6 предназначен для приема топлива, второй резервуар, например 7, служит для отстаивания топлива, третий - для выдачи (отпуска) топлива в распределительную сеть. В состав резервуарной группы включена специальная обвязка трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой для последующей смены варианта функционального применения резервуаров 6 - 7 по приему, отстаиванию и выдаче топлива.

Выдача топлива производится после его отстаивания из верхних слоев топлива с помощью топливозаборника 9 насосными агрегатами 10 - 12 к группе фильтрации 13, регулирования и подачи топлива к заправочным пунктам. Если заправка ВС не производится, то вся система остается заполненной топливом и находится под некоторым избыточным давлением, которое фиксируется электроконтактным манометром 15. При этом возможные незначительные утечки топлива из системы и связанные с этим снижения давления компенсируются гидроамортизаторами 26.

Если в раздаточной системе сети открывается гидрантный клапан (например, у гидрантной колонки 17), то давление в сети снижается, что фиксируется манометром 15, который посылает импульс на пульт управления 16 и автоматически через вторичные приборы производится запуск насоса 10. Насос 10 нагнетает топливо из резервуара в распределительный трубопровод через фильтр-сепаратор 13 и расходомер-регулятор 14.

Первый из включающихся насосов (насос 10) имеет меньшую подачу, чем остальные. Она рассчитана на заправку одного ВС (1000 - 1250 л/мин). Если требуется большая производительность или на заправку подключают второе ВС через гидрантную колонку и агрегат заправки, расход в распределительном трубопроводе возрастает, что фиксируется расходомером 14, который при возрастании расхода, посылает импульс на пульт управления 16 и через вторичные приборы автоматически запускается более мощный насос - насос 11, а насос 10 продолжает работать или выключается. Подача насоса 11 составляет 1250 - 2500 л/мин и может обеспечить заправку одного или одновременно двух ВС.

Если расход в распределительной сети продолжает возрастать за счет увеличения производительности заправки или подключения на заправку дополнительных ВС, расходомер 14 посылает импульс на пульт управления, в результате чего запускается второй насос 1

При дальнейшем возрастании расхода в распределительном трубопроводе происходит подключение дополнительных насосов по этому же принципу. Отключение насосных агрегатов и приборов узла регулирования происходит автоматически в обратной последовательности по мере уменьшения расхода топлива в распределительном трубопроводе. При выходе из строя любого насоса автоматически включается другой или резервный насосный агрегат и подается соответствующий сигнал.

Топливо не может поступать ко всем гидрантным колонкам с одинаковым давлением, так как потери напора по длине распределительного трубопровода различны. Кроме того, при расположении гидрантных колонок на небольшом расстоянии одна от другой неизбежны колебания давления в соседних колонках при открытии или закрытии клапанов на одной из близко расположенных колонок. Во избежание этих нежелательных явлений и для обеспечения нужного режима заправки по давлению гидрантные колонки имеют регуляторы давления «после себя».

К каждой гидрантной колонке в зависимости от потребности в заправке ВС топливом с помощью гибкого рукава подсоединяется заправочный агрегат 24, через который подается топливо в баки самолетов. Заправочные агрегаты могут быть передвижными или стационарными. Основным оборудованием их является: фильтр тонкой очистки или фильтр-водоотделитель 19, регулятор давления 18, регулятор расхода 22, счетчик-дозатор 21 с механизмом автоматического прекращения заправки при достижении заданного объема, наконечник 25 для закрытой заправки или раздаточный кран для открытой заправки, барабан 23.

Перед началом заправки на счетчике-дозаторе устанавливают количество топлива, затребованное для заправки, затем открывают клапан в гидрантной колонке и начинают заправку. В процессе заправки следят за давлением и производительностью заправки. При необходимости указанные параметры могут быть изменены с помощью регуляторов давления 18 и расхода топлива 2 После прохождения через заправочный агрегат затребованного количества топлива счетчик-дозатор автоматически прекращает заправку. После этого клапан гидрантной колонки закрывают, откачивают оставшееся топливо из рукавов заправочного агрегата и рукава отсоединяют. Кроме того, на заправочном агрегате может устанавливаться дозатор для добавления к топливу в процессе заправки противоводокристализационной жидкости (ПВКЖ), например, жидкости «И-М», которая поступает в определенном соотношении из бака 20.

Как отмечалось, отечественные и зарубежные стационарные системы групповой заправки топливом ВС строятся по индивидуальным проектам, поэтому приведенная выше технологическая схема и ее принцип работы является обобщенным.



2. Сборно-разборные системы и мобильные групповые заправщики

Сборно-разборные системы или так называемые «упрощенные» ЦЗС в аэропортах гражданской авиации получили распространение в 80-е годы. В отличие от автоматизированных высокопроизводительных стационарных систем ЦЗС упрощенные системы более просты и обладают следующими характерными особенностями [2,20]:

развертывание их в аэропортах производится в основном на базе промышленных комплектов сборно-разборных трубопроводов РТ-100-1,5 и МТ-150, как правило, силами службы ГСМ;

все оборудование и трубопроводная сеть размещаются в основном наземно, а все соединения технологического оборудования и труб осуществляются с помощью быстроразъемных муфт;

управление режимами перекачки и запорно-регулирующей арматурой производится вручную, а запуск и остановка насосов - дистанционно с пунктов заправки, которые кабелем связаны с насосными агрегатами;

наличие сборно-разборного оборудования позволяет смонтировать систему сравнительно малыми силами в короткие сроки, а при необходимости быстро ее разобрать и доставить в другой аэропорт любым видом транспорта.

