Автор: в.и.к. П. А. Копров АО «51 ЦКТИС»
В данной статье рассмотрена проблематика замены импортного неремонтопригодного оборудования на примере стояночных дизель-генераторов на одном из судов ВМФ РФ и отсутствие равнозначных полностью отечественных аналогов.
Для решения поставленной задачи силами АО «51 ЦКТИС» был разработан проект по замене импортного стояночных дизель-генераторов на современные отечественные аналоги. Проектно-конструкторская работа была проведена для одного из судов обеспечения ВМФ по заказу судоремонтного предприятия.
По результатам работ был выполнен проект, который обеспечивает бесперебойную работу корабля в только в случае исправности аккумуляторных батарей и цепей пуско-зарядки.
Опыт данной работы позволяет сделать выводы о том, что на территории Российской Федерации отсутствуют производители дизель-генераторов всей необходимой для ВМФ номенклатуры с сохранением проектных принципов пуска двигателей.
Ключевые слова: дизель-генератор, импортозамещение, вспомогательная энергетическая установка, отечественное производство.
Введение
В продолжении программы импортозамещения [1] надводные корабли и суда ВМФ проводят замену импортного неремонтопригодного оборудования на отечественное. Одним из важнейших элементов каждого судна является его вспомогательная энергетическая установка (ВЭУ). Практически на 90% всех плавсредств ВЭУ являются дизель-генераторы (ДГ). В связи с неремонтопригодностью по причине выработки своего моторесурса, снятия с производства и исчерпанием запасов ЗИП, установленные ранее импортные ДГ необходимо заменять на отечественные аналоги. Традиционными отечественными производителями судовых ДГ являются АО «Завод Дагдизель», ПАО «Звезда», АО «Волжский дизель им. Маминых», АО «Барнаултрансмаш» и пр. Также, у компаний, ранее являвшимися дистрибьюторами импортного оборудования появились линейки новых отечественных ДГ на базе импортных дизелей и генераторов. Данные ДГ далее будем наименовать «локализованными».
Отличительными особенностями новых отечественных производителей ДГ является их гибкость и скорость в предоставлении необходимых конструкторских решений для будущего проекта. Так как комплектующие, применяемые в данных ДГ, в основном современной разработки, то и массогабаритные характеристики их гораздо меньше существующих отечественных ДГ, разработанных в прошлом веке. Не меньшим преимуществом является и системы управления (СУ) применяемые на локализованных ДГ. Они являются современными, эргономичными и интуитивно-понятными.
Тем не менее, зачастую главным недостатком современных локализованных ДГ является недостаточный уровень наполнения отечественными комплектующими, что иногда представляется ключевым аспектом при выборе оборудования для применения в технике Вооружённых сил Российской Федерации.
К преимуществам отечественных ДГ можно отнести высокий уровень применения отечественных компонентов при их производстве (хотя в настоящее время элементы автоматики и генераторы всё чаще применяются из номенклатуры импортных производителей). Не менее важным фактором, в связи с нахождением производств на территории Российской Федерации, является наличие ЗИП и отсутствие законных препятствий к поставке их для Вооружённых сил Российской Федерации. Однако, отечественные ДГ не лишены таких недостатков как большие массогабаритные характеристики, длительные сроки поставки, высокая стоимость и низкий уровень технологичности.
В большинстве случаев ДГ, предлагаемые отечественными производителями являются разработками 70-80хх годов прошлого века. На момент разработки вышеуказанных изделий уровень техники был гораздо ниже, чем сейчас, а также требования к экологичности и экономности значительно выросли в течении последних 30 лет.
В связи с тем, что у некоторых кораблей и судов ВМФ, построенных за границами России выходит или уже вышел полный срок службы, ДГ требуют полной замены на современные отечественные аналоги.
В связи с этим АО «51 ЦКТИС» разработало проект по заменестояночных ДГ на одном из судов обеспечения ВМФ, с применением отечественных ДГ.
Процесс проектирования и выбора ДГ
На основании договора между АО »51 ЦКТИС» и заводом, на котором будет производиться модернизационная работа, дизель-генератор должен быть отечественный.
На судне располагается два стояночных ДГ, состоящие из дизеля 6VD18/15A-2 и генератора S315M4. Номинальная мощность ДГ 192 кВт при частоте вращения 1500 об/мин. Характеристики ДГ указаны в таблице 1.
Для подбора отечественного аналога были запрошены аналоги у компаний ООО «Ремдизель», ООО «АЗДА», АО «Барнаултрансмаш», АО «Волжский дизель им. Маминых» и ООО «МПС». В таблице 1 представлены сравнительные характеристики предлагаемых ДГ.
