CC BY
5УДК 004.413:[620.19:629.5.023]
А.О. Рогожников, О.А. Белов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: aleksei17_90@mail.ru
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ КОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ
Обеспечение безопасной эксплуатации морских судов является важной и актуальной задачей. Решение этой задачи требует системного подхода и включает в себя комплексы мероприятий по совершенствованию конструктивной и организационно-технической составляющей судов. В первую очередь данные мероприятия направлены на повышение эксплуатационной надежности судна. Она как объект эксплуатации во многом определяется техническим состоянием корпуса судна. Основным фактором, влияющим на состояние корпуса судна, являются коррозионные процессы, которые неизбежно возникают при эксплуатации металлических корпусов в агрессивной морской среде. Для снижения влияния данных процессов на судах используются различные системы защиты от коррозии. Опыт работы на судах и проведенные исследования показали необходимость контроля состояния антикоррозионной защиты судна в период эксплуатации. Оптимальным решением в данном случае является внедрение на кораблях и судах специальной автоматизированной системы контроля. Для эффективного применения автоматизированной системы контроля состояния коррозионной защиты судна требуется разработка качественного программного обеспечения для обработки и анализа данных. В статье приводится анализ работы предлагаемого варианта программного обеспечения для судовой автоматизированной системы контроля.
Ключевые слова: электрохимическая коррозия, коррозионная защита, автоматизированная система, программное обеспечение, эффективность, надежность, безопасность.
A.O. Rogozhnikov, O.A. Belov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamcharsky, 683003 e-mail: aleksei17_90@mail.ru
DEVELOPMENT OF DATA PROCESSING SOFTWARE FOR AN AUTOMATED CORROSION CONTROL DEVICE
Ensuring the safe operation of marine vessels is an important and urgent task. Solving this problem requires a systematic approach and includes a set of measures to improve the constructive, organizational and technical component of the ships. First of all, these measures are aimed at increasing the operational reliability of the vessel. The reliability of a vessel as an object of operation is largely determined by the technical condition of its hull. The main factor affecting the condition of the ship's hull is the corrosion processes that inevitably arise during the operation of metal hulls in an aggressive marine environment. To reduce the impact of these processes, various corrosion protection systems are used on ships. The experience of working on ships and the studies carried out have shown the need to control the state of the ship's anti-corrosion protection during the operation. The optimal solution in this case is the introduction of a special automated control system on ships and vessels. Effective use of an automated system for monitoring the state of corrosion protection of a vessel requires the development of high-quality software for data processing and analysis. The article analyzes the work of the proposed version of the software for the ship's automated control system.
Key words: electrochemical corrosion, corrosion protection, automated system, software, efficiency, reliability, safety.
Основа безопасной эксплуатации кораблей и судов закладывается еще на этапе проектирования и строительства в ходе реализации конструктивных мероприятий. Именно реализация этого этапа закладывает необходимый уровень надежности корпуса судна, а также судовых систем,
устройств и отдельных механизмов. Вместе с тем в период эксплуатации безопасность как основной технический критерий в первую очередь определяется общим техническим состоянием судна, в том числе и состоянием корпуса. В связи с этим защита судов и кораблей от коррозии является важной государственной задачей, в решении которой должны участвовать экипажи судов и кораблей [1-6].
Одним из условий эффективного решения данной задачи является организация на судах контроля состояния коррозионной защиты. Для этого как минимум на судах необходимо иметь электроды сравнения для контроля протекторной защиты корпусов морских судов [1-6]. Анализ организации антикоррозионного обеспечения на судах показывает, что в большинстве случаев электроды сравнения отсутствуют [7-9].
Как известно, для защиты корпусов судов и наземной портовой инфраструктуры от коррозии используются следующие виды защит:
- пассивная коррозионная защита (лакокрасочное покрытие, материал корпуса судна);
- активная коррозионная защита (протекторная защита, катодная защита).
Любой из видов защит от коррозии нуждается в постоянном контроле со стороны экипажей судов и портовых служб. Активная защита от коррозии нуждается в сборе большого количества данных о потенциале корпуса защищаемого объекта. Согласно требованиям нормативных документов [4-6], не менее одного раза в неделю необходимо производить измерения защитного потенциала корпуса судна. На точность измерений влияет множество факторов: состояние электродов, место измерения и квалификация оператора. Последствия неправильной оценки состояния защиты от коррозии могут выражаться экономическими потерями, исчисляемых миллионами рублей.