Строительство упрощенных систем ЦЗС было первым шагом к внедрению в аэропортах принципиально новой технологии топливоснабжения самолетов топливом, опыт эксплуатации которой подтвердил ее преимущества по сравнению с подвижными средствами заправки. Однако вследствие небольшой производительности (до 100 м3/ч) и отсутствия средств автоматического регулирования, применение таких систем ограничено. Их рекомендуется использовать преимущественно в аэропортах, где одновременно заправляется не более двух-трех ВС с общей производительностью до 100 м3/ч.

В аэропортах с большой интенсивностью самолетовылетов упрощенные системы могут использоваться как временные до постройки высокопроизводительных стационарных систем. В последнее время некоторые предприятия произвели модернизацию отдельного оборудования и начали внедрять в эти системы элементы автоматики, благодаря чему технико-экономические показатели систем ЦЗС на базе сборно-разборных комплектов трубопроводов значительно улучшились.

К настоящему времени выработано и эксплуатируется несколько конструктивных схем упрощенных систем ЦЗС, отличающихся в основном друг от друга количеством комплектующего оборудования, диаметром и протяженностью магистрального трубопровода, степенью автоматизации управления. Указанные различия связаны с особыми условиями, характерными для каждого аэропорта. Так, например, в аэропортах со значительным удалением складов от перронов (свыше 1,5 км) магистральная часть трубопроводов прокладывается из труб большего диаметра, а раздаточные коллекторы - из труб, входящих в комплект РТ-100-1,5.

Рисунок 2 - Технологическая схема упрощенной системы ЦЗС производительностью до 700 л/мин:



I - расходный склад; II - насосно-фильтрационная станция; III - блок гидроамортизаторов; IV - заправочный пункт; 1 - расходный резервуар; 2 - плавающее топливозаборное устройство; 3 - приемный трубопровод; 4 - манометр; 5 - фильтр грубой очистки; 6 - задвижка; 7 и 16 - вентили; 8 - зачистной трубопровод; 9 - отстойный резервуар; 10 - штуцер для подсоединения шлангов; 11 - сетчатый фильтр; 12 - насосный агрегат; 13 - фильтр тонкой очистки; 14 -- гидроамортизатор; 15 - магистральный трубопровод; 17 - сепаратор; 18 - дозатор; 19 - счетчик; 20 - заправочный шланг; 21 - сливной трубопровод; 22 - насос для обратного слива; 23 - предохранительный клапан

В определенных условиях возникает необходимость выделения из расходного склада ГСМ аэропорта самостоятельной насосной станции системы с максимально возможным приближением ее к местам заправки самолетов. В отдельных случаях трубопроводные коммуникации полностью или частично размещаются подземно, что связано с устройством дополнительных технологических колодцев для размещения запорно-регулирующих устройств и освобождения трубопроводной сети от топлива.

На рис. показаны примерные технологические схемы упрощенных систем ЦЗС, позволяющих осуществлять заправку ВС II, III и IV групп (Ил-18, Ан-12, ТУ-104, Ту-124, Ту-134, Ан-24, Як-40, Ан-2, Ил-14) [2]. В приведенных схемах обеспечивается выполнение следующих технологических операций:

предварительная фильтрация топлива, поступающего в группу расходных резервуаров системы;

отстаивание и верхний забор топлива в расходных резервуарах;

двойная фильтрация и обезвоживание топлива, подаваемого на заправку самолетов;



Рисунок 2 - Технологическая схема упрощенной системы ЦЗС производительностью свыше 700 л/мин:

I - расходный склад; II - насосно-фильтрационная станция; III - блок гидроамортизаторов; IV - заправочный агрегат; V - присоединительная колонка;

1 - фильтр грубой очистки; 2 - задвижка; 3 - приемный трубопровод; 4 - расходный резервуар; 5 - плавающее топливозаборное устройство; 6 - отстойный резервуар; 7 - приемный штуцер; 8 - сетчатый фильтр; 9 - предохранительный клапан; 10 - насосный агрегат; 11 - манометр; 12 - фильтр тонкой очистки; 13 - трубопровод обратного слива; 14 - обратный клапан; 15 - датчик давления; 16 -- гидроамортизатор; 17 - магистральный трубопровод; 18 - быстроразъемный штуцер; 19 - шланговая тележка; 20 - насос для обратного слива; 21 - кран; 22 - сепаратор; 23 - дозатор 24 -. счетчик; 25 - шланговый барабан; 26 - заправочный шланг

подача топлива на заправку с требуемой производительностью и давлением;

обратный слив топлива из баков самолетов и раздаточных шлангов;

зашита оборудования системы от гидроударов;

добавление к топливу антиобледенительной жидкости в нужных соотношениях.

Производительность системы в зависимости от среднесуточного расхода в аэропорту следующая:

Среднесуточный расход топлива, м3 40 - 55 70 - 80 100 - 160 200 - 700

Производительность системы, л/мин 500 700 1400 2000

Технологические схемы - предусматривают возможность как дистанционного, так и автоматического включения и отключения насосных агрегатов. При двухтрубной системе подачи топлива на перрон наиболее предпочтительным является автоматический способ управления насосными агрегатами, при однотрубной - дистанционный. В аэропортах с небольшой интенсивностью самолетовылетов и на оперативных аэродромах государственной авиации для заправки ВС используются сборно-разборные системы централизованной заправки типа ЦЗ-1 (рис 11), ЦЗ-1Ми ЦЗТ-4.

