автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение эффективности эксплуатации оборудования грузовых и зачистных систем наливных судов

□□34У66Ви

На правах рукописи

Носенко Егор Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ И ЗАЧИСТНЫХ СИСТЕМ НАЛИВНЫХ СУДОВ

Специальность:

05.08.05 Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новороссийск - 2009

003476668

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» (г. Новороссийск)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Башуров Борис Павлович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Туркин Владимир Антонович (МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова)

кандидат технических наук Баляев Дмитрий Владимирович

(ЗАО «Лукойл-Черноморье»)

Ведущая организация: ОАО «Мурманское морское пароходство» (г. Мурманск)

Защита состоится 08 октября 2009 г. в 10.00 часов на заседании Диссертационного Совета Д 223.007.01 при ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» по адресу: 353918, г.Новороссийск, прЛенина, 93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова», г. Новороссийск, пр. Ленина, 93.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность. По данным ЗАО «ЦНИИМФ» за период 1992 - 2005 годов структура Российского флота значительно изменилась. Доля сухогрузного флота (по дедвейту) уменьшилась на 35,8%, комбинированного - в 6,4 раза, а наливного флота увеличилась на 90%. Наиболее интенсивно морской флот России пополнялся именно за счет танкеров. Из общей суммы внешнеторговых грузов, перевезенных в 2004 году в России, наливные составили ~ 55%. В составе этого флота по состоянию на начало 2005 года наливные суда по дедвейту составили 66%. В соответствии с программой «Модернизация транспортной системы России» (подпрограмма «Морской транспорт») по прогнозным данным потребность в перевозках наливных грузов к 2010 году увеличится на 37% по сравнению с 2005 годом. Таким образом, приоритетная роль в развитии морского транспорта России принадлежит наливному флоту. Вместе с тем нефтеналивные суда (танкера) по сравнению с судами другого функционального назначения, исходя из происходящих катастроф на море, являются наиболее опасными для обслуживающего персонала и окружающей природной среды (в частности, морской). По статистическим данным ITOPF за 10 лет на морском флоте произошло 366 крупных аварий танкеров с суммарным розливом нефти ~ 1,25 млн.тонн. Расходы на ликвидацию этих последствий в среднем составляют ~ 60 млн.долларов США. Поэтому вопросы обеспечения безопасности в процессе ТЭ танкеров имеют жизненно важное значение. Подтверждением этому является принятие в 1993 году Резолюции ИМО А.741 (18) «Международный кодекс по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения» (МКУБ - ISM Code). В связи с этим судовые технические средства (СТС), обеспечивающие их техническую эксплуатацию (ТЭ), относятся к числу наиболее ответственных как с экологической, экономической, так и социальной точек зрения.

В настоящее время ТЭ Российского водного транспорта базируется на двух подходах (при централизованном планировании и рыночной экономике). Переход на систему рыночных отношений приводит к жесткой конкуренции на фрахтовом рынке и, как следствие, возникновению проблемы повышения рентабельности работы судов, определяющим фактором которой является эффективность ТЭ элементов энергетической установки (ЭУ). Применительно к танкерам с ДЭУ основные расходы материальных средств связаны с ее ТЭ (до 65% от общих расходов по танкеру). Из них затраты на топливо, ТО и ремонт составляют до 70%. Значительная доля энергопотребления и отказов (до 50%) в процессе ТЭ приходится на вспомогательное оборудование (ВО). В его состав включаются (по определению) системы технологического комплекса танкера (ТКТ), в том числе грузовые и зачистные системы (ГЗС). Такими системами оборудуются все танкера, занимая приоритетную роль среди других систем ТКТ. С их помощью обеспечивается сохранение груза (нефть, нефтепродукты) в процессе перевозки, его пожарная безопасность и экологическая безопасность окружающей среды. Решение задач в такой постановке (по данным исследований И.И. Костылева) в значительной степени определяется

уровнем надежности ТКТ и эффективностью его ТЭ, включая ГЗС и их оборудование с точки зрения ФН.

Существующая в эксплуатационной практике водного транспорта система централизованного планирования профилактических ремонтно-восстановительных работ является слишком затратной с точки зрения расхода материальных средств. Поэтому вопросы совершенствования технического обслуживания (ТО) приобретают особую важность и актуальность. Доказательством этого являются результаты исследований, выполненные в ЦНИИ морского флота под руководством С.Н. Драницына, и работы A.M. Никитина. В условиях развивающейся рыночной экономики альтернативой сложившейся ситуации является переход от существующей системы на ТО и ремонт по фактическому техническому состоянию (ТС). Такой переход позволяет получить экономию (по данным ЦНИИМФ) материальных средств до 30%.

Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи, связанной с повышением эффективности ТЭ оборудования ГЗС наливных судов путем перевода его на ТО по фактическому ТС на основе информационно-статистического банка данных по ФН.

Объектом исследования является оборудование ГЗС.

Предметом исследования является функциональная надежность оборудования ГЗС и механизм ее управления при ТЭ.

Достижение поставленной цели осуществляется на основе решения следующих задач:

- проведения анализа эффективности технического использования (ТИ) оборудования ГЗС в составе ТКТ и причин возникновения аварийных ситуаций, существующих методов и методик исследования ФН, обработки статистической эксплуатационной информации, стратегий ТО и ремонта и обоснования перехода на систему ТО по фактическому ТС;

- разработки алгоритмического обеспечения по оцениванию изменения энергетических параметров насосов грузовых систем при ТЭ;

- проведения экспертно-статистических исследований ФН на основе сбора, систематизации и обобщения отказной фактологической информации насосов ГЗС и трубопроводов, выявления их элементов с минимальным уровнем работоспособности;

- установления закономерности изменения показателей безотказной работы от наработки;

- разработки прогностических моделей вероятности безотказной работы систем управления и контроля за проведением грузовых операций, работой нагнетателей, насосов и арматуры;

- оценивания изменения энергетических параметров насосов грузовой системы при ТЭ;

- создания экспериментальной установки для исследования напорных характеристик насосов при различных режимах работы;

- разработки нормативной базы диагностических показателей насосов и трубопроводов ГЗС и концепции восстановления работоспособности их ТС в процессе ТЭ;

- создание информационно-статистического банка данных для осуществления перевода оборудования ГЗС на ТО по фактическому ТС и его экономического обоснования.

Методы решения поставленных задач. В диссертации использованы экспериментально-теоретические методы исследования, основанные на общей теории надежности технического изделия, математическом моделировании, корреляционном и регрессионном анализе и экспертной оценке.

Наиболее существенные результаты, полученные лично соискателем, заключаются в:

- разработке комплекса методик и математических моделей оценивания ТС оборудования ГЗС, прогнозирования его безотказной работы и концепции восстановления работоспособности в процессе ТЭ;

- систематизации и обобщении качественной и количественной фактологической информации по: отказам насосов и трубопроводов ГЗС, их причинам; выявлению узлов и деталей с минимальным уровнем работоспособности; установлению закономерности изменения показателей безотказной работы от наработки и получению интегральных функций;

- участии в разработке, создании экспериментальной установки и проведении исследований напорных характеристик насосов при различных режимах работы;

- создании нормативной базы диагностических показателей (ДП) насосов и трубопроводов ГЗС, разработке методического обеспечения по их контролю и учету в процессе ТЭ.

Научная новизна диссертации определяется:

- постановкой и решением задачи перевода оборудования ГЗС на ТО по фактическому ТС и его экономическим обоснованием;

- разработкой совокупности алгоритмов, методик и математических моделей оценивания ТС, прогнозирования безотказной работы и восстановления работоспособности в процессе ТЭ.

Практическая значимость диссертации заключается в: разработке механизма перевода оборудования ГЗС с существующего централизованного планирования профилактических ремонтно-восстановительных работ на менее затратное ТО по фактическому ТС, базирующегося на информационно-статистическом банке данных по оперативному оцениванию и прогнозированию ТС, определению изменения энергетических параметров в процессе ТЭ с применением нормативной базы ДП и математических моделей; разработке комплекса мероприятий, обеспечивающего текущий контроль и учет ТС при ТЭ.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием известных методов исследования (экспертных оценок, математического моделирования, регрессионного и корреляционного анализа), адекватных решаемым задачам, проведением натурных испытаний оборудования в реальных эксплуатационных условиях с применением поверенных отечественных и зарубежных приборов с многократным измерением параметров на различных режимах, обработкой информации и оцениванием погрешностей, репрезентативностью опытных данных.

На защиту выносятся:

- закономерности изменения показателей безотказной работы от наработки, систематизированная и обобщенная качественная и количественная информация по отказам, полученные на основе результатов проведенных экспертно-статистических исследований ФН оборудования ГЗС и систем управления;

- математические модели прогнозирования безотказной работы элементов комплексной системы управления и трубопроводов, методика и алгоритм определения изменения энергетических параметров насосов в процессе ТЭ;

- нормативная база ДП и комплекс мероприятий, обеспечивающих оценивание, текущий контроль и учет ТС насосов и трубопроводов систем при ТЭ.

Апробация и внедрение результатов исследования. Содержание диссертации обсуждалось и получило одобрение в МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций и Санкт-Петербургском Северо-Западном государственном заочном техническом университете. Результаты диссертации опубликованы в виде докладов и научных статей в материалах: Международных научно-технических конференций, проводимых в ведущих университетах России (Москва, Санкт-Петербург, Ульяновск, Орел, 2004 г.); трудов 6-го Международного научного Форума «Перспективные задачи инженерной науки» (Гонконг, Китай, 2005 г.). Основная часть материалов опубликована в виде статей в изданиях по перечню ВАК Минобрнауки РФ: Известия ВУЗов «Машиностроение», Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион, технические науки «Проблемы водного транспорта», «Судостроение».

Результаты выполненных исследований использованы: при разработке учебных программ, написании учебно-методической литературы, подготовке докладов курсантов и студентов на научно-технические конференции, выполнении курсового и дипломного проектирования по специальности: «Эксплуатация судовых энергетических установок»; получили внедрение в эксплуатационную практику на судах ОАО «Новошип».

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, опубликованных научных трудов автора по отдельным разделам и приложения. Содержание изложено на 164 страницах, включая 73 рисунка, 34 таблицы, список литературы из 136 наименований и перечень, состоящий из 23 публикаций (одноименно и в соавторстве). Объем приложения к диссертации составляет 46 страниц, включая акты внедрения ее результатов.

СОДЕРЖАНИЕ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель исследования и решаемые задачи, отмечены научные результаты, полученные в диссертации, показана их практическая значимость.

В первой главе на основе работ И.И. Косгылева выполнен анализ эффективности ТИ оборудования систем ГКТ и причин возникновения аварийных ситуаций при их ТЭ. Рассмотрены особенности технологического процесса проведения грузовых операций и мониторинг аварийных выбросов опасных веществ. Показана приоритетная роль ГЗС среди других систем ГКТ, обеспечивающих сохранение груза, его пожарную безопасность и экологическую безопасность окружающей среды. Для ГЗС, с точки зрения обеспечения безопасности и эффектив-

ности ТЭ, наиболее важен отказ комплекса «насос-трубопровод». Анализ аварийности и опыт ТЭ танкеров (по данным исследований В.А. Туркина) показывает, что возникновение событий, инициирующих аварийную ситуацию, связано с тремя основными факторами (ошибки обслуживающего персонала; техногенные и природные воздействия; отказы оборудования, коммуникаций и их элементов). Возникновение крупных аварий и пожаров со значительными последствиями связано с помещениями насосных агрегатов (НА) и технологическими трубопроводами. Наибольший риск на терминале возможен при переливе танков судна. По данным международного фонда компенсации загрязнения нефтью (International Oil Pollution Compensation Fund - ЮРС) осредненный ущерб от разлива нефти оценивается в 50 тыс.долларов США за 1 м3.

