Газовозы и их особенности - Морские вести России

Газовозы и их особенности

03.02.2016

Морской транспорт

Особенности обеспечения безопасной эксплуатации судовых технических средств танкеров-газовозов

За последние 10 лет практически в три раза выросло количество судов для перевозки сжиженного газа – газовозов. Этот тип судов относится к категории повышенной технической сложности по причине используемого технологического оборудования и повышенной опасности из-за характера перевозимого груза.

Данный тип судов является сравнительно новым в отечественной практике, ввиду чего особенности безопасной эксплуатации использующихся на них технических средств недостаточно проработаны и требуют систематизации и применения современных подходов к организации технологических процессов.

А.И. Епихин, к.т.н., доцент кафедры «Судовые тепловые двигатели» ФБГОУ ВО «ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова»

 

Энергетические установки танкеров-газовозов

Суда-газовозы ввиду особенностей перевозимого груза характеризуются более высокой скоростью хода, поэтому их энерговооруженность значительно выше сопоставимых по дедвейту нефтеналивных танкеров.

Вторым существенным отличием СЭУ газовозов является то, что на долю технологических потребителей приходится до 30% от установленной мощности ГД, ввиду чего практика использования раздельных СЭУ и мощных технологических теплопроизводящих и теплопотребляющих установок на газовозах встречается достаточно часто.

Третьим существенным отличием современных газовозов от других типов судов является территория использования – за последние 20 лет значительно увеличилась добыча газа в отдаленных приарктических и арктических регионах, прокладка газопроводов по которым является практически невозможной, вследствие чего газовозы, вводимые в эксплуатацию на протяжении последних лет, особенно в РФ, предусматривают высокие показатели по ледовому классу, при этом многие из них комплектуются электрическими гребными установками типа Azipod, что ввиду ряда технических, конструктивных и технологических причин вносит дополнительные условия в вопрос обеспечения безопасности эксплуатации СТС.

 

Безопасность эксплуатации СТС

Современные СТС характеризуются высоким уровнем сложности протекающих в них технологических процессов, что в свою очередь ведет к увеличению количества контролируемых параметров и их возможных сочетаний, повышая нагрузку на операторов данных систем. При этом происходит соответствующее увеличение вероятностей возникновения рисков опасных ситуаций, связанных с достижением рядом параметров опасных технологических процессов таких взаимных сочетаний, при которых существенно повышается вероятность возникновения нештатных ситуаций. Вследствие этого в условиях значительной нагрузки на операторов и большого объема аналитической информации появляются риски принятия некорректных решений, которые могут привести к аварийным ситуациям на судне.

Большая часть вышеперечисленных СТС являются в различной степени автоматизированными и оборудованы контрольно-измерительными и управляющими приборами, что в значительной степени упрощает организацию контрольно-диагностических и управляющих воздействий, а также мониторинговые функции при их эксплуатации, однако в любом случае реализация комплексной концепции обеспечения безопасной эксплуатации технических систем судна в качестве основополагающего решения требует наличия средств непрерывного технического контроля за всеми процессами, протекающими в узлах и элементах СТС.

Наибольшей опасностью характеризуются аварийные ситуации, которые приводят к потере хода судна-газовоза, поскольку могут привести к таким авариям, как столкновение с препятствием, посадка на грунт, навал, опрокидывание в шторм и пр.

 

Неисправности паротурбинных установок

Применительно к выбранному типу судов необходимо рассмотреть паротурбинные установки, использующиеся в пропульсивных установках, так как их неисправности ведет к потере хода судна.

Переменные режимы работы турбин нарушают тепловое равновесие деталей, что приводит к появлению температурных напряжений и деформаций корпусов и роторов турбин, что создает условия возникновения отказов.

Пусковые и остановочные, а также реверсивные режимы работы судовой паровой турбины в значительной степени определяют ее надежность, требуют наиболее трудоемких и ответственных операций по управлению и обслуживанию.

Основными видами повреждений корпуса турбин являются трещины, деформации, утонение стенок вследствие коррозии и эрозии.

К возможным повреждениям диафрагм относят: прогиб, трещины, раковины, выкрашивания металла в местах крепления (заливки) лопаток (у корня лопаток) и выход их из плоскости диафрагмы, забоины, трещины и вмятины на лопатках, обрыв лопаток, коррозии и эрозия, подъем диафрагм над плоскостью разъема.

К типичным повреждениям валов роторов относят: износ шеек, приводящий к эллиптичности и конусности, задиры, риски, царапины, забоины на шейках, коррозию, прогиб вала ротора.

Диски паровых турбин могут быть повреждены в основном из-за неравномерного распределения температур вследствие нарушений правил технической эксплуатации ТЗА.

К основным видам повреждений дисков относят: уменьшение толщины вследствие коррозии, трещины, повреждения при задевании о диафрагмы, ослабление посадки на валу, разрыв.

Для лопаток характерно эрозионное изнашивание входной кромки капельками воды, попадающей вместе с паром. Правила технической эксплуатации устанавливают минимальную степень сухости 0,86-0,88. Больше всего изнашивается средняя часть лопатки. Проходное сечение лопаток может заноситься солями котловой воды. На последних ступенях турбины низкого давления занос наблюдается относительно редко, так как влажный пар смывает отложения солей.

Повреждения лабиринтовых уплотнений связаны с изнашиванием и смятием острых концов гребешков, а также с их срывом. Причины, вызывающие повреждения лабиринтовых уплотнений, разнообразны: вибрация или осевой сдвиг ротора, коробление корпуса уплотнения, неравномерное расширение ротора и статора, неправильная сборка.