Основные технические данные системы ЦЗ-1

Общая емкость резервуаров расходного склада, м3 200 - 300

Общая длина трубопроводов, м 600

Диаметр трубопроводов, мм 100

Количество заправочных агрегатов, шт. 8 - 12

Пропускная способность заправочного агрегата, л/мин 125 - 250

Тонкость фильтрации, мкм 15 - 20

Рабочее давление в системе, кгс/см2 до 4

Расходные склады укомплектовывают горизонтальными резервуарами типа Р-25, которые перед оборудованием системы подвергаются доработке. В нижней части обечайки приваривают отстойник с трубкой и сливным краном для слива отстоя, а в нижней части днища - патрубок с фланцем для заполнения резервуара топливом и забора топлива в систему при заправке самолетов. Кроме того, на наливных горловинах устанавливают дыхательные клапаны, а в крышке наливной горловины делают люк для отбора проб.



Рисунок 4 - Схема развертывания системы ЦЗ-1:

1 - питающий трубопровод; 2 - расходный резервуар Р-25; 3 - передвижная насосная установка; 4 - фильтр ФГН-60; 5 - сепаратор СТ-500-2; 6 -- магистральный трубопровод; 7 - распределительный трубопровод; 8 - заправочный агрегат ЗА-1

Заполнение резервуаров склада системы ЦЗ-1 может производиться по трубопроводу с основного склада ГСМ, а на аэродромах, где нет трубопровода, из автоцистерн или топливозаправщиков. В системе ЦЗ-1, как правило, в качестве насосной станции для перекачки горючего используются передвижные средства перекачки (МНУГ-60, ПСГ-65/130 и др.).

Следует отметить, что система ЦЗ-1 не удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к средствам заправки ВС топливом по таким параметрам, как тонкость фильтрации и производительность заправки. В связи с этим в последнее время .вместо системы ЦЗ-1 выпускают модернизированный централизованный заправщик ЦЗ-1М.

Централизованная система ЦЗ-1М (рис. 12) представляет собой комплект сборно-разборного оборудования, состоящего из труб Ду-100, насоса СЦН-60 с электроприводом, четырех заправочных агрегатов ЗА-500, шести металлических горизонтальных резервуаров Р-20Н с трубопроводной обвязкой, фильтров типа ТФБ, фильтров-сепараторов СТ-500-2 и запорной и регулирующей арматуры.

Резервуары имеют газовую обвязку, укомплектованы воздушным фильтром ФВ-30 и оборудованы плавающими топливозаборными устройствами и патрубками для слива отстоя и отбора проб топлива.

Отличительной особенностью системы ЦЗ-1М является то, что в ней установлен перепускной клапан 8, который выполняет две функции: с одной стороны, он служит для гашения гидроударов, а с другой - для поддержания установленного в системе давления.

Рисунок 5 - Схема развертывания системы ЦЗ-1М:

1 - резервуар Р-2ОН; 2 - фильтр ФБ-30; 3 - трубы газовой обвязки; 4 - насос СЦН-60 с электродвигателем; 5 - электроконтактный манометр; 6 - блок сепараторов СТ 500-2; 7 - фильтры ТФБ; 8 - перепускной клапан; 9 - заправочный агрегат ЗА-500

Это достигается тем, что при повышении в системе давления сверх допустимого клапан 8 перепускает топливо из магистрального трубопровода по обводной линии во всасывающий трубопровод насосного агрегата.

Применение перепускного клапана позволило сократить количество оборудования вследствие исключения гидроамортизаторов (демпферных устройств) и регуляторов давления и ограничить давление в трубопроводной сети сверх допустимой величины за счет сброса топлива в трубопровод обратного слива.

На рис. показана принципиальная схема развертывания сборно-разборной системы ЦЗТ-4, а ее основные технические данные следующие:



Рисунок 6 - Схема развертывания системы ЦЗТ-4:

1 - резервуар Р-25; 2 - блок фильтров сепараторов СТ-500-3; 3 - передвижная насосная установка; 4 - магистральный трубопровод; 5 - распределительный трубопровод; 6 - заправочный агрегат ЗА-4; 7 - регулятор давления; 8 - гаситель гидроударов; 9 - задвижка; 10 - бензоэлектрический агрегат

Насосная станция ЦЗТ-4 смонтирована на шасси автомобильного прицепа 2ПН-4 и состоит из моторного отсека и отсека специального оборудования, разделенного металлической перегородкой. В моторном отсеке установлен двигатель ЗИЛ-375 со всеми обслуживающими его системами, в отсеке спецоборудования - центробежный насос 6 НГМ-7X2, вспомогательный насос СКФ-4, два блока фильтров тонкой очистки с фторопластовыми фильтрационными элементами, дозатор для добавления в топливо противоводокристаллизационной жидкости «И-М», бак для ПВК-жидкости емкостью 200 л, система пожаротушения, электрооборудование, сигнализация и контрольно-измерительные приборы. Все оборудование закрыто металлическим капотом.

К насосной станции подключается блок фильтров-сепараторов, состоящий из четырех сепараторов типа СТ500-3М, установленных на одной раме, с общей пропускной способностью 2000 л/мин. Специальное оборудование заправочного агрегата ЗА-4 (рис. 14) смонтировано на раме и закрыто металлическим капотом. Оно состоит из фильтра тонкой очистки с фторопластовыми элементами, счетчика СЖШ-1000, воздушно-гидравлического колпака, катушки с раздаточным рукавом диаметром 50 мм, длиной 20 м, раздаточным краном РП-40, запорно-регулировочной и измерительной арматуры.

