机场助航灯（精选3篇）
机场助航灯 篇1
0 引言
在机场助航灯光系统中,几乎所有的灯具都安装在户外,灯具的供电电缆也大都采用野外地埋的方式,相应的对电缆接头的绝缘处理一般是使用环氧树脂或热缩管等材料加强很薄弱的接头处的绝缘,但是由于温度、湿度、霉菌等环境因素的影响都会使电缆的绝缘性变差,如果长时间不对绝缘变差的地方进行技术处理,就很可能出现电缆芯对地短路的情况。在一点接地的时候,调光器的输出与地不构成回路,对灯光还没有太大的影响,但是如果出现了两点或多点接地的情况,就会使接地两点之间电路短路,从而造成几个甚至大面积灯泡不亮的情况,这就不同程度地影响了飞机飞行、着陆的安全。
为了解决这个问题,机场的维修人员大都采取定期检测的方法,即每隔一段时间用兆欧表测量回路的绝缘电阻,这种方法实时性很差,误差也较大,而且浪费大量的人力,如果不能频繁测量就很难及时了解回路的绝缘情况。由于在运行过程中灯光回路电缆上有几千伏的高压,因为耐压的问题,用普通的兆欧表不能实现在线测量,针对以上一系列问题,经过研究和实验,完成了绝缘电阻检测硬件电路的设计。解决了机场助航灯光系统中绝缘电阻在线测量的问题。
1 绝缘电阻测量原理
普通电阻的测量通常有低压下测量和高压下测量2种方式。而绝缘电阻的测量根据其耐压要求,所施加的测量电压都是直流高电压,因此绝缘电阻检测电路中应该具有直流高电压产生电路,本文所研究的助航灯回路绝缘电阻检测需要的高电压为900 V左右。绝缘电阻测量原理如图1所示。
在测量电阻Rx时,需直流高压稳压电源输出一个直流高压,随着Rx的变化,R1、R2分得电压Ui、Uv,通过采集量转换电路后,将标准的采集量送入到调光器监控单元中,便可以得到被测电阻Rx的阻值。
2 总体设计思路
绝缘电阻检测硬件电路由直流高电压测量电路和采集量转换电路构成,如图2所示。
直流高电压测量电路产生恒定的直流高电压,用于测量助航灯回路和大地之间的绝缘电阻,然后经采集量转换电路,将采集的电压转换为标准的4～20 mA的电流,送入助航灯光调光器监控系统中。
2.1 直流高电压测量电路设计
绝缘电阻的测量根据其耐压要求,所施加的测量电压都是直流高压,因此绝缘电阻测试电路中应该具有直流高压产生电路。直流电压测量电路首先将220 V交流电压通过升压变压器转换成660 V左右的高压交流电,然后经过桥式整流、电容滤波,将电压转换为900 V左右的直流电压,将该高电压一端接在助航灯回路上,另一端与大地相连,来测量助航灯回路和大地之间的电阻,电路图见图3。
通过测量R2两端的电压Uv,R1两端电压Ui,来计算绝缘电阻Rx。
假定R2和R3串联电路两端电压为U,流过R1电流为I,则R2两端电压;绝缘电阻上电流;总电阻;所以
2.2 采集量转换电路设计
采集量转换电路主要采用运算放大器和线性光耦组成。采集量转换电路是将测量的电压Uv、Ui转换为标准的4～20 m A电流,送到助航灯光调光器监控系统中。这部分电路由电压转换电路和电压/电流隔离转换电路来实现。
2.2.1 电压转换电路
由于Uv转换电路与在Ui转换电路原理一样,在这里介绍Uv转换电路即可。电压转换电路见图4。
首先通过电压跟随器将采集到的电压送到下一个运算放大器中,当运算放大器工作在放大状态下时,分析计算输出电压与输入电压关系:输出电压选定可得
此时,根据检测出的电压Uv的范围,将电压调整为:0.1～0.7 V。
2.2.2电压/电流隔离转换电路
在这部分电路中,为了隔离测量电路与控制电路,采用了性价比较高的线性光耦隔离转换电路,由于线性光耦输入端和输出端是通过光耦进行耦合的,并且芯片本身的电气隔离性能可靠,所以不仅能够对直流电压进行高精度检测,也不会将高电压侧的电磁干扰耦合到控制电路中,从而实现直流电压侧和控制电路的高强度电气隔离[1]。