При вибрации турбины, когда амплитуды абсолютных перемещений достигают значений, при которых выбираются радиальные зазоры, происходит касание вала об уплотнения, смятие гребешков, риски и натиры на роторе. Смятие гребешков увеличивает зазоры, нарушает нормальную работу турбины.

Опорные и упорные подшипники скольжения турбинных механизмов являются наиболее уязвимыми узлами. В то же время они наиболее ответственны, так как от их технического состояния зависит взаимное положение ротора и корпуса.

Упорные колодки упорных подшипников подвергаются изнашиваниям, аналогичным вкладышам опорных подшипников. От целостности слоя антифрикционного материала подушек зависит осевое положение ротора относительно корпуса. В случае аварийного изнашивания антифрикционного материала колодок происходит осевой сдвиг ротора, касание деталей ротора о корпус и отказ турбины.

Практически все вышеперечисленные неисправности могут привести к аварийным ситуациям в турбине. Также следует отметить, что подавляющее большинство неисправностей возникает по причине недостатков, допущенных при технической эксплуатации паротурбинных установок, вызванных недопустимыми рабочими режимами, несвоевременной заменой частей, узлов и агрегатов ПТУ.

 

Основные положения методики безопасной эксплуатации СТС

Методика безопасной эксплуатации должна позволить произвести реализацию комплекса контрольно-аналитических мероприятий, позволяющих обеспечивать постоянное наблюдение за параметрами опасных технологических процессов в судовых технических системах, направленных на исключение вероятностей принятия операторами некорректных решений.

В контексте анализа практики эксплуатации СТС в различных условиях следует отметить, что на показатели безопасности оказывает влияние ряд неравнозначных факторов, изменяющихся по различным случайным законам. В качестве двух основных факторов, наиболее часто становящихся причинами возникновения аварийных ситуаций, следует выделить внезапные неисправности СТС и воздействие т.н. человеческого фактора. Также в рамках настоящего исследования выдвигается гипотеза о том, что риск возникновения внезапных неисправностей СТС в некоторой мере находится в зависимости от действий операторов, т.е. того же самого человеческого фактора, поскольку само по себе явление внезапных отказов технических средств, вызываемое, как правило, возникающими дефектами в конструкционных и технологических материалах при проведении корректной политики эксплуатации и ППР, является весьма маловероятным, поскольку статистическая частота их возникновения на один-два порядка ниже фактической частоты чрезвычайных происшествий на судах.

На сегодняшний день существует ряд методик, использование которых позволяет в различной степени повысить уровень безопасности эксплуатации СТС, однако данные методики ориентированы на ограниченные типы СТС и судов и не обладают необходимым уровнем универсальности для их широкого применения на современном флоте.

Предполагаемая методика должна характеризоваться применимостью к современным судовым техническим средствам в контексте обеспечения их безопасной эксплуатации, снижения риска принятия неправильных решений в условиях больших потоков информации и дефицита времени, выработки стратегии обслуживания для предупреждения возникновения нештатных ситуаций, повышения экологической безопасности и снижения риска для персонала. Это должно быть достигнуто разработкой системы контроля и управления выявленными опасными технологическими процессами, поэтому для ее синтеза необходимо определить те процессы, которые в наибольшей степени влияют на функционирование судна в целом или на наименее ремонтопригодные в судовых условиях механизмы, узлы и элементы, выход которых из строя может повлечь за собой катастрофические последствия. Для этого необходимо внедрить систему контроля параметров и иметь алгоритм прогнозирования развития событий, определения технического состояния и на основании этого выдавать рекомендации обслуживающему персоналу.

Такой диагностический алгоритм предусматривает циклический опрос и дискретизацию параметров во время эксплуатации объекта и в случае отклонений хотя бы одного из них за поле допусков – поиск аналогичной комбинации в эталонной матрице. По найденному номеру ситуации оператору могут быть выданы в графической и текстовой форме диагнозы, рекомендации и прогнозы.

 

Заключение

Для реализации вышеприведенных тезисов должна быть разработана методика технической диагностики и проведения испытаний отдельных узлов и агрегатов судовых энергетических установок с целью выявления их пригодности к дальнейшей эксплуатации и определения их остаточного ресурса. Комплексная методика технической диагностики включает в себя совокупность методов инструментального контроля, таких как дефектоскопия, эндоскопия, трибологический анализ технологических жидкостей, испытания при различных режимах температуры и давления и пр. Необходимо предусмотреть возможность непрерывного контроля основных параметров технологических процессов эксплуатации судовых технических систем с целью обеспечения возможности прогнозирования и предупреждения опасных ситуаций, связанных с выходом значений контролируемых параметров их областей допустимых диапазонов.

Также необходимо обеспечить разработку комплекса организационно-технологических мероприятий, способствующих обеспечению безопасной эксплуатации и снижению аварийности судовых систем. Здесь подразумеваются благоприятные эксплуатационные режимы, возможность предупреждения нештатных ситуаций, а также использование систем контроля и управления технологическими процессами с анализом возможности и необходимости дополнения СТС приборами контроля и безопасности.

 

Морские вести России №15 (2015)

ПАО СКФ
Газпромбанк
Camco
МТ Групп
Специальный выпуск журнала Морской флот
Алюминий в судостроении
Круглый стол «Судовые ЛКМ и покрытия. Современный рынок и перспективы»
Международная научно-практическая конференция «Автономное судовождение: проблемы и решения (MASS-2021)»
6MX

Нас поздравляют

Газета Морские вести России 25 лет

Нас поздравляют

Журнал Морской флот 135 лет
Журнал Транспортное дело России
НЕВА-2021

08.09.2021

Морской транспорт

26.08.2021

Морской транспорт

10.08.2021

Морской транспорт