CC BY
204
¡Выпуск 4
5. Школьник Л. М. Методика усталостных испытаний: Справочник. — М.: Металлургия,
1978.
6. Когаев В. П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин на прочность и долговечность: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985.
7. Документация по наблюдениям и исследованиям на СГТС ВРГСиС ГБУ «Волго-Балт».
УДК 621.316 В. М. Приходько,
канд. техн. наук, доцент, СПГУВК;
М. В. Спиридонов,
аспирант,
СПГУВК;
П. А. Смирнов,
аспирант,
СПГУВК
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОРТОВ, ГИДРОСООРУЖЕНИЙ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ «БЕРЕГ - СУДНО»
EFFICIENCY OF WORKS ON MAINTENANCE SERVICE OF SYSTEMS OF THE ELECTRICAL SUPPLY OF PORTS, HYDROCONSTRUCTIONS AND ELECTROTECHNICAL COMPLEXES «A COAST - A VESSEL»
Определена эффективность выполнения работ по техническому обслуживанию систем электроснабжения портов, гидросооружений и электротехнических комплексов «берег - судно» при обеспечении максимума надежности функционирования сети, минимума трудозатрат и транспортных расходов.
Efficiency ofperformance of works on maintenance service of systems of an electrical supply ofports, hydroconstructions and electrotechnical complexes «a coast - a vessel» at maintenance of a maximum of reliability offunctioning of a network, a minimum of expenditures of labour and transport charges is defined.
Ключевые слова: электротехнические комплексы, техническое обслуживание, эффективность, цель, целевая функция.
Key words: electrotechnical complexes, maintenance service, efficiency, the purpose, criterion function.
ЛЯ комплексных испытаний судовых автоматизированных электростанций по энергосберегающей технологии с отдачей электрической энергии в промышленную сеть судостроительно-судоремонтного предприятия создаются электротехнические комплексы «берег - судно» [3, 4]. Электротехнические комплексы «берег - док» также обеспечивают энергосберегающую технологию при судоремонте в отрасли водного транспорта.
В указанных электротехнических комплексах выполнение электроснабжения судов от береговой электрической сети является одним из путей экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов на речном и морском транспорте. Электроснабжение судов с берега позволяет уменьшить годовой расход моторесурса дизелей судовой автоматизированной электростанции, высвобождает часть
машинной вахты для выполнения ремонтновосстановительных работ на стоянках, что позволяет удлинить эксплуатационный период судна и улучшает экологию, условия труда, отдыха судового экипажа.
Традиционные способы не обеспечивают полноценного контроля, диагностики и количественной оценки сопротивления изоляции судовых электроэнергетических систем в режиме питания от береговой четырехпроводной электрической сети с глухозаземленной нейтралью. Даже при соединении корпуса судна с нулевым проводом в случае несрабатывания максимальной защиты в режиме однофазного замыкания возникает опасность поражения обслуживающего персонала током, повышается пожароопасность как на судне, так и на берегу (в доке). При питании судовых автоматизированных электроэнергетических систем от береговой электрической сети (вне зависимости от режима ее нейтрали) между берегом (доком) и корпусом судна может возникнуть опасное в электро- и пожарном отношении напряжение.
Воздушные линии (ВЛ) электропередачи, системы электроснабжения морских, речных портов, гидротехнических сооружений и электротехнических комплексов «берег - судно» или «берег - док» имеют значительную протяженность с большим количеством возрастающих в процессе эксплуатации ответвлений. Береговые трансформаторные подстанции (ТП) во многих случаях обслуживаются персоналом потребителей.
Основные работы, выполняемые в процессе технического обслуживания систем электроснабжения портов, гидросооружений и электротехнических комплексов «берег -судно» или «берег - док», можно разделить на
4 группы:
I — верховые осмотры с устранением замеченных недостатков;
II — расчистка трасс ВЛ, обслуживание и проверка исправности работы береговых ТП, береговых кабельных линий от подстанции к причальной стенке, понижающих трансформаторов для судовых электроприемников, питательных колонок для присоединения судов, штатных гибких шланговых кабелей судов, судовых щитов питания от внешних источников (ЩПВИ);
III — отключение сезонно работающих потребителей и проверка состояния береговых ТП, обслуживаемых персоналом потребителей;
IV — осмотры ВЛ (периодические, аварийные и послеаварийные), береговых кабельных линий от трансформаторной подстанции к причальной стенке, штатных гибких шланговых кабелей судов.
