吳治安++張禹龍

摘 要：民用機(jī)場(chǎng)機(jī)坪輸油管道是給飛機(jī)加油的大動(dòng)脈，在飛機(jī)加油保障中，起著保駕護(hù)航的關(guān)鍵作用。本文從機(jī)坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)、RTU數(shù)據(jù)采集、ESD緊急關(guān)閉、陰極保護(hù)、監(jiān)控閥井、通信組網(wǎng)六部分，從硬件設(shè)施、通信與控制方式等方面提出設(shè)計(jì)解決方案，旨在提高機(jī)坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，降低航油供油保障壓力，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理化建議。

關(guān)鍵詞：機(jī)坪輸油管道；RTU；ESD；陰保；壓力；水位；組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP277.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0023-02

機(jī)坪輸油管道作為航煤輸送鏈上的關(guān)鍵一環(huán)，是給飛機(jī)加油的最后一道關(guān)卡，承擔(dān)著保障航油供應(yīng)，保證生產(chǎn)，減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行業(yè)管理水平以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要任務(wù)，其經(jīng)濟(jì)性和重要性不言而喻。

機(jī)坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)包括機(jī)坪內(nèi)RTU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，ESD緊急關(guān)閉系統(tǒng)、管道陰極保護(hù)監(jiān)控、閥井內(nèi)輸油管線壓力監(jiān)控，管線分支段電動(dòng)閥的控制及監(jiān)控閥井內(nèi)的水位監(jiān)測(cè)等?？刂浦行脑O(shè)在航空加油站調(diào)度室。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“先進(jìn)性、開(kāi)放性、擴(kuò)充性、可靠性、實(shí)用性、安全性、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性”八大設(shè)計(jì)原則。

1 監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

在航空加油站調(diào)度室內(nèi)設(shè)一套機(jī)坪管道監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分主要包括調(diào)度室內(nèi)PLC、現(xiàn)場(chǎng)RTU、通訊網(wǎng)絡(luò)、上位計(jì)算機(jī)等，軟件部分包括PLC下位程序、上位監(jiān)控軟件等?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)由以下三個(gè)層次組成：

基礎(chǔ)層主要是現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備；

采集處理層主要是PLC、RTU可編程控制器；

表現(xiàn)層主要是監(jiān)控界面；

以上三個(gè)層次通過(guò)其相應(yīng)的線纜和通訊協(xié)議連接成為一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)功能

實(shí)現(xiàn)緊急停車功能；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)閥開(kāi)、關(guān)、異常報(bào)警、閥位信號(hào)；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)陰保系統(tǒng)的測(cè)試樁信號(hào)。可通過(guò)系統(tǒng)采集的測(cè)試樁信號(hào)對(duì)機(jī)坪現(xiàn)場(chǎng)的恒電位儀進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管線壓力；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥井水位；

實(shí)現(xiàn)設(shè)備異常報(bào)警；

實(shí)現(xiàn)故障自診斷功能，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中故障診斷軟件不斷地監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)；

實(shí)現(xiàn)各參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示及數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表的生成；

實(shí)現(xiàn)報(bào)警參數(shù)、顯示參數(shù)、生產(chǎn)報(bào)表的打?。?/p>

機(jī)坪管線沖洗作業(yè)可通過(guò)對(duì)機(jī)坪管線內(nèi)電動(dòng)閥的控制實(shí)現(xiàn)分區(qū)沖洗。

1.3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、人機(jī)界面編程軟件、可編程序控制器編程軟件。應(yīng)用軟件主要有管線監(jiān)控軟件、測(cè)漏系統(tǒng)接口軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等。

1.4 系統(tǒng)硬件

在航空加油站機(jī)柜間內(nèi)設(shè)一面PLC柜，在調(diào)度室設(shè)兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為備用，設(shè)一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的管理。

在現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi)設(shè)RTU模塊、電源模塊及防雷模塊。

所選用PLC及RTU應(yīng)具有高可靠性、擴(kuò)展性好、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、易維護(hù)等要求?？删幊踢壿嬁刂破鞯妮斎胼敵瞿K屬于帶電插拔式，當(dāng)一個(gè)輸入或輸出回路出現(xiàn)故障，可以帶電插拔進(jìn)行檢修，而不影響控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)按I/O信號(hào)類型分別考慮20%的擴(kuò)展余量進(jìn)行配置。

