Автоматизированная система учетных операций выдачи и приема авиа-ГСМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Факультет «Подготовки авиационных специалистов»

Ульяновский институт гражданской авиации

Автоматизированная система учетных операций выдачи и приема авиа-ГСМ

Миронычев Д.А. Студент



Аннотация

Статья посвящена исследованию и ознакомлению с автоматическими средствами управления складом ГСМ. Так же целью данной работы является ознакомление с автоматизированными системами учетных операций приема и выдачи авиаГСМ в частности. Так как на многих предприятиях, занимающихся обеспечением ВС авиаГСМ, средства контроля за технологическими процессами морально устарели. Требуется их модернизация и внедрение автоматизации.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, склад ГСМ, горюче-смазочные материалы, противоводокристаллизационная жидкость, распределенная система управления.



Annotation

The article is devoted to the study and acquaintance with the automatic means of fuel warehouse management. Also, the purpose of this work is to familiarize with the automated systems of accounting operations of receiving and issuing aviation fuel in particular. Since many enterprises engaged in providing aircraft fuel, means of control over technological processes are obsolete. Their modernization and implementation of automation are required.

Keywords: automated control system, fuel storage, fuels and lubricants, antiwater crystallization liquid, distributed control system.



Введение

Обеспечение воздушных судов различными видами ГСМ - сложная задача и многоуровневый технологический процесс. Горючее проделывает большой путь, начиная от его прибытия на склад, его слива и перекачки, фильтрации, заканчивая заправкой в бак воздушного судна. Малейшие просчеты и ошибки в данной работе могут привести к тяжелым последствиям. Поэтому крайне важно обеспечивать своевременный и надежный контроль над всеми технологическими операциями, которые касаются обеспечения воздушных судов ГСМ.

На сегодняшний день процесс обеспечения топливом ВС хорошо отработан, и в него внедрены все необходимые меры безопасности. Специалисты в этой области также занимаются разработкой средств автоматизации технологического процесса, что должно максимально исключить ошибочные действия персонала.



Автоматизация контроля технологических процессов

Система контроля, а также учета авиационных бензинов и керосина, которая существует на данный момент на складе ГСМ, оснащена средствами локальной автоматики в основном наиболее важных контуров управления, которые обеспечивают в основном отключение агрегатов при достижении предельных значений. Применяемые средства измерения, контроля и отображения параметров имеют низкую степень интеграции элементной базы, низкую надежность.

Имеющиеся средства автоматики не способны обеспечить: ни архивацию данных, ни возможность передачи их на административный уровень управления, ни управление складом. Для принятия соответствующих решений используется субъективизм и профессионализм лиц, уполномоченных на это. Существующие средства автоматизации в основном сигнализируют параметры и защиты, действующие на остановку оборудования, так как оператор не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего объекта. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация.

Недостатки перечисленных выше и средств управления подтверждают актуальность модернизации системы контроля и учета авиационного топлива на складе ГСМ на основе комплексной автоматизации, обеспечивающей автоматическое ведение технологического процесса с помощью автоматических регуляторов, автоматизированного рабочего места оператора и применения методов оптимизации.

Устранение недостатков автоматизации

Изучение технических средств автоматизации и их последующий выбор - главный метод устранения этих недостатков. Одним из требований при выборе технических средств автоматизации является однотипность используемого оборудования и один производитель, так как оборудования разных фирм имеют различные интерфейсы, что может привести к трудностям при подключении оборудования.

Наибольшее распространение получили ультразвуковые датчики измерения уровня жидкости, благодаря свойству звуковых колебаний распространяться в любых упругих средах между излучателем и измеряемой средой может находиться металлическая стенка, что позволяет вести измерение без контакта измерительных элементов с контролируемой средой и без электрических вводов в резервуар. Российские специалисты широко использует датчик ДУУ10-08, выпускаемый фирмой "Альбатрос", обладающий следующими характеристиками:

1. Измеряемая среда: нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы и другие агрессивные среды;

2. Диапазон измерения: от 1 до 25 м;

3. Выходные сигналы, протокол: Аналоговый 4...20 мА, HART;

4. Степень защиты от внешних воздействий: IP68 по ГОСТ 1425;

5. Погрешность измерений: ± 1,0 мм.

