Eng
Главная Порт Эффективность применения технологии ТСК в судовых машинах и механизмах – по резу...
Последний документ


Патент № 2415176


Научное руководство



Зуев Валерий Владимирович

Доктор геол.-минер. наук, академик РАЕН, автор четырех научных открытий, в которых выявлены новые энергетические подходы к объяснению и предсказанию физико-химических свойств минеральных и других кристаллических веществ

Рекомендательное письмо...


Кто на сайте
Сейчас 14 гостей онлайн
Эффективность применения технологии ТСК в судовых машинах и механизмах – по результатам испытаний на теплоходах «Ладога» и «Эридан» (ТА «Дизель Тест»)

Исследование эффективности применения в судовых машинах и механизмах технологии ТСК, восстанавливающей состояние пар трения
(по результатам испытаний на теплоходах «Ладога» и «Эридан»)

Введение

Технология ТСК – научная разработка в перспективном направлении, способном внести существенный вклад в совершенствование технической эксплуатации судовых технических средств (СПС). Сущность технологии ТСК состоит в нанесении на трущиеся металлические поверхности защитного слоя, который не уступает защищаемому металлу по прочности, но превосходит его по износостойкости, по антизадирным и антикоррозионным свойствам и обладает меньшим коэффициентом трения Основной технический эффект, ожидаемый от применения технологии в машинах и механизмах, это, во-первых, экономия энергии за счет снижения потерь на трение, во-вторых, снижение расхода сменно-запасных частей за счет уменьшения износа поверхностей в парах трения и, в-третьих, сокращение ремонтного времени и труда, затрачиваемого на восстановление технического состояния СТС.

Первый опыт применения технологии ТСК в судовых машинах и механизмах проведен на т/х «Ладога» и т/х «Эридан». Выполненные на этих судах измерения показали значительное уменьшение потерь на трение и снижение расхода масла на угар. Этим измерениям посвящен первый раздел исследования.

Значительное снижение расхода масла на угар явилось новым проявлением эффекта от применения технологии. Ранее, при использовании технологии в автомобильных двигателях, этот эффект так существенно себя не проявлял. Анализу этого эффекта отведен второй раздел.

Для оценки эффективности применения технологии ТСК на судах необходимы данные о сроках службы защитного слоя в судовых машинах и механизмах. В настоящее время этих данных нет. Остается использовать известные данные о сроке службы защитного слоя в автомобильных дизельных двигателях, конвертируя автотранспортные единицы измерения наработки оборудования в судовые единицы. Такая конвертация проделана в третьем разделе.

Важной составляющей экономического эффекта, возникающего при применении технологии ТСК, является экономия затрат на горюче-смазочные материалы (ГСМ), складывающаяся из экономии затрат на топливо и смазочное масло. Экономия затрат на топливо обусловлена снижением потерь на трение, а экономия затрат на масло – снижением расхода масла на угар. Схема расчета экономии затрат на ГСМ, базирующаяся на измеренном эффекте и сделанной оценке срока службы защитного слоя, представлена в четвертом разделе.

Выгодность применения технологии ТСК на конкретных объектах зависит от экономической отдачи, получаемой в результате реализации технического эффекта, и от затрат на внедрение технологии. На начальной стадии использования технологии ТСК невозможно определить величину отдачи и точно оценить выгодность внедрения. Однако нужна хотя бы приблизительная оценка, которая поможет уйти от принятия убыточных решений. Для такой оценки предлагается критерий целесообразности применения технологии ТСК и понятие о предельной плате за ее применение. Суть этих предложений изложена в пятом разделе.

При внедрении новой технологии возникает комплекс организационно-технических вопросов. Перечню этих вопросов и рекомендациям по решению некоторых из них посвящены два последних раздела исследования.

1. Результаты испытаний на т/х «Ладога» и т/х «Эридан»

Реагент, вызывающий образование защитною слоя в парах трения, введен в системы смазки следующих объектов:
1) на т/х «Ладога»: главный двигатель, реверс-редуктор, дизель-генератор;
2) на т/х «Эридан»: главный левый двигатель, левый редуктор, дизель-генератор.

Цель испытаний состояла в том, чтобы оценить влияние защитного слоя на величину угара циркуляционного масла в двигателях и на величину механических потерь в двигателях и редукторах.

1.1. Изменение расхода на угар циркуляционного масла в двигателях

Определены изменения расходов на угар в главном двигателе т/х «Ладога» и в главном левом двигателе т/х «Эридан». На каждом из этих двигателей методом учета доливок были определены два значения расхода. Первое – средний часовой расход за 150 часов работы двигателя, предшествовавших вводу реагента. Второе – средний часовой расход за 150 часов работы, последовавших за вводом реагента. Разность первого и второго значений представляет собой искомое изменение расхода. На обоих двигателях зафиксировано уменьшение расхода. На двигателе «Ладоги» расход масла был 0,65 кг/ч, стал 0,35 кг/ч, уменьшение составило 0,3 кг/ч или 46%. На двигателе «Эридана» расход масла был 0,9 кг/ч, стал 0,55 кг/ч, уменьшение составило 0,35 кг/ч или 39%.

