Методы оценки эксплуатационных свойств материалов футеровки судовых котлов с целью повышения их надёжности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ершова Ирина Валерьевна

• Ершова Ирина Валерьевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Ершова Ирина Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ

1 АВТОНОМНЫЕ КОТЛЫ В СОСТАВЕ СОВРЕМЕННЫХ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК (ОБЗОР НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ)

1.1 Главные и вспомогательные судовые котлы

1.2 Конструктивные особенности и технические характеристики судовых автономных котлов

1.3 Физико-химические процессы в топочном пространстве судовых котлов

1.4 Проблемы эксплуатации судовых автономных котлов

Выводы

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБМУРОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Использование метода эквивалентных материалов для исследования футеровочных материалов

2.2 Виброметрические методы оценки качества футеровочных материалов

2.3 Тепловизионные методы обследования футеровочных материалов

Выводы

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОБМУРОВКУ СУДОВОГО КОТЛА

3.1 Теоретические основы математического моделирования

3.2 Исследование стационарных процессов теплообмена

3.3 Исследование нестационарных процессов теплообмена

Выводы

4 ВИБРАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБМУРОВКУ КАМЕР СГОРАНИЯ СУДОВЫХ КОТЛОВ

4.1 Анализ виброактивности судового котла

4.2 Вибрационное горение

4.3 Влияние регенерации и рециркуляции дымовых газов на условия работы футеровки камеры сгорания

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Характеристики анализатора спектра ZET 017-U2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Результаты виброметрических испытаний различных марок

кирпичей

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Технические характеристики тепловизора Testo 875-2i

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Результаты тепловизионных испытаний различных марок

кирпичей

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Изменения температуры в слоях модели футеровочного

кирпича при стационарном теплообмене

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Изменения температуры в слоях модели футеровочного

кирпича при нестационарном теплообмене

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы оценки эксплуатационных свойств материалов футеровки судовых котлов с целью повышения их надёжности»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Устойчивое развитие экономики Российской Федерации как крупнейшей морской державы невозможно без эффективно действующей транспортной системы, одним из важнейших звеньев которой является водный транспорт. Важность развитие морского и речного флота нашей страны подтверждается реализацией государственных программ Стратегией развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030 года и Стратегией развития судостроительной промышленности на период до 2035 года [1, 2].

Приоритетными задачами данных программ являются повышение безопасности, экологичности и энергоэффективности перевозок речными и морскими судами. На все перечисленные характеристики определяющее влияние оказывают эффективность и надёжность судовых энергетических установок, их главных и вспомогательных элементов. Автономные котлы, обеспечивающие генерирование пара, являются одними из важнейших вспомогательных элементов дизельных судовых и корабельных энергетических установок и важнейшим элементов паротурбинных энергетических установок судов и кораблей. В состав энергетических установок судов и кораблей различного назначения в качестве как главных, так и вспомогательных элементов входят автономные котлы, которые были первыми тепловыми машинами, появившимися на флоте [3, 4]. Несмотря на более чем двухсотлетнюю историю применения котлов в судовой и корабельной энергетике задачи, связанные с их модернизацией, остаются актуальными. Непрерывное увеличение энерговооружённости судов и кораблей приводит к форсированию основных элементов энергетических установок, в том числе и котлов [5-7]. Наиболее теплонагруженным элементом автономных котлов являются топочные устройства, нарушения в работе которых приводят к выходу котлов из строя и серьезным авариям [8, 9]. Условия работы судовых котлов осложняются также быстрой и частой сменой нагрузки. Для продолжительной и надёжной работы котлов необходимо обеспечить прочность их конструкций, в

частности, футеровки. Судовые котельные агрегаты футеруются огнеупорными материалами, во многом определяющими срок службы котла.

Основные конструктивные элементы судовых котлов находятся под давлением воды и пара и омываются горячими газами высокой температуры. Условия работы судовых котлов осложняются также быстрой и частой сменой нагрузки. Для продолжительной и надёжной работы котлов необходимо обеспечить прочность их конструкций, в частности, футеровки. Судовые котельные агрегаты футеруются огнеупорными материалами, во многом определяющими срок службы котла. При тепловом воздействии на теплоизоляционные материалы футеровки возникают термические напряжения, приводящие к деформации, растрескиванию и разрушению кирпичной кладки. Кроме того, многолетняя практика эксплуатации судовых паровых котлов показывает, что разрушение обмуровочных поверхностей топок остаётся одной из самых распространенных причин аварий, которые сопровождаются выходом котлов из строя.

Котлы типа КВГ, применяемые на судах крупного и среднего водоизмещения, - экономичные, эффективные и надёжные. Однако в результате модернизации котлов КВГ, направленной на их перевод в режим многотопливных энергетических установок, возникли эксплуатационные трудности, связанные с повреждением обмуровочных поверхностей котлов.

В современном судостроении широкое применение находит класс пористых структур. Это как обмуровка судовых котлов, так и теплоизоляционные покрытия теплообменных аппаратов с тепловыми трубами, тепловая изоляция теплопроводов, ограждающие конструкции, мембраны водоопреснительных установок. Процессы тепломассопереноса при использовании пористых структур как в судовой энергетике, так и судостроительных технологиях изучены недостаточно. Поэтому проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на изучение прочностных и теплофизических характеристик материалов, обеспечивающих повышение надежности и эффективности энергетических установок судов и кораблей и совершенствование

технологических процессов в судостроительном производстве, является весьма актуальным.

При выборе материалов для футеровки котла и технологии кладки необходимо учитывать механические и теплофизические свойства огнеупоров: огнестойкость, термостойкость, механическая прочность. Поэтому представляет интерес анализ некоторых других вероятных технических причин скоротечных повреждений футеровки судового котла. При проектировании практически не учитываются вопросы влияния виброактивности судового котла на состояние его обмуровки.

Целью работы является разработка методов оценки эксплуатационных свойств и качества материалов обмуровки топочных камер автономных котлов, обеспечивающих повышение надёжности автономных судовых котлов.

Для достижения поставленной цели работы сформулированы следующие задачи исследования:

1) провести анализ условий работы футеровочных покрытий топочных камер автономных судовых котлов;

2) на основании проведенного анализа сформулировать требования, предъявляемые к материалам футеровок;

3) предложить методы контроля свойств материалов футеровки и провести экспериментальные исследования материалов;

4) разработать математическую модель теплопроводности в обмуровке топочной камеры, провести численные исследования и проанализировать полученные результаты;

5) разработать рекомендации по практическому использованию полученных результатов.

Объект исследования: судовые главные и вспомогательные котлы.

Предмет исследования: методы контроля теплофизических свойств футеровочных материалов топочных камер судовых котлов.

Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследования. Предложены способы использования физических методов для

оценки качества футеровочных материалов. На основе математического моделирования тепловых процессов в футеровке судового котла исследованы стационарный и нестационарный режимы теплообмена, разработаны пути снижения напряжений в обмуровке судового котла, повышающие его надёжность.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1) предложено использование метода эквивалентных материалов для исследования футеровок топочных камер котлов; 2) получены аналитические зависимости теплофизических характеристик эквивалентных материалов футеровок топочных пространств котлов от условий их изготовления; 3) аналитически установлены источники виброактивности судового котла, определены частотные диапазоны и уровни вибрационных воздействий источников, а также экспериментально оценена собственная частота элементов кирпичной кладки; 4) на основании проведённого тепловизионного обследования элементов футеровки доказана возможность его использования для контроля качества материалов; 5) предложен метод рециркуляции дымовых газов, позволяющий снизить температуру горения топлива и повысить энергоэффективность судового котла за счёт использования термохимической регенерации без снижения надёжности котла.

Практическая ценность работы заключается в разработке экспериментальных установок для проведения виброметрических и тепловизионных испытаний футеровочных материалов, создании программы для расчёта процессов теплопроводности в элементах футеровки, предложении рекомендаций по совершенствованию температурных режимов котельных агрегатов.

Рационализация режимов разогрева футеровок судовых котлов с учётом зависимости предела прочности от температуры позволяет увеличить срок службы футеровок. Предложенные новые тепловой и виброметрический методы диагностики обмуровочных материалов повысят качество судовых обмуровок и футеровок. Рециркуляция дымовых газов с термохимической регенерацией (ТХР), снижение виброактивности судового котла и исключение вибрационного горения повысят энергоэффективность и срок службы судовых котельных агрегатов.

Методология и методы исследования. Для обоснования выдвинутых в диссертации положений применялись методы экспериментальных исследований и математического моделирования, а также расчётный метод термохимической регенерации для условного котельного топлива.

Положения, выносимые на защиту:

1) использование метода эквивалентных материалов для предварительной оценки температурных напряжений в футеровках котлов, работающих в условиях систематических изменений нагрузок и температурных режимов;

2) результаты виброметрических испытаний обмуровочных материалов котельных агрегатов и рекомендации по их использованию;

3) методика и результаты тепловизионного обследования обмуровочных материалов котельных агрегатов;

4) результаты математического моделирования стационарных и нестационарных процессов теплообмена в элементах футеровки судового котла;

5) рекомендации по снижению напряжений в обмуровке судового котла и по повышению экологической безопасности и энергоэффективности судовых котлов.

Степень достоверности. Научные положения, выводы и рекомендации, представленные в диссертационной работе, обоснованы теоретическими выводами и экспериментальными данными, полученными в ходе проведения экспериментов, и не противоречат опыту эксплуатации судовых энергетических установок и известным положениям областей знаний: теория котельных агрегатов, теория планирования эксперимента, методы математического и компьютерного моделирования. В экспериментальных исследованиях применялись приборы и аппаратура, которые имеют высокую точность измерений.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них: 4 - в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России, 1 - в изданиях, входящих в базу данных Web of Science, 1 - зарегистрированная программа для ЭВМ.

Основные положения и результаты диссертационной работы были апробированы на форумах и конференциях различного уровня: международном

научном форуме «Наука и инновации - современные концепции», г. Москва, проводимом в 2019 г., 2020 г., 2021 г.; национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», г. Санкт-Петербург, 20 сентября - 22 октября 2021 г.; международной XI научно-технической конференции «Актуальные проблемы морской энергетики», г. Санкт-Петербург, 17 - 18 февраля 2022 г.; всероссийской научно-практической конференции «Исследования и инновации в машиностроительном производстве» г. Махачкала, 21 - 22 октября 2022 г.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы из 110 наименований, содержит 21 таблицу, 60 рисунков и 7 приложений на 157 страницах.

Благодарности. Автор искренне благодарен доктору технических наук В.А. Стенину за помощь в выполнении экспериментальных исследований и обсуждении их результатов, кандидату технических наук М.В. Куклину - за консультации.

1 АВТОНОМНЫЕ КОТЛЫ В СОСТАВЕ СОВРЕМЕННЫХ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК (ОБЗОР НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ)

1.1 Главные и вспомогательные судовые котлы

Судовая энергетическая установка (СЭУ) представляет собой комплекс устройств, систем и технических средств, предназначенных для обеспечения движения судна с заданной скоростью, выработки механической, тепловой, электрической энергии, и обеспечения этими видами энергии всех потребителей для безопасного и эффективного функционирования судна в соответствии с его типом и назначением. В составе СЭУ, структура которой представлена на рисунке 1.1, традиционно выделяют главные и вспомогательные элементы, входящие в три комплекса:

- главная энергетическая установка (ГЭУ) - комплекс средств для обеспечения движения судна и его маневрирования;

- вспомогательная энергетическая установка (ВЭУ) - комплекс средств для обеспечения судна необходимыми видами сред и энергий, обеспечивающих функционирование ГЭУ и общесудовых потребителей, не связанных с движением судна;

- электроэнергетическая система (ЭЭС) - комплекс источников электроэнергии и устройств, обеспечивающих все потребности судна в электроэнергии.

Основным классификационным признаком СЭУ является тип главного двигателя, который определяет тип СЭУ. По данному признаку СЭУ разделяют на дизельные энергетические установки (ДЭУ), газотурбинные установки (ГТУ), паротурбинные установки (ПТУ), ядерные энергетические установки (ЯЭУ) [10].

В судовых энергетических установках, использующих в качестве рабочего тела главных двигателей водяной пар, в состав генераторной части ГЭУ входят парогенераторы: ядерная паропроизводящая установка (ЯППУ) или главный паровой котёл (ГПК).

Независимо от типа СЭУ важнейшим элементом ВЭУ является вспомогательная паропроизводящая установка (ВППУ), обеспечивающая паром всех судовых потребителей.

Таким образом, главные и вспомогательные котлы (парогенераторы) являются важным элементом судовой и корабельной энергетики.

Рисунок 1.1 - Структурная схема судовой энергетической установки

Одним из основных типов судовых энергетических установок являются паротурбинные установки. Паротурбинные двигатели (ПТД) относятся к двигателям с внешним подводом теплоты. Оценку использования ПТД целесообразно начать с ретроспективы создания турбодвигателей на флоте.

Паровые турбины были одними из первых тепловых двигателей, появившихся на флоте. Они пришли на смену поршневым паровым машинам.

Впервые морскую паротурбинную установку (ПТУ) запатентовал в 1857 г. американский инженер Бенжамин Франклин Изервуд. В 1870 г. несколько ПТУ установили на фрегаты береговой охраны серии ШБ <^ашрапо৻, но в связи с

тем, что паровые турбины были одноступенчатыми, они оказались ненамного более эффективными, чем паровые машины, так как их КПД не превышал в среднем 7 %. В 1884 г. Ч. Парсонс изобрёл многоступенчатую паровую турбину. С этого момента на транспорте и в промышленности началось многочисленное внедрение паротубинной энергетики [11]. Турбину Парсонса первой использовали в судовых условиях [12, 13]. В 1897 г. Чарльз Парсонс создал первое судно с паротурбинной установкой. Катер «Турбиния» (рисунок 1.2) на испытаниях развил скорость 37 узлов. Турбина стала лидером высоких скоростей на воде. Через два года Парсонс сконструировал новую радиальную турбину, мощностью около 1500 кВт.

