Эксплуатация современных судовых дизельных установок

Геннадий Гоголев, 2023

В книге изложены особенности эксплуатации современных судовых дизельных энергетических установок, влияние на их работу эксплуатационных условий. Рассмотрены характеристики пропульсивного комплекса, конструкция и эксплуатация ВРШ, современные валогенераторы, области допустимых эксплуатационных режимов главных двигателей (ГД).Подробно рассмотрены системы автоматического управления современными ГД (WECS-9520, Norcontrol AutoСhief III), и пропульсивным комплексом (AutoChief C20, AutoChief® 600, DENIS-9520, BERG Propulsion), описано оборудование, типовые неисправности, методы контроля технического состояния и диагностирования ГД.Описаны современные технические средства и системы наддува, предназначенные для эффективной эксплуатации ГД на малых и экономичных ходах, влияние внешних и эксплуатационных условий, особенности технического использования ГД, в том числе и в особых условиях.

Геннадий Вениаминович Гоголев

Эксплуатация современных судовых дизельных установок

Рецензенты:

В. М. Величко — механик I разряда ДВС, суперинтендант компании Primerose Shipping Co.Ltd.

Е. А. Трофимов — механик I разряда ДВС.

В книге изложены особенности эксплуатации современных судовых дизельных энергетических установок. Рассмотрены характеристики пропульсивного комплекса, конструкция и эксплуатация ВРШ, области допустимых эксплуатационных режимов главных двигателей, особенности их технического использования в особых условиях, эксплуатация современных двигателей с электронным управлением,

Описаны современные технические средства и системы наддува для эффективной эксплуатации ГД на малых и экономичных ходах, влияние внешних и эксплуатационных условий, особенности технического использования ГД, в том числе и в особых условиях.

Даны сведения о современных валогенераторных установках малооборотных ГД типа PTO/RCF и PTO/CFE, позволяющих обеспечивать электроснабжение судна на режимах частичных нагрузок, об особенностях использования в судовых дизельных установках низкосернистых топлив типа ULSFO (0,10 % S), VLSFO (0,50 % S).

Подробно рассмотрены системы автоматического управления современными ГД (WECS-9520, Norcontrol AutoСhief III, UNIC) и пропульсивным комплексом (AutoChief C20, AutoChief® 600, DENIS-9520, BERG Propulsion), описано оборудование, типовые неисправности, методы контроля технического состояния и диагностирования элементов судовых дизельных установок.

Рассмотрены конструкции современных гидропневматических электронных регуляторов частоты вращения дизелей, методы их настройки, типовые неисправности. Обобщен зарубежный опыт по созданию, компановке и эксплуатации автоматических систем управления пропульсивным комплексом.

Предназначено для специалистов, эксплуатирующих судовые дизельные установки, а также полезна учащимся морских учебных заведений.

Предисловие

Дизельные энергетические установки, отличающиеся высокой экономичностью, надежностью и управляемостью, наиболее широко используются в современных судовых пропульсивных комплексах (ПК).

СДЭУ эксплуатируются при различных внешних, эксплуатационных условиях в широком диапазоне режимных параметров. Эффективная и безопасная эксплуатация обеспечивается во многом за счет технически грамотного обслуживания оборудования СДЭУ, что позволяет избежать необоснованную работу судового энергетического оборудования при чрезмерных механических и тепловых нагрузках.

Конфигурации допустимых областей эксплуатационных режимов современных двигателей, работающих на винты как фиксированного, так и регулируемого шагов, с валогенератором (ВГ) и без него, достаточно разнообразны.

Современные валогенераторные установки малооборотных ГД позволяют обеспечивать электроснабжение судна и на основных эксплуатационных, и на режимах частичных нагрузок. Используются ВГ с постоянным передаточным числом (PTO/GCR), с постоянной частотой вращения (PTO/RCF), с постоянной электрической частотой (PTO/CFE).

Современные технические средства и системы наддува, позволяют безопасно и достаточно эффективно эксплуатировать ГД на малых и экономичных ходах за счет байпасирования ГТН (Exhaust Gas Bypass, сокращенно EGB), регулируемого поворотного соплового аппарата турбины, сокращенно VTA; отключения ГТН (TC Cut-Out System).

Эксплуатация ГД при пуске, разгоне, реверсировании, на аварийных режимах, а также в ледовых, штормовых и других особых условиях имеет свои особенности и требует особого внимания. Безопасная эксплуатация во время шторма предотвращает аварии и крушения судов, которые, к сожалению, еще происходят. Сравнительно недавние крушения таких судов как лайнер «Эстония», танкеры «Эрика», «Престиж», контейнеровоз «Мол Комфорт», а также произошедшие уже в двадцатые годы потери танкера «Китус», грузовых судов «Unit K» и «Хейва Мару», судна ро-ро «Daha», рыболовецкого судна «Восток», сухогруза «Luno» и др. С ноября 2020 года в штормовых условиях произошло 6 инцидентов с потерей груза. Ежегодно в море теряется порядка 1,5 тысяч контейнеров.

