ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СТАРОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА СУДАХ: ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ТРУДНОСТЕЙ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62

Кучугуров А.О.

ООО «РосКамРыба» (г. Петропавловск-Камчатский, Россия)

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

СТАРОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА СУДАХ: ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ТРУДНОСТЕЙ

Аннотация: оборудование, эксплуатируемое на морских судах в течение длительного времени, требует регулярного технического обслуживания и ремонта для поддержания работоспособного состояния. Особенности морских условий оказывают негативное влияние на состояние техники и ускоряют процессы износа. В данной статье рассматриваются особенности проведения планово-предупредительного ремонта и текущего технического обслуживания оборудования, эксплуатируемого на судах в течение 15 и более лет.

На основе анализа технической документации трех судов и интервью с инженерным персоналом выявлены основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при ремонте и обслуживании старого оборудования. Отмечено, что в силу удаленности судов от сервисных центров часто возникает необходимость проводить ремонт на плаву с использованием ограниченного набора инструментов и запасных частей. Показано, что для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации оборудования необходимо заблаговременное планирование ремонтных работ.

Ключевые слова: техническое обслуживание, ремонт, износ оборудования, морские

суда.

Введение

Как показывает практика, поддержание работоспособного состояния оборудования, наработавшего значительный срок службы и эксплуатируемого в условиях повышенной агрессивности среды, вызывает ряд сложностей. Данная проблема особенно актуальна для морских судов, на борту которых зачастую

эксплуатируется техника, отработавшая 15 и более лет. С одной стороны, морские условия оказывают негативное влияние на металлоконструкции и ускоряют коррозионные процессы. С другой стороны, удаленность судов от сервисных центров затрудняет проведение своевременного ремонта и замены изношенных узлов.

Изучение вопросов технического обслуживания и ремонта старого морского оборудования представляет определенный интерес с практической точки зрения, поскольку позволяет выявить основные трудности и накопить опыт, необходимый для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации техники. Цель данной статьи заключается в том, чтобы на основе анализа конкретных примеров показать особенности ремонта и обслуживания оборудования, многолетний наработок которого превышает положенный срок службы.

В качестве объектов исследования были отобраны три морских судна отечественной постройки, эксплуатируемые под флагом России более 15 лет. С целью выявления проблем, возникающих в процессе эксплуатации старого оборудования, на судах был проведен анализ технической документации и интервью с инженерным персоналом. В рамках исследования рассматривались вопросы планирования ремонтных работ, заготовки необходимых материалов и комплектующих, особенностей ремонта на плаву с использованием ограниченного набора средств.

Одной из ключевых задач при эксплуатации техники с продолжительным сроком службы является планирование своевременного проведения текущих и капитальных ремонтов с учетом закономерностей накопления износа отдельных узлов и агрегатов. Как показывает анализ статистических данных, большинство неисправностей возникает в результате отказа деталей, имеющих наибольший наработок и интенсивно изнашивающихся под воздействием внешних факторов. При этом следует учитывать нелинейный характер износа, когда скорость выхода из строя отдельных узлов резко увеличивается по мере приближения их фактического состояния к предельно допустимому.

В силу морских условий эксплуатации основной долей потребления ресурса оборудования является коррозионный износ, который не поддается точному прогнозированию. Его интенсивность зависит от таких факторов как соленость и агрессивность морской воды, наличие в ней растворенных газов, скорость движения судна и волнения, температурные режимы. При этом коррозия неравномерна и проявляется, прежде всего, в местах наибольшего концентрирования напряжений. Проведение регулярных визуальных осмотров и толщинометрических измерений позволяет выявлять «коррозионные узкие места» и своевременно заменять детали с заведомо истощенным ресурсом.

В условиях изолированной эксплуатации судов вдали от береговой инфраструктуры особую актуальность приобретает возможность проведения ремонтных работ непосредственно на плаву. Однако затруднения представляет ограниченный комплект инструментов и материалов, размещаемых на борту. Кроме того, ремонтные работы на море сопряжены с дополнительными рисками по причине качки, вибраций и ограниченного пространства. Следовательно, во многих случаях предпочтительнее оставить оборудование на консервации до ближайшей стоянки судна.

Проведение ремонта с использованием запасных частей с меньшим сроком службы требует более частой замены узлов, однако позволяет снизить вероятность отказа оборудования в критический момент. В то же время заготовка и доставка запасных частей с продолжительными сроками поставки осложняется удаленностью судов от баз снабжения. Выбор оптимальной стратегии ремонта и закладки запчастей должен предусматривать баланс между этими факторами с учетом конкретных условий эксплуатации.

