автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Оптимизация системы топливоснабжения современного аэропорта

РГ6 ОА

- 6 АВГ 1998

АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Абякяров Джабнр Акбарогснч

УЛК ^^л

На правах рукописи

- 6 Ж '

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО АЭРОПОП А

Специальность 05.22.14. -- Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат, диссертации на соискание ученой степснн кандидат» технических паук

Санкт-Петербург

1998г.

Работа выполнена в Институте физики Дагестанского научного центра РАН

Научный руководитель д.т.н. профессор Абачараев Муса Магомедович

Официальные оппоненты:

• д.т.н. профессор Соловьёв Корне Александрович к.т.н. сг.научн.сотр. Кулик Александр Яковлевич

Ведущее предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской рвиаиии г.Москва

Защита диссертации состоите-! ¿¿Ж...... 1998г. в"?^часов в ау.гц^?*^'

на заседании Специализированного Совет в Академии

Гражданской авиации по адресу: г.Санкг-Петербург ул.Пилотов

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Гражданской авиации.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с' подписями,заверенными гербовой печатью, просим направить в адрес Специализированного Совета.

Автореферат разослан 1998г.

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА' РАБОТЫ

Актуальность темы. Служба ГСМ современных аэропортов играет. ' огромную роль в обеспечении бесперебойной' работы авиационной .и наземной техники. '

Основными её объектами . являются склады горюче-смазочных материалов, трубопроводные коммуникации, системы централизованной заправки летательных аппаратов топливом, автозаправочные станции и транспортные средства.

Хранение и отстаивание ГСМ'на складах должно обеспечить очистку их от воды и механических примесей, дозировку присадок в масла и топливо, организацию заправки ими летательных аппаратов.

Большую роль в выполнении этих и других функциональных обязанностей службы ГСМ играют системы топливоперевозок, контроля и регулирования хранения ГСМ в емкостях, обеспечение противопожарной безопасности, надежность, исправность топливозаправочных агрегатов, экономичность их эксплуатации и др. •

Особо важно оптимально организовать доставку топлива на склады ГСМ аэропорта с головных баз снабжения нефтепродуктами.

В данной . работе критически- проанализировано состояние действующей системы топливоснабжения Махачкалинского аэропорта и показано, что эта система несовершенна, Как по организации топливопотока с головной базы нефтеснабжения, так и по хранению и контролю уровня' ГСМ в емкостях больших объемов (2000м3 и более).

Цель работы. Основная ' цель- работы состоит в создании оптимальной системы топливоснабжения и топливораспределенияг с введением автоматической системы контроля содержания топлива в ёмкостях-отстойниках и системы контроля его расхода по исходящей документации.

Поставленная цель достигалась путем решения следующих основных

задач:

- анализ и. определение специфических условий топливопотока в Махачкалинском аэропорту;

- разработка более оптимальной с технической и экономической позиций системы топливопотока; •

- создание новой системы топливохранения с вводом на складе ГСМ ёмкостей больших объемов (2000м3);

- разработка и введение в действие автоматической системы контроля уровня топлива в ёмкостях его хранения;

- создание компьютерной системьГ и программы контроля содержания и расхода ГСМ на складе ГСМ;

- создание оптимальной системы • допливоиеревозок со станции назначения на склады ГСМ.

Научная норнзна. Создана новая система топливопотока, более экономичная и устойчивая по сравнению с действующей.

Впервые создана автоматическая система контроля уровня топлива в ёмкостях больших объемов и контроля его расхода, сконструирована и изготовлена передвижная насосная станция. Экспериментально установлены оптимальные условия работы перекачивающего агрегата.

Практическая ценность. По результатам проведенных исследований разработана новая система топливоснабжения на склады ГСМ аэропорта, отличающаяся от действующей экономичностью, меньшей протяженностью, большей надежностью доставки и контроля качества топлива, наличием автоматического регулирования его содержания и хранения в ёмкостях разных объемов'.

Также разработана и изготовлена, сдана в эксплуатацию новая передвижная насосная станция (ПНС) для перекачки топлива из ж/д цистерн в бензовозы авиапредприятия.

Разработанная ПНС обладает большей производительностью по сравнению с ТЗ-22, предназначена для перекачки топлива из .железнодорожных цистерн в топливозаправщики аэропорта и выполнена на основе более экономичного и дешевого автомобиля ЗИЛ-131.

В ходе проведенных исследований создана, испытана и внедрена также новая система автоматического контроля уровня топлива в емкостях больших объемов (2000м3 и более), . введенных в строй на складе ГСМ Махачкалчнского аэропорта по нашим разработкам.

Внедренная система автоматического контроля (АСОК) позволяет:

- осуществить оперативный, контроль наличия ГСМ на складе предприятия на основе первичных документов (накладных) на выдачу или получение ГСМ, которые по мере поступления записываются оператором ПЭВМ на магнитный диск ЭВМ; .

- дать оперативную сводку на любой момент времени о наличии ГСМ на 'складе предприятия. Оперативная сводка может быть выдана в виде распечатки или её можно просмотреть визуально на видеомониторе;

- расположить рабочее место оператора на складе ГСМ;

- осуществить дистанционный контроль уровня ГСМ в ёмкостях объёмом 2000м3 на базе модернизации серийного датчика уроннсмера УДУ-ЮМ.

Реалгпацня. При использовании вышеназванной программы исследований разработаны н переданы пользователю персональные программы "АСОК-1" и нАСОК-2" для ПЭВМ.