Во второй главе рассмотрены методики исследований, обработки данных, стратегии ТО и ремонта оборудования ГЗС. Методика оценивания ФН исследуемых объектов предусматривает два этапа: определение качественных показателей (экспертная оценка); получение количественных показателей. Экспертная оценка основана на определении степени согласованности мнений экспертов относительно исследуемых факторов с использованием коэффициента ранговой корреляции. Проверка его значимости проводилась при 1% уровне с помощью критериев у/1 и Фишера. Количественными показателями ФН явились: средняя наработка до отказа; параметр потока отказов; вероятность безотказной работы; коэффициент отказов; комплексные показатели. Для получения информации по ДП использовались данные измерений контролируемых параметров и их обработка по методике, разработанной ЦНИИМФ.

Комплекс задач (согласно методологическому подходу Д.В. Гаскарова) применительно к оборудованию систем (ОС) разделяется на: исследование объекта оценки; теорию, методы и алгоритмы построения программ проверки; способы и средства проверки; исследование свойств и характеристик. Наиболее сложной задачей является установление однозначного соответствия между физической сущностью неисправности (отказа) и ее математической моделью. Центральным моментом процесса прогнозирования является выбор алгоритма (совокупности алгоритмов). При этом влияние объекта прогнозирования и управления на выбор модели является основополагающим и определяется четырьмя факторами: стадия «жизненного» цикла; кратность целевого применения; вид осуществляемого контроля; прикладное назначение объекта. Влияние первого фактора на постановку задачи прогнозирования является принципиальным.

В качестве грузовых на танкерах наиболее распространены центробежные насосы (ЦН). Изменение их энергетических параметров при ТЭ в значительной степени влияет на режим работы систем ГКТ и, соответственно, эксплуатационные качества. Методика его оценки основывается на подходе, изложенном в работах С.А. Абдурашидова, И.М.Вершинина, В.П.Стрельцова, А.АЛомакина. Влияние вращательного и деформационного движения (с учетом вязкостных явлений) определяется моделью потока Рейнольдса-Буссинеска с помощью коррективных коэффициентов, вводимых в поступательную скорость движения жидкости.

Центральной проблемой на всех этапах «жизненного» цикла ОС является обеспечение его ФН. Применительно к ГЗС возможны два вида ТО: когда оно проводится независимо от ТС узлов в промежутках между ТО (в этом случае при

отказе узла система выводится из действия); с использованием диагностических средств (в этом случае решается задача определения периодичности и объема ТО системы исходя из ее фактического ТС). При планировании ТО с использованием диагностических средств (по определению С.Я. Травина, Л.А. Промыслова) необходимо учитывать факторы как статистического, так детерминированного характера. Анализ априорной (до ТЭ) и апостеорной (при ТЭ) информации и взаимосвязи стратегий ТО показывает, что при использовании ОС до выработки ресурса наиболее эффективна стратегия ТО по наработке, а его ремонте - по наработке и фактическому ТС. Для их внедрения в эксплуатационную практику необходимо решение ряда организационных и технических задач, связанных с ФН ОС (сбор и обработка отказной информации; установление нормативных значений уровней и сравнение их с фактическими; анализ возможных последствий отказов узлов и деталей и разработка комплекса мероприятий по их предотвращению).

Несмотря на значительное количество работ, посвященных изучению вопросов надежности, проведение исследований в этой области (особенно касающихся ФН ОС применительно к ГТСТ) по-прежнему актуально и имеет практическую значимость. Это объясняется большими материальными затратами, связанными с их отказами и значительным снижением экономической эффективности танкера в целом. Решение такого рода задач основывается на: проведении экспершо-статистических исследований; разработке методов и средств диагностирования, диагностических и прогностических моделей; разработке и практическом внедрении комплекса мероприятий по повышению безотказной работы. В условиях роста антропогенных и техногенных отрицательных воздействий на окружающую среду первостепенное значение приобретают вопросы экологической безопасности. Наиболее эффективный путь решения этой проблемы - разработка и практическая реализация системы обеспечения функциональной надежности (СОФН), представляющаяся совокупностью взаимосвязанных между собой блоков в виде отдельных подсистем: ТИ, ТО, диагностирование ТС (ДТС), прогнозирование безотказной работы (ПБР). Из возможных вариантов реализации подсистем ТИ и ТО наиболее эффективным (с точки зрения дальнейшего совершенствования ТЭ) является перевод ОС с существующей системы централизованного планирования профилактических ремонтно-восстановительных работ на ТО по фактическому ТС.

Третья глава посвящена формированию информационно-статистического банка данных по ФН систем управления и оборудования ГЗС (насосов, арматуры и трубопроводов) на основе: проведения экспертно-статистических исследований; разработки прогностических моделей; оценивания изменения энергетических параметров в процессе ТЭ; создания нормативной базы ДП и концепции восстановления работоспособности. В качестве объектов исследования систем управления применительно к танкерам рассматривались: групповая автоматизированная СУ вспомогательными котлами (АСУ ВК); пожарной сигнализации «Кристалл»; комплексная СУ «Залив-М» («Ильмень»; «Нарочь»; «Шипка»; «Прибой»; «Ижора»; «Виктория»). Полученная информация свидетельствует о том, что общее количество отказов на танкерах тоннажностыо 65000 т по сравнению с танкерами тоннажностью 150000 т более, чем в три раза. Наименьший уровень ФН имеют АСУ ВК (более 30% отказов). Далее в порядке значимости идут

СУ «Ильмень» и «Кристалл» (соответственно 24% и 15%). В совокупности на эти СУ приходится ~ 70% отказов. При этом существенно возрастает вес отказов ряда элементов (датчики, функциональные и регулирующие устройства, исполнительные механизмы). По данным Л.И. Исакова при гарантированном техническом ресурсе автоматического комплекса 25 тыс.ч и суммарной наработке на отказ не менее 5 тыс.ч до 75% входящих в него датчиков имеют технический ресурс 5-10 тыс.ч, а фактическую наработку не более 2-3 тыс.ч. Увеличение числа отказов в функциональных и регулирующих устройствах в значительной степени связано с выходом из строя электронных элементов. Ими обусловлена третья часть, общего числа отказов. Отказы микросхем составляют 17%, транзисторов - 33%, диодов - 14% и тиристоров - 12%. Обобщенная информация по причинам отказов представлена на рис.1, по показателям безотказности и ремонтопригодности -

1-низкая надежность комплектующих элементов; 2-дефекгы электронных плат; 3-коррозия, окисление контактов; 4-мехагшческие повреждения; 5-падение сопротивления и пробой изоляции; 6-нарушение уплотнения, разгерметизация, 7-технологические дефекты, 8-варушение тепловых режимов; 9-старение, износ, вибрация; 10-дефекты монтажа; 11-отклонение от правил технической эксплуатации. Левая штриховка для танкеров тоннажностыо 65000 т, правая - для танкеров тоннажностью 150000 т

Таблица 1

Показатель Элементы комплексной системы уп равления «Залив-М»

АСУ ВК «Ильмень» <Кристалл» «Нарочь» «Шипка» «Прибой» «Ижора» «Виктория»

Средняя наработка на отказ Т, тыс.ч 3,43 4,17 6,85 14,28 19,61 22,73 26,31 52,63

Относительное время устранения отказов Тд, ч / тыс.ч 2,52 2,19 0,81 - 0,37 - 0,46 -

Средняя удельная трудоемкость у,чел.-ч/ тыс.ч 5,95 5,17 1,07 - 0,47 - 0,69 -

Е/тыс.ч

0.6 0.4

0.2

0

Рис.2. Изменение параметра потока отказов систем управления: 1 - АСУ ВК; 2 - «Ильмень»

На основе общего закона надежности технического изделия (по определению Б.С. Сотского, Н.М. Седякина) функция ресурса за межремонтный период ('мга) применительно к ОС ГКТ может быть выражена в виде:

'мрП

С" =[ 1 «>('Ж'

о

В соответствии с этой формулой и использованием метода интегрирования таблично заданной функции <о(1) по формуле Симпсона произведены расчеты в пределах наработки г = 25тыс.ч для двух СУ. Обобщенный показатель их работоспособности составил для: АСУ ВК - 0,152; «Ильмень» - 0,165.

В основу получения вероятностных моделей безотказной работы положены результаты проведенных статистических исследований. Их зависимости от наработки аппроксимировались различными видами нелинейных уравнений. Для выбора оптимального варианта модели использовался корреляционный анализ. Процесс выбора осуществлялся с использованием метода наименьших квадратов. Анализ полученных прогностических моделей (с точки зрения корреляционной связи) показал, что наиболее приемлемыми являются пять видов моделей: «Ижо-ра» (у = А+Вх;А = 0,94;В = -0,024); «Нарочь» (у=АВ';А- 1,01;В = 0,96); «Кристалл» (у = А + В\пх; Л = 0,95; В = -0,71); «Ильмень» ( у = Л + В 1п х; Л = 1,73; В = -0,62); АСУ В К (у = Аев';А = 0,П,В = -0,22).

Обследуемыми объектами элементов систем ГКТ являлись грузовые ЦН (ГЦН), эксплуатируемые на танкерах различной грузоподъемности, включая и крупнотоннажные нефтеналивные суда. Они рассматривались как восстанавливаемые изделия. Результаты статистической обработки эксплуатационного материала представлены в виде ранжирования, диаграмм Парето, схемы Исикавы, отказов основных узлов, их деталей и причин отказов. Систематизация эксплуатационной информации позволила выделить следующие элементы, отказывающие в процессе ТЭ ГЦН: сальниковые уплотнения; рабочие колеса; валы; корпусы; диафрагмы; фланцы. Из анализа полученных результатов следует: наибольшее

1

I' м' • 2 V

'и Г.

у

5 10 15 20 25 итыс

количество отказов приходится на ГЦН типа ЭКН-10/90 (17,5%); наименьшее -тип ВЦНС 20/Н, ЭЦН 2700/85, НЦВ 200/30, ЭЦН-18/1-П; основными элементами, приводящими к отказам ГЦН, являются торцевые уплотнения и уплотнительные кольца (на их долю в совокупности приходится - 70% отказов); отказы, связанные с уплотнениями разделяются на внезапные (деформационно-разрушительные и от скрытых дефектов) и постепенные (термические и износовые); частота появления износовых отказов (определяющих долговечность уплотнений) превалирует над отказами других видов, они в зависимости от периода и условий ТЭ имеют различные виды износа; на отказы трибологического характера приходится 68%, по параметрам прочности - 24% и коррозии - 8%.

