淺談機(jī)場(chǎng)恒壓供油ABB變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

劉興武

摘 要：機(jī)場(chǎng)恒壓供油變頻調(diào)速控制系統(tǒng)能夠極大程度地提高機(jī)場(chǎng)供油作業(yè)的可靠性與安全性，同時(shí)能夠有效控制成本、提高效益。本文中，筆者將結(jié)合ABB變頻恒壓供油的基本運(yùn)營(yíng)原理，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化兩個(gè)角度對(duì)機(jī)場(chǎng)恒壓供油ABB變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行論述及詳細(xì)探討。

關(guān)鍵詞：ABB變頻調(diào)速控制系統(tǒng)；機(jī)場(chǎng)恒壓供油；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)控制

近年來，隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，及其在不同領(lǐng)域應(yīng)用范圍的日漸擴(kuò)大，與之相關(guān)的變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)民用機(jī)場(chǎng)供油系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。由于機(jī)場(chǎng)供油自動(dòng)控制系統(tǒng)是能夠保障飛機(jī)燃料快速加注的裝備，因此在航班及客流量大的機(jī)場(chǎng)，保障“快速”、“安全”、“穩(wěn)定”的供油和控制，是構(gòu)建機(jī)場(chǎng)控油系統(tǒng)的重要指向。因此，圍繞“恒壓”、“變頻控制”，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。相對(duì)于傳統(tǒng)回流調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)節(jié)流閥，變頻調(diào)速更能彰顯自身功能完備、安全系數(shù)高、控制靈活等方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能夠最大程度地解決機(jī)場(chǎng)供油系統(tǒng)所面臨的“工況變化范圍大、加油工程量大”等問題。

1 變頻恒壓供油的運(yùn)營(yíng)原理

變頻恒壓擁有恒壓、手動(dòng)及自動(dòng)切換、油泵連鎖、在線調(diào)整PID參數(shù)及自動(dòng)檢測(cè)等多項(xiàng)功能，其通過良好的控制系統(tǒng)控制變頻調(diào)速泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制軟啟動(dòng)泵的“啟動(dòng)并入”或“停止退出”操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)與控制，保證繁重的加油任務(wù)下，機(jī)秤地井出口的壓力依然處于合理的范圍之中，確保加油狀態(tài)的穩(wěn)定。

管線車向飛機(jī)加油時(shí)，只需要將每臺(tái)管線加油車的地井出口壓力都穩(wěn)定在一定壓力值附近，那么管線的加油車就可以通過控制系統(tǒng)，從而達(dá)成每根加油管線內(nèi)部流量的穩(wěn)定。變頻恒壓供油的目的就在于讓各種流量下，機(jī)秤各地井出口的平均壓力穩(wěn)定在某一特定值。

鑒于此，筆者認(rèn)為變頻恒壓供油系統(tǒng)以主管線的總管壓力位控制回路，以此形成閉合式的控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)總管壓力，來保障和控制機(jī)秤地井閥壓力基本穩(wěn)定在某一特定值。同時(shí)，讓壓力微分量和流量作為前饋，便于啟泵或停泵時(shí)能夠加快該系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加靈活性。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件構(gòu)成

首先，壓力變送器。其將測(cè)量得到的供油管線壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為具體的電力信號(hào)，發(fā)送至PLC控制程序以控制ABB變頻器和軟起器。

其次，ABB變頻器。其既是輸油泵電機(jī)的控制設(shè)備，也是壓力的控制設(shè)備，其能夠?qū)⒃O(shè)定的壓力與實(shí)際壓力差值轉(zhuǎn)化為具體的信號(hào)，傳輸給輸油泵電機(jī)，使其調(diào)整轉(zhuǎn)速。以武漢機(jī)場(chǎng)為例，目前其油庫使用了4臺(tái)ABB變頻器和2臺(tái)軟起器，所使用的變頻器中，有2臺(tái)是ACS880，另外2臺(tái)是ACS510。每臺(tái)ACS880變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)160kw異步電機(jī)，每臺(tái)ACS510變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)75KW異步電機(jī)，另外每臺(tái)軟起器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)75kw異步電機(jī)。一臺(tái)160kw電機(jī)和2臺(tái)75kw電機(jī)投用（其中一臺(tái)75kw電機(jī)由軟啟器控制，另外一臺(tái)是由ACS510變頻器控制）。2臺(tái)75kw電機(jī)當(dāng)作工頻泵投入，160kw電機(jī)當(dāng)作變頻來投入，控制模式為PID調(diào)節(jié)，控制管線壓力0.7MPa。一般情況下是160kw電機(jī)變頻工作，當(dāng)管線壓力低于0.5MPa時(shí)，兩臺(tái)75Kw電機(jī)啟動(dòng)則其中一臺(tái)，75kw電機(jī)為輪流啟動(dòng)。目前機(jī)場(chǎng)油庫使用的PLC是西門子S7-400，通過現(xiàn)場(chǎng)壓力、流量等反映給PLC，通過組態(tài)控制變頻器運(yùn)行。

最后，供油泵控制。根據(jù)供油泵電機(jī)的實(shí)際情況和供油需求，將供油泵控制以變頻器來控制供油量的大小，除改變其轉(zhuǎn)速外，還可以通過增減供油泵來維持壓力的恒定，當(dāng)其達(dá)到預(yù)設(shè)的頻率卻依然無法達(dá)到恒壓的需求時(shí)，則可以啟用預(yù)設(shè)的備用供油泵，維持壓力穩(wěn)定，并盡可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需油量，以維持穩(wěn)定。