Датчик может осуществлять контактное автоматическое измерение до трех уровней раздела несмешиваемых жидких продуктов (всего не более трех уровней и уровней раздела); измерение давления контролируемой среды в одной точке (на конце датчика); местную индикацию данных измерений уровней, температуры, давления и другое.

Датчики температуры также получили широкое распространение в работе службы ГСМ. Наиболее удобный и практичный в использовании датчик, также выпускается фирмой "Альбатрос" и имеет название ДТМ2-15.

Характеристики датчика следующие:

1. Измеряемая среда: Нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные среды;

2. Диапазон измерения: 45...+125 ⁰С;

3. Выходные сигналы, протокол: Аналоговый 4...20 мА, HART;

4. Степень защиты от внешних воздействий: IP68 по ГОСТ 1425;

5. Погрешность измерений: ±(0,5..2,0) ⁰С.

Датчик температуры многоточечный ДТМ2-15 предназначен для непрерывного контроля температуры жидких продуктов в резервуарах технологических и товарных парков в нескольких точках по высоте заполнения резервуара.

Датчик ДТМ2-15 осуществляет контактное автоматическое измерение температуры контролируемой среды в точках с шагом, кратным 0,25 м по высоте резервуара.

Перепад давления - важный физический параметр, необходимый для работы фильтров. На складе ГСМ находятся технологические трубопроводы вместе с фильтрами, и рабочие постоянно следят за перепадом давления на них. Стоит учесть, что перепад давления должен быть в пределах 20-40 кПа. Более низкий перепад давления сигнализирует о том, что фильтр сильно загрязнен и требуется замена отдельных элементов, в противном случае, загрязнения фильтра значительно повлияют на качество авиационного топлива и могут привести к тяжелым последствиям.

Широко используется на складе ГСМ преобразователь давления Альбатрос p20 типа 403026 со следующими характеристиками:

1. Измеряемая среда: газообразные продукты, нефтепродукты, пары;

2. Диапазон измерения: 10...500кПа;

3. Выходные сигналы, протокол: аналоговый 4...20 мА;

4. Диапазон температуры контролируемой среды: от -50 до 85⁰ С;

5. Погрешность измерения: ±0,1%;

Преобразователь давления Альбатрос р20 типа 403026 применяется в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической отраслей промышленности. Преобразователь давления выпускается с индикацией параметров на жидкокристаллическом дисплее. Прибор является программируемым, что позволяет настраивать его для решения различных измерительных задач. Преобразователь давления имеет также ручное управление по месту установки, которое осуществляется при помощи поворотной кнопки и ЖК-дисплея.

Качество авиаГСМ - это совокупность их свойств, определяющая способность этих материалов удовлетворять установленным требованиям в соответствии с прямым назначением.

Свойства авиаГСМ характеризуются так называемыми показателями качества, количественная оценка которых позволяет у становить соответствие качества продуктов требованиям ГОСТа. Осуществляется контроль качества по важным показателям: массовой плотности, фракционного состава, вязкости, температуры взрыва в закрытом тигле, температуры начала кристаллизации. Данный перечень показателей определяется в лабораториях предприятия. Не менее важными показателями являются наличие свободной воды и механических примесей в топливе.

Основной прибор, использующийся российскими специалистами, является прибор ПОЗ-Т. Прибор изготовлен из пластмассы и состоит из двух частей - неподвижной, соединенной одним концом с корпусом шприцадозатора, и подвижной крышки, соединенной с механизмом открытия и закрытия датчика. Подвижная и неподвижная части датчика имеют топливные каналы. Два топливных канала имеют калиброванные отверстия. Применяется вместе со специальными двухслойными бумажными индикаторами, позволяющие определить содержание воды и механических примесей в топливе. Прибор имеет достаточно высокую цену, но позволяет с большой точностью определить содержание опасных примесей в авиатопливе.

Для предупреждения кристаллизации воды, выделяющейся из авиационного топлива, в него впрыскивается противоводокристализационная жидкость. Добавление ПВК жидкостей производится на пунктах налива топлива в подвижные средства заправки воздушных судов и транспортировки топлива.

Измерительный комплекс УПН-10 предназначен для автоматического ввода присадок в основной продукт, непосредственно, во время налива в цистерну по ранее заданному процентному соотношению присадки, относительно основного продукта. Данная система может применяться на различных типах жидкости, включая химические присадки.

