Pobierz wersję PDF

Urządzenia grzewcze na statkach – budowa i remont

Urządzenia grzewcze na jednostkach pływających podlegają określonym i bardzo restrykcyjnym normom, których powinno się przestrzegać z uwagi na możliwość zagrożenia życia lub zdrowia. Szerzej owe normy i zalecenia są opisywane przez Polski Rejestr Statków. Na statkach powinno się stosować tylko i wyłącznie urządzenia typu stacjonarnego. Kategorycznie zabrania się stosowania urządzeń grzewczych w pomieszczeniach, w których istnieje możliwość nagromadzenia się łatwopalnych gazów, oparów lub może dojść do samozapalenia się pyłu. Wewnętrzne powierzchnie obudowujące dane urządzenia oraz części nośne powinny być budowane tylko i wyłącznie z materiałów niepalnych – należy o tym pamiętać zarówno podczas konstruowania i projektowania ogrzewaczy jak i podczas remontu lub wymiany części. W momencie w którym ogrzewacze znajdują się w stanie nagrzanym, prąd upływnościowy nie powinien przekraczać 1mA na każdy 1 kW mocy znamionowej w żadnej z oddzielnie załączonych części grzewczych, zaś w całym urządzeniu nie powinien być większy niż 10 mA. Przy projektowaniu, konstruowaniu oraz remoncie ogrzewaczy należy pamiętać o tym, że obsługą tych urządzeń będą zajmować się załoganci – w trosce o ich zdrowie, życie ale również i wygodę pracy należy zadbać o to aby części urządzeń z którymi będą musieli mieć fizyczną styczność (na przykład rękojeści sterownicze) nie mogły ich poparzyć. Jeśli poziom rozgrzania konstrukcji będzie uniemożliwiał bezpieczne z niej korzystanie i prawidłową obsługę, może się to skończyć tragicznie.

Ogrzewacze wnętrzowe powinny być montowane, instalowane oraz remontowane zgodnie z obowiązującymi zasadami ochrony przeciwpożarowej. Powinno się je instalować na jednostkach pływających na stałe. Zważając na to, że statki wypływając w morze są często oddzielone od możliwości skorzystania z zewnętrznej pomocy służb, przy konstruowaniu, projektowaniu oraz remoncie ogrzewaczy należy szczególną uwagę zwrócić na stworzenie odpowiedniego układu odłączającego zasilenia w przypadkach w których przekroczona zostaje dopuszczalna temperatura obudowy ogrzewacza. Ważne jest również by poprzez jakąś awarię bądź niedopatrzenie nie istniała możliwość automatycznego, ponownego włączenia się systemu. W takich sytuacjach układ powinien móc znów zacząć pracować tylko i wyłącznie po ręcznym jego odblokowaniu.

Choć wszyscy załoganci powinni być przeszkoleni i dokładnie wiedzieć jak obsługiwać ogrzewacze oraz jakie normy bezpieczeństwa zachowywać w ich najbliższym otoczeniu to i tak urządzenia te powinny być projektowane w taki sposób by odkładanie na nich jakichkolwiek przedmiotów było dalece utrudnione. Urządzenia grzewcze zainstalowane na stałe, które działają na napięcie przekraczające normy bezpieczeństwa powinny posiadać osłony umożliwiające ich bezpieczne eksploatowanie – osłony te powinny być cyklicznie sprawdzane i w razie potrzeby remontowane lub wymieniane na nowe.

Podgrzewacze na statkach

Podgrzewacze na statkach są częścią systemu grzewczego statków i jak wszystkie inne części tego systemu powinny spełniać wszystkie zalecane normy przeciwpożarowe oraz wszystkie normy, które tyczą się pozostałych części grzewczych. Podgrzewacze to ważne elementy kotła okrętowego, zasilającego szereg różnych urządzeń na statku. Za ich pomocą ( mowa o podgrzewaczach regeneracyjnych) można również regeneracyjnie podgrzewać wodę zasilającą kocioł główny - wykorzystuje się w tym celu parę upuszczoną z turbin. Utrzymanie podgrzewaczy w dobrym stanie, cykliczne sprawdzanie i odnotowywanie poziomu ich wyeksploatowania oraz remontowanie w razie potrzeby znacząco wpływają na pracę całej jednostki pływającej i jakość jej użytkowania. W kotle okrętowym znajdują się:

