Повышение эффективности эксплуатации энергетических установок судов рыбопромыслового флота Республики Мавритания

Актуальность работы.

Рыбное хозяйство Мавритании в последнее время является одной из важнейших отраслей экономики и составляет около 25% валового национального продукта, обеспечивая до 50% общего дохода страны по валюте.

До семидесятых годов прошлого столетия рыболовство в стране велось кустарным образом на низком профессиональном уровне. Промышленным рыболовством в экономической зоне Мавритании главным образом занимались с 1965 года японские суда, а с 1976 года их сменили корейские суда. Одновременно с 1979 года было введено ограничение по лову японским судам, что привело к прекращению их деятельности с 1983 года в рыболовной зоне Мавритании. В этот же период Мавританские предприниматели начали фрахтовать для лова рыбы корейские промысловые суда, большое число которых стало работать под Мавританским или Панамским флагами.

С 1982 года образовался национальный рыбопромысловый флот, основу которого составляли суда испанской и ливийской постройки небольшого водоизмещения. Часть судов была оборудована морозильными установками, другая часть (около 70%) получала лед с берега и была снабжена охлаждающими трюмами. Большинство судов комплектовалось иностранными или смешенными экипажами.

Ввиду большей рентабельности судов, оборудованных морозильными установками, промысловый флот за девяностые годы качественно изменился в сторону уменьшения числа судов, оборудованных охлаждающими трюмами. Однако по водоизмещению флот продолжал комплектоваться небольшими судами с длиной корпуса до 25 м. Более подробный анализ динамики формирования флота Мавритании приведен в гл. 2 данной работы. В дальнейшем следует ожидать насыщения промыслового флота среднетоннажными добывающими судами, что позволит расширить районы промысла в экономической рыболовной зоне страны и за ее пределами.

До 1998 года все промысловые суда частных владельцев базировались, получали промысловое вооружение, снабжение и топливо в порту Нуадибу. Резкий рост числа судов потребовал разрешения властей на базирование, выгрузку и снабжения части судов в порту Нуакшот, что вызвало дополнительные расходы и работы по дооборудованию территорий этого порта складскими и холодильными помещениями и др. оборудованием, по расширению и обустройству причальных линий.

Специфика и периодичность работы маломерных промысловых судов страна требует расширения ремонтной базы флота, основу которой сейчас составляют доки и небольшие ремонтные мастерские фирмы Мешраф («Mechraf»), что заставляет частных владельцев перегонять свои суда для производства своевременного ремонта в Сенегал и Испанию.

Занятость населения страны в обеспечении нужд промыслового флота, в работе совместных экипажей судов способствует повышению его квалификации, заставляет людей повышать свой общеобразовательный и профессиональный уровень. Однако, на данный момент от имеющего место непрофессионализма страдают технические изделия судов, их промысловое вооружение. Снижаются фактические ресурсы работы механизмов и машин энергетических установок (ЭУ), имеет место перерасход горюче-смазочных и рабочих жидкостей на флоте. Анализу части этих вопросов посвящены некоторые разделы предлагаемой вниманию работы (гл. 3, 4).

Проблема стратегии технической оснащенности и эксплуатации флота усугубляется тем обстоятельством, что в стране пока нет общеобразовательных, инженерных и научно-исследовательских центров и заведений, которые могли бы решать эти вопросы. Исследования, которые проводит национальный центр океанографии и рыболовства, международные центры и организации «FAO» и стран ЦВА направлены, главным образом, на определение рыбных запасов и биомасс в экономической зоне Мавритании, стратегии по сохранению рыбных запасов и проблем их использования с выгодой для страны.

Вместе с развитием промыслового флота назрели вопросы анализа эффективности его работы, которые позволят сформулировать рекомендации по его развитию, технической оснащенности, перевооружению и модернизации. В этой связи, предоставляется актуальным в рамках предлагаемой работы попытаться хотя бы выявить проблемные вопросы технической эксплуатации маломерных судов промыслового флота Мавритании, выполнить предварительный анализ уровня и качества использования энергетических установок судов, оценить уровень технического обслуживания и ремонта, а также выработать практические рекомендации, направленные на экономически обоснованные решения этих вопросов.

