Изоляция боковых и потолочных стенок, а также передних и задних стенок кожуха, свободные от кирпичной кладки производится слоем асбестового картона толщиной 10 мм, который со стороны газов покрыт листами из нержавеющей стали марки 12Х187Н10Т. Крепление изоляции и листов обшивки к стенкам кожуха осуществляется с помощью разводных планок.

Стенки газохода котла изолируют листовым асбестом, часто применяют маты из стекловаты, так как они обладают хорошими теплоизолирующими свойствами и легкостью, недостатком матов из стекловаты является то, что они опасны для здоровья обслуживающего персонала.

Наружные поверхности парового и водяного коллекторов на открытых участках изолируются совелитовыми плитами и совелитовой подмазкой и крепятся проволокой, натянутой в виде сетки. Сетка покрывается слоем совелитовой подмазки. На обечайках коллекторов изоляция покрывается листами оцинкованной стали.

Топочное устройство обеспечивает надежное автоматическое воспламенение и сжигание легкого топлива при растопке и на режимах позиционного регулирования и качественного сжигания различных сортов тяжелых топлив на эксплуатационных режимах. Топочное устройство состоит из паромеханической форсунки, тангенциального лопаточного воздухонаправляющего устройства, топливно-регулирующего клапана, датчика горения, запальных электродов, быстрозапорного устройства и фурмы.

4.2 Утилизационная котельная установка (КУП 40)

4.2.1 Технико-эксплуатационные показатели утилизационной котельной установки

Утилизационные котлы являются основным типом котлов, устанавливаемых на современных судах. Утилизационные котельные установки производят горячую воду, насыщенный влажный пар или перегретый пар. Это зависит от типа судна и от рода потребителей, которые нуждаются в том или ином виде тепла. В утилизационных котлах источником энергии служат выхлопные газы от двигателей внутреннего сгорания.

Мощность утилизационных котлов достигает 40 -50% мощности ГЭУ, а на строящейся серии газотурбоходов достигает 100 % и более.

На судне данного проекта установлен утилизационный котел марки КУП 40СИ с вертикальным сепаратором пара типа СПВ - 2000.

Основные технические характеристики приведены в таблице 4.2.



Таблица 4.2 Основные технические характеристики

Наименование параметра	Размерность	Значение
Давление циркулирующей воды на входе в котел	МПа	1
Давление пара в сепараторе, Р	МПа	0,50,8
Температура питательной воды, tпв	0С	4060
Температура газов до парового котла, tд	0С	470
Температура газов за паровым котлом, tух	0С	364
Расход выпускных газов, G	кг/ч	33000
Кратность циркуляции не менее, k		2,5
Паропроизводительность, Dп	кг/ч	1400
Сопротивление газового тракта, hгвт	МПа
Парообразующая поверхность нагрева, Нп	м2	40
Удельный паросъем, d	кг/(м2ч)	35

Основные технические характеристики сепаратора пара приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Основные технические характеристики сепаратора пара

Наименование параметра	Размерность	Значение
Расчетная нагрузка по пару	кг/ч	2000
Расчетное давление	МПа	1
Объем парового пространства	м3	0,74
Влажность пара не более	%	1

4.2.2 Конструкция утилизационной котельной установки

Утилизационный котел змеевиковый, с принудительной циркуляцией, газовым регулированием, с искрогасителем предназначен для производства влажного насыщенного пара, который потребляется на технические и бытовые нужды. Утилизационный котел типа КУП 40СИ с цилиндрической формой кожуха и спиральными горизонтальными змеевиками и установлен в шахтах МКО с каждого борта. Поверхность нагрева имеет 9 параллельно включенных змеевиков. Змеевики размером 292,5 мм изготовлены из стали 10 по ГОСТ 106076. Концы змеевиков имеют стаканы, которые вварены во входной и выходной коллекторы. В стаканах выходного коллектора сделана резьба для установки заглушек в случае течи змеевиков. В стаканах входного коллектора имеется втулка с дроссельной шайбой. Кожух котла включает в свой состав приемную и выпускную камеры. Изоляция представляет собой базальтовые плиты, на которые наклеен базальтовый картон, с наружи котел изолирован листами оцинкованной стали. Котел снабжен обмывочным устройством, которое располагается над трубным пакетом и предназначено для обмывки горячей водой наружных поверхностей змеевиков. Арматура котла включает клапаны циркуляционной воды и паровой смеси, два клапана осушения, предохранительный клапан и клапан выпуска воздуха.

4.2.3 Режимы работы утилизационной котельной установки

Существует несколько режимов работы судна: стоянка в порту, переход и промысел. Следовательно, работа утилизационной котельной установки зависит от режима работы судна.

На помысле и переходе утилизационная котельная установка работает на 8590% нагрузке, т.к. обеспечиваются паром технические и бытовые нужды.

При стоянке в порту утилизационную котельную установку в работу не вводят, т.к. главные двигатели при стоянке в порту не вводят в эксплуатацию.

На протяжении 7 лет почти на многих судах ОАО Океанрыбфлот утилизационные котлы не эксплуатировались, т.к. змеевики заглушены на 50%, при таком количестве заглушенных змеевиков котлы данного типа не допускаются к эксплуатации.

Основной и самой важной неисправностью утилизационных котлов является течь змеевиков, которая составляет 95% согласно источнику. Другие виды неисправностей у котлов данного типа практически отсутствуют. Но с января 2000 года на судах ОАО Океанрыбфлот, где утилизационные котлы не работали, произвели замену змеевиков, для того чтобы повысить экономию топлива и увеличить эксплуатационный период вспомогательных котлов, т.к. при работе утилизационных котлов вспомогательная котельная установка на переходах не эксплуатируется.

Схема судовой котельной установки приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 Схема судовой котельной установки:

1 сепаратор пара; 2 утилизационный котел; 3 вспомогательный котел; 4,6 котельные танки; 5 насосы пресной воды; 7 теплый ящик; 8 питательные насосы; 9 циркуляционные насосы.