Комплекс измерительный включает в себя: емкость приема, хранения, выдачи присадки, и блока дозирования присадки.

Процесс дозирования заключается во впрыскивании порции присадки в трубопровод, по которому подается базовый продукт.

Дозатор вводит присадку в продукт порциями переменного объема, не меньшими заданного минимального объёма (Упорц.мин). Программа управления дозатором учитывает инерционность срабатывания клапана и счетчика дозатора. При получении несоответствия фактически отпущенной порции заданному объему следующая порция автоматически корректируется на величину ошибки предыдущей порции.

На современном складе ГСМ применяется такой агрегат, как контроллер. Используется промышленный контроллер ГАММА-11 (КПК). Он имеет модульную структуру и предназначен для построения универсальных информационно-управляющих комплексов, обладающих гибкой структурой организации аналогового и цифрового ввода/вывода с программно - ориентированными исполняемыми функциями. Прибор может работать как автономно, так и в составе АСУ ТП совместно с верхним уровнем.

Характеристики ГАММА-11 (КПК):

1. Число подключаемых датчиков: 48 модулей;

2. Тип интерфейса, протокол: RS-485, ЮБАББ-Т;

3. Степень защиты: 1Р 65 по ГОСТ 14254;

4. Скорость передачи данных: 115200 бит-с^-1;

5. Время установления рабочего режима: не более 10 с;

6. Срок службы прибора: 8 лет.

Контроллер ГАММА-11 обладает аппаратно-программными средствами визуализации информации и высокоуровневого программирования исполняемых функций (в графических образах).

Исполнительные механизмы предназначены для перемещения регулирующих органов арматуры в системах автоматического регулирования производственными процессами в соответствии с командными сигналами, поступающими от регулирующих и управляющих устройств. Механизмы изготавливаются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.

Принцип работы их основан на преобразовании электрического командного сигнала во вращательное перемещение выходного органа механизма. Механизм, устанавливается непосредственно на арматуре[2].

автоматизированный склад горючесмазочный авиационный

ГСМ разработка АСУ складом

Выше приведены все необходимые технические средства для улучшения автоматизации управления складом. АСУ разрабатывается с учетом всех приборов, которые включаются в те или иные подсистемы. АСУ склада будет состоять из трех уровней:

Первый уровень содержит в себе следующие системы:

1. Расходомеры;

2. Датчики уровня топлива;

3. Датчики давления;

4. Датчики температуры топлива;

5. Датчики, контролирующие содержание мехпримесей в топливе;

6. Исполнительные механизмы.

Системы первого уровня выполняет следующие функции: автоматический контроль параметров работы склада, насосной, фильтрационной; оценка режимов работы склада; сигнализация об аварийных режимах работы; диагностика состояния и отказов технических средств; обмен информацией с подсистемой верхнего уровня.

Второй уровень АСУ представляет собой контроллер ГАММА-11 (КПК). Он осуществляет полный контроль над всеми стадиями процессов приема, учета, хранения, выдачи и контроля топлива.

Третий и последний уровень системы АСУ представляет собой АРМ оператора, на базе промышленного панельного компьютера. Для организации связи между автоматизированным рабочим местом оператора и контроллером применен интерфейс RS-485.

С помощью АРМ оператора осуществляются следующие задачи:

1. Оперативный контроль над процессами приема, хранения, учета, контроля и выдачи авиаГСМ;

2. Оперативное отображение состояния оборудования в виде схем, диаграмм и прочего;

3. Диагностики программно - технического комплекса;

4. Ведение отчетов тревог;

5. Расчетные задачи;

6. Ведение архива сбоев и отказов в работе оборудования;

7. Составление общих отчетов о работе;

8. Организация систем противоаварийных защит (ПАЗ);

9. Регистрация эксплуатационных характеристик технологического оборудования и действий персонала;

10. Обеспечение персонала оперативной и достоверной информацией о ходе технологических процессов.

11. Взаимодействие со смежными, вышестоящими и внешними системами управления.