Представляется целесообразным рассмотрение этих вопросов под углом зрения колоссального, накопленного десятилетиями, опыта эксплуатации промысловых судов и их энергетического оборудования таких стран как Россия, Япония и других развитых стран. В этой связи, в данной работе сделана попытка использовать опыт передовых стран и Российских ученых в области промыслового рыболовства для анализа и исследования условий эксплуатации судов Мавритании и выработки обоснованных рекомендаций по повышению эффективности эксплуатации судов и их технического оборудования с учетом имеющихся местных особенностей работы промыслового флота, специфики режимов нагружения силовых установок судов и условий комплектования их экипажей.

В этих целях изучались научные труды и многочисленные статьи и разработки, методики исследований, диссертационные работы российских и зарубежных авторов (Франция, Испания, Португалия, Япония), на основе которых стало возможным достаточно детально проанализировать вопросы эксплуатации обслуживания и ремонта маломерных судов Мавритании, и их энергетических установок (гл. 3, 4). Данные для исследований принимались по машинным журналам судов (373шт) разных серий, их судовой документации, справочникам, отчетным и другим многочисленным материалам фирм, обслуживающих флот Мавритании, а также статистическим данным Государственного предприятия по реализации морепродуктов (SMCP) за 1990 — 2000гг.

Современные промысловые суда снабжаются сложнейшей радионавигационной и поисковой аппаратурой, которая не требует при ее использовании специальных знаний членов экипажей, она выпускается адаптированной к квалификации пользователей. По такой же аналогии актуальной представляется разработка технических средств для диагностирования важнейших агрегатов судовых силовых установок маломерных судов Мавритании, что позволит экипажам своевременно осуществлять поиск неисправностей и регулировку двигателей, переводить многочисленные внезапные отказы их элементов в число плановых. В рамках предлагаемой работы сделана попытка показать возможность создания на базе имеющихся аппаратных средств контроля параметров дизелей экономически оптимизированную систему диагностики качества функционирования двигателей с использованием инвариантных обобщенных показателей и эталонов.

Методика исследования.

Для решения поставленных задач в работе использованы методы теории вероятностей, математической статистики и моделирования, которые позволяют рассматривать оборудование СЭУ промысловых судов как недетермированные объекты контроля и управления. Кроме этого при анализе и оценке уровня и эффективности эксплуатации СЭУ использовались, системы стандартов по порядку сбора и учета информации (ГОСТ 13 377−75, ГОСТ 20 857−75), по оценке надежности двигателей внутреннего сгорания (ГОСТ 19 490−74).

Научная новизна.

Проведен впервые всесторонний объективный анализ состава флота Мавритании, а также режимов нагружения, уровня технической эксплуатации установок промысловых судов.

Разработаны на основе инвариантных обобщенных эталонов математические модели для диагностирования судового двигателя, алгоритмы и программы на ПЭВМ для формирования инвариантных эталонов, а также поиска неисправностей.

Практическая ценность.

Результаты разработок по исследованным направлениям выводы и рекомендации приняты и внедрены на предприятиях Мавритании «Soomacir», «MCG», «BCDP», «SIPECO», что подтверждается актами о внедрении.

Публикации.

Основное содержание диссертации раскрыто в четырех статьях, кроме этого, результаты работы докладывались на научно-технических конференциях БГА РФ в 1998;2001 гг.

Объем работы.

Диссертация включает введение, пять глав текстового материала (263 страницы), в том числе: выводы и заключение, списки условных обозначений, единиц измерений параметров, сокращений и терминов, 109 использованных источников научно-технической литературы, пять приложений.

Выводы.