5. Анализ работы СЭУ

Так как СЭУ БАТМа проекта 1288 включает в себя большой перечень механизмов и аппаратов, и все они работают и ломаются по разному, и рассматривать все это очень трудоемко и не имеет смысла мы рассмотрим только Главный Двигатель (ГД) и Вспомогательную Котельную Установку (КАВ 4/7).

5.1 Главный двигатель

5.1.1 Режимы работы главного двигателя

Особенностью данного типа судов является наличие ВРШ и валогенератора (ВГ). Это отразилось на специфике работы главных двигателей и всей энергетической установки.

При работающих главных двигателях всю нагрузку судовой электростанции берут валогенераторы, а дизель-генераторы (ДГ) не задействованы. судно двигатель валогенератор котельная

На режимах переходов на промысел нагрузка на судовую электростанцию изменяется в пределах 900-1000 кВт. Наиболее крупные потребители расходуют около 55% всей вырабатываемой электроэнергии. При переходах с промысла нагрузка составляет 1000-1200 кВт, 70% из которых приходится на рефрижераторную установку, а остальное на механизмы СЭУ, палубные механизмы, сеть освещения, электронавигационное оборудование и т.д. На переходах нагрузка главных двигателей составляет 4636 кВт (85-90%), а нагрузка валогенераторов составляет 50-75%.

На промысле значительно увеличивается число и мощность введенных в работу электроприводных механизмов и поэтому нагрузка на ВГ доходит до 1800-2500 кВт. Около 50 - 60% всей вырабатываемой за сутки электроэнергии приходится на рефрижераторную установку, 35%- на механизмы СЭУ, систем и устройств.

При тралении нагрузка электростанции возрастает до 1300 кВт, а главные двигатели загружен на 95%. При этом часто пиковая нагрузка достигает 2000 кВт, особенно при выборке трала.

При стоянках нагрузка на электростанцию составляет 560 кВт в порту и 700-800 кВт - в море (работают грузовые устройства и рефрижераторная установка) в порту работает дизельгенераторы, в море при работе главного двигателя работает ВГ.

По результатам записей в машинном журнале БАТМа "Бутовск" составлена таблице 5.1, в которой показаны режимы работы ГД и дизель генераторов в промысловом рейсе.

Таблица 5.1 Режимы работы ГД и дизель генераторов в промысловом рейсе

Наименование режима	Скорость судна (%ном)	Мощность ГД, кВт	Мощность ВГа, кВт	Мощность ДГ, кВт
Переход в район промысла	8	4380 (85)	900
Промысел поиск траление выбор трала	7 4-5 2-3	3708 (72) 4380 (85) 4380 (85)	900-1000 2000 2200
Дрейф		2318 (50)	700
Переход с промысла	8	4380 (85)	1000-1200
Стоянка в море перегр в порту		2318 (50)	700	400-500

Изучив основные режимы работы главных двигателей, можно сделать вывод, что большую часть эксплуатационного времени они загружены на 80-85% и практически не бывает недогруженным, благодаря валогенераторам. Использование ВГ является причиной того, что основным режимом управления частотой вращения ГД и шагом винта является режим постоянной частоты вращения, хотя предусмотрены еще режимы раздельного и комбинированного управления. Режим раздельного управления считается аварийным, а режим комбинированного управления вообще не используется.

5.1.2 Основные неисправности и отказы, причины их возникновения

В данном пункте рассмотрены основные неисправности, отказы и причины их возникновения главных двигателей 6ЧН 40/46 судов типа БАТМ пр. 1288 ОАО Океанрыбфлот за 5 лет эксплуатации с 19952000 годов (согласно Приемо-сдаточным актам главных двигателей).

Основные неисправности, отказы и их вероятные причины приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Основные неисправности, отказы и их вероятные причины

Виды неисправностей и отказов	Вероятные причины
Двигатель постоянно уменьшает частоту вращения	Заедание одного из поршней двигателя, что сопровождается стуками в мертвых точкам и повышением температуры одного или нескольких рамовых подшипников
Стуки в двигателе	Большой зазор у головного или шатунного подшипников, недостаточная затяжка шатунных болтов, что сопровождается стуками в ВМТ и стуками в картере. Большое количество подаваемого топлива
Двигатель работает неустойчиво	Заедание муфты всережимного регулятора и слабина в сочленениях механизма, связывающего эту муфту с топливными насосами, сопровождается резкими скачками частоты вращения.
Один из цилиндров дымит	Перегрузка цилиндра, неисправная работа форсунки, неисправная работа топливного насоса, сопровождается повышением температуры газов у перегруженного цилиндра, заеданием иглы, неплотная посадка иглы на сопло или трещины в сопле. Нарушилось положение плунжера по высоте относительно втулки, неплотная посадка нагнетательного клапана топливного насоса высокого давления
Двигатель не развивает полной мощности, что означает неисправность топливной аппаратуры, относящейся к одному или нескольким цилиндрам	Засорение и закоксование сопел форсунки, засорение щелевого фильтра, износ сопловых отверстий форсунки и сливной трубки форсунки, что может сопровождаться сильными стуками в форсуночной трубе, форсунка может течь, следовательно, часть топлива не распыливается и не сгорает, мощность падает и увеличивается дымность. Данная неисправность может сопровождаться пригоранием поршневых колец, прогаром выпускных клапанов и неплотной посадкой впускных и выпускных клапанов в свои посадочные места
Падение давления в масляной системе	Износ шестерен масляного насоса, ослабление пружины редукционного клапана, засорение приемного фильтра масляного насоса
Дымят все или большинство цилиндров	Применение несоответствующего качества топлива или нарушена работа системы впуска, сопровождается падением давления продувочного и наддувочного воздуха
Падение давления в системе охлаждения	Утечки в трубопроводах системы охлаждения, износ одного из насосов, падение уровня воды в расширительном баке
Обрыв анкерных связей	В результате неравномерной, недостаточной и чрезмерной затяжки, неперпендикулярности опорных поверхностей гаек осям связей, также вследствие быстрой нагрузки непрогретого дизеля и вибрации связи при ослаблении распорных винтов
Трещины в огневом днище крышки цилиндра	Результатом данного повреждения обычно являются высокие термические напряжения, при перегреве крышки вследствие перегрузки двигателя, накипеобразования и при скоплении шлама в полости охлаждения; быстрая нагрузка непрогретого двигателя и резкое охлаждение нагретой крышки
Трещины в головках поршней	Причины: длительная перегрузка двигателя, быстрая нагрузка непрогретого двигателя, зависание игл и засорение сопловых отверстий форсунок, прекращение и увеличение подачи охладителя к поршню, отложение кокса.
Выплавление антифрикционного сплава рамовых подшипников	Вследствие обводнения масла и снижения его вязкости, при срыве масляного насоса и не срабатывании резервного насоса, запуск двигателя без прокачки маслом, засорение каналов в рамовых шейках и коленчатом валу
Повышение температуры охлаждающей воды	Засорение охладителя воды, падение уровня в расширительном баке