Рисунок 7 - Схема заправочного агрегата ЗА-4:

1 - вентиль магистральный; 2 - манометр; 3 - регулятор давления; 4 - сливная трубка; 5 - дифференциальный манометр;6 - фильтр тонкой очистки; 7 - счетчик; 8 - воздушно-гидравлический колпак; 9 - раздаточный рукав; 10 - раздаточный кран; 11 - барабан; 12 - задвижка; 13 - сливные вентили

Управление, сигнализация и связь в системе ЦЗТ-4 предусматривает возможность одновременной работы всех заправочных агрегатов и насосных станций, а также заправку с любого агрегата.

Питание электрооборудования, сигнализации и освещения (напряжение 24В) подается от двух-трех аккумуляторных тележек типа Ст-5М. Питание электрооборудования в момент пуска двигателя ЗИЛ-375 осуществляется от аккумуляторной батареи 6СТМ-128.

В состав упрощенных систем ЦЗС в общем случае входят следующие основные сооружения и оборудование: трубопроводы и трубопроводная арматура из промышленного комплекта трубопровода РТ-100-1,5 или магистрального трубопровода МТ-150; расходные резервуары; насосная станция или отдельные насосные агрегаты; фильтрационный пункт или отдельные фильтры и сепараторы; присоединительные колонки; заправочные пункты со стационарными или передвижными заправочными агрегатами; оборудование для защиты системы от гидравлических ударов; средства управления насосными агрегатами; противопожарное оборудование.

Количество, тип и размещение сооружений и оборудования определяется в зависимости от конкретных условий аэропорта, связанных с его расположением и планировкой, учетом интенсивности движения, типов эксплуатируемых самолетов, количества подачи топлива на заправку и др. Трубопроводная сеть упрощенных систем ЦЗС монтировалась, как правило, из оцинкованных труб с условным диаметром 100 или 150 мм и запорной арматуры, входящих в комплекты сборно-разборных трубопроводов РТ-100X1,5 и МТ-150.

Комплект РТ-100-1,5 при устройстве системы ЦЗС может использоваться полностью или частично в зависимости от принятой технологической схемы и протяженности трубопроводной сети. При производительности системы ЦЗС до 1000 л/мин магистральная часть прокладывается в одну нитку, а свыше 1000 л/мин - в две. В последнем случае экономически более целесообразно вместо двух ниток Ду-100 мм прокладывать одну нитку Ду-150 мм из труб и оборудования из комплекта сборно-разборного магистрального трубопровода МТ-150. Следует отметить, что устройство упрощенных систем из труб и оборудования сборно-разборного комплекта МТ-150 позволяет увеличить производительность до 3000 - 4000 л/мин при прокладке магистральной части в одну нитку.

Соединение труб и других элементов сборно-разборных трубопроводов осуществляется с помощью соединительного устройства, состоящего из муфт типа МПТ и резиновых уплотнительных колец.

Для устройства поворотов, отводов и различных разветвлений в комплектах имеются фасонные части: угольники под 90 и 45°, тройники, крестовины и переходники. С помощью фасонных частей в системе ЦЗС производится обвязка всего оборудования: резервуаров, фильтров, фильтров-сепараторов, запорно-регулирующих устройств.

В качестве расходных резервуаров в упрощенных системах ЦЗС применяются металлические горизонтальные и вертикальные резервуары стандартного ряда, изготовляемые по типовым проектам, но с обязательной дополнительной доработкой.

Предпочтение отдается наземной установке горизонтальных резервуаров емкостью 25,50 и 75 м3 и вертикальных металлических резервуаров емкостью 400 и 700 м3. Возможные варианты использования горизонтальных резервуаров в системах ЦЗС в зависимости от среднесуточного расхода топлива в аэропорту приведены.

Резервуары должны иметь внутреннее противокоррозионное покрытие и специальное оборудование. К специальному оборудованию резервуаров, эксплуатируемых в упрощенных системах ЦЗС, относится стандартное технологическое оборудование, устанавливаемое на обычных складских резервуарах (дыхательные клапаны, огневые предохранители, приемо-раздаточные патрубки и т. д.), и дополнительные устройства. К последним относятся: плавающие топливозаборные устройства и дренажные устройства для слива отстоя из резервуаров.

Подача топлива по трубопроводной сети в упрощенных системах ЦЗС к местам заправки ВС производится, как правило, с помощью одного или двух центробежных насосов, параллельно включенных в сеть. Независимо от производительности системы в насосной станции предусматривается установка не менее двух насосных агрегатов, один из которых является рабочим, а другой - резервным.

В зависимости от принятого способа управления, насосные агрегаты могут производить подачу топлива на заправку путем автоматического включения одного или двух насосов с помощью электроконтактных манометров (или датчиков) или дистанционно - от мест стоянки самолетов на перроне. При автоматическом управлении предусматривается последовательное включение одного или двух насосных агрегатов в зависимости от количества заправляемых самолетов. В случае аварии одного из насосов система сохраняет работоспособность, но с пониженной производительностью.

Технологические схемы упрощенных ЦЗС предусматривают фильтрацию топлива: при заполнении расходных резервуаров, после насосных агрегатов и перед выдачей в ВС на заправочных пунктах. Водоотделение осуществляется в расходных резервуарах (отстаиванием) и на последней ступени непосредственно на заправочных агрегатах фильтрами-сепараторами. В отдельных случаях фильтры-сепараторы устанавливаются не на агрегатах, а отдельной группой (в виде блоков) на магистральном трубопроводе перед распределительным коллектором.

