автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение надежности и безопасности энергооборудования корабля на ранних стадиях проектирования

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ! УНИВЕРСИТЕТ

Для служебного пользования эя. Уя 2 е._

На правах рукописи

Масютин Алексей Глебович

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГОПБОРУДОВАНИЯ КОРАБЛЯ НА РАЛНИХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

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

Диссертация в виде паутого доклада на соискание ученой степени кандидата техническая наук

Владивосток 1999

Официальные оппоненты :

заслуженный деятель науки и техники РФ, до технических пате, профессор Слесареихо В. Н.

доктор технических наук, профессор Ковалев О. П.

Ведущая организация - Дальневосточное отделение секции прикладных проблем при ]

зндиуме РАН.

Защита состоится "10 " февраля 2000 г. в 10 часов ва заседании диссерташош совета Д 064. 01. 01 при Дальневосточном государственном техническом университете адресу: 690600, г. Владивосток. ГСП, ул. Пушкинская. 10, ДВГТУ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомится в библиотеке ДВГТУ.

Диссертация в виде научного доклада разослана «__» _'1999 г.

Масютан Алексей Глебович Повышение надежности п безопасности онергообарудования корабля па ранних стадиях I екпгроваиия.

Диссертация в виде научного доклада на соискании учебной степени кандидата те> ческих наук.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Борисов Е. К.

ВВЕДЕНИЕ

.Актуальность. Корабли предназначены для решения комплекса специфических задач. присущих Военно-Морскому флоту' (.ВМФ). как при нахождении его в море, пк а при стояике я базе. Во многом успешность выполнения спеиЕф1пескях задач зависит от работоспособности энергетической установки корабля, т.е. от качества выработанного энергетического продукта поступающего на его потребители. Качество вырабатываемого энергетического продукта корабельной энергетической установки (КЭУ) во многом зависят от степени совершенства конструкторских проработок нп рашк стадиях проектирования, технологии изготовления элементов КЭУ. применяемых материалов и разработанных организанионно-гехнических мероприятий по техническому обслуживанию КЭУ и водообеспечешло корабля.

На рлшгпх стадиях проектирования корабля и его энергетической установки, кроме определения состава КЭУ, ее основных параметров и характеристик, должны быть определены основные параметры инфраструктуры, базирования (причальный фронт; ремонтная ба-Ж обеспеченность базирования электроэнергией, водой, топливом; система сбора отходов и очистки акватории от загрязнения: средства утилизации отходов и т.д.). Эффективность использования КЭУ в решении специфических задач кораблем можно определить, как вероятность того, что все группы подсистем корабелшой энергетики будлт успешно работать в соответствии со своим назначением, на протяжении заданного временного шнсла или периода. Таким периодом для боевых надводпых кораблей является межремонтный период t МРГО.

Ошибки при проектировании, исключение из проекта серии кораблей инфраструктуры базирования, вносят определенные затруднения и организацию технической эксплуатации. л, следовательно, к более интенсивному пзносу основного оборудования КЭУ (паровые хотлы, турбогенераторы, опреснительные установки, энергетические системы и трубопроводы). Организация технической эксплуатации КЭУ в условиях недостаточно развитой инфраструктуры базирования и ограниченных денежных лимитах На ремонт, выполненные в течение служебной деятельности автора в тесном взаимодействии с ияясенерами-мехаииками ТОФ, обеспечили работоспособность КЭУ в течении МРП, поддерживая заданный уровень боеготовности хораблей. Выработанные предложения могут быть решены путем повышения качества систем на ранних стадиях проектирования.

Работы по данному направлению проводились автором в соответствии с планом фундаментальных и прикладных поисковых исследований, утвержденным Постановлением Госкомпссии Правительства от 24. 04. 9! г. № 58, выполнение которого курируется Секцией прикладных проблем при Президиуме РАН (темы «УДВОЕНИЕ - ДАН» и «ЯХТА-ДВО^Л; Межвузовской НТП «Океанотехтпаа» на 1991-1995 г. г. (приказ Госкомвуза j\«SIS ог 2. 07. 91. г.) и на 1996-:000 г. г. (приказ ГКВ JS'b 16S от 20. 03. 96 г.1; Межвузовской НТП «Дальний Восток России» шригаз ГКВ №357 от 10. 06. 93 г.); Межвузовскими НТП «Конверсия» и ■'Транспорт».

Цель работы. Повышение надежности и безопасности энерпзоборудовдния корабля за счет иптенспфпкапшг производственной деятельности судоремонтной .мастерской соединения (СРМ), улучшения водообеспечения корабля я снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации КЭУ.

Предмет защиты. 1. Совокупность практических я теоретических результатов работы по вопросам организации технической эксплуатации КЭУ и кораблей ТОФ.

2. Рекомендации по гювышеппю безопасности и надежности отдельных подсистем КЭУ и корабля.

3.Рекомендации по применению удельных коэффициентов зодообеспечевия. накопления лытьиых вод п относительного хсоффнциентя наработки котлов на раштх стадиях проектирования.

Научная повизна. Обобщен обширный материал по технической эксплуатации энер-готехпических установок боевых падводпых кораблей. Предложен способ применения от----LJ------------—BÄirAiU^innilnaimnjMTt Е*ЛГМ1ЛП(Г TlfVVT '.Г л Тт/ПШ.ПС

систем высоконапориых паровых котлов и определения среднесуточного накопления лыи пых воя на ранних сгадшх проектирования дяя повышения надежности и безопасное К'ЭУ. Раскрыта организация производственной деятелькосги СРМ в условиях ограничены производственной мощности судоремонтной базы флота.

Достоверность и обоснованность. Научные результаты базируются lia фактаческ показателях технической эксплуатации котлогурОяшшх кораблей ТОФ, производствепн деятельностью CI'M "ПМ-140" в период 1975-1990 годов. Достаточно корректи статистической обработкой результатов эксплуатации кораблей флота.

Практическая реализация. Результата работы реализованы техническим управле! ем ТОФ в организационно-технических мероприятиях но техническому использованию К' и кораблей в/ч 70140, в деятельности СРМ "ПМ - 140". планировании технической э! плуатащш кораблей ТОФ it отдельных руководящих документах по эксплуатации корябл ВМФ и Дальневосточным отделением секции прикладных проблем при анализе произвс сгвенных мощностей судостроительной базы ТОФ.

Результаты работы использованы РНЦ «Курчатовский институт», С-Пб. ПМБ •<! бин», ГНЦ «ЦНШ! имени акадА.Н. Крылова» и АО «Калужский турбинный завод» при ci дашш образцов нового судового теплоэнергетического оборудования.

Апробация. Материалы диссертации обсуждены и одобрены на сборах mcieucpt механиков ТОФ (г. Владивосток, г. Петропавловск-на-Камчатке, ¡975,19*79.19S0 г.г.) и BN (.г. Москва, 1974,1977,1989 г.г.'), на заседании секции Энерготехнологические проблемы oki на Научного сове га по волновым процессам при Президиуме РАН (. г. Владивосток, 1997 и па следующих научно- технических конференциях: XII Дальневосточная туч! техническая конференция «Учет особенностей дальневосточного бассейна при npoerrnpoi нш1 и модернизации судов», г. Владивосток, 1995 г. Тихоокеанская конференция « 500- ; тие Российского флота» г. Владивосток, 1996 г.; XXXVH паучно- техническая конферени ДВГТУ '(Кораблестроение и океанотехника», г. Владивосток, 199S г, ХП Международная i учно-техшиеская конференция су- достроите лей стран ATP ТЕАМ-98, Япония, г. Каназа! 199S г.; Научно-техническая конференция ДВГТУ "Вологдинские чтения", г. Владаьосп 199Sr.; Международная конференция «Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и ш с пе ктив ы. ;■>. S О Р Р - 9 S, г. Владивосток, 1998г.; Вторая международная конференция по су; строению, ISE-98, ГНЦ «ЦНШ1 имени акад. А.Н. Крылова)*, г. Санет-Петербург. 1998 г.;

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 23 печатных работах, в т числе 4 учебных пособиях и 1 акгорсксм свидетельстве.

Личный вклад автора. Весь фактический и экспериментальный материал под учет обработан лично автором в период службы па ТОФ в должностях от командира электрик чанической части эсминца «Вызывающий» до флагманского механика эскадры надводн кораблей ТОФ (1966 - S2 г. г."). Учебные пособия подготовлены на основе материалов д1 сертацни в период работ начальником кафедры теории, устройства и живучести кораб ТОВВМУ им. адм. С. О. Макарова 1.1982 - 85 г. г."). Результаты исследований активно bi дрялись на ТОФ по пшпшапте и прп личном участил автора во время его работы в долж! стп главного инженера Технического управления ТОФ (1985 - 90 г. г.). В период с 1994 1998 г. г. автор был ответственным исполнителем договорной темы, по результатам кагор создан уникальный промышленный стенд на ДВ заводе « 'вез да» в г. Большой Камень J испытания образцов нового корабельного теплоэнергетического оборудования.