Согласно неисправностям и отказам, приведенным в таблице 5.2, определяем количество и процентное содержание отказов и неисправностей (на основании Приемо-сдаточных актов главных двигателей данных судов ОАО Океанрыбфлот). Количество и проценты основных отказов и неисправностей приведены в таблице 5.3

Таблица 5.3 Количество и проценты основных отказов и неисправностей

Наименование неисправностей и отказов	Количество	Процент отказов
Топливная аппаратура
Закоксование, засорение и износ отверстий сопел форсунок	50	56,8
Зависание игл и трещины в соплах форсунок	10	11,3
Износ плунжерных пар и нарушение положения плунжера относительно втулки ТНВД	7	7,9
Детали цилиндро-поршневой группы
Пригорание поршневых колец	4	4,5
Трещины в головках поршней	1	1,1
Трещины в огневом днище крышки цилиндров	6	6,8
Обрыв анкерных связей	3	3,4
Прогар выпускных клапанов	2	2,3
Рамовые подшипники коленчатого вала
Выплавление антифрикционного сплава	3	3,4
Системы наддува
Обрыв лопаток турбины	2	2,3
Сумма отказов	88

На основании таблицы 5.3 строим гистограмму отказов главных двигателей.



Рисунок 5.1 Гистограмма отказов главных двигателей:

1 отказы системы наддува; 2 отказы рамовых подшипников коленчатого вала; 3 отказы деталей цилиндро-поршневой группы; 4 отказы топливной аппаратуры

5.1.3 Методы контроля неисправностей

Из гистограммы отказов главных двигателей и таблицы 5.3 видно, что в настоящее время основными отказами и неисправностями являются неисправности топливной аппаратуры, в частности форсунок, а так же цилиндро - поршневой группы Основной причиной, которая вызывает неисправности такого рода, является низкокачественное топливо, поставляемое на суда рыбодобывающего флота.

Остальные неисправности, возникающие при работе дизеля, вызваны в основном причинами естественного характера, к которым относятся: накопление усталости материалов, их старение, перегрузки двигателей, несоблюдение правил

В данном пункте рассмотрим неисправности, которые чаще всего происходят в ГД (топливная аппаратура и цилиндро-поршневая группа).

а) топливная аппаратура

Анализ процесса топливоподачи показывает, что для полного освидетельствования ТА необходимы контроль и дальнейшая обработка целого ряда параметров: угол опережения подачи топлива, продолжительность вспрыскивания, максимальное давления вспрыскивания, фактор динамичности цикла (отношение количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя за период задержки воспламенения, к цикловой подаче топлива) и др.

Полную потерю работоспособности ТА можно обнаружить при непосредственном ее осмотре (по подтеканию топлива, самопроизвольному отключению цилиндра) либо по экстремальным параметрам цилиндра - поршневой группы (вибрации, дыму, высокой температуре отработавших газов). Чтобы определить изменение таких параметров функционирования ТА, как цикловая подача, угол опережения подачи, угол подачи, максимальное давление вспрыскивания и другие, требуется аппаратура диагностирования.

Первоначальным этапом диагностирования ТА дизеля является определение значения цикловой подачи, независимо от метода и используемого средства диагностирования.

К простейшим методам диагностирования ТА относится опрессовка плунжерных пар и форсунок и проверка их на топливном стенде. Опрессовка позволяет судить о плотности прецизионных пар и подвижности иглы распылителя, а проверка на топливном стенде дает возможность выявить и устранить неравномерность подачи топлива по цилиндрам

Наиболее общим методом оценки технического состояния дизеля и его топливоподающей аппаратуры является диагностирование по основным показателям работы. К таким показателям относятся мощность, среднее эффективное давление, крутящий момент, расход топлива, КПД. Многие из этих показателей находятся в тесной корреляционной связи с неисправностями, нарушениями топливной аппаратуры и сопровождающими их процессами. Отклонение показателей от исходных значений обуславливается необходимость проверки прежде всего системы топливоподачи (топливного насоса, форсунок).

Следующий метод позволяет определить отклонение основных показателей от номинального значения по отдельным цилиндрам. Нагружение работающего цилиндра или минимальной группы цилиндров осуществляют включением других до тех пор, пока для вращения и вывода на номинальный, скоростной режим не окажется необходимым подключение внешнего источника энергии. Обычно для этих целей используют электродвигатель или навесной электропривод с динамометрическим устройством. При этом методе проверяемый цилиндр работает с полной цикловой подачей топлива на номинальном, скоростном режиме, а с помощью электропривода определяют отклонение мощности от номинального значения.

б) цилиндро - поршневая группа

При эксплуатации детали судовых дизелей испытывают дополнительные силовые и тепловые нагрузки. В наиболее тяжелых условиях по сравнению с другими деталями находится цилиндро-поршневая группа, которая требует к себе, поэтому значительно большего внимания. Неблагоприятные условия работы судовых дизелей способствуют особенно интенсивному изнашиванию пары втулка цилиндра - поршневое кольцо. С повышением напряженности дизелей ухудшаются условия работы цилиндровых втулок, поршней и поршневых колец, что, в свою очередь, приводит к снижению надежности, экономичности и уменьшению общего моторесурса дизеля. Вместе с тем повреждение их практически недопустимо, так как влечет за собой частичный или полный выход из строя двигателя, чем в свою очередь для судна будут созданы чрезвычайные обстоятельства.