Сборно-разборные системы типа ЦЗ-1М и ЦЗТ-4 широко применяемые для государственной авиации относятся к видам мобильных ГЗТ.

Комплекты оборудования этих систем приспособлены в разобранном состоянии, включая резервуары, транспортироваться железнодорожным и автомобильным транспортом. Такие системы разворачивались также на аэродромах совместного базирования и совместного использования гражданской и государственной авиации, на временных аэропортах и площадках ПАНХ, аэродромах летных училищ гражданской авиации и аэроклубов.

Сборно-разборные комплекты ГЗТ находились на эксплуатации зарубежных топливозаправочных компаний гражданской авиации для обеспечения полетов на новых небольших аэродромах и вертолетодромах, а также для оказания топливозаправочных услуг военным ведомствам [6]. Из анализа зарубежных данных 80 - 90 годов можно сделать вывод о разработке и применении в локальных войнах комплектов аэродромных систем ГЗТ с эластичными резервуарами вместимостью от 200 л до 2500 л и рукавами для обеспечения групповой заправки от 2 - 4 вертолетов до 12 самолетов военных ведомств [4-6].

В настоящее время сборно-разборные системы ГЗТ в гражданской авиации РФ реконструируются с заменой выработавшего ресурс оборудования на новое оборудование, в том числе импортного производства, или полностью заменяются новыми стационарными системами с современным оборудованием.



3. Основное оборудование групповых заправщиков топливом

Выделение стационарных и сборно-разборных систем ГЗТ в обособленные объекты, работающие в комплексе с основными сооружениями и оборудованием складов ГСМ, является для большинства крупных аэропортов наиболее рациональным вариантом, учитывая сложные и многоплановые задачи топливообеспечения аэропорта.

Кроме того, не во всех зарубежных аэропортах владельцами аэродромного склада ГСМ и систем ГЗТ являются одни и те же компании. Аналогичная тенденция отмечается и в аэропортах гражданской авиации РФ, когда в результате приватизации аэропортовое оборудование становится собственностью разных юридических лиц, частных и муниципальных образований. Эти особенности должны учитываться, в том числе в составе оборудования и конструктивных особенностях групповых заправщиков. Отмечаются следующие направления изменения состава и конструкции оборудования.

1. В приемной группе систем ГЗТ дополнительно устанавливаются узлы учета объема нефтепродуктов, поданных в систему ГЗТ из резервуаров основного склада или из автоцистерн.

Совершенствуется система измерения уровня топлива в резервуарах:

3. В системах ГЗТ кроме гидрантных топливозаправочных колонок на перронах устанавливаются стационарные, в том числе шахтного типа, агрегаты заправки, а также пункты налива топливом цистерн ТЗА.

4. Устанавливаются системы контроля герметичности трубопроводных коммуникаций, совершенствуется система мониторинга герметичности резервуаров.

5. Совершенствуется система контроля качества топлива на всем пути его подачи к заправляемым ВС.

6. На смену устройств снижающих опасность гидроударных процессов в коммуникациях ГЗА устанавливаются системы, предотвращающие пульсации и гидроударные процессы в системе при заправке ВС.

7. Совершенствуются мероприятия и способы снижения опасного проявления статического электричества при выполнении технологических операций.

8. Совершенствуется система метрологического обеспечения рабочих операций ГЗТ, в том числе поверки без демонтажа средства измерения из магистралей.

Особенностью современного строительства и реконструкции стационарных ГЗТ является также применение оборудования зарубежного производства, а также нового отечественного оборудования с новыми конструктивными элементами и принципами функционирования.

3.1 Узлы учета топлива

В приемных группах современных ГЗТ могут устанавливаться объемные счетчики жидкости, узлы учета и установки перекачки и учета. Зарубежные мотонасосно-измерительные аналоги (например, из Германии) выпускаются с пропускной способностью от 60 до 180 м3/ч, отечественные образцы перекачки и учета нефтепродуктов, которые могут устанавливать в приемной группе ГЗТ, могут быть от 30 до 70 м3/ч с погрешностью счетчика ±25%.

Современный узел учета модульного типа для приемной группы системы ГЗТ (рис. 15) состоит из объемного счетчика 1 типа ППО или ППВ с погрешностью ±25%, газоотделителя 2, соответствующего счетчику по условному проходу и обеспечивающему отделение паров топлива на заданном расходе, фильтра 3, затворов 4 с механическим или электрическим приводом.



Рисунок 8 - Узел учета топлива

1 - объемный счетчик типа ППО, ППВ; 2 - фильтр; 3 - газоотделитель; 4 - затвор.

По требованию заказчика отечественный узел может быть укомплектован счетчиком с фактической погрешностью ± 0,1% на заданном расходе, плотномером, устройством съема сигналов типа УСС на счетчике вместо механического отсчетного указателя или вместе с ним, контроллером, и пультом дистанционного управления, термодатчиком, клапаном - отсекателем для отпуска определенно дозы топлива, или в случае контроля и поверки счетчика встроенным мерником 2 разряда заданным объемом до2000 дм3 с погрешностью ± 0,05%. При установке на узле указанного оборудования прием топлива в резервуары ГЗТ может осуществляться как в единицах объема, так и в единицах массы.

Принципиальная схема узла учета с поверкой (контролем) счетчика мерником приведена на рис.