Обследуемыми объектами элементов зачистных систем танкеров различной грузоподъемности явились поршневые насосы (ПН) и винтовые насосы (ВН). Систематизация и обобщение эксплуатационного материала позволили выявить причины и определить их физическое происхождение. Для ПН наименее надежными являются всасывающие и нагнетательные клапаны (31% отказов), далее в порядке значимости идут: уплотнение штоков (25%); уплотняющие кольца гидравлических поршней (18%); втулки гидравлических цилиндров (11%); уплотняющие кольца паровых цилиндров (9%). Наиболее надежными являются втулки паровых цилиндров. Основные причины отказов - износ, коррозия и механические повреждения. Отказы клапанов по причине механического повреждения составляют 52%, уплотнительных колец - 25%, втулок гидравлических и паровых цилиндров - 7%. Основной причиной отказов элементов клапанов (гнездо, тарелка) является механический износ (40%). Выход из строя уплотнительных колец по этой причине составляет 75%, втулок - 93%. Коррозия явилась одной из причин отказов элементов клапанов (пружина, седло, пластина, корпус). Для ВН и их элементов (СУ, подшипники, винты, корпус, муфта) трибологические отказы составляют от 62 до 94%, по параметрам прочности -от 4 до 100% (муфта), а коррозии - 2%.

Трибологические процессы более развиты в уплотнительных устройствах и подшипниках. Это объясняется многочисленностью и неоднозначностью действующих в процессе ТЭ факторов (величина нагрузки; скорость скольжения; шероховатость и параллельность контактных поверхностей; температура уплотняемой среды; форма зазора; сочетание материала пары трения; параметры уплотняемой среды; режим работы - трение, вибрация, гидравлические удары, пуск под нагрузкой, радиальные биения). Отказы по параметрам прочности имеют преобладающее значение для деталей соединительных узлов насосов и возникают в двух случаях (при разрушении детали узла и наличии недопустимой величины деформации в неблагоприятных условиях ТЭ).

Результаты экспертной оценки ФН насосов грузовых систем представлены на рис.3, а динамика потока отказов - на рис.4.

В первый период ТЭ (приработка) основными причинами отказов ГЦН являются: неудачная компоновка деталей узлов, их некачественная сборка; технологические дефекты литья; низкое качество ремонтных и монтажных работ; отклонения от расчетных эксплуатационных режимов.

Материальные затраты на устранение отказов ГЦН в среднем по серии танкеров средней тоннажности и крупнотоннажных составляют: ,чел.-ч

тв = 2,45ч/тыс.ч; у = 5,81-

тыс.ч

ЖШ^ШШщ

• вторые и старшие механики

I—,- групповые и механики I—'наставники

N

Рис. 3. Результаты экспертной оценки причин отказов грузовых центробежных насосов: 1 - конструктивная недоработка узлов и деталей; 2-низкое качество заводского изготовления деталей; 3 - технологические дефекты литья; 4 - недостаточная износостойкость материала; 5 - недостаточная коррозионная стойкость материала; 6 - недостаточная кавитационная стойкость материала; 7 - отклонение от расчетных эксплуатационных режимов; 8 - низкое качество ремонтных работ (СРЗ); 9 - низкое качество монтажных работ (БТОФ, экипаж); 10 - род перекачиваемой среды

«ю,

1/тыс.ч

0.50

0.25

1 ' <Г 1

/ /? / >'' Л \ \ /Л \ \ , \

///■ 4 г >. ч ■ \ V. V 3 . -

Vтыс.ч

БисА Динамика параметра потока отказов ГЦН танкеров различной грузоподъемности: I-65000тонн; 2-17000тонн;3-150000тонн

На крупнотоннажных танкерах на ТО существенное влияние оказывают по-грузочно-разгрузочные операции. Натурные испытания, проведенные на таких танкерах, показали, что ротор турбонасосного агрегата при этом подвергается смещениям и изломам, значительно превышающим допустимые нормы. Об этом свидетельствуют результаты обработки испытаний (рис.5,6,7).

Рис. 5. Динамика смещения ротора турбины грузового насоса в процессе разгрузки крупнотоннажного танкера

А Бмн-

-Лб -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 _1__ I I _

Рис. 6. Динамика смещения ротора грузового насоса в процессе разгрузки крупнотоннажного танкера

Рис. 7. Динамика излома турбоприводного грузового насоса при разгрузке крупнотоннажного танкера: 1 - ротор турбины; 2—ротор насоса

По оси абсцисс отложена относительная величина ДО, определяемая по формуле: ДО = 1-(0/;/ОгДгде СБ,Оп, -соответственно количество принимаемого балласта и выгруженного груза. По оси ординат отложены относительные величины смещения и излома ротора турбины и насоса определяемые по формулам: Д?ЛЯ. тиг=\-(т[1г1т1а)-,

где -соответственно

смещение и излом ротора турбины и насоса при текущем значении груза вТ = С,т -СЕ; 8'1ГГ, т"ит, ^¡л,, - смещение и излом ротора турбины и насоса при начальном значении груза.

Проведенные экспертно-статистические исследования ФН насосов как основного узла ГЗС показали, что их работоспособность характеризуется двумя факторами (способностью сохранять свои характеристики в пределах экономически оправданных в процессе ТЭ, безотказностью действия). Каждый из них связан с определенным типом отказов. Первый в большей степени обусловлен постепенными отказами, приводящими к снижению подачи насоса и ухудшению его КПД в процессе ТЭ. Второй характеризуется мгновенными отказами, вызывающими вынужденные простои в работе для восстановления работоспособности (частичного или полного ремонта узлов насоса). Учитывая, что мгновенные отказы насосов различаются между собой (не равноценны по частоте возникновения, сложности, продолжительности устранения и характеру восстановления) при составлении математической модели процесса восстановления их целесообразно разделить на два типа (отказы первого и второго рода). В первом случае работоспособность полностью нарушается, во втором - происходит выход из строя отдельных деталей. Такие отказы несравнимы по продолжительности их устранения и материальным затратам. Они различаются по своей сути и интенсивности. Анализ статистических данных, показывает, что наработки на отказ и длительности восстановления отказов первого рода распределяются по нормальному закону со средними Т'р = Л/7", Т"р = Ш" и дисперсиями о-,2 = ¿>7;' , ст22 =ОТ„". В качестве основной характеристики надежности процесса восстановления (при условии конечного времени восстановления) целесообразно использовать коэффициент готовности кг{1). Величина кГ/ для конкретного типа насоса определяется условиями его ТЭ и в значительной степени влияет на значение Г , которое, в свою очередь, зависит от организации ремонта и конструктивных характеристик насоса.

Область режимов работы ЦН при проведении грузовых операций определяется внешними условиями. Наиболее неблагоприятными, с точки зрения ФН, являются переходные режимы, при которых не исключается самопроизвольное перераспределение подачи в широком диапазоне изменения между ЦН. При этом возможно прекращение подачи одним из параллельно работающих ЦН. В этих условиях происходит увеличение температуры перекачиваемой среды (в частно-

ста, нефти) в корпусе, что способствует переходу ЦН в аварийный режим работы. Анализ многочисленных экспериментальных исследований показывает, что равномерное распределение меридиональных скоростей и давлений по периферии рабочего колеса (РК) может быть получено только при одном (вполне определенном) значении подачи, которая соответствует максимальному значению КПД и минимальной величине потерь, возникающих при перемещении потока, выходящего из РК с большой скоростью, с потоком, протекающим в отводе со значительно меньшей скоростью (ударные потери в отводе). Отклонение подачи от точки максимального КПД насоса приводит к возникновению: окружных градиентов скоростей и давления; неоднородности потока на выходе из РК; неравномерности напора (создаваемого РК по его периферии, а следовательно, увеличению потерь от перемещения струй). Для оценивания изменения энергетических параметров ЦН разработаны алгоритм и программа, результаты апробации кото-

Рис.8. Совмещенные расчетные и паспортные характеристики центробежного насоса типа НЦВ250/30А: расчетные данные; паспортные данные.

Теоретический и практический аспекты параллельной и последовательной работы ЦН в составе систем в стационарном режиме изучены и описаны в отечественной и зарубежной литературе достаточно полно. Применительно к системам ГКТ большая работа в этом направлении проделана Н.М. Подволоцким, М.А. Коршуновым, В.Ю. Гантаревым и др. Для систем танкеров характерна своя специфика. Выгрузка танкера осуществляется (как правило) в разных портах, имеющих индивидуальные гидравлические характеристики трубопроводов, которые с течением времени изменяются вследствие: повышения уровня в береговых емкостях (или их переключения); перехода на выгрузку других, более удаленных

танков; изменения степени открытия задвижек на береговом трубопроводе; включения (выключения) «подхватывающих» ЦН; «прохвата» воздуха и других факторов. Анализ результатов выполненных исследований свидетельствует о том, что наиболее неблагоприятным, с точки зрения безопасности танкера и окружающей среды, является режим снижения подачи ГЦН, особенно в момент его «запирания» (или срыва). С другой стороны, физические явления, возникающие в проточной части работающего ГЦН при «опрокидывании» потока перекачиваемой среды требуют более тщательного исследования, а характер и зависимости параметров потока отказов от вязкостных явлений среды, геометрии и скорости вращения РК можно оценить лишь ориентировочно. В связи с этим возникает ряд научно-технических задач, требующих своего решения, касающихся: исследования зависимости между напором и расходом через «запираемый» насос от изменения числа оборотов второго ЦН (при параллельной работе двух ЦН); оценивания влияния геометрических параметров РК и физических свойств среды на расход через ЦН; оценивания потерь напора в работающем ЦН при противотоке перекачиваемой среды. С этой целью в МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова (с участием автора) разработана и создана экспериментальная установка, позволяющая проводить натурные испытания и отдельные исследования закономерностей прямого и обратного истечения потока перекачиваемой среды через гидравлическую часть ЦН. Некоторые результаты выполненных исследований приведены на рис.9.