Существует метод быстрого анализа степени износа втулки цилиндра основанный на изменении содержания металла в каплях смазочного масла, отобранных в камере сгорания на уровне первого поршневого кольца. Содержание металла в масле, отобранном в цилиндре и в пробе, взятой в системе смазки, сравниваются, с целью определения относительного износа. Абсолютный износ определяется с учетом результатов долгосрочного износа, который имеется для типичных топлив, сжигаемых в одинаковых двигателях.

Увеличение температуры стенки втулки цилиндра обуславливает: снижение вязкости находящегося на ее поверхности масла, что вызывает снижение износа и потерь на трение поршня, которые, как известно, составляют около 60% механических потерь дизеля; сокращение механических потерь обуславливает рост механического КПД дизеля и, как следствие, снижение удельного расхода топлива; уменьшение конденсации паров образующейся при сгорании топлива серной кислоты, вызывающей электрохимическую коррозию и износ.

С повышением температуры масла усиливаются термоокислительные процессы, масло быстрее теряет свои смазывающие свойства, образуются и откладываются на рабочей поверхности лаки, смолы и прочие продукты окислительной полимеризации. Поршневые кольца теряют подвижность, растет изнашивание деталей цилиндропоршневой группы. Практикой установлено, что для обеспечения надежной работы этого узла температура зеркала цилиндровой втулки и температура поршня в зоне канавок поршневых при существующих минеральных маслах не должна превышать 160 - 180 ⁰С. Необходимых параметров масла на зеркале цилиндра можно добиться, регулируя параметры охлаждающей воды двигателя.

5.1.4 Способы предотвращения неисправностей

а) топливная аппаратура

Неисправности топливной аппаратуры в большинстве своем зависят от плохой обработки топлива.

Для повышения надежности работы топливной аппаратуры необходимо улучшить топливоподготовку, тем самым увеличить время сепарации, применять присадки в топливо, постоянно контролировать качество топлива и состояние топливной аппаратуры. Для эффективности очистки топливо перед сепарацией подогревается в топливоподогревателе и очищается в барабане сепаратора в режиме пурификации.

При работе двигателя на тяжелом топливе в период маневров необходимо обращать внимание на следующие основные параметры: температуру охлаждающей воды; температуру топлива и давление в системе; температуру воздуха надува; температуру охлаждения форсунок.

Температура охлаждающей воды должна поддерживаться постоянной, при максимальном значении, соответствующей нормальной работе двигателя, то есть температура охлаждающей воды на входе в дизель должна быть выше 70єС.

Температура топлива должна соответствовать 3-5єС вязкости по Энглеру. Давление в системе должно поддерживаться постоянно 0,35-0,40 МПа.

Тепловая изоляция топливных труб должна ограничивать потери тепла, особенно на нагнетательном и отсечном трубопроводах ТНВД. При длительной (более одного часа) остановке двигателя необходимо следить за температурой ТНВД.

Температура охлаждающей воды форсунок при остановке дизеля или его пуске должна поддерживаться в пределах 80-90єС; в период работы она понизится и должна находится в пределах 50-55єС.

б) цилиндро - поршневая группа

Для борьбы с вредным влиянием серы, нагарообразованием, коррозией, а также для повышения качества и эффективности использования, рекомендуется добавлять в топливо присадки.

В качестве антикоррозионных присадок к топливу (ингибиторов) применяются вещества как для нейтрализации продуктов сгорания сернистых соединений, содержащихся в топливе, так и для предотвращения коррозии деталей, соприкасающихся с жидким топливом.

Механизм действия присадок, предназначенных для нейтрализации сернистых соединений, заключается в том, что они преобразуют оксиды серы в не коррозионные химические соединения, уносимые с выхлопными газами, либо тормозят процесс окисления диоксида серы в более агрессивный оксид - триоксид серы.

Введение многофункциональной присадки ВНИИ НП-102 способствует улучшению условий сгорания, уменьшению нагарообразования и коррозии, понижает износ деталей цилиндро-поршневой группы на 30…40 % и предотвращает электрохимическую коррозию. Присадка ВНИИ НП-102 поставляется в готовом к употреблению виде и представляет собой горючую жидкость темно-коричневого цвета.

Недостатком топливных присадок является их склонность к выпаданию в осадок при длительном хранении. Поэтому вводить присадки рекомендуется на судах-бункеровщиках или непосредственно на судне, где предполагается использование присадки к топливу.

Герметизация систем охлаждения. Герметизация (закрытие) систем охлаждения путем установки гидравлических затворов обеспечивает снижение содержания кислорода в воде в 15 - 17 раз по сравнению с открытыми системами. В результате повышается прочность воды и снижается ее химическая активность.

К тому же установка гидрозатворов дает возможность своевременно

обнаружить поступление отработавших газов в систему охлаждения.

Повышение гидростатического давления в замкнутом контуре охлаждения до 0,25 - 0,3 МПа. Это одно из наиболее эффективных средств снижения интенсивности разрушений, так как величина разрушений при повышенном давлении зависит от изменения температуры охлаждающей воды. Кроме того, повышение давления в контуре пресной воды способствует стабилизации ее качества благодаря тому, что предотвращаются протечки из контура забортной воды. Данное мероприятие легко осуществить за счет поднятия расширительной цистерны.

Для уменьшения тепловой напряженности многие фирмы идут по пути уменьшения толщины стенки, что в свою очередь приводит к возрастанию механических напряжений. Поэтому для каждого диаметра цилиндра существует определенная оптимальная толщина стенок, при которой суммарная величина напряжений будет наименьшей.

С целью увеличения продолжительности службы поршней, фирмой производителем было введено изменение в головку поршня, уменьшающее ее жесткость и температурные напряжения. При этом диаметр внутренней расточки головки поршня увеличился с 374 мм до 380 мм. Кроме того, зазор в стыке между головкой и юбкой увеличен с 0.02...0.08 мм до 0.08...0.12 мм (при незатянутых гайках).

