Файл: Модернизация электрооборудования систем жизнеобеспечения экипажа и управления судном проекта 576.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
УДК 629.5.063.4
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКИПАЖА И УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ ПРОЕКТА «576»
А.С.Чудинов
Пермский филиал ФГБОУ ВО «ВГУВТ», Россия
Аннотация. В ходе исследования были собраны и проанализированы данные, а также проведено сравнение двух систем очистки и опреснения воды - озонаторного метода и метода обратного осмоса. Оценены возможности и экономическая целесообразность установки данных систем на судне. В результате анализа был определен наиболее подходящий вариант системы, и были приведены аргументы в пользу его выбора.
Ключевые слова: озон, обратный осмос, судно, опреснение, экипаж, бытовые условия экипажа, управление судном.
MODERNIZATION OF ELECTRICAL EQUIPMENT OF LIFE SUPPORT SYSTEMS OF THE CREW AND SHIP MANAGEMENT OF THE PROJECT "576"
A.S. Chudinov
Perm branch of FSFEI HE «VSUWT», Russian Federation
Abstract. In the course of the study, data were collected and analyzed, as well as a comparison of two water purification and desalination systems - the ozonation method and the reverse osmosis method. The possibilities and economic feasibility of installing these systems on the ship are evaluated. As a result of the analysis, the most suitable variant of the system was determined, and arguments were given in favor of its choice.
Keywords: ozone, reverse osmosis, vessel, desalination, crew, living conditions of the crew, ship management.
В процессе анализа технического состояния судна были выявлены следующие недостатки:
-
устаревшая система угол указателей по причине моральным физическим износом периодически дает сбои, поэтому требуется её замена; -
устаревшая система очистки воды не обеспечивает должного качества питьевой воды, что негативно сказывается на состояние здоровья экипажа, поэтому требуется модернизация системы.
В статье рассмотрим модернизацию системы обеспечения питьевой водой, то есть систему обеспечения питьевой водой для членов экипажа судна.
В связи с интенсивными антропогенными и техногенными загрязнениями, происходит качественные и количественные изменения в состоянии водных ресурсов. Это вызывает усугубление проблем с приготовлением питьевой воды, в том числе на судах речного флота Российской Федерации. Средний возраст речных грузовых теплоходов приближается к 42 годам [2], что отражается на техническом и моральном состоянии оборудования, в том числе на станциях приготовления питьевой воды. Цель работы состоит в анализе качественных характеристик и соотношений между современными методами очистки воды, для поиска решений для данной проблемы.
Основываясь на научных исследованиях, метод фильтрации воды путем озонирования из верхних слоев, который широко используется на кораблях, рассчитан на удаление природных загрязнений из приготовляемой воды. Однако, эффективность такого метода фильтрации при очистке от химических веществ недостаточна. Технология озонирования имеет недостаток в том, что чрезмерное использование озона может привести к синтезу вредных продуктов окисления, которые трудно удаляются в процессе очистки и могут быть более токсичны, чем исходные загрязнения. Это важно учитывать при приготовлении питьевой воды на кораблях.
В настоящее время технология обратного осмоса широко используется на судах как основная стадия деминерализации при приготовлении питьевой воды. Другой важной областью применения обратного осмоса является опреснение морской воды.
Предмет исследования - модернизация водоочистительной установки методом замены системы отвечающей за приготовление питьевой воды на судне.
Цель исследования заключается в модернизации водоочистительной установки для повышения качества питьевой воды.
Задачи:
-
провести анализ текущего состояния существующей установки; -
выявить недостатки прежней озонаторной установки; -
провести сравнительный анализ технологий озонирования и обратного осмоса, -
обосновать выбор новой водоочистительной установки; -
провести экономическое обоснование модернизации.
На судне проекта 576 установлена одна система очистки питьевой воды с производительностью 0,5 м³/ч. Система обеспечивает экипаж питьевой и мытьевой водой для 14 членов экипажа. Расчетная потребляемая мощность одной системы озонирования согласно проекту составляет 7,4 кВт.