• Podgrzewacz wody, którego zadanie jest podniesienie temperatury wody od temperatury wlotowej do wrzenia. Jego lokalizacja znajduje się w konwencyjnym ciągu kotła.
• Podgrzewacz powietrza
• Podgrzewacz pary

Od jakości pracy podgrzewaczy oraz części z których są wykonane wiele zależy, w tym koszty eksploatowania statku jako takiego. Jeśli na przykład ustali się odpowiednie temperatury graniczne, odpowiednie dla danej jednostki pływającej to możliwe jest użycie tańszych materiałów konstrukcyjnych turbin, rur kotłowych i przewodów parowych (na przykład stali ferrytycznych). Ma to później wpływ na koszta remontów oraz wymiany części i ekonomicznie opłaca się w dłuższej perspektywie czasowej.

Przeglądy i remonty wszystkich urządzeń na jednostkach pływających powinno się również przeprowadzać ze względu na nadzór okresowy prowadzony przez Polski Rejestr Statków i negatywne konsekwencje płynące z nieprzestrzegania norm oraz posiadania wadliwie działającego sprzętu na statku. W dbałości o zdrowie, życie i wygodę marynarzy, a także o płynność w ruchu oraz wysoką jakość eksploatowania okrętów, przedsiębiorstwa zajmujące się handlem morskim i śródlądowym powinny przykładać dużą wagę do stanu wyposażenia statków. Żadnych symptomów nie powinno się lekceważyć.

Budowy jednostek napędowych

Jednostki napędowe na statkach do przewozu ładunków wielkogabarytowych

Statki o małym zanurzeniu, charakteryzujące się dużą manewrowością oraz wymagające zmiennego obciążenia głównego napędu stosują napędy spalinowo-elektryczne czyli tzw. Diesel-Electric. Działa to w ten sposób, że silniki spalinowe napędzają generatory prądu, które z kolei silniki elektryczne, a te napędzają ruch śrub o skoku stałym.

Jednostki pływające innego typu, (takie jak lodołamacze, kablowce czy statki służące do wydobycia) czyli wszystkie te statki, które wymagają dokładniejszego pozycjonowania stosują pędniki azymutalne.

Rodzajów napędów spalinowo-elektrycznych istnieje multum, wynika to z sytuacji rynkowej i dużego zapotrzebowania na okręty eksploatowane do różnych celów. Problemem, który generują tego typu jednostki napędowe jest wpływ na środowisko (nie tylko zanieczyszczenie ale również hałas).

O efektywności tego typu jednostki napędowej decyduje jej budowa. Przykładowy silnik spalinowo-elektryczny składa się z:

1. Silnika spalinowego działającego w zespole z generatorem prądu
2. GTR czyli głownej tablicy rozdzielczej
3. Opcjonalnie i w zależności od rodzaju falownika – transformatora zasilającego
4. Falownika
5. Silnika elektrycznego
6. W zależności od tego jak jest prędkość obrotowa silnika elektrycznego – przekładni obrotów
7. Pędnika

Przed budową jednostki napędowej dla statków do przewozu ładunków wielkogabarytowych

Nim przystąpi się do budowy silnika (czy nawet projektowania) dla statków zajmujących się transportem wielkich gabarytów należy skonstruować odpowiedni algorytm:

1. Trzeba określić podstawowe dane statku takie jak:

- rodzaj statku, rodzaj napędu, linia wału napędowego

- przeznaczenie statku, do jakich celów będzie wykorzystywany

- państwo i wody na których będzie pływać dana jednostka pływająca

2. Prędkość jaką będzie osiągać statek i co za tym idzie zapotrzebowania na moc

3. Moc elektryczna (w porcie, na morzu, manewrowa etc.)

- wyznaczenie mocy całkowitej

- sprawność zespołu Diesel-Electric

4. Wybór typu silnika spalinowego

5. GTR czyli głowna tablica rozdzielcza

- wybór napięcia

- wybór częstotliwości

- parametry głównego alternatora

6. Założenia siłowni spalinowo-elektrycznej

- dostępność mocy biernej

- ograniczenia współczynnika zawartości harmonicznych

- sprawdzenie wartości prądu zwarciowego, optymalizacja całkowita oporności synchronicznej, zwiększenie napięcia

7. Rozważenie zmian prędkości i obciążenia napędowego silnika elekrycznego.

Budowa jednostek napędowych statków śródlądowych

Transport angażujący eksploatację statków to nie tylko wielkie gabaryty ale również (a może przede wszystkim) przewóz towarów statkami śródlądowymi. Budowa ich jednostek napędowych różni się od silników ich morskich odpowiedników.