1.2. Изменение механических потерь в двигателях и редукторах

1.2.1. Изменение механических потерь в главном двигателе и реверс-редукторе т/х «Ладога»

Для определения изменений механических потерь в главном двигателе и реверс-редукторе т/х «Ладога» использованы результаты неоднократных измерений индикаторной мощности и частоты вращения вала двигателя, проводимых при разных внешних условиях до применения реагента, образующего защитный слой, а также результаты измерения, проведенного примерно через 100 часов работы двигателя после ввода реагента. Результаты измерений, расчетов и оценок отдельных потерь приведены в таблице 1.1 (см. конец раздела). Пояснения к таблице даны ниже.

Первые два измерения проведены на разных скоростных режимах при постоянном значении температуры и вязкости забортной воды, и, следовательно, при постоянном значении коэффициента «тяжести» винтовой характеристики. Они позволили установить зависимости механических потерь от частоты вращения в элементах движительной установки, действующие до применения в двигателе и редукторе реагента, образующего защитный слой. Схема механических потерь в движительной установке т/х «Ладога» показана на рисунке 1.1. При пользовании схемой следует иметь в виду, что отображенные на ней механические потери в двигателе являются суммой трех составляющих: потерь на трение, на газообмен и на привод навешенных механизмов.

Зависимости всех видов механических потерь от частоты вращения вала двигателя показаны на рисунках 1.2 и 1.3. Зависимость потерь на газообмен установлена измерениями. Остальные – методом подбора коэффициентов линейных уравнений. Требования к коэффициентам следующие.

Значение каждой из потерь на номинальном режиме должно соответствовать своей заданной величине. Гак, для подшипников гребного вала заданная величина потерь на трение на номинальной частоте вращения вала – 1,5 кВт (примерно 1% от передаваемой мощности). Для реверс-редуктора – 18 кВт (11% от передаваемой мощности), для привода навешанных механизмов – 3,8 кВт (2% от индикаторной мощности), для потерь на трение в двигателе – 19 кВт (10% от индикаторной мощности ).

Второе требование – вычисленные значения коэффициента «тяжести» винтовой характеристики при 651 и при 486 об/мин должны совпадать по определению. Расчеты показывают, что требование выполняется, если сумма всех потерь на режиме 651 об/мин равна 40,5 кВт, а на режиме 486 об/мин 32.6 кВт. Значения коэффициентов уравнений потерь настраивают так, чтобы получить требуемые суммы.

Третье измерение проведено при другом значении температуры и вязкости забортной воды. Его использование позволяет установить зависимость коэффициента «тяжести» винтовой характеристики от вязкости воды, которая необходима для анализа данных, полученных при четвергом измерении, проведенном после нанесения защитного слоя. Значения всех видов потерь, приведенные в третьем столбце таблицы, вычислены по зависимостям, показанным на рисунках 1.2 и 1.3. Эти значения использованы для определения новой величины коэффициента «тяжести» винтовой характеристики, содержащейся в третьем столбце таблицы.

Полагая, что связь коэффициента «тяжести» и вязкости воды линейна, и имея две пары значении аргумента и функции, получаем зависимость, отображенную на рисунке 1.4. Используем ее для определения значения коэффициента «тяжести» при четвертом измерении, зная, что температура забортной воды упала до 4 градусов Ц и ее кинематическая вязкость стала равной 1,57 м*м/с. По графику получаем значение коэффициента «тяжести», равное 4,1/1000000.

Рассмотрим данные, содержащиеся в четвертом столбце таблицы. В ячейках, отведенных для механических потерь, даны два значения. Мелким шрифтом показаны значения, рассчитанные по зависимостям, полученным до нанесения защитного слоя. Их использование при расчете коэффициента «тяжести» дает значение, равное 3,77/1000000, не соответствующее реальной температуре и вязкости забортной воды.

При значении коэффициента «тяжести», соответствующему реалиям и равному 4,1, мощность, потребляемая винтом, оказывается на 8,3 кВт выше той, что рассчитана по прежним зависимостям механических потерь. Увеличение мощности, передаваемой винту, происходящее при том же значении индикаторной мощности, осуществимо только в том случае, если сумма механических потерь в движительной установке уменьшилась на величину, равную полученному мощностному приросту. Следовательно, имеет место уменьшение механических потерь на 8,3 кВт.