Рисунок 1.2 - Катер «Турбиния» Ч. Парсонса, 1897 г. (https: //seaships.ru/steamturbine. htm)

ПТД зарекомендовали себя как наиболее преимущественный вид энергетических установок для кораблей и судов, от которых требуется высокая скорость [12].

На всемирно известном «Титанике» стояли две четырёхцилиндровые паровые компаунд-машины, вращающие боковые винты и одна паровая турбина, вращающая средний винт (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Турбина «Титаника», 1904 г.

Паровые турбины устанавливались также на гражданских судах. Английский пассажирский корабль «Король Эдуард», построенный в 1901 г., с мощностью турбомашины 2570 кВт развивал скорость в 20,5 уз. Паровые турбины мощностью 52000 кВт были установлены и на трансатлантических крупнотоннажных пассажирских лайнерах «Лузитания» и «Мавритания», построенных в 1906 г., которые развивали скорость полного хода 26 уз.

Турбинное судно «Мавритания», водоизмещением 30705 т, завоевало «Голубую ленту» в 1907 г. и удерживало её рекордно долгий срок - 22 года.

Высокие мощностные характеристики паровых турбин обусловили их широкое применение в составе корабельных энергетических установок с конца XXI до середины XX века.

Первый турбоход в России - яхта-миноносец «Ласточка» водоизмещением 140 т появился в 1904 г. Корабль был построен в Англии, как опытное судно, а затем куплен Морским Ведомством для проведения опытов с турбоагрегатами. «Ласточка» имела две ПТУ мощностью 736 кВт каждая и развивала максимальную скорость 18,5 узлов. В конце 1914 г. в строй вошёл линкор «Севастополь», на котором стояло 25 котлов и четыре турбины Парсонса общей мощностью 31000 кВт, что обеспечивало кораблю скорость хода около 24,6 узлов.

Во время Второй мировой войны паротурбинные установки (ПТУ) широко использовались в качестве главной энергетической установки на крупнейших кораблях. Немецкий линкор «Бисмарк» водоизмещением 41700 т имел три турбозубчатых агрегата (ТЗА) мощностью по 33900 кВт каждый. Корабль развивал скорость до 30 узлов. Линкор «Тирпиц» водоизмещением 45474 т имел 12 паровых котлов «Вангер» и три турбины Brown Boveri &Cie суммарной мощностью 120000 кВт. Линкор развивал скорость 30,8 узлов.

Паровые турбины стояли и на крупнейших линкорах в истории флота -японских кораблях типа «Ямато» (водоизмещение 68200 т) - четыре ТЗА «Кампон» суммарной мощностью 110400 кВт.

В настоящее время ПТУ уступают своё место газовым турбинам. Но их эксплуатация на некоторых судах продолжается. Например, тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов» имеет четыре главных турбозубчатых агрегата ГТЗА ТВ-12-4, в состав которых входят 8 котлов КВГ-4, суммарной мощностью 147200 кВт, что позволяло достичь скорость 29 узлов.

В составе энергетических установок транспортных судов паротурбинные установки также находят применение в настоящее время. Наиболее предпочтительным является использование ПТУ на крупнотоннажных судах дедвейтом более 200 тыс. т. В середине ХХ века перед отечественным судостроением была поставлена задача постройки сухогрузных судов и танкеров с увеличенными грузоподъёмностью и скоростью хода. Относительно высокие мощности ЭУ этих судов привели к выбору для них паротурбинных установок (ПТУ). Были построены: серия сухогрузных судов типа «Ленинский комсомол» (1959 г.) дедвейтом 15980 т с ПТУ мощностью 9,5 МВт; серия танкеров типа «Пекин» дедвейтом 32030 т и типа «София» дедвейтом 50770 т с ПТУ мощностью 14,0 МВт.

Для серии сухогрузных судов типа «Ленинский комсомол» были созданы ГТЗА типа ТС-1, мощностью 9,6 МВт, удельным расходом топлива 320 г/кВтч, параметрами пара р = 4,4 МПа; t = 470 оС. Для танкеров типа «Пекин» и «София» -

ГТЗА типа ТС-2, мощностью 14,0 МВт, удельным расходом топлива 330 г/(кВтч), параметрами пара р = 7,8 МПа; ? = 515 оС.

В середине XX века ПТУ уступала дизельной энергетической установке (ЭУ) по удельному расходу топлива 230.. .320 против 200.. .230 г/(кВтч); но ПТУ была менее требовательна к качеству топлива и при мощности свыше 20 МВт имела меньшую построечную стоимость, меньше массу и габариты по сравнению с СЭУ с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Высокоэкономичная ПТУ нового поколения в 70-х годах для крупнотоннажного танкера «Крым» с одновальной ЭУ мощностью 22 МВт в то время также не могла быть обеспечена дизелями, так как максимальная мощность малооборотного дизеля производства Брянского машиностроительного завода составляла 8,83 МВт. ПТУ для шести танкеров типа «Крым» были последними в Советском Союзе установками такого типа для судов гражданского флота. Причина этого заключалась в неконкурентоспособности ПТУ по технико-экономическим характеристикам с дизельными установками, в сложности состава и эксплуатации СЭУ. Это соответствовало и мировым тенденциям того времени, после пика в 1975 г., когда было построено 130 паротурбинных судов различного назначения, началось сокращение заказов на них, а после 1985 г. строительство судов с ПТУ практически прекратилось, но в начале XXI века по ряду причин заинтересованность в судовых ПТУ вновь приобрела актуальность.

Наиболее современными представителями судов с ПТУ являются танкеры-газовозы «Гранд Елена», «Гранд Мерея» и «Гранд Анива» (рисунок 1.4). Судно «Гранд Анива» было построено в 2008 г. на верфях «Мицубиси Хеви Индастриз» в Нагасаки для совместного японско-российского предприятия «Ниппон Юсен Кабусикигайся» и российской судоходной компании ОАО «Совкомфлот». Этот танкер ледового класса имеет грузовместимость около 145 тыс. м3 сжиженного природного газа при дедвейте 71,2 т, имеет водоизмещение по грузовую марку - 122,239 т, порожнем - 36,671 т, эксплуатационная скорость судна - 19,5 узла. Судовая энергетическая установка - паровая турбина мощностью 23618 кВт.

Рисунок 1.4 - Танкер-газовоз с паротурбинной энергетической установкой «Grand Aniva» (https://www.vesselfinder.com/ru/ship-photos/683721)

В настоящее время ПТД не утратили своей актуальности - ряд судов оснащён паротурбинными силовыми установками (таблица 1.1).

Улучшение конструкций паровых турбин способствовало развитию и совершенствованию теории судовых паротурбинных установок. Фундаментальный вклад в России в разработку теории паровых турбин внесли профессоры Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, А.А. Радциг, Н.А. Быков, В.И. Афонасьев, В.К. Васильев, А.Г. Курзон, А.Г. Верете и др., в становление отечественного турбостроения - русские учёные и инженеры С.А. Бурачек, А.И. Шпаковский, П.Д. Кузьминский М.И. Гринберг, М.И. Яновский и др.