Рисунок 9 - Типовое оборудование приемной группы:

1 - продуктопровод (емкость); 2 - электронасос; 3 - электрозатвор; 4 - газоотделитель; 5 - фильтр; 6 - счетчик; 7 - мерник 2-го разряда (+0,05 - 0,08%); 8 - контроллер; 9 - компьютер.

Узлы учета могут входить в компьютерные системы ГЗТ для учета приема, наличия в резервуарах и выдачи на заправку топлива. Отметим, что узлы аналогичные учета могут устанавливаться в приемных группах АЗС и ТЗП.

Технические характеристики узлов учета для систем ГЗТ, АЗС и ТЗП приведены в таблице.

Таблица - Технические характеристики узлов учета топлива

3.2 Резервуарная группа

По отечественным и зарубежным нормам в системах ГЗТ должно быть не менее 3-х резервуаров с внутренним антикоррозионным покрытием, оснащенных общим промышленным оборудованием, а также плавающим топливозаборным оборудованием.

В настоящее время в системах ГЗТ находят применение следующие типы резервуаров:

Вертикальные наземные сварные с избыточным давлением 0,002 МПа и вакуумом до 0,0025 МПа вместимостью от 100 до 1000 м3;

Горизонтальные наземные и подземные сварные, рассчитанные на избыточное давление до 0,04 МПа вместимостью от 3 до 100 м3;

Вместимость каждого из резервуаров, как правило, должна соответствовать суточной потребности в заправке топливом ВС в пиковые периоды использования ГЗТ [20]. В соответствие с отечественной и зарубежной практикой рекомендуется применение одинаковых по вместимости и конструкции резервуаров, оборудование которых должно обеспечивать прием, отстаивание и выдачу топлива [19-20].

В системах ЦЗС высокой и средней производительности обычно используются вертикальные цилиндрические резервуары (рис. 17-18), а в упрощенных системах с суточным расходом не более 100 м3 - горизонтальные резервуары (рис. 18). Основные характеристики вертикальных резервуаров рулонной сборки со щитовой кровлей приведены в таблице.

Таблица - Основные технические характеристики вертикальных цилиндрических резервуаров

Вертикальные резервуары устанавливаются только наземно на специальном песчаном основании.



Рисунок 10 - Вертикальный резервуар и его оборудование:

1 -- корпус; 2 -- ограждение; 3 -- пеногенератор; 4 -- предохранительный (гидравлический) клапан; 5 -- дыхательный клапан механический; 6 -- замерный люк; 7 -- световой люк; 8 -- сниженный пробоотборник; 9 -- сигнализатор предельного уровня; 10 -- лестница; 11 -- указатель уровня; 12 -- управление хлопушкой; 13 -- хлопушка; 14 -- приемо-раздаточный патрубок; 15 -- плавающее топливозаборное устройство; 16 -- песчаное основание; 17 -- люк-лаз; 18 -- сифонный кран

Наиболее перспективными являются вертикальные резервуары (рис. 18) с конусными днищами и гладкими внутренними поверхностями. Это обеспечивает надежный и удобный сбор и последующее удаление из резервуара продуктов отстоя, а также удобное нанесение на стенки антикоррозионных покрытий. Типовые проекты предусматривают строительство таких резервуаров емкостью 400, 700, 1000, 2000, 3000 и 5000 м3 с внутренними антикоррозионными покрытиями.



Рисунок 11 - Вертикальный резервуар с коническим днищем и дополнительным оборудованием:

1 - приемо-раздаточный патрубок; 2 - днище коническое; 3 - плавающее топливозаборное устройство; 4 - сливная труба; 5 - вентиль; 6 - присоединительное устройство; 7 - плавающий понтон; 8 - огневой предохранитель; 9 - воздушный фильтр; 10 - механический дыхательный клапан

Горизонтальные резервуары устанавливают наземно, полуподземно и подземно. Предпочтение отдается наземной установке, так как создаются благоприятные условия для работы насосных станций (обеспечивается подпор) и отпадает необходимость в применении самовсасывающих насосов. Кроме того, при наземной установке значительно улучшаются условия эксплуатации и обслуживания резервуаров при проведении регламентных работ. При наземной установке резервуары размещаются на фундаментах, а при подземной и полуподземной - на песчаном основании.

Если в местах установки резервуаров имеются грунтовые воды, то при подземной установке размещаются на бетонных фундаментах, к которым они крепятся специальными бандажами. Основные технические данные горизонтальных резервуаров приведены в таблице.



Таблица - Основные технические характеристики горизонтальных цилиндрических резервуаров

Для заполнения и опорожнения резервуаров, а также для надежного хранения топлива и правильной эксплуатации резервуаров на них устанавливают специальное оборудование, изготовляемое по соответствующим ГОСТ. Это оборудование включает: световой люк, люк-лаз, дыхательные и предохранительные клапаны, замерный люк, сифонные краны, хлопушки с устройствами для их управления, указатели уровня, огневые предохранители и другое оборудование. Выбор оборудования резервуаров производится в зависимости от их конструкции, пропускной способности приемораздаточных устройств и подачи насосных станций.

Для расходных резервуаров систем ЦЗС этого оборудования недостаточно, так как к ним предъявляются более жесткие требования к обеспечению выдачи топлива из верхних, наиболее отстоявшихся слоев; надежной защите топлива от попадания в него пыли и влаги из атмосферы, а также продуктов коррозии, которые могут образовываться на внутренних стенках резервуаров. Для выполнения этих требований на расходных резервуарах необходимо устанавливать дополнительное специальное оборудование, а внутренние их поверхности покрывать антикоррозионными материалами.

