CC BY
0УДК 621.313.33
И.В. Нестерук
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУДОВЫХ СИСТЕМ ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИКИ
Автоматизация технологических процессов является одним из основных способов повышения эффективности судовых систем и технологического оборудования. Качественная работа автоматики обеспечивает непрерывность рабочего процесса, поддержание параметров в пределах установленных норм, защиту от нестандартных режимов, а также в целом надежность и безопасность эксплуатации технических систем. Развитие элементной базы систем автоматического управления существенно расширяет возможности их применения в судовых технологических комплексах и способствует повышению эффективности обслуживаемых технологических процессов. В связи с этим возникает целесообразность замены устаревших элементов автоматики на новые образцы, чтобы повысить функциональность и эффективность производственных комплексов. Кроме того, в процессе эксплуатации судна и отдельных видов оборудования вскрываются проектные недостатки, которые требуется устранить для обеспечения нормализации технологического процесса. В этом случае также необходимо использовать более современную элементную базу, внедрение которой позволит не только устранить недостатки, но и расширит функциональные возможности технологического комплекса. В статье на примере датчиков контроля уровня жидкости приводится обоснование их замены в одной из судовых технологических систем.
Ключевые слова: автоматика, автоматическое управление, датчики уровня, электропривод, техническая эксплуатация, эффективность, надежность, безопасность.
I.V. Nesteruk
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: [email protected]
SHIP SYSTEMS EFFICIENCY IMPROVEMENT BY INTRODUCING MODERN AUTOMATION ELEMENTS
Automation of technological processes is one of the main ways to improve the efficiency of ship systems and technological equipment. High-quality operation of automation ensures the continuity of the work process, maintaining parameters within established standards, protection from non-standard modes, as well as overall reliability and safety of operation of technical systems. The development of the element base of automatic control systems significantly expands the possibilities of their application in ship technological complexes and contributes to increasing the efficiency of the serviced technological processes. In this regard, it becomes expedient to replace outdated automation elements with new models, thereby increasing the functionality and efficiency of production complexes. In addition, during the operation of the vessel and individual types of equipment, design deficiencies are revealed that need to be eliminated to ensure the normalization of the technological process. In this case, it is also necessary to use more modern element base, the implementation of which will not only eliminate the deficiencies, but also expand the functionality of the technological complex. Using the example of liquid level control sensors, the rationale for their replacement in one of the ship's technological systems is given in the article.
Key words: automation, automatic control, level sensors, electric drive, technical operation, efficiency, reliability, safety.
Потребности судовладельцев рыбодобывающей промышленности растут с каждым годом все больше и больше. Это, в свою очередь, прямо или косвенно подталкивает судовладельцев
на некое развитие своего рыбодобывающего флота. Судовладельцы не жалеют финансирования на улучшение и ускорение процессов обработки рыбы.
Рыбный цех судов стараются снабдить максимально современным обрабатывающим оборудованием, которое способно: ускорить процесс обработки, обслуживаться с наименьшими затратами для судовладельца, не привлекать большое количество персонала к процессу работы оборудования. Все это благоприятно складывается на финансовом положении судовладельца. Однако качество и объемы производства нужно повышать не только прямо, но и косвенно. К одному из таких улучшений технологического оборудования можно отнести частичную модернизацию цепи управления насосов-измельчителей.
Эта модернизация способна не только увеличить объемы и качество выпускаемой продукции, но также повысить общий уровень техники безопасности рабочего персонала в рыбном цеху, снизить риск выхода из строя других силовых агрегатов рыбного цеха, и в целом повысить исправность и стабильность работы всего процесса по обработке рыбы, к которому и стремятся все судовладельцы [1].
В основном все суда рыбопромыслового флота РФ были построены примерно в 90-х годах, и большая часть силовых агрегатов технологического оборудования попросту устарела и нуждается в замене. Однако замена старого оборудования на новое не всегда экономически выгодна и целесообразна, если есть возможность модернизировать имеющееся оборудование и при этом получить такой же результат, который бы получился и при полной замене [2].
Почти на всех судах постройки 90-х годов насосы-измельчители рыбного цеха устроены одинаково. Есть два режима работы насосов: автоматический и ручной. Автоматический режим представляет собой опустошение колодца с отходами после замыкания цепи питания поплавковым датчиком. Как только колодец полностью заполняется водой, вода поднимает поплавок и замыкает цепь управление насоса на работу, причем время, которое он работает, равно рассчитано на полное опустошение колодца [3, 4].
Как только установленное время проходит, работа насоса прекращается, и колодец заново набирается водой. Ручной режим работы применяется в экстренных ситуациях, когда автоматический режим не работает, или поток воды на колодец, в котором находится насос, очень большой и целесообразно использовать ручной режим работы насоса.