图5是电压/电流隔离转换电路,将采集到的电压Uv转换为4～20 m A的电流。
电路中采用HCNR201型线性光耦,它包括一个高性能的发光二极管LED和两个同种工艺制成的具有严格比例关系的光电二极管[2]。LED是隔离信号的输入端,当有电流流过时就会发光,两个光敏二极管在有光照射时就会产生光电流,光敏二极管感应出的电流正比于LED的光电流。
在该电路中发光二极管LED与两个光电二极管在一个线性光耦芯片内,运放的输入端输出端分别接有PD1和LED,并构成反馈电路。假设运放的反向输入端电势不变,若同向端电势升高,经运算放大器放大,输出端电势明显增加,输出端所接三极管基极电势也会明显增加,这样流过发光二极管LED上的光电流就会减少,发光强度也会减弱。而流过光电二极管PD1的光电流取决于线性光耦芯片内的LED光照强弱。LED发光减弱,流过PD1和PD2的电流就会变小(IPD1=IPD2)。而为了使输出电流不变,所以R20上的电压就会增加,假定运放同向端电势不变,反向电势会减少。这样,运放两端形成负反馈,两个输入端相当于“虚短”,电压为零,假设输出电流为I0流过PD2两端电流为:IPD2=(-I0)×R20/(R19+R20)。假设输入电压为:U0=IPD1R21;又IPD1=IPD2;综合可得:。
从而可以看出输出和输入是成正比关系的,由于U0的范围已经通过上一部分计算出来,则I0可以计算出范围。通过设定R19=25Ω、R20=10kΩ、R21=10 kΩ,来确定U0、I0的比例。则该比例值为0.000 1。得出I0在4～12 m A之间,符合要求。
3 测试结果
将I0送入到助航灯光调光器监控系统中,测试结果如表1所示。
经过测试,误差在允许范围内,达到了满意的效果。从而可以判断助航灯回路的绝缘性、安全性是否良好,便于及时发现问题。
4 结语
本文所设计的助航灯回路绝缘电阻检测硬件电路,在实验室的助航灯光调光器监控系统中进行了测试,能够快速、准确的完成测量。
摘要：针对机场助航灯回路的安全性问题,设计了机场助航灯回路绝缘电阻检测硬件电路。介绍了绝缘电阻检测的原理,给出了直流高电压测量电路和采集量转换电路两个主要的硬件电路设计方法,测试结果表明,该电路能快速准确地完成测量,误差在允许范围内,达到了满意的效果。
关键词：机场助航灯回路,绝缘电阻检测,硬件电路设计
参考文献
[1]郑良广,倪喜军,闫安心,等.基于线性光耦的强隔离直流电压检测方法[J].电工电气,2009(11):53-55.
[2]杨小晨,王欣.高精度线性光耦HCNR200/201及其应用[J].仪器仪表用户,2003(5):41-42.
民用助航灯立式助航灯具的选择 篇2
立式助航灯具简介
立式助航灯具主要包括:进近灯光系统、跑道灯光系统的部分灯具、滑行道灯光系统的部分灯具等。进近灯光系统是为夜间或低能见度情况下引导飞机正确进近而设置于跑道入口以外规定地段的灯光系统, 含进近灯和进近侧边灯。跑道灯光系统是为夜间或低能见度情况下引导飞机正确起飞或降落而设置于跑道区域的地段的灯光系统, 包括跑道的入口灯、末端灯、边灯、中线灯和接地地带灯, 其中入口灯、末端灯和边灯为立式灯具。滑行道灯光系统是指沿机场停机坪与跑道间的滑行道区域安装的灯光设备, 包含滑行道边灯、滑行道中线灯和警戒灯, 其中滑行道边灯和警戒灯为立式灯具。
立式助航灯具选择原则
灯头的散热 (大灯头优于小灯头)
出于对灯具光源特性的深入研究及可靠性出发的, 我们都知道, 进近灯光源功率200W, 此光源光强高发热量大, 如果灯头尺寸较小且散热不良, 那么就会在实际使用时使光源的pinch点的温度急剧升高, 最终导致光源加速老化, 光强降低, 寿命缩短, 光衰提早发生等不良隐患, 很可能一个额定寿命为1500h的光源几百小时后就不得不因为光衰进行更换光源。所以一些品牌公司都会采用软件模拟散热、增大灯腔尺寸和在灯体外面增加散热筋等方法, 为的就是确保散热良好, 使光源在最大光强条件下工作时其pinch点温度不超过350℃, 从而确保了光源的稳定工作同时延长光源寿命, 避免光衰提早发生。