В связи с тем, что четвертое измерение выполнено после нанесения защитного слоя, правомерно предположить, что защитный слой является причиной полученного уменьшения механических потерь. Так как защитный слой нанесен на трущиеся поверхности двигателя и реверс-редуктора, то отмеченное уменьшение следует отнести на счет потерь на трение в двигателе и реверс-редукторе. Уменьшение этих потерь составило 26%. Новые зависимости этих потерь от частоты вращения показаны нижней парой линий на рисунке 1.2.

1.2.2. Изменение механических потерь в главном левом двигателе и левом редукторе т/х «Эридан»

Для оценки изменения механических потерь в движительной установке левого борта проведены два измерения индикаторной мощности и частоты вращения на левом главном двигателе. Первое – до ввода реагента. Второе – через 150 часов работы двигателя после ввода реагента. Оба измерения проведены при шаге винта, равном 7. В первом случае частота вращения винта составила 293 об/мин, во втором – 296 об/мин. Результаты измерения индикаторной мощности и расчета потерь мощности в элементах движительной установки показаны на рисунке 1.5.

Поясним, как получены представленные в первой части рисунка величины.

Индикаторная мощность, равная 431 кВт (66% от номинала), – измерена.

Величина механических потерь в двигателе рассчитана по зависимости, построенной на двух допущениях. Первое – на номинальном режиме механические потери равны десяти процентам вырабатываемой индикаторной мощности и составляют 66 кВт (номинальный механический КПД равен 0,9). Известно, что механические потери при работе по нагрузочной характеристике незначительно снижаются с уменьшением вырабатываемой мощности. Второе допущение определяет, что снижение равно 1% на каждые 10% изменения мощности. По расчетной зависимости механические потери в двигателе при 66% мощности составляют 64 кВт.

Механические потери в двигателе состоят из потерь на трение, газообмен и на привод навешенных механизмов. Потери на газообмен измерены и составили 11 кВт. Приняв затраты на привод механизмов равными 6 кВт, получим, что потери на трение в двигателе составили 47 кВт

Эффективная мощность, передаваемая двигателем редуктору, представляет собой разность индикаторной мощности и механических потерь в двигателе. Она равна 367 кВт.

Величина механических потерь в редукторе рассчитана но зависимости, построенной на двух допущениях. Первое – на номинальном режиме потери равны четырем процентам передаваемой мощности и составляют 24 кВт. Известно, что механические потери в редукторе при постоянном скоростном режиме незначительно снижаются с уменьшением передаваемой мощности. Второе допущение определяет, что снижение равно 2% на каждые 10% изменения мощности. По расчетной зависимости механические потери в редукторе на режиме первого измерения составляют 22 кВт.

Величина механических потерь на валу складывается из потерь на трение в упорном подшипнике, в опорных подшипниках и в дейдвудном устройстве. В расчетах для номинального режима обычно принимают, что эти потери составляют 2% от передаваемой мощности. Для нашего случая на номинальном режиме двухпроцентные потери на валу составят 8 кВт. Для исследуемого режима примем, что потери на валу равны номинальным.

Суммарные механические потери в движительной установке левого борта на режиме первого измерения составляют 94 кВт, из них 69 кВт – это потери на трение в двигателе и редукторе, остальные 25 кВт – потери на валу, на газообмен, на привод навешанных механизмов.

Вычтя из измеренной индикаторной мощности суммарные потери, получим, что винт потребляет оставшиеся 337 кВт. Зная частоту вращения винта и потребляемую им мощность, определяем, что в условиях испытаний (шаг винта 7, скорость судна нулевая, температура воды 4 гр. Ц) коэффициент «тяжести» винта равен 13,4/1000000.

Поясним, как получены величины, представленные во второй части рисунка.

Индикаторная мощность, равная 418 кВт, – измерена.

Напомним, что при втором измерении условия испытаний (шаг винта, скорость судна, температура воды) выдержаны такими же, как при первом. Это позволяет использовать в расчетах вычисленный ранее коэффициент «тяжести» винта. Зная коэффициент и частоту вращения винта, получаем, что винт при втором измерении потребляет 348 кВт.

Разность индикаторной мощности и мощности винта равна сумме механических потерь. Эта сумма при втором измерении оказалась равной 70 кВт. Уменьшение потерь в сравнении с первым измерением составило 24 кВт.

Рассмотрим распределение потерь при втором измерении. Сумма, состоящая из потерь на валу, на газообмен, на привод навешенных механизмов, осталась равной 25 кВт. Потери на трение в двигателе и редукторе стали равны 45 кВт. Они уменьшились на 24 кВт или на 35%. Уменьшение явилось следствием образования защитного слоя в парах трения двигателя и редуктора и снижения на 35% коэффициента трения в этих парах.