В представленной диссертационной работе изложены сделанные автором науч обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение важных научных nj клацных задач.

Актор выражает признательность н глубокое уважение инженерам-механикам пек; ры надводных кораблей и Тихоокеанского флота. с которыми решались -задачи по обейте1 ншо боеготовности кораблей в период 1973-1990 г.г.

I. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ТРУБНЫХ СИСТЕМ КОТЛОВ

В состав паротурбинных энергетических установок надводных кораблей входят высоконапорные паровые котлы типа КВН. По своим массогабарнтным характеристикам, тепловой эффективности эти котлы отличаются в лучшую сторону по сравнению с котлами других типов. Сравнительные характеристики котлов показаны в таблице 1.

Таблица 1

Основные технические характеристики главных судовых паровых котлов

Характеристика КВГ-34- к КВГ-80 КВ-ЗОБИС КВ-68 КВ-76 КВН

Паропроизводитель-ность, т/ч 34 80 80 115 76 95-98

Давление в паровом коллекторе, МПа 4,32 8,83 2,74 2,45 6,28 6,28

Температура перегретого пара, °С. 470 515 350 325 450±20 470+20

Расход воздуха, кг/см. 11,9 23 49,8 59,7 32,7 35,5

Число форсунок 6 2 6 8 20 6

Расход топлива, кг/ч 2500 5500 7200 10000 7460 8230

Давление наддувочного воздуха, МПа. 0,003 0,005 0,0044 0,0049 0,0086 0,196

КПД котла 93 96 72 72 73,6 33

Теплонапряжение топочного объема, МВт/м3. 1,24 0,64 2,02 2,1 6,86 16,86

Длина х ширина х высота, м. б700х 5800х 9920 1120х 8555х 13270 6400х 5300х 6300 635Ох 7300х 6700 5135х 4835х 5680 4800х 4500х 4900

Масса сухого котла, т 96 300 50,2 70 38 35

Котлы типа КВН (КВН 95/64, КВН 98/64) являются высоконапорнымн, водотрубными, двух коллекторными, с естественной циркуляцией, использующие энергию уходящих газов для нагнетания в топку котла воздуха, необходимого для горения [1 ].

Воздух нагнетается в котел компрессором, который приводится во вращение газовой турбиной, включаемой в газовый тракт котла после экономайзера.

Нехватка мощности газовой турбины компенсируется мощностью дополнитель паровой турбины. Избыток мощности гасится путем перепуска части воздуха, подаваем компрессором через воздушную регулируемую заслонку. Схема котла показана на Рис. 1.

Ряс.1. Схема котла

1 -защитная решет

приемного воздушг-к

раструба; 2-фильтр; 3-броневая решетка; воздухопровод; 5-приемн патрубок компрессора; компрессор; 7-напорн

патрубок компрессора; напорный воздухопровод; двойной кожух котла; топочные устройства; конвективная испарители поверхность; паронагреватель; внутренний экономайзер; газоочистительное устройст; 15- газовая турбина; внешний экономайзер; дроссельной регулировоч! устройство; 18-дымоход; броневая решетка; 20-дымои труба.

Трубы конвективно-испарительного пучка (КИП) и пароперегревателя изготовле из стали 12Х1МФ., опускные-из стали 10.

Ресурс трубной системы котла до полной замены установлен проектировщш 25000 часов

Техническая эксплуатация котлов типа КВН на боевых надводных кораблях ТС показала, что трубные системы достигают предельного состояния при ресурсе 10000... 15( часов [2].

Безопасность работы паровых котлов явилась определяющей эффективного тек! ческого использования паротурбинных надводных кораблей.[17]

Преждевременное достижение трубной системой котла предельного состояния вынуждало вводить ограничения или размешать корабль в ремонт на СРЗ.

Замена трубной системы Котла с ремонтом кирпичной кладки ц арматуры на АО «Дальзавод» по трудоемкости составляла до 27950 н/ч.[2, 19]

Таким образом, котлы типа КВН по своим характеристикам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к энергооборудованию боевых надводных кораблей, однако преждевременное достижение предельного состояния трубных систем котлов в значительной степени умаляют все его преимущества.

Причины отказов трубных систем котлов классифицируют по виду физических процессов, лежащих в основе повреждений. По этому признаку можно отметить следующие причины:

- потеря прочности материала труб из-за наличия различных дефектов в виде рисок, забоин, шлаковых включений, проявившихся в процессе изготовления и монтажа;

- потеря прочности материала труб вследствие перегрева, в основе которого лежат процессы ползучести и изменения структуры под действием высоких температур;

- усталостное разрушение материала труб, вследствие циклических колебаний напряжений при одновременном воздействии коррозионных сред;

- коррозионное разрушение металла;

- потеря прочности материала труб под действием различного рода перегрузок (механических, тепловых), появление которых, обусловлено ошибками обслуживающего персонала.

В процессе эксплуатации все перечисленные физические процессы действуют на металл трубных систем котла одновременно с преобладающим влиянием того или иного процесса.

В основе механизма разрушения материала труб конвективно-испарительного пучка котлов типа КВН в большинстве случаев лежат процессы коррозии (кислородной, стояночной, подшламовой и сернистой).

В процессе эксплуатации котлов наблюдались повреждения теплопередающих поверхностей, обусловленные коррозионными и внутрикотловыми физико-химическими процессами.

Анализ данных эксплуатации котлов, а так же имеющаяся информация о выполненных научных исследованиях [3], свидетельствуют о том. что интенсивность коррозионных процессов в значительной степени определяется такими факторами:

- режим работы и хранения котла в бездействии;

- процесс горения в топке;

- циркуляция среды в парогенерирущих трубах;

- паросодержание на выходе из испарительных труб;

- тепловая нагрузка теплопередающей поверхности;

- температурный режим стенок труб;

- качество котловой, питательной и добавочной воды.

Обобщение записей в вахтенных котельных журналах, формулярах котлов и вахтенных журналах по водоподготовке за период 1980... 1989 гг., а также анализ годовых отчетов по эксплуатации показывают следующую картину;

1. Средняя наработка котлов КВН 98/64 на ходу корабля составляет 1200. ..2000 часов;

2. Средняя наработка котлов на стоянке составляет 650... 1200 часов;

3. Эксплуатация котлов характеризуется в- основном работой на низких нагрузках (10... 15% от номинальной), со сниженными параметрами пара (Рп = 4,5 МПа) и частыми вводами в действие котлов (от 100 до 150 разводок в год).

4. Наработка котла на одну разводку в среднем составляет 15...24 часа.

5. Ежегодно котлы находятся в бездействии 5000.. .6500 часов, из них на мокром хранении 2500...4800 часов.

6. Согласно записей в формулярах котлов и годовых отчетов по эксплуатации установлено, что техническое обслуживание котлов производилось в соответствии с «Инструкцией по обслуживанию котла КВН 98/64», за исключением отступлений, связанных с нарушением сроков чистки трубных поверхностей.

Обследование котлов КВН 98/64, выполненные представителями Технического управления ТОФ совместно с представителями СКБК г. Санкт-Петербурга и ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» показывает следующее состояние трубных систем:

1. Общий коррозионный износ внутренних поверхностей труб кондективно-испарительного пучка (КИП) составляет 5... 10 %;

2. Снаружи трубы покрыты сажистыми отложениями, легко удаляемые ветошью. Под ними плотные отложения серого цвета толщиной до 1 мм, причем толщина больше с огневой стороны, чем с тыльной. Механической чисткой эти отложения полностью не удаляются. Под отложениями труба покрыта сплошь мелкими оспинками глубиной до 0,1 мм (ок. 5... 7 % толщины стенки трубы);

3. Внутренняя поверхность трубы покрыта незначительными темно-коричневыми отложениям, с отдельными ярко-желтыми вкраплениями. По длине трубки отложения распределяются неравномерно (см. рис. 2), С огневой стороны плотность отложений увеличивается по мере приближения к водяному коллектору. На тыльной стороне плотность отложений увеличивается по мере приближения к паровому коллектору и становиться даже больше, чем с

'J

пневой стороны. Под отложениямн имеются язвы с неровными краями глубиной 1,2. .0,3 мм, на тыльной стороне таких язв больше и их глубина достигает 0,3.. 0,4 мм.

Наиболее распространенной к опасной для котлов является электрохимическая кор-юзия. В этом случае возникает электрический ток. вызванный разностью потенциалов, меж-[у отдельными участками металла, отличающимися химической неоднородностью, темпера-урон и качеством обработки. Роль электролита при этом выполняют вода при внутренней оррозии или сконцентрировавшиеся пары воды в отложениях при наружной коррозии Воз-шкновение таких микрогальванических пар на поверхности труб приводит к тому, что ион-томы металла переходят в воду в виде положительно заряженных ионов, а поверхность тру-ibi в этом месте приобретает отрицательный заряд. Если различие в потенциалах таких мик-югальванических пар незначительно, то на границе металл-вода постепенно создается двой-юй электрический слой, который тормозит дальнейший ход процесса [17, 19, 20].

'яс.2. Плотность отдожевай на исследуемой трубе.

