4. Автоматизированные системы ц.З.С.

Основным типом систем ЦЗС, применяемых в настоящее время в большинстве современных аэропортов, являются ста­ционарные высокопроизводительные автоматизированные сис­темы централизованной заправки самолетов одним или несколькими сортами топлива. Принцип работы автоматизиро­ванной системы рассмотрим на примере системы централизо­ванной заправки самолетов одним сортом топлива с несколь­кими заправочными пунктами. Система получила наибольшее распространение в зарубежной практике и применяется в не­которых отечественных аэропортах.

В систему входят следующие основные элементы (рис. 5): станция, включающая группу приема топлива, резервуарную группу и группу фильтрации, регулирования и подачи топлива в распределительную систему раздаточных трубопроводов; сеть распределительных трубопроводов; сеть раздаточных тру­бопроводов с технологическими колодцами и раздаточными гидрантными колонками; заправочные агрегаты — передвиж­ные или стационарные.

Топливо с базового склада ГСМ с помощью насосных аг­регатов склада подается по трубо-

проводу 2 или автоцистер­нами в группу расходных резервуаров 6—8. При подаче по тру­бопроводу с избыточным давлением топливо по обводной линии попадает последовательно в фильтр грубой очистки 4 и фильтр-сепаратор 5 и в один из расходных резервуаров. Если избыточного давления в трубопроводе 2 недостаточно для преодоления сопротивления группы приема топлива или оно поступает из автоцистерн, то в этих случаях включают прием­ные насосы 3 станции. В группу расходных резервуаров вхо­дят как минимум три резервуара 6—8. При этом, если произ­водится наполнение резервуара 6, то два других резервуара 7 и 8 должны находиться один в стадии отстоя, а другой в ста­дии выдачи топлива на заправку самолетов.

Выдача топлива производится после его отстаивания из верхних слоев топлива с помощью топливозаборника 9 насос­ными агрегатами 10—12 группы фильтрации, регулирования и подачи топлива к заправочным пунктам. Если заправка са­молетов не производится, то вся система оста-

ется 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

гид­оамортизаторами 26.

Рис. 5. Схема автоматизированной системы централизованной заправки са­молетов топливом

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 самолета (1000—1250 л/мин). Если требуется большая производительность или на заправку подключают второй са­молет, расход в распределительном трубопроводе возрастает, что фиксируется расходомером 14, который фиксируя возрас­тание расхода, посылает импульс на пульт управления 16 и через вторичные приборы автоматически запускается более мощный насос — насос //, а насос 10 продолжает работать или выключается. Подача насоса 11 составляет 1250— 2500 л/мин и может обеспечить заправку одного или одно­временно двух самолетов.

Если расход в распределительной сети продолжает возрас­тать за счет увеличения производительности заправки или под­ключения на заправку дополнительных самолетов, расходомер 14 посылает импульс на пульт управления, в результате чего запускается второй насос 12..

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 самолетов 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 — 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 22. 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 специальной жидкости, например, жидкости «И» или «ТГФ», которая поступает в определенном соотношении из бака 20.

Для выполнения технологических операций в системах ЦЗС, как правило, предусматриваются следующие основные сооружения: приемная группа, расходные резервуары, насос­ные станции, фильтрационные пункты, трубопроводы, гидрантные и присоединительные колонки и пункты налива топ­лива в автотопливозаправщики.

Приемная группа системы ЦЗС обеспечивает прием топ­лива в расходные резервуары с предварительной его очист­кой от механических примесей и свободной воды. Обычно топливо в расходные резервуары системы ЦЗС доставляется с основного склада ГСМ по трубопроводу через приемную группу, но возможны и другие варианты его доставки: авто­цистернами, железнодорожным и водным транспортом. Про­пускная способность приемной группы подбирается из расче­та заполнения расходных резервуаров в сооответствии с рас­четным режимом эксплуатации резервуарной группы.

Расходные резервуары

В качестве расходных резервуаров для системы ЦЗС ис­пользуют резервуары существующих складов ГСМ аэропор­тов или устанавливают их специально для этих целей отдель­ной группой. Группа расходных резервуаров независимо от их расположения должна использоваться только в системе ЦЗС и одновременно обеспечивать выполнение следующих технологических операций: выдачу отстоявшегося топлива на заправку самолетов с заданной подачей; отстаивание топлива от механических примесей и свободной (нерастворенной) во­ды; прием топлива в свободный резервуар.

