淺談機場恒壓供油ABB變頻調速控制系統

劉興武

摘 要：機場恒壓供油變頻調速控制系統能夠極大程度地提高機場供油作業的可靠性與安全性，同時能夠有效控制成本、提高效益。本文中，筆者將結合ABB變頻恒壓供油的基本運營原理，從系統設計以及參數的調整優化兩個角度對機場恒壓供油ABB變頻調速控制系統進行論述及詳細探討。

關鍵詞：ABB變頻調速控制系統；機場恒壓供油；系統設計；系統控制

近年來，隨著我國自動化技術的快速發展，及其在不同領域應用范圍的日漸擴大，與之相關的變頻調速技術已經成為我國民用機場供油系統建設的關鍵點之一。由于機場供油自動控制系統是能夠保障飛機燃料快速加注的裝備，因此在航班及客流量大的機場，保障“快速”、“安全”、“穩定”的供油和控制，是構建機場控油系統的重要指向。因此，圍繞“恒壓”、“變頻控制”，變頻調速控制系統應運而生。相對于傳統回流調節閥、調節節流閥，變頻調速更能彰顯自身功能完備、安全系數高、控制靈活等方面的特點和優勢，能夠最大程度地解決機場供油系統所面臨的“工況變化范圍大、加油工程量大”等問題。

1 變頻恒壓供油的運營原理

變頻恒壓擁有恒壓、手動及自動切換、油泵連鎖、在線調整PID參數及自動檢測等多項功能，其通過良好的控制系統控制變頻調速泵的運轉，控制軟啟動泵的“啟動并入”或“停止退出”操作來實現對壓力閉環回路的調節與控制，保證繁重的加油任務下，機秤地井出口的壓力依然處于合理的范圍之中，確保加油狀態的穩定。

管線車向飛機加油時，只需要將每臺管線加油車的地井出口壓力都穩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，從而達成每根加油管線內部流量的穩定。變頻恒壓供油的目的就在于讓各種流量下，機秤各地井出口的平均壓力穩定在某一特定值。

鑒于此，筆者認為變頻恒壓供油系統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，通過調節總管壓力，來保障和控制機秤地井閥壓力基本穩定在某一特定值。同時，讓壓力微分量和流量作為前饋，便于啟泵或停泵時能夠加快該系統的響應速度，增加靈活性。

2 系統設計

2.1 硬件構成

首先，壓力變送器。其將測量得到的供油管線壓力信號轉化為具體的電力信號，發送至PLC控制程序以控制ABB變頻器和軟起器。

其次，ABB變頻器。其既是輸油泵電機的控制設備，也是壓力的控制設備，其能夠將設定的壓力與實際壓力差值轉化為具體的信號，傳輸給輸油泵電機，使其調整轉速。以武漢機場為例，目前其油庫使用了4臺ABB變頻器和2臺軟起器，所使用的變頻器中，有2臺是ACS880，另外2臺是ACS510。每臺ACS880變頻器驅動一臺160kw異步電機，每臺ACS510變頻器驅動一臺75KW異步電機，另外每臺軟起器驅動一臺75kw異步電機。一臺160kw電機和2臺75kw電機投用（其中一臺75kw電機由軟啟器控制，另外一臺是由ACS510變頻器控制）。2臺75kw電機當作工頻泵投入，160kw電機當作變頻來投入，控制模式為PID調節，控制管線壓力0.7MPa。一般情況下是160kw電機變頻工作，當管線壓力低于0.5MPa時，兩臺75Kw電機啟動則其中一臺，75kw電機為輪流啟動。目前機場油庫使用的PLC是西門子S7-400，通過現場壓力、流量等反映給PLC，通過組態控制變頻器運行。

最后，供油泵控制。根據供油泵電機的實際情況和供油需求，將供油泵控制以變頻器來控制供油量的大小，除改變其轉速外，還可以通過增減供油泵來維持壓力的恒定，當其達到預設的頻率卻依然無法達到恒壓的需求時，則可以啟用預設的備用供油泵，維持壓力穩定，并盡可能在短時間內達到所需油量，以維持穩定。

2.2 軟件構成

系統軟件是指利用程序語言對上述所涉及到的硬件進行程序控制，完成系統當中所需要的諸如手動和自動切換、個原始參數的設置、接收信號以及信息的處理、供油泵的啟動、切換和停止等操作。當ABB變頻器輸出頻率達到上限，但壓力卻未達到預設值時，即可發出啟動指令，啟動備用機器，如武漢機場油庫使用的就是S7-400的程序控制啟停條件，當壓力達到1.0MPa時，將會自動停泵。

3 參數設置與優化

對機場恒壓供油ABB變頻調速控制系統進行參數設置，主要是針對ABB變頻器所采取的參數優化行為。雖然ABB變頻器擁有多個參數可供設定，但是筆者認為，系統設計和參與者完全可以根據工藝和技術的需求，對部分參數予以設定，而其它參數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來自于壓力變送器所發出的4～20ma電流，經過PLC進行PID調節，輸出4～20ma信號給變頻器，故而筆者認為該命令需采用模擬電流作為其輸入；

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

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

第四，為了實現節能運行，可以按照實際加油量需求來自行調節變頻器；

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

第六，載波頻率的設置。為了使ABB變頻器輸出波形諧波分量大幅度減少，筆者將載波頻率設定在10kHz，從而實現對輸油泵電機噪聲的有效抑制；

第七，參考武漢機場的實際狀況，為保障該系統的正常運轉，筆者將恒壓供油系統中的壓力進行合理調整，通過ABB變頻器或者PLC內置的參數，將壓力限定在0.7MPa。

這些參數決定著ABB變頻器是否能夠正常工作，亦決定著這些參數與現場的實際關聯性。而要想保證各項參數實現優化和達到最佳效果，更需要現場的工作人員和技術工程師進行長時間的摸索和耐心觀察，并適時作出調整，只有這樣，該系統才有可能達到最佳的工作狀態。

4 結語

隨著我國民航事業的快速發展，機場所需的供油量亦在高速增加當中。而在我國目前的機場供油系統設計和維護當中，恒壓供油ABB變頻調速控制系統集合了變頻調速和集散控制的雙向優點，對于緩解機場的擁有高峰、變化范圍大，具有顯而易見的效果和作用。同時，其靈活而先進的控制方式、可觀的成本控制結果，都極大的滿足了目前我國民航系統的擁有需求，可以預見，其在未來的機場供油系統建設過程中，還將發揮更大的作用、呈現出廣泛的應用前景。

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