Однако, в большинстве случаев, потенциалы отдельных участков различны, что обу-лавливаег возникновение э.дс., направленной от большего потенциала (анода) к меньшему катоду). При этом с анода в электролит переходят ион-атомы металла, а на катоде накапли-аются избыточные электроны. В результате э.д.с. резко снижается и, следовательно, снижа-тся интенсивность процесса разрушения металла. Это явление называется поляризацией 'аншчают анопшло н катодную поляоизаиию. Поактически достичь поляоизашш невозмож-

Ornei

Тыльная сторона

190 г/м2

но. так как в котловой воде всегда имеются деполяризаторы - вещества, вызывающие нарушение процессов поляризации (молекулы О г, СО;, ионы Н', CL", SO4, окислы железа и меди). Растворенные в воде СО:, CL", SO .( тормозят образование на аноде оксидной защитной цленки, а ионы водорода снижают отрицательный заряд катода. Таким образом, удаление из питательной воды О2, CO;, CL", SO4. окислов железа и меди является основным условием предотвращения электрохимической коррозии [19].

Полного удаления деполяризаторов из питательной воды достичь практически невозможно, поэтому на кораблях ведется внутрикотловая обработка воды и периодические продувания котла. Вода, применяемая в корабельных котельных установках, должна соответствовать нормам качества, изложенных в «Правилах эксплуатации котельных установок кораблей ВМФ» (ПЭКУ-87) [4].

Однако, инфраструктура базирования кораблей не соответствует уровню развития корабельной энергетики и вооружения кораблей. Места базирования не имеют источников подачи добавочной воды для пополнения ее запаса, хранящегося в цистернах.

При эксплуатации кораблей испытываете?, дефицит в пресной воде в связи с недостаточной производительностью опреснительных установок [5, 6].

В процессе эксплуатации котла всегда наблюдается колебания температуры перегретого пара, а, следовательно, и температуры металла. Такие колебания температуры могут происходить с различной частотой и амплитудой. Различают высокочастотные колебания температуры с амплитудой 1 ...5 °С и периодом 1... 10 мин и низкочастотные колебания с амплитудой 10. ..30 °С и периодом от 24 часов до 300. ..500 часов. Оба вида колебаний температуры одинаково вредны.

Согласно исследованиям Н И. Денисенко и В Г. Харченко [3] более полно изучено влияние низкочастотных колебаний температуры на усталость металла. Так, колебания температуры с амплитудой 15...25 °С и периодом 24 ч. приводят к снижению предела длительной прочности стали 12Х1МФ на 20...25 %. В этом отношении наиболее опасны режим маневрирования корабля, ввода в действие и остановки котла, продувание котлов и обдувки их наружных поверхностей нагрева

Все эти явления имеют место при технической эксплуатации корабля. Так годовые режимы использования корабельной паротурбинной установки распределяются следующим образом: режим до 6 узлов - 1,5.. .2 %; режим 6-8 узлов - 3,5. ..4,5 %; режим 9-12 узлов -25...30 %; режим 13-15 узлов - 25-45 %; режим 16-19 узлов - 35-40 %. Число ввода в действие главных котлов в год лежит в пределах 90... 150, число продуваний котлов за год - в пределах 35...245.

Таким образом, для котлов типа КВН. трубная система которых изготовлена из стали 12X1МФ. свойственны высокочастотные и низкочастотные колебания температуры Следовательно следует ожидать снижение предела длительной прочности тр\б из стали 12X1МФ на 20. ..25 °'о и. следовательно, фактический ресурс трубной системы котла должен составить

Т'^^ГЛ 1-0.22)= 19500 (1)

где Тфк - ресурс трубной системы котла с учетом низкочастотных колебаний температуры. часов.

Т\ - ресурс трубной системы назначенный проектантом, часов. 2. АНАЛИЗ ПОДООБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРОТУРБИННЫХ КОР ИЛЕЙ

В процессе эксплуатации производительность опреснительной установки уменьшается по причинам накипеобразованпя на греюших поверхностях теп.тооб.менных аппаратов, периодических остановок ОУ для производства чисток поверхностей от накипи, аварийных остановок ОУ из-за отказов оборудования [7]

Загрязнение поверхностей нагрева приводит к увеличению расходов пара на ОУ, а это в конечном итоге приводит к увеличению расхода топлива.

Спецификационная производительность ОУ значительно больше эксплуатационной производительности.

Для определения эксплуатационной производительности ОУ профессор Ю.В. Яку-эовский применил коэффициент трансформации спецификационной производительности в эксплуатационную, который определяется следующим соотношением:

(, АО )" Г л - Г;

к. = X. х- Х- X»= И - — П —--• М

V 2<-'с)ы\ т0

где К, - коэффициент трансформации спецификационной производительности ОУ в эксплуатационную,

Хн. Хм. Х»1к. X» - частные коэффициенты, учитывающие накипеобразование. периодические остановки ОУ для производства чисток поверхностей от накипи, аварийные оста--10вки ОУ из-за возникновения собственных отказов, остановки ОУ при выводе из действия ч'отлов и их систем соответственно.

Исследований в вопросах водообеспечения боевых надводных кораблей с котлотур-Змннымн установками в ВМФ не проводилось

Для кораблей, на которых установлены опреснительные установки типа ИВС-16 и И-ЗА. были определены частные коэффициенты, которые сведены в таблицу 2.

На ранней стадии проектирования котлотурбинных кораблей при выборе тип следует использовать эксплуатационную производительность, которая определяется ношением.

К,

ДО' 'IV,,.

£оZlL го

(3)

где AG = (0,05 . 0.10) С i, - допустимое снижение производительности ОУ для кор; ВМФ;

То - число ходовых часов,

т, = 180.. .220 час. - время выводов из действия ОУ по различным причина!

Табл

Значения коэффициента трансформ

Тип ОУ х.. ХоТК Хк Xil Хч Z.HK X:

ИБС -16 0,90 0,91 0,94 1.0 0,770

М-ЗФ 0,92 0,93 0,92 1,0 0,787

Следовательно, эксплуатационная производительность ОУ составит:

0% = к, Ст"' . (4)

Этого на ранних стадиях проектирования не учитывалось, в результате чего т( ческая эксплуатация надводных паротурбинных кораблей была связана с острым дефиц в пресной воде

Следует отметить, что уровень водообеспечения корабля определяет ряд пока лей КЭУ и корабля в целом [14]. в частности прослеживается зависимость сроков сл\ корабля до вывода из состава флота и наработки трубных систем котлов до полной их ны [2] Уровень водообеспечения кораблей заложенных проектантом показан в таблице ;

Таол!

Спецификационныи уровень водообеспечения кора

Тип корабля

Удельная произ- ¡ водителыюсть j ОУ |

_ <'<ч , t/(t.cvt) i

Л " 1

Удельное водопо-требление

_ с W/ ,

"пит "

т/(т.сут)

Удельная воде обеспеченное

dg=g„l-g„„m,

т/(т.сут)

ЭМ постр. 50-.v годов , 0.03400

РКР постр. 60-\ годов i 0,02050

БПК постр. 70-х годов ; 0.01850

ТАКР. постр 80-х годов ; 0.00560

0.02250 0,01760 0.01680 0.00593

+0.0 И 50 +0,00290 +0.00170 -0.00033

Примечание: О,,* - суммарная производительность ОУ. т/сут. С,„„ - суммарное водо-потреояенне, й - водоизмещение корабля, т.

Реальная картина водообеспечення рассматриваемых кораблей при коэффициенте трансформации к, = 0,8 представлена в таблице 4

Таблица 4

Эксплуатационный уровень водообеспечення кораблей

! ! Удельная экспл. Про- ! Удельное ! Удельная

Тип корабля | нзводнтельность ОУ ; D | водоптре-!ление ; g'ciut- '.'"'»i' ! о \ , т/(т.сут) ; водообеспе-! ченность : t/(t.cvt)

Э.М постр. 50-х годов | 0.0274 \ 0.02250 ! +0.0049

РКР постр. 60-х годов 1 0,0164 ; 0.01760 -0.0012

БПК постр. 70-х годов ! 0.0148 ! 0,01680 -0,0020

ТАКР. постр 80-х годов ! 0,00450 | 0,00593 -0,00143 i

Данные табл. 4 свидетельствуют, что с каждой новой серией кораблей дефицит в пресной воде увеличивается, а недостаточно развитая инфраструктура базирования кораблей флота усугубляет обеспеченность кораблей пресной водой. Об этом свидетельствует, в частности. работа корабельных опреснительных установок при стоянке кораблей в базе. Средняя наработка ОУ в базе составляет 60 . .70% от суммарной годовой наработки. 3. НАРАБОТКА ТРУБНЫХ СИСТЕМ КОТЛОП, ПОКАЗАТЕЛИ БЕЗОПАСНОСТИ

По причине дефицита пресной воды на кораблях, отмечается целый ряд нарушений эксплуатации котлов, таких как: использование воды для питания котлов, не отвечающей нормам качества (табл. 5), не регулярное продувание котлов, отключение ионных фильтров, несвоевременная и неполная замена шихты ионных фильтров [4]

Питание котлов водой, не отвечающей нормам качества повышает коррозионную агрессивность питательной воды из-за повышенного кислородосодержання и содержания окислов железа ч меди. Это приводит к интенсивному протеканию подшламовон и кислородной коррозии, поэтому одной из главных причин преждевременного износа трубных систем котлов можно считать недостаточное водообеспечение пресной водой за счет ОУ.