В связи с требованиями Заказчика, заменяющий ДГ должен целиком производится на территории РФ. Этому условию на момент выпуска проекта соответствовали ДГ фирмы ООО «АЗДА» и АО «Барнаултрансмаш». Так как ДГ ООО «АЗДА» ДГ-200 на момент проведения проектных работ не имели одобрения Российского морского регистра судоходства (РМРС), единственным аналогом, удовлетворявшим требованиям контракта был ДГ АДГФ-200/1500М (У30АМ) по ТУ24.06.8602-73.
Таблица 1
| Наименование |
Проектный ДГ |
ООО «Ремдизель» | ООО «АЗДА» | АО «Барнаултрансмаш» | ООО «МПС» | ОАО «Волжский Дизель Им. Маминых» |
| Модель ДГ | 6VD18/15A-2SRW | ДГР 259/1500 | ДГ-200 | АДГФ-200/1500М (У30АМ) | ДГА-224-МПС | ДГРС 264 |
|
Мощность ДГ номинальная, кВт |
192 | 259 | 200 | 200 | 224 | 264 |
| Модель генератора | S315M4 | Siemens | БГ-200; SK250ML200 | МСК 103-4 | Stamford | Stamford НСМ636Н |
| Напряжение, В | 400 | 230/400 | 230/400 | 400 | 400 | 400 |
| Модель двигателя | 6VD18/15A-2 | WP12CD317E (STEYR) | ТМЗ 8481 | 7Д12 (12ч15х18) | BF6M1015MС | 4ЧН21/21 |
| Частота вращения двигателя, об/мин | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1000 |
| Число и расположение цилиндров | 6L | 6L | V4 | 6L | V6 | 4L |
| Пуск двигателя |
воздушный 3,0 МПа (30кгс/см2) |
воздушный 3,0 МПа (30кгс/см2) или электростартерный |
воздушный 3,0 МПа (30кгс/см2) или электростартерный |
воздушный 4,0 МПа (40кгс/см2) или электростартерный |
воздушный 3,0 МПа (30кгс/см2) или электростартерный |
воздушный 3,0 МПа (30кгс/см2) или электростартерный |
| Удельный расход топлива, г./кВт ч. | 190 | 250 | 250 | 250 | 201 | |
| Удельный расход масла, г./кВт ч. | 0,5 | 1,5 | 1,8-2,25 | 1,8-2,25 | 0,5 | |
| Габаритные размеры агрегата, LхBхH, мм | 2900х1035х1380 | 2550х1200х1300 | 3030х1052х1355 | 2900х1350х1400 | 4200х1095х2220 | |
| Масса агрегата, кг | 2600 | 3350 | 3300 | 2500 | 6700 | |
| Наработка до среднего ремонта, час | 15000 | 7000 | 7000 | 15000 | 15000 | |
| Наработка до капитального ремонта, час | 30000 |
12000 |
12000 | 30000 | 60000 |
Вспомогательные судовые дизель-генераторы типа АДГФ-200/1500М У30АМ предназначены для использования в составе неавтоматизированных энергетических установок в качестве источника питания электроэнергией силовых и осветительных устройств судов с неограниченным районом плавания. ДГ могут работать как автономно (раздельно), так и параллельно с другими дизель-генераторами, имеющими идентичные характеристики регулирования частоты вращения и напряжения, а также кратковременно, с электрической сетью неограниченной мощности.
Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом. Минимальное давление пускового воздуха поступающего в воздухораспределитель дизеля - 4,0 МПа (40 кгс/см2) при ёмкости баллона не менее 0,04 м3(40 л). Максимально допускаемое давление пускового воздуха 15 МПа (150 кгс/см2).
В соответствии с техническими условиями на дизель Д12 (12ч15х18) на один пуск требуется 150 нл воздуха. По требованиям правил классификации и постройки морских судов РМРС[2] для пуска вспомогательных двигателей должен быть предусмотрен по крайней мере один воздухохранитель вместимостью, достаточной для выполнения шести пусков подготовленного к действию одного двигателя наибольшей мощности. По согласованию с Регистром такой воздухохранитель может не устанавливаться. В этом случае должна предусматриваться возможность пуска вспомогательных двигателей от одного воздухохранителя или одной группы воздухохранителей главных двигателей [3].
Исходя из того, что стандартный транспортный баллон при давлении 15,0 МПа (150 кгс/см2) вмещает 4140 нл воздуха при нормальном атмосферном давлении, количество пусков составит 27,6, что удовлетворяет нормативным.