2.2 軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件是指利用程序語言對(duì)上述所涉及到的硬件進(jìn)行程序控制，完成系統(tǒng)當(dāng)中所需要的諸如手動(dòng)和自動(dòng)切換、個(gè)原始參數(shù)的設(shè)置、接收信號(hào)以及信息的處理、供油泵的啟動(dòng)、切換和停止等操作。當(dāng)ABB變頻器輸出頻率達(dá)到上限，但壓力卻未達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，即可發(fā)出啟動(dòng)指令，啟動(dòng)備用機(jī)器，如武漢機(jī)場(chǎng)油庫使用的就是S7-400的程序控制啟停條件，當(dāng)壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，將會(huì)自動(dòng)停泵。

3 參數(shù)設(shè)置與優(yōu)化

對(duì)機(jī)場(chǎng)恒壓供油ABB變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，主要是針對(duì)ABB變頻器所采取的參數(shù)優(yōu)化行為。雖然ABB變頻器擁有多個(gè)參數(shù)可供設(shè)定，但是筆者認(rèn)為，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和參與者完全可以根據(jù)工藝和技術(shù)的需求，對(duì)部分參數(shù)予以設(shè)定，而其它參數(shù)只需要使用出廠值即可。

首先，ABB變頻器頻率命令的選擇。由于ABB變頻器所接收的信號(hào)來自于壓力變送器所發(fā)出的4～20ma電流，經(jīng)過PLC進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，輸出4～20ma信號(hào)給變頻器，故而筆者認(rèn)為該命令需采用模擬電流作為其輸入；

其次，最大輸出電壓、電流以及頻率的設(shè)置。鑒于系統(tǒng)所采用的輸油泵電機(jī)為泵類負(fù)載，所以筆者將最大輸出電壓設(shè)置為400V，最大輸出電流設(shè)置為超出額定電流的20%，最大輸出頻率設(shè)置為50Hz；

第三，加速、減速時(shí)間的設(shè)置。為減少水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)、避免出現(xiàn)流過壓的情況，筆者將ABB變頻器加速、減速的時(shí)間，全部設(shè)置為10s，保障輸油泵電機(jī)能夠較為順利的開啟與暫停；

第四，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，可以按照實(shí)際加油量需求來自行調(diào)節(jié)變頻器；

第五，為限制輸出頻率過低或過高，防止出現(xiàn)欠速或失速等情況導(dǎo)致輸油泵電機(jī)“轉(zhuǎn)而無功”或“通電不轉(zhuǎn)”的情況，筆者將最高頻率和最低頻率分別設(shè)置為50Hz和27Hz；

第六，載波頻率的設(shè)置。為了使ABB變頻器輸出波形諧波分量大幅度減少，筆者將載波頻率設(shè)定在10kHz，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油泵電機(jī)噪聲的有效抑制；

第七，參考武漢機(jī)場(chǎng)的實(shí)際狀況，為保障該系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，筆者將恒壓供油系統(tǒng)中的壓力進(jìn)行合理調(diào)整，通過ABB變頻器或者PLC內(nèi)置的參數(shù)，將壓力限定在0.7MPa。

這些參數(shù)決定著ABB變頻器是否能夠正常工作，亦決定著這些參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際關(guān)聯(lián)性。而要想保證各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和達(dá)到最佳效果，更需要現(xiàn)場(chǎng)的工作人員和技術(shù)工程師進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的摸索和耐心觀察，并適時(shí)作出調(diào)整，只有這樣，該系統(tǒng)才有可能達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)所需的供油量亦在高速增加當(dāng)中。而在我國(guó)目前的機(jī)場(chǎng)供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)當(dāng)中，恒壓供油ABB變頻調(diào)速控制系統(tǒng)集合了變頻調(diào)速和集散控制的雙向優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于緩解機(jī)場(chǎng)的擁有高峰、變化范圍大，具有顯而易見的效果和作用。同時(shí)，其靈活而先進(jìn)的控制方式、可觀的成本控制結(jié)果，都極大的滿足了目前我國(guó)民航系統(tǒng)的擁有需求，可以預(yù)見，其在未來的機(jī)場(chǎng)供油系統(tǒng)建設(shè)過程中，還將發(fā)揮更大的作用、呈現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]顧偉.變頻調(diào)速恒壓油泵系統(tǒng)節(jié)能原理[J].科協(xié)論壇，2012（11）：65-66.

[2]章恩科.基于變頻技術(shù)的發(fā)電廠供油動(dòng)力裝置特性分析[J].浙江電力，2016（09）：62-65.

[3]徐斌，芮晶磊.基于西門子冗余PLC的變頻恒壓控制系統(tǒng)在油庫行業(yè)的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2015（05）：70-74+20.

[4]章恩科.變頻技術(shù)在電廠供油動(dòng)力裝置應(yīng)用中的問題及分析[J].電世界，2016（01）：48-51.

[5]韓志威.延煉“一拖二”變頻恒壓供油應(yīng)用改造[J].硅谷，2014（12）：81-82.

[6]周燕輝，康春蘭，臧觀建.數(shù)字化矢量調(diào)頻技術(shù)在大型機(jī)床靜壓導(dǎo)軌中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2014（06）：77-79.endprint