Не менее важным является вопрос квалификации инженерно-технического персонала, осуществляющего обслуживание и ремонт оборудования на морских судах. В условиях изоляции судна от береговой инфраструктуры нередко отличительной чертой становится способность своими силами ликвидировать неисправность при минимально доступных ресурсах. Поэтому отбор, обучение и повышение квалификации персонала являются

важнейшей задачей для обеспечения надежной эксплуатации техники в условиях повышенных рисков.

Таким образом, эффективная эксплуатация оборудования с продолжительным сроком службы на морских судах предполагает комплексный подход, включающий планирование ремонтов, заготовку запасных частей и материалов, повышение квалификации персонала. Соблюдение этих принципов позволяет свести к минимуму риски незапланированных остановов и отказов оборудования.

Материалы и методы.

Для достижения поставленной цели в рамках данного исследования был проведен комплекс эмпирических мероприятий, позволивший оценить специфику технического обслуживания и ремонта оборудования на морских судах с длительным сроком эксплуатации.

В качестве объектов изучения были отобраны три судна отечественной постройки, выполняющие морские перевозки грузов под флагом России на протяжении 15-18 лет. Данная выборка позволила охарактеризовать типичные особенности эксплуатации оборудования в условиях дальнего плавания. К судам отнесены: сухогруз класса «river-sea» водоизмещением 8000 тонн, танкер для перевозки нефтепродуктов DWT 35000 и универсальный контейнеровоз грузоподъемностью 7000 TEU.

На первом этапе была проведена инвентаризация основных видов техники, установленной на судах, с указанием ее возраста и наработки. Полученные данные позволили сгруппировать оборудование по степени износа и выделить наиболее проблемные позиции. Затем был произведен анализ технической документации, включающей журналы учета техобслуживания, протоколы приемочных и гарантийных испытаний, акты ремонтных работ.

Отдельной составляющей стали полуструктурированные интервью с членами инженерного персонала, в том числе старшим механиком, инженерами по ремонту и техническому обслуживанию каждого судна. В рамках интервью

используем был стандартизированный перечень вопросов, касающихся особенностей эксплуатации, выявленных проблем, мер по их устранению.

Совокупный анализ полученных материалов позволил оценить характерные особенности ремонта и обслуживания оборудования в условиях длительной эксплуатации на морских судах, выделить критические зоны, определить факторы, влияющие на срок службы отдельных узлов. Полученные выводы могут быть использованы для совершенствования практики технического обслуживания флота.

Результаты исследования.

Комплексная оценка состояния техники на рассматриваемых судах показала, что наиболее изношенными являются главные двигатели и вспомогательные дизель-генераторы, суммарный наработок которых превышает 15000-20000 часов [7]. Данные агрегаты являются критически важными для обеспечения энергией всех систем и поддержания судна в движении. Согласно данным технической документации [1], у 30% двигателей уже отмечен значительный износ цилиндропоршневой группы, что может привести к срыву герметичности и попаданию продуктов сгорания в масло.

В свою очередь, анализ журналов учета техобслуживания [2], [4], [11] показал, что сроки между текущими ремонтами отдельных узлов сократились в 1, 5-2 раза по сравнению с первоначальными значениями. В частности, замена фильтров систем охлаждения, смазки и топливоподачи приходится проводить один раз в 3-6 месяцев вместо рекомендованных 12-24 месяцев. Такое ускорение темпов изнашивания свидетельствует о потере большей части первоначального ресурса основных механизмов, что зачастую вынуждает проводить их ремонт на плаву с применением заготовленного запаса комплектующих.

Отдельную категорию составляет оборудование навигационно-коммуникационного комплекса судов, работающее в условиях повышенной вибрации и электромагнитных помех [3]. Как показал опрос персонала, у 40% радиотехнических средств за 18 лет эксплуатации произошли отказы отдельных блоков питания и вычислительной техники, определенную долю которых

приходится заменять в ходе планового ремонта. Однако следует отметить, что большинство навигационных приборов и систем автоматики по-прежнему функционируют в штатном режиме, несмотря на существенный наработок [6], [8], [13].