Как видно из всего вышеперечисленного, автоматизированная система управления складом ГСМ представляет собой трехуровневый сложный комплекс различных подсистем. Целостность АСУ позволяет осуществлять контроль над работой склада и во многом ее автоматизировать. Из этого следует, что влияние человека уменьшается, а значит, антропогенный фактор опасности снижается, и вероятность ошибки специалистов при работе на складе также падает до ничтожных значений. Система на данный момент активно развивается и внедряется в работу отечественных и зарубежных служб ГСМ.

Вся работа Автоматизированная Система Управления складом строится на различных алгоритмах, специально разработанных для каждой технологической операции.

Сбором данных о технологической операции занимается РСУ. Она управляет исполнительными механизмами. РСУ взаимосвязана с системой ПАЗ, так как при отклонении от штатного режима работы оборудования, требуется остановка оборудования, либо изменение хода технологической операции. За это и отвечает система ПАЗ.

Прием горючего на склад ГСМ, прибывшего Ж/Д транспортом

В случае, если горючее прибывает на склад таким видом транспорта, существует следующий специально разработанный алгоритм:

1. Регулировка давления на входе насосного агрегата;

2. Регулировка давления на выходе насосного агрегата;

3. Отключение насосного агрегата при достижении рабочего (заданного) уровня ГСМ в резервуаре приема;

4. Автоматическое переключение резервуара приема при достижении рабочего (заданного) уровня ГСМ;

5. Аварийная остановка при наличии верхнего аварийного уровня в приемном резервуаре.

Как видно по алгоритму, АСУ практически полностью контролирует весь процесс слива топлива из цистерн. Данный алгоритм применим также и к автомобильному транспорту, поскольку сам транспорт, доставляющий топливо, значения на ход процесса не оказывает.

Выдача авиатоплива и ПВКЖ на заправку воздушного судна

Выдача топлива в топливозаправщики - предпоследняя ступень перед заправкой горючего в баки воздушного судна. Этот процесс чрезвычайно важен, поэтому никаких ошибок в процессе заправки не должно быть. Для этого разработан следующий алгоритм:

1. Ступенчатое регулирование производительности заправки;

2. Выдача авиатоплива по заданию (по счетчику);

3. Добавка в авиатопливо ПВКЖ;

4. Контроль работоспособности оператора «Deadman»;

5. Аварийная остановка по кнопке аварийной остановки.

Система осуществляет полный контроль над выдачей ГСМ в

топливозаправщик. Использование РСУ себя вполне оправдывает, так как снижается вероятность неблагоприятного воздействия антропогенного фактора на технологический процесс[3].

Противоаварийные защиты

Как было сказано выше, РСУ связана с ПАЗ. ПАЗ - это комплексная система, которая предотвращает возможные ошибки в работе оборудования.

Существуют три термина, определяющие работу ПАЗ:

Технологические блокировки - функции, изменяющая или запрещающая изменение состояния арматуры и механизмов в процессе нормальной работы НПТС в зависимости от состояния технологического процесса. Основное отличие блокировок от защит в том, что они действуют в процессе нормальной работы оборудования, в штатных режимах.

В объем блокировок, запрещающих выполнение последующих команд во время работы системы автоматизации, входят:

1. Запрет запуска насоса при отключенном или неполнофазном питающем напряжении;

2. Запрет автоматического запуска насоса при «ручном» режиме работы;

3. Запрет ручного запуска насоса при «автоматическом» режиме работы;

4. Запрет запуска насоса при переводе насоса в режим «ремонт»;

5. Запрет запуска насоса при уровне воды в резервуаре ниже аварийного;

6. Запрет запуска насоса при закрытой входной электрозадвижке на всасывании насоса;

7. Запрет запуска насоса при неисправной работе электрозадвижки на выкиде насоса (насос запускается при отключении концевого выключателя электрозадвижки «Задвижка Закрыта»);

8. Запрет запуска насоса при превышении температуры корпуса электродвигателя выше нормы.

Технологические защиты - защиты, обеспечивают безопасную работу технологического оборудования НПТС путем экстренного автоматического перевода защищаемого оборудования в безопасное состояние в случае возникновения аварийной ситуации.

В таблице приведены некоторые виды технологических защит, которые, в случае аварийной ситуации, обеспечивают безопасность работающего оборудования.



Таблица 1.