Электротехнический комплекс «берег -судно» или «берег - док» по эксплуатационному и ремонтному обслуживанию подразделяется на два участка: порт (нефтебаза) — от береговой трансформаторной подстанции до питательной колонки для присоединения судов включительно; судно — от гибкого шлангового кабеля до ЩПВИ включительно.
При глухозаземленной нейтрали источника береговой сети электроэнергия на судно подается по четырехпроводному гибкому шланговому кабелю. Электроснабжение судов от береговых электрических сетей осуществляется только через судовой ЩПВИ. Береговые трансформаторные подстанции и сети являются общепортовыми электротехническими элементами, которые принимают участие в работе системы электроснабжения порта и системы «берег - судно». Оптимальный вариант установки понижающего трансформатора определяется при привязке электротехнического комплекса «берег - судно» или «берег -док» в каждом отдельном случае с обеспечением удобного и безопасного доступа к трансформаторам. Штатный гибкий шланговый четырехжильный кабель судна должен быть в исправном состоянии, без механических повреждений, с хорошим состоянием изоляции, концы его должны иметь стандартную вилку, наконечники или быстроразъемное соединение и герметическую заделку.
Кабель, соединяющий судовую электрическую систему с береговой сетью, должен I прокладываться так, чтобы исключить возможность его механического повреждения. Кабель должен быть гибким с медными жилами и иметь запас длины (слабины), чтобы не допускать его обрыв при качке судна, измене-
Выпуск 4
¡Выпуск 4
ниях уровня воды или осадки судна. Кабель не должен мешать работе береговых перегрузочных механизмов, не должен заваливаться какими-либо предметами или засыпаться сыпучими грузами. В местах расположения питательных колонок для присоединения судов следует оборудовать каналы или другие устройства, обеспечивающие механическую защиту кабеля от наездов транспортных средств или повреждения кабеля грузом.
Выполнение периодического эксплуатационного контроля за электроснабжением судов от береговых сетей возлагается на дежурного электрика порта, который проводит его один-два раза в смену без специального вызова механиков судов. При аварийных или технологических разгрузках в электрических сетях порта (нефтебазы) обслуживающий персонал судна обязан безоговорочно выполнять требования о снижении (отключении) нагрузки (в кВт) или ограничении электропотребления (в кВт • ч) и полном отключении электроприемников при недостатке мощности в системе. В случае срабатывания защиты на питательной колонке или трансформаторной подстанции дежурный электрик должен проверить и при необходимости заменить плавкие предохранители или повторно включить автоматический выключатель. Причем при отсутствии напряжения на питательной колонке необходимо определить место повреждения и организовать новую схему электроснабжения судна при авариях, ликвидация которых носит длительный характер (более одного часа).
Аварийные ситуации на берегу ликвидируются обслуживающим персоналом порта (нефтебазы) с обязательным отключением в питательной колонке для присоединения судов аппарата, к которому подключен гибкий шланговый кабель. Если аварийным звеном оказался гибкий кабель, то дежурный электрик может ограничиться выключением аппаратуры на питательной колонке. После ликвидации аварии он производит включение аппарата и контролирует исправную работу системы «берег - судно» или «берег - док».
Федеральное агентство морского и речного транспорта в нормативном документе РД 31.83.03-95 «Правила по электробезопасности при электроснабжении ремонтируемых и стро-
ящихся судов морского транспорта» рекомендует портативный бесконтактный прибор с тиристорным короткозамыкателем [5-9] в качестве технического средства для измерения сопротивления цепи «фаза - нулевой защитный провод» электроснабжающего комплекса «берег - судно» или «берег - док».
Правила технической эксплуатации на берегу и судах требуют от обслуживающего персонала проведения указанных работ в определенные сроки. Недостаток квалифицированной рабочей силы и компетентных судовых электромехаников приводит к тому, что требуемый объем работ технического обслуживания не может быть выполнен в требуемые правилами сроки. Насыщенность электротехнических комплексов «берег - судно» или «берег - док» электрооборудованием, разбросанность объектов водного транспорта и значительная протяженность кабельных коммуникаций, ВЛ накладывают дополнительные трудности, связанные с недостатком мобильных транспортных средств и располагаемых для них горюче -смазочных материалов.
В этих условиях руководство порта, гидросооружения, предприятия электрических сетей иногда принимает решения о сокращении части необходимых работ. Это приводит, с одной стороны, к уменьшению расходов, но с другой — к росту вероятности аварийного выхода из строя берегового и судового электрооборудования и, как следствие, к увеличению недоотпуска электроэнергии потребителям [1].