Для поршней бывших в работе рекомендуется произвести дополнительную механическую обработку головки поршня во время текущего ремонта.

5.1.5 Расчет показателей безотказной работы ГД

На основании основных отказов и неисправностей, приведенных в таблице 5.3 можно определить надежность главных двигателей.

Надежность главных двигателей оценивается комплексом показателей безотказности. Безотказность свойство главных двигателей сохранять работоспособность в течение заданного времени эксплуатации без вынужденных перерывов.

Основным показателем безотказности главных двигателей является наработка на отказ.

Наработку на отказ определяем на основании таблицы 5.3 по формуле:

ч,

где i=88 суммарное количество фактических отказов ГД;

T_сум=43800 ч период эксплуатации, за который произошли отказы (5 лет переведенные в часы).

Интенсивность отказов представляет собой вероятность отказа невосстанавливаемого элемента в единицу времени после времени t при условии, что отказ до этого не возник. Распределение отказов энергетического оборудования подчиняется экспоненциальному закону распределения случайных величин. Для этого закона распределения интенсивность отказов численно равна параметру потока отказов .

Параметр потока отказов определяем по формуле:

.

Вероятность безотказной работы вероятность события, заключающегося в том, что за рассматриваемый промежуток времени t при соблюдении установленных режимов эксплуатации отказа не произошло. Определим вероятность безотказной работы рассматриваемых главных двигателей в течение одной недели промыслового рейса.

Вероятность безотказной работы определяем по формуле:

,

где t = 247=168 ч наработка главных двигателей за неделю.

Вероятность безотказной работы главных двигателей за рассматриваемый промежуток времени низкая.

Для более объективной оценки уровня безотказности главных двигателей в целом используется комплексный показатель коэффициент готовности. Среднее время восстановления _вос ( 2ч.)определяется по данным всех восстановлений, зафиксированных в процессе наблюдений.



Коэффициент готовности определяем по формуле:

.

Коэффициент оперативной готовности определяем по формуле:

.

На основании произведенных расчетов показателей безотказной работы необходимо произвести расчет коэффициента спроса главных двигателей.

Коэффициент спроса определяем по формуле:

,

где t = 43800 ч продолжительность эксплуатационного периода судна;

Т_э=28800 ч продолжительность работы главных двигателей в эксплуатационный период (составляет в среднем 8 месяцев в год ).

Коэффициент спроса показывает на сколько высок спрос на главные двигатели за период наблюдения (5 лет).

Необходимо отметить из опыта эксплуатации двигателей данного типа, что в настоящее время основными отказами и неисправностями являются неисправности топливной аппаратуры. Основной причиной, которая вызывает неисправности такого рода, является низкокачественное топливо, поставляемое на суда рыбодобывающего флота.



5.2 Вспомогательная котельная установка (КАВ 4/7)

5.2.1 Режимы работы котельной установки

Основное назначение котлов заключается в производстве пара, идущего на варку муки, и изготовление рыбьего жира, а также хозяйственно-бытовые нужды, подогрев топлива и масла, производства консервов.

Существует несколько режимов работы судна: стоянка в порту, переход и промысел. Следовательно, работа СКУ зависит от режима работы судна. На помысле котельная установка работает на 85100 % нагрузке, т.к. обеспечиваются насыщенным паром все потребители. Котельная установка на промысле работает 24 ч в сутки. На переходе котельная установка работает на 5065% нагрузке и продолжительность работы составляет 24 ч в сутки, т.к. обеспечиваются паром бытовые и технические нужды (подогрев топлива для главных двигателей, т.к. они работают на тяжелом топливе, прогрев двигателей перед пуском, подогрев масла).

При стоянке в море судовая котельная установка работает в кратковременном режиме. В этом режиме она включается в работу 4 раза в сутки продолжительностью 4 ч и работает на 3540% нагрузке. В этом режиме котельная установка обеспечивает паром только технические и бытовые нужды. Основные потребители пара на характерных режимах работы судна приведены в таблице 5.4.

Таблица 5.4 Основные потребители пара на характерных режимах работы судна

Наименование параметра	Стоянка в море, т/час	Переход, т/час	Промысел, т/час
Рыбомучная установка, жиротопная установка, автоклавы консервного отделения;	0	0	2,5
Подогреватели пресной, забортной воды, топлива, масла	1,5	1,5	1,5
Система паротушения и хозяйственные нужды	1	2	2



Из проведенного анализа следует, что котельная установка работает по 20-22 часа в сутки. Если учесть, что в течение года судно типа БАТМ совершает примерно 2 рейса, то с учетом среднего спроса на вспомогательный котел, наработка последнего составляет в среднем около 5000 часов в год. Распределение нагрузок вспомогательной котельной установки на основных элементах рейса характеризуется при помощи коэффициента времени работы.

Коэффициент времени работы котельной установки на стоянке судна в море определяем по формуле:

,

где _к=256 ч продолжительность работы котельной установки на стоянке в море;

Т=2752 ч продолжительность работы котла за рейс.

Коэффициент времени работы котельной установки на переходах судна определяем по формуле:

,

где _к=288 ч продолжительность работы котельной установки на переходах;

Т=2752 ч продолжительность работы котла за рейс.

Коэффициент времени работы котельной установки на промысле судна определяем по формуле:

,



где _к=2208 ч продолжительность работы котельной установки на промысле;

Т=2752 ч продолжительность работы котла за рейс.

Все данные по работе вспомогательной котельной установки в часах взяты из вахтенного журнала БАТМа “Бутовск”.

5.2.2 Основные неисправности и отказы, способы их возникновения

Основные отказы и неисправности котельной установки и причины их возникновения за последние 5 лет эксплуатации с 19952000 годов (согласно Приемо-сдаточным актам котельной установки данных судов ОАО Океанрыбфлот) приведены в таблице 5.5.