Таблица 1.1 - Судна, оснащённые ПТД

Наименование показателя Название судна

Knock Nevis Гранд Анива Викрамадитья Бристоль Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов

Тип судна Танкер Танкер-газовоз Авианосец Эскадренный миноносец Авианесущий крейсер

Год введения в эксплуатацию 1976 2008 2008 (первоначально в 1982 г.) 1973 1991

Изготовитель Япония Япония СССР Великобритания СССР

Дедвейт, т 564763 71200 45500 6100 46540

Эксплуатационная скорость, уз 13 - 16 19,5 32 28 29

Мощность паровые турбины общей мощностью 50000 л.с. паровая турбина мощностью 32090 л.с. паротурбины: 4x50000 л.с.; турбогенераторы: 6x1500 кВт; дизель-генераторы: 6x1500 кВт 2 паровых турбины и 2 газовых турбины (60000 л.с.) паротурбины: 4x50 000 л. с.; турбогенераторы: 9x1500 кВт; дизель-генераторы: 6x1500 кВт

Статус выведен из состава флота 04.01.2010 г. в эксплуатации (Кипр) в эксплуатации (передан ВМС Индии) с 1991 г. учебный корабль в составе СФ, в ремонте и модернизации

К преимуществам паровых турбин, по сравнению с другими типами двигателей, относятся:

- высокая экономичность (по сравнению с паровыми машинами, КПД которых составляет в среднем 10 - 12 %, КПД современных судовых ПТУ может достигать 27 - 33 %);

- постоянные механические и термические напряжения на отдельных участках проточной части турбины;

- способность работать длительное время без регламентного обслуживания;

- низкий уровень вибрации установки, благодаря отсутствию возвратно-поступательного движения;

- малая масса и небольшие размеры (компактность);

- постройка и ремонт имеют сравнительно низкую стоимость;

- способность выдерживать большие перегрузки в течение длительного времени, что имеет немаловажное значение при плавании в узких местах, вблизи берегов во время шторма и т.д.

Основные недостатки паровых турбин:

- нереверсивность, поэтому для вращения вала в обратную сторону требуется специальная турбина заднего хода;

- невозможность быстрого изменения режима работы;

- значительное увеличение удельного расхода пара, а следовательно, и уменьшение КПД при малых и средних ходах;

- высокая частота вращения, в результате чего между турбиной и движителем необходимо устанавливать передачи для понижения частоты вращения.

В СЭУ паровые турбины нашли широкое применение, преимущественно их используют на крупных судах.

Турбины со ступенями скорости используют в качестве первичных двигателей для судовых турбовентиляторов, питательных, нефтяных, пожарных, циркуляционных и конденсатных насосов, а также генераторов электроэнергии небольшой мощности. Турбины со ступенями давления применяют в качестве самостоятельных ступеней в главных судовых турбинах большой мощности, главным образом в области высоких и средних давлений пара, а также как первичные двигатели для мощных турбогенераторов (от 300 кВт и более) судовых электростанций [13, 14].

Ключевым элементом паротурбинных установок судов и кораблей являются автономные котлы, обеспечивающие генерирование пара. Однако котлы также являются одними из важнейших вспомогательных элементов дизельных судовых и корабельных энергетических установок. В настоящее время наибольшее распространение получили водотрубные котлы, обеспечивающие выработку пара в необходимых количествах. Вспомогательные котлы предназначены для

снабжения паром всех потребителей судна на стоянке при неработающих главных котлах, а также используются для ввода в действие главных котлов [6]. На судах с ДЭУ вспомогательные котлы работают и на ходовых режимах для обеспечения паром всех потребителей судна. На крупнотоннажных танкерах вспомогательные котлы имеют относительно большую производительность пара, обычно используемого для обеспечения работы грузовых турбонасосов, турбогенераторов, подогрева груза в танках, а также для работы системы инертных газов [15].

Основными требованиями, предъявляемыми к вспомогательным котлам, являются: минимальные масса и размеры, достаточно высокая маневренность (быстрый переход с одного режима на другой), простота обслуживания во время эксплуатации, возможность автоматизации всего технологического процесса, ремонтопригодность, применение современных конструкционных материалов для обмуровки, надёжность в эксплуатации, незначительное негативное влияние на окружающую среду. В связи с этим проводятся постоянные исследования, направленные на повышение надёжности, эффективности и экологической безопасности судовых паровых котлов [5, 7, 8, 15-21]. Вопросами надёжности котельной установки судна занимались такие авторы, как А.С. Хряпченков,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ершова Ирина Валерьевна, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Стратегия развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030 года», утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 февраля 2016 г. №2 327-р [Электронный ресурс]: [сайт https://www. garant.ru]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://www. garant.ru/products/ipo/prime/doc/71240936/ (Дата обращения: 02.09.2021). - Загл. с экрана.

2. «Стратегия развития судостроительной промышленности до 2035 года», утверждена распоряжением Правительства РФ от 28.10.2019 № 2553-р [Электронный ресурс]: [сайт http://government.ru]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://government.ru/docs/38218 (Дата обращения: 02.09.2021). - Загл. с экрана.

3. Казенов, С.В. Паровая турбина - главный двигатель надводных кораблей ВМФ [Текст] / С.В. Казенов, В.С. Казенов. - СПб: Фонд «Отечество», 2016. - 400 с.

4. Тихонов, Н.Ф. Судовые энергетические установки и история их развития [Текст] / Н.Ф. Тихонов, Д.В. Скворцов // Сборник статей X Международной научно-практической конференции «Новые импульсы развития: вопросы научных исследований». - Саратов: Издательство: НОО «Цифровая наука». - 2021. - С. 112117.

5. Епихин, А.И. Безопасность эксплуатации судовых котлов [Текст] /

A.И. Епихин // Global science. Development and novelty. Collection of scientific papers, on materials of the VI International Scientific Conference. - Geneva: Ed. SPC «LJournal», 2017. - Vol. Part 3. - Pp. 33-36. - DOI: 10.18411/gdsn-25-12-2017-39.

6. Бразновский, В.К. Анализ качества эксплуатации вспомогательных котельных установок судов флота рыбной промышленности [Текст] /

B.К. Бразновский, В.Т. Томилко // Материалы IV Международной научной конференции «Морская техника и технологии. Безопасность морской индустрии». Калининград: Калининградский гос. техн. ун-т, 2018. - С. 262-268.

7. Яковлев, П.В. Безопасная эксплуатация судовых паровых котлов, отработавших нормативный срок службы [Текст] / П.В. Яковлев, Н.Н. Панасенко //

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: морская техника и технология. - 2010. - № 2. - С. 119-124.

8. Петров, А.И. Оценка причин повреждений обмуровок в топках судовых паровых котлов [Текст] / А.И. Петров // Вестник МГТУ: труды Мурманского гос. техн. ун-та. - 2015. - Т. 18. - № 1. - С. 17-19.

