Глава 9 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СУДОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
9.1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ И ЗАДАЧИ
Проведение теплотехнических испытаний судов в процессе эксплуатации
необходимо для определения оптимальных режимов работы пропульсивных и
энергетических установок, выявления недостатков и разработки
мероприятий, направленных на их устранение и дальнейшее улучшение
установок [ 11,37,48].
Можно выделить следующие виды испытаний:
Стендовые - проводимые заводом по наладке отдельных узлов и агрегатов в
целом головных образцов при изготовлении нового оборудования, а также
после ремонта. Помимо наладочных проводятся сдаточные стендовые
испытания оборудования с целью проверки соответствия показателей и
характеристик техническим условиям на поставку (для нового оборудования)
или паспортным данным (для оборудования после ремонта).
Приемосдаточные — проводимые после постройки или ремонта судна. После
постройки судна проверяется соответствие энергетической установки
утвержденной технической документации (проекту). По результатам
приемосдаточных испытаний делается заключение о степени соответствия
энергетической установки утвержденной технической документации, а для
головных судов даются также рекомендации по наиболее рациональной
эксплуатации, конструктивному совершенствованию и целесообразности
применения опытных и головных образцов энергетического оборудования.
Результаты испытаний вносятся в формуляры, паспорта и другие отчетные
документы по энергетическому оборудованию и судну в целом. Испытания
после ремонта судна проводятся с целью проверки качества ремонта,
определения технического состояния и работоспособности энергетического
оборудования, систем и судна в целом.
Полные, или комплексные, — проводимые в процессе эксплуатации судна, как
правило, на головных судах серийной постройки. При испытаниях
определяются скоростные и тяговые характеристики судна, показатели
работы главных и вспомогательных двигателей, главных, вспомогательных и
утилизационных паровых котлов, опреснительных установок. По результатам
комплексных испытаний производится сравнение полученных характеристик с
паспортными и дается оценка их соответствия. Результаты комплексных
испытаний используются для технического нормирования работы судов
данного типа.
Контрольные теплотехнические — проводимые с целью получения
технико-эксплуатационных характеристик работы двигателей, паровых
котлов, пропульсивной установки, выяснения причин их отклонения от
паспортных данных и разработки мероприятий, направленных на устранение
выявленных недостатков, получения материалов для технического
нормирования расходов топлива и смазочных масел.
Специальные — вызванные необходимостью использования новых сортов топлив
и смазочных масел, модернизации энергетической или пропульсивной
установок, внедрения новшеств, направленных на повышение надежности или
экономичности работы оборудования и судна в целом, а также всестороннего
исследования работы отдельных механизмов, агрегатов и устройств.
Ответственность за подготовку и проведение стендовых и приемосдаточных
испытаний несет предприятие (завод), осуществляющее постройку или ремонт
оборудования и судна. Для организации и обеспечения проведения испытаний
заводом назначаются: ответственный сдатчик, сдаточный механик, сдаточная
бригада и испытательная партия.
Приемосдаточные испытания судна состоят из нескольких этапов. Перед
каждым этапом производится подготовка, включающая разработку детального
плана испытаний, составление перечня измеряемых параметров, комплектацию
и проверку контрольно-измерительных приборов и устройств, составление
индивидуальных и сводных бланков записей результатов измерений.
Готовность судна к проведению каждого этапа испытаний должна
подтверждаться старшим представителем заказчика (группы наблюдения) на
предприятии.
Проведение других видов испытаний планируется и организуется
судовладельцем. Подготовка к ним включает три основных этапа.
I. Выбор конкретного судна и обследование его технического состояния.
Суда, находящиеся в эксплуатации, перед испытаниями должны пройти
докование. В случае невозможности постановки судна в док необходимо
произвести водолазный осмотр руля, винта, бортовых килей и поверхности
корпуса. Недопустимо проведение испытаний судна со следами обрастания
корпуса, вмятинами, с поврежденными коррозией лопастями винтов и
наличием на них признаков деформации от ударов. У выбранного для
испытаний судна корпус, гребной винт, двигатели, паровые котлы,
обслуживающие их системы и механизмы должны находиться в хорошем
техническом состоянии. Новые главные двигатели, а также двигатели, у
которых производилась замена деталей ЦПГ должны быть полностью обкатаны.
Не допускается проводить испытания двигателей, износы деталей которых
близки к предельным. Главные двигатели должны развивать номинальную
мощность при номинальном числе оборотов, работая при этом бездымно.
Поверхности нагрева паровых котлов со стороны воды и газов должны быть
чистыми.
При обследовании технического состояния судна разрабатываются
принципиальные схемы подключения вновь устанавливаемых
контрольно-измерительных приборов. Производятся вскрытие и осмотр всех
или отдельных цилиндров двигателей, газовых турбин, воздушных
компрессоров и воздухоохладителей, паровых котлов со стороны газов и
воды. Результаты осмотра оформляются актами. В необходимых случаях
осуществляется отбор проб имеющихся отложений нагаров, шлама и накипи с
последующим выполнением лабораторного анализа. Производится проверка и
наладка топливной аппаратуры, регулировка фаз газораспределения и
топливоподачи, проверка наличия и исправности штатных
контрольно-измерительных приборов, а также контроль за монтажом вновь
устанавливаемых измерительных приборов. Выполняется тарировка мерных
баков и других средств измерений.
Перед выходом в рейс оформляется акт готовности судна к проведению
испытаний в соответствии с требованиями Программы и методики испытаний.
II. Разработка программы и методики испытаний.
Приемосдаточные испытания судовых дизелей на заводах-изготови-телях
проводятся в соответствии с ГОСТ 7433—55 и ГОСТ 10448 —80, на судне — в
соответствии с ГОСТ 21792—76.