Особенность конструкции автоматического режима работы заключаются в исполнении поплавкового датчика, изображенного на рис. 1, который и организует автоматический режим работы насоса.
Рис. 1. Поплавковый датчик
Датчик представляет собой поплавок, расположенный и прикрепленный на поверхности колодца. Датчик имеет два функциональных положения, а именно: крайнее верхнее и крайнее нижнее. Когда толща воды поднимает поплавок до крайнего верхнего положения, насос начинает работать.
Однако у данного вида датчика есть некоторые технические просчеты, которые не позволяют ему работать во всех возможных условиях. Одним из таких условий является низкая температура в рыбном цеху. Когда температура в рыбном цеху опускается ниже нуля градусов
по Цельсию, возникает риск намерзания воды и частиц отходов на самом поплавке. Это, в свою очередь, создает некое препятствие для достижения крайнего верхнего положения датчика, и как следствие это приводит к невозможности работы насоса в автоматическом режиме. Если в цепи управления выбран автоматический режим работы, и датчик не срабатывает, то рыбный цех начинает тонуть в отходах с водой.
Во избежание данных проблем оптимальным решением по частичной модернизации насосов-измельчителей будет являться замена поплавковых датчиков на датчики давления, конструктивные особенности которых позволяют избежать всех вышеперечисленных проблем.
Датчики давления являются более эффективным и надежным элементов автоматики, работоспособность которых практически не зависит от внешних факторов. В этом заключается их главное преимущество [5].
Данные датчики начали устанавливать на судах 2000-х годов постройки. Конструктивно датчик давления представляет собой металлический стакан, опущенный к самому верхнему положению уровня воды в колодце, соединенный резиновым шлангом с реле давления, изображенного на рис. 2.
ь!
Рис. 2. Реле давления
Когда толща воды попадает в стакан, она начинает толкать воздух, который находится в шланге, а воздух в свою очередь создает давление на мембрану, расположенную внутри реле, которая и замыкает цепь автоматического режима работы насоса. Благодаря этим конструктивным особенностям данного вида датчиков, намерзание воды и частиц отходов на этом датчике ни коем образом не сказывается на его работе, а значит гарантировано опустошение колодцев насосами согласно автоматическому управлению, без привлечения рабочего персонала. Также предполагается, что палуба завода не будет завалена отходами, а значит минимизируется риск забраковок продукции, а также повышается общая техника безопасности рабочего персонала в рыбном цеху.
Несмотря на то что повышение производительности рыбного цеха путем замены или модернизации старого оборудования зачастую является сильно финансово затратным, есть силовые агрегаты, даже частичная модернизация которых может нести за собой положительные эффекты для всего рыбного цеха в целом при меньших затратах, чем замена старого оборудования на новое [6].
Таким образом, замена устаревших и неэффективных элементов автоматики на современные и более технически совершенные устройства позволит решить ряд технологических проблем, связанных с особыми условиями эксплуатации, а также повысить надежность и безопасность системы в целом. В судовых условиях факторы надежности и безопасности являются приоритетными, и их обеспечение является важной задачей [7].
Кроме того, эффективная работа системы очистки предотвращает возможность затопления производственных помещений, снижает воздействие забортной воды на электрооборудование, расположенное в цеху, и способствует повышению качества и эффективности производства. Немаловажным фактором также является улучшение условий труда персонала рыбообрабатывающего цеха, что в свою очередь, несомненно, существенно влияет на производительность труда.
Литература
1. Белов О.А. Техническое обеспечение морских судов как фактор эффективной и безопасной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Четвертой междунар. науч.-техн. конф. (25-26 ноября 2021 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022. - С. 5-9.
2. Белов О.А. Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. (17-18 октября 2018 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2019. - С. 5-9.
3. К вопросу совершенствования судоремонта и технического обслуживания морских судов Камчатского края / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.О. Рогожников, Ю.В. Крутень // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XIV Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. (21-22 марта 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2023. - С. 109-112.
4. Исследование тепловых процессов асинхронного электродвигателя в продолжительном режиме работы с вариативной нагрузкой / Г.С. Мясников, К.Р. Федосеев, Н.С. Рябовол, О.А. Белов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 58-62.
5. Федосеев К.Р. Исследование тепловых процессов асинхронного электродвигателя в кратковременном режиме работы с номинальной нагрузкой / К.Р. Федосеев, Н.С. Рябовол, Г.С. Мясников, О.А. Белов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 86-90.
6. Белов О.А., Марченко А.А., Труднев С.Ю. Анализ расчетно-аналитических методов прикладных задач технической безопасности // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2015. - № 4. - С. 7.
7. Белов О.А., Парфенкин А.И. Обзор основных факторов снижения безопасности сложных технических систем // Вестник Камчатского государственного технического университета. -2015. - № 35. - С. 11.