9. Жуков, В.А. Характерные повреждения судовых автономных котлов в процессе эксплуатации [Текст] / В.А. Жуков, И.В. Ершова // Сборник тезисов докладов национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова». - СПб: Изд-во ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2022. -С. 30-31.

10. Олейников, Б.И. Энергетические установки и электрооборудование судов. Часть 1. Судовые энергетические установки [Текст] / Б.И. Олейников. -СПб: Издательство ГУМРФ им. адм. Макарова, 2017. - 748 с.

11. Гильмияров, Е.Б. Многокритериальный подход к выбору судовой энергетической установки [Текст] / Е.Б. Гильмияров, В.В. Цветков // Вестник Мурманского государственного технического университета. - 2006. - Т. 9. - № 3. - С. 502-513.

12. Безюков, О.К. Газотурбинные двигатели на флоте: история и перспективы [Текст] / О.К. Безюков, В.А. Жуков, М.С. Капустянский // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 2. - С. 244-256.

13. Гаврилов, С.В. Судовые энергетические установки. История развития [Текст] / С.В. Гаврилов. - Петропавловск-Камчатский, 2003. - 383 с.

14. Лысенко, В.К. Судовые паровые котлы. Устройство и эксплуатация [Текст] / В.К. Лысенко, Б.И. Лубочкин. - М.: Транспорт, 1975. - 320 с.

15. Куколев, А.А. О применении нечётно адаптивного регулятора в системе управления уровнем воды в судовом вспомогательном котле [Электронный ресурс] / А.А. Куколев, Д.Л. Пиотровский // Электронный сетевой полиматический журнал «Научные труды КУБТУ». - 2018. - № 3. - С. 295-303. - Электрон. текст. дан. -

Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34992991 (Дата обращения: 11.09.2020). - Загл. с экрана.

16. Албул, Р.В. Обеспечение безопасной эксплуатации судовых котлов с органическим теплоносителем [Текст] / Р.В. Албул // Эксплуатация морского транспорта. - 2013. - № 1 (71). - С. 50-53.

17. Денисенко, Н.И. Идентификация повреждений элементов судовых котельных установок. Учебно-справочное пособие [Текст] / Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. - СПб: Элмор, 2007. - 152 с.

18. Корнилов, Э.В. Вспомогательные, утилизационные, термомаслянные котлы морских судов (конструкция и эксплуатация): Учебное пособие [Текст] / Э.В. Корнилов, П.В. Бойко, Э. И. Голофастов. - Одесса: ЭкпрессРеклама, 2008. -240 с.

19. Петров, А.И. Применение огнеупорных материалов при ремонте топок судовых котлов и инсинераторов [Текст] / А.И. Петров, А.А. Егоров // Наука -производству: Материалы международной научно-практической конференции, Мурманск, 22 - 25 марта 2016 года. - Мурманск: Мурманский государственный технический университет, 2016. - С. 285-290.

20. Ba§han, V. Application of Fuzzy Dematel Technique to Assess Most Common Critical Operational Faults of Marine Boilers [Text] / V. Ba§han, H. Demirel // Journal of Polytechnic. - 2019. - № 22 (3). - Р. 545 - 555.

21. Zhang, L. The Process Researches for The Desalination Using Residual Heat of Flue Gas [Text] / L. Zhang, S. Zhou, H. Zhang // International MultiConference of Engineers & Computer Scientists. - 2009. - P. 1769-1771.

22. Денисенко, Н.И. Судовые котельные установки: Учебник для вузов [Текст] / Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. - СПб: Элмор, 2005. - 286 с.

23. Енин, В.И. Судовые котельные установки: Учебник для вузов [Текст] / В.И. Енин, Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. - М.: Транспорт, 1993. - 216 с.

24. Суменков, В.М. Влияние нагрузки и годовой наработки на оптимизированные характеристики судовых котельных установок [Текст] / В.М. Суменков, Л.И.Сень // Судостроение. - 2010. - № 2 (789). - С. 51-54.

25. Туркин, В.А. Влияние конструктивных особенностей на безопасность эксплуатации судовых вспомогательных котлов [Текст] / В.А. Туркин // Судостроение. - 2003. - № 4 (749). - С. 23-25.

26. Пряхин, А.С. Парогенераторы: учебное пособие [Текст] / А.С. Пряхин. -СПб: ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, 2013. - 281 с.

27. Хряпченков, А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие [Текст] / А.С. Хряпченков. - Л.: Судостроение, 1988. - 296 с.

28. Liu, L. Performance Analysis on Combustion and Heat Transfer of the Ship Power Plant [Text] / Liu L., Zhang L. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. - Vol. 546 (2). - Art. no. 022012. - DOI: 10.1088/17551315/546/2/022012.

29. Huijun, F. Multi-objective constructal design for a marine boiler considering entropy generation rate and power consumption [Text] / Huijun Feng, Lingen Chen, Zhuojun Xie, Wei Tang, Yanlin Ge // Energy Reports. - 2022. -Vol. 8. - P. 1519-1527. - https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.12.071.

30. Pal, J.S. Exergy Analysis of Auxiliary Boiler for Marine Application [Electronic resource] / J.S. Pal, S.N. Sapali, T.R. Anil // Proceedings of the Fourth International Conference in Ocean Engineering (IC0E2018). Lecture Notes in Civil Engineering. - 2019. - Vol 22. - https://doi.org/10.1007/978-981-13-3119-0 73.

31. Панасенко, A.A Эксергетический анализ процесса в судовых вспомогательных котлах [Текст] / А.А. Панасенко, В.Н. Слесаренко, Б.Я. Карастелёв // Труды Дальневосточного политехнического института им. В.В. Куйбышева. - 2001. - № 129. - С. 203-207.

32. Пискунов, В.А. Выбор оптимальных режимов работы вспомогательного парового автономного котлоагрегата на пассажирских теплоходах проектов 588 и 26-37 [Текст] / В.А. Пискунов, С.Н. Валиулип // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2005. - № 13. - С. 111-114.

33. Стаценко, В.Н. Интенсивность отложений на газовой стороне поверхностей нагрева судовых котлов [Текст] / В.Н. Стаценко, В.М. Суменков // Судостроение. - 2011. - № 1 (794). - С. 30-32.

34. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинг технического состояния [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2014. - 55 с.

35. Стенин, В.А. Влияние виброактивности судового котла на состояние его обмуровки [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. - 2019. - № 2 (39). - С. 68-75.

36. Стенин, В.А. Моделирование тепловых процессов в футеровке судового котла [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова, В.А. Жуков // Морские интеллектуальные технологии. - 2021. - № 4-1 (54). - С. 112-116.

37. Карташов, Э.М. Аналитическая теория теплопроводности и прикладной термоупругости [Текст] / Э.М. Карташов, В.А. Кудинов. - М.: Книжный дом «Либроком», 2018. - 651 с.

38. Chen, L. Constructal optimization for a marine boiler based on entransy theory [Text] / Chen L., Feng H., Xie Z., Tang W., Ge Y. // Scientia Sinica Technologica. - 51 (10). - P. 1208-1218. - DOI: 10.1360/SST-2021-0054.

