CC BY
4УДК 620.19:629.5.023
Д.П. Ястребов, В.А. Швецов, А.О. Рогожников
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: restartH01@mail.ru
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ МОРСКИХ СУДОВ
Защита судов от коррозии - приоритетная государственная задача. Для решения этой задачи необходимо обеспечить экипажи морских судов современной методикой контроля работы систем коррозионной защиты морских судов. Для снижения трудоемкости контроля и повышения информативности следует использовать автоматизированные системы измерения. Авторы предлагают использовать собственный разработанный автоматизированный измерительный комплекс (АИК). В работе наглядно демонстрируется, что АИК заменяет оператора и тем самым упрощает трудоемкий контроль коррозионной защиты. Контроль выполняется непрерывно в течение заданного отрезка времени и более информативно за счет получения большего массива данных. При необходимости можно изменить методику контроля АИК прямо на объекте контроля пользователем. Измерения выполнялись параллельно с помощью 3 электродов с паузами в 1 час 40 минут между измерениями с 16.02.2021 по 29.02.2021 в 3 контрольных точках на лабораторной установке. Из результатов выполненных исследований установлена нестабильность работы хлорсе-ребряного электрода сравнения в ходе эксперимента, на которую повлиял срок эксплуатации электрода. Это стало возможно установить благодаря применению АИК, зафиксировать при ручном методе контроля данный факт было бы затруднительно.
Ключевые слова: автоматизированная измерительная система, электроды сравнения, защитный потенциал, протекторная защита, коррозия стальных корпусов судов, коррозионная защита.
D.P. Yastrebov, V.A. Shvetsov, A.O. Rogozhnikov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: restart1101@mail.ru
ON THE ISSUE OF OPTIMIZING THE WORK CONTROL OF THE SACRIFICIAL PROTECTION OF STEEL HULLS OF MARINE VESSELS
Protecting ships from corrosion is a priority state task. To solve this problem, it is necessary to provide the crews of sea vessels with modern methods for monitoring the operation of corrosion protection systems for sea vessels. To reduce the complexity of control and increase information content, automated measurement systems should be used. The authors propose to use their own developed automated measuring complex (AMC). The work clearly demonstrates that AMC replaces the operator and thereby simplifies the time-consuming control of corrosion protection. Monitoring is carried out continuously within a given period of time and is more informative due to the receipt of a larger array of data. If necessary, you can change the AMC control method directly on the control object by the user. Measurements were performed in parallel using 3 electrodes with pauses of 1 hour 40 minutes between measurements from 16.02.2021 to 29.02.2021 at 3 control points on the laboratory setup. From the results of the studies performed, the instability of the work of the silver chloride reference electrode during the experiment, which was affected by the life of the electrode, was established. This became possible to establish thanks to the use of AMC, it would be difficult to fix this fact with a manual method of control.
Key words: automated measuring system, reference electrodes, protective potential, tread protection, corrosion of steel hulls of ships, corrosion protection.
Защиты судов и кораблей от коррозии - приоритетная государственная задача [1-4]. Для решения этой задачи необходимо обеспечить экипажи морских судов современной методикой контроля работы систем протекторной защиты морских судов [5-8]. В работе [9] показано:
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана., промысловое и техническое использование
- контроль режима работы систем протекторной защиты кораблей и судов следует выполнять ежедневно;
- для снижения трудоемкости контроля следует использовать автоматизированные системы измерения контролируемых параметров.
В работе [10] показано, что «на достоверность результатов измерений, полученных с помощью хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), оказывает воздействие срок эксплуатации данного электрода». На основании вышеуказанных положений авторы предлагают использовать автоматизированный измерительный комплекс контроля работы систем коррозионной защиты с фиксацией срока эксплуатации и нестабильность поведения электродов сравнения, в частности ХСЭ.
Цель исследования - оптимизировать и усовершенствовать контроль работы протекторной защиты стальных корпусов морских судов для экипажей и обслуживающего персонала.
Для достижения поставленных целей, а именно осуществления непрерывного непрекращающегося контроля коррозионной защиты судна в заданный промежуток времени и снижения трудоемкости контроля экипажей судов и обслуживающего персонала, предлагается использовать автоматизированный измерительный комплекс [11]. Данный комплекс был разработан для «увеличения достоверности результатов контроля протекторных систем защиты от коррозии корпусов судов...» [11]. Автоматизированный измерительный комплекс (АИК) был модернизирован в соответствии с поставленными целями эксперимента, также переработана и оптимизирована программная часть устройства с учетом последних результатов, полученных авторами при разработке и внедрении в эксплуатацию стандартных и нестандартных электродов сравнения, опубликованные в научных статьях [12-17]. На рис. 1 представлена структурная схема устройства АИК.