对灯具拆卸方式的选择 (螺丝固定优于卡扣固定)
处于对灯具可靠性的要求, 对助航灯卤钨光源的特性进行了深入研究, 为此还直接与OSRAM德国原厂进行技术沟通, 得出光源额定寿命为1500h, 光源正常工作至额定寿命的最理想条件是:实验室环境下灯具防护等级达到IP68, 且电压电流稳定符合条件要求, 无接触点不良。由此可见, 要使光源长期稳定工作, 灯具密封防护性能是必要条件。而采用卡扣式的结构其对密封圈的压紧力相对螺栓紧固弱很多, 且卡扣结构虽然方便, 但是随着频繁的开合, 其锁合力变弱, 极易引起密封失效导致水汽进入, 容易导致光源寿命低, 光衰严重, 需频繁更换光源。卡扣结构表面上提高维修的效率, 但实际上增加后期维护成本, 又加重了维护的工作量, 其实是得不偿失的。
助航灯对于亮度的要求原则 (灯具亮度要高于标准要求)
以OSRAM200W立式式进近灯具用光源为例, 在立式进近中线灯上标准要求中心光强为20000cd, 灯具在认证机构测试只要光强>20000cd即为合格, 但实际使用中, 光源的初始光强会随时间推移而减弱, 例如此款光源额定寿命为1500h, 但在1125h时其光强只有初始光强的75%, 如灯具初始配光为20000cd, 此时光强只有15000cd, 已远低于标准光强要求, 但此时光源仍在额定寿命内, 也就是说我们在设计配光时初始光强至少需达到26700cd才能消除光源自然衰减带来的影响, 所以说灯具的亮度应该远高于标准要求, 而现有市场国产大多灯具的光强设计只考虑出厂时达到要求, 较少考虑光源寿命内达到标准的最低要求, 从而导致灯具在使用一段时间后变暗, 这也直接导致了因其配光设计不足, 使很多原本还在正常寿命周期内的光源, 因为灯具的“表现”变暗而被替换掉, 增加后期维护成本。而设计较认证要求高的灯具在同样的光源下, 能保证在1125h时还能满足标准对于光强的要求。这也无形中增加了光源的使用寿命, 减少替换光源的频率, 降低了维护人工和材料成本。
LED滑行道边灯的选择原则 (多颗光源优于单颗光源)
经过试用以及科学的分析, LED光源的立式助航灯, 采用多颗的比采用单颗的更好。出于对灯具安全性、可靠性的考虑, 多颗LED为多路并联方式, 此方式的最大好处就是可靠性高, 其中一颗LED开路或短路后, 整个灯具不会熄灭, 依然可以正常点亮, 这就大大增加了灯具的可靠性, 而采用单颗LED, 假设此LED出现故障, 则灯具直接熄灭, 两者对比安全性不言而喻。例如手电, 单颗LED出现故障则就熄灭, 而现在的车尾灯, 日间行车灯等灯具现在高大上的车型都是多颗LED构成, 相比之前的卤素灯泡, 其亮度和安全性都不在一个档次上。
助航灯具滤光片的选择 (溅射式镀膜优于物理沉淀式镀膜)
滤光片镀膜性能及使用时温度条件是滤光片是否出现色飘现象的两个关键因素。在选择灯具时也要考虑滤光片的因素:首先要了解滤光片极限温度是否和灯具温度匹配, 确保滤光片温度在灯具正常工作时不超标。其次, 在滤光片镀膜工艺方面, 镀膜工艺为溅射式镀膜要优于物理沉积镀膜工艺, 滤光片所镀膜层为超硬膜, 可正常使用5年以上不失效。所以滤光片最好选用物理沉积镀膜工艺制作的。
透镜材质工艺的选择
透镜材质也千差万别, 但通过对助航灯市场的了解, 现在用材最好的是HK-51光学级玻璃压制成型, 其透光率优良, 透光率>94%以上, 透镜表面分布多颗经过配光软件模拟后的复眼式小透镜, 能有效的将光源发出的光线进行折射、散射、叠加, 使其配光均匀且强度高。HK-51光学级玻璃为特种光学玻璃, 专业用于望进镜、透镜等需要专业配光产品, 同样用于助航灯的效果也是不一般的。