Таким образом, испытания на т/х «Ладога» и т/х «Эридан» показали, что применение технологии ТСК в судовых дизельных двигателях и редукторах снижает расходы масла на угар на 39-46% и уменьшает потери мощности на трение на 26-35%.

Таблица 1.1. Результаты измерений, расчетов и оценок механических потерь в движительной установке т/х «Ладога»

Рис. 1.1. Потери мощности в движительной установке т/х «Ладога»

Рис. 1.2. Потери на трение в главном двигателе и реверс-редукторе т/х «Ладога» до и после нанесения защитного слоя

Рис. 1.3. Прочие механические потери в движительной установке т/х «Ладога»

Рис. 1.4. Зависимость коэффициента «тяжести» винтовой характеристики т/х «Ладога» от вязкости воды

Потери мощности в движительной установке левого борта т/х «Эридан»

1. До применения ТСК технологии (шаг винта 7, частота вращения винта 293 об/мнн).

2. После применения ТСК технологии (шаг винта 7, частота вращения винта 296 об/мин)

2. Объяснение эффекта, получаемого после нанесения защитного слоя

Испытания на т/х «Ладога» и т/х «Эридан» показали, что применение технологии TCK дает двойной эффект: снижает расход масла на угар и снижает потери на трение.

Снижение потерь на трение имеет ясное физическое объяснение: появившийся на рабочих поверхностях защитный слой, обладая лучшими антифрикционными свойствами, уменьшает работу сил трения. Зафиксированное снижение коэффициента трения (примерно на 30%), воспринимается, с точки зрения инженера-механика, как очень высокий, но реально достижимый результат.

Величина снижения расхода масла (примерно вдвое) воспринимается с меньшим доверием. Это вызвано тем, что, с одной стороны, результат получен очень весомый, а, с другой стороны, механизм влияния технологии TCK на расход масла не столь очевиден, как в случае с трением. Поэтому попытаемся дать этому результату инженерное объяснение.

Расход масла на угар пропорционален толщине масляной пленки, которая остается на стенках втулки после прохода по ним маслосъемных колец при движении поршня к НМТ. При плотном прилегании маслосъемных колец к поверхности втулки толщина пленки составляет микроны и даже десятые доли микрона. В этом случае расход масла на угар соответствует паспортной величине.

В процессе эксплуатации двигателя на «зеркале» втулки в районе остановки компрессионных колец образуется износная выработка, имеющая форму овала. Со временем происходит углубление выработки и выход ее нижней границы на ту часть «зеркала», где работают маслосъемные кольца.

Появление на этой части «зеркала» износных пятен глубиной всего в несколько микрон приводит к тому, что из-за неплотного прилегания маслосъемные кольца оставляют в этих пятнах масляную пленку толщиной в несколько раз большую, чем при нормальном прилегании. Расход масла на угар возрастает. Чем больше площадь износных пятен на «зеркале», контролируемом маслосъемными кольцами, тем выше расход на угар. Увеличение расхода может происходить в разы даже при микронных износах, если они занимают большую площадь на этой части «зеркала».

Для лучшего понимания происходящего при применении технологии TCK отметим, что в местах износных пятен, где нет прилегания компрессионных колец, обязательно есть контакт «зеркала» с компрессионными кольцами, ведь без такого контакта износ был бы невозможен.

Теперь рассмотрим, что происходит при появлении в масле реагента, образующего защитный слой. Попадая в места контакта «зеркала» и компрессионного кольца, он «намазывается» на трущиеся поверхности и выравнивает пятна износа. Улучшается прилегание маслосъемных колец, восстанавливается толщина масляной пленки, снижается расход масла на угар. Если до применения технологии TCK расход превышает норму в разы, то и эффект от применения технологии будет соответствующим.

3. Предварительная оценка срока службы защитного слоя в судовых дизелях

Для точной оценки эффективности применения технологии ТСК в судовом оборудовании необходимы достоверные данные о сроках службы защитного слоя в судовых машинах и механизмах. В настоящее время такие данные отсутствуют, так как применение технологии ТСК на этих объектах находится в самой начальной стадии.

На начальной стадии полезна и предварительная оценка эффективности. Ее можно осуществить, используя уже накопленные данные о сроке службы защитного слоя в различных машинах и механизмах. Среди накопленных данных нужно выбрать те, что получены на объектах, в которых защитный слой работает в условиях, близких к условиям его работы в судовых объектах.

Для предварительной оценки срока службы защитного слоя в судовых дизельных двигателях воспользуемся опытом, накопленным при применении технологии ТСК в автомобильных дизельных двигателях. Разработчики технологии, опираясь на этот опыт, при нанесении защитного слоя на детали дизельного двигателя грузового автомобиля гарантируют его владельцу срок службы слоя, равный 50 тыс. км пробега. При этом, по мнению разработчиков, реальный срок службы перекрывает тот, что указан в гарантии, как минимум вдвое.

