Анализ аварийности на судах и технология технического наблюдения

Транспорт один  из наиболее чувствительных индикаторов, отражающих происходящие изменения в социально-экономической системе. Это относится и к морскому транспорту и судоходству. Недаром Демосфену приписывают  выражение: «Какое государство, такие и корабли». Главный специалист Российского Морского регистра судоходства, к.т.н. Владимир Кириллович Шурпяк проанализировал состояние флота и аварийность судов класса Морского Регистра за последние 25 лет. Результаты этого анализа могут быть полезны не только судовладельцам и специалистам, эксплуатирующим судовую технику, но и энергетикам и механикам, обслуживающим  сложные технические системы, а также всем, кому не безразлична реальная экономическая ситуация в стране.


Справка. Российский Морской Регистр судоходства и суда, находящиеся под его наблюдением

Российский Морской Регистр судоходства  (РС) -  классификационное общество с почти вековой историей  (был основан в 1913 году). С 1969 г. Регистр (тогда Регистр СССР) является членом Международной Ассоциации Классификационных Обществ (МАКО), организованного в 1968 году ведущими классификационными обществами. В настоящее время в МАКО, помимо РС, входят 9 классификационных обществ, под надзором которых находится в общей сложности 94% мирового торгового флота.  РС имеет поручения от 62 государств на ведение технического наблюдения за выполнением требований Международных Конвенций на морских судах и сооружениях. 53 Морских Администрации делегировали свои полномочия Регистру, с  9 администрациями подписаны общие поручения без оформления соглашений о делегировании полномочий. Из 62 государств, признавших таким образом Регистр, 15 государств – члены ЕС.

В Регистре работает более 1600 специалистов. Кроме главного управления в Санкт-Петербурге, Регистр имеет 109 представительств и филиалов по России и за рубежом.

По данным на конец 2009 г. в состав флота судов, имеющих  класс Регистра, входило 5630 судов. Из них 4055 – самоходные морские суда, валовой вместимостью более 100 единиц.

Основный вид деятельности Регистра - техническое наблюдение за судами в постройке и эксплуатации.

В классе Регистра 37% судов - суда для генгруза, 19% - балкеры, 14% - танкеры, 11% - рыболовные  суда.

Под