В качестве дополнительного оборудования используются: плавающие топливозаборные устройства для верхнего забора топлива, воздушные фильтры, устройства для удаления отстоя, а также плавающие крыши и понтоны (см. рис.).

Рисунок 12 - Типовая: схема размещения технологического оборудования на наземном горизонтальном цилиндрическом резервуар:

1 - дыхательный клапан (на группу резервуаров); 2 - воздухопровод; 3 - уровнемер; 4 - мостик; 5 - болт крепления тросом управления заборной трубой; 5 - патрубок; 7 - аварийный клапан (дыхательный); 8 - трос управления заборной трубой; 9 - люк-лаз (500 мм); 10 - поплавок заборной трубы; 11 - заборная труба; 12 - всасывающая магистраль; 13 - 25 мм клапан слива отстоя; 14 -опора; 15 - стальная накладка; 16 - приемный трубопровод

В международных требованиях [26] не предусматривается применение для ГЗТ резервуаров с плавающими крышами и понтонами. Авиатопливо должно храниться в горизонтальных и вертикальных резервуарах с неподвижной крышей. Новые резервуары должны быть сконструированы таким образом, чтобы не допустить попадание в них воды и грязи, также должен быть обеспечен легкий слив отстоя из резервуаров. Для горизонтальных резервуаров должен быть предусмотрен минимальный угол наклона в отношении 1:50 в сторону устройства слива отстоя, а вертикальные резервуары должны иметь конусообразное днище с наклоном 1:30 к центру отстойника.

Для внутренних поверхностей резервуаров в качестве антикоррозионных покрытий применяются: металлизация, эмалирование, лакокрасочные материалы, стеклопласт на основе полиэфирных и эпоксидных смол.

Резервуары, имеющие антикоррозионные покрытия из диэлектрических материалов, оборудуются устройствами для отвода статического электричества с поверхности топлива. Ниже рассматривается основное стандартное и дополнительное оборудование резервуаров.

Приемо-раздаточный патрубок 1 (рис. 20) предназначен для заполнения резервуара или выдачи из него топлива. Он вваривается в нижний пояс корпуса 3 резервуара. Диаметр патрубка выбирается с учетом расхода, с которым заполняется резервуар. Зависимость диаметра патрубка от расхода представлена в таблице.

Таблица - Основные характеристики оборудования резервуаров

Количество приемо-раздаточных патрубков может быть различным и зависит от расчетного расхода или обусловливается технологическими требованиями.



Рисунок 13 - Приемно-раздаточное оборудование резервуаров

В расходных резервуарах систем ЦЗС на раздаточном патрубке должно быть установлено плавающее топливозаборное устройство 10. Это требование для вертикальных резервуаров является обязательным. Плавающее топливозаборное устройство ПУВ (рис. 21) предназначено для выдачи из резервуара наиболее чистого, отстоявшегося топлива из верхнего слоя. Оно представляет собой подъемную трубу 5, один конец которой соединен шарниром 6 с приемо-раздаточным патрубком 1 и хлопушкой 2, а другой оборудован поплавком 4, удерживающим трубу в верхнем слое топлива. Плавающие топливозаборные устройства изготовляются с диаметром условного прохода 100, 150 и 250 мм, с пропускной способностью соответственно 70 - 120, 150 - 200 и 300 - 500 м3/ч.



Рисунок 14 - Плавающее топливозаборное устройство

Хлопушка (см. рис.) предназначена для предотвращения утечки топлива из резервуара в случае неисправности задвижки на трубопроводе. Она устанавливается на приемо-раздаточном патрубке внутри резервуара. Хлопушка перекрывает проходное сечение патрубка под действием собственной силы тяжести и давления столба топлива. Диаметр хлопушки определяется диаметром приемо-раздаточного патрубка. В таблице 13 приведены марки хлопушек и размеры их диаметра. При выдаче топлива из резервуара хлопушка открывается при помощи механизма бокового управления.

Рисунок 15 - Приемо-раздаточное оборудование резервуаров



Механизм бокового управления хлопушкой (см. рис. 22) имеет вал 7, на наружном конце которого закреплен штурвал 4, а на внутреннем - барабан 8, соединенный тросом с хлопушкой 1 В месте прохода вала 7 через стенку резервуара установлено сальниковое устройство 6. При вращении штурвала 4 вращается барабан 8, на который наматывается прикрепленный к нему трос 11, и открывает хлопушку 1 Для удержания хлопушки в открытом положении имеется стопор 5, фиксирующий штурвал. В случае обрыва троса 11 пользуются аварийным тросом, один конец которого прикреплен к хлопушке, а другой выведен и закреплен у светового люка.

Перепускное устройство (см. рис. 22) предназначено для облегчения открытия хлопушки за счет выравнивания давления топлива по обе стороны хлопушки. Перепускное устройство устанавливают на резервуарах высотой более 5 м. При меньшей высоте устанавливать его нецелесообразно, так как давление столба жидкости будет небольшим. Перепускное устройство состоит из трубки 2 диаметром 25 мм и вентиля. Один конец трубки вварен в приемо-раздаточный патрубок, а другой - в стенку резервуара. Перепускное устройство выпускают одного типа независимо от диаметра приемо-раздаточного патрубка.

Световой люк предназначается для доступа обслуживающего персонала, проветривания и освещения резервуара при ремонтных и зачистных работах. Кроме того, он используется при подъеме хлопушек при повреждении троса управления. Световой люк устанавливают на кровле резервуара над приемо-раздаточным патрубком с хлопушкой. В резервуарах емкостью свыше 2000 м3 делают два световых люка. Для резервуаров других объемов количество световых люков принимают по числу приемо-раздаточных патрубков. Диаметр люка в свету 500 мм.