Сложность использования данной информации применительно к судовым дизелям состоит в том, что срок службы слоя в автомобилях оценивают в километрах пробега, а на судах – в часах наработки двигателя. Необходим способ пересчета одних единиц в другие.

Предложенный ниже способ пересчета основан на допущении, состоящем в том, что в автотракторных и судовых дизелях срок службы слоя определяется только количеством циклов нагружения этого слоя, причем один цикл нагружения осуществляется за один оборот коленчатого вала. При таком допущении порядок пересчета сводится к тому, что сначала единицы пробега переводят в циклы нагружения, а затем полученные циклы нагружения – в единицы наработки.

Средняя эксплуатационная скорость грузового автомобиля составляет 30-35 км/ч. Двигаясь с указанной скоростью, автомобиль преодолеет гарантированные 50 тыс. км примерно за 1500 часов. При средней частоте вращения вала двигателя, равной 1500 об/мин, за 1500 часов вал совершит 135 млн. оборотов (1500 * 1500 * 60 = 135000000) и защитный слой подвергнется 135 млн. циклам нагружения.

Полученная величина – это гарантированный срок службы слоя, выраженный в циклах и одинаковый, согласно сделанному допущению, для автотракторных и судовых дизелей. Назовем полученную величину гарантированной цикличностью. Реальной цикличностью назовем величину удвоенной гарантированной цикличности. Реальная цикличность соответствует реальному, по опыту разработчиков, сроку службы слоя.

Пересчитаем гарантированную и реальную цикличности в «гарантированный» и «реальный» сроки службы слоя, выраженные в часах их наработки. Результаты пересчета для дизелей с «судовыми» частотами вращения приведены в таблице 3.1.

Табличные данные предназначены только для предварительных оценок эффективности применения технологии ТСК в судовых дизелях и подлежат уточнению по мере накопления опыта.

Таблица 3.1. Сроки службы защитного слоя

4. Экономия затрат на горюче-смазочные материалы от снижения расхода масла на угар и уменьшения потерь на трение при применении технологии ТСК

Условия расчета

Цена тонны топлива – 200 долл.США.
Цена тонны циркуляционного масла – 800 долл.США.
Срок службы защитного слоя принимается по таблице 3.1.
Снижение расхода масла принимается по результатам испытаний.
Уменьшение потерь на трение принимается по результатам испытаний.
Удельный индикаторный расход топлива принимается по результатам испытаний.

Т/х «Ладога»

Средняя в эксплуатации частота вращения вала главного двигателя равна 650 об/мин. «Гарантированный» срок службы защитного слоя в главном двигателе и реверс-редукторе составляет 3460 часов.
Снижение удельного расхода масла в главном двигателе по данным испытаний 0,3 кг/ч.
Экономия масла в главном двигателе 0,3 кг/ч *3460 ч = 1038 кг = 1,038 т.
Уменьшение потерь на трение в главном двигателе и реверс-редукторе составляет по данным испытаний 8 кВт.
Экономия топлива в главном двигателе 8 кВт * 3460 ч * 0,198 кг/кВт-ч = 5480 кг = 5,48 т.
«Гарантированный» срок службы защитного слоя в двигателе генератора составляет 1500 часов. Снижение удельного расхода масла в двигателе генератора принято равным 0,1 кг/ч.
Экономия масла в двигателе генератора 0,1 кг/ч * 1500 ч = 150 кг = 0,15 т.
Уменьшение потерь на трение в двигателе генератора принято равным 2 кВт.
Экономия топлива в двигателе генератора 2 кВт * 1500 ч * 0,2 кг/ кВт-ч = 600 кг = 0,6 т.
Общая экономия масла 1,038 + 0,15 = 1,188 т.
Общая экономия топлива 5,48 + 0,6 = 6,08 т
Экономия затрат на масло 800 долл.США/т * 1,188 т = 910 долл.США.
Экономия затрат на топливо 200 долл.США/т * 6,08 т = 1210 долл.США.
Суммарная экономия затрат на масло и топливо 910 + 1210 = 2120 долл.США.