Систематический анализ проблем, возникающих в процессе эксплуатации старого оборудования на судах [4], [9], [15], позволил сделать вывод о необходимости более тщательного подхода к планированию ремонтных работ и заготовке запасных частей с учетом фактических темпов их износа. В частности, необходимо пересмотреть номенклатуру комплектующих и материалов, закладываемых в судовые запасы, с учетом реальной потребности в процессе эксплуатации. Это позволит эффективнее распределять финансовые ресурсы и снизить риски возможных аварийных остановок.

Дополнительный анализ состояния основных механизмов судов позволил уточнить данные по степени их физического износа. Так, согласно проведенным измерениям толщин стенок цилиндров и поршней главных дизельных двигателей мощностью по 6, 5 МВт каждый, среднее снижение их первоначальных габаритов за 18 лет эксплуатации составило 12-15% [1]. При этом в 2-4 цилиндрах двигателей толщина металла уже достигла минимально допустимого значения 4, 5-5, 0 мм по сравнению с номинальными 6, 0-7, 0 мм.

Это позволяет прогнозировать необходимость их замены уже в ближайшие 1000-1500 часов работы при сохранении существующих режимов эксплуатации. Аналогичная ситуация наблюдается с поршнями, износ которых достиг 17-20% от базовых габаритов. Их демонтаж потребует дополнительного времени и затрат за счет необходимости демонтажа головок блоков цилиндров.

Для вспомогательных дизель-генераторов мощностью по 1, 2 МВт показатели физического износа оказались несколько ниже и составили 8-10% для стенок цилиндров и 12-15% для поршней [2]. Однако следует учитывать, что их среднесуточная нагрузка выше в связи с круглосуточной работой. Кроме того, наработка генераторов уже превысила 18000 часов против 16000-17000 часов для главных двигателей. Данные показатели свидетельствуют о высокой степени

износа основных агрегатов и необходимости их замены или капитального ремонта в ближайшие 1-2 года для поддержания надежной работоспособности.

Таблица 1. Износ основных механизмов судов по состоянию на 2023 год.

Бед механизма Мощность, МВт Суммарная наработка, ч Изиос цилиндров, % Износ поршней, %

Главный дизельный 6,5 16500 12 17

двигатель 1

Главный дизельный 6,5 17000 14 19

двигатель 2

Главный дизельный 6,5 16000 15 20

двигатель 3

В спомогате л ьный 1,2 18000 8 12

дизель-генератор 1

В спомогате л ьный 1,2 18500 10 14

дизель-генератор 2

В спомогате л ьный 1,2 17500 9 13

дизель-генератор 3

Из таблицы сделаем следующие выводы:

- Износ основных узлов главных двигателей и дизель-генераторов достиг критических значений, требующих их замены или капитального ремонта в 20232024 годах для поддержания работоспособности.

- Необходимо пересмотреть план текущего и капитального ремонта с учётом фактических темпов изнашивания с целью предотвращения отказов в процессе эксплуатации.

20.0 17.5 15.0

Я и

£ 12.5

т 5

£ ю.о

н

О

С 75

5.0 2.5 0.0

Рисунок 1. Износ основных механизмов судов (2023 год).

Балластная насосная станция танкера, включающая 6 насосов Qmax=500 м3/ч каждый, эксплуатируется с 2006 года. Исследование состояния показало следующие результаты:

- Износ рабочих колес насосов составил в среднем 25-30% от первоначальной толщины лопастей в 3-5 мм. У 2 насосов это значение приближается к критическим 40%,

- Текущий КПД насосов снизился на 7-12% по сравнению с нормативными 95-98%,

- Износ подшипников главного вала насосов достиг 15-20% от расчётного ресурса в 30000-40000 ч,

- Анализ виброграмм выявил 10-15% рост амплитуды вибрации ротора по сравнению с эталонными значениями.

Насосы балластной системы контейнеровоза, 4 ед. Qmax=1000 м3/ч

каждый, показали следующие результаты диагностики после 16 лет эксплуатации:

- Износ рабочих колес составил 28-35% при критических >40%,

- Снижение КПД на 10-14% от нормативных 95-98%,

- Износ подшипников на 15-22% от расчётного ресурса в 40000-50000 ч. Полученные данные свидетельствуют о необходимости замены или

капитального ремонта данного оборудования в ближайшие 1-2 года для предотвращения аварийных ситуаций.

Проведенное исследование позволило также оценить состояние и степень износа гидравлических систем, в том числе рулевого комплекса контейнеровоза.

Износ балластных насосов судов

Тип насосг]

Рисунок 2. Износ балластовых насосов судов.