Программа "АСОК-1" позволяет контролировать уровень топлива в ёмкости объемом 2000м*,а—- АСОК-2" предназначена для получения оперативной сводки на любой текущий момент.времени о наличии ГСМ на складе предприятия. Создана и введена а действие передвижная насосная станция на базе автомобиля ЗИЛ-131.

Апробация пзбот»»;. Результаты проведенных в данной работе исследований полностью внедрены иа складе ГСМ Махачкалинского аэропорта и по предварительным данным позволяют сократить путь топливопоставок от головной нефтебазы до склада ГСМ на 23 км, снижают расходы на топливопоставку .и его Хранение, что в конечном итоге дает экономический эффект около 2,0 млрд. рублей в год (в ценах 1997г.).

Внедрение автоматической 'системы контроля уровня топлива в ёмкостях больших объемов взамен несбвершенной механической системы УДУ-10 повышает безопасность обслуживания. Это связано с тем, что механическая система часто отказывает из-за заедания ленточного механизма УДУ-10 и для исправления дефекта, контролеру-заправщику приходится подниматься на крышу ёмкости, что небезопасно (высота 12м) в дождь, снег и обледенение.

Разработаны также мероприятия по обеспечению противопожарной и противовзрывной безопасности. , '

Публикации; Основное научное срдержание диссертации опубликовано • в 4-х статьях ! центрального издания, отражена в информационном сообщении ЦНТИ Республики Дагестан, доложено на 3-х Международных конференциях по высоким технологиям в нефтегазовой промышленности и энергетике будущего (Тюмень-1996г., Москва-1997г., Казань-1998г.), сделаны сообщения на республиканских научно-технических конференциях.

Содержание работы; диссертация состоит из _5_ глав, содержит _5 таблиц с фактическим материалом. 15 рисунка. Имеет 82 страниц текста, _10 страниц приложения, ссылки на 75 информационных источника. ■

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено состояние проблемы оптимального обеспечения топливопптока и топливохранения на складах ГСМ

отечественных аэропортов. .Отменено, что специальное подразделение аэропортов - служба горюче-смазочных материалов (ГСМ) должна обеспечивать бесперебойную работу авиационной и наземной техники.

Так. как суточный расход топлива в аэропортах I класса в настоящее время превышает 1500 т й имеет тенденцию к увеличению, то вполне понятно, что большую часть на территории базы ГСМ занимает резервуарная . группа, предназначенная для приема' и хранения необходимого запаса топлива..

Для сохранения кондиционности ГСМ и уменьшения их потерь резерйуары оснащены специальным оборудованием, обеспечивающим • регулировку дыхательной аппаратуры на проектное давление. В паспорте (технологической карте) резервуара указывается максимальный уровень наполнения, минимальный остаток, допустимые максимальные производительность наполнения и опорожнения. Необходимо обеспечивать полную герметизацию горлов^чы.

Внутренняя поверхность резервуара должна быть топливоводостойкой для чего на нее наносят различные антикоррозионные покрытия.

Резервуары оборудованы технологическими устройствами и приборами различного функционального назначения. Самыми необходимыми являются: дыхательная аппаратура, система пожарной сигнализации,- приемо-раздаточные устройства, система сигнализации предельного уровня . жидкости и указатель уровня жидкости. • •

Махачкалинский аэропорт *■ является единственной и важнейшей транспортной воздушной • линией на • Юге России, имеющей статус Международного аэропорта.

. Это накладывает повышенные требования ко всем подразделениям аэропорта, в том числе и к службе ГСМ. .

В соответствии с этими требованиями на складах ГСМ должно находиться постоянно на хранении топливо, необходимое для заправки самолетов по графику их вылета, и расчетный аварийный запас. Всего по расчетам на складе ГСМ данного аэропорта должно быть 3500т суточного запаса топлива.

В соответствии с этими требованиями служба ГСМ имеет на складе ГСМ 50 ёмкостей. Но это не обеспечивает размещения расчетного суточного запаса топлива, что привело к созданию скользящей системы топливоснабжения, которая технически несовершенна и экономически нецелесообразна.

Для устранения этих недостатков и обеспечения гграэтирошшного суточного запаса топлива на складе ГСМ Махачкалинского изропорта была счоширсчапа ёмкость большого объема (2000м3).

Но это не поправит всех дел, так как действующая .система (рис. 1,) ' топлипог.ергпозок в целом ^«совершенна. ir требуется е!5 кардинальная перестройка. Как вкдчо нз рис.1 , в' системе топжзоподачи от голсмюн нефтебазы на склад Махачкалинского аэропорта имеются лишние звенья тошшаопстока. Было бы разумно подаг.ать топливо со стмн«и Мл::ачхала-сортирс точная прямо я ь-рхопитель аэропорта; по это невозможно, так как пет железнодорожного сообщения Махачкала-аэропорт, нет накопителя достаточной ёмкости на складе ГСМ- для хранения расчетного суточного ■ запаса топлива.

Топливоподача по действующей схеме не только технически несовершенна, но, и экономически разорительна.

Топливо от головной базы нефтепродуктов доставляется в железнодорожных цистернах на станцию Махачкала-сортировочная, откуда Манаская нефтебаза транспортирует его по: железной дороге на станцию Манас. Длина пути перегона составляет 24'км:

Со станции Манас топливо автобензопозамн подается в емкость накопитель (800м3) Манасской нефтебазы' (Длина грунтовой дороги 2 км). В последующем; после отстоя и необходимой1 технологической выдержки, , топливо бензовозами аэропорта (4 машины)'ПО груитовой дороге (длина пути I 17 км) перевозится на склад ГСМ аэропорта.