Ciekawym jest fakt, że układy napędowe pływających jednostek śródlądowych nie różnią się zbytnio od rozwiązań, które znalazły zastosowanie w pojazdach lądowych, a silniki tego typu statków to ten sam rodzaj sprzętu, który znajduje się często pod maską samochodu ciężarowego. Źródłem energii takiego silnika jest zazwyczaj wysokoprężny silnik spalinowy. Za układ przeniesienia mocy odpowiadają pędnik, linia wałów oraz przekładnia (nawrotna, redukcyjna albo nawrotno-redukcyjna).

Zazwyczaj na napęd statku śródlądowego składają się dwa sześciocylindrowe silniki główne, jednostopniowa przekładnia redukcyjno-nawrotna, oraz linie wałów napędowych (wał śrubowy i wał pośredni). Przy modernizacji silników starego typu często nie ma potrzeby wymiany linii wałów napędowych.

Wymogi Unii Europejskiej, a budowa jednostek napędowych statków śródlądowych

Polityka transportowa w Europie jest silnie ograniczana kolejnymi normami wprowadzanymi przez Unię Europejską – jednostki pływające nie stanowią tutaj wyjątku i są traktowane równorzędnie w stosunku do innych systemów oraz środków transportu. Unia tworząc nowe wymogi dąży do zrównoważonego rozwoju przewozu ludzi i towarów na wszystkich gałęziach w szczególności pod kątem minimalizacji emisji do atmosfery związków, które są szkodliwe dla środowiska naturalnego. Przepisy unijne mają wymuszać dążenie do optymalizacji parametrów pracy jednostek napędowych statków tak, aby wykorzystanie paliwa było możliwie jak najefektywniejsze. Na podstawie Charakterystyk napędu tworzy się plany optymalizacji. Gdy podejmowana jest problematyka jednostek, które zostały już wybudowane to zaleca się wyznaczenie parametrów pracy, które będą najefektywniejsze w istniejących warunkach.

Przepisy unijne dotyczące budowy jednostek napędowych statków śródlądowych pomimo swojej restrykcyjności, mogą przyczynić się w przyszłości do większej opłacalności stosowania statków śródlądowych w Polsce. Zwiększenie udziału żeglugi w przewozie towarów będzie opcją częściej braną pod uwagę jeśli będzie się to wiązało z obniżeniem kosztów takiego transportu. Ekologiczne silniki nowej generacji proponowane przez Unię Europejską zapewniają dużo mniejsze zużycia paliwa przy dostosowaniu eksploatacji do panujących warunków nawigacyjnych. Już po roku 2000 zaczęto zastępować stare jednostki napędowe silnikami Volvo Penta I przebudowując tylko nieznacznie układy napędowe

Wykonywanie konstrukcji stalowych

Stal jest jednym z głównych materiałów używanych przy budowie jednostek pływających. Wybór rodzaju stali, której można użyć przy konstruowaniu statku nie został jednak pozostawiony wykonawcom ale jest ściśle określany normami obowiązującymi przy budowie okrętów – wiąże się to z faktem, iż każdy statek musi cechować się określoną wypornością, mieć wagę dopasowaną do mocy jednostek napędowych i posiadać szereg innych cech na które ogromny wpływ może mieć rodzaj materiału, który został użyty podczas budowy. Na przykład do tworzenia elementów konstrukcji kadłuba powinno się używać specjalnej stali kadłubowej i tylko w uzasadnionych przypadkach można stosować stal o podwyższonym poziomie wytrzymałości - może się ona różnić wagą od stali kadłubowej i bezrefleksyjne zastosowanie jej do budowy elementów, do których nie została przeznaczona mogłoby przynieść katastrofalne skutki podczas eksploatacji statku (zakładając oczywiście, że jakimś cudem tak zbudowany statek przeszedł by wszystkie testy).