12У
И
Блок коммутации датчиков
Блок внешней пан
■ Б Р I интерфейс
Микроконтроллера
сигнал с датчиков
сигнал коммутации ключей
I 2 С интерфейс Текстовый ^_б и с п л е й
I 2С интерфейс Часы
«_реального
бремени
Блок управления и светоиндикации
гЧ/\/\>Г □
.А,
Рис. 1. Структурная схема устройства автоматизированного комплекса для контроля коррозионной защиты корпуса судна
Из рис. 1 видно, что показания с электродов сравнения (датчиков) поступают на блок коммутации датчиков, далее на блок микроконтроллера, в данном АИК был добавлен текстовый дисплей для осуществления фактического контроля и поверки. Был добавлен блок внешней памяти, на который осуществляется запись всех результатов контроля со всех электродов с фиксацией номера контрольного измерения, времени, точки контроля на объекте исследования и наименование самого электрода. При помощи блока управления возможно менять в реальном времени параметры и методику контроля. На рис. 2 приведена схема соединений элементов цепи для осуществления измерения защитного потенциала металлического корпуса судна.
Рис. 2. Схема соединения элементов контрольной электрической цепи, используемой для измерения потенциала корпуса судна: 1 - корпус судна; 2 - фальшборт судна; 3 - автоматизированный измерительный комплекс (АИК); 4 - прижимной контакт; 5 - переносной электрод; 6 - морская вода
На рис. 2 наглядно демонстрируется, что АИК заменяет оператора (ручной метод измерений) и тем самым упрощает (автоматизирует) трудоемкий контроль коррозионной защиты корпуса морского судна. Контроль выполняется непрерывно в течение заданного отрезка времени (ежедневно) и более информативно за счет получения большего массива данных. При необходимости можно изменить методику контроля АИК прямо на объекте под различные параметры контроля коррозионной защиты, задаваемые пользователем.
Предлагаемое авторами техническое решение иллюстрируется с помощью следующего эксперимента. Все измерения выполнялись с помощью АИК. Автоматизированный контроль проводился согласно рекомендациям [9, 18, 19]. Измерения защитного потенциала осуществлялись в трех контрольных точках корпуса судна. Все измерения выполнялись с помощью трех контрольных электродов, а именно:
- в точке № 1 использовался хлорсеребряный электрод сравнения (ХСЭ);
- в точках № 2 и 3 использовались нестандартные (цинковые) электроды, разработанные авторами.
ХСЭ в точке № 1 был выбран в качестве эталонного, рекомендован нормативными документами [7, 8]. Цинковые электроды в точках № 2 и 3 были выбраны в качестве поверочных, потому что обеспечивают высокую точность и повторяемость результатов измерений, а также являются более дешевыми и менее хрупкими при хранении и транспортировке, чем ХСЭ [12]. Все измерения выполнялись в лаборатории мореходного факультета КамчатГТУ, на макете, имитирующем протекторную защиту корпуса морского судна. Измерения проводились параллельно с помощью трех электродов с паузами в 1 час 40 минут между измерениями с 16.02.2021 по 29.02.2021 г.
Результаты эксперимента представлены на рис. 3. Точность измерений оценивали с помощью нормативного документа [20]. Статистическую обработку осуществляли с помощью ПО [21]. Результаты статистической обработки показали, что полученные данные оцениваются как сверхточные измерения [20], т. к. их коэффициент вариации не более 1%. Использовали методику измерений, приведенную в работах [9, 18, 19].
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование
Рис. 3. Динамика изменений потенциала в трех контрольных точках судна в период с 16.02.2021 по 29.02.2021,
полученные с помощью АИК
Из результатов выполненных исследований, приведенных на рис. 3, следует:
а) результаты контроля защитного потенциала в контрольной точке № 1, полученные с помощью ХСЭ, находятся в диапазоне от 739 до 902 мВ, что не соответствует нормативным требованиям [7, 8];
б) результаты контроля защитного потенциала в контрольной точке № 1 и 3, полученные с помощью цинковых электродов сравнения, находятся в диапазоне от -75 до -52, что свидетельствует о высокой точности, повторяемости и стабильности работы данных электродов;
в) установлена нестабильность работы ХСЭ в течение хода эксперимента по контролю протекторной защиты на лабораторной установке, в частности, наиболее наглядно это можно видеть 29.02.2021 в точке № 1 на рис. 3. На стабильность показаний повлиял срок эксплуатации электрода, т. к. перед экспериментом данный ХСЭ находился продолжительное время уже в эксплуатации. Это стало возможно установить благодаря применению АИК, зафиксировать при ручном методе контроля данный факт было бы затруднительно.