ДЬя'перевозки месячного запаса топлива необходимо произвести 150 ) поездок бензовозами. Общее расстояние этих перевозок составляет около ! 5100 км, а затраты на заправку бензовозов для этих поездок -18 млн. руб.

Кроме этого, аэропорт оплачивает поставщику (нефтебазе Манас) за хранение топлива из расчета 52 000 руб. за тонну за сутки. Эти затраты в год составляет около 2 миллиардов рублей.

К изложенному следует добавить-, что аэропорт испытывает значительные неудобства и несет дополнительные материальные и моральные потери, связанные с зависимостью от ритмичности работы служб подрядчика, состоянием его транспортных и' перекачивающих средств и других объективных и субъективных факторов.

Система контроля и учета топливопотоков на складе ГСМ аэропорта также несовершенна и требует существенной доработки. В частности, введение в строй ёмкости большого объёма (2000м3) позволит аэропорту обойтись без промежуточной (Манаской) базы нефтеснабжения, но существующая система контроля уровня топлива у этой ёмкости (УДУ-10)

1 - ж/д станция Махачкала;

2-ж/д путь Махачкала-Манас, Ь=24км;

3 - ж/д станция Манас;

4 - грунтовая дорога, Ь=2км;

5 - накоп чтель Манас;

6 - грунтовая дорога, Ь= 17км;

7 - накопитель аэропорта.

Рис. 1.

Схема действующей системы топливоснабжения аэропорта Махачкала

несовершенна, часто отказывает и требует вмешательства контролера-заправщика, которому необходимо для этого подниматься на высоту 12 м, что утомительно и небезопасно, особенно в дождь, снег и гололёд. Постановка задач» исследований: Для устранения ...указанных недостатков о топливоснабжении и топлнвохраненни на складе ГСМ Махачкалинского аэропорта, с целью создания более оптимального и экономичного маршрута топливопоставок, модернизации автоматизированной системы хранения и контроля поступления и расхода топлива, в работе были поставлены следующие задачи: .

- разработать систему и определить возможность топливоперевозок на склад ГСМ Махачкалинского аэропорта минуя накопитель нефтебазы Манас;

- разработать и ввести в действие модернизированную насосную установку для перекачки топлива из железнодорожных цистерн непосредственно в автобензовозы аэропорта;

- разработать и ввести а действие систему автоматического контроля прихода- расхода топлива на складе ГСМ Махачкалинского аэропорта, а также регулирования и контроля уровня топлива в ёмкостях больших объемов (2000м3 и более);

- дать экономическое обоснование целесообразности применения ноеых разработок.

Вторая глава посвящена оптимизации системы топливоснабжения Махачкалинского аэропорта. Как отмечалось выше, действующая система топливоснабжения этого аэропорта несовершенна не только из-за её чрезвычайной протяженности, но и ввиду наличия промежуточного звена в системе - Манасской нефтебазы.

Ввод. её в состав топливопотока объяснялось неналаженностью прямого железнодорожного сообщения Махачкала-аэропорт и отсутствием на складе ГСМ достаточных емкостей для хранения суточного запаса топлива, а также необходимостью создания средств (передвижной насосной станции) для перекачки топлива из ж/д цистерн прямо в бензовозы аэропорта.

Если удастся решить две последние задачи, то действующую систему топливоснабжения можно кардинально улучшить, исключив из линии снабжения промежуточную Манасскую нефтебазу и сократив путь доставки.

Дня этого не потребуется прокладка «строительство новых ж/д путей и шоссейных дорог, можно воспользоваться имеющимися, например, лереорлентцровав доставку топлива в цистернах на гх'д станцию Каспийск, находящуюся и 6 км от аэропорта, л связанную с аэропортом прекрасной асфальтировахшой дорогой.

При этом из топливолотока исключается не только нефтебаза Манас с её непомерными расходами на транспортировку и хранение топлива, но и резко сокращается путь доставки топлива, появляется возможность использования асфальтных дорог вместо грунтовых (рис.2).

Как отмечалось выше, для мода в действие этой рациональной системы топливоснабжения необходимо прежде всего решить задачу по созданию на складе горюче-смазочных материалов аэропорта достаточных ёмкостей для хранения суточного запаса топлива.

До настоящего времени парк ёмкостей для хранения топлива на складе ГСМ Махачкалинского аэропорта сос.оял из 50 резервуаров объемом от 0,2 до 200т. Этого явно не хь,. • , ю для хранения суточного запаса топлива (3500 т) и бесперебойной заправки летательных аппаратов, ввиду чего приходилось пользоваться услугами промежуточной Манасской нефтебазы.

В целях удовлетворения возрастающей потребности аэропорта в топливе, учитывая территориальные и материальные возможности предприятия, для реализации поставленной задачи было принято решение установить на складе ГСМ дополнительно ёмкости на 2000м3.

Проектно-монтажная документация на установку указанного резервуара разработана собственными силами (группой СКУ, проект ТП-895). Строительно-монтажные работы проведены в 1994-1996 годах.

Объект имеет следующие основные характеристики:

- тип резервуара: вертикальный металлический (сварной);

- но. шналыия вместимость резервуара • 2 171 004 л;

- рас ¡«гыая высота резервуара 1196 см;

- предельная высота наполнения , 1180 см;

- площадь фундамента 150 кв.м.