Достижение предельного состояния трубной системы котла процесс случайный Была рассмотрена однородная выборка по каждой модели котла, все члены выборки характеризуют свершившееся событие- наработку трубной системы котла до полной замены.

ы

Габлица 5

Рабочие нормы качества питательной волы

Тип котла

Показатели качества питательной волы --

КВН 98/64

! Обшее солесодержание по \:аС1. мг/л. не более | Содержание ионов хлора, мг/л | (Соленость в°Бр) ; Общая жесткость, мг-экв/д (^Н) I Общая щелочность, мг-экв/л (°Н) < Содержание растворенного кислорода, мг/л

Анализ наработки трубных систем котлов до достижения предельного состояния проведен по 46 котлам кораблей различных сери» и годов постройки (табл. 6).

Таблица 6

Наработка трубных систем котлов до полной замены в часах

Тип котла, корабль. год постройки

КВ-76.трубы КВН95/64. КВН98/64. КВН98/64.

из 15ХМ трубы трубы трубы

9М 50-х годов И115ХМ. из 12.41 МФ. из 12Х1МФ,

РКП 60-х годов БПК 70-х годов ТАКР 80-х годов

1 •14915 14830 10684 10270

1 10755 12572 9747 10830

3 13678 15100 13383 12500

4 15150 8800 7136 8155

5 И 980 12685 13493 10050

6 15090 15740 11402 11950

7 13390 13985 14069 8630

8 14097 10700 10356 12175

9 15950 — 12304 12465

10 12633 — 6902 12383

1 1 14350 — 14960 14335

12 9875 — 16445 10068

13 — — — 8930

14 — — — 11390

15 — — — 13885

16 — — — 7595

до 3 (До 0,5) ло 0.01 (до 0,03) до 0,01 (до 0,03) до 0.03

По данным таблице ь определены величины для каждого типа котла, характеризую щие случайное событие ( табл 7)

Таблица 7

Характеристики наработки трубных систем котлов ло полной замены

Тип котла Ср. наработка тр. системы до замены Т^час Дисперсия Б2 Ср. квадратичное отклонение в К'оэффиииент вариации V,

КВ-76. ЭМ 50-х годов 13488.6 3.42* 10" 1.85 * 10' 0.137

КВН95/64. РКП 60-х годов 13061,5 5,52 * 10" 2,35 * 10' 0.180

КВН98/64. БПК 70-х годов I ¡735,6 8,76<Ч0" 2.949 * 10-' 0.252

КВН98/64, ТАКР 70-хгодов 10978.8 4,002 * 10" 2.001 * 10" 0.182

Ресурс трубных систем до полной их замены (Т1(1г„) проектантом был установлен :

• котлы К'В-76 — 15000 часов: •котлы КВ95/64 — 15000 часов;

• котлы КВ98/64 всех модификаций — 25000 часов.

Величина относительного коэффициента наработки трубных систем до полной за-

чены

Т

Т„1н=;=г^-. (5)

' с ii с 1

Для разных типов котлов приведена в табл. 8.

Таблица 8

Значения относительного коэффициента наработки трубной системы котлов

Тип котла т0111

КВ-76, ЭМ 50-х голов 0,8992

КВН95/64, РКР 60-х годов 0,8770

КВН98/64, БПК 70-х годов 0,4694

КВН98/64. ТАКР 80-х годов 0.4392

Анализ данных таблицы 8 показывает, что котлы КВН 98/64 на кораблях постройки '0-х и 80-х годов специфнкацпонный ресурс трубных систем до полной замены вырабаты-;ают менее чем на 50 %. Этот факт можно объяснить несколькими причинами, главными из оторых являются:

недостаточное водообеспечение пресной водой:

необоснованно завышенный проектантом ресурс трубных систем котлов из стали 12X1МФ, снижением уровня эксплуатационной подготовки обслуживающего котлы персонала

По данным таодпц 3.4.7 составлена гистограмма средней наработки трубных сист котлов до полной замены и уровня водоооеспечения корабля спецпфикационного к жспл тацпонного(рис 3)

Анализ гистограммы ио!воляет сделать следующие выводы.

1 Корабли постройки 50-х годов обеспечены водой от ОУ на стадии проектирования процессе эксплуатации Трубные системы котлов КВ-76 до полной замены в среднем вы батывали 90 % установленного проектантом ресурса.

2. Корабли постройки 70-\ годов обеспечены водой от ОУ на стадии проектирован испытывают дефицит в воде в процессе эксплуатации. Трубные системы котлов КВН 95 до полной замены в среднем вырабатывают 88 % установленного проектантом ресурса.

3. Корабли постройки 60-х годов испытывают дефицит в воде от ОУ. Трубные снсте котлов КВН 98/64 до полной замены в среднем вырабатывают 47 "Л ресурса установлен» проектантом.

4. Корабли постройки 80-х годов испытывают острый дефицит в воде от ОУ. Труб» системы котлов КВН 98/64 до полной замены в среднем вырабатывают 44 % ресурса ус новленного проектантом.

Увеличение проектантом ресурса трубной системы котлов КВН 98/64 полной замены с 15' до 25000 часов. Только за счет замены материала труб (15ХМ на 12Х1МФ), без разреше проблемы водообеспечения корабля, являлся не вполне обоснованным.

трубной системы КИП и последующих отказов (табл. 9) позволяет определить среднюю работку котла до первого и последующего отказов, а также интенсивность отказов, вере ность безотказной работы, функцию распределения плотности вероятности.

По вычисленным эмпирическим параметрам распределения можно произвести бор закона распределения [2] В наилучшем согласии эмпирическим распределением ш дится закон распределения Вейбулла. который задается интегральной функцией распред< нпя вида:

где а - параметр масштаба. В - параметр формы.

Распределение Вейбулла характеризуется степенной функцией распределения гексивностей отказов

Эксплуатационные данные по наработке котлов КВН 98/64 до первого оть

(6)

Pso.3. Ttetwputti opmvi ■■ytlkma щуйня

957Т&ЗЭ Я '

Тер, час

ÏOOOQ

sooo-

2CQQQ-

0000'

«л

Ol f

л

в V

о

<

I

I

f !

to

I

I

ИОг/су

114

Jt« «Mb

I I

.1

KA-7« ' * ЮНМЯ4 i 1 (СВИМ«1

s

Следовательно, функция распределения плотности вероятности безотказной работы трубной системы имеет вид;

/СП =

В(1

.\ff-l

а К а

■ехр

В

(8)

(9)'

Параметры масштаба и формы определяются зависимостями [2] .

0,953 Т

Г 7-0,047 К(й)

где К(В) - коэффициент, зависящий от гамма функции.

Таблица 9

Наработка трубных систем КИП котлов КВН 98/64 до отказов

„V? Первое глушение труб Второе глушение труб Третье глушение труб

кот Кол-во Наработка Кол-во Наработка Кол-во Наработка

лов Т1 час. Т3 час. X, час.

1 3 КИЛ. 1ЭКР 5718 6 КИП 6807 10 КИП. 4ЭКР 9347

2 1 кип 5736 6 кип 7136 11 КИП 5ЭКР 11590

3 4 ЭКР 5228 2 КИП 6360 9 КИП 6902

4 1 кип 780 1 КИП 6036 2 КИП 7036

5 2 КИП 4581 5 КИП 14439 9 КИП. 5ЭКР 15297

6 2 КИП 4984 7 КИП 12244 11 КИП. 5ЭКР 14070

7 1 КИП 3755 3 КИП 10364 - 12785

8 2 КИП 3537 2 КИП 14624 - -

9 2 КИП. 2 ЭКР 10416 2 КИП. 2ЭКР 15052 2 КИП -

10 5 КИП «139 1 КИП 10868 - 14695

И 3 КИП 11144 12 ЭКР 14712 - -

12 7 КИП 13оо 23 КИП 10244 8 КИП. ЗЭКР -

13 10 КИП.1ЭКР 11133 11 КИП.2ЭКР 12304 - -

14 15 КИП 11789 13 КШТ1ЭКР 12503 -

15 7 КИП. 1ЭКР 12602 11 КИП.6 ЭКР 12564 -

16 15 КИП 13217 21 КИП.10ЭКР 13439 -

Характеристики этих случайных величин показаны в таблице 10.

Используя приведенные формулы наработки трубной системы на отказ, определяется вероятность безотказной работы котла Р(Т). интенсивность отказов Х(Т) и плотность вероятности ДТ)

Численные значения этих величин, для различной наработки трубной системы приведены в таблице 11.