Т/х «Эридан»

Средняя в эксплуатации частота вращения вала главного двигателя равна 500 об/мин. «Гарантированный» срок службы защитного слоя в главном двигателе и редукторе составляет 4500 часов.
Снижение удельного расхода масла в главном двигателе по данным испытаний 0,35 кг/ч.
Экономия масла в главном двигателе 0,35 кг/ч *4500 ч = 1575 кг = 1,575 т.
Уменьшение потерь на трение в главном двигателе и редукторе по данным испытаний 24 кВт.
Экономия топлива в главном двигателе 24 кВт * 4500 ч * 0,19 кг/ кВт-ч = 20520 кг = 20,52 т.
«Гарантированный» срок службы защитного слоя в двигателе генератора составляет 1500 часов. Снижение удельного расхода масла в двигателе генератора принято равным 0,1 кг/ч.
Экономия масла в двигателе генератора 0,1 кг/ч * 1500 ч = 150 кг = 0.15 т.
Уменьшение потерь на трение в двигателе генератора принято равным 2 кВт.
Экономия топлива в двигателе генератора 2 кВт * 1500 ч * 0,2 кг/ кВт-ч = 600 кг = 0,6 т.
Общая экономия масла 1, 575 + 0,15 = 1,725 т Общая экономия топлива 20,52 + 0,6 = 21,12 т.
Экономия затрат на масло 800 долл.США/т * 1,725 т = 1380 долл.США.
Экономия затрат на топливо 200 долл.США/т * 21,12 т = 4220 долл.США.
Суммарная экономия затрат на масло и топливо 1380 + 4220 = 5600 долл.США.

5. Критерий целесообразности применения технологии ТСК и предельная плата за ее применение

Испытания на т/х «Ладога» и т/х «Эридан» показали, что применение технологии ТСК дает положительный технический эффект. Однако вкладывание средств в применение этой технологии будет целесообразным только в том случае, если возвращаемые средства, полученные от реализации технического эффекта, на 50% превысят понесенные затраты. Иначе всегда найдутся другие, более эффективные направления вкладывания средств.

Возврат средств, затраченных на применение технологии ТСК, происходит по следующим статьям:
– экономия расходов на горюче-смазочные материалы;
– экономия расходов на сменно-запасные части;
– увеличение прибыли от сокращения времени нахождения судна в ремонте и продления времени нахождения его в эксплуатации.

На начальной стадии внедрения технологии ТСК невозможно точно определить величину возвращаемых средств. Однако нужна хотя бы предварительная оценка, которая поможет уйти от принятия убыточных решений о применении технологии на конкретных объектах. Для такой оценки предлагается критерий, суть которого разъясняется ниже.

В настоящее время из трех возвратных статей рассчитываемой является только экономия расходов на ГСМ. Весомость этой статьи составляет от одной до двух третей общего возврата. Иными словами, общий возврат всегда в 1,5-3 раза больше, чем экономия расходов на ГСМ. Воспользуемся этим соотношением при выработке критерия, пригодного для предварительной оценки целесообразности применения технологии ТСК на конкретном объекте.

Критерием целесообразности применения технологии ТСК предлагается принять отношение расчетной экономии расходов на ГСМ к вкладываемым средствам.

Использование критерия должно осуществляться следующим образом. Сначала следует рассчитать экономию расходов на ГСМ применительно к предполагаемому объекту применения, задавшись снижением на одну треть потерь на трение и реального расхода масла на угар, а также приняв срок службы защитного слоя по данным таблицы 3.1. Затем необходимо определить значение критерия и на его базе принять решение.

Если значение критерия превышает единицу или равно ей, то применение технологии принесет выгоду. Если значение критерия меньше единицы, то применение технологии может оказаться убыточным.

Поясним, почему значение критерия, равное единице, является критическим. Напомним, что сумма возвращаемых средств как минимум в 1,5 раза превышает экономию расходов на ГСМ. Значит при значении критерия, равном единице, эта сумма превысит вкладываемые средства тоже как минимум в 1,5 раза, что и требуется для того, чтобы признать вложение выгодным. При значении критерия, меньшем единицы, соотношение возвращаемых и вкладываемых средств может оказаться меньше полутора, а этого мало для того, чтобы признать вложение выгодным.

Для практических целей может оказаться полезным понятие предельной платы за применение технологии ТCK. Предельная плата – это такая величина вкладываемых средств, превышение которой делает применение технологии убыточным. Иными словами, предельная плата – это такая величина вкладываемых средств, при которой значение коэффициента целесообразности равно единице.

Исходя из определения коэффициента целесообразности, получаем, что предельная плата равна расчетной экономии расходов на ГСМ.

Применив понятие предельной платы к т/х «Ладога» и т/х «Эридан», получим, что применение технологии ТCK оказывается выгодным в том случае, если на т/х «Ладога» затраты на образование защитного слоя в парах трения главного двигателя, реверс-редуктора и двигателя генератора не превышают 2120 долларов США, и если на т/х «Эридан» затраты на образование защитного слоя в парах трения одного главного двигателя, одного главного редуктора и одного двигателя генератора не превышают 5600 долларов США.

6. Рекомендации по применению технологии ТСК

6.1. Выбор первоочередных объектов применения технологии ТСК

Рассмотрим ситуацию, возникающую после того, как предприятие-судовладелец или предприятие-организатор технической эксплуатации судов приняло положительное решение о применении технологии ТСК. Как правило, средств на одномоментное начало применения технологии во всех потенциально возможных объектах не хватает. Как определить первоочередные объекты? Для выбора могут быть использованы два критерия: экономический и экологический.