Рн,кгс/см: 7 6 5 4 3 2 1

,-9-2

-1

-2

2 4 6 8 10 0,м'/ч

Рис.9. Напорные характеристики одного и двух параллельно работающих ЦН (с участком срыва циркуляции): т.А, т.Б - начало срыва циркуляции насосов

Одним из основных элементов, определяющих ФН ГЗС, являются трубопроводы. Они, по сравнению с другим оборудованием, обладают наименьшим уровнем работоспособности и по существу определяют срок службы системы, особенно перекачивающих нефть и нефтепродукты. Проблема обеспечения их ФН

носит комплексный характер и должна решаться на всех этапах их «жизненного» цикла (при выборе материала, технологии изготовления, назначении режима работы и т.д.). Уровень ФН трубопровода определяется скоростью коррозионных процессов и выражается в виде функциональной связи Я,.,, = где -с1у/Л

зависит от вида функции у = /(г) и определяется конструктивными, технологическими, монтажными и эксплуатационными факторами (материал, вид перемещаемой среды, скорость потока среды, ее температура и давление, конфигурация узлов и элементов, длина трубопровода, качество подготовки поверхности под покрытие, качество изготовления и т.д.). Чаще всего коррозионные разрушения трубопроводов в потоке морской воды являются следствием язвенной коррозии. Особенно подвержены коррозии ответвления, погибы, фланцевые и штуцерные соединения. Максимальная скорость коррозии может достигать ~ I - 3 мм/год. Опыт ТЭ показывает, что отказы прямых участков трубопроводов составляют ~ 5%, а на долю элементов приходится 95%. Наибольшее количество коррозионных дефектов приходится на районы отростков (38%) и погибы (25%). Коррозионные разрушешш трубопроводов появляются там, где происходит нарушение плавности гидродинамического потока среды (морская вода, нефть, нефтепродукты). Такие места соответствуют зонам вихреобразования и ударного воздействия потока, в которых как толщина диффузионного слоя, так и местные скорости движения среды значительно различаются. Обобщение и систематизация отказной информации по трубопроводам и арматуре систем свидетельствуют о том, что отказы по параметрам прочности составляют - 29%, а по параметрам коррозии - 58%. Анализ результатов выполненных исследований показывает, что наиболее значимыми факторами, влияющими на развитие коррозионных процессов трубопроводов, являются скорость движения среды и время работы. Прогностические модели безотказной работы трубопроводов (в общем случае) представляются в виде полиномиальных уравнений: 1¥,ор =ая+а1х+а1х1, где х - определяющие факторы (скорость потока среды С, время работы *). В соответствии с этим выражением для прямых участков стальных трубопроводов скорость коррозии будет: чгтр =0,102 + 0.002С+0,0001С2, а для ответвления из отростка в магистраль (при С = 5м/с) =0,925+0,513/-0,067/2. Прогностические модели потерь массы металла стальных трубопроводов представляются в виде: =-22,3+294(-25,8гг (С = 1,5м/с); =147,1+238(-18,Згг (С = 3,0«/с) . Для поддержания трубопроводов в работоспособном состоянии при ТЭ рекомендуется два вида ТО и ремонта (по отказам с контролем уровня ФН и фактическому ТС). В первом случае необходимо накопление и анализ информации о повреждениях и отказах с последующей выработкой решений по поддержанию требуемого уровня ФН. При этом рекомендуется выборочный контроль ТС средствами не-разрушающего контроля. Во втором случае производится оценка ТС на основе

предремонтной дефектации с одновременной разработкой технологии ремонта и выполнением его по результатам контроля. Для этого целесообразно использовать два вида категорий ТС (удовлетворительное, неудовлетворительное). Для второго случая критериями ТС являются: нарушение герметичности элемента; уменьшение остаточной толщины стенки ниже допустимой величины; возникновение коррозии и других поверхностных дефектов глубиной свыше 25% толщины стенки; наличие вмятин и выпучин размерами (глубина, высота) 10% от диаметра. Основным ДП, определяющим ТС трубопроводов, является остаточная толщина стенки на момент дефектации.

В качестве ДП насосов (с целью контроля ТС) рекомендуется использовать: ударные импульсы; вибрацию; подачу; напор; температуру подшипников; силу тока; протечки через СУ; уменьшение толщины корпуса. Снижение подачи и напора насосов, а также уменьшение толщины их корпусов на 20-30% являются предельными. Повышение температуры подшипниковых узлов (по сравнению с исходной) свидетельствуют о их неисправности.

Одним из способов обеспечения ФН оборудования ГЗС при ТЭ является восстановление ТС деталей и узлов, отказавших под воздействием трения, коррозии, кавитации и напряженного состояния. В качестве показателей, характеризующих безотказную работу восстановленных деталей, изменение их ТС и долговечность рекомендуется использовать: среднюю наработку до отказа; коэффициент вариации; среднюю скорость нарастания износа рабочей поверхности; средний ресурс. По значению скорости нарастания износа определяется величина зазора сопряжения восстановленной и новой детали, а по величине износа производится контроль их ТС. В сущности прогнозирование ТС и выбор упреждающих допусков на контролируемые параметры ОС с восстановленными деталями не имеет принципиального отличия от таковых с новыми деталями. Однако в процессе ТЭ ОС с восстановленными деталями следует учитывать возможное изменение: границ областей функционирования; работоспособности; упреждающих допусков; запаса работоспособности. Для получения количественной информации по упреждающим допускам на контролируемые параметры, определяющие ТС ОС с восстановленными деталями, необходимо накопление опыта ТЭ и проведение статистических исследований.

В четвертой главе дается обоснование экономической эффективности перевода ОС на ТО по фактическому ТС. Рассмотрены системы и их критерии, пути повышения эффективности ТО, приводится расчет экономической эффективности перехода на систему ТО по фактическому ТС. При ее использовании важное значение приобретает своевременность и полнота обеспечения запасными частями. Достаточное их количество и высокое качество позволяет повысить уровень и эффективность ТО, а вместе с тем уменьшить стоимость и продолжительность восстановления работоспособности ОС. Возможный путь обеспечения ФН ОС -это создание судовых обменных фондов. Однако целесообразность его практиче-

ской реализации ограничивается резким возрастанием цен на мировом рынке (импортные детали), недостаточным качеством, количеством и ограниченностью номенклатуры ЗИП (отечественные детали). Более предпочтительно использование обменного фонда на базе восстановленных деталей (частично), включая и новые детали. Однако его создание требует решения ряда проблемных вопросов, связанных с: выбором номенклатуры восстановленных деталей; определением объема фонда изношенных деталей; выбором формы организации восстановления изношенных деталей. Более перспективный путь обеспечения работоспособности в пределах срока ТЭ - это: использование ОС, состоящего из равнонадеж-ностных деталей (с одинаковым уровнем безотказной работы); первоначальное восстановление эксплуатационных качеств всех поврежденных деталей (на уровне новых); замена поврежденных деталей из судового запаса; замена ОС, отработавшего свой ресурс, в комплексе из обменного фонда СРЗ. Применение системы ТО по фактическому ТС позволяет уменьшить объем ЗИП на 15 - 25%. Экономический эффект от перевода ОС на ТО и ремонт по фактическому ТС достигается за счет: получения более достоверной диагностической информации об уровне ФН; исключения регламентных разборок, приводящих при последующей сборке к повторному режиму приработки и более интенсивному износу сопрягаемых деталей; возможности прогнозирования вероятности безотказной работы при ТЭ; уменьшения объема ЗИПа. Выполненные расчеты показали, что ежегодный экономический эффект при переводе оборудования ГЗС на ТО по фактическому ТС составляет ~ 100 тыс. долларов США.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненного комплекса исследований сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. Наиболее важным направлением повышения эффективности ТЭ оборудования ГЗС, входящих в состав грузового комплекса танкеров, является перевод его на ТО по фактическому ТС.

2. В обеспечении безопасности плавания танкеров и экологической безопасности окружающей среды приоритетная роль принадлежит ФН оборудования ГЗС.

3. Для перевода оборудования систем на ТО по фактическому ТС разработан механизм управления ФН, основанный на созданном информационно-статистическом банке данных, включающем: систематизированную и обобщенную информацию по причинам отказов, выявлению узлов и деталей с минимальным уровнем работоспособности; нормативную базу ДП, их контроль и учет при ТЭ; математические модели прогнозирования безотказной работы.

4. Определены зависимости и установлены закономерности изменения показателей ФН в виде параметра потока отказов и вероятности безотказной работы от наработки в пределах межремонтного периода (МРП). Для исследованного оборудования протяженность по наработке для зоны приработки по отношению к основному периоду ТЭ составляет в пределах от 12% -20%, а по интенсивности отказов превосходит в 3,5 раза.

5. Классифицированы причины отказов насосов ГЗС, их узлов и деталей, исходя из физического происхождения, определено их количественное соотношение. Отказы, обусловленные износом по отношению к кавитационным и коррозионным разрушениям, превосходят в 4 раза, а к отказам по параметрам прочности - в 2,5 раза.

6. Разработаны математические модели прогнозирования вероятности безотказной работы элементов комплексной системы управления грузовыми операциями, предложен критерий оценивания их работоспособности в пределах МРП, определены показатели безотказности и ремонтопригодности.

7. Получены интегральные функции вероятности безотказной работы ЦН, уточнена методика оценивания изменения их энергетических параметров при ТЭ применительно к НЦВ, исследованы нестационарные режимы, получены напорные характеристики при параллельной работе в предкавита-ционных и кавитационных условиях.

8. Обобщена и систематизирована отказная информация по трубопроводам и арматуре ГЗС, определено количественное соотношение по отдельным причинам. Уточнены математические модели безотказной работы в виде полиномиальных уравнений, позволяющих прогнозировать потерю массы металла от коррозии в зависимости от наработки и скорости потока среды.

9.Создана нормативная база ДП для насосов и элементов трубопроводов систем, предложены концепция восстановления их ТС и рекомендации по повышению ФН при ТЭ.

10. Дано экономическое обоснование эффективности перевода оборудования ГЗС на ТО и ремонт по фактическому ТС. Показано, что при ее практической реализации может быть достигнут существенный экономический эффект.

Защищаемые положения и результаты диссертационной работы опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ

\.Носенко Е.С., Башуров Б.П. Методика оценки энергетических параметров лопастных насосов систем судовых транспортных средств// Изв. ВУЗов «Машиностроение».- 2004- №9.- С.25-29.(№ 70370 по перечню ВАК РФ ред. апрель 2008 г.)

2. Башуров Б.П., Носенко Е.С., Шарик В.В. О стратегии технического обслуживания и ремонта вспомогательного оборудования энергетических установок судовых транспортных средств//Изв. ВУЗов «Машиностроение».- 2004-№11-С.29-35. (№ 70370 по перечню ВАК РФ ред. апрель 2008 г.)

3. Носенко КС., Башуров Б.П. Анализ функциональной надежности поршневых насосов зачистных систем нефтеналивных судов на основе экспертно-статистических исследований // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 2004 - С.60-62. (№70416 по перечню ВАК РФ ред. апрель 2008)

4.Скиба А.Н., Носенко Е.С. Экспериментальная установка дня исследования закономерностей нестационарных режимов работы центробежных насосов в составе гидравлической сети // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 2004- С.72-73. (№70416 по перечню ВАК РФ ред. апрель 2008 г.).

5. Башуров Б.П., Носенко Е.С. Экспертно-статистическое исследование функциональной надежности центробежных насосов грузовых систем нефтеналивных судов// Судостроение.- 2007 - №2,- С.37 - 39. (№70890 по перечню ВАК РФ ред. апрель 2008 г.)

Другие публикации

6. Башуров Б.П., Носенко Е.С. Методы оценки технического состояния и прогнозирования работоспособности вспомогательного оборудования энергетических комплексов судовой дизельной установки. Надежность и ремонт машин// Сборник материалов Международной научно-технической конференции, т.1.-Орел: изд-во Орел ГАУ, 2004. - С. 132-136.

7. Носенко Е.С., Башуров Б.П. Методы прогнозирования технического состояния оборудования функциональных комплексов энергетических установок судовых транспортных средств. Системы искусственного интеллекта и нейроин-форматика// Труды Международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛИН-2004», ТОМ.З- Клин: УлГТУ, 2004. - С.118-120.

8. Носенко Е.С. Выбор методики оценки объема сменно-запасных частей элементов судовых систем на основе различных моделей. Надежность и ремонт машин// Сборник материалов Международной научно-технической конференции, т.З- Орел: изд-во Орел ГАУ, 2004, С.46-50.

9. Носенко Е.С. Методика оценивания функциональной надежности оборудования судовых систем с использованием ранговой корреляции//Труды IV Международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления».- СПб: СЗТУ, 2004.-С.227-230.

10. Носенко ЕС. Методы оценивания функциональной надежности судовых систем и их оборудования// Труды IV Международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления». - СПб: СЗТУ, 2004. - С.231-235.