Показателями надежности трубных систем котлов КВН 98/64 является: наработка на отказ, наработка до полной замены трубной системы, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности и трудоемкость восстановления работоспособности котлоагрегата.

Таблица ¡0

Характеристики наработки трубных систем котлов КВН 98/64 до отказа

Глушение труб Ср.наработка Т,ср. Дисперсия Б2 10" Средне кв. отклонение ем' Коэфф. вариации Ут

Первое глуше- 7129 16,652 *106 4,08 *10') 0,572

ние

4123 12,510 *106 3,54 *10'> 0,859

Второе глуше- 1,308 *103

ние 2045 1,708 МО6 0,640

Третье глушение

Таблица 11

Значения Р(Т), Я(Т) и Я(Т) первого отказа

Т, час Р(Т) ЦТ) Г(Т)

1000 0,991 2,095 10"1 2,076 10'5

2000 0,957 4,980 10"5 4,776 10'5

4000 0,8 И 11,779 10"' 9,559 10"5

6000 0,595 19,490 11.597 10"5

8000 0,372 27,826 10'5 10,351 10'5

10000 0,196 36,7772 Ю'5 7,198 Ю'5

Трудоемкости восстановления работоспособности котлоагрегата и полной замены трубной системы котла показана в табл. 12.

Таким образом, в существующих эксплуатационных условиях на флоте надежность трубных систем котлов КВН 98/64 не отвечает требованиям заложенных проектантом, так как заложенная удельная трудоемкость по замене трубной части котла составляет [)„р = 27950/25000=1,118, фактическая - рф= 2,38-2,54 (н- ч)/ч. (здесь 27950 н -ч -трудоемкость полной замены трубной системы котла КВН 98/64 с ремонтом кирпичной кладки и арматуры, 25000 часов -ресурс трубной системы яо полной замены, установленной проектантом).

Фактическая трудоемкость получена путем деления трудоемкости 27950 н.ч. на среднюю наработку котлов КВН 98/64, установленных на кораблях 70-х и 80-х годов постройки.

Таким образом, на флоте были вынуждены тратить дополнительные средства на неплановые замены трубных систем котлов в ущерб кораблям, что затрудняло планирование технической эксплуатации кораблей флота.

Отказы трубных систем котлов всегда сопровождаются увеличением наполнения льяльных вод, загрязненных нефтепродуктами, что приводит к снижению безопасности котельной установки и корабля в целом

гс

Таблица 12

Трудоемкость восстановления работоспособности

Котлоагрегата

Виды работ Трудоемкость, ч

1 Работы, выполняемые при техническом обслуживании котла

1.1.Глушение 1-5 труб КИП 64

1.2. Восстановление работоспособности кирпичной кладки (восстановление шамотного покрытия) 10

1.3.Восстановление плотности клапанов продувания 72

3.1. Ремонт кирпичной кладки: 4. замена 1-10 % кирпичей 5. замена 50 % кирпичей 6. замена 100 % кирпичей 72 150 300

2. Полная замена трубной системы 23400

3. Ремонт кирпичной кладки 1550

4. Ремонт арматуры котла 3000

4. ПОКАЗАТЕЛИ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОРАБЛЕЙ ВМФ НА О! РУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Техническая эксплуатация кораблей соединения приводит к различному воздейс вию на окружающую среду. В общем случае это воздействие происходит за счет сбросов выбросов веществ, образующихся при эксплуатации КЭ и жизнедеятельности экипажа, также различных физических полей, сопровождающих корабль [8, 21] (рис 4).

Комплексное воздействие на окружающую среду этих факторов достаточно не из чено. Уровни отдельных физических полей периодически контролируются и приводятся установленным на флоте значениям на специальных испытательных стендах и полигонах.

В определенной мере антропогенное воздействие корабля на окружающую сре. удалось смягчать выполнением работ по техническому обслуживанию и ремонту КЭ и мер приятии, предусмотренных «Правилами охраны природной среды» (ПОПС-90) [9]. Знач тельный вклад в этой сфере отводился производственной деятельности СРМ (ПМ-140). О ширная номенклатура работ, выполняемых мастерской, позволяла постоянно поддерживать технически исправном состоянии агрегаты, механизмы и системы корабля, которые являли основными источниками загрязнения окружающей среды.

Основное воздействие на окружающую среду корабли оказывают в местах базиро!

ния

Наиболее катастрофические последствия принесли сбросы с кораблей льяльных вод и мусора.

В трюмах машинных, машино-котельных отделениях, энергоотсеках, коридорах трубопроводов и гребных валов, насосных выгородках и коффердамах скапливаются льяльные воды, в результате неизбежных протечек пара, воды и конденсации на переборках отсеков. Эти воды, как правило, содержат нефтепродукты, концентрация которых различна и колеблется в пределах от 25 до 650 мг/л в зависимости от назначения отсека корабля.

Для боевых кораблей отсутствуют расчетные методы определения накопления лъяль-ньгх вод, хотя ряд авторов предложили зависимости определения накопления льяльных вод для судов [7, 10].

Так, Якубовский Ю. В. (ДВГТУ) для рыбодобывающих судов использует зависимость:

5, = 0,03£>°7+0.02£ Д°5, (10)

/=1

где О - водоизмещение плавбазы, Т;

- водоизмещение и-го рыбодобывающего судна, Т;

п - число рыбодобываюших судов в экспедиции

В. А. Маркевнч (ЛКИ) [10] предлагает для гражданских судов использовать зависимость по определению накопления льяльных вод, в зависимости от режима использования судна:

=а--£>05-&>-от, (и)

где к - коэффициент учитывающий режим работы судна (принимает для ходового режима 0,7; для стоянки в порту - 0,1; при стоянке в ремонте - 0,06); т — «возраст» судна.

Использование зависимостей (10, 11) для определения накопления льяльных вод на боевых надводных кораблях дают различные значения, отличающиеся в среднем на 20 % друг от друга.

На ТОФ не производились исследования по определению накопления льяльных вод для различных проектов кораблей, а места базирования кораблей не был» оснащены емкостями для сбора и очистки льяльных вод. Осушение машинных, котельных отделений, энергоотсеков и др. помещений осуществлялось штатными осушительными средствами непосредственно в море.

Тепл Радиоло Акусти Магнит Электро

о кадион ческое ное магнит

вое ное ное

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ

ГАЗЫ,

ПАРЫ

______

ЛЬЯЛЬНЫЕ ВОДЫ (НСВ)

ЛЬЯЛЬНЫЕ ВОДЫ (ХОЗЯЙСТВЕННЫ ЕИМЬПЪЕВЫЕ1

ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ (МУСОР)

ФИЗИЧЕСКИЕ

ПОЛЯ

Теп лов ое

Акус тиче слое

Гидро дина мичес кое

Магн итное

Электр ическо е

Электр оманит ное

Гидро локац ионно е

Рис. 4. Антропогенное воздействие корабля на окружающую среду

Количество льяльных вод корректно определять по времени работы осушительных :редств на корабле. Это время отражается в эксплуатационной документации м годовых от-1етах по эксплуатации кораблей.

Рассматривался межремонтный период ряда кораблей.

Суммарная годовая наработка осушительных средств показана в таблице 13

Таблица 13

Годовая наработка осушительных средств кораблей

Корабль, проект Наблюдаемый период, год

1 2 3 4 5

56 105 120 140 170 210

58 170 195 243 286 335

1134 190 217 260 324 377

68 570 610 760 905 990

1143 1290 1500 1900 2370 2680

1135 122 146 178 227 250

1134Б 295 405 468 518 650

По значениям таблицы 13 можно рассчитать годовой и среднесуточный сброс льяль-[ых вод, имея в виду, что на кораблях проектов 56, 58, 1134, 68, 1143 установлены эжекторы 5ЭЖ-30 с подачей 30 т/ч, а на кораблях 1135 и 1134Б - ВЭЖ-10 с подачей 10 т/ч. Расчет вы-юлнен в табличной форме (табл. 14.).

Расчетные соотношения: годовое накопление = время наработки х подача ВЭЖ, т/год;

суточное накопление = годовое накопление / 365, т/сут.

Из таблицы 14 можно определить удельное среднесуточное накопление льяльных од, для чего суточные значения отнесены к водоизмещению корабля. Величина удельного скопления зависит от размерений корабля.

Полученные данные хорошо аппроксимируются методом наименьших квадратов ледующими соотношениями:

- для корабля с ПТУ: апгу = 0,002 4-150 • 10"8 - г, (12)

- для корабля с ГТУ: сгт-= 0,0009 + 85-10"8-г. (13) де х - период эксплуатации корабля межремонтный период, сут.