Из этого следует, что общее количество резервуаров в расходной группе должно быть не менее трех: в один резер­вуар топливо заливается, в другом — отстаивается и из тре­тьего отстоявшееся топливо выдается на заправку.

В системах ЦЗС наибольшее распростране­ние получили стальные резервуары, которые по форме разде­ляются на горизонтальные ( рис. 6) и вертикальные (рис. 7).

В системах ЦЗС высокой и средней производительности обычно используются вертикальные цилиндрические резервуа­ры (рис. 7).

Рис. 6. Горизонтальный резервуар и его оборудование:

1— приемо-раздаточный патрубок; 2 — обечайка; 3 — вентиляционный патрубок; 4 — огневой предохранитель; 5 — дыха­тельный клапан механический;

6 — за-мерный люк; 7 — патрубок замерного лю­ка;

8 — управление хлопушкой (верхнее); 9 — кольцо жесткости; 10 — хлопушка; 11 — фундамент

Наиболее перспективными являются вертикальные резер­вуары (рис. 7) 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.

Рис. 7. 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 дыхательый клапан

В качестве дополнительно­го оборудования используют­ся: плавающие топливозабор-ные устройства для верхнего забора топлива, воздушные фильтры, устройства для уда­ления отстоя, а также плаваю­щие крыши и понтоны (см. рис. 7).

Приемо-раздаточный патрубок 1 (рис. 8) 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 табл. 7.

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

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. 9) 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.

Хлопушка (см. рис. 8) 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. При выдаче топлива из резервуара хлопушка открывается при помощи механизма бокового управления.

Механизм бокового управ­ления хлопушкой (см. рис. 8) имеет вал 7, на наружном кон­це которого закреплен штур­вал 4, а на внутреннем — ба­рабан 8, соединенный тро­сом 11 с хлопушкой 12. 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 12. 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.

Рис. 8. Приемо-раздаточное оборудование резервуаров

Рис. 9. Плавающее топливозаборное устройтво ПУВ.

Перепускное устройство (см. рис. 8) 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-разда-точный патрубок, а другой — в стенку резервуара. Перепускное устройство выпускают одного типа независимо от диаметра приемо-раздаточного патрубка.

Механический дыхательный клапан (рис. 10) предназна­чен для поддержания внутри резервуара установленной вели­чины избыточного давления «ли 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. 30 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.

Рис. 10. Механический дыхательный клапан:

1— седло клапана; 2 — клапан впуск­ной; 3 — крышка; 4 — прокладка;

5 — маховичок; 6 — рычаги крышек; 7 — кор­пус; 8 — клапан выпускной;

9 — сетка

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 табл. 7.

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 в атмосферу через правую камеру, прикры­тую огнезащитной сеткой.

При разрежении 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.

Огневой предохранитель (рис. 11) предназначен для пре­дотвращения попадания внутрь резервуара открытого пламе­ни или искр, которые могут проникнуть в резервуар вместе с атмосферным воздухом через механический дыхательный или предохранительный гидравлический клапан. Он устанав­ливается на патрубках между резервуаром и указанными кла­панами. Огневой предохранитель состоит из корпуса 2 с флан­цами / и съемными боковыми крышками 3. Внутри корпуса помещен пакет из пластин, изготовленных из латуни или дру­гого металла, обладающего высокой теплоемкостью. Принцип работы огневого предохранителя заключается в том, что при попадании в него пламени или искр от них отбирается паке­том тепло и их огнеопасность теряется.

Огневые предохранители выпускаются с условным диа­метром 50, 100, 150, 200 и 250 мм. Выбор размеров огне­вых предохранителей произво­дится с учетом размеров дыха­тельных и предохранительных клапанов.

Рис. 11. Огневой предохранитель

Сифонный кран (рис. 12) предназначен для слива отстоя воды и остатка топлива из ре­зервуара и устанавливается в нижнем поясе резервуара на расстоянии 350 мм от днища.

Конструктивно сифонный кран для вертикальных резервуа­ров представляет собой составную трубу с изогнутым коленом 6. В месте прохода прямого участка трубы через стенку резер­вуара установлен сальник 5. На наружной части трубы смон­тирован кран 2 и поворотная рукоятка 3. Наружная часть си­фонного крана закрывается кожухом 1, снабженным замком 4. На конце изогнутого колена приварен кольцевой козырек 7. В нерабочем положении сифонный кран, как правило, уста­навливается изогнутым коленом вверх, это исключает случаи примерзания колена 6 в слое отстоявшейся воды и обеспечи­вает промывку крана топливом от возможных остатков воды по окончании слива. В рабочем положении при сливе отстоя из резервуара сифонный кран с помощью рукоятки 3 устанавливается изогнутым коленом вниз, а кран 2 открывается.