11. Носенко Е.С. Функциональная надежность оборудования грузовых систем танкеров - фактор, определяющий экологическую безопасность окружающей среды // Труды VIII Международного Симпозиума «Техника экологически чистых производств в XXI веке: Проблемы и перспективы». - М.,

2004. - С.80-83.

12. Башуров Б.П., Носенко ЕС. Функциональная надежность судового вспомогательного оборудования// Сборник материалов 6-го Международного научного Форума «Перспективные задачи инженерной науки». - Гонконг (КНР), 2005.-С. 69-71.

13. Скиба АН., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. О некоторых результатах исследования нестационарных режимов работы центробежных насосов в составе гидравлической сети // Сб.научн.тр. НГМА, вып.9. - Новороссийск: МГА им.адм. Ф.Ф. Ушакова, 2005. - С. 68 - 70.

14. Башуров Б.П., Скиба А.Н., Носенко ЕС. Интегральные функции вероятности безотказной работы лопастных вспомогательных гидравлических механизмов // Надежность и ремонт машин: сборник материалов 2-ой Международной научно-технической конференции. - Орел: изд-во ОрелГАУ, 2005 - С.242 - 247.

15 Лосенко Е.С., Мурашко М.Г. Причины отказов центробежных насосов систем нефтеналивных судов // Сб.научн.тр. НГМА, вып.9. - Новороссийск: НГМА,

2005.-С. 59-64.

16.Башуров Б.П., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. Причины отказов поршневых насосов зачистных систем танкеров и их анализ// Сборник научных трудов НГМА, выпуск 10,- Новороссийск: НГМА, 2005.- С.184-189.

П.Скиба А.Н., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. Исследование нестационарных режимов работы центробежных насосов в составе гидравлической сети// Сборник статей Международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике», том 2— Ульяновск: УлГТУ, 2005.-С.136- 138.

18. Скиба А.Н., Мурашко М.Г., Носенко Е.С. О некоторых результатах исследования особых режимов работы центробежных насосов в условиях экспериментальной лабораторной установки //Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта: мат. Четвертой региональной науч.-техн.конф. - Новороссийск: МГА им.адм. Ф.Ф. Ушакова, 2005. - С.183-186.

19. Носенко С.Е., Носенко ЕС. Судовые системы и их эксплуатация: учебное пособие: 4.1. - Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, 2006. - 100 с.

20. Скиба А.Н., Носенко Е.С. Обоснование экономического эффекта от введения системы контроля технического состояния механизмов и оборудования судовых энергетических комплексов // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Технические науки. «Проблемы водного транспорта», 4.2,2006-С.11-13.

21. Башуров Б.П., Королев В.И., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. Функциональная надежность оборудования грузовых и зачистных систем танкеров и систем их управления У/ Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. Технические науки. «Проблемы водного транспорта». 4.2,2006. - С.32-35

22. Башуров Б.П., Носенко Е.С. Экспертно-статистическое исследование функциональной надежности центробежных насосов грузовых систем нефтеналивных судов. Судостроение, 2007, №2. - С.37-39.

23. Носенко С.Е., Носенко Е.С. Судовые системы и их эксплуатация: учебное пособие: 4.2. - Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, 2009. - 116 с.

Формат 60x84 1/16. Тираж 100. Заказ 1648. Отпечатано в редакционно-издательском отделе ФГОУ ВПО «Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93

о <7

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ В СОСТАВЕ

ГРУЗОВОГО КОМПЛЕКСА НЕФТЕНАЛИВНЫХ СУДОВ И ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙ.

1.1. Особенности технологического процесса проведения грузовых операций.

1.2. Приоритетная роль грузовых и зачистных систем.

1.3. Режимы технического использования оборудования грузовых и зачистных систем.

1.4. Влияние надежности систем и их оборудования на эффективность работы грузового комплекса.

1.5. Причины возникновения аварий при выполнении грузовых операций.

1.6. Постановка задач исследования.

1.7. Выводы по главе.

ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБРАБОТКИ ДАННЫХ,

СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ОБОРУДОВАН™ ГРУЗОВЫХ И ЗАЧИСТНЫХ СИСТЕМ.

2.1.Комплексный подход к исследованию эффективности технического использования оборудования.

2.2.Методика обработки статистических данных, оценивания погрешностей и функциональной надежности.

2.3.Методы оценивания технического состояния и прогнозирования работоспособности.

2.4.Методика оценивания изменения энергетических параметров центробежных насосов с учетом вязкостных явлений.

2.5.Методика оценивания объема сменно-запасных частей оборудования систем.

2.6.Стратегии технического обслуживания и ремонта оборудования систем.

2.7.Система обеспечения функциональной надежности оборудования грузового комплекса.

2.8.Выводы по главе.

ГЛАВА 3 ИНФОРМАЦИОННО - СТАТИСТИЧЕСКИЙ БАНК ДАННЫХ ДЛЯ

ПЕРЕВОДА ОБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ И ЗАЧИСТНЫХ СИСТЕМ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПО СОСТОЯНИЮ.

3.1.Оценивание функциональной надежности элементов комплексной системы управления на основе статистических исследований.

3.2.Вероятностные модели безотказной работы комплексной системы управления.

3.3.Причины отказов центробежных насосов, их узлов и деталей при проведении грузовых операций.

3.4.Причины отказов поршневых и винтовых насосов зачистных систем, их узлов и деталей.

3.5.Функциональная надежность насосов грузовых систем.

3.6.Интегральные функции вероятности безотказной работы центробежных насосов.

3.7.Математическая модель работоспособности насосов систем.

3.8.Оценивание энергетических параметров центробежных насосов при эксплуатации.

3.9.Нестационарные режимы работы центробежных насосов в составе грузовых систем.

ЗЛО.Функциональная надежность трубопроводов систем.

3.11.Диагностические показатели, контроль и учет технического состояния трубопроводов систем.

3.12.Восстановление технического состояния оборудования систем при эксплуатации.

3.13 .Выводы по главе.

ГЛАВА 4 ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕВОДА ОБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ И ЗАЧИСТНЫХ СИСТЕМ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПО

ФАКТИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ.

4.1.Эффективность систем и их критерии.

4.2.Пути повышения эффективности технического обслуживания и обеспечения работоспособности оборудования систем при эксплуатации.

4.3.Системы технического обслуживания оборудования.

4.4.Экономическая эффективность перевода оборудования на систему технического обслуживания по фактическому состоянию.

4.5.Выводы по главе.

Актуальность темы исследования.

Нефтеналивные суда (танкера), исходя из происходящих катастроф на море, являются наиболее опасными для обслуживающего персонала и окружающей природной среды (в частности, морской среды). По статистическим данным ITOPF за 10 лет на морском флоте произошло 366 крупных аварий танкеров с суммарным розливом нефти ~ 1,25 млн.тонн. Расходы на ликвидацию этих последствий в среднем составляют ~ 60 млн.долларов США. При розливе нефти в водах США материальный ущерб для судовладельца составляет ~ 1 млн.долларов США за каждую тонну розлитой нефти. Поэтому вопросы обеспечения безопасности в процессе технической эксплуатации (ТЭ) нефтеналивных судов имеют жизненно важное значение. Подтверждением этому является принятие в 1993 году Резолюции ИМО А.741(18) «Международный кодекс по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения» (МКУБ - ISM Code). В связи с этим технические средства, обеспечивающие их ТЭ, относятся к числу наиболее ответственных как с экономической, так и социальной точек зрения. В настоящее время в дополнение к новым требованиям Международной организации (ИМО) в области безопасности мореплавания и охраны окружающей среды устанавливаются еще более жесткие условия судоходства. Они касаются ускоренного вывода из ТЭ однокорпусных танкеров, повышения ответственности за загрязнение окружающей среды, использования низкосернистого топлива и т.д. Нефтеналивные суда в начале 2005 года составили ~ 38% всего дедвейта мирового флота, при этом доля сухогрузного флота уменьшилась на ~ 36%, а наливного возросла на — 90%.

В области ТЭ российского водного транспорта существует два подхода (при централизованном планировании и рыночной экономике). Переход на систему рыночных отношений приводит к жесткой конкуренции на фрахтовом рынке и, как следствие, возникновению проблемы повышения рентабельности работы судов.

Применительно к танкерам с дизельной энергетической-установкой (ДЭУ) основные расходы материальных средств связаны с ее ТЭ (до 65% от общих расходов по танкеру). Из них затраты на топливо, техническое обслуживание (ТО) и ремонт составляют до- 70%. Значительная доля, энергопотребления и отказов (до 50%) в процессе ТЭ- приходится на вспомогательное оборудование (ВО). В его состав (по определению) включаются системы технологического комплекса* танкера (ТКТ), в-том числе грузовые и зачистные. Такими системами оборудуются все танкера, занимая приоритетную роль среди других систем- ТКТ. С их помощью обеспечивается сохранение груза (нефть и нефтепродукты) в процессе- перевозки, его пожарная безопасность и экологическая безопасность окружающей среды. Решение задач в такой постановке во многом зависит от уровня функциональной' надежности (ФН) их оборудования.

Существующая в системе водного транспорта система централизованного планирования профилактических ремонтно-восстановительных работ является слишком затратной с точки зрения^ расхода материальных средств. По > данным ЦНИИМФ совокупные затраты на ТЭ по флоту при использовании такой системы ТО оцениваются более 2 млрд.долларов США ежегодно. Поэтому вопросы совершенствования ТО приобретают особую важность и актуальность. В условиях развивающейся рыночной экономики альтернативой сложившейся ситуации является переход от существующей системы на ТО и ремонт по фактическому состоянию. Такой переход позволяет получить экономию материальных средств до 30%.

Диссертация посвящена одному из аспектов проблемы повышения эффективности ТЭ- применительно к наиболее важному элементу, исходя из обеспечения ФН ТКТ и экологической безопасности окружающей среды, оборудованию грузовых и зачистных систем.

Объектом исследования является оборудование грузовых и зачистных систем технологического комплекса наливных судов, обеспечивающее его взрывопожаробезопасность и экологическую безопасность окружающей среды.

Предметом исследования- является функциональная надежность оборудования грузовых и зачистных систем- и механизм ее управления, при эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности эксплуатации оборудования грузовых и зачистных систем путем перевода его на техническое обслуживание по фактическому состоянию на основе разработки информационного- обеспечения по управлению его функциональной надежностью.

Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решение следующих задач:

1. Провести анализ эффективности использования* оборудования грузовых и зачистных систем в. составе технологического комплекса нефтеналивных судов и причин возникновения аварийных ситуаций.

2. Провести анализ существующих методов и методик исследования функциональной надежности, обработки статистической информации, стратегий технического обслуживания и ремонта.

3. Разработать методику оценивания изменения энергетических параметров центробежных насосов грузовых систем при эксплуатации.

4. Обосновать перевод оборудования грузовых и зачистных систем с существующей системы централизованного планирования профилактических ремонтно - восстановительных работ на техническое обслуживание по фактическому состоянию.

5. Провести статистические исследования функциональной надежности систем управления вспомогательными механизмами и на основе их результатов осуществить ее оценивание.

6. Разработать прогностические модели вероятности безотказной работы систем управления и контроля за проведением грузовых операций, работой нагнетателей, насосов и арматуры.