Таблица 5.5 Основные отказы и неисправности котельной установки и причины их возникновения

Виды неисправностей и отказов	Вероятные причины
Износ распыливающей шайбы форсунки	Эксплуатация котла на неудовлетворительном качестве топлива
Растрескивание кладки топки	В результате пережога, который происходит при неправильной форме факела, когда факел достает до топочной кладки. При запусках котла на тяжелом топливе, которые сопровождаются со взрывами
Пропуск пара в предохранительном клапане	Эксплуатационный износ тарелки и седла клапана или попадание посторонних предметов
Разрыв водогрейных трубок	Нарушение циркуляции, упуск воды и образование толстого слоя накипи, коррозия
Понижение уровня воды в котле, теплом ящике и нулевая подача питательного насоса	Износ рабочих колес питательного насоса или засорение приемного патрубка
Уровень колеблется	Высокая соленость котловой воды. Неустойчивая работа питательного автоматического клапана
Ухудшение качества горения дым, кокс, несимметричность факела, искры	Нарушилось соответствие параметров Рт, Рвну, Ррас. Ухудшилось качество распыливания изза засорения форсунки, износа распылителя. Нарушилась соосность элементов, изменились установочные размеры форсунки, диффузора
Давление в котле быстро снижается, из дымовой трубы идет пар	Разрыв в водогрейных трубках
Давление распыляющего пара вне нормы	Засорился фильтр регулятора давления распыливающего пара
Уровень воды в котле ниже нормы	Разрыв котельной трубы. Отказ питательного насоса
Лопнуло стекло водоуказателя	Водоуказатель не продувался при разводке

При поломке стекла водоуказателя, котельную установку выводить из действия не целесообразно, т.к. имеется второй водоуказатель, при отказе питательного насоса можно перейти на работу второго питательного насоса, при неисправности питательного автоматического клапана можно продолжить работу котла путем осуществления режима ручной подпитки.

Согласно неисправностям и отказам, приведенных в таблице определяем количество и процент отказов (на основании Приемо-сдаточных актов котельной установки данных судов ОАО Океанрыбфлот).

Количество и процент основных отказов приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6 Количество и процент основных отказов

Наименование неисправностей и отказов	Количество	Процент отказов
Топочного устройства
Износ распыливающей шайбы форсунки	17	18
Кладка топки
Отказ кладки топки с полной ее заменой	2	2,1
Каркас котла
Течь трубок поверхности нагрева	3	3,2
Арматура
Отказ предохранительного клапана	5	5,3
Отказ ВУП	6	6,4
Износ набивки клапанов	23	24,4
Отказ манометров	2	2,1
Системы котельной установки
Отказ питательного насоса	5	5,3
Отказ топливоподогревателей	4	4,2
Отказ топливных насосов	14	18
Отказ системы автоматики	10	10
Сумма отказов	91

На основании таблицы строим гистограмму отказов котельной установки.

Рисунок 5.2 Гистограмма отказов судовой котельной установки:

1 отказы кладки топки; 2 отказы поверхности нагрева; 3 отказы топочного устройства; 4 отказы систем котла; 5 отказы арматуры.

5.2.3 Расчет показателей безотказной работы КУ

Необходимо отметить из опыта эксплуатации вспомогательной котельной установки данного типа, что в настоящее время основными отказами и неисправностями являются неисправности и отказы топливной аппаратуры, разрушение кладки топки. Основной причиной, которая вызывает неисправности такого рода, является низкокачественное топливо, поставляемое на суда рыбодобывающего флота.

На основании основных неисправностей и отказов, приведенных в таблице 5.6 можно определить надежность судовой котельной установки.

Надежность судовой котельной установки оценивается комплексом показателей безотказности. Безотказность свойство СКУ сохранять работоспособность в течение заданного времени эксплуатации без вынужденных перерывов.

Основным показателем безотказности судовой котельной установки является наработка на отказ.

Наработку на отказ определяем на основании таблицы 10 по формуле:

ч,

где i=91 суммарное количество фактических отказов СКУ;

T_сум=43800 ч период эксплуатации, за который произошли отказы.

Интенсивность отказов представляет собой вероятность отказа невосстанавливаемого элемента в единицу времени после времени t при условии, что отказ до этого не возник. Распределение отказов энергетического оборудования подчиняется экспоненциальному закону распределения случайных величин. Для этого закона распределения интенсивность отказов численно равна параметру потока отказов .

Параметр потока отказов определяем по формуле:

.

Вероятность безотказной работы вероятность события, заключающего в том, что за рассматриваемый промежуток времени t при соблюдении установленных режимов эксплуатации отказа не произошло. Определим вероятность безотказной работы рассматриваемой судовой котельной установки в течение одной недели промыслового рейса.

Вероятность безотказной работы определяем по формуле:

,

где t=247=168 ч средняя наработка судовой котельной установки за неделю.

Вероятность безотказной работы судовой котельной установки за рассматриваемый промежуток времени низкая.

Для более объективной оценки уровня безотказности судовой котельной установки в целом используется комплексный показатель коэффициент

готовности. Среднее время восстановления _вос ( 2ч )определяется по данным

всех восстановлений, зафиксированных в процессе наблюдений.

Коэффициент готовности определяем по формуле:

.

Коэффициент оперативной готовности определяем по формуле:

По результатам проведенных расчетов можно судить, что вспомогательная котельная установка имеет низкие показатели безотказности, это свидетельствует о том, что котельная установка уже давно выработала свой назначенный ресурс.

Необходимо отметить из опыта эксплуатации вспомогательной котельной установки данного типа, что основным режимом работы судна является промысел, на котором котельная установка работает на полной нагрузке. За 5 лет эксплуатации происходили основные отказы и неисправности, такие как полная замена кладки топки , происходили отказы топливной аппаратуры , что связано с неудовлетворительным качеством топлива. Также происходила полная замена труб поверхности нагрева, что связано с некачественной водоподготовкой. По данным механико-судовой службы ОАО Океанрыбфлот за последние 5 лет журналы топливо- и водоконтроля практически не ведутся. Остальные отказы и неисправности являются незначительными, но хотя частыми, т.к. они устраняются членами машинного отделения и не требуют значительных финансовых затрат, по сравнению с заменой кладки топки и труб поверхности нагрева. Согласно выполненным расчетам уровень безотказной работы котельной установки судов данного проекта очень низкий, т.к. котельная установка выработала свой ресурс. Суда данного проекта ежегодно предъявляются Морскому Регистру Судоходства, который дает подтверждение на дальнейшую эксплуатацию, несмотря на то, что эти суда физически устарели и выработали свой технический ресурс, но показали себя на высоком техническом уровне.