Люк-лаз предназначен для доступа обслуживающего персонала в резервуар при его осмотре, зачистке и ремонте. Он также служит для вентиляции резервуара. Люк-лаз расположен диаметрально противоположно световому люку. Узлы люк-лаза в отличие от светового усилены, так как он расположен в нижнем поясе корпуса резервуара, где имеется значительное гидростатическое давление. Резервуары емкостью свыше 2000 м3 имеют два люка-лаза. Диаметр люка-лаза ПЛ-500 в свету 500 мм. Световые люки и люки-лазы должны быть прочными и герметичными, обычно их делают сварными, а для уплотнения применяют специальные прокладки.

Замерный люк (рис. 23) предназначен для замера уровня топлива в резервуаре рулеткой, а также для взятия проб пробоотборниками. Он устанавливается на кровле резервуара и крепится к его замерному патрубку фланцем 7. Замерный люк состоит из корпуса 5, кулисы 4, крышки 3, маховика 2, прокладки 1 и педали 6. Крышка 3, подвешенная к кулисе 4, прижата к корпусу маховичком Отведя в сторону маховичок и нажав ногой на педаль 6, открывают отверстие люка. Замерные люки выпускаются с диаметром условного прохода 100 мм для горизонтальных резервуаров и 150 мм - для вертикальных резервуаров.

Механический дыхательный клапан (рис. 24) предназначен для поддержания внутри резервуара установленной величины избыточного давления или разрежения, которые образуются при заполнении резервуара и выдаче из него топлива, а также при изменении объема газов в паровом пространстве резервуара вследствие колебания температуры. Величина избыточного давления и вакуума зависит от прочности крыши и не должна превышать допустимых пределов. На рис. 24 изображен наиболее распространенный дыхательный клапан, допускающий повышение давления в паровоздушном пространстве резервуара не более чем на 190 мм вод. ст. и разрежения не более 25 мм вод. ст. Необходимо также учитывать, что пропускная способность дыхательного клапана при прохождении через него паровоздушной смеси должна соответствовать пропускной способности приемо-раздаточного патрубка. Если пропускная способность дыхательного клапана будет меньше пропускной способности приемо-раздаточного патрубка, создадутся условия для возрастания избыточного давления или разряжения выше допустимых, что может привести к разрушению кровли резервуара. Если максимальная пропускная способность одного дыхательного клапана недостаточна, устанавливают два клапана. Величины пропускной способности клапанов приведены в таблице.

Принцип работы клапана заключается в том, что при достижении в паровоздушном пространстве резервуара избыточного давления выше установленного клапан 8 под воздействием этого давления открывается и выпускает паровоздушную смесь и атмосферу через правую камеру, прикрытую огнезащитной сеткой.

При разряжении клапан 2 под давлением наружного воздуха поднимается, обеспечивая поступление воздуха в резервуар через левую камеру. Как только внутри резервуара установится расчетная величина избыточного давления или разрежения, соответствующие клапаны закрываются под воздействием силы тяжести.

Конструкция указанного дыхательного клапана имеет недостаток: тарелки клапана при работе в условиях низких температур могут примерзать к седлам и клапан окажется неработоспособным. Этот недостаток может быть устранен путем изоляции смерзающихся поверхностей фторопластом. Для этого на каждой тарелке клапана закрепляется фторопластовая пленка, седла изолируются фторопластовыми пластинами, штоки обертываются фторопластовыми пластинами и устанавливаются в направляющих трубках, изготовленных из фторопласта.

Кроме указанных дыхательных клапанов, используются непримерзающие мембранные дыхательные клапаны типа НДКМ, которые отличаются от существующих дыхательных клапанов типа КД тем, что имеют другое конструктивное исполнение и обладают в 3 - 5 раз большей пропускной способностью при одинаковом диаметре присоединительного патрубка. Это позволяет сократить число клапанов, устанавливаемых на резервуаре. Конструкция клапана позволяет производить широкое регулирование пределов его срабатывания: при вакууме от 20 до 70 мм вод. ст., а при давлении от 100 до 200 мм вод. ст. Дыхательные клапаны НКДМ имеют присоединительные патрубки с диаметром условного прохода 150, 200, 250 и 350 мм.

Предохранительный гидравлический клапан (рис. 25) предназначен для тех же целей, что и механический дыхательный клапан и выполняет его роль при выходе последнего из строя или при нарушении технологического режима. Он работает по принципу гидравлических затворов, т. е. столб малоиспаряющейся жидкости препятствует свободному выходу паровоздушной смеси из резервуара и входу в него атмосферного воздуха. В качестве такой жидкости может быть использовано соляровое масло или дизельное топливо. Клапан срабатывает при избыточном давлении 200 мм вод. ст. и при разрежении 40 мм вод. ст.

Рисунок 16 - Предохранительный гидравлический клапан:

1 - пробка; 2 - сливная труба; 3 - корпус клапана; 4 - колпак; 5 - труба; 6 - растяжка; 7 - крышка; 8 - воронка; 9 - щуп

Клапан в резервуаре должен устанавливаться строго горизонтально (по присоединительному фланцу). Он заливается жидкостью после установки его на резервуар, причем до уровня, определенного предварительной регулировкой на давление и разрежение сжатым воздухом. Зависимость пропускной способности предохранительного клапана от диаметра его условного прохода представлена в таблице13.

...