Исследования на судне ПМ-15 показали, что оптимальное количество измерений на объекте в течение месяца для оценки его состояния составляют около 4 000 измерений по шести точкам. Тренд состояния коррозионной защиты объекта удобно оценивать с помощью графиков потенциала коррозионной защиты относительно электродов сравнения.
Достоверность результатов контроля протекторных систем защиты от коррозии корпусов судов возрастает при использовании автоматизированной системы контроля коррозионной защиты [10]. При обработке данных состояния коррозионной защиты объектов были сделаны выводы о возможности внедрения разработанного программного обеспечения обработки данных для автоматизированного устройства контроля коррозионной защиты.
Далее приведены результаты контроля работы протекторной защиты стального корпуса вспомогательного морского судна ПМ-15, полученные в разработанном программном обеспечении обработки данных для автоматизированного устройства контроля коррозионной защиты за период времени с 1.09.2021 по 31.09.2021. Исследуемое судно находилось в долговременном стояночном режиме [5]. Для получения результатов контроля коррозионной защиты были проведены измерения потенциала корпуса судна [5, 6] в заданной контрольной точке [11]. Для обработки данных в автоматическом режиме данное программное обеспечение использует рекомендации и методику измерений, приведенные в работах [12-17], и следующие электроды сравнения:
- хлорсеребряный электрод сравнения (ХСЭ), рекомендованный для использования на российских судах нормативными документами [5, 6] (электроды № 1, 6);
- цинковый электрод сравнения, рекомендованный для использования на зарубежных судах [18] (электроды № 2, 3);
- алюминиевый электрод (электрод № 4);
- медный электрод (электрод № 5).
На рис. 1 показаны графики потенциала электродов сравнения, полученные за отчетный период. С 1 по 15 число потенциал судна ПМ-15 колеблется в пределах от 640 до 690 мВ у электродов № 1, 6 (ХСЭ), что говорит о стабильности показаний автоматизированной системы. Результаты потенциала электродов № 2, 3, 5 колеблются в пределах менее 50 мВ, что говорит о стабильности показаний и возможности использования их при автоматизированном контроле и при ручных долговременных измерениях. Результаты потенциала электрода № 4 колеблются в пределах более 50 мВ, что говорит о низкой точности и повторяемости измерений по сравнению с результатами эталонных электродов № 1, 6 и экспериментальных электродов № 2, 3, 5. Поэтому данный вид электрода не рекомендуется использовать при автоматизированном контроле в будущем, но этот вид электрода можно использовать в ручных измерениях как сигнализатор состояния коррозионной защиты [18-21].
Дата-время
2021.09.1 12:00 2021.09.614:00 2021.09.11 20:00 2021.09.17 2:00 2021.09.22 4:00 2021.09.276:00 800
600
400
200
ьтчтшмтнш
щтмтмттшмттШ
-200
-400
Э1 хсэ
Цинковый электрод
Цинковый электрод
Алюминиевый электрод
Медный электрод
Э6 ХСЭ
Рис. 1. График состояния коррозионной защиты судна ПМ-15
На рис. 2 показан выход из строя электрода № 1 (ХСЭ). При этом потенциал на электроде равен нулю, что говорит об обрыве соединительного провода электрода. После восстановления электрода № 1 потенциал электрода вернулся к значениям до выхода из строя. Данные результаты сбоя удалось получить благодаря разработанному программному обеспечению за счет функции непрерывного контроля.
Дата-время
2021.09.1 12:00 2021.09.614:00 2021.09.11 20:00 2021.09.17 2:00 2021.09.22 4:00 2021.09.276:00 В00
И
600
400
200
2021.09.2 11:00
Э1 ХСЭ
о
-200
-400
»1
Э1 ХСЭ
Цинковый
электрод
Цинковый электрод
Алюминиевый электрод
Медный электрод
Э6ХСЭ
Рис. 2. График состояния коррозионной защиты судна ПМ-15
На рис. 3 показано повышение потенциала электродов сравнения на 100 мВ, что может говорить о паразитной защите или об обрастании электрода водорослями. В данном случае наблюдается паразитная защита от близстоящего судна МБ-20 (морской буксир 20).
Дата-время
2021.09.1 12:00 2021.09.614:00 2021.09.11 20:00 2021.09.17 2:00 2021.09.22 4:00 2021.09.27 6:00
2021.09.15 10:00
W
600
400
200
Ам
тштт
Э1 хсэ
781
ьтттт
Э1 хсэ
Цинковый электрод
Цинковый электрод
Алюминиевый электрод
Медный электрод
Э6 ХСЭ
-200
-400
Рис. 3. График состояния коррозионной защиты судна ПМ-15
На рис. 2 и 3 видны нестандартные аварийные ситуации, которые произошли на судне ПМ-15 за отчетный период. Благодаря непрерывному контролю, осуществляемому программным обеспечением, эти данные были зафиксированы и доведены до экипажа судна. Непрерывный контроль повысит безопасность мореплавания и исключит преждевременный износ корпуса судна.