На резервуаре установлено предусмотренное проектом оборудование

(дыхательная аппаратура, уровнемер УДУ-10), выполнены мероприятия по обеспечению взрыво-безопасности, пожаро-безопасности, приняты антисейсмические меры, меры по охране окружающей среды.

После установления необходимого оборудования, резервуар был подвергнут испытаниям и предъявлен для приемки Государственной комиссии.

I - ж/д станция Махачкала;

2-ж/д путь Махачкала-Каспийск, Ь=14км;

3 - ж/д станция Каспийск;

4 - асфальтная дорога, Ь-6км;

5 - накопитель аэропорта.

Рис.2.

Предлагаемая схема топлнвопотока в Махачкалинском аэропорту

Закачка топлива в ёмкости для его хранения производится автозаправочными машинами аэропорта. Автозаправщики получают топливо из ж/д цистерн на станции Каспийск, которая не располагает средствами перекачки топлива из ж/д цистерн в автозаправщики. Поэтому необходимо было решить задачу по проектированию простой в эксплуатации, экономичной насосной передвижной установки.

'. При решении этой задачи за прототип проектируемой установки был принят топливозаправщик ТЗ-22, со следующими изменениями:

- установка создана на более экономичном в эксплуатации и более дешевом автомобиле ЗИЛ-131 (вместо КрАЗ-25 8Б1);

- двигатель С6-0504В1 смонтирован на раме 01.01.96 СБ;

- установка переделана на режим работы наполнение цистерны . собственным насосом(ЦСП-57), в свази с чем отпала необходимость использования всех сборочных единиц, входящих в состав ТЗ-22;

- диаметр и длина разд •. очных рукавов увеличены до 0,1 и 15 м' соответственно.

Наиболее трудоемкой частью данной разработки является расчет и подбор горизонтального центробежного насоса ЦСП-57.

Основными исходными данными для подбора насоса являлись: производительность (3 [л/сек], необходимый напор Н [м.ата], условия установки.

Насос установлен на раме на двух кронштейнах. Двигатель насоса питается топливом из системы топливоснабжения автомобиля ЗИЛ-131.

Насос ЦСП-57 включается в работу специальным рычагом, установленным в правой части подмоторной рамы.

На карбюраторе двигателя смонтирован сопловый аппарат самовсасывающего устройства, "предназначенный для заполнения насоса тйпливом перед кь ""юм работы топливной станции. Насосная станция снабжена раздаточь. , рукавом, образующим линию всасывания и напора топлива.

Наблюдение за режимом работы насосной станции осуществляется по показаниям контрольно-измерительных приборов, размещенных на. приборном щитке.

Принципиальная схема соединения электрооборудования насосной . станции соответствует схеме электрооборудования двигателя (ГАЗ-52-04).

Существенным недостатком центробежного насоса является образование при его работе ^разрывов потока перекачивающей жидкости, т.6. создание условий возникновения кавитации. . .

Кавитация , отрицательно сказывается как на эксплуатационных' характеристиках насоса (снижение напора), так и на его служебных

характеристиках (резкое повышение интенсивности разрушений рабочий лопастей и?- за кавитационной эрозии).

Поэтому возникает необходимость в определении порога наступления кавитации в насосах (буквально каждого типа), с целью эксплуатации их в докавитационном режиме.

Теоретический анализ и результаты экспериментальных исследований потока'в межлопастных каналах позволяют представить картину течения жидкости в рабочем колесе насоса при различных режимах его работы и значениях давления на входе, достаточных для предотвращения кавитации.

При малых подачах О, значительно меньших оптимальной (^опт, область, рабочего колеса у входных кромок лопастей лишь частично занята активным потоком, движущимся вдоль напорной поверхности лопасти к' выходу, из рабочего колеса.

Большая часть её, прилегающая к переднему диску, заполнена потоком, движущемся в обратном направлении.

При подачах, превышающих оптимальную, наблюдается увеличение среднего значения относительной скорости потока, следствием чего является уменьшение напора Н, наблюдаются кавитационные разрывы.

Для установления критического (докавитационного) режима эксплуатации насоса изготовленной нами передвижной перекачивающей станции, была разработана методика испытаний, согласно которой на выходе из напорного рукава контролировался напор топлива в зависимости от частоты вращения колеса центробежного насоса.

Частота вращения контролировалась тахометром, напор измеряли монометром повышенной точности.

Согласно разработанной методики опыты были проведены при приблизительно одинаковой температуре окружающей среды (+25°С ±3°С), в одно и'тоже время суток (8-10ч), с перекачкой одного и того же типа топлива (авиационный бензин).

Измерения напора производили при наращивании частоты вращения ведущего вала двигателя насоса на 50 мин'1.

Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 3.

Из приведенных на рисунке 3 данных видно, что разброс результатов разных-измерений не превышал ±5%, что соответствует допустимой ошибке (точности) измерительных приборов выбранного класса.

Как видно из результатов экспериментальных исследований, наиболее оптимальным режимом эксплуатации перекачивающего агрегата с горизонтальным центробежным насосом является режим с частотой вращения ведущего вала электродвигателя 2400 мни'1.

за.со

$4.СЭ 31.00 32.00 31,00 39.00 29.С0

5 23.00

И «

• !£ £ 21,00

23,00

24.00

23,00

22ДО

21.00

20,00

1(,00

13,00

!