1. С целью получения исходных данных для формирования инвариантных эталонов, проведены испытания исправного двигателя 6ЧН 18/22 по серии нагрузочных характеристик.

2. Разработан алгоритм построения инвариантных эталонов и диагностирования рабочих цилиндров и воздушного тракта двигателя 6ЧН 18/22 на ПЭВМ.

3. Проведено практическое апробирование построенных эталонов при проявлении неисправностей в воздушном и газовом трактах двигателя, а также в системе топливоподачи.

4. Результаты практического апробирования инвариантных эталонов свидетельствуют о том, что при наличии технических средств, позволяющих оперативно и достоверно контролировать в эксплуатационных условиях, среднее индикаторное давление, предпочтительно оценку текущего состояния рабочих цилиндров производит посредством эталона, сформированного на основе среднего индикаторного давления, т.к. при произвольном сочетании возникших в двигателе неисправности, этот эталон обеспечивает одностороннее отклонение в соответствии с условием Pmi < Pmip .

5. Разработан алгоритм поиска возникших неисправностей на ПЭВМ, позволяющий локализовать неисправность до уровня того положения двигателя, где эта неисправность проявляется.

6. Предлагаемая методика приближения оценки эффективности судовых систем функционального диагностирования на базе анализа характеристик надежности и сопоставления их со стоимостью аппаратных средств необходимых для реализации изложенного подхода функционального диагностирования судовых дизелей, позволяет определить в первом приближении оптимальную стоимость диагностического оборудования при заданном сроке его окупаемости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Проведен анализ трудов российских и зарубежных исследователей в области судовой энергетики промысловых судов и определены основные направления повышения эффективности эксплуатации энергетических установок маломерных судов Мавритании.

2. Предложены и обоснованы обобщенные критерии для оценки приоритета отобранных для анализа основных направлений повышения эффективности эксплуатации энергетических установок промысловых судов. В качестве основного критерия принято отношение суммарных затрат, необходимых для реализации конкретного мероприятия, на единицу конечной продукции главного технологического процесса судна (количество выловленной морепродукции, отлавливаемая площадь и т. д.). В качестве дополнительного критерия принята производительность судна в главном технологическом процессе при реализации данного направления повышения эффективности эксплуатации ЭУ.

3. Проведен анализ структурных схем, комплектации и основных характеристик энергетических установок маломерных судов рыболовного флота Мавритании. Установлено, что все типы ЭУ отличаются широким использованием многофункционального отбора мощности от главных двигателей для привода траловых лебедок, создания резерва электроэнергии для нужд электростанции и обеспечения движения судна. Установлены структуры режимов нагружения главных и вспомогательных двигателей на судах национального флота с учетом работ по обслуживанию и ремонту ЭУ в период их отстоя в портах.

4. Собран и обработан статистический материал по надежности основных элементов главных и вспомогательных ДВС. Определены показатели их надежности. Установлены и объяснены причины низкого уровня технической эксплуатации:

— нарушение правил эксплуатации и технического обслуживания главного и вспомогательного оборудования, выражающееся, в частности, в отсутствии приборов теплотехнического контроля работы двигателей и приводящее к длительной разрегулировке двигателей по распределениям мощности между цилиндрами;

— нарушение требований классификационных обществ, в частности Морского Регистра Судоходства и рекомендаций заводов — изготовителей оборудования в частности, со стороны поставщиков судов, выполнявших упрощенные системы топливоподготовки, что приводит к неудовлетворительной очистке топлива и снижению надежности прецизионных элементов топливной аппаратуры;

— отсутствие перспективного планирования и низкий уровень систем обслуживания и ремонта судов и их ЭУ в портах базирования.

5. Сформулированы требования к системе функционального диагностирования ДВС маломерных судов с учетом показателей надежности ЭУ и критериев эффективности их работы. Определен объем контролируемых параметров. Показано, что такая, оптимальная по стоимости, система функциональной диагностики может быть реализована в промышленном образце и должна охватывать рабочий процесс дизеля, а также системы топливоподачи и газообмена.