Предлагается автоматизированный измерительный комплекс контроля работы систем коррозионной защиты, который позволяет учитывать нестабильность работы ХСЭ благодаря непрерывному ежедневному контролю.
Литература
1. Зобочев Ю.Е., Солинская Э.В. Защита судов от коррозии и обрастания. - М.: Транспорт, 1984. - 174 с.
2. Контроль систем протекторной защиты стальных судов и кораблей: Моногр. / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, Д.В. Шунькин. - Петропавловск-Камчатский: Изд-во Кам-чатГТУ, 2016. - 109 с.
3. Коробцов И.М. Техническое обслуживание и ремонт флота. - М.: Транспорт, 1975. -195 с.
4. Чендлер К.А. Коррозия судов и морских сооружений: Пер. с анг. - Л.: Судостроение, 1988. - 320 с.
5. Глаздов А.А., Прокунин С. В., Апрелев А. В. Изучение стабильности потенциалов хлор-серебряных электродов, изготовленных для Государственного эталона показателя pH // Альманах современной метрологии. - 2016. - № 6. - С. 59-63.
6. РД 31.28.10-97 Комплексные методы защиты судовых конструкций от коррозии [Электронный ресурс]. - URL: https://dokipedia.ru/document/5319913 (дата обращения: 05.10.2019).
7. ГОСТ 9.056-75 Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите при долговременном стояночном режиме. - URL: http://docs.cntd.ru/document/ 1200015017 (дата обращения: 05.10.2019).
8. ГОСТ 26501-85. Корпуса морских судов. Общие требования к электрохимической защите. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 7 с.
9. Белов О.А., Швецов В.А, Ястребов Д.П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация мор. трансп. -2017. - № 1 (82). - С. 41-48.
10. О выборе электродов для контроля систем протекторной защиты стальных судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. - 2019. - № 4. -С.39-45.
11. Разработка автоматизированной системы контроля протекторной защиты корпусов рыбопромысловых судов / О.А. Белов, Д.П. Ястребов, А.О. Рогожников, В.А. Швецов, С.А. Зайцев, Б.В. Тарабанов // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XI Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 24-25 марта 2020 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. -С.82-85.
12. К вопросу использования цинковых электродов для контроля протекторной защиты судов и кораблей / Д.П. Ястребов, Д.В. Шунькин, А.А. Рогожников, Г.В. Кузнецов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. Астрахань, 2021. - Вып. 2. - С. 16-23.
13. К вопросу использования алюминиевых электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.П. Ушаке-вич, Г.В. Кузнецов, Б.В. Тарабанов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - Астрахань, 2021. - Вып. 3. - С. 23-32.
14. Ястребов Д.П. К вопросу использования медных электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - Астрахань, 2021. -Вып. 4. - С. 43-51.
15. О целесообразности использования хлорсеребряных электродов для контроля систем протекторной защиты стального корпуса судна / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.П. Ушакевич, Г.В. Кузнецов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. - С. 121-124.
16. К вопросу использования стальных пластин для контроля протекторной защиты корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина, С.А. Зайцев // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. - С. 125-129.
17. К вопросу использования электродов из судокорпусной стали для контроля защищенности от коррозии корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А Швецов, Б.В. Та-рабанов, С.А. Зайцев // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. - 2020. - № 2. - С. 15-21.
18. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусов судов камчатского флота / О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.П. Ястребов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин // Вестник Камчатского государственного технического университета. -2017. - Вып. 39. - С. 6-11.
19. Обоснование возможности исключения внешнего осмотра систем протекторной защиты стальных корпусов судов / В.А. Швецов, О.А. Белов, О.А. Белавина, Д.П. Ястребов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. - 2017. - № 1. - С. 29-38.
20. ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200089016 (дата обращения: 27.01.2022).
21. Microsoft Office Excel 365: 2002 (16.0.12527.20278). - 27 января 2022. - URL: http://www.naslozhdaysya.com/load/soft/microsoft_office_2016_2019_16_0_12527_20278_by_m0nkr us/9-1-0-31256 (дата обращения: 27.01.2022).