Г С [ 1

1 1 1 ё

1

г 1

Г

1 1

* \

%

н

1

л £ I 4 1 1 5 1 Г 1

Ф 1-й замер в 2-« замер а 3-й замер

Частота врхщания, мин

Рис. 3. Зависимость напора топлива от частоты вращения вала насоса ЦСП-57

При этом на выходе из напорного рукава обеспечивался максимальный напор (350 Пз)топлива в безкавитационном режиме.

При увеличении частоты вращения двигателя сверх критического значения (2400 мин'1) напор топлива снижался и появлялся характерный/ свист (шум), свойственный развитой кавитации в жидкостях. •

Эксплуатация установки внекавитациониом режиме целесообразна не только с позиций обеспечения наибольшей её производительности, но и с точки зрения увеличения межремонтного срока эксплуатации насоса, так как рабочее колесо будет служить дольше из-за снижения эффекта разрушения его лопастей от кавитационной эрозии.

Третья глапл посвящена раскрытию экономической эффективности внедрения новой системы топливопоставок.

При существующей системе топливопоставок общие затраты можно оценить как:

1СЬ = С>п + С)хр + дал + Рам + (}а, где <3п - стоимость перевозки топлива от железнодорожной станции до . нефтебазы;

С?хр - стоимость хранения топлива на нефтебазе;

(}ап - стоимость перевозок топлива от нефтебазы до склада ГСМ аэропорта;

С?ам - стоимость расхода топлива топливозаправщиками на всем пути нефтеперевозок;

<3а - амортизационные расходы на топливозаправщиках.

Изменив систему топливопоставок, а именно, отказавшись от услуг Манасской нефтебазы, создав на собственном1 складе ГСМ емкость 2000м3, необходимую для накопления суточного- запаса топлива, используя более экономичные топливозаправщики собственной конструкции, ликвидируя отчисления за хранение топлива, нам удалось значительно сократить общие затраты по топливопотоку в аэропорту г.Махачкалы.

Согласно новой схемы топливопотока эти затраты составляют: Щ*у= + <}*ам + С}*а;

где я - ёмкость одной заправки;

Ь - длина пути нефтеперевозок от ж/д станции до нефтехранилища;

I - количество дней в году, занятых топливоперевозками.

д*п = чЬП, '

если учесть, что Ь=23км, а Ь*=6км, то вполне понятно, что 0*п= 0,26(3п;

Qm = KLt,

где к - расход топлива бензозаправщиками на общее расстояние доставки за год (t);

Q*aM = K*L*t,

если даже допустить равенство к и к*, то станет очевидным, что при новом маршруте нефтеперевозок и

Q*aM = 0,26QaM , допустим, Q*a = Qa,

тогда получим:

ZQ*7 = 0,26Qn + 0,26QaM + Qa. Таким образом, внедрение разработанной системы топливопотока позволяет получить экономию

Q3 = ZQ3-ZQ»3,

которая главным образом достигается по нескольким статьям, а именно:

а) экономия по устранению оплаты за хранение топлива. Это связано с тем, что при введении в действие новой системы топливопоставок промежуточная Манасская нефтебаза исключается из линии топливопотока и отпадает необходимость затрат за хранение топлива. Затраты авиапредприятия за хранение 1т топлива в сутки составляли 52000рублей. При месячном запасе топлива, равном 3300т, расходы по этой статье составляют: в месяц - 52000x3300=171600000р., за год -171 бОООООх 12=2059200000р.;

б) экономия за счет сокращения пути доставки топлива бензовозами от ж/д станции до склада ГСМ аэропорта.

При старой системе топлиьоперевозок для перевозки месячного запаса топлива от станции Манас до аэропорта (расстояние 17 км) необходимо было совершить 150 поездок На общее расстояние 5100 км. Расход солярки бензовоза на 100 км пути составляет в среднем 58 л. При стоимости солярки 500 р/л общие месячные затраты по этой статье составляет:

(5100:100)х58х500=1479000р. "

При доставке топлива по разработанной нами системе расстояние поставки сокращается до 6 км и расход солярки бензовозами снижается при этом до 565 л в месяц, что стоит 282500 рублей.

Тогда месячная и годовая экономия за счет уменьшения расходов на доставку ГСМ в аэропорт соответственно равны 1196500 и 13338000 рублей.

По укрупненным расчетам, без учета амортизационных расходов бензовозов экономия аэропорта только по вышеприведенным двум статьям составит:

Сэ = 2059200000 + 13338000 = 2072538000р.

Общие затраты на разработку и ввод в действие оптимальной системы топливопоставок и контроля топлнворасхода составляет 0ОПт = 500 млн. р., тогда срок окупаемости - ТоТсОставляет;

Ток = Щ/Сэ = 500x10е : 205х107 = 0,25 года .

В четвертой главе приводятся результаты разработки автоматизированной системы оперативного контроля уровня топлива в емкостях больших объемов и контроля движения топливопотока.

В соответствии с проведенными исследованиями по контролю урозня топлива в ёмкостях больших объёмов, в работе решены следующие задачи:

- проведение оперативного контроля наличия ГСМ на складе предприятия на основе первичных документов (накладных) на выдачу или получение' ГСМ, которые по мере поступления записываются оператором ПЭВМ на магнитный диск ЭВМ; ' . '

- выдача оперативной сводки в любой момент времени о наличии ГСМ на складе предприятия автоматически или при обращении оператора к.