39. Чичурин, А.Г. Надёжность котельной установки [Текст] / А.Г. Чичурин // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2013. -Вып. 37. - С. 179-183.

40. Shoaib, A. Accident-based FMECA study of Marine boiler for risk prioritization using fuzzy expert system [Electronic resource] / Ahmed Shoaib, Gu Xie-Chong // Results in Engineering. - 2020. - Vol. 6. - art. no. 100123. -https://doi.org/10.1016/j.rineng.2020.100123.

41. Соболенко, А.Н. Аварийное происшествие с главными паровыми котлами на плавбазе «Армань» / А.Н. Соболев // Научные труды Дальрыбвтуза. - 2013. - Т. 30. - С. 111-114.

42. Новые российские высокононапорные паровые котлы КВГ-4 «Адмирала Кузнецова» рассчитаны на 25 лет [Электронный ресурс]: [сайт https://www.livejournal.com]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://diana-mihailova.livej ournal.com/2606903.html?replyto=19404087 (Дата обращения: 01.08.2021). - Загл. с экрана.

43. Ремонт «Кузнецова»: пролог [Электронный ресурс]: [сайт https://www.livejournal.com]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://navy-korabel.livejournal.com/161028.html (Дата обращения: 01.08.2021). - Загл. с экрана.

44. На авианосце отказали паровые котлы [Электронный ресурс]: [сайт https://interfax.ru]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://www.interfax.ru/russia/265935 (Дата обращения: 30.07.2021). - Загл. с экрана.

45. Yuan, H. Numerical simulation analysis on thermal dynamic response of refractory lining for ship supercharged boilers [Text] / H. Yuan, Y. Chun, W. Song, N. Cailiao // Refractories. - 2017. - Vol. 51 (3). - P. 200-204. - DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.008.

46. Залкинд, И.Я. Огнеупоры и шлаки в металлургии: учеб. пособ. [Текст] / И.Я. Залкинд, Ю.В. Троянкин. - М.: Металлургиздат, 1964. - 260 с.

47. Российский речной регистр: в 4 т. Т.3. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (ПСВП). Ч. II «Энергетические установки и системы» [Текст]. - М.: Российский речной регистр, 2008. - 1430 с.

48. РД 03-29-93. Методические указания по проведению технического освидетельствования паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением, трубопроводов пара и горячей воды [Текст]. - Введ. 1994-06-01. - ЗАО Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2010. - 40 с.

49. РД 10-210-98. Методические указания по проведению технического освидетельствования металлоконструкций паровых и водогрейных котлов [Текст]. - Введ.1998-03-05. - ЗАО Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2005. - 24 с.

50. РД 31.21.30-97 Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций [Текст]. - Введ.1997-07-01. - ЗАО Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 1997. -340 с.

51. Бевза, Д.И. Предварительный натурный эксперимент на опытном образце судового компактного котла-утилизатора [Текст] / Д.И. Бевза, О.П. Шураев // Научные проблемы водного транспорта. - 2022. - № 72. - С. 70-77.

52. Бевза, Д.И. Влияние конструкционных и режимных параметров на тепловые и газодинамические характеристики судового компактного котла-утилизатора [Текст] / Д.И. Бевза, О.П. Шураев // Морские интеллектуальные технологии. - 2022. - № 2-1(56). - С. 88-96.

53. Стаценко, В.Н. Эффективность применения водотопливных эмульсий в судовых котлах [Текст] / В.Н. Стаценко, В.М. Суменков, Ю.С. Селезнев // Судостроение. - 1999. - № 2 (723). - С. 31-34.

54. Жуков, В.А. Анализ эксплуатационных воздействий на стенки камер сгорания судовых котлов [Текст] / В.А. Жуков, И.В. Ершова // Актуальные проблемы морской энергетики: Материалы одиннадцатой международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 17 - 18 февраля 2022 года. - Санкт-Петербург: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет», 2022. - С. 200-202.

55. Бразновский, В.К. Анализ основных отказов элементов паровых котельных установок судов рыбопромыслового флота [Текст] / В.К. Бразновский // IV Межународный Балтийский морской форум (22-28 мая 2016 г., г. Калининград). - 2016. - С. 277-281.

56. Adamkiewicz, A. Analysis of œnsequences of using gas fuels for running auxiliary ship boilers in the light of contemporary environmental protection requirements / А. Adamkiewicz, М. Bartoszewski, М. Kendra // Management Systems in Production Engineering. - 2016. - Vol. 23. - Iss. 3. - P. 183-190. - DOI: 10.12914/MSPE-07-03-2016.

57. Глушихин, Ф.П. Моделирование в геомеханике [Текст] / Ф.П. Глушихин, Г.Н. Кузнецов, М.Ф. Шклярский и др. - М.: Недра, 1991. - 240 с.

58. Стенин, В.А. Метод эквивалентных материалов в исследовании деформаций футеровки котла [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова, А.С. Светлов //

Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации - современные концепции» (г. Москва, 02 февраля 2020 г.). -М.: Издательство Инфинити, 2020. - Том 2. - С. 105-111.

59. Адамов, В.А. Сжигание мазута в топках котлов [Текст] / В.А. Адамов. Л.: Недра, 1989. - 304 с.

60. Стенин, В.А. Тестирование программы моделирования прочности изделия в программе ANSYS [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова, Я.А. Чирцов // Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации - современные концепции» (г. Москва, 19 июня 2020 г.). - М.: Издательство Инфинити, 2020. - Том 2. - С. 155-160.

61. Арутюнов, В.С. Органическая химия: окислительные превращения метана [Текст] / В.С. Арутюнов, О.В. Крылов. - М.: Издательство Юрайт, 2017. -371 с.

62. Баранов, П.А. Предупреждение аварий паровых котлов [Текст] / П.А. Баранов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 272 с.

63. Барков, А.В. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации [Текст] / А.В. Барков, Н.А. Баркова. - СПб: Севзапучцентр, 2013. - 152 с.

64. Безгрешнов, А.Н. Расчёт паровых котлов в примерах и задачах [Текст] / А.Н. Безгрешнов, Ю.М. Липов, Б.М. Шлейфер. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -241 с.

65. Стенин, В.А. Повышение энергоэффективности и экологической безопасности судовых паровых котлов [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2020. - № 3. - С. 40-46.

66. Бобров, Ю.А. Теплоизоляционные материалы и конструкции [Текст] / Ю.А. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова. - М.: ИНФРА-М, 2003. - 268 с.

67. Боровиков, А.М. Справочник по древесине [Текст] / А.М. Боровиков, Б.Н. Уголев. - М.: Лесная промышленность, 1989. - 296 с.

68. Бруяка, В.А. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: учебное пособие [Текст] / В.А. Бруяка [и др]. // Самара: Самарский государственный технический университет, 2010. - 271 с.

69. Вавилов, В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль [Текст] / В.П. Вавилов. - М.: ИД Спектр, 2009. - 544 с.

70. Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст] / И.В. Возницкий, А.С. Пунда. - Т. 2. - М.: Моркнига, 2008. - 470 с.

71. Волынский, В.Н. Взаимосвязь и изменчивость показателей физико-механических свойств древесины [Текст] / В.Н. Волынский. - Архангельск: АГТУ, 2006. - 196 с.

72. Гамбург, Ю.Д. Химическая термодинамика [Текст] / Ю.Д. Гамбург. -М.: Лаборатория знаний, 2016. - 237 с.

73. Стенин, В.А. Модальный анализ в диагностике кирпичной кладки [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова, Е.А. Хорохонов // Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации -современные концепции» (г. Москва, 06 декабря 2019 г.). - М.: Издательство Инфинити, 2019. - С. 141-149.

74. Стенин, В.А. Разработка стенда для тепловой диагностики обмуровки котла [Текст] / В.А. Стенин, И.В. Ершова, А.В. Лагутенко // Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации -современные концепции» (г. Москва, 29 января 2021 г.). - М.: Издательство Инфинити, 2021. - Т. 2. - С. 152-157.

75. ГОСТ 21523.3.1-93 Древесина модифицированная. Метод определения теплоёмкости [Текст]. - Введ. 1995-05-17. - М.: Издательство стандартов, 1995. -8 с.

76. ГОСТ 21523.3.2-93 Древесина модифицированная. Метод определения теплопроводности [Текст]. - Введ. 1995-05-17. - М.: Издательство стандартов, 1995. - 10 с.

77. ГОСТ 530-2012. Кирпич и камень керамические [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2013. - 28 с.

78. ГОСТ Р 56511-2015. Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2015. - 11 с.

79. ГОСТ Р ИСО 7626-2-2016. Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2016. -28 с.

80. ГОСТ Р ИСО 8568 - 2010. Стенды ударные [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2011. - 24 с.

81. ГОСТ Р54859-2011. Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2012. -17 с.

82. Жуков, В.А. Условия эксплуатации обмуровок автономных парогенераторов [Текст] // В.А. Жуков, И.В. Ершова / Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и инновации в машиностроительном производстве» (г. Махачкала, 21 - 22 октября 2022 г.). - Махачкала: ДГТУ, 2022. - С. 51-55.

83. Жуков, В.А. Экспериментальные методы оценки качества материалов футеровки топочных камер судовых котлов [Текст] / В.А. Жуков, И.В. Ершова // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2023. - Т. 15. - № 1. - С. 126-134.

84. Грушецкий, И.В. Плотность частот свободных колебаний судовых конструкций и помещений [Текст] / И.В. Грушецкий, И.В. Смольников // XXVII сессия РАО, 16-18 апр. 2014. - СПб: Крыловский гос. науч. центр. - 2014. - С. 1-17.

85. Гусаров, А.Б. Особенности устройства и эксплуатации паровых котлов корабельных КТЭУ [Текст] / А.Б. Гусаров. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. -120 с.

86. Залкинд, Е.М. Проектирование ограждений паровых котлов / Е.М. Залкинд. - М.: Энергия, 1988. - 288 с.

87. Земляной, К.Г. Служба огнеупоров [Текст] / К.Г. Земляной. -Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. - 172 с.

88. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство [Текст] / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

89. Кащеев, И.Д. Испытания и контроль огнеупоров [Текст] / И.Д. Кащеев, К.К. Стрелов. - М.: Интермет Инжиниринг, 2003. - 286 с.

90. Кащеев, И.Д. Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок: справочник [Текст] / И.Д. Кащеев [и др.]. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000. -663 с.

91. Кащеев, И.Д. Химическая технология огнеупоров [Текст] / И.Д. Кащеев, К.К. Стрелов, П.С. Мамыкин. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. - 752 с.

92. Болдырев, О.Н. Судовые энергетические установки. Часть II. Котлотурбинные энергетические установки [Текст] / О.Н. Болдырев. -Северодвинск: Севмашвтуз, 2004. - 187 с.

93. Колпаков, С.П. Повышение экологической безопасности судовых паровых котлов путём уменьшения эмиссии оксидов азота [Текст] / С.П. Колпаков // Судостроение. - 2002. - № 5. - С. 29-30.

94. Котлер, В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов [Текст] / В.Р. Котлер. - М.: Энергия, 1987. - 144 с.

95. Краткий справочник физико-химических величин [Текст] / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. - СПб: «Иван Федоров», 2003. - 240 с.

96. Кудинов, А.А. Горение органического топлива [Текст] / А.А. Кудинов. -М.: Инфра-М, 2015. - 390 с.

97. Ле Куок Тиен. Исследование методов оценки эффективности судовых энергетических установок с целью обеспечения безопасности в эксплуатации [Текст] / Ле Куок Тиен // Наука, техника и образование. - 2017. - № 8. - С. 28-33.

98. Мансурова, А.Р. Применение программного комплекса ANSYS в компьютерном моделировании [Электронный ресурс] / А.Р. Мансурова // Молодой учёный. - 2018. - № 39 (225). - С. 31 - 33. - Электрон. журн. - Режим доступа: https://moluch.ru/archive/225/52800/, свободный (дата обращения: 15.06.2020). -Загл. с экрана.

99. Жуков, В.А. Цифровые технологии при проектировании элементов судовой и корабельной энергетики / В.А. Жуков, О.В. Мильрат, И.В. Ершова // Судостроение. - 2023. - № 1. - С. 24-30.

100. Никифоров, А.С. Вибропоглощение на судах [Текст] / А.С. Никифоров. - Л.: Судостроение, 1979. - 184 с.

101. Новоселов, В.Я. Трещиностойкость конструкционной керамики. Источники трещинообразования [Текст] / В.Я. Новоселов, Ю.П. Удалов, Д.Д. Несмеянов, С.С. Орданьян // Огнеупоры и техническая керамика. - 2018. -№ 10. - С. 25-31.

102. Понамарев, В.Е. Влияние коэффициента избытка воздуха вспомогательной котельной установки на состав отработанных газов [Текст] / В.Е. Понамарев // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2013. - № 2 (21). - С. 44-52.

103. Попов, С.К. Методика оценки эффективности применения термохимической регенерации тепловых отходов [Текст] / С.К. Попов // Промышленная энергетика. - 2014. - № 8. - С. 36-40.

104. Раушенбах, Б.В. Вибрационное горение [Текст] / Б.В. Раушенбах. - М.: ГИФМЛ, 1961. - 500 с.

105. Росляков, П.В. Снижение выбросов оксидов азота на котле ТГМЕ-464 электростанции 1Яи (Эстония) [Текст] / П.В. Росляков, И.Л. Ионкин // Теплоэнергетика. - 2015. - № 1. - С. 45-52.

106. Таймаров, М.А. Исследование химических процессов образования оксидов азота при сжигании газа и мазута [Текст] / М.А. Таймаров [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - Т. 19. -№ 20. - С. 80-83.

107. Уменьшение шума на судах. Норвежский совет по науке и технике [Текст]. - М.: Транспорт, 1980. - 224 с.