6. Определены основные параметры и разработана математическая модель построения на их основе инвариантных эталонов для оценки качества функционирования ДВС. Предложены алгоритмы и программы обработки результатов стендовых испытаний двигателей на ПЭВМ с целью получения таких инвариантных эталонов.

7. Разработана методика оценки текущего состояния рабочего процесса, систем топливоподачи и газообмена двигателя по данным оперативных измерений его параметров, а также алгоритмы и программы обработки этих данных на ПЭВМ с целью дальнейшего сравнения результатов обработки с моделями инвариантных эталонов.

8. Обоснованы требования по степени аппаратурного обеспечения системы функциональной диагностики двигателя, объема ее насыщения датчиками, блоками преобразования и программами обработки информации для оценки качества функционирования двигателя и его основных систем, с указанием возможных неисправностей элементов и учетом квалификации обслуживающего ЭУ маломерных судов персонала.

9. Произведена практическая проверка математической модели построения инвариантных эталонов, а также методик их получения и оценки качества функционирования рабочих цилиндров, систем топливоподачи и газообмена с поиском неисправностей на примере серийного судового двигателя 6ЧН 18/22. Результаты работы и исследований позволили сформулировать следующие практические рекомендации:

1. Структурные схемы, комплектация и основные характеристики энергетического оборудования маломерных судов, заказываемых на судостроительных верфях, должны соответствовать оптимальным рекомендациям, установленным в работе для флота республики Мавритания.

2. На основе вскрытых фактов и причин неэффективного использования ресурсных и экономических показателей главных и вспомогательных двигателей ЭУ промысловых судов предложено произвести обустройство причальных линий основных портов базирования маломерных судов Мавритании (Нуадибу и Нуакшот) соединительными коробками для обеспечения электропитания при их стоянках и отстое. В этих портах предложено построить склады и организовать работу технических служб по комплектованию складов необходимой расширенной номенклатурой запасных частей для промысловых судов. Комплектация складов запасными частями должна осуществляться на основе оптимизации суммарных затрат на их покупки и хранение с учетом ущерба от вероятного простоя судов в районах промысла при ожидании доставки. Ущерб от вынужденного простоя может быть подсчитан на основе выявленных потоков отказов главного судового оборудования (главные и вспомогательные двигатели, приводные генераторы, гидронасосы и гидромоторы траловых лебедок, ВРШ, рулевые устройства и т. п.). Предложено осуществлять сбор и переработку замененных невосстанавливаемых элементов оборудования судов.

3. Предложено скорректировать сроки и объемы обслуживания судов и элементов двигателей со стороны технических служб судовладельцев, создать условия для повышения квалификации машинных команд маломерных судов.

4. Сформулированы технические требования по составлению технического задания на проектирование и изготовление серии комплектов системы функциональной диагностики для оценки качества работы дизелей и их элементов с учетом существующей квалификации персонала судов. Показан пример реализации такой системы на основе измерительного комплекса «Ритм — Дизель» и ПЭВМ.

5. Выработаны предложения для портовых властей по организации на территориях портов технических отделов со специалистами, которые в период межрейсовых стоянок судов, используя приборы теплотехнического контроля, могли бы проводить проверку и регулировку двигателей, а также формулировать рекомендации по объему необходимого обслуживания в предстоящем рейсе.

Кроме этого будет предложено использовать для флота маломерных судов Мавритании российский опыт по рациональному комплектованию на берегу прецизионных элементов топливной аппаратуры (по плотности и др. характеристикам), а также опыт Японии по поточной системе очистки и восстановлению корпусов и винтов в соответствии с проектными данными. Предполагается также выйти с предложениями организации сервисных служб в основных портах базирования судов по проверке качества, сбору, выдаче ГСМ и воды, их регенерации и утилизации с целью их дальнейшего использования в других отраслях промышленности страны.