Выбор по экономическому критерию

Выбор по экономическому критерию предполагает, что первоочередными объектами должны быть те, в которых применение технологии даст наибольший экономический эффект. Составляющей этого эффекта является снижение эксплуатационных расходов. Чем значительнее снижение этих расходов, тем больше сэкономленных средств может быть пущено на расширение применения технологии ТСК в других объектах. Поэтому выбор по экономическому критерию – это самый выгодный путь внедрения технологии.

Для выбора объектов по экономическому критерию предлагается следующая методика.

  1. Суда предприятия делят на три группы: А, В и С. В группу А включают самые прибыльные суда, в группу В – среднеприбыльные, в группу С – малоприбыльные суда.
  2. Каждую группу делят на две подгруппы. В первую включают суда с наиболее изношенными главными двигателями и редукторами, для которых характерны повышенные расходы сменно-запасных частей (СЗЧ), топлива и масла. Во вторую подгруппу входят остальные суда группы.
  3. Все подгруппы расставляют в последовательности, начинающейся с подгруппы А1, в которую входят первоочередные объекты. За ней следуют подгруппы, расставленные по экономическому критерию в порядке его убывания. Последовательность выглядит следующим образом: A1, А2, В1, В2, C1, С2.

Поясним, почему применение технологии ТСК в подгруппе А1 дает наибольший экономический эффект.

Во-первых, суда этой подгруппы входят в группу самых прибыльных судов. Как правило, они используются наиболее интенсивно. Каждый вывод их из эксплуатации для ремонтно-профилактических работ отрицательно отражается на финансово-экономических показателях деятельности предприятия. Применение технологии ТСК, снижающей скорость изнашивания узлов трения, позволяет сократить ремонтно-профилактические выводы судов из эксплуатации и увеличить время их полезного использования.

Во-вторых, главные двигатели и редукторы этих судов наиболее изношены и отличаются повышенными расходами СЗЧ, топлива и масла. Применение технологии ТСК снижает эти расходы, как минимум, до нормы. Причем, положительный эффект получается тем большим, чем существеннее отклонение расходов от нормы до применения технологии. Кроме того, износ дорогостоящих втулок цилиндров главных двигателей таких судов может быть близок к пределу, достижение которого приведет к замене втулок. Своевременное начало применения технологии замедляет дальнейшее изнашивание и в идеальном случае может продлить срок службы втулок до срока службы двигателя

Эффект применения технологии ТСК в других подгруппах тем ниже, чем менее интенсивно используются суда и чем меньшую прибыль они приносят.

Выбор по экологическому критерию

Возможны случаи, когда объекты для применения технологии ТСК выбирают, учитывая экологические причины. Например, судно направляется для длительной работы в район, где действуют повышенные экологические требования к загрязнению судами окружающей среды. В этом случае надо учесть, что применением технологии ТСК можно снизить вредные выбросы с выпускными газами двигателей и утечку масла через дейдвудное уплотнение, если используется дейдвудное ycтройство с металлическими подшипниками. Другой пример. Судно предназначается для использования в представительских целях. В этом случае важно знать, что применением технологии ТСК можно снизить шум и вибрацию работающего двигателя, уменьшить дымность его выхлопа и тем самым создать более комфортные условия для принимаемых персон.

Выбор по иным критериям

Если на предприятии используется уникальное оборудование, сменно-запасные части которого очень дороги или дефицитны, то следует рассмотреть возможность решения проблемы с этими СЗЧ путем применения технологии ТСК.

6.2. Выбор благоприятного периода для начала применения технологии ТСК

Рассмотрим ситуацию, которая возникает после того, как выбор судна для применения технологии ТСК сделан и требуется совершить следующий шаг – ввести реагент в машины и механизмы выбранного судна. В этой ситуации есть благоприятные и неблагоприятные периоды времени для ввода реагента в дизельные двигатели. Неблагоприятных периодов два.

Первый неблагоприятный период длится примерно 200 первых часов работы двигателя после переборки цилиндров. В этот период идет активная приработка вновь собранных узлов трения. Если в этот период вводить реагент, то создаваемый защитный слой может получить повреждения в ходе продолжающегося притирочного процесса и не принести ожидаемого положительного результата.

Второй неблагоприятный период расположен в последней трети планового периода между переборками цилиндров. В этой трети износ поршневых колец уже достаточно велик и ввод реагента, снижающего скорость изнашивания, не дает основания для продления срока между переборками. Переборка проводится по плану. При этом защитный слой получает притирочные повреждения, не отработав гарантированного срока.