ЭВМ;

- оперативная сводка может быть выдана в виде распечатки или её можно просмотреть визуально на видеомониторе;

- размещение рабочего места оператора ПЭВМ на складе ГСМ;

- обеспечение дистанционного контроля уровня ГСМ в ёмкости объёмом 2000м3 на базе модернизации серийного датчика уровня УДУ-10 с местным отсчётом показаний. . '

Для решения этих задач нами разработана автоматическая система контроля (АСОК), принципиальная схема работы которой приведена на рис.4. •

Анализ строения и принципа работы существующих датчиков уровня показал, что серийно выпускаемый датчик уровня для крупногабаритных ёмкостей (2000м3 и более) УДУ-Ю имеет только местную шкалу отсчета показаний, а для дистанционного контроля его показаний дополнительно необходимо: установить дистанционную потенциометрическую приставку типа УДУ-16 и приставку сигнализации типа ПКУ-2М.

Эта схема дистанционного замера показаний датчика довольно громоздка, требует дополнительных приборов и навыков по уравновешиванию моста КВМ1-502, потенциометрических приставок УДУ-16 и не позволяет использовать современную универсальную электронно-вычислительную технику для снятия показаний датчиков и обработки результатом измерений.

Рис.4.

Принципиальная схема работы системы АСОК

В связи с изложенным, нами разработано устройство, позволяющее непосредственно совместить показания стрелок на шкале отсчетного механизма датчика УДУ-10 с ПЭВМ через коммутатор.

Суть модернизации шкалы датчика УДУ-10 заключается в том, что в соответствии с делепиями~ шклл отсчетного механизма располагаются герметизированные магнитные контакты (герконы) типа МКА-10501А, а на соответствующих шкалах - стрелках закрепляются постоянные магниты, которые поочередно замыкают герконы при текущем положении стрелок.

ПЭВМ через коммутатор определяет положение замкнутых контактов (программа АСОК-1) на соответствующих шкалах отсчетного механизма '' дает сведения об уровне жидкости в ёмкости.

Таким образом, этот бесконтактный метод не требует дополнительного времени по уравновешиванию моста КВМ1-502. В тоже время, данный метод позволяет автоматизировать процесс снятия показаний с датчиков и производить дополнительную обработку данных по оперативному контролю наличия ГСМ на складе с выдачей оперативной сводки на текущий момент времени.

Коммутатор предназначен для определения номеров замкнутых контактов (герконов) на шкале отсчетного механизма модернизированного датчика УДУ-10. Используя программу АСОК-1, оператор ПЭВМ определяет положение стрелок на шкале отсчетного механизма датчика и выдает сообщение об уровне ГСМ в ёмкости, по которому определяется объем содержимого емкости.

В результате выполненных опытно-конструкторских работ, создана автоматизированная система оперативного контроля (АСОК), которая работает следующим образом. . .

Модернизированный датчик уровня УДУ-ЮМ, установленный на ёмкости объёмом 2000м3, отслеживает при помощи механизма часового типа положение поплавка на поверхности жидкости. Поплавок подвешан на перфорированной мерной ленте и при изменении уровня жидкости скользит вдоль направляющих струн. Перфорированная мерная лента, проходя через систему угловых ролкхов и гидрозатвор, вступает в зацепление со штырями мерного шкива отсчетного устройства, показания которого обозначают уровень жидкости в резервуаре (от 0 до 12 м).

Значения высоты столба. жидкости в емкостях отображается механизмом часового типа на трех шкалах: мм, мм хЮО, мм хЮОО.

Модернизация датчика УДУ-10 осуществлена путем замены обычной стрелочной шкалы для визуального просмотра показаний датчика на'новую, имеющую расположенные согласно соответствующих делений на шкалах

герметизированные магнитные контакты марки МКА-10501А, а на соответствующих .шкапах стрелках - постоянные магниты, которые при приближении к геркону замыкают его контакты. Герконы подключены к коммутатору, который определяет номер замкнутых контактов в данный момент времени н при обращении на ЭВМ, передает по кабелю на любое расстояние эту информацию.

Оператор ПЭВМ, используя программу АСОК-1, автоматически обрабатывает эту информацию и выдает на экран видеомонитора значение высоты столба ГСМ и соответствующий ей объем жидкости.

Программа АСОК-1 проводит также тестирование работы системы и дает сообщение об имеющихся ошибках считывания информации. Если нет сообщений об ошибках, то можно переходить к просмотру показаний датчика или вывести эти показания на печать л получить распечатку на принтере с указанием даты л времени сшгаш шмсазаний уровня жидкости в рассматриваемой ёмкости.

Для ёмкостей, имеющих максимальную высоту до Зм, можно использовать датчик уровня в виде столбика из герконов, расположенных на тррбуемом расстоянии и помещенных в трубку из немагнитного материала. Вдоль трубки перемещается поплавок с магнитом, замыкающий последовательно герконы в зависимости от уровня жидкости в ёмкости.' В таблице приведены основные характеристики разработанной системы автоматического контроля уровня жидкости в резервуарах различной ёмкости.