PLC系統(tǒng)應(yīng)有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的功能，可將各種儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)參數(shù)、報(bào)警事件等數(shù)據(jù)按需要存入硬盤，并可隨意調(diào)用；PLC系統(tǒng)采用冗余配置方式，當(dāng)主控制器出現(xiàn)故障時(shí)，主控制器通過(guò)指示燈的方式給出故障出錯(cuò)信息，同時(shí)備用的控制器自動(dòng)接替主控制器的工作。整個(gè)PLC系統(tǒng)的切換時(shí)間為1個(gè)掃描周期。同時(shí)上位監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用的控制器上進(jìn)行通訊。

RTU應(yīng)能滿足儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)各種過(guò)程變量檢測(cè)的需要。如RTU安裝在機(jī)坪閥井內(nèi)，屬于防爆場(chǎng)合，必須提供有國(guó)家防爆機(jī)構(gòu)認(rèn)可的防爆產(chǎn)品合格證。

系統(tǒng)涉及加裝防雷件的I/O信號(hào)界定為所有進(jìn)入控制系統(tǒng)PLC或RTU的輸入信號(hào)。

針對(duì)不同信號(hào)配置相應(yīng)的防雷器，選型如下：

230V交流電源防浪涌保護(hù)器用于UPS進(jìn)線電源的防雷保護(hù)。

24V直流電源防浪涌保護(hù)器用于系統(tǒng)24VDC的防雷保護(hù)。

模擬量防浪涌保護(hù)器用于進(jìn)入控制系統(tǒng)的4～20mA信號(hào)的防浪涌保護(hù)。

開(kāi)關(guān)量防浪涌保護(hù)器用于進(jìn)入控制系統(tǒng)的電動(dòng)閥和音叉開(kāi)關(guān)信號(hào)的防浪涌保護(hù)。

2 RTU數(shù)據(jù)采集

在機(jī)坪飛行區(qū)內(nèi)按區(qū)域布置現(xiàn)場(chǎng)控制箱，RTU放置在控制箱內(nèi)，作為匯聚點(diǎn)?？刂葡渫ㄟ^(guò)多芯光纜將各系統(tǒng)分散信號(hào)遠(yuǎn)傳至航空加油站調(diào)度中心。RTU設(shè)置電源模塊、PLC模塊、通信模塊和I/O模塊，通信協(xié)議為以太網(wǎng)。

RTU數(shù)據(jù)采集信號(hào)包括ESD緊急關(guān)閉按鈕的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，陰極保護(hù)站的輸出電壓、輸出電流、管/地電位4～20mA信號(hào)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)閥、關(guān)閥、開(kāi)到位、關(guān)到位、就地/遠(yuǎn)控、綜合故障、自診斷，壓力變送器的4～20mA信號(hào)，音叉開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)等。

3 ESD緊急關(guān)閉

根據(jù)《民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)供油工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（MH5008-2017）的規(guī)定，在需要管線加油的停機(jī)坪上設(shè)置急停按鈕。設(shè)置急停按鈕的目的是：

在加油過(guò)程中一旦出現(xiàn)異常情況，加油員在現(xiàn)場(chǎng)就地緊急關(guān)閥或停泵，使事故盡可能降低到最小程度，最大限度的減少損失。ESD系統(tǒng)在檢測(cè)到危險(xiǎn)的狀態(tài)下啟動(dòng)，關(guān)停相應(yīng)設(shè)備，以防止設(shè)備和工藝生產(chǎn)進(jìn)入非安全狀態(tài)。

急停按鈕設(shè)置方式為近機(jī)位及復(fù)合機(jī)位按一個(gè)機(jī)位設(shè)置一個(gè)，遠(yuǎn)機(jī)位等其他機(jī)位按多個(gè)機(jī)位設(shè)置一個(gè)。按鈕設(shè)置位置在機(jī)坪配電亭附近，與鄰近的配電亭及高桿燈共用接地裝置。為防止車輛碰撞，在按鈕旁設(shè)置防撞護(hù)欄，并設(shè)置警示牌防止人員誤操作。