Виды некоторых неисправностей и технологических защит

№ п/п	Вид неисправности	Действие защиты
1	Пропадание питающего напряжения на время более 1 сек	Останов насосных агрегатов, световая и звуковая сигнализация, передача аварийного сообщения на ДП.
2	Авария насоса от сети (Длительная перегрузка насоса, превышение предельного тока двигателя)	Останов аварийного насоса; световая и звуковая сигнализация; передача аварийного сообщения на ДП; включение следующего по статусу насоса; неисправный насос исключается из работы; работа восстанавливается только после включения резервного насоса.
3	Неисправность насоса или ПЧ	Останов работающего от ПЧ насоса; световая сигнализация; съем аварии с ПЧ; запуск от ПЧ следующего по статусу насоса. Если пуск происходит нормально - насос, на котором сработала защита, считается неисправным, он исключается из работы и на пульт управления и ДП выдается соответствующее сообщение. В случае повторения аварии, ПЧ считается неисправным; выдается световая и звуковая сигнализация, передача аварийного сообщения на ДП.
4	Авария насоса (перегрев корпуса э/двигателя)	аварийного сообщения на ДП; включение следующего по статусу насоса; неисправный насос исключается из работы; охлаждение.

Световая сигнализация; передача аварийного сообщения на ДП; резкое снижение уставки давления на выходе. При достижении уровня на входе до нормы: съем аварии. В случае продолжения аварийной ситуации: остановки насосной станции.

Более подробно все виды неисправностей оборудования и действия защиты изложены в нормативных документах и технических регламентах использования системы АСУ.

Технологическая сигнализация - мера оповещения о неисправности оборудования. Сигнализация по своему назначению делится на предупредительную и аварийную, по способу подачи - на звуковую и световую. Предупредительная и аварийная сигнализации включаются соответственно при выходе параметра за допустимые пределы и при срабатывании защит. Звуковая сигнализация на технологическом уровне выводится на звонок шкафа управления и имеет разную тональность. На диспетчерском уровне звуковая сигнализация осуществляется при помощи громкоговорителей АРМ оператора и имеет разную тональность в зависимости от назначения. Световая сигнализация на технологическом уровне обеспечивается двухцветной световой колонной, на диспетчерском уровне - на экране монитора АРМ оператора и различается от режима работы системы: зеленый цвет - норма; красный цвет - авария[4].



Заключение

Автоматизированная система учетных операций на складе ГСМ - новый этап в развитии топливной отрасли. Как видно из всего вышеперечисленного, автоматизированные процессы контроля над различными операциями представляют собой трехуровневый организм, непрерывно функционирующий и собирающий нужные для работы сведения. Для этого специалисты в службе горючего используют самые современные образца технических средств и приборов, существенно облегчающие труд рабочих. Автоматизация позволяет не только безошибочно выполнять все технологические процессы, но вести постоянный контроль над ними.

Сегодня автоматизация широко распространяется и внедряется в крупнейшие отрасли промышленности, такие как нефтегазовая, химическая и др. Однако ее внедрение и разработка с последующим использованием требует больших финансовых затрат. Поэтому на данное время такие системы можно увидеть лишь на крупных предприятиях.

В результате данной работы достигнута основная цель - ознакомление и изучение системы автоматизации учетных операций на складе ГСМ, а также описаны современные технические средства, модернизирующие работу службы ГСМ, работа АСУ и система защиты при нештатной ситуации.



Использованные источники

1. Сертификационные требования к организации авиатопливного обеспечения воздушных перевозок. [Электронный ресурс]. иКЬ: http://www.caa.kg/downloads/tzk.pdf (дата обращения 10.07.2018)

2. Модернизация автоматизированной системы контроля учетных

операций с ГСМ. [Электронный ресурс] .URL:http://kumertau.ugatu.su/images/file/_2015/tukov-2015primer- oformlemja.pdf (дата обращения 12.07.2018)

3. Автоматизированная система управления учетными операциями.

[Электронный ресурс]. иКЦ

http://www.olimps.lv/userfiles/subparts/pics/ASUTP_TZK_KOLCOVO.pdf (дата обращения 10.07.2018)

4. Виды технологических защит и блокировок. [Электронный ресурс]. ЦКЪ: http://old.kereng.com/products/hvo_npts_tehnolzasch.php (дата обращения 11.07.2018)

Размещено на Allbest.ru

...