7. Провести экспертно - статистические исследования на основе сбора, систематизации и обобщения отказной фактологической информации элементов грузовых и зачистных систем (центробежных, поршневых и винтовых насосов, трубопроводов), выявить узлы и детали с минимальным уровнем работоспособности. Установить закономерности изменения показателей безотказной работы от наработки, разработать прогностические модели.

8. Оценить изменение энергетических параметров центробежных насосов при эксплуатации, провести исследование нестационарных режимов параллельной работы, получить интегральные функции их безотказной работы.

9. Разработать нормативную базу диагностических показателей насосов и трубопроводов грузовых и зачистных систем, рассмотреть способы восстановления их состояния и пути повышения эффективности технического обслуживания при эксплуатации.

10. Сформировать информационно - статистический банк данных для перевода оборудования грузовых и зачистных систем на техническое обслуживание по фактическому состоянию и дать его экономическое обоснование.

Методы исследования основываются на: экспертной оценке функциональной надежности оборудования грузовых и зачистных систем с использованием информации в виде аргументированных мнений специалистов, знакомых со спецификой эксплуатации различного квалификационного уровня, с ее формализацией, обработкой, анализом и интерпретацией; использовании общего закона надежности технических изделий; принципов системного анализа; математического моделирования; потенциального ресурса; регрессионных функций.

Научная новизна диссертации состоит в решении задачи перевода оборудования ГЗС на ТО по фактическому состоянию на основе разработанного комплекса алгоритмов, методик, математических моделей оценивания ТС, прогнозирования безотказной работы, концепции восстановления работоспособности в процессе ТЭ и его экономического обоснования.

Практическая значимость диссертации заключается в разработке механизма перевода оборудования ГЗС с существующей системы ТО на менее затратную по фактическому состоянию, базирующегося на информационно-статистическом банке данных.

Достоверность научных^ результатов обеспечивается использованием комплекса методов исследования (экспертных оценок, системного и корреляционного анализа, математического моделирования, проведением натурных испытаний, обработки данных и оценке погрешностей), адекватным его задачам и логике, апробацией полученной информации и репрезентативностью опытных данных.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- комплекс методов, методик и математических моделей по оцениванию технического состояния и прогнозированию безотказной работы оборудования грузовых и зачистных систем; результаты экспертно-статистических исследований в виде систематизированной, обобщенной и классифицированной по физическому происхождению качественной и количественной информации по отказам и их причинам;

- комплекс мероприятий по контролю и учету технического состояния, концепция его восстановления и выбор оптимального объема сменно-запасных частей;

- результаты оценки экономической эффективности перевода оборудования грузовых и зачистных систем на систему технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию.

Апробация и внедрение результатов исследования. Содержание диссертации обсуждалось и получило одобрение в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций, Санкт-Петербургском Северо-западном государственном заочном техническом университете, Морской государственной академии имени адмирала Ф.Ф.Ушакова. Основные положения и результаты опубликованы в виде тезисов докладов и статей в материалах: международных научно-технических конференций, проводимых в ведущих университетах России (Москва, 2004 г., Санкт-Петербург, 2004 г., Ульяновск, 2004 г., Орел, 2004 г.); трудах 6-го Международного научного Форума «Перспективные задачи инженерной науки» (Гонконг, Китай, 2005 г.). Основная

часть материалов прошла рецензирование и опубликована в виде научных статей в изданиях по перечню ВАК Минобрнауки РФ: Известия ВУЗов «Машиностроение», Известия ВУЗов Сев.-Кавк. регион техн. науки «Проблемы водного транспорта», «Судостроение».

Структура и объем. Диссертация состоит из: списка сокращений; введения; четырех глав; заключения; списка использованных источников; списка опубликованных работ автора по разделам диссертации; приложения; актов внедрения результатов в эксплуатационную практику судоходных компаний и учебный процесс ВУЗов водного транспорта.

ГЛАВ А1 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ В СОСТАВЕ ГРУЗОВОГО КОМПЛЕКСА НЕФТЕНАЛИВНЫХ СУДОВ И ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙ.

4.5. Выводы но. главе.

Г. Экономический эффект от перевода оборудования F3G на ТО и ремонт, по фактическому ТС достигается- за счет: получения; более достоверной диагностической; информации: об уровне ФН; исключения регламентных разборок, приводящих: при; последующей? сборке: к повторному режиму приработки, и, соответственно, более'интенсивному износу сопрягаемых:деталей; возможности прогнозирования1; вероятности; безотказной работы, при ТЭ; уменьшения, ЗИЛа1.

2. В структурном, отношении система ТО по фактическому ТС представляет собошкомплекс модулей, для решения задачу связанных с: обеспечением,текущей; информации; по ФН оборудования; определением вида работ, их; периодичности и необходимых для: этой цели ресурсов (с . учетом состояния оборудования); подготовки информации по материальным затратам и использовании; ЗИЛа;

3. Перевод оборудования систем грузового комплекса нефтеналивных: судов на ТО по фактическому ТС позволяет снизить материальные затраты; в среднем на 20% и уменьшить объем ЗИЛа на 15%.

4. Ежегодный экономический эффект при переходе на ТО по фактическому ТС в процессе- ТЭ оборудования; систем грузового комплекса одного танкера составляет более 7 тысяч долларов США.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных экспертно-статистических исследований функциональной надежности и проведенных натурных испытаний оборудования грузовых и зачистных систем технологического комплекса нефтеналивных судов в реальных эксплуатационных условиях сделаны выводы и получены следующие научные и практические результаты:

1. В обеспечении безопасности плавания нефтеналивных судов, экологической безопасности окружающей среды и повышении эффективности технической эксплуатации технологического комплекса при проведении грузовых операций приоритетная роль принадлежит функциональной надежности оборудования грузовых и зачистных систем.

2. Из существующих стратегий технического обслуживания и ремонта для грузового комплекса нефтеналивных судов, работающих в рыночных условиях, с точки зрения снижения материальных затрат наиболее приемлема система контроля и оценивания уровня функциональной надежности по фактическому состоянию.

3. Практическая реализация такой системы основывается на разработке механизма управления функциональной надежностью, главным звеном которого является информационно-статистический банк данных.

4. Создание такого банка данных базируется на результатах проведенных экспертно-статистических исследований функциональной надежности и натурных испытаний, в частности:

- анализа отказной фактологической информации, ее систематизации и обобщения по конкретным причинам отказов;

- нормативной базы диагностических показателей;

- прогнозировании вероятности безотказной работы при эксплуатации.

5. Для заключительного этапа «жизненного» цикла определены зависимости и установлены закономерности изменения показателей функциональной надежности в виде параметра потока отказов и вероятности безотказной работы от наработки в пределах межремонтного эксплуатационного периода. Для исследованного оборудования протяженность по наработке для зоны приработки по отношению к основному периоду эксплуатации составляет в пределах от 12% до 20%, а по интенсивности отказов превосходит вЗ,5 раза'.

6. Классифицированы причины отказов насосов грузовых и зачистных систем; их узлов* и деталей исходя из физического происхождения, определено количественное соотношение. Показано, что отказы, обусловленные износом превосходят таковые, возникающие из-за кавитационных и коррозионных разрушений ~ в 4 раза, а по отношению к отказам по параметрам прочности соответственно в 2,5 раза.

7. Разработаны математические модели прогнозирования вероятности безотказной работы элементов комплексной системы управления грузовыми операциями, предложен критерий оценки их работоспособности в пределах межремонтного эксплуатационного периода, определены показатели безотказности и ремонтопригодности.

8. Получены интегральные функции вероятности безотказной работы центробежных насосов, разработана методика оценки их энергетических параметров при эксплуатации, исследованы нестационарные режимы, получены напорные характеристики при параллельной работе в предкавитационных и кавитационных условиях.

9. Обобщена и систематизирована отказная информация по трубопроводам и арматуре систем грузового комплекса, определено количественное соотношение по отдельным причинам. Показано, что отказы, обусловленные коррозионными явлениями, превосходят отказы трибологического характера и по параметрам прочности соответственно в четыре и два раза. Получены математические модели безотказной работы трубопроводов в виде полиномиальных уравнений, позволяющие прогнозировать потерю массы металла вследствие развития коррозионных явлений * в зависимости от времени работы при различных скоростях потока перекачиваемой среды.

10. Создана нормативная база диагностических показателей для электроприводных центробежных насосов и элементов трубопроводов систем, предложены концепция восстановления их технического состояния и рекомендации по повышению функциональной надежности при эксплуатации.

1 Г. Дано экономическое обоснование эффективности* перевода оборудования грузовых и зачистных систем на техническое обслуживание и ремонт по фактическому состоянию.

1. Абдурашидов С.А., Вершинин И.М., Стрельцов В.П. К вопросу о влиянии вязкости жидкости на работу центробежных насосов. — В Сб.: Уч.зап., IX сер., №1, Баку, 1964.

2. Абдурашидов С.А., Вершинин И.М. Метод расчета характеристик насосов воды на вязкие жидкости. Изв. ВУЗ,ов СССР - нефть и газ, 1962, №4.

3. Абрамов В.Н. О форме теоретических характеристик центробежных насосов.//Тезисы докладов к 4-й научно-технической конференции, посвященной вопросам освоения природных богатств КМА. Губкин. 1975. -С.400-401.

4. А.С. 1145173 (СССР). Способ определения характеристик центробежного насоса./ Лукин Н.В., Чураков В.В. Опубликовано в БИ, 1985. - №10. -MKUF04D15/00.

5. Астахов С.В., Ватипко Б.А., Холявко Л.П. Оценка надежности судовых механизмов при проектировании и эксплуатации. Л.: Судостроение; 1979. -200 с.

6. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. -М.: Статистика, 1980. 263 с.

7. Бирюков А.И., Кочевский Н.Н., Янкин Е.И. Пересчет характеристик при подрезке рабочего колеса центробежного насоса по наружному диаметру. // Харьков. Гидравлические машины, 1980. №14, - С.72-77.

8. Быков Г.А., Гузынин А.И. Аналитический расчет рабочих характеристик центробежных насосов систем водоснабжения. // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1977. №2. — С. 106-11.

9. Васильев А.Г., Ивашинцов Д.А., Федоров М.П., Шульман С.Г. Современные проблемы оценки надежности и экологической безопасности объектов энергетики // Известия ВННИГ им. Б.Е. Веденеева: Сб.научных трудов. 1997. — Т.233. - С.3-10.

10. Варжапетян А.Г. Техническая эффективность и надежность судовых систем управления. -JL: Судостроение, 1969.

11. Вершинин И.М. Некоторые результаты исследований напора лопастных насосов при нулевой подаче. Изв. ВУЗов Энергетика, 1986, №7. С. 104-108.

12. Вершинин И.М. Влияние конструктивных и рабочих параметров лопастных гидромашин на критерий динамического подобия // Энергетика (Изв.высш.учеб.заведений). 1984. - №7. - С.116-121.

13. Вершинин И.М. О коэффициенте гидравлического сопротивления лопастных насосов // Энергетика. (Изв.высш.учеб.заведений). 1987. - №8. - С.100-107.

14. Вершинин И.М., Сухолуцкий Б.М. Вычисление параметров водяных характеристик лопастных насосов на ЭВМ // Энергетика. (Изв.высш.учеб.заведений). 1985. - №9. - С. 103-109.