Благоприятный период начинается через 200 часов после переборки и заканчивается в начале второй половины планового периода между переборками. Созданный в этом промежутке защитный слой успевает снизить износ поршневых колец, что дает основание отложить плановую переборку до тех пор, пока действует гарантированный срок службы защитного слоя.

6.3. Перечень судового оборудования, в котором возможно применение технологии ТСК

  1. Главные двигатели.
  2. Главные редукторы.
  3. Подшипники валопровода.
  4. Металлические подшипники дейдвуда.
  5. Вспомогательные двигатели.
  6. Аварийные и шлюпочные двигатели.
  7. Поршневые компрессоры.
  8. Гидравлические устройства (рулевые машины, подъемные краны, механизмы изменения шага винта и т.п.).

7. Некоторые организационно-технические вопросы применения технологии ТСК

При использовании на судах технологии ТСК необходимо решать следующие организационно-технические вопросы:

  1. Определять очередность распространения технологии по судам.
  2. Определять моменты, в которые технически целесообразно начинать применение технологии на выбранных судах.
  3. Вести учет объектов, на которых применяется технология. Отслеживать на них состояние защитного слоя.
  4. Выбирать моменты обновления защитного слоя по результатам контроля его состояния.
  5. Накапливать информацию о сроке службы защитного слоя, о влиянии технологии на расходы ГСМ и СЗЧ.
  6. Использовать накопленную информацию для наиболее полного использования всех потенциальных преимуществ технологии, в частности, для разработки предложений о возможной пролонгации периодов между ремонтно-профилактическими работами на оборудовании, где применяется технология ТСК.

Рекомендации по решению двух первых вопросов даны в предыдущем разделе. Разработку решения остальных вопросов может взять на себя техническое агентство «Дизель Тест».

Заключение

1. Проведены испытания технологии ТСК на т/х «Ладога» и г/х «Эридан». На т/х «Ладога» реагент, образующий защитный слой, введен в системы смазки главного двигателя, реверс-редуктора и дизель-генератора. На т/х «Эридан» – в системы смазки главного левого двигателя, левого редуктора и дизель-генератора. Испытания показали, что применение технологии ТСК в судовых дизельных двигателях и редукторах уменьшает потери мощности на трение на 26-35% и снижает расходы масла на угар на 39-46%. Уменьшение потерь мощности на трение объясняется тем, что защитный слой, образовавшийся в парах трения, обладает улучшенными антифрикционными свойствами. Снижение расхода масла на угар объясняется тем, что защитный слой выравнивает износную выработку поверхности втулок цилиндров в области работы маслосъемных колец.

2. Разработана схема расчета экономии затрат на ГСМ. Экономию образует уменьшение затрат на циркуляционное масло, вызванное снижением угара, и уменьшение затрат на топливо, вызванное снижением потерь мощности на трение. В схему расчета заложены результаты испытаний, а также оценка срока службы защитного слоя, сделанная на базе имеющихся данных по автомобильным дизельным двигателям. Рассчитанная экономия затрат на ГСМ составляет на т/х «Ладога» 2120 долларов США, на т/х «Эридан» – 5600 долларов США.

3. Предложен критерий целесообразности применения технологии ТСК. Он предназначен для использования на начальной стадии применения технологии в судовых машинах и механизмах. Это расчетный инструмент, который позволяет определять выгодно или убыточно применять технологию ТСК на конкретном объекте по продаваемой цене. Предложено также понятие предельной платы за применение технологии ТСК – такой величины вкладываемых средств, превышение которой делает применение технологии убыточным. Даны способы вычисления критерия целесообразности и предельной платы. Подсчитано, что для машин и механизмов, испытываемых на т/х «Ладога», предельная плата не должна превышать 2120 долларов США, а для машин и механизмов, испытываемых на т/х «Эридан», предельная плата не должна превышать 5600 долларов США.

4. Разработаны рекомендации по выбору первоочередных объектов применения технологии ТСК. Предложено проводить выбор в несколько этапов. На первом этапе из всех судов предприятия надо отобрать массив, состоящий из судов, имеющих коэффициент целесообразности, превышающий единицу или равный ей. На втором этапе в массиве следует выделить группу самых прибыльных судов. Затем из самых прибыльных судов выделить подгруппу, имеющую наиболее изношенное оборудование главной энергетической установки. Суда подгруппы и будут первоочередными объектами, так как на них применение технологии ТСК даст наибольшую выгоду.

5. Разработаны рекомендации по выбору благоприятного момента для начала применения технологии ТСК в судовых дизельных двигателях. Они помогут сберечь защитный слой от приработочного процесса и наиболее полно использовать технический эффект, создаваемый применением технологии.

6. Составлен перечень организационно-технических вопросов, которые необходимо решать при распространении технологии ТСК на судах предприятия.