108. Хейвуд, Р.У. Термодинамика равновесных процессов [Текст] / Р.У. Хейвуд. - М.: Мир, 1983. - 492 с.

109. Хетагуров, В.Н. Повышение физико-технических характеристик огнеупорных защитных покрытий футеровок тепловых агрегатов [Текст] / В.Н. Хетагуров, М.В. Гегелашвили, Е.С. Каменецкий, Д.В. Горбачев // Огнеупоры и техническая керамика. - 2018. - № 1 - 2. - С. 7-13.

110. Теплотехника. Практикум: учебное пособие для бакалавриата и магистратуры [Текст] / под ред. В.Л. Ерофеева, А.С. Пряхина. - М.: Издательство Юрайт, 2017. - 395 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Характеристики анализатора спектра ZET 017-Ш

Технические характеристики

Аналоговый вход (АЦП)

Количество аналоговых входов по напряжению и 1СР 2

Частотные диапазоны одновременно анализируемых сигналов БС.. 2, БС .20, БС .200, БС .2000, БС.. .20000 Гц

Антиэлайзинговая фильтрация сигналов до 40 кГц

Фильтры ФНЧ реализованы цифровыми фильтрами Баттервота 120 дБ/окт для частот дискретизации 1 кГц, 2 кГц, 10 кГц, 20 кГц

Максимальное входное напряжение при единичном коэффициенте усиления ±10 В

Программируемые коэффициенты усиления 1, 10, 100, 1000

Входное сопротивление 100 кОм

Аналоговый выход ( ДАЛ)

Количество аналоговых выходов 1

Диапазон частот генерируемого синусоидального сигнала 0,03.20000 Гц

Выходное сопротивление 50 Ом

Максимальный выходной ток 10 мА

Количество разрядов ЦАП 18

Максимальное значение выходного напряжения ±10 В

Цифровой вход / выход

Цифровой вход 8 бит

Цифровой выход 8 бит

Тип логики цифрового входа / выхода тть

Метрологические характеристики

Аналоговый вход (АЦП)

Динамический диапазон 80 дБ

Неидентичность каналов в полосе пропускания 0,1%

Межканальная разность фаз 1о на 10 кГц

Спектральная плотность шума в полосе 30.. .20000 Гц, не более при КУ = 100 при КУ = 10 при КУ = 1 90 нВ/^Гц 160 нВ/^Гц 1650 нВ/^/Гц

Аналоговый выход ( ДАП)

Предел допускаемой относительной погрешности установки частоты для диапазона 3.20000 Гц ±0,1%

Предел допускаемой относительной погрешности установки частоты для диапазона 0,03. 3 Гц ±10%

Пределы допускаемой погрешности установки выходного постоянного и переменного напряжения ±(0,2% + 2 мВ)

Коэффициент гармоник генерируемого синусоидального сигнала 0,1%

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Результаты виброметрических испытаний различных марок кирпичей Кирпич шамотный марки ША-5. Размер кирпича 230x114x65 мм, кирпич

полнотелый

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного постельной гранью,

до входного возбуждения (удара)

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного ложковой гранью,

до входного возбуждения (удара)

Кирпич шамотный марки ША-8. Размер кирпича 250x124x65 мм, кирпич

полнотелый

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного постельной гранью,

до входного возбуждения (удара)

45 40 35 30 25 20 15 10 5

АЛЛ

И Г II. Г| 1

т

иг

5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 6500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 12000Гц

/,Гц

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного ложковой гранью,

до входного возбуждения (удара)

Кирпич пенодиатомитовый КПД-400. Размер кирпича 250x123x65 мм, пустот

в кирпиче нет

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного постельной гранью,

до входного возбуждения (удара)

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного ложковой гранью,

до входного возбуждения (удара)

Кирпич строительный красный. Размер кирпича 250x120x65 мм, кирпич

полнотелый

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного постельной гранью,

до входного возбуждения (удара)

Спектрограмма состояния опытного образца, расположенного ложковой гранью,

до входного возбуждения (удара)

■

1 .

Л

1

1 л

1

1 ,

У, 11

11|

1 Р

к ,Ц| К Н 1 |

г 1 Щ9) 71

Т" 1 л

1 1 1 .И

л

1 1

/, Гц

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Технические характеристики тепловизора Testo 875-2i

Технические характеристики

Температурная чувствительность <50 мК при + 30°С

Точность ±2°, ±2% от измеренного значения

Диапазон измерений, °С -20 до +100, или 0 +350 (переключаемый); до +550 опционально

Опция измерения низких температур, °С от -30

Отображение температур, °С до -50

Оптическое поле зрения (стандартный объектив) 32ох 23о

Мин. фокусное расстояние (стандартный объектив) 0,1 м

Возможность дооснащения телеобъективом да

Оптическое поле зрения (телеобъектив) 9о х 7о (опция)

Мин. фокусное расстояние (телеобъектив) 0,5 м

Фокусировка ручная

Размер детектора (матрица) FPA 160x20 пикселей

Частота обновления кадров 9Гц

Дисплей 3,5'' LCD, 320x240

Режимы визуализации Только ИК-изображение / только реальное изображение / ИК + реальное изображение

Цветовая палитра (количество вариантов) 10

Изменение излучательной способности да

Отображение распределения поверхностной влажности да

Лазерный целеуказатель 635 нм, Класс 2

Наличие фотокамеры да

Устройство хранения данных карта SD 2 ГБ

Коммуникационные порты USB 2.0

Пыле- и влагозащита IP54

Рабочая температура С от -15 до +40

Габариты, мм 152x108x262

Вес, г 900

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Результаты тепловизионных испытаний различных марок кирпичей

Исследуемый образец - шамотный кирпич марки ША-5

размером 230x114x65

Действительное изображение опытного образца № 2

Тепловое изображение опытного образца № 2 (ложковая грань)

Исследуемый образец - шамотный кирпич марки ША-8

размером 250x124x65

Действительное изображение опытного образца № 3

Тепловое изображение опытного образца № 3 (ложковая грань)

Исследуемый образец

- пенодиатомитовый кирпич КПД-400 размером 250x123x65

I

Действительное изображение опытного образца № 4

Тепловое изображение опытного образца № 4 (ложковая грань)

Исследуемый образец - строительный красный кирпич размером 250x120x65

Действительное изображение опытного образца № 5

Тепловое изображение опытного образца № 5 (ложковая грань)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Изменения температуры в слоях модели футеровочного кирпича при

стационарном теплообмене

Второй исследуемый слой и изменение температуры в нём

Третий исследуемый слой и изменение температуры в нём

Пятый исследуемый слой и изменение температуры в нём

Шестой исследуемый слой и изменение температуры в нём

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Изменения температуры в слоях модели футеровочного кирпича при

нестационарном теплообмене

Второй исследуемый слой модели и изменение температуры в нём

Третий исследуемый модели и изменение температуры в нём

Пятый исследуемый слой модели и изменение температуры в нём

Шестой исследуемый слой модели и изменение температуры в нём

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2022610028