6. Охрана окружающей среды

Судно как источник загрязнения окружающей среды. Работающий дизель воздействует на окружающую среду, взаимодействуя с различными ее компонентами. В условиях интенсивного развития судоходства и рыбного промысла практически во всех районах Мирового океана эти воздействия приобретают глобальный характер.

Охрана окружающей среды

В процессе эксплуатации судов образуются бытовые и производственные отходы, сброс которых в водоем приносит значительный ущерб природе. При этом все образующиеся на судне загрязнения можно разделить на две основные группы:

остатки перевозимых грузов, образующихся вследствие неполной их выгрузки, обмыва палубы и трюмов, танков и т. п. ;

загрязнения, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров (сточные воды и бытовой мусор), а также в результате эксплуатации судовых механизмов(нефтесодержащие, льяльные, производственный мусор). Кроме того, до сих пор, к сожалению, весьма часты случаи аварийных разливов нефтепродуктов при бункеровке судов и в результате аварийных различных ситуаций.

Продукты сгорания топлива, выброшенные в атмосферу, изменяют температуру, свойства, фазовые и агрегатные состояния, при этом распадаются и образуют химические соединения и смеси, свойства которых значительно отличаются от исходных. Вредные воздействия этих продуктов на людей, животных и растения зависят от их концентрации и от многих факторов окружающей среды.

На выделение токсичных веществ с выпускными газами дизелей влияют различные эксплуатационные факторы: сорт топлива, конструкция дизеля, режим работы, температура деталей камеры сгорания, нагарообразование износ цилиндро-поршневой группы, состояние топливоподкачивающей системы.

Другим существенным фактором, влияющим на состав выпускных газов, является конструктивное исполнение топливной аппаратуры дизелей. Исследования, выполненные в Центральном научно-исследовательском институте, показали, что с увеличением продолжительности впрыска (постоянная цикловая подача топлива и изменяющейся диаметр плунжера топливного насоса высокого давления) выход окислов азота уменьшается на 50%. Это объясняется уменьшением температуры газов в процессе сгорания топлива. Тип и параметры распылителя форсунки также оказывают значительное влияние на протекание процесса сгорания, а следовательно, и на состав выпускных газов. Так, при замене распылителя с 4 отверстиями (D=0,35 мм) на распылитель с 5 отверстиями (D=0,3 мм) содержание окислов азота в выпускных газах снизилось на 40%.

Также в некоторых дизелях одним из основных источников продуктов неполного сгорания топлива, является объем топлива под иглой форсунки. Топливо, оставшееся в этом пространстве, медленно подтекает через сопловое отверстие в камеру сгорания в связи с падением давления в цилиндре. В это время процесс сгорания уже заканчивается. Из вытекающего топлива на поверхность распылителя в результате каталитических реакций образуются альдегиды, сажа.

В связи с тем что для судов характерны загрязнения второй группы (они присущи любому классу судов), рассмотрим пути решения проблем по предотвращению загрязнения водоемов этими видами судовых загрязнений.

Нефтесодержащие воды.

В процессе эксплуатации судовых механизмов образуется особый вид отходов - подсланевые нефтесодержащие воды, которые скапливаются под сланями машинных отделений. основные причины образования нефтесодержащей воды на судне - это протечки воды из трубопроводов, арматуры, насосов, через дейдвудные устройства, обшивку корпуса и донную арматуру, а также протечки нефтепродуктов из трубопроводов и арматуры при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры и т. п. Нефтесодержащие воды образуются и вследствие попадания под слани воды, использованной при промывке деталей, механизмов, пропарке топливных и масляных цистерн, а также в результате аварийных протечек.

Таким образом, количество нефтесодержащей воды во многом зависит от технического состояния оборудования и от выполнения правил его эксплуатации. Среднесуточное накопление нефтесодержащей воды в основном определяется мощностью главного двигателя.

Концентрация нефтепродуктов в. нефтесодержащей воде колеблется в широком диапазоне: от долей процента до 100% их содержания. Однако после непродолжительного отстаивания среднее значение чаще всего находится в пределах 200...500 мг/л.

Сточные воды.

При использовании воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне скапливаются сточные воды (СВ). В настоящее время качество воды в реках и прибрежной зоне морей значительно ухудшилось. Это связано с быстрым развитием городов, промышленности, сельского хозяйства. Причем в реках загрязнения скапливаются на всем их протяжении и затем выносятся в прибрежную зону морей. Присутствие в воде большого числа загрязнений нарушает кислородный баланс водоемов, снижает их способность к самоочищению. Кроме того, СВ являются причиной бактериального загрязнения. По данным исследований, проведенных Ленинградским институтом водного транспорта, объемы среднесуточных накоплений СВ можно определять исходя из следующих показателей: по грузовому флоту 200...500 л/чел., по пассажирскому флоту 250..300 л/чел.

Мусор.

Бытовые твердые отходы образуются в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров. К таким отходам относятся бумага, тряпки, упаковочные материалы (деревянные ящики, консервные банки, стеклянные бутылки и банки, и т.д.), а также пищевые отходы. Бытовые твердые отходы обычно накапливают в специальных контейнерах (баках), а для пищевых продуктов отдельные баки.

Кроме твердых на судах накапливаются и жидкие отходы, которые можно разделить на две группы: 1) шлам от установок для отчистки для сточных вод; 2) шлам от сепараторов топлива и масла, представляющих собой обводненные нефтепродукты с содержанием воды 40..60 %.

Судовые технические средства защиты окружающей среды. В соответствии с требованиями Международной конвенции по предотвращению загрязнению с судов (1973 г.) и Протокола к ней (1978 г.) - Конвенция МАРПОЛ 73/78 - все стоящие суда оборудуют комплексом природоохранных устройств.