Отстоявшаяся вода под воздействием давления столба топлива будет вытекать из резервуара.

Кольцевой козырек 7 препятствует вытеканию чистого топлива вместе со сливаемой водой.

Рис.12. Сифонный кран.

Воздушные фильтры предназначены для очистки воздуха, поступающего в резервуары через

дыхательные устройства от пыли и влаги. Для резервуаров используются фильтры типа ФВ

(рис. 13), представляющие со­бой цилиндр с болтовым разъемом в нижней части. Внутри ци­линдра расположена центральная труба 9, на которой с помо­щью нажимной гайки 12 закреплен фильтрационный пакет 11, состоящий из дисков и фильтрационных элементов, вы­полненных из нетканого материала в два слоя. Сверху ци­линдрический корпус закрывается крышкой-колпаком 8: Ме­жду корпусом и крышкой-колпаком помещается элемент предварительной очистки (водоотделяющий элемент) 10, предназначенный для отделения микрокапель воды и пыли. Он представляет собой мат из вертикально направленных стекловолокон и крепится на корпусе фильтра капроновым шнуром. В качестве фильтрационных элементов может ис­пользоваться бумага и материал «ФПП—ДС».

Фильтр ФВ работает следующим образом. Воздух, попа­дая в кольцевую щель между корпусом и крышкой-колпаком, проходит через элемент предварительной очистки и поступа­ет в корпус фильтра на фильтрующие элементы. Очищенный от атмосферной пыли и влаги воздух через прорезь поступает в центральную трубку и из нее в газовую коммуникацию. Один фильтр ФВ устанавливается на группу из трех—шести резервуаров. В обвязке газовой коммуникации устанавливается комбинированный предохранительный клапан или другое дыхательное устройство, которое предотвра­щает возникновение в резервуаре излишнего вакуума в слу­чае забивки фильтра.

Рис. 13. Установка воздушного фильтра ФВ:

1— резервуар; 2 — переходник; 3 — рукав; 4 — тройник;

5 — дыхательный клапан; 6 — вентиль; 7 — корпус фильтра;

8 — крышка-колпак; 9 — центральная труба; 10 — водоотводящий пакет;

11 — фильтрационный пакет; 12 — нажимная гайка

Фильтр ФВ имеет следующие технические ха­рактеристики:

Тип фильтра двухступенчатый

Пропускная способность, м³/ч 60

Фильтрующий материал:

элемент предварительной очистки стекловолокно

элемент тонкой очистки нетканый материал (2 слоя)

Тонкость фильтрации, мкм 10—20

Поверхность фильтрации, м² 1,6,

Перепад давления, кгс/см²:

с новыми элементами 0,06

максимально допустимый 0,1

Плавающий понтон (см. рис. 7) предназначен для исклю­чения контакта паровоздушного пространства резервуара, со­общающегося с атмосферным воздухом через дыхательные устройства с топливом. Он представляет собой вторую кровлю резервуара, опирающуюся на поверхность топлива по всей его площади. Применение понтонов позволяет сводить к миниму­му обводнение топлива влагой из атмосферного воздуха и сократить потери его от испарения.

Расходные резервуары, как правило, устанавливаются в отдельной группе и отделяются друг от друга, а также от со­оружений склада ГСМ и систем ЦЗС земляным валом. Высота вала должна быть не менее 1 м, он предназначен для предот­вращения растекания топлива по территории склада ГСМ в случае разрыва корпуса резервуара.

Насосные станции

Насосные станции (насосные агрегаты) систем ЦЗС рас­полагаются непосредственно за группой расходных резервуа­ров на расстояниях, обоснованных гидравлическими расчета­ми и противопожарными требованиями. Они предназначены для забора топлива из расходных резервуаров и подачи его по трубопроводной сети системы ЦЗС через фильтрационные пункты к заправочным агрегатам с определенными расходом и избыточным давлением, необходимым для заправки обслу­живаемых типов самолетов.

Для каждой насосной станции количество насосов опреде­ляется из расчета обеспечения одновременной заправки само­летов в часы пик, а типы насосов подбираются в зависимости от характера трубопроводной сети, применяемого оборудова­ния и приемистости заправочных точек (горловин или штуце­ров) обслуживаемых типов самолетов.