Изложены сведения о современных измерительных приборах, комплексах и методах диагностики. Характерный вид индикаторных диаграмм при различных неисправностях позволяет быстро идентифицировать последние. Использование современных высокотехнологичных конструкций и систем управления ВРШ обеспечивают необходимую повышенную надежность и безопасность мореплавания.

Реализация тех или иных режимов работы связана с техническим использованием дистанционных автоматических систем управления. Установившиеся, а тем более неустановившиеся режимы работы СДУ, обеспечиваются автоматизированными системами управления главным двигателем и движением судна, знания о структуре, составе, регулировочных настройках и возможных неисправностях которых необходимы для успешной безаварийной эксплуатации судовых ДЭУ.

Актуальной проблемой остается получение более полных знаний по особенностям работы и надежной эксплуатации дизельных двигателей и систем автоматического управления современными пропульсивными установками. Достаточно подробное рассмотрение вопросов, касающихся конструкции, обслуживания, настройки, поиска неисправностей как новых, так и уже не новых систем регулирования частоты вращения дизелей будет полезно эксплуатирующим их специалистам.

Особое внимание уделено современным высокотехнологичным двигателям с электронным управлением Wärtsilä типа Sulzer RT-flex с системой управления WECS-9520 и двигателям международной компании «MAN Diesel & Turbo» типов ME, ME-C, ME-B, CR. Изложены сведения по системам управления движением AutoChief C20, AutoChief® 600, DENIS-9520, Alphatronic 2000.

Актуальной проблемой в настоящих экономических условиях (необходимость более широкого освоения северного морского пути) является обеспечение успешной и безопасной эксплуатации современных высокоэкономичных ГД в условиях ледового плавания (работа с “облегченым” винтом, арктический перепуск наддувочного воздуха, подогрев охлаждающей воды, рекомендации по пуску и нагружению, расчет времени предварительного подогрева).

Актуальным и необходимым является рассмотрение свойств и особенностей применения низкосернистых топлив ULSFO (0,10 % S), VLSFO (0,50 % S), процедуры проверки их совместимости, обеспечения смазывающей способности и вопросы подготовки и модернизации топливных систем.

Подробное рассмотрение принципов действия, функций, конструктивных особенностей различных гидравлических и электронных регуляторов частоты вращения, методов их настройки и типовых неисправностей способствует их более эффективному использованию.

Рассмотрено влияние гидрометеорологических условий плавания и методы приведения мощности и расхода топлива к стандартным условиям согласно

ГОСТ Р 52517–2005 (ИСО 3046–1:2002).

Автор настоящей книги доцент, к.т.н., имеющий опыт работы на различных судах и длительный опыт преподавательской работы в морских высших учебных заведениях, при написании книги использовал значительное количество технической литературы и документации, прибегал к консультациям специалистов, непосредственно занимающихся эксплуатацией современных диэельных установок. Автор выражает особую благодарность суперинтендантам Величко В. М. (компания Primerose Shipping Co.Ltd.), Оверко В. С., Тимченко Р. И. (компания Laskaridis Shipping Co.Ltd.), старшему механику Трофимову Е. А., капитану дальнего плавания Величко А. В. и инженеру Слободянюку В. Л. за оказанную помощь, высказанные рекомендации и замечания.

В условиях непрерывного сокращения объема часов, выделяемых на изучение ключевых дисциплин, необходимых для успешного проектирования и эксплуатации судовых энергоустановок, как, впрочем, и других технических объектов, необходимо наличие доступной, современной технической литературы (как в печатной, так и электронной форме), описывающей особенности эксплуатации как широко известного, так и нового оборудования.

Технологическое отставание в двигателестроении можно ликвидировать на основе развития собственных разработок и тщательного изучения и анализа зарубежного опыта и достижений. Подробная информация по современным зарубежным разработкам будет полезна инженерам создателям отечественной техники.

В монографии не рассматриваются типовые отказы и вопросы эксплуатации систем СДУ, так как они достаточно изложены в предыдущей книге [9] и другой известной литературе.

Китайское “экономическое чудо” основано на творческой переработке передового опыта, технологий, создании собственного интеллектуального потенциала нации за счет действительно эффективной системы образования на всех уровнях. Те, кто были в Китае, наверное, обратили внимание на отсутствие детей на улицах. Они с утра до 8 часов вечера в школах. В результате мы с удивлением наблюдаем непривычно трудолюбивых, упорных китайских студентов и специалистов, которые, кстати, в отличие от многих других уверены, что у них будет работа по специальности.

Повсеместное увлечение наспех организованными дистанционными методами обучения с сокращенным объемом, с целью экономии средств и затрат на образование, не заменят работу с опытными преподавателями и современной учебной технической литературой, которой очень мало.

Целью изложенных материалов и рекомендаций, является прежде всего помощь судовым механикам и выпускникам морских учебных заведений. В издании рассмотрен ряд специальных, достаточно узких вопросов, связанных с эксплуа — тацией и дистанционным автоматическим управлением судовых дизельных энергоустановок в обычных и особых условиях. Книга полезна учащимся морских учебных заведений для приобретения современных профессиональных знаний.