Из полученных результатов исследований можно сделать вывод о целесообразности внедрения автоматизированного контроля коррозионной защиты для судов и кораблей [10]. Автоматизированный контроль повышает точность измерений, и исключается человеческий фактор, т. к. человек не может непрерывно вести контроль коррозионной защиты объекта. Немаловажно отметить, что вести постоянный контроль за системой коррозионной защиты времязатратно и трудоемко при ручном методе. Поэтому предлагаемое программное обеспечение позволит трудоемкий процесс получения результатов контроля коррозионной защиты существенно упростить и повысить точность измерений для специалистов по контролю за состоянием объектов.
Исходя из полученных результатов, сделан вывод: внедрение данного программного обеспечения обработки данных для автоматизированного устройства контроля коррозионной защиты позволит:
- повысить точность результатов контроля;
- снизить времязатраты и трудоемкость процесса;
- упростить процесс получения данных.
Построение одного графика потенциала шести электродов за месяц занимает не менее 20 минут. Для оценки состояния коррозионной защиты объекта необходимо постоянно актуализировать графики, что многократно увеличит затрачиваемое время на получение результатов контроля состояния коррозионной защиты исследуемого объекта при стандартном методе обработки, так как затрачиваемое время кратно количеству построенных графиков. Следовательно, для повышения производительности целесообразно внедрить разрабатываемое программное обеспечение в систему оценки состояния коррозионной защиты объекта.
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: Монография / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, Д.В. Шунькин. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2016. - 109 с.
3. КоробцовИ.М. Техническое обслуживание и ремонт флота. - М.: Транспорт, 1975. - 195 с.
4. РД 31.28.10-97 Комплексные методы защиты судовых конструкций от коррозии. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200049727 (дата обращения: 05.10.2019).
5. ГОСТ 9.056-75. Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите при долговременном стояночном режиме [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200015017 (дата обращения: 05.10.2019).
6. ГОСТ 26501-85. Корпуса морских судов. Общие требования к электрохимической защите. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 7 с.
7. Белов О.А., Швецов В.А., Ястребов Д.П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация морского транспорта. - Новороссийск, 2017. - № 1 (82). - С. 41-48.
8. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусов судов камчатского флота / О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.П. Ястребов, О.А. Бе-лавина, Д.В. Шунькин // Вестник Камчатского государственного технического университета. -Петропавловск-Камчатский, 2017. - Вып. 39. - С. 6-11.
9. 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. Серия: Морская техника и технология. - Астрахань, 2017. - Вып. 1. - С. 29-38.
10. 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 Национальной (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 82-85.
11. Обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозеров, В.А. Швецов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, Д.В. Коростылёв, В.А. Пахомов, С.А. Малиновский // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 28. - С. 6-11.
12. Влияние квалификации оператора на результаты измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / В.А. Швецов, П.А. Белозеров, Н.В. Адельшина, О.А. Белавина, О.Е. Петренко, Д.В. Шунькин, В.В. Кирносенко // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 30. - С. 46-54.
13. Обоснование выбора необходимого числа параллельных измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольной точке / В.А. Швецов, П.А. Белозеров, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, С.А. Малиновский // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 35. - С. 40-46.
14. Обоснование необходимости подготовки операторов для измерения потенциала стальных корпусов судов и кораблей / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, О.А. Белавина,
B.В. Кирносенко // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 37. - С. 19-24.
15. 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. - Астрахань, 2019. - Вып. 4. - С. 39-45.
16. 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 междунар. науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. -
C.121-124.
17. 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 между-нар. науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 125-129.
18. 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. Тара-банов, С.А. Зайцев // Вестник Астраханского государственного технического университета. -2020. - С. 15-21.
19. К вопросу использования цинковых электродов для контроля проектной защиты судов и кораблей / Д.П. Ястребов, Д.В. Шунькин, А.О. Рогожников, Г.В. Кузнецов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. -Астрахань, 2021. - Вып. 2. - С. 16-23.
20. 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. Уша-кевич, Г.В. Кузнецов, Б.В. Тарабанов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - Астрахань, 2021. - Вып. 2. - С. 23-32.
21. 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.