По этим соотношениям можно определить среднесуточное накопление льяльных вод любой период технической эксплуатации корабля по формуле:

Сходимость ре!\льтагов. вычисленных по формулам (12.13), с эксплуатационными ¡качениями па рис 5

Таблица 14

Годовой (числитель) и среднесуточный (знаменатель) сброс (накопление) льяльных вод. т/год и т/с\т соответственно

Наблюдаемый период, год

! Корабль. I проект

3

4

56

3150 8,63

3600 9.86

4200 11,51

5100 13.97

6300 17,26

58

5100 13,97

5850 16,03

7290 19,97

8580 23.51

10050 27,54

1134

5700 15,62

6510 17,84

7800 21,37

9720 26,63

11310 31,00

68

17100 46.S5

18300 50,14

22800 62,47

27150 74.38

29700 81,37

1 143

38700 45000 I 57000

! i

106,03 ¡ 123.29 ¡ 156,16 4-

71100 194.79

80400 220,27

1135

1220 3,34

1460 4,00

1780 4,88

2270 6,22

2500 6,85

1134Б

2950

s,os

4050 11.10

4680 12,82

5180 14.19

6500 17,81

Сходимость эксплуатационных данных с расчетными достаточно хорошая, погрешность лежит в пределах 5... 10 %.

Для боевых надводных кораблей корректно определять среднесуточное накопление льяльных вод по эмпирическим формулам, предложенным автором.

- корабли с ПТУ. Л'"75'= (0.002 + 150-10^(15)

- корабли с ГТУ: .Ч('ТУ =(0.0009 + 85- 10"х • г)-О (16) Эксплуатационные данные позволяют оценить ущерб от сброса льяльных вод в море. а расчетные - .могут служить для мониторинга загрязнения моря кораблями соединения

Анализ результатов полученных по формулам (15. 16) с формулами (10. II) Выполнен в графической форме (рис 6. 5) Для продолжения исследований по данному направлению автором в период с 1994 по 1998 гг. была проведена работа, в результате которой был создан

т/сут

А.

; Т , СуТ

т4ео

1825

т/сут

80 ' "

70:.....

60- -

50

40

30--

20—~ 10 . -

факт.

У

/

365 730

Рис. 5. Накопление льяльных год фактическое н расчетное(10, 11, 15):

А- корабль 1143; Б- корабль 68.

т, сут.

1095 1460

1825

Рис. 6. Накопление льяльных вод фактическое я расчетное по формулам (10,11, 16): А- корабль 1135; Б- корабль 1134Б.

уникальный промышленный о сил лля испытания образцов нового корабельного теплоэнер Выводи

(.Соотношения (15. 1Ь) рекомендуется применять при проектировании системы сбора I очистки льяльных вод для определенной серии строящихся (проектируемых) кораблей. С этими же целями целесообразно использовать соотношение (10) для газотурбинных корао лей

1. Соотношение (I I) к боевым кораблям не применимо, так как получается значптельно( расхождение между фактическим накоплением и расчетными значениями по соотношения;. (10, 15. 10).

.'.Используя соотношения (15. 16) можно оценить ущерб, вносимый корабельной энергети кой акватории моря в местах базирования соединений кораблей, считая среднее содержашк нефтепродуктов в льяльных водах в пределах 200...500 мг/л.

4. Согласно расчетным данным по соотношениям (15. 16) на ранних стадиях проектирования корабля и корабельной энергетики, можно предусмотреть цистерны сбора льяльных вод и обеспечить корабль системой очистки льяльных вод от нефтепродуктов, исходя из значений суточного накопления.

5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ КОРАБЛЕЙ СОЕДИНЕНИЯ Характерной особенностью 70-х 80-,х годов было обновление корабельного составе ТОФ при значительном отставании судоремонтной базы и инфраструктуры базирования Кроме этого, отмечался дефицит денежных средств, выделяемых флоту центральными органам хтя ремонта кораблей

Для обеспечения заданного уровня боеготовности корабельного состава соединения были приняты меры по совершенствованию процессов технической эксплуатации корабельной энергетики и кораблей в целом. Процессы технической эксплуатации (рис. 7 ). состоящие из технического использования, технического обслуживания и ремонта корабельной энергетики, явились решающими в обеспечении боеготовности корабля

Уровень боеготовности корабельного соединения оценивался количеством технически исправных, готовых к выходу в море для выполнения задач кораблей. Такими являлись корабли, с исправной, работоспособной на всех режимах энергетической установкой и подготовленным экипажем

Поддержание заданного уровня боеготовности корабельного состава соединения осуществлялось на различных уровнях: корабль - корабельное соединение - управление флота - штаб флота. На каждом уровне решались своп специфические задачи, связанные с

организацией технической эксплуатации корабля и поддержанием корабля и его энергетической установки в технически исправном состоянии.

Поддержание кораблей в технически исправном состоянии потребовало от инженерного состава электромеханической службы соединения четкого контроля за техническим использованием и техническим обслуживанием кораблей. Это позволило предотвратить ряд крупных аварий техники и накопить обширный статистический материал по износу элементов корабельных энергетических установок

Корабельная энергетическая установка в процессе эксплуатации неизбежно подвергается физическому износу и разрушению. Этот процесс происходит под воздействием сил трения, нагрузок, температуры, времени, эксплуатационных отложений и условий эксплуатации.

Физический износ и разрушение элементов корабельных энергетических установок происходит как при их работе, так и при их бездействии, в результате старения, воздействия влаги, кислорода воздуха, продуктов коррозии и др. факторов [II].

В процессе эксплуатации элементы корабельной энергетики могут находится в четырех основных состояниях:

1) исправное, работоспособное, правильного функционирования:

2) не исправное, работоспособное, правильного функционирования:

3) не исправное, не работоспособное, правильного неисправное, не работоспособное, не правильного функционирования; (рис.8).

Каждому состоянию соответствует свой уровень безопасности, который снижается при переходе элементов корабельной энергетики из одного состояния в другое.

Поэтому совершенствование системы планово-предупредительных ремонтов корабельной энергетики была одной из главных задач электромеханической службы соединения. На соединении применялась следующая система планово-предупредительных осмотров (рис. 9)

- Для каждого проекта корабля были разработаны графики обязательного планового ежемесячного осмотра технических средств, корпусных конструкций, общекорабельных систем и устройств согласно инструкции по планово-предупредительным осмотрам и ремонтам, выявленные осмотром дефекты устранялись силами СРМ

- Один раз в год кораблю планнровазся навигационный ремонт Все годовые осмотры технических средств, корпусных конструкций и систем выполнялись экипажем корабля, а все ра-

Рнс. 7. Процессы технической эксплуатации

Рис. 8. Состояние плрмритпп ТГЧ

- Перед длительным морским походом (120 180 суток п более! кораблю планировала! предпочодовая подготовка, содержанием которой являлось: приведение всех элементов КЭ н корабля в работоспособное м по возможности исправное состояние, обеспечение кораб; необходимым на поход материально-техническим снабжением, подготовка экипажа кораб; к действиям в экстремальных условиях. Подготовка завершилась контрольным выходом море для определения фактических параметров КЭУ и корабля (скорость, расход топлива воды, производительность опреснптельных установок, параметры работы главных кот л о газотурбинных двигателей п т п.).

- После длительного похода кораблю планировался межпоходовьш ремонт продолжите; ностъю 30 .,40 суток, целью которого являлось устранение неисправностей технпческт средств и приведение корабля в технически исправное состояние.

- Один раз в 2 года корабль проходил доковый ремонт на СРЗ.

Такая система планово-предупредительных осмотров и ремонтов оказывала в дал

нейшем положительное влияние в подготовке судоремонтного производства при постанов! корабля в заводской ремонт и сокращала ремонтный период на 4 .6 месяцев. Кроме эта система планово-предупредительных осмотров и ремонтов позволяла поддерживать на д пустимом уровне экономичность энергетических установок кораблей и снижать антропоге ное давление корабля на окружающую среду

В процессе такой работы были собраны значительные статистические материалы [ отказам корабельной техники и наработке отдельных агрегатов и систем.

Значительный вклад в поддержании на заданном уровне технически исправных к раблей. повышения безопасности корабельных энергетических установок котлотурбинных газотурбинных кораблей внесла судоремонтная мастерская ПМ-140.

В этих условиях были приняты организационные, технические и технологически меры по интенсификации производственной деятельности судоремонтных мастерских (СР> соединения по техническому обслуживанию корабельной энергетики н кораблей в целом.

СРМ являются мобильным средством [11.12.13] технического обслуживания корабл! в течение всего эксплуатационного периода

На СРМ соединения были развиты и усилены штатные производственные мощности созданы новые, исходя из сложившихся условии технической эксплуатации кораблей. Пр казом командира эскадры укомплектованность производственниками СРМ постоянно с ставляла 150 '.'й (более 150 чел.)

МЕСЯЧНЫЙ ЦИКЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОРАБЛЯ

БП в море 90 час. | ППО н ППР БП в базе

: <4 и , , Л ? • % f lilf • •1 f #fj; ' I t 1 Ш Ш ill N 1 «i, it xe„„ ■i Г Щ

ГОДОВОЙ ЦИКЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОРАБЛЯ

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

lill if Ш ¡1 Ш щЖ ' 4 4 ША ® fjfb I'll ¡J

ЭКСПЛУАТАЦИОННО-РЕМОНТНЫИ ЦИКЛ

* J

3 год

гампесхи »сшртташи:

4-р.