Нефтесодержащие воды на судах очищаются в сепараторах (коалесцирующего, центробежного и флотационного типов) и в двух трехступенчатых сепарационных установках, в которых в качестве 1-ой ступени может быть применен механический фильтр или гравитационный сепаратор, 2-3 коалесцирующие приставки или фильтры, а также модули из полупроницаемых мембран. В соответствии с правилами Конвенции МАРПОЛ 73/78 степень очистки нефтесодержащих вод в сепарационном оборудовании до содержания нефти на выходе должна быть не более 100 мг/л или 100 частей на миллион для открытых районов. И 15 частей на миллион (фильтрационное оборудование) для особых районов (Балтийское, Черное, Красное моря Персидский залив). Уменьшение выбросов в атмосферу отложений (сажи и пр.) достигается установкой в судовых дымоходах и газо-выпускных трубопроводах искрогасителей, а также глушителей (помимо их основного назначения). Применяют искрогасители сухого и мокрого типов различных конструкций.

Сажу, частицы топлива и масла, растворенные токсичные вещества (SO2, альдегиды, высшие окислы азота) улавливают с помощью жидкостных нейтрализаторов, в которых выпускные газы проходят через слой воды.

Работа судовых машин, механизмов и систем вызывает шум и вибрацию. Источниками шума являются также движитель, корпус судна (удары волн и льда) и пр. В соответствии с природой и видом передачи нежелательных колебаний разработан комплекс методов и устройств, направленных на снижение шума и вибрации.

На любом судне, имеющем сепарационное или фильтрующее оборудование, должен быть танк для сбора льяльных вод машинного отделения. Может быть установлен сборный танк для хранения всех нефтесодержащих смесей с последующей сдачей их в приемные устройства, если судно имеет валовую вместимость менее 400 рег.т или если оно совершает международные рейсы и предназначено для эксплуатации в особых районах, территориальных и внутренних водах.

Пути и методы снижения вредных выбросов в атмосферу. В соответствии с требованиями Международной конвенции по предотвращению загрязнению с судов (1973 г.) и Протокола к ней (1978 г.) - Конвенция МАРПОЛ 73/78 - все стоящие суда оборудуют комплексом природоохранных устройств.

Нефтесодержащие воды на судах очищаются в сепараторах (коалесцирующего, центробежного и флотационного типов) и в двух трехступенчатых сепарационных установках, в которых в качестве 1-ой ступени может быть применен механический фильтр или гравитационный сепаратор, 2-3 коалесцирующие приставки или фильтры, а также модули из полупроницаемых мембран. В соответствии с правилами Конвенции МАРПОЛ 73/78 степень очистки нефтесодержащих вод в сепарационном оборудовании до содержания нефти на выходе должна быть не более 100 мг/л или 100 частей на миллион для открытых районов и 15 частей на миллион (фильтрационное оборудование) для особых районов (Балтийское, Черное, Красное моря Персидский залив).

В настоящее время для очистки нефтесодержащих вод используются следующие методы: гравитационный, коалесценции, коагуляции, флотации, и т.д.

Гравитационный метод. Сущность метода заключается в разделении нефти и воды, основанном на разности их плотности.

Метод коалесценции. В основе метода лежит способность капелек нефти, находящихся в мелкодисперсном состоянии, укрупняться за счёт пропускания нефтеводяной смеси через материалы с малыми проходными сечениями (типа капиляров), которые не смачиваются водой, но хорошо удерживают нефть.

Метод коагуляции. Сущность метода заключается в укрупнении капель нефтепродуктов с помощью специальных химических материалов - коагулянтов.

Метод флотации. Сущность метода заключается в извлечении пузырьками воздуха (газа) диспергированных в воде частиц, прилипающих к пузырькам во время столкновений в процессе пропускания воздуха (газа) через смесь.

В настоящее время на судах применяются различные сепараторов и сепарационных установок. Отечественная промышленность выпускает отстойно-коалесцирующие сепараторы типов СК и СКМ производительностью 1-10 м3/ч, удовлетворяющие требованиям Конвенции для открытых районов. При нахождении судна в особых районах нефтесодержащие воды скапливаются в сборных цистернах, откуда передаются на плавучие приемные станции, берег или по выходе судна из этих районов сливаются в море после обработки в сепараторах.

Мусор можно сжигать в установке, представляющей собой комбинацию вспомогательного котла и судовой печи, одно из достоинств которой состоит в том, что для работы печи может быть использовано оборудование вспомогательного котла. В установке типа АQ-10 датской компании "Аальборг Ваерфт" производительность 1.37-3.75 т/ч сжигают твердые и жидкие отходы. Время горения 4-6 мешков мусора объемом по 0.05-0.075 м3 составляет 6 ч. Жидкие отходы, содержащие до 20-25 % воды, сжигают через специальную форсунку, однотипную нефтяной для выработки пара.

В связи с экономией энергии и топлива на судах большое внимание стали обращать на источники низко потенциальной теплоты, вызывающие тепловое загрязнение. Наряду с расширением возможностей традиционных источников использования теплоты выпускных газов и охлаждающей пресной воды применяются и новые - это маслоохладители СЭУ и воздухоохладители систем воздухоснабжения ДВС, теплоту рабочих сред которых утилизируют для нужд установки.

Уменьшение выбросов в атмосферу отложений (сажи и пр.) достигается установкой в судовых дымоходах и газовыпускных трубопроводах искрогасителей, а также глушителей (помимо их основного назначения). Применяют искрогасители сухого и мокрого типа различных конструкций.

Сажу, частицы топлива и масла, растворенные токсичные вещества (SO2, альдегиды, высшие окислы азота) улавливают с помощью жидкостных нейтрализаторов, в которых выпускные газы проходят через слой воды.

Работа судовых машин, механизмов и систем вызывает шум и вибрацию. Источниками шума являются также движитель, корпус судна (удары волн и льда) и пр. В соответствии с природой и видом передачи нежелательных колебаний разработан комплекс методов и устройств, направленных на снижение шума и вибрации.