Постановку задачи можно сформулировать следующим образом: определить эффективность выполнения работ технического обслуживания электротехнических комплексов «берег - судно» или «берег - док», ВЛ при обеспечении максимума надежности функционирования сети, минимума трудозатрат и транспортных расходов. Решим ее с использованием современных методов, в частности метода многоцелевой оптимизации, позволяющего получать результаты по каждому из противоречивых и несопоставимых критериев, с последующим нахождением компромиссной области и выбором результирующего решения [2].
Оценим эффективность названных групп работ технического обслуживания с
использованием наиболее употребительного среднегармонического критерия оптимизации, т. е. путем нахождения максимума целевой функции [2]:
Г V1
1=1
—>тах,
(1)
где: и. — оценка важности 7-й цели (7 + 1,
2, ..., п); в.. — относительная эффективность
7-й цели в.-м варианте. Здесь
.
1=1
Примем, что при и. < 0,2 (т. е. и. +
Г у Г 7 у \ 7тт
0,2) происходит обесценивание цели. Поэтому максимально возможное значение и. для наиболее важной цели при условии, что все остальные имеют весовые коэффициенты 0,2, найдем как и. + 1 - и. . (п - 1).
7 тах 7 тт' '
Определим относительную эффективность в.. 7-й цели в.-м варианте для минимизируемых целей:
еа =
тт*..
Х9
для максимизируемых:
еу
тахлс.
(2)
(3)
где: х,.
текущее значение 7-й цели в .-м ва-
рианте; тт х.. и тах х.. -
минимальное и мак-
симальное значения показателей 7-й цели в .-м варианте.
Для оценки важности целей и значения х.. привлекались семь экспертов из числа инженерно-технического персонала, имеющих большой опыт эксплуатации. Значения показателей целей х.. даны в табл. 1. Приведенные в ней средние значения х^. вычислим по формуле
N
.X..
X = —
и
(4)
N
где N — число экспертов.
Показателям цели для IV группы работ технического обслуживания (осмотра ВЛ, береговых кабельных линий от ТП к причальной стенке, штатных гибких шланговых кабелей судов) приписывалось значение 1. Погрешность А в определении х.. находим по формуле
А = —100 %,
(5)
хи
где о — среднеквадратичное отклонение.
Оценки важности целей, полученные экспертным путем, приведены в табл. 2.
Величины интенсивностей обеспечения целей, определенные по выражениям (2) и (3), даны в табл. 3. В ней же записаны значения критерия оптимизации Е, вычисленные по выражению (1).
Погрешность, определенная по формуле (5), находится в пределах 15-20 %.
Таблица 1
Значения показателей целей
Номер эксперта Трудозатраты Транспортные расходы Надежность
Группа работ
I II III I II III I II III
1 1,7 0,7 0,5 1,0 0,2 1,0 1,5 0,4 0,9
2 1,8 0,8 0,9 1,1 0,1 1,1 1,1 0,3 1,1
3 1,3 1,0 0,9 1,6 0,1 1,0 1,3 0,6 0,9
4 1,8 1,4 0,8 1,5 0,2 1,0 1,2 0,8 0,8
5 1,3 1,2 0,7 1,5 0,6 0,9 1,4 0,7 0,8
6 1,6 1,0 0,8 1,5 0,1 1,0 1,8 0,7 0,8
7 1,7 1,3 0,65 1,4 0,2 1,0 1,8 0,7 1,0
*9 1,6 1,06 0,75 1,37 0,2 1,0 1,4 0,6 0,9
Выпуск 4
¡Выпуск 4
Таблица 2
Оценка важности целей
Наименование цели Оценка важности целей
Минимум затрат 0,3
Минимум транспортных расходов 0,2
Максимум надежности работы сети 0,5
Таблица 3 Величины интенсивностей обеспечения целей
Наименование цели Номер группы работ обслуживания
I II III IV
Минимум затрат 0,47 0,71 1,00 0,75
Минимум транспортных расходов 0,14 1,00 0,2 0,2
Максимум надежности работы сети 1,00 0,43 0,64 0,71
Значение критерия оптимизации 4,27 8,23 5,61 4,92
Выводы
1. Учитывая достаточную надежность элементов электротехнических комплексов «берег - судно», «берег - док», ВЛ эффективнее всего группы работ по расчистке трасс, проверке и обслуживанию береговых ТП, береговых кабельных линий от подстанции к причальной стенке, понижающих трансформаторов для судовых электроприемников, питательных колонок для присоединения судов, штатных гибких шланговых кабелей судов, судовых щитов питания от внешних источников.