В условиях эксплуатации испытания СЭУ проводятся судовым экипажем,
теплотехническими партиями судовладельца или проектно-исследовательских
организаций.
Испытаниям могут подвергаться как вся силовая установка в целом, так и
отдельные ее элементы. В зависимости от поставленных задач объем
проводимых испытаний может существенно изменяться. Например, объем
испытаний отдельной части силовой установки с исследовательской целью
может быть весьма значительным, применяемая методика может потребовать
использования сложной современной измерительной аппаратуры.
При планировании испытаний разрабатывается программа, где излагается
методика проведения испытаний и указывается перечень
контрольно-измерительной аппаратуры. Остановимся на ряде общих
основополагающих вопросов, которые должны учитываться при разработке
методики и при проведении испытаний.
При испытаниях, наряду с установкой дополнительных измерительных
приборов, целесообразно в наибольшей мере использовать штатные судовые
контрольно-измерительные приборы. Перед проведением испытаний необходимо
убедиться в исправности этих приборов, наличии удостоверений госповерки
и пломб.
Для определения отдельных параметров и возможности выбора оптимальных
режимов силовой установки испытания проводят при различных нагрузках и
условиях, но на установившихся режимах работы испытуемых агрегатов или
судна в целом. Например, для достижения установившегося режима работы
парового котла на жидком топливе или малооборотного двигателя мощностью
свыше 3000 кВт требуется не менее 30 мин. Перед началом испытаний
необходимо произвести контрольные замеры основных показателей режима.
Испытания можно начинать после того, как полученные через установленные
для замеров промежутки времени контрольные отсчеты подтвердят, что режим
носит установившийся характер.
Для паровых котлов на жидком топливе, главных двигателей и паротурбинных
установок длительность опытов при установившемся режиме должна быть не
менее 2,5 ... 3 ч. Промежуток времени между отдельными замерами
устанавливается с учетом длительности опыта таким, что-бы за период
отдельного опыта число наблюдений по каждому прибору было не менее 8 ...
10. Следует учитывать, что при прочих равных условиях, погрешности и
ошибки будут тем меньше, чем больше было замеров и чем чаще они
производились. Все замеры в течение всего опыта должны производиться
через равные промежутки времени, без припусков.
Испытания по определению тяго-скоростных характеристик судна должны
производиться при волнении моря не выше 3 баллов и ветре не более 4
баллов. Испытания на тралении производятся в условиях нормальной
промысловой работы судна. В связи с необходимостью продолжительного
движения судна одним курсом испытания следует проводить на свободной
акватории в условиях хорошей видимости и при отсутствии других судов,
расхождение с которыми могло бы вызвать необходимость изменения скорости
или курса. Ходовые испытания следует начинать с выполнения ряда опытов
(34) на мерной линии для определения поправки лага. Остальные опыты
могут проводиться во время перехода в порт назначения или район
промысла.
III. Подготовка измерительных приборов и приспособлений.
Измерительные приборы комплектуются в соответствии с методикой или
Программой испытаний. В табл. 9.1 приведен примерный перечень
параметров, измеряемых в процессе испытаний, и приборов. Перед
проведением испытаний все приборы подвергаются поверке или тарировке.
Результаты поверки показателей прибора дня всей зоны делений шкалы
прибора вносятся в его аттестат. Точность показаний прибора определяется
его погрешностью. Погрешность прибора — это выраженная в единицах шкалы
прибора разность его показаний и действительного значения измеряемого
параметра. Относительную погрешность прибора выражают в процентах от
действительного значения измеряемого параметра. Например, если показания
термометра отличаются от действительной температуры на 2° С, то при
температуре 200° С относительная погрешность составит 1 %.
Погрешность прибора, соответствующая нормальным условиям его работы,
называется основной погрешностью и определяет класс точности прибора.
Так, прибор имеющий основную погрешность 2 %, является прибором второго
класса точности. Класс точности отмечается на шкале прибора цифрой,
помещенной в кружке. При измерениях, кроме систематических погрешностей,
обусловленных качеством прибора и условиями его установки, возможны
упущения, связанные с искажением отсчета или неверной записью, и
случайные погрешности. Для устранения систематических погрешностей к
показаниям прибора вводят поправки на основании тарировки или с учетом
установки его. Например, если манометр установлен на 2 м выше точки, в
которой измеряется давление воды, то давление по шкале манометра будет
всегда на 0,02 МПа ниже действительного давления воды в точке измерения.
Заведомо искаженные отсчеты по приборам, оказавшиеся внесенными в
таблицы наблюдений, при дальнейшей обработке материалов испытаний должны
исключаться.
Среднее за период опыта значение измеряемого параметра, как правило,
определяют в виде среднего арифметического из всех измерений.
Исключением являются случаи, когда при применении косвенного мето-одна и
та же величина измерена несколько раз, положительную или отрицательную
разность V. между результатом отдельного измерения и средним
арифметическим значением всех измерений называют остаточной погрешностью
измерения. При испытаниях судовых силовых установок отклонение любого из
отсчетов от среднеарифметического значения этой величины за время опыта
может явиться следствием не только погрешностей измерения, но и
результатом непостоянства измеряемого параметра. Например, отклонение
может быть следствием колебания давления или иного параметра в течение
опыта, режим которого был недостаточно установившимся. При испытаниях в
эксплуатационных условиях режим, при котором проводится опыт, можно
считать установившимся, если отклонение любого отдельного отсчета от
среднеарифметического значения измеряемого параметра не превышает 10 %.