Рис. 9. Техническая эксплуатация корабля

Штатными производственными формированиями СРМ были: плановая группа; гру материально-технического снабження; дизельный, электротехническим, корпус трубопроводный, слесарно-механнческий цехи; цех по ремонту вооружения и группа по монту контрольно-измерительных приборов (КИП) (II, 14].

Были усилены и развиты мощности корпусно-трубопроводного цеха, в состав кото го были включены специалисты по ремонту паровых котлов, слесарно-механического ц( группы материально-технического снабжения. Созданы новые производственные форми вания: участок по ремонту, проверке и регулировке топливной аппаратуры газотурбина двигателей и дизелей; участки резинотехнических изделий, по проверке диэлектричесг средств; группа по ремонту оборудования выполняющая функции технологического к01гг; ля. Плановая группа была реорганизована в планово-производственную и стала выполн: задачи планирования, дефекговки и организации производства. Штатная и развитая про водственная структуры СРМ показаны на рис. 10. СРМ была укомплектована военное, жашимн срочной службы.

Работы, выполняемые СРМ, оформлялись заказами. К заказу прилагаются ремонты ведомости и необходимая техническая документация. Окончательное уточнение объёма ] монтных работ производится представителями СРМ совместно с командованием кораб. После уточнения объёма работ составляется протокол согласования объёма работ. Заказь ремонтные ведомости регистрируются в книге учета заказов и затрат СРМ, Каждому заре1 стрированному заказу присваивается номер и определяется срок его выполнения. После га хода корабля к мастерской экипаж СРМ приступает к демонтажным и ремонтным работ; На детали и механизмы, переданные с ремонтируемого корабля, оформляется опись в де экземплярах, в которой указывается название деталей, механизмов и дата сдачи их в ремо1 После выполнения работ СРМ предъявляет к сдаче отремонтированную технику в соотв. степи с действующими техническими нормами. Окончательная приемка механизмов, сист и устройств производится на ходовых испытаниях корабля.

Принятые меры по активизации и расширения производственной деятельности СГ по техническому обслуживанию кораблей соединения позволили увеличить межремонтн> срок обслуживаемых кораблей на 25 . 30 % и обеспечили поддержание в технически испр; ном состоянии требуемое количество кораблей соединения [11, 12, 15]

Эффективное использование производственных мощностей СРМ (ПМ-140) и сов< шенствование технологии судоремонта обеспечило выполнение ряда сложных работ, так как.

- замена настила второго дна на эскадренном миноносце пр. 56.

- замена листов наружной обшивки с правкой набора корпуса на кораблях пр. 61, 58, 1134, 1134Б,

- ремонт надстроек из АМГ;

- агрегатная замена газотурбинных двигателей на кораблях пр. 61 с последующей сдачей в действии представителям ЮТЗ г. Николаев;

- замер ВАХ главных и вспомогательных механизмов после ремонта;

- замена трубных систем на котлах КВ-76, КВН-98/64;

- ремонт дизелей типа 7Д-12, М-50 с выемкой и укладкой коленчатых валов; - ремонт, п верка и регулировка топливно-регулирующей аппаратуры газотурбинных дви

гателей на всех кораблях соединения ( 40 ГТД );

- перезаливка опорных и упорных подшипников валопроводов с последующей установ1 маслинных зазоров;

- замена кабельных трасс на ряде кораблей после пожаров [16];

- ремонт электродвигателей мощностью до 10 кВт с перемоткой статоров [18];

- изготовление резинотехнических изделий и ряд других работ.

Экипаж ГТМ-140 также был нацелен на готовность к выполнению работ по техни скому обслуживанию кораблей в зоне Индийского океана.

Это позволило ей дважды, в течение 10 месяцев, выполнить задачи по техничеси обслуживанию кораблей в зоне Индийского океана, а через 17 лет, после прихода на сое нение, совершить переход в первый заводской ремонт из Владивостока в Балтийск.

О квалификации выполняемых работ могут служить приведенные в приложении ты освидетельствования паровых котлов отдельных кораблей, фотографии отдельных уз. корабельной энергетики с выявленными повреждениями в процессе технического обслу: вания, которые были устранены силами ПМ-140.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного анализа и исследований технической эксплуатации кс бельных энергетических установок кораблей соединения можно предложить следующие р комендации по повышению надежности и безопасности корабельной энергетики на ранни

стадиях проектирования:

!. При проектирования определенной серии кораблей, необходимо проектировать инфраструктуру их базирования (причальный фронт, электроэнергия, пресная вода, вода для высоконапорных паровых котлов, средства сбора и утилизации сбросов) Стоимость проекта серии кораблей должна включать: стоимость проекта, постройки и ввода кораблей в состав ВМФ, а также затраты на создание инфраструктуры базирования, технического обслуживания и ремонта.

2. В состав соединения надводных кораблей должна входить судоремонтная мастерская, как мобильное средство по техническому обслуживанию и ремонту кораблей с достаточно развитой производственной структурой. Специализация СРМ должна соответствовать номенклатуре работ, свойственной данной серии кораблей.

3. Для проектирования средств сбора и утилизации сбросов НСВ с кораблей, корректно использовать полученные в главе 2 соотношения для 8п"п. 8дт .

4. Вопросы водообеспечения не получили должного развития при проектировании новых серий кораблей, в результате чего наблюдается рост дефицита пресной воды Это в :вою очередь отразилось на ресурсе трубных систем котлов и сроках службы кораблей. Мерой оценки водообеспеченности кораблей целесообразно считать коэффициент удель-юго водообеспечения Ад, который при проектировании паротрубного корабля должен эпределятся с учетом коэффициента трансформации производительности ОУ в пределах Сэ = 0,770... 0,787.

5. Показатели надежности трубных систем котла КВН 98/64, изготовленных из гтали 12Х1МФ, в фактических условиях технической эксплуатации в 1,5. .2 раза ниже юказателей заложенных проектантом. Это привело к увеличению стоимости ремонтов, юрректировке эксплуатационно-ремонтных циклов кораблей, что в свою очередь сказы-;алось на боеготовности соединения.

6. В условиях ограниченных лимитов на судоремонт, интенсификация пронзводст-енной деятельности СРМ соединения в целом дала положительные результаты: увели-ен межремонтный срок кораблей на 20... 30 %, полностью была решена проблема по родлению срока расстыковки газотрубных двигателей, агрегатной замене газотрубных вигателей типа М-3, ремонта вспомогательных дизелей типа М-50 Все это обеспечивало аданный коэффициент оперативного использования кораблей соединения.

7. По результатам выполненных работ был создан уникальный промышленный генд для испытания образцов нового теплотехнического оборудования на Дальнево-гочном заводе «Звезда» в г. Большой Камень. ..

СЛИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I Масютнн А.Г., Савченко А.В. Энергетические установки надводных кораблей.: Учеб. Г бие,- Владивосток: Изд-во ТОВВМУим. С. О. Макарова, 1988, - 94с.

2. Масютин А.Г. Анализ надежности высоконапорных паровых котлов по отказам трубных тем// Научно-техн. конф «Водогдинекие чтения»: Тез. дакл., 24-27 ноября 19998г.- Влах сток: Изд-во ДВГТУ, 1998,- с.57-58

3. Денисенко Н И., Харченко В Г. Безопасность и надежность судовых котлов М.: Транс! 1978.-192 с.

4. Правила эксплуатации котельных установок кораблей ВМФ: ПЭКУ-87: Утв. зам. главноко дующего ВМФ по эксплуатации - Нач. Главного Техн. управл. ВМФ: Введ. 01.01.88. -служебн. Пользован. - М.: Военное издательство, 1987. -240 с.

5. Масютин А.Г. Влияние водообеспечения на срок службы корабля.// XII Дальневосточна! учно-технической конференция Учет особенностей Дальневосточного бассейна при прое ровании и модернизации судов. Тез.допл., 11-12 сентября 1995 года. - Владивосток: Из ДВГТУ, 1998.-с. 131-133.

6. Масютин А.Г., Якубовский Ю.В., Калиниченко В.Г. История и современность водообесг ния Российского флота на Тихом океане. // Российский флот на Тихом океане : История I временность: Материалы Тихоокеанской конференции, посвященной 300-летию Российс флота, 17-2- сентября 1996 Владивосток: - Изд-во ДВГТУ, 1996. - вып.4 - с. 93-97.

7. Якубовский Ю.В. Водоиспользование на судах и предотвращение загрязнения моря.// Суде энергетические установки. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1980.-е. 104-115.

8. Дунец В.П., Масютин А.Г., Сырых Ю.В., Турмов Г.П. Физические поля корабля и Миро! океана: Учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, им. С.О.Макарова, 1985. -133с.

9. Правила охраны природной среды в Военно-морском флоте: ПОПС-90.-М.: Военное издат ство, 1993.-180 с.

10. Маркевич В.А. Средства защиты моря от загрязнения при эксплуатации СЭУ: - Учеб. п бие,- Л.: Изд-во ЛКИ, 1983. -40 с.