Технические характеристики системы АСОК

№ Показатель Пределы измерений

1 Диапазон измерения высоты уровня жидкости в ёмкости, м 0...12

2 Погрешность измерения высоты уровня жидкости при температуре 20+5°С, мм ±2,5

3 Диапазон плотности измерения жидкости, -г/см3 0,7... 1,2

4 Верхний предел отсчетного устройства: Цифрового диска, м малой стрелки, мм большой стрелки, мм 12' 1000 100

2Т

5 Цена деления отсчетного устройства

' Цифрового диска, м ' 1

малой стрелки, мм 100

большой стрелки, мм .2,5

Как видно из таблицы, ценность данной разработки состоит хотя бы в том, что она позволяет определять содержание топлива в емкости в 4 раза точнее, по сравнению с существующими системами, например, УДУ-10.

Кроме дистанционного измерения уровня топлива в емкостях, данная программа (АСОК-2) позволяет проводить оперативный контроль . по приходу и расходу ГСМ на складе предприятия по приходно-расходным документам.

Глава 5 посвящена описанию разработок по обеспечению взрыво-безопасности, противопожарной безопасности и экологической защите окружающей среды при вводе новой системы топливоснабжения и топливохранения на складе ГСМ Махачкалинского аэропорта.

Для надежного обеспечения системы топливохранения и узлов системы налива от взрывобезопасности предусматривается ряд мероприятий конструкторско-технологического характера.

В ^ первую очередь это связано с необходимостью заключения электрических цепей во взрывонепроникаемые оболочки, которые' выдерживали бы давление взрыва и совместно с электрическими средствами защиты исключали- бы распространение взрывной волны в окружающую среду.

Прочность каждой взрмвонепроницаемой оболочки проверяется при её изготовлении гндравлическими'испытаниями с избыточным давлением. '

Взрывонепроницаемость- оболочек обеспечивается применением так называемой щелевой взрывозащиты, предусматривающей определенную (максимально допустимую) ширины щелей, минимальную их длину, определенную шероховатость обработки поверхностей прилегания, образующих взрывонепроницаемые щели.

Взрывобезопасность ввода кабелей и проводов достигается путем уплотнения их эластичными резиновыми кольцами.

Все крепящие детали со взрывозащитными поверхностями, а также токоведущие и заземляющие зажимы предохраняются от самоотвинчивания применением пружинных шайб.

При монтаже электрических систем необходимо обратить внимание на то, чтобы максимальный наружный кабель был на 1-2 мм меньше диаметра

проходного отверстия в системе крепления, а диаметральный зазор между расточкой в корпусе вводного устройства для уплотнителыюго кольца не превышал 0,5 мм.

Узлы системы налива должны быть заземлены Ь помощью внутреннего ■и наружного заземляющих зажимов. Место присоединения наружного заземляющего проводника должно быть тщательно зачищено и предохранено от коррозии нанесением слоя консистентной смазки.

По окончании монтажа контролируется величина сопротивления заземляющего устройства, которая должна быть не более 40 Ом.

Перед включением системы налива в питающую сеть необходимо убедиться, что все узлы заземлены.

Для обеспечения противопожарной безопасности на вновь веденной в строй емкости 2000м1 установлена штатная система с огневым предохранителем (ОГ1). ОП монтирован в резервуаре совместно с предохранителем - гидравлическим клапаном.

Применены также средства пожаротушения. Это прежде всего пенные генераторы, создающие высокократную пену, получаемую с помощью генераторов электрического тока.

Генератор установлен на верхнем поясе резервуара на специально смонтированной площадке.

Для извещения о достижении в резервуаре температуры, соответствующей предельно допустимой в смысле пожарной безопасности, на крышке резервуара были установлены термоизвещатели ТРВ-2 во взрывобезопасном исполнении.

Для получения высокократной пены был использован С/о водный раствор пенообразователя ПО-1, который представляет собой темно-коричневую жидкость, состоящую из 84% керосинового контакта, 4-5% костного клея и 10-12% этилового спирта-сырца.

При этом создается пена, содержащая 0,6% пенообразователя; 9,4% воды и 90% воздуха.

Вода и пенообразователь смешиваются в смесителе, установленном-в автоцистерне, в результате чего получается эмульсия, которая подается к пеногенератору. В пеногенераторе эмульсия распыляется, подсасывая воздух, и при их смешении образуется воздушно-механическая пена.

В процессе хранения нефтепродукты испаряются в атмосферу, сточные воды, из зон обваловования резервуарных групп, загрязняют почву и при. попадании в подземные и грунтовые воды - загрязняют источники водоснабжения и водоёмы.

В связи с изложенным, для обеспечения экологической безопасности территорий складов ГСМ и прилегающих к ним акваторий, необходимо предусмотреть средства очистки производственных стоков.

Для предотвращения попадания воды в почву и водные источники при эксплуатации очистных сооружении,были выполнены ряд природоохранных мероприятий.

В частности: организован правильный режим работы очистных сооружений с обеспечением расчетного режима очистки сточных вод; проведен плановый и текущий ремонт очистных сооружений; осуществлено своевременное освобождение очистных сооружений от уловленных нефтепродуктов и вредных осадков.

Для очистки сточных вод были применены механические средства очистки, которые работают «а принципе улавливания . нефтепродуктов, находящихся в плавающем состоянии.

Для этого были исполнены дождеприемные колодцы, подключенные через пуски с гидравлическими затворами к сети производственно-дождевой канализации

Производственно-ливневая канализация обеспечивает отвод стоков к средствам предварительной очистки, в качестве которых нами. выбраны наиболее простые и дешевые в исполнении песколовки. Песколовки предназначены для улавливания основной массы механических примесей и работают удовлетворительно при расходах 80-100 м3/ч, что вполне устраивает склады ГСМ Махачкалинского аэропорта.