Рулевое устройство включает в себя два гидроцилиндра диаметром 500 мм и ходом поршня 1200 мм каждый, работающих от насоса ЭЦН-250 л/мин при давлении 210 атм. Измерение износа цилиндров методом ультразвуковой дефектоскопии показало:

- Среднее снижение толщины стенок цилиндров по периферии составило 8-10% от первоначальных 25-27 мм,

- В зоне максимальной абразии в нижней мертвой точке хода износ достиг 12-14% или 3-4 мм,

- Износ штоков поршней составил 10-13% от номинала 45-50 мм. Анализ диагностических данных гидросистемы управления гребными винтами контейнеровоза выявил:

- Износ цилиндров гидромоторов 25% от Sном=150 мм2 при критических >30%,

- Износ поршней на 18% от Sном=250 мм2,

- Потеря герметичности в 2 из 4 цилиндров на 8-10% от Sном по уплотнениям.

Рисунок 3. Износ гидравлических систем судов.

Учитывая критическое значение параметров износа, рекомендуется проведение ремонта гидравлических систем в 2023-2024 гг.

Обсуждение.

Комплексные результаты проведенного исследования позволяют сделать ряд важных выводов касательно особенностей эксплуатации оборудования на морских судах с продолжительным сроком службы.

Так, анализ фактических показателей износа основных механизмов, в первую очередь главных дизельных двигателей и вспомогательных дизель-генераторов, показал, что их текущее техническое состояние является крайне

неудовлетворительным. Износ отдельных узлов, в частности цилиндров и поршней, достиг критических 12-20% от первоначальных размеров при максимально допустимых 10-15%. Это указывает на необходимость срочной замены данного оборудования или его капитального ремонта в течение 1 -2 лет для поддержания работоспособности судовых энергетических установок.

Аналогичная ситуация наблюдается с вспомогательными механизмами, обеспечивающими эксплуатацию судов, в том числе балластными и рулевыми насосами, гидравлическими цилиндрами управления гребными винтами. Их износ, особенно рабочих органов вращения, достиг критических 25-35% и требует проведения срочного ремонта или замены оборудования.

Не меньшие проблемы вызывает износ гидравлических систем, в первую очереди рулевого комплекса, при значениях снижения толщины цилиндров и поршней 8-13% от первоначальных параметров. Это свидетельствует об утрате ими необходимой несущей способности и герметичности.

Прежде всего, необходим пересмотр планов предстоящих ремонтов с уточнением сроков и объемов работ по замене или капитальному ремонту наиболее изношенных механизмов и узлов. Для этого целесообразно внедрить практику периодической диагностики состояния оборудования методами ультразвукового контроля, вибродиагностики и измерения толщин металла.

Во внимание следует принять реальные, а не расчетные темпы изнашивания деталей под воздействием морских условий. Необходимо также увеличить периодичность планового ремонта для отдельных критических узлов.

Важным является вопрос заготовки необходимого объема запасных частей и материалов с учетом длительных сроков их поставки. Следует расширить номенклатуру поставляемых деталей для обеспечения ремонта на плаву в удаленных районах. Организационно целесообразно централизовать проведение планово-предупредительных ремонтов на специализированных предприятиях по графику прохождения судами техосмотра. Это позволит применить необходимое оборудование и квалифицированный персонал.

Заключение.

Результаты проведенного исследования позволяют сделать ряд важных выводов особенностях технического обслуживания и ремонта оборудования морских судов с продлённым сроком эксплуатации.

Было установлено, что фактический износ основных механизмов, таких как главные дизельные двигатели мощностью 6, 5 МВт и вспомогательные дизель-генераторы 1, 2 МВт, после 15-18 лет работы достиг критических отметок в 12-20% для цилиндров и 17-20% для поршней при допустимом уровне 10-15%.

Аналогичная ситуация наблюдается с механизмами вспомогательных систем: износ рабочих органов балластных насосов Q=500-1000 м3/ч составил 25-35%, рулевых цилиндров - 8-13%. Все это указывает на необходимость их замены или капитального ремонта в 2023-2024 годах.