15. Вершинин И.М., Адрурашидов С.А., Стрельцов В.П. К вопросу о влиянии конструкции рабочего колеса на характеристики центробежного насоса. — За технический прогресс, 1969, №7.

16. Вершинин И.М. К соотношению теоретических и действительных энергетических характеристик лопастных насосов // Энергетика. (Изв.высш.учеб.заведений), 1988. - №9. - С. 105-110.

17. Радио и связь, 1983. 416 с. . 19^ Вопросы математической теории-надежности / Е.Ю"? Барзилович; ЮЖ. Беляев,

18. B.А. Каштанов и др.; Под ред. Б.В.Гнеденко. М.: Радио-и связь, 1983 . - 376 с.

19. Вертелин С.Н. Аналитическое описание поля характеристик центробежного насоса. // Труды московского энергетического института. — 19801 №504. —1. C. 102-109,

20. Вибрация в технике: Справочник в 6-ти томах. Под ред. К.В. Фролова?- М.: Машиностроение, ,1978-1981. ■

21. Гиг Дж. Прикладная общая теория систем. -М.: Мир, 1981.

22. Голуб: Е.С., Мадорский Е.З., Розенберг Г.Ш. Диагностирование судовых технических средств // Справочник. -М.: Транспорт, 1993.- 150 с.

23. Голего Н.Г. Технологические мероприятия по борьбе с износом в машинах. — М.-К.: Машгиз, 1961.

24. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С. и др. Старение труб нефтепроводов. М.: Недра, 1995.

25. Дицковский В.М. О расчете перекачки жидкости* центробежным насосом из одного резервуара в другой. // Известия вузов. Энергетика. 1980. - №121 — С.57-59.

26. Дедков В.К., Голубев А.А., Тихон Н.К. Управление надежностью технических систем. Управление и информационные технологии на транспорте: Тезисы докладов* Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-99». СПб.: СПГУВК, 1999. С.43-46.

27. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: Применение в экологии. — М.: Мир, 1981.

28. Епифанов Б.С. Судовые системы. JT.: Судостроение, 1980.'

29. Елохин А.Н. Анализ и управление риском: Теория и практика. — 2-е изд., исправлен, и дополнен. М.: ООО «ПолиМЕдиа», т2002. - 192 с.

30. Ильин Ю.А., Авсюкевич А.П. О параллельной работе насосов и водоводов. // Повышение эффективности работы систем водоснабжения, водоотведения, очистки природных и сточных вод. / JL: Ленинградский инженерно-строительный институт, 1991. — С.3-19.

31. Ильин В.Г. Аналитический метод расчета совместной работы- насосов и водоводов. // Водоснабжение и санитарная техника. 1975. - №7.

32. Каменев В.В., Орфеев Ю.В. Режимы работы центробежных насосных установок. // Уголь. 1977. - №5. - С.48-49.

33. Карамушко Ф.Д. и др. Судовые1 вспомогательные механизмы и системы. — М: Транспорт, 1968.

34. Клемушкин Ф.М. Применение триботехнических инвариантов для расчета интенсивности поверхностного разрушения цилиндро-поршневой пары двигателей внутреннего сгорания. М.: Поверхность, физика, химия, механика, 1983, №1.

35. Костылев И.И., Денисенко Н.И., Петухов В.А. Безопасность технологического комплекса танкера: Учебно-справочное пособие. — СПб.: «Экмор», 2001. — 192 с.

36. Костылев И.И. Оценка надежности технологического комплекса танкера как «человеко-машинной» системы. / В кн. Актуальные проблемы транспорта. Сборник научно-техн.трудов // т.2. СПб.: Российская академия транспорта, 2001. С.83-87.

37. Костылев И.И. Эффективность эксплуатации технологического комплекса танкера. СПБ.: «Экмор», 2001. — 104 с.

38. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Основное руководство. РД.31.20.50 — 87. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1988. - 218 с.

39. Коллакот В.А. Диагностирование механического оборудования: Пер.с англ. -Л.: Судостроение, 1980.-296 с.

40. Коллакот Р. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989. - 512 с.

41. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. // Л.: Машиностроение, 1989.— 701 с.

42. Кузьмин Р.В. Техническое состояние и надежность судовых механизмов. Л.: Судостроение. 1974. - С. 143.

43. Лаханин В.В., Сацкий А.Г. Насосные установки морских танкеров. Л.: Судостроение, 1976.

44. Лаханин В.А., Мхитарян В.И., Пашков А.П. Техническое обслуживание и ремонт флота // Учебник для ВУЗов водн.трансп. М.: Транспорт, 1978. - 184 с.

45. Логиновас А.К. Долговечность подвижных уплотнений судовых механизмов. -Л.: Судостроение, 1976.

46. Ломакин А. А. Центробежные и осевые насосы. М. - Л.: Гидромашиностроение, 1966. - 384 с.

47. Лойцкер О.Д., Глазунов Е.М. Методы определения характеристик насосных агрегатов систем водоснабжения в процессе их эксплуатации // Автоматизация технологических процессов водоснабжения и водоотведения. / М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1991. С.74-82.

48. Маценко С.В. Оценка методов измерений параметров работы центробежных насосов. // Известия вузов Северо-Кавказ.регион. Технические науки, Спецвыпуск, 2003.

49. Маценко С.В. Эксплуатационная методика согласования характеристик грузовых насосов танкеров. // Труды Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2003». — СПб.: «Нестор», 2003. - С.319-325.

50. Международное руководство по безопасности для нефтяных танкеров и терминалов (ISGOTT) // СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 1997.

51. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года СОЛАС-74 (репринтное издание 1993 года). // СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2000. -757 с.

52. Меламедов И.М. Физические основы надежности. Л.: ЛО «Энергия», 1970.

53. Мясников Ю.Н. Диагностическое обеспечение судовой; энергетической установки.// Судостроение. 1985. - №2. - С. 18-24:

54. Надежность технических систем: / Справочник. Ю.К.Беляев, В.А.Богатырев, Е.В.Болотинш др.; Под ред. И^А.Ушакова; — М.: Радио и связь. 1985. — 608 с.

55. Никитин? A.M. Техническое обслуживание залог безопасности* плавания; // Морской флот. 2006, №5, - с.23-27.

56. Никитин: А.М. Построение системы; технического обслуживания главного судового дизеля; на основе управления? рисками; // Двигателестроение. 2006, №2. с.32-37.

57. Никитин A.M. Категории технического состояния и оптимизация ТО. // Эксплуатация морского транспорта. СПб.: Наука, 2003. с.223-230. ■

58. Никитин A.M., Рубцов; М.С. Оценка эффективности технического обслуживания по состоянию. // Эксплуатация морского транспорта. СПб.: Наука, 2003, с.230-238.

59. Никитин A.M. Управление техническим* обслуживанием и техническое обеспечение, безопасности судов; // Научно-исследовательская работа академии. Сб., СПб.: ГМА, 2001, с.247-254.

60. Никитин A.M. Построение системьг технического обслуживания судна на основе управления рисками. // Эксплуатация морского транспорта: 2006. Вып.2 (46). с.46-54.

61. Никитин A.M. Информационные технологии в техническом обслуживании судовых технических;средств.,В сб. Экология и атомная энергетика. Сосновый бор, изд-во ЛАЭС, 2007., с.26-35./.-.: . \ 158® . ., '

62. Никитин А.М: и др. Совершенствование эксплуатации? судовых; технических средств по состоянию. Отчет по НИР № 0280038007, Л;: ЛВИМУ, 1987. 63 с.

63. Оноприенко В.П. Исследование влияния? некоторых физико-механических и химических факторов на изнашивание металлов при фреттинг-коррозии: Автореф.дискаид.техн.наук Киев, 1973. С 20.

64. Подволоцкий Н.М. Теория параллельной'работы центробежных насосов. // Труды ДВВИМУ. Вып.22. - 1974. С.91-95.

65. Подволоцкий; Н.М. Теоретические- основы, совместной? работы танкерных систем грузовой и газоотвода. // Труды ДВВИМУ. Вып.26б. - 1975. - С.85-92.

66. Подволоцкий Н.М. Совместная работа грузовой системы и СИГ на танкерах. // Л;: Труды Ленинградского кораблестроительного института. Вып; 106. — 1976. — С.76-78.

67. Подволоцкий Н.М., Коршунов >М. А. Анализ надежности специальных систем танкеров. В* кн.: Проблемы повышения эффективности использования трудовых ресурсов^ судоремонте: Тез.докл. на 5-й Всесоюз.науч.-техн.конф. — Л., 1982, с.48-50.

68. Половко A.M. Основььтеории надежности. М.: Изд-во «Наука», 1964'.

69. Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1989. - 256 с.

70. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978.

71. Рабей И.Л., Сизов Т.Н. Специальные системы нефтеналивных судов. Л.: Судостроение, 1966.

72. Радченко П.М. Вопросы обоснования оптимального регулирования грузовых насосов современных танкеров. // Труды ЛВИМУ им.адм. С.О.Макарова. — 1987. — С.93-100.

73. Ребиндер П.А. Значения физико-химических процессов при механическом разрушении и обработке твердых тел в технике. — Вестн. АН СССР, 1940, №10, с.9-28.

74. Рожков М.Н. Исследование структурной повреждаемости металлов при фреттинг-коррозии: Автореф.дисс. канд.техн.наук. Киев, 1972. С.20.

75. Розенберг Г.Ш., Мадорский Е.З., Голуб Е.С. Диагностирование насосов в системе обслуживания и ремонта судов по состоянию // Техническаяэксплуатация морского флота: Сб.научн.тр. / ЦНИИМФ. — Л*.: Транспорт, 1988. — С.33-43.

76. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. // М.: Наука, 1971.

77. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых энергетических систем.-Л.: Судостроение, 1971.

78. Рябинин И.А., Киреев- Ю.Н. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. — Л:: Судостроение, 1974.

79. Соболев Л.Г. Идентификация экспериментальных распределений в судостроении. Учеб.пособие. Л.: Изд-во ЛКИ, 1986.

80. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. — М.: Машгиз, 1960.

81. Стрельников В.П. Оценка и закономерности» эмпирической интенсивности отказов. Киев: Общество «Знание», УССР, 1988. - 16 с.

82. Судовые трубопроводы. / Под ред. Х.Манна. Л.: Судостроение, 1976.

83. Суханов Д.Я. Работа лопастных насосов на вязких жидкостях. // М.: Машгиз, 1952.-33 с.

84. Техническая диагностика гидравлических приводов / Под ред. Т.М.Башты. М.: Машиностроение, 1989. -264 с.

85. Техническое обслуживание судов в рейсе: Справочник. / А.А. Фока, Ю.Д. Митрюшкин, В.В. Тарамата и др. Под ред. А.А.Фока. М.: Транспорт, 1984. -320 с.

86. Типичные аварийные случаи с морскими судами. — СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 1994.

87. Тихоненков Б.П., Богомолов В.П. К вопросу о расчете КПД насосной станции. // Промышленная энергетика. 1997. - №12. — С.32-34.

88. Травин- О.Я.', Промыслов Л.А. Оценка и обеспечение надежности судового оборудования. — Л.: Судостроение, 1988. -204 с:

89. Трунин С.Ф; и др. Надежность судовых машин и механизмов. — Л.: Судостроение, 1980.

90. Туркин В.А. Вероятностное прогнозирование последствий отказов СЭУ и систем танкеров // Сборник- научных трудов НГМА. Вып.4. — Новороссийск: НЕМА, 1999. С.36-37.