Podczas montażu konstrukcji stalowych przy budowie statków, trzeba trzymać się określonych przepisów oraz cały czas mieć na uwadze w jakich warunkach będzie eksploatowany dany statek. Szczególnie istotne jest w tym procesie prawidłowe łączenie (spawanie) blach. Styki elementów blaszanych powinny być umieszczane w miejscach o najniższych wartościach naprężeń, po to aby po spawaniu wytrzymałość konstrukcji była jak najwyższa. Nieprawidłowe wykonanie konstrukcji stalowych może się wiązać z możliwością wystąpienia poważnego ryzyka podczas eksploatowania danej jednostki pływającej na otwartych wodach.

Należy pamiętać, że wszystkie prace montażowe powinny być prowadzone zgodnie z projektem i instrukcjami prowadzenia montażu oraz zasadami bezpieczeństwa. Cały proces montowania konstrukcji stalowych powinien odbywać się bez obecności nieupoważnionych osób trzecich ponieważ mogłoby to być poważnym zagrożeniem dla ich życia oraz zdrowia.

Malowanie konstrukcji stalowych

Konstrukcje stalowe znajdujące się na jednostkach pływających podczas ich eksploatacji będą nieustannie narażone na zamoczenie, istnieje więc ogromne ryzyko ich korodowania. Korozja czyli inaczej erozja metalu może skutkować groźnymi uszkodzeniami, pogorszeniem się stanu całych urządzeń technicznych, a także negatywnie wpływa na środowisko naturalne, w którym znajduje się statek.

W celu ochrony tych elementów powinno się poddać wszystkie części stalowe, które mogą mieć w przyszłości kontakt z wodą, procesowi specjalistycznego malowania antykorozyjnego. Przy kładzeniu pokrycia malarskiego na częściach należy również pamiętać o tym jakie jest przeznaczenie danej jednostki pływającej (tj. Jaki towar będzie nią transportowany? Czy nie będzie reagował na dany rodzaj farby?).

Zanim przystąpi się do malowania należy właściwie przygotować powierzchnię elementu, którą będzie się pokrywać powłoką malarską. Należy skrupulatnie usunąć zanieczyszczenia, które mogą wpłynąć negatywnie na malowanie powierzchni oraz późniejszą jakość i trwałość tego malowania. Zanieczyszczenia stałe, na przykład: beton, złogi soli, rdza, powinny być usuwane metodą szczotkowania, dłutowania lub skrobania. Zanieczyszczenia różnego rodzaju smarami zazwyczaj usuwa się przy użyciu rozpuszczalników, emulsji bądź kąpieli alkalicznych. Należy pamiętać aby po użycia takich środków dokładni obmyć element wodą.

Po usunięciu zanieczyszczeń i obmyciu części, która ma zostać pomalowana należy ją odpowiednio wysuszyć. Można to zrobić używając konwekcyjnego tunelu suszącego w którym krąży gorące powietrze o temperaturze sięgającej ok. 150° C. Istnieje również możliwość suszenia elementów metodą promieniowania podczerwonego lub inną metodą jeśli malowane mają być elementy u dużych gabarytach.

Oczywiście najbardziej narażona na zamoczenie jest całość zewnętrznego poszycia kadłuba. Wszystkie zbiorniki balastowe, które posiadają ściany będące częścią zewnętrznego poszycia powinny mieć nałożoną odpowiednią powłokę ochronną, najlepiej aby była epoksydowa lub posiadająca podobne właściwości. Zaleca się malowanie na jasne kolory. Cały proces nakładania i doboru powłoki malarskiej powinien być zawsze wykonywany zgodnie z zaleceniami producenta.

W zbiornikach skonstruowanych ze stali, które mają specjalne przeznaczenie, czyli służą do przewozu ładunku płynnego (w szczególności ropy) lub balastu wodnego, malowanie powinno się poszerzyć o dodanie naddatek korozyjnych. To samo tyczy się malowania ładowni przeznaczonych do przewozu ładunków suchych lub balastu wodnego.

Przy niektórych elementach istnieje możliwość zastosowania powłoki cementowej, musi się to jednak wiązać ze specjalnym przygotowaniem danego elementu do nakładania takiej powłoki – należy starannie oczyścić całą konstrukcję ze rdzy, poprzedniej powłoki malarskiej oraz zgorzeliny.

Armator okrętu może złożyć wniosek o zmniejszenie lub pominięć użycia naddatek korozyjnych jeżeli w ramach uargumentowania przedstawi dowody, że dane elementy posiadają już wystarczającą ochronę antykorozyjną. Wniosek armatora rozpatrzy Polski Rejestr Statków.