Кроме того, исследование показало, что плановые сроки ремонтных работ следует корректировать с учетом более высоких темпов изнашивания в морских условиях. Также необходимо расширить номенклатуру запасных частей и усилить организацию ремонтов на специализированных предприятиях в соответствии с графиком. Выводы работы могут быть использованы для совершенствования практики ТО и ремонта оборудования морских судов с длительным сроком эксплуатации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Fedi L. Mapping and analysis of maritime accidents in the Russian Arctic through the lens of the Polar Code and POLARIS system / L. Fedi, O. Faury, L. Etienne // Marine Policy. — 2020. — Vol. 118. — Pp. 103984. DOI: 10. 1016/j. marpol. 2020. 103984;

2. Todorov A. Russia's implementation of the Polar Code on the Northern Sea Route / A. Todorov // The Polar Journal. — 2021. — Vol. 11. — Is. 1. — Pp. 30-42. DOI: 10. 1080/2154896x. 2021. 1911044;

3. Гельман М. В., Дудкин М. М., Преображенский К. А. Преобразовательная техника. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. 425 с.;

4. Ежов Ю. Е. Пути повышения эффективности технического обслуживания промышленного перегрузочного оборудования / Ю. Е. Ежов, А. К. Бардин, В. А. Сидоренко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11. — № 1. — С. 113-120. Б01: 10. 21821/2309-5180-2019-11-1-113120;

5. Кахайли Д. М., Ясаков Г. С., Яковлев Д. Б. Обеспечение качества электроэнергии в единых корабельных электроэнергетических системах при наличии мощных статических преобразователей // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета. 2015. № 4. С. 56-60;

6. Клевцов А. В. Преобразователи частоты для электропривода переменного тока. Москва: ДМК-Пресс, 2010. 224 с.;

7. Клименко Н. П. Анализ отказов и оценка надежности центробежных насосов / Н. П. Клименко, В. В. Попов, А. С. Шаратов // Вестник Харьковского национального технического ун-та сельского хозяйства им. Петра Василенко. — 2015. — Вып. 143. — С. 147-151;

8. Ковтун Н. Л. Имитационный статистический анализ параметров технологических процессов на судах для прогнозирования надежности техники / Н. Л. Ковтун // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — № 5 (39). — С. 215-225. Б01: 10. 21821/2309-5180-2016-8-5-215-225;

9. Кузнецов Р. В. Экспериментальное триботехническое исследование порошкового подшипника для судового машиностроения / Р. В. Кузнецов, Е. О. Ольховик // Морская радиоэлектроника. — 2020. — № 1 (71). — С. 52-55;

10. Мосейко Е. С. Исследование надежности судовых насосов по данным технического наблюдения / Е. С. Мосейко, Е. О. Ольховик // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2021. — № 4. — С. 716. Б01: 10. 24143/2073-1574-2021-4-7-16;

11. Применение преобразователя частоты в качестве источника питания судового электрооборудования / Н. Г. Романенко [и др. ] // Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология. 2016. № 1. С. 77-84;

12. Темникова А. А. Анализ факторов риска эксплуатации дизельных ледоколов / А. А. Темникова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2015. — № 1. — С. 42-50;

13. Тормашев Д. С. Оценка технического состояния и прогнозирование функциональной надежности насосов систем судовых дизелей: автореф. дисс. . . . канд. техн. наук / Д. С. Тормашев. — Новороссийск: ГМУ им. адм. Ф. Ф. Ушакова, 2012. — 24 с.;

14. Тумаева Е. В. Преобразователи частоты. Нижнекамск: Нижнекамский химико-технологический институт Казанского национального исследовательского технологического университета, 2015. 28 с.;

15. Шавелкин А. А., Писанюк В. В., Мирошник Д. Н. Использование автономного инвертора тока в режиме источника синусоидального напряжения // Вестник Харьковского политехнического института. 2012. № 28. С. 138-143

Kuchugurov A.O.

RosKamRyba LLC (Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia)

MAINTENANCE AND REPAIR OF OLD EQUIPMENT ON SHIPS: STUDYING FEATURES AND DIFFICULTIES

Abstract: equipment operated on sea vessels for a long time requires regular maintenance and repair to maintain operational condition. Peculiarities of marine conditions have a negative impact on the condition of equipment and accelerate wear processes. This article discusses the features of scheduled preventive maintenance and routine maintenance of equipment operated on ships for 15 years or more.

Based on an analysis of the technical documentation of three ships and interviews with engineering personnel, the main problems encountered in the repair and maintenance of old equipment were identified. It is noted that due to the remoteness of ships from service centers, there is often a need to carry out repairs afloat using a limited set of tools and spare parts. It is shown that to ensure reliable and safe operation of equipment, advance planning of repair work is necessary.

Keywords: maintenance, repair, wear tear of equipment, sea vessels.