Для пуска двух ДГ будет необходимо установить один баллон транспортный объёмом 40 л. Заполнение баллона сжатым воздухом может производится от системы сжатого воздуха высокого давления, имеющейся на объекте.
Существующая корабельная система сжатого воздуха среднего давления (ВСД) не может развить давление свыше 3 МПа. Таким образом применение ДГ на базе дизеля 7Д12 имеет возможность только электростартерного пуска на данном судне [4]. В связи с этим на корабле необходимо разместить аккумуляторные шкафы в помещении ВЭУ вблизи к ДГ. Так как конструкция судна при проектировании не предполагала электростартерного пуска, поиск места под аккумуляторные шкафы оказался непростой задачей. В соответствии с правилами РМРС, аккумуляторные шкафы должны иметь вентиляцию [5], наличие которой в проекте корабля не заложено.
АО «51 ЦКТИС» выполнило проектно-конструкторские работы по размещению ДГ и вспомогательного оборудования с подсоединением всех необходимых систем судна. За неимением на судне возможности подведения воздуха давлением 4.0 МПа, стояночные ДГ будут запускаться только электростартерным пуском. Данный вид запуска требует регулярного наблюдения за аккумуляторами и их состоянием, так как в случае выхода из строя последних, запуск стояночных ДГ будет невозможен.
Обобщение и оценка результатов работ
На сегодняшний день в России существует большое количество отечественных производителей дизель-генераторов различной мощности со всеми необходимыми характеристиками. Одни производители имеют корни в Советском союзе и даже раньше, другие же были созданы в периоды независимой Российской Федерации. Из-за отсутствия новых разработок отечественных проектантов дизелей, имеемые отечественные ДГ не могут конкурировать по техническим характеристикам с локализованными дизелями и ДГ на их основе. Однако нормативно-правовые документы обязывают проектантов кораблей использовать только отечественные ДГ, несмотря на то, что по определённым важным характеристикам локализованные ДГ превосходят отечественные.
На заказе, для которого АО «51 ЦКТИС» разрабатывал проект по модернизации ВЭУ, были проведены работы по разработке КД для замены импортного ДГ на отечественный аналог. Ввиду условий контракта, более подходящий аналог локализованного ДГ установить не представилось возможным. Несмотря на то, что установка вышеуказанного оборудования привела бы к меньшим трудозатратам и изменениям существующих систем судна.
Установка отечественного ДГ на заказе привела к необходимости изменения принципа пуска ВЭУ и, соответственно, её надёжности. Так как по проекту, все ДГ на корабле пускались за счёт системы ВСД, на корабле имеется два компрессорных агрегата, один из которых резервный. По результатам проекта, стояночные ДГ не имеют возможности пуска ВСД и зависят от состояния аккумуляторных батарей и систем пуско-зарядки.
Отсутствие российских аналогов ДГ, имеющих схожие характеристики пуска ВСД приводят к невозможности простой замены существующих ВЭУ. Данная ситуация сложилась ввиду различных обстоятельств.
Заключение
В настоящее время Российская Федерация не испытывает проблем в производстве и поставке новых изделий судостроительной отрасли, в частности дизель-генераторов. Однако, если дело касается модернизации имеемых плавсредств, системы которых не могут быть легко адаптированы под требования отечественных производителей, то тут возникает неких вакуум предложения, который могут заполнить производители локализованных в России изделий. Дальнейшим путём развития сложившейся ситуации видится сотрудничество проектных организаций и представителей промышленности в нахождении общих точек соприкосновения для производства техники, необходимой для модернизации существующих сложных объектов.
Литература
1.П. А. Копров. Импортозамещение для кораблей ВМФ РФ иностранной постройки/ П. А. Копров// Труды Международной конференции по судостроению и океанотехнике: Сборник статей – Санкт-Петербург, 2016. – С. 344-346.
2.НД № 2-020101-104 «Правила классификации и постройки морских судов. Том 2. Часть VIII. Системы и трубопроводы» статья 16.1.5 – Санкт-Петербург, ФАУ Российский морской регистр судоходства, 2018, 116 с.
3. ТУ 24.06.8602-73. «Дизель-генераторы ДГР2А-200/1500(У30А) и ДГР-200/1500 (У30)» - .
4. ТУ 24.06.5608-73. «Дизель 7Д12» - Москва, ЦКБ, 1988, 162 с.
5.НД № 2-020101-104 «Правила классификации и постройки морских судов. Том 2. Часть ХI. Электрическое оборудование» статья 13.2.1 – Санкт-Петербург, ФАУ Российский морской регистр судоходства, 2018, 138 с.