结语
机场助航灯 篇3
目前, 首都机场拥有三条跑道, 本次改造区域为中跑道西侧区域, 如图1阴影部分所示, 即为F滑北段及W5、W6、W7、W8、W9脱离道。其中, F滑北段原为首都机场A号滑行道, 属中跑道的平行滑行道, 始建于20世纪70年代末至80年代初, 至今已建成近30年。W5、W6、W8、W9脱离道的建设时期也较早, 频繁的荷载作用下, 道肩与道面已经出现了大面积的破损状况。经检测, F滑北段及脱离道W5、W6、W8、W9的道面状况已无法保障飞机的安全运行。为满足安全保障、功能改善和路径优化等需求, 将F滑北段及W5、W6、W7、W8、W9脱离道列入本次改造, 对现有道面的各种破损进行修整是十分必要的。
由于民航业的迅速发展, A380等F类大型客机的运行架次逐年递增。F滑北段及脱离道W5、W6、W8、W9的部分区域道面宽度已不能满足大型飞机的运行需求。本次改造将拓宽相关区域的道面宽度, 优化大型客机在T2航站楼与首都机场西区的运行路径, 从而满足民航业发展的不断需求。
本次应急改造, 场道专业将部分道面宽度不足的区域进行增补加盖, 道面状况损坏的区域进行了沥青加盖。助航灯光系统相应地进行了方案的调整, 即, 应满足施工操作易行, 不停航施工, 和节约投资成本等要求。结合机场现状进行有效的改造。
1 助航灯光灯具布置的改造方案
综合首都机场西区运行的实际需求, 本次应急改造主要是对F滑北段 (Z2口以北区段) 直段道面以及F滑与T2航站楼之间的M2~M6滑行道宽度不足部位, 进行道面加盖改造及增补设计 (沥青混凝土加盖) ;对W6、W9联络道进行沥青混凝土加盖改造及增补设计;对W7道面宽度不足的区段进行增补设计;对W5、W8联络道进行沥青混凝土加盖改造。
为保障机场不停航施工正常进行, 并适应场道专业各区域施工方案, 助航灯光布置的改造进行了相应的调整, 能充分利用现有灯具和二次电缆保护管及已有设施, 尽可能减少投资预算;改造区域划分明确, 便于施工。助航灯光系统改造方案如下:
(1) 一号方案, 适用区域即为, 道面加盖沥青, 道肩加盖沥青区域。具体改造措施如下:
(1) 滑行道中线灯的处理方式
原有嵌入式灯具是在水泥道面上钻眼安装, 二次线沿道缝切槽敷设。所以, 本次改造沥青加盖之前, 在一号方案改造区域内的老水泥道面上, 根据已定位好的灯坑, 切槽敷设二次管至土面区, 然后在土面区内安装新的隔离变压器箱。
为不影响现有滑行道灯光的使用, 加盖后, 将道面上的嵌入式灯具重新布置, 并与原有灯位错开一定距离, 加盖沥青后, 道面上的嵌入式灯 (包括灯具和底座接线盒) 钻眼安装, 更换二次电缆, 更换隔离变压器;更换改造区内的一次电缆。
(2) 跑道警戒灯的处理方式
后安装的因跑道警戒灯因的二次线是切槽敷设, 则在道肩加盖沥青前切槽敷设二次保护管至土面区, 在土面区内新安装隔离变压器箱, 为不影响现有滑行道灯光的使用, 道肩加盖后的灯具位置与原灯位错开一定距离, 增加底座接线盒固定在老道肩上, 并与二次保护管连接, 。更换二次电缆、隔离变压器与改造区内的一次电缆。
(3) 滑行道边灯的处理方式
道肩上滑行道边灯在道肩基础内已有二次保护管, 加盖沥青后, 灯具在原位安装, 增加底座接线盒固定在老道肩上, 并与原二次保护管连接, 更换并安装新灯具。只更换其二次电缆和隔离变压器。
(2) 二号方案, 适用区域即为, 道面加盖沥青并改造加盖部分道肩为道面, 道肩沥青加盖并拓宽区;道面加盖沥青, 道肩沥青加盖并拓宽区。改造措施如下:
(1) 滑行道中线灯的处理方式