2. Верховые и низовые осмотры ВЛ из-за больших затрат труда и горюче-смазочных материалов оказываются менее эффективными по сравнению с другими рассмотренными группами работ. Это означает возможность существенного увеличения промежутков времени между очередными осмотрами ВЛ, по которым осуществляется электроснабжение объектов водного транспорта.
Список литературы
1. Короткевич М. А. Оптимизация эксплуатационного обслуживания электрических сетей. — Минск.: Наука и техника, 1984. — 199 с.
2. Окороков В. Р. Управление электроэнергетическими системами. — Л.: ЛГУ, 1976. —
224 с.
3. Приходько В. М. Повышение электропожаробезопасности при электроснабжении судов от береговых сетей. — СПб.: СПГУВК, 2009. — 218 с.
4. Приходько В. М. Обеспечение электро- и пожаробезопасности при электроснабжении судов от береговых сетей. — СПб.: СПГУВК, 2003. — 163 с.
5. Приходько В. М., Кравченко В. И., Приходько А. М. Повышение электро- и пожаробезопасности при электроснабжении судов с берега // Судостроение. — 1984. — № 3. — С. 29-30.
6. Приходько В. М., Кравченко В. И., Приходько А. М. Повышение безопасности электроснабжения судов с берега // Сб. Судоремонт флота рыбной промышленности. — Л.: Транспорт, 1981. — № 46. — С. 25-28.
7. Приходько В. М., Кравченко В. И., Приходько А. М. Портативный прибор с тиристорным короткозамыкателем для измерения сопротивления цепи «фаза — нуль» в сетях низкого напряжения // Известия вузов СССР. Энергетика. — 1983. — № 4. — С. 13-17.
8. Приходько В. М., Приходько А. М., Соловьев В. П. Электронное нагрузочное устройство для испытаний судовых электростанций // Судостроение. — 1994. — № 4. — С. 25-28.
9. Приходько В. М. Портативный прибор для технического диагностирования состояния контура «фаза - нулевой защитный проводник» при электроснабжении с берега ремонтируемых судов // Морской транспорт. Серия «Техническая эксплуатация флота». Экспресс-информация. —
СПГУВК
НАСОСНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАЙНЫ У ПРИЧАЛА ПРИ ПОМОЩИ
ТЕПЛА ГЛУБИННЫХ ВОД
PUMPING SYSTEM FOR MAKING THE LANE AT THE BERTH USING
THE DEEP WATER HEAT
В статье рассматривается способ создания майны у причала для улучшения швартовых операций в период зимней навигации.
The article presents description of a way of creation water area free from ice by a mooring for improvement of mooring operations.
Ключевые слова: лед, зимняя навигация, тепло глубинных вод, отгон льда от причала.
Key words: ice, winter navigation, heat of deep water, removal ice from a mooring.
1991. — № 3 (743). — С. 1-10.
УДК 626.45
О. А. Федотова,
старший преподаватель,
УСЛОВИЯХ зимней навигации возникает необходимость разработки мероприятий по снижению негатив-
чалу. Образуемая между корпусом судна и причалом ледяная масса уплотняется и примерзает к металлическим конструкциям береговых гидротехнических сооружений. Эта ледяная «подушка» может достигать в горизонтальной плоскости нескольких метров, в результате чего пришвартованное судно находится на некотором расстоянии от кордона. Также существует возможность примерзания борта судна к ледяной «подушке» с последующим аварийным навалом на причал. Описанные затруднения создают значительные препятствия качественной обработке судна, безаварийной эксплуатации причала и приводят к увеличению затрат времени на выполнение швартовых операций.
ного влияния ледовых факторов, препятствующих эффективной обработке судов. Для этих целей на кафедре гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций была проведена разработка комплексных технических мероприятий, обеспечивающих возможность проведения зимней навигации в акватории морского пассажирского терминала (МПТ) «Морской фасад».
Одной из важнейших навигационных
ГЙ1
операций во внутрипортовой акватории является швартовка транспортного судна к причалу. При выполнении этой операции в зимний период, когда для очистки акватории ото льда применяются ледоколы, битый лед является помехой постановке судна вплотную к при-
К настоящему времени в практике эксплуатации портов накоплен достаточно большой опыт по обеспечению работы гидротехнических сооружений в условиях отрицательных температур. Существующие спо-
Выпуск 4