急?？刂瓢粹o通過(guò)多芯控制電纜接入就近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備箱內(nèi)RTU模塊，通過(guò)光纜將急停信號(hào)接入第一航空加油站的急停PLC系統(tǒng)，急停信號(hào)在此實(shí)現(xiàn)分區(qū)分級(jí)報(bào)警及停泵操作。在某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)異常報(bào)警時(shí)，能對(duì)該區(qū)域的供油系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域關(guān)閉控制，或直接關(guān)閉工作加油泵。

ESD報(bào)警信號(hào)采用硬布線和總線兩種方式進(jìn)行傳送。硬布線方式布置為6—7個(gè)報(bào)警按鈕為一組，并設(shè)自鎖功能。ESD系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)接入航空加油站、機(jī)場(chǎng)油庫(kù)自控系統(tǒng)。

控制電纜盡量利用機(jī)坪照明管網(wǎng)及機(jī)場(chǎng)通信管網(wǎng)預(yù)留的保護(hù)管敷設(shè)，局部與油管同路由間距1m直埋敷設(shè)，過(guò)硬質(zhì)道面或與其它管線相交處均需穿保護(hù)管保護(hù)。

4 陰極保護(hù)

機(jī)坪加油管線陰極保護(hù)系統(tǒng)主要包括：恒電位儀、深井陽(yáng)極地床、陽(yáng)極接線箱、陽(yáng)極電纜、陰極電纜、零位接陰電纜及參比電極。機(jī)坪加油管線外防腐采用3PE防腐層，外加強(qiáng)制電流保護(hù)，機(jī)坪上設(shè)置陰極保護(hù)站，主要信號(hào)遠(yuǎn)傳設(shè)備包括恒電位儀及電位采集樁。

將恒電位儀信號(hào)通過(guò)光纖接入機(jī)坪管線監(jiān)控系統(tǒng)PLC，電位采集樁信號(hào)就近接入就近現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi)RTU模塊。陰極保護(hù)站的輸出信號(hào)可為RS485、4～20mA或開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

5 監(jiān)控閥井

機(jī)坪設(shè)有電動(dòng)閥的閥井內(nèi)設(shè)壓力變送器、水位監(jiān)測(cè)音叉開(kāi)關(guān)。

壓力變送器、音叉液位開(kāi)關(guān)及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)多芯控制電纜接入就近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備箱內(nèi)RTU模塊，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源引自就近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備箱內(nèi)配電回路。

其中壓力變送器選用羅斯蒙特3051系列，水位監(jiān)測(cè)音叉開(kāi)關(guān)選用2120系列。

6 通信組網(wǎng)

現(xiàn)有機(jī)坪通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)為星型組網(wǎng)、總線組網(wǎng)和環(huán)形組網(wǎng)?？紤]環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，且可以采用自愈環(huán)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，穩(wěn)定性較高。本次機(jī)坪各RTU之間通過(guò)光纜連接，為提高通信組網(wǎng)的可靠性，選用環(huán)形組網(wǎng)模式。通信協(xié)議為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

飛行區(qū)內(nèi)光纜主要沿機(jī)坪照明管網(wǎng)、機(jī)場(chǎng)通信管網(wǎng)和機(jī)坪內(nèi)綜合管廊敷設(shè)，敷設(shè)管材主要采用多孔格珊。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著十三五國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，民用機(jī)場(chǎng)旅客吞吐量和貨郵吞吐量的井噴，飛機(jī)加油量迅猛增長(zhǎng)，航油保供壓力與日俱增，從全過(guò)程智能化控制和信息管理角度覆蓋航油接收、儲(chǔ)運(yùn)、加注各環(huán)節(jié)功能業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)坪管道系統(tǒng)的“集成化、控制智能化、管理數(shù)字化和信息桌面化”的總體目標(biāo)。

綜上所述，從安全、經(jīng)濟(jì)效益、可靠性、以人文本等角度，建議在今后設(shè)計(jì)機(jī)坪管道監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，考慮將分散的ESD緊急關(guān)閉系統(tǒng)、陰極保護(hù)系統(tǒng)、閥井的電動(dòng)閥、壓力和水位監(jiān)測(cè)等集成化、智能化，提高其可靠性和穩(wěn)定性，節(jié)省投資，提升機(jī)坪監(jiān)控水平，提高航油運(yùn)行的安全，保障航油供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)安全高效、綠色環(huán)保，對(duì)今后機(jī)坪管道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的參考和借鑒意義。