91. Туркин В.А. Использование метода экспертных оценок для идентификации опасностей*, присущих эксплуатации механического оборудования танкеров // Транспортное дело России. 2003.

92. Туркин В.А. Определение интенсивности отказов основного механического оборудования танкеров на основе статистических данных // Сборник научных трудов НГМА. Вып.7. Новороссийск: НГМА, 2003.

93. Туркин В.А. Оценка экологического риска при выполнении грузовых операций на танкерах // Безопасность жизнедеятельности: 2002. - №8. - С.28-33.

94. Туркин В.А. Анализ риска и безопасности эксплуатации технических-средств танкеров. СПб.-: Судостроение, 2003. - 236 с.

95. Туркин В.А. Безопасность и анализ риска эксплуатации технических средств танкеров: Монография. Новороссийск: НГМА, 2003. - 236 с.

96. Филимонов Г.Н., Белацкий Л.Т. Фреттинг в соединениях деталей. Л.: Судостроение, 1973, с.296.

97. Хенли Э. Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска: пер. с англ. В.С.Сыромятникова, Г.С. Деминой. Под общ. ред. B.C. Сыромятникова. М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.

98. Химмльблау Д. Анализ процессов статистическими методами, (перевод с англ.). М: «Мир», 1973.-953 с.

99. Хруцкий О.В. Определение момента начала- прогнозирования работоспособности типовых узлов судовых энергетических установок // Тезисы докладов НТК. Л.: Судостроение, 1991. - С.65-67.

100. Чавчанидзе В.В., Кумсишвили* В.А. Об определении законов распределения на основе малого числа наблюдений. — В сб.: «Применение вычислительной техники для автоматизации производства». (Труды совещания 1959). М: Машгиз, 1961.

101. Чебаевский В.Ф. Улучшение напорно-расходных характеристик лопастных насосов. // Мелиорация и водное хозяйство, 1992. №9-12. - С.27-29.

102. Чугаев P.P. Гидравлика. М.: Энергия, 1975. - 599 с.

103. Шаповал М.А. К вопросу автоматизации грузовых операций наливных судов. // Труды ЦНИИ морского флота. 1975. Вып.200. - С. 119-129.

104. Шерстюк А.Н., Морозов В.А. Расчет характеристик центробежных насосов при работе на вязкопластичных жидкостях. // Известия вузов. Энергетика. — 1988. №1. — С.123-125.

105. Шифрин E.JL, Гаркави В.А. Устойчивость параллельной работы центробежных насосов. // Энергомашиностроение. 1964. - №7. - С.8-11.

106. Шумячер В.М. Физико-химические процессы при абразивном диспергировании металлов. М.: Наука и техника, 1983, т. IV, №4.

107. Шуров B.C. Определение параметров насосной установки нефтеперекачивающей станции. // Труды Горьковского института водного транспорта. 1982. -№193.-С. 103-114.

108. Ушаков И. А. О проблеме оптимальных профилактических работ. Оптимальные задачи надежности. Сборник статей. М.: Изд-во стандартов, 1968.

109. Эйкхофф П. Основы идентификации системы управления, оценивания параметров и состояния. М.: Мир, 1975.13 l.Putting oil spills in perspective // Lloyd's List 28.10.99. - p.27

110. Sirnak J., Ameer P., Drown A., Goos P., Michel K., Nicastro F., Willis W. A Framework for Assessing the Environmental Performance of tankers in Accidental Groundings and Collisions. SNAME, 1997

111. NORSOK STANDARD Z 008 Criticality analysis for maintenance purposes/ Rev.2 Oslo, 2001

112. Guidance Notes on Reliability-Centered Maintenance. ABS. Houston, 2004

113. MIL STD - 1629A Military Standard Prosedures for Performing a Failure Made, Effects and Criticality Analysis. Washington; 1980

114. MIL STD - 88D Department of Defense/Standard Practice For System Safety. USA, 2000

115. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

116. Носенко Е.С., Башуров Б.П. Методика оценки энергетических параметров лопастных насосов систем судовых транспортных средств. Изв. ВУЗов «Машиностроение», 2004, №9, с.25-29.

117. Башуров Б.П., Носенко Е.С., Шарик В.В. О стратегии технического обслуживания и ремонта вспомогательного оборудования энергетических установок судовых транспортных средств. Изв. ВУЗов «Машиностроение», 2004, №11, с.29-35.

118. Борис Башуров; Егор Носенко. Функциональная надежность судового вспомогательного оборудования: Сборник материалов 6-го Международного научного Форума «Перспективные задачи инженерной науки». — Гонконг (КНР), 2005, с. 69-71.

119. Скиба А.Н., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. О' некоторых результатах исследования нестационарных режимов работы центробежных насосов в составе гидравлической' сети // Сб.научн.тр. НГМА, вып.9. Новороссийск: НГМА, 2005.-с. 68-70.

120. Носенко-Е.С., Мурашко М.Г. Причины отказов центробежных насосов систем нефтеналивных судов // Сб.научн.тр. НГМА, вып.9. — Новороссийск: НГМА, 2005.-с. 59-64.

121. Башуров Б.П., Носенко Е.С., Мурашко М.Г. Причины отказов поршневых насосов зачистных систем танкеров и их анализ. Сборник научных трудов НГМА, выпуск 10, 2005 г., с. 184-189.

122. Носенко С.Е., Носенко Е.С. Судовые системы и их эксплуатация: Учебное пособие: В 2 ч. 4.1. Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, 2006.-100 с.

123. Башуров Б.П., Носенко Е.С. Экспертно-статистическое исследование функциональной надежности центробежных насосов грузовых систем нефтеналивных судов. Судостроение, 2007, №2. С.37-39.

124. Носенко С.Е., Носенко Е.С. Судовые системы и их эксплуатация: Учебное пособие: В 2 ч. 4.2. Новороссийск: МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, 2009.-116 с.

125. МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени адмирала Ф.Ф. УШАКОВА04200910614на правах рукописи1. Носенко Егор Сергеевич

126. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОВЫХ И ЗАЧИСТНЫХ СИСТЕМ НАЛИВНЫХ СУДОВ

127. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (Приложение)i

128. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Башуров Б.П.

129. Специальность 05.08.05 — Судовыеэнергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)1. Новороссийск — 20091. ОГЛАВЛЕНИЕ1. ПРЕДИСЛОВИЕ.3

130. ПЛ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУЗОВОЙ СИСТЕМЫ ФРАМО. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ТЕХНИЧЕСКОМУ1. ОБСЛУЖИВАНИЮ.4

131. П. 1.1. Характеристика системы гидравлики.4

132. П. 1.2. Характеристика системы сигнализации.5

133. П. 1.3. Режимы работы питательных масляных насосов.б

134. П.1.4. Режимы работы главного насосного агрегата.7

135. П. 1.5. Характеристика системы управления давлением масла в силовоймагистрали и ее элементов.7

136. П. 1.6. Технические характеристики элементов системы гидравлики.9

137. П. 1.7. Техническое обслуживание оборудования системы гидравлики.13

138. П. 1.8. Техническое обслуживание коффердамов грузовых насосов.15

139. П.1.9. Рекомендации при проведении грузовых операций.22

140. П. 1.10.Рекомендации по обеспечению нормальной работы насосов системыгрузового комплекса.23

141. П. 1.11 .Особенности трубопроводных систем грузового комплекса танкеров иих техническое обслуживание.28

142. П. 1.12.Анализ функциональной надежности элементов систем грузового комплекса танкера "ENERGY POWER" в период гарантийного срокаэксплуатации.30

143. П.2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ГРУЗОВОГО КОМПЛЕКСА, КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА НАСОСОВ, ИХ НАПОРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ1. РАБОТА.31

144. П.2.1. Принципиальная схема грузового комплекса фирмы ФРАМО.31

145. П.2.2. Конструктивная схема грузового насосного агрегата.33

146. П.2.3. Напорные характеристики насосов.35

147. П.2.4. Параллельная и последовательная работа центробежныхнасосов.42

148. П.З АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ.45-46

149. Предметом основной части диссертации является постановка задач и их решение, связанных с повышением эффективности эксплуатации оборудования грузовых и зачистных систем наливных судов.

150. ПЛ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУЗОВОЙ СИСТЕМЫ ФРАМО.

151. П. 1.1. Характеристики системы гидравлики.

152. Управление грузовой системы ФРАМО осуществляется с помощью программы логического управления, назначение которой заключается в обеспечении безопасной работы.

153. П.1.2. Характеристика системы сигнализации.

154. П. 1.3. Режимы работы питательных масляных насосов.

155. Режим повышенной производительности ПМН используется с целью поддержания достаточного давления на всасывании главного насоса гидравлики при его пуске. Исходя из этого (перед запуском главного насоса гидравлики) один из ПМН должен находиться в работе.

156. П. 1.4. Режимы работы главного насосного агрегата.

157. П. 1.5. Характеристика системы управления давлением масла в силовой магистрали и ее элементов.

158. Рис.П. 1.1.1. Принципиальная схема системы управления давлением в силовой магистрали.

159. П1Г.6. Технические характеристики элементов системы гидравлики:

160. Технические характеристики электроприводных погружных центробежных грузовыхнасосов фирмы МАРФЛЕКС

161. Приводной электродвигатель насоса Центробежный грузовой насос

162. Параметры питательного насоса: количество — 2; давление нагнетания -7 бар; частота вращения — 3560/1774 об/мин\ производительность каждого — 856/421 л/мин.

163. Параметры балластного насоса: количество 2; производительность -1500лг3/час; скорость потока — 120 м/с; вязкость перекачиваемой жидкости-1,0 сСт; частота вращения - 1064 об/мин; расход масла - 393 л/мин; давление масла гидравлики - 228 бар.

164. Табл ицаП.1.6.2 Технические характеристики электроприводных погружных балластных центровежных насосов фирмы МАРФЛЕКС

165. Приводной электродвигатель насоса Центробежный балластный насос

166. КПД 94,6% 5.Расчетная мощность крепежаб.Подогрев во 230 В; 2x50 при удельном весе 85 кВт шарикоподшипников-время бездействия Вт 0,75 крестообразная

167. Конструкция 6.Промежуточный Стальуплотнений- вал 42СгМо4сдвоенный сальник 7.Верхняя крышка Нерж.сталь7.Рабочая температура Не более 100°С

168. Параметры насоса для мойки танков: количество — 1; производительность. 200мъ/час; скорость потока - 120м/с, вязкость перекачиваемой жидкости - 1,0 сСт; частота вращения - 2961 об/мин; расход масла - 275 л/мин ; давление масла гидравлики — 220 бар.

169. Параметры подогревателя груза: количество 12; мощность - 1000 кВт; греющая среда - пар; 7 бар (на входе); температура пара на входе - 170°С; температура пара на выходе - 90°С; расход греющей среды - 1550 кг/ч.

170. Характеристика груза: тип груза HFO (мазут); температура на входе -55 °С; температура на выходе - 65 °С; вязкость при входной температуре — 370 сСт; интенсивность циркуляции груза - 200 м3 /час; перепад давления -0,7 бар.

171. П. 1.7. Техническое обслуживание оборудования системы гидравлики.

172. П. 1.8 Техническое обслуживание коффердамов грузовых насосов