В насосных станциях систем ЦЗС используются преиму­щественно центробежные насосы, причем независимо от про­изводительности системы как минимум предусматриваются дв$ насоса, один из которых может быть резервным и при необходимости — рабочим. Устанавливать один насосный аг­регат, рассчитанный на максимальную производительность системы, неэкономично, так как при меньшем количестве од­новременно заправляемых самолетов работа такого агрегата будет нерентабельной, если в его конструкции не предусмот­рено изменение подачи с соответствующим уменьшением за­трат электроэнергии.

Наибольшее распространение получили насосные станции с группой параллельно установленных насосов, автоматически включающихся для подачи топлива в зависимости от количе­ства одновременно заправляемых самолетов. Принцип работы группы фильтрации, регулирования и подачи топ­лива с такой насосной станцией (рис. 14) состоит в сле­дующем.

Допустим, что в часы пик необходимо одновременно за­править четыре самолета, причем с приемистостью топливных баков у одного самолета 1000 л/мин, а у трех других 2000 л/мин.

В этом случае целесообразно установить в насосной стан­ции шесть насосных агрегатов: два насоса с подачей по 1250 л/мин (75 м³/ч) для заправки самолета с приемистостью 1000 л/мин, причем один насос рабочий, другой резервный и четыре насоса с подачей по 2150 л/мин (130 м³/ч) для одно­временной заправки трех самолетов с приемистостью по 2000 л/мин каждый, из них 3 насоса рабочих и 1 резервный.

Насосные агрегаты работают в следующем порядке. При отсутствии расхода топлива на заправку вся система заполне­на топливом и находится под некоторым избыточным давле­нием, оставшимся после предшествующей работы насосов, которое поддерживается гидроаккумуляторами (гидроаморти­заторами) или за счет включения подкачивающих насосов, когда давление в сети станет ниже установленного.

Как только в какой-либо точке раздаточной сети трубо­проводов откроют клапан для заправки самолета, давление в сети снижается, вследствие чего смещается стрелка электро­контактного манометра 12 и замыкает пусковой контакт. Им­пульс передается на пульт управления 13, последний через систему вторичных приборов включает один из насосов 16 с подачей 1250 л/мин и одновременно в канале минимального расхода открывается задвижка с электроприводом 10. Так как диаметр канала минимального расхода невелик, то даже при незначительных расходах в канале устанавливаются до­статочные скорости, чтобы вступил в действие расходомер-регулятор 11.

Рис. 14. Принципиальная схема группы фильтрации, регулирования и подачи топлива:

1— приемный трубопровод; 2 — задвижки; 3 — расходвый-резервуар;

4 — сетчатые фильтры; 5 — перепускные клапаны; б — фильтры-сепараторы; 7 — клапан отсечения потока; 8 — отключающие задвижки;

9 — напорный трубопровод; 10 — задвижка: 11 — расходомер-регулятор;

11— электроконтактный манометр; 13 — пульт управле­ния;

14, 16 — насосные агрегаты; 15 — кабели управления

Если расход топлива в распределительной сети не превы­шает 1000 л/мин, то работает только один насос 16 и открыт только канал минимального расхода. Если же расход топлива начинает возрастать, то при достижении критического значе­ния для данного канала срабатывает расходомер-регулятор 11, посылая импульс на пульт управления 13.

При получении импульса автоматическая система пускает один из более мощных насосных агрегатов 14 с подачей до 2150 л/мин, открывается задвижка 10 с электроприводом в канале среднего расхода, выключается электродвигатель на­соса 16 и закрывается задвижка 10 в канале минимального расхода. Если расход топлива продолжает возрастать, сраба­тывает расходомер И в канале среднего расхода, включается второй насос 14 с подачей 2150 л/мин, открывается задвижка с электроприводом 10 в канале максимального расхода и за­крывается задвижка 10 в канале среднего расхода.

При подключении на заправку еще одного самолета расход топлива в сети начнет возрастать и при достижении 4200 л/мин импульсный расходомер 11 в канале максимального расхода срабатывает, посылая импульс на пульт управления, начинает работать третий насос 14 с подачей 2150 л/мин. При снижении расхода в распределительной сети происходит обратный про­цесс последовательного отключения насосов. Некоторые схемы предусматривают последующее включение насосных агрегатов и подключение расходомеров без отключения насоса 16 и ка­нала, минимального расхода.

Подача топлива в системы ЦЗС осуществляется чаще все­го стационарными, реже подвижными и передвижными на­сосными станциями.