11. Турмов Г.П., Масютин А.Г., Попов В.А. Подготовка судов к ремонту: Уч. пособие. -Влад; сток: Изд-во ДВГУ, 1988. - 175 с.

12. Масютин А.Г., Нурулин М М. Организация работ при переоборудовании, модернизации и монте судов: Материалы по обмену опытом. - Владивосток: Изд-во Приморского крае! правления НТО им. А.Н.Крылова, 1983 - с.7-9.

13 Масютин А.Г. Организация производственной деятельности судоремонтной мастерской// ганизация судоремонтных работ: Сб. науч. тр.- Владивосток: Изда-во Приморского крае! отделения НТО им. акад. А.Н.Крылова. 1984 - с.3-5.

14. Турмов Г.П, Масютин А.Г. Особенности ремонта корпуса и механизмов судна в уело! плавмастерских // Планирование и разработка технологии и организации судоремонтных бот: Сб. науч.ф.-Владивосток: Изд-во НТО им.акад. А Н. Крылова, 1985.- вчп. 14.-е. 30-39.

15. Масютнн А.Г., Турмов Г.П. Ремонт судовых дизелей. // Техника и вооружение- 1989 - Х< с.31.

16. Масютин А.Г.. Нурулин М.М. Замена участка корабельной трассы силами судоремонтной I терской. // Научно-техн. конф. «Восстановление деталей технических средств»: Тез. докл., 25 мая 1984 г.- Владивосток: Изд-во НТО им. акад. А.Н.Крылова. 1984 - с. 6-7.

17 Масютин А.Г., Ладонцев Ю.В. Подготовка котлотурбинной установки к действию. //Техни: вооружение - 1987 - №8. - с. 27.

18. Масютин А.Г.. Соколов С.П., Нурулин М М. Восстановление перемычек генератора./ЛГсх! и вооружение - 1984. -_№> 7 - с.29.

19. Добржанский В.Г, Масютин А.Г., Супонина А.П. Некоторые аспекты влияния коррозии на сурсосбереженпе // XXXVI научно-технической конференции «Кораблестроение и океано ника» : Тез, докл 31 октября 5 ноября 1997 г.- Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1997 -с.41-43.

¡наев А.Н., Айкашев Ф И., Кузин B.C.. Масютин А.Г. Application of Modern Technologies improvement of technical condition of hulls of floating objects.// Prac. Twelfth Asian technical :hange and Advisory Meeting on Marine Structures . Kanazawa, institute of Technology, Japan. -NAZAWA. 6-9 July 1998,- p. 159-165.

щенко АН, Якубовский Ю.В , Масютин А.Г. Экологические проблемы флота на Дальнево-чном бассейне и пути их решения. //Российский флот на Тихом океане: история и совре-шость: Материалы Тихоокеанской конференции посвященной ЗСО-летню Российского фло-17-20октября 1996. —Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1996, - вып.4,-с 97-102.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1сютин А.Г., Савченко A.B. Энергетические установки надводных кораблей: Уч. пособие.-1ДИВОСТОК: Изд-во ТОВВМУ им. С. О.Макарова, 1988. -94 с.

рмов Г.П., Масютин А.Г, Попов В. А. Подготовка судов к ремонту: Уч. пособие - Владиво-.к: Изд-во ДВГТУ, 1988. - 175 с.

иец В.П., Масютин А Г., Сырых Ю В., Турмов Г.П. Физические поля корабля и Мирового :ана: Уч. пособие. - Владивосток: Изд-во ТОВВМУ им. С. О.Макарова. 1985. -133 с. асютнн А.Г., Гундобин A.A., Турмов Г.П. Устройство надводного корабля: Уч. пособие -цивосток: Изд-во ТОВВМУ им. С. О.Макарова, 1983. -43 с.

1С10ТИН А.Г., Нурулин М.М. Организация демонтажно-монтажных работ при ремонте главк механизмов в условиях судоремонтных мастерских// Организация работ при переоборудо-нш, модернизации и ремонте судов: Материалы по обмену опытом,- Владивосток: Изд-во пморского краевого правления НТО им. акад. А.Н.Крылова, 1983,- с. 7-9. сютин А.Г., Организация производственной деятельности судоремонтной мастерской// Ор-изация судоремонтных работ: Сб. науч. тр.— Владивосток: Изд-во ТОВВМУ им. акад. {.Крылова, 1984.-с. 3-5.

сютин А.Г., Нурулин М.М. Замена участка кабельной трассы силами судоремонтной мас-ской.//Науч.-техн. конф. Восстановление деталей технических средств: Тез. докл. 23-25 мая >4 г.-Владивосток: Изд-во НТО им. акад. А.Н. Крылова, 1984. с. 6-7.

сютин А.Г., Соколов В.П., Нурулин М.М. Восстановление перемычек генератора. Техника и сужение - 1984. - №7.- с. 29.

сютин А.Г., Турмов Г.П. Ремонт судовых дизелей// Техника и вооружение,- 1989. -Nit 1,- с.

сютин А.Г., Ледонцев Ю.В. Подготовка котлотурбинной установки к действию//Техника и >ружение.-1987. с. 27.

)мов Г.П., Масютин А.Г. Особенности ремонта корпуса судна в условиях плавмастерских // анирование и разработка технологии и организации судоремонтных работ: Сб. науч тр -шивосток: Изд-во НТО им. акад А.Н.Крылова, 1985,- вып. 14,- с. 30-39.

сютин А.Г. Проблемы и технические решения судоразделке и утилизации энергетического >рудования //Труды ДВГТУ,-1993,- вып. Ш, серия 3 - с. 40-42.

сютин А.Г., Якубовский Ю В Об образовательных задачах экологической безопасности и знедеятельности в профессиональной подготовке бакалавра по направлению «Корабле-оение и океанотехника»// Труды ДВГТУ -1994,- вып. 114, серия 8. -с. 32-33. сютин А.Г. Влияние водообеспечения на срок службы корабля. // XII Дальневосточная на-ю-техн конф."Учет особенностей Дальневосточного бассейна при проектировании и зернизашш судов" - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1998,- с. 131-133.

сютин А.Г., Якубовский Ю В, Калиниченко В.Г. История и современность водообеспече-1 Российского флота на Тихом океане. // Российский флот на Тихом океане: история и со-:менность: Материалы Тихоокеанской конференции, посвященной 300-летию Российского эта. 17-20 октября 1996 г.-Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1996. Вып.4 -с.93-97.

16. Стаиенко В Н., Якубовский Ю.В., Масютин А.Г. Экологические проблемы флота на Дальневс сточном бассейне и пути их решения. // Материалы Тихоокеанской конференции посвященно 300-летию Российского флота. - Владивосток: Изд-воДВГТУ, 1996.. вып.4,- с. 97-102.

17. Добржанский В.Г., Масютин А.Г , Супонина А.П. Некоторые аспекты влияния коррозии на pi сурсосбережение. // XXVII научно-технической конференции Кораблестроение и океанотехш ка. Тез. докл., 31 октября-5 ноября 1997 г.-Влааивосток: Изд-воДВГТУ, 1997,- с. 41-43.

18. Масютин А.Г. Анализ надежности высоконапорных котлов по отказам трубных систем // Hi уч.-техн. конф. "Вологдинские чтения": Тез докл., 24-27 ноября 1998 г.- Владивосток: Иза-t ДВГТУ 1998. - с.57-58.

19. Масютин А.Г., Минаев А Н., Лысенко Я.В. Методичнские аспекты утилизации корабля, выв' денного из состава ВМС//Кораблестроенне и океанотехника. Проблемы и аспекты: Материал международной конференции 14-17 сентября 1998 г.- Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1998.-ч.И с. 64-66.

20. Минаев АН., Айкашев Ф. И., Кузин B.C., Масютин А.Г. Application of Modern Technologies с improvement of a technical condition of hulls of floating objects // Prac. Twelfth Asian Technical E: change and Advisory Meeting on Marine Structures Kanazawa Institute of Technology, Japan. - К/ NAZAWA, 6-9 July 1998,- p. 159-165

21. Масютин А.Г., Лысенко Л.В., Мннаев А Н. Методологические аспекты и критерии утилизаш корабля, выведенного из состава ВМФ. //200 лет регулярному высшему кораблестроительной образованию в России: 2-ая междунар. Конф. По судостроению - ISC~98, 24-26 ноября 1998 i Санкт-Петербург, 1998 - Сек. А, Г.1.-с.176-178.

22. А С. № 205035. На спец. тему / Гундобин А. А., Турмов Г.П., Масютин А.Г. // ОТКРЫТ!! Изобретения-1984.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр

Введние..............................................................................................31. Анализ эксплуатационных показателей надежности трубных систем колов.............

2. Анализ водообеспечения паротурбинных кораблей..........................................1

3. Наработка трубных систем котлов, показатели безоти........................................

4. Показатели антропогенного воздействия кораблей на окружающую среду.............2

5. Техническое обслуживание и ремонт кораблей...............................................2

Заключение............................................................................................3

Список литературы.........................................................

Список опубликованных работ автора по теме диссертации.