道面上原有嵌入式灯具 (滑行道中线灯) 为水泥道面上钻眼安装, 二次线沿道缝切槽敷设。借本次道面、道肩加盖沥青并扩宽的机会, 在沥青盖被之前, 在老道面、老道肩连同扩宽道面部分的道面上切槽敷设二次管至道肩扩宽处, 并在新建沥青道肩基础内安装平地式隔离变压器箱, 隔离变压器之间连接一次保护管;为不影响现有滑行道灯光的使用, 将加盖后, 道面上的嵌入式灯具 (滑行道中线灯) 重新布置, 并与现有灯位错开一定距离, 加盖沥青后, 道面上的嵌入式灯 (包括灯具和底座接线盒) 钻眼安装新, 更换二次电缆, 更换隔离变压器;更换改造区内的一次电缆。
(2) 跑道警戒灯的处理方式
后安装的跑道警戒灯因二次线是切槽敷设, 在道肩加盖沥青前切槽敷设二次保护管至道肩扩宽处, 并在新建沥青道肩基础内安装平地式隔离变压器箱, 隔离变压器之间连接一次保护管;为不影响现有滑行道灯光的使用, 将加盖后, 跑道警戒灯重新布置, 并与现有灯位错开一定距离, 增加底座接线盒固定在老道肩上, 并与二次保护管连接, 更换二次电缆和隔离变压器;更换改造区内的一次电缆。
(3) 滑行道边灯的处理方式
道肩上的滑行道边灯在道肩基础内已有二次保护管, 在道肩扩宽部分延长二次保护管, 并在新建沥青道肩基础内安装平地式隔离变压器箱, 隔离变压器之间连接一次保护管。加盖沥青后, 灯具在原位安装, 增加底座接线盒固定在老道肩上, 并与原二次保护管连接, 更换并安装新灯具。更换其二次电缆、隔离变压器和改造区内的一次电缆。
(3) 三号方案, 适用区域即为, 道面不变, 道肩拓宽区。改造措施如下:
本区域内的所有灯具不变。利用原有二次电缆保护管, 并在新建道肩内顺接一段二次电缆保护管至新灯箱, 更换二次电缆。在新建沥青道肩内安装平地式隔离变压器箱, 更换隔离变压器和改造区内的一次电缆。
(4) 四号方案, 适用区域即为, 部分道肩改造加盖为道面, 道肩拓宽区域。改造措施如下:
本区域内的所有原道面内的灯具不变。利用原有二次电缆保护管, 并在新建道肩内顺接一段二次电缆保护管至新灯箱, 更换二次电缆。原滑行道边灯拆除, 按新滑行道道面边线重新布置。在老道肩上切槽敷设二次电缆管, 在新道肩内顺接一段二次电缆保护管至新灯箱, 更换二次电缆。在新建沥青道肩内新安装平地式隔离变压器箱, 更换隔离变压器;更换改造区内的一次电缆。
2 供电及接地设计
2.1 供电回路改造设计
本工程所有灯光均在原有灯光的基础上改造, 增加灯具数量很少, 供电回路均不改变, 调光器容量也不变, 灯具还接入原回路中。
2.2 灯光电缆敷设
与跑道相连的滑行道上的灯光电缆敷设, 道面加盖之前, 利用航班结束后的停航时间, 在老道面上切宽槽, 并在基础内切管槽敷设HDPE管, 用快干水泥回填至基础高度, 由场道专业采用沥青回填, 以保证滑行道的不停航使用。穿越其他滑行道上的灯光电缆敷设, 道面施工采用分段24小时停航的方式施工, 在停航施工期间内, 在老道面上切浅槽敷设HDPE管固定, 直接进行道面加盖。土面区的灯光电缆采用直埋敷设。
2.3 原有灯光供电线路保护及改造
在滑行道道肩加宽之前, 由5号灯光站出线并穿越加盖范围的灯光电缆, 尽可能穿入F滑南北段盖被工程中新埋的电缆管内。不能穿入电缆管内的, 对穿越加宽滑行道新建道肩部分的电缆采取保护措施, 以便道肩基础施工。
2.4 接地
改造部分灯光回路的隔离变压器箱之间每隔300米做一组接地极, 接地电阻小于10欧姆。
2.5 不停航施工
道面加盖之前, 做好地下电缆电路的保护措施, 特别是跑道灯光回路的一次电缆;在施工过程中采取临时措施, 保证现有灯光的正常使用;加强施工管理, 合理安排每天需要完成的工作量;对现场施工及管理人员进行安全教育及培训, 严格按照机场不停航施工规定进行施工。
3 结语