■ После механической очистки содержание нефтепродуктов в сточных водах составляет 20-30мг/л. С таким содержанием нефтепродуктов воду сбрасывать в водоём нельзя, поэтому предусмотрена её зачистка во флотаторах. . ' .

Очищенная вода выводится по отводу в пруд дополнительного отстаивания.

В пруду происходит выветривание, окисление и ' разложение загрязнений. Пруд выполняется с таким расчетом, чтобы обеспечивалось равномерное распределение воды по всему его сечению и производился отвод всплывших нефтепродуктов. .

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании выполненных конструкторско-технологических разработок по оптимизации системы топливоснабжения и оперативного

контроля уровня топлива в емкостях больших объемов (2000м3 и более) можно сделать следующие выводы:

1. В результате критического анализа действующей системы топливоснабжения Махачкалинского аэропорта установлено, что можно значительно сократить путь доставки топлива, исключить материальные потери на его хранении на промежуточной базе, для чего произведена полная реорганизация системы доставки и хранения

" топлива. Новая система топливопотока отличается от действующей меньшей протяженностью (короче на 20 км), техническим •совершенством, отсутствием промежуточного звена по хранению топлива.

2. Для ввода в действие новой системы топливоснабжения спроектирована и смонтирована на складе ГСМ Махачкалинского аэропорта вертикальная ёмкость объёмом 2000м3, обеспечивающая хранение расчетного запаса топлива.

3. Для перекачки топлива из железнодорожных цистерн в бензовозы авиапредпрнятия спроектирована и изготовлена передвижная насосная станция на базе шасси автомобиля ЗИЛ-131.

4. Передвижная насосная станция обладает большей производительностью, более экономична в эксплуатации по сравнению с применяемым серийным автозаправщиком ТЗ-22.

5. Исследованы и оптнмизированны режимы эксплуатации насосного агрегата ЦСП-57 ПНС для обеспечения её эксплуатации вне-кавитационном режиме. Установлено, что оптимальной в этом смысле является работа насоса с частотой вращения ведущего вала 2400мин"'. • '

6.. Разработана и внедрена на складе ГСМ система автоматического контроля прихода и расхода топлива, а также контроля его уровня в ёмкости 2000м3 с модернизацией отсчетного механизма уровнемера УДУ-10.

7. Автоматическая система контроля уровня и расхода топлива обладает высокой универсальностью, позволяет вести операции непосредственно из конторы склада ГСМ, имеет на порядок большую точность

- измерения уровня топлива по сравнению со штатной системой.

8. Внедрение разработок диссертации по оптимизации процессов топливохранения и топливорасхода дает экономический эффект более

, 2 млрд. рублей в год (в ценах 1997 года).

(».Разработки диссертации полностью внедрены на складе ГСМ

Махачкалинского аэропорта в 1997 году. Срок окупаемости капитале-

вложений на создание оптимальной системы топливопоставок и контроля расхода топлива составляет 0,25 года. Ю.Эффективные затраты доставки топлива при внедрении наших разработок снижаются с 7580 руб/т до 2800 руб/т.

Основное содержание диссертации опубликовано в трудах:

1. Абакаров Д.А., Абачараев М.М. Устройства для дистанционного измерения уровня жидкости в ёмкостях.

Дагестанский центр научно-технической информации. Инф. л. №88-95. -4с.

2. Абакаров Д.А. Разработка и внедрение автоматизированной системы контроля уровня топлива в ёмкостях больших объемов (2000 куб.м. и более). Сборник трудов Первого международного конгресса "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будующего". -Тюмень, 1996, т. 1,с.212-214.

3. Абачараев М.М., Абакаров Д.А. Повышение стойкости элементов ' аппаратов, эксплуатируемых в условиях ударного действия двухфазной среды.

Сборник докладов Второго международного конгресса "Высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будующего". - Москва, 1997г. (в публикации).

4. Разработка и внедрение автоматизированной системы оперативного контроля наличия ГСМ в ёмкостях на складе. Отчет по НИР. Институт физики ДНЦ РАН г.Махачкала, 1995 г. Руководитель Абачараев М.М., отв. нсп-ль Абакаров Д.А.

5. Абачараев М.М., Джабраилов А.Д., Абакаров Д.А. Разработка и оптимизация условий эксплуатации передвижной насосной станции для перекачки нефтепродуктов. Труды ежегодного международного конгресса "Новые высокие технологии для газовой, нефтяной промышленности,энергетики и связи.

-Казань, 1998г. .

Отдельные разработки диссертации были доложены на конференциях И конгрессах:

1. Абакаров Д.А. Оптимизация системы топливозаправок и тошншохранения в Махачкалинском аэропорту. Республиканская научно-техническая конференция,г.Махачкалй, 1995г.

2. Абакаров Д.А. Разработка и внедрение автоматизированной системы контроля уровня топлива в емкостях больших объемов (200 куб.м и более). Первый международный конгресс "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будующего", -Тюмень, 1997г.

3. Абачараев М.М., Абакаров Д.А. Повышение стойкости элементов аппаратов, эксплуатируемых в условиях ударного действия двухфазной среды.

Второй международный конгресс "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будующего". .-Москва, 1997г.

4. Абачараев М.М., Джабраилов А.Д., Абакаров Д.А. Разработка и оптимизация условий эксплуатации передвижной насосной станции для перекачки нефтепродуктов. Ежегодный

• международный конгресс "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности,энергетики и связи." - Казань, 1998г.