В ходе эксплуатации существующей водоочистительной установки не проводилась глубокая модернизация и качественный ремонт.
Наблюдается деградация свойств материалов со временем, такие как стеклянная колба и химстойкие резиновые прокладки. Заказать замену расходных материалов по каталогу невозможно, так как нет связи с производителем данной установки.
Идентификация эквивалентных компонентов для данного специфического оборудования является трудной задачей, из-за отсутствия широкого распространения подобных продуктов на рынке.
Обеспечение эффективной обслуживаемости стеклянной колбы требует более тщательного подхода, включая чистку с помощью медицинского спирта или электроклинера.
Необходимо проводить ручную производственную операцию для изготовления прокладок из химически стойкой резины.
Можно сделать вывод, что модернизированное оборудование не только должно иметь достаточную производительность, но и избыток мощности нежелателен.
Минимальный ежедневный требование на воду для питья и мытья каждого человека, указанный в таблице, является основным фактором в определении необходимого количества питьевой воды, которую должна производить корабельная станция.
Таблица 2 - Минимальные нормы потребления воды на человека
| Потребитель воды | Количество воды |
| Экипаж | 75 л/сутки |
Стандарты потребления воды для обеспечения комфортных условий для экипажа колеблются в диапазоне от 115 до 125 литров в день на человека.
На судах, которые получают питьевую воду из судовых систем очистки и обеззараживания воды, объем резервуаров должен обеспечить непрерывную подачу воды во время максимальных расходов и не менее 4-часовой запас воды, рассчитанный на основе стандартов.
Забортная вода из забортного ящика, подвергается процессу забора с помощью насоса забортной воды. Затем эта вода направляется в гравийный фильтр для очистки. Далее, с помощью подкачивающего насоса, забортная вода из гравийного фильтра поступает в эжектор для обработки озоном и последующего смещения.
Вода, прошедшая обработку озоном, направляется в угольный фильтр для дополнительной очистки. Затем очищенная вода поступает в резервуары для хранения. В этих резервуарах происходит ее отстаивание. После этого вода забирается насосом, подвергается процессу питьевой воды и обратной промывки, и, под давлением, направляется потребителям через гидрофор.
Основным техническим средством на станции приготовления питьевой воды является генератор озона, который представляет из себя устройство, состоящее из цилиндрических концентрических электродов. Металлические компоненты озонаторной установки изготовлены из нержавеющей стали, а диэлектрик выполнен из специального однородного стекла, способного выдерживать высокое напряжение в течение длительного времени. Внутренняя поверхность стеклянного диэлектрика обработана теплостойким металлом, таким как графитомедная или алюминиевая покрытие. Электроды и металлические части устройства заземлены.
Операционный принцип озонатора заключается в следующем: поток сухого сжатого воздуха поступает в зазор между цилиндрическим электродом и стеклянным диэлектриком. При подаче переменного напряжения между электродами возникает электрический разряд, который приводит к образованию озона. Диэлектрик исключает появление дуговых разрядов и обеспечивает равномерную структуру лучистого разряда.
При работе генератора озона возникает слабое фиолетовое свечение в зазоре между диэлектриком и электродом. Электрический разряд, необходимый для образования озона, сопровождается выделением тепла, что требует охлаждения электрода низкого напряжения. Количество синтезированного озона при постоянной температуре прямо пропорционально мощности, потребляемой в процессе разряда. Эффективность генераторов озона зависит от качества подаваемого воздуха и его температуры [1].
Метод озонирования является эффективным способом очистки питьевой воды на судах, но для его реализации требуется высокая квалификация оператора, так как озон является мощным окислителем. Одним из недостатков этого метода является образование побочных органических соединений, таких как альдегиды и кетоны, которые требуют дополнительной очистки. Кроме того, вода, обработанная озоном, обладает высокой окислительной способностью и коррозионной активностью, что требует использования материалов, стойких к озону. Неправильная дозировка озона при обработке воды может привести к образованию побочных продуктов окисления, которые могут быть более токсичными, чем исходные загрязнения, и трудно удаляемыми в процессе очистки. Кроме того, озонирование воды может привести к ухудшению процессов коагуляции и внесению химических загрязнений в воду в повышенных концентрациях в некоторых случаях [1].
Нарушения правил эксплуатации при использовании озона для очистки воды на станциях могут привести к воздействию этого вещества на организм человека в случае утечек. Концентрация озона в воздухе, равная 2 г/м³, вызывает неприятные симптомы (кашель, жжение в гортани, слабость), но не приводит к серьезным последствиям, если человек находился в загазованном помещении станции всего несколько секунд. Однако, продолжительное пребывание в таком помещении от 30 до 60 секунд может вызвать временные расстройства, включая отек легких при 5-минутном пребывании и трагические последствия при 10-минутном пребывании. В связи с этим возникает проблема защиты обслуживающего персонала на станциях очистки питьевой воды от вредного воздействия озона [1].
На данной станции приготовления питьевой воды применяется комплексный подход, включающий озонирование и хлорирование, для обеспечения необходимого уровня дезинфекции. Однако следует отметить, что выбор хлора как реагента вызывает сложные вопросы, связанные не только с дезинфекцией, но и с взаимодействием вторичных продуктов реакции.
С целью обеспечения соответствия воды санитарно-гигиеническим стандартам, установленным в Российской Федерации, возможно уменьшение количества используемых реагентов при использовании комбинации озонирования и хлорирования воды. Однако, для компенсации потерь хлора и поддержания стабильной остаточной концентрации хлора, необходимо применять немного большую дозу озона, чем доза хлора, что требует принятия грамотных решений со стороны персонала станции.
В настоящее время существует успешный опыт использования установок обратного осмоса на станциях приготовления питьевой воды. Одним из примеров является использование таких опреснительных установок на пассажирском теплоходе «Мустай Карим» проекта PV300, спущенного на воду в 2019 году.
В судовой станции приготовления питьевой воды применяется различное оборудование, включающее процессы фильтрации, озонирования и хлорирования для обеспечения качественного водоснабжения на судах внутреннего плавания.
Системы полной очистки и обеззараживания питьевой воды на судах обеспечивают автономность и высокое качество питьевой воды для всех находящихся на борту. Существует множество различных систем приготовления питьевой воды, отличающихся схемой, методом обеззараживания и производительностью, которые эксплуатируются на судах с конца 1960-х годов [5]. На судах используются три основных метода обеззараживания питьевой воды:
-
безреагентные (с обработкой эликтролизом и УФ-лампами); -
реагентные (с хлорированием или йодированием); -
озонаторные (с обработкой озоном).
Система, использующая электролиз, фильтрацией и УФ-лампами, не обеспечивает достаточной санитарной надежности на судах из-за сложности и продолжительности технического обслуживания [7].
Химические и вкусовые свойства воды остаются неизменными, но отсутствует метод оперативного контроля за эффективностью обеззараживания.
При определении требуемой бактерицидной энергии необходимо учитывать ее поглощение водой при прохождении лучей.
Кроме того, метод облучения не подходит для обеззараживания мутных вод.
Наиболее распространенной реагентной станцией приготовления питьевой воды является станция, использующая хлор в качестве реагента. Хотя данная схема проста, дешева и имеет небольшую энергоемкость, недостатки хлорирования ограничивают ее применение. Разделение системы питьевой воды на дехлорированную воду, предназначенную для приготовления пищи, и гипер хлорированную воду, поступающую к потребителям в санузлах и каютах, представляет угрозу отравления людей хлором и его соединениями. Более того, активный хлор вызывает коррозию емкостей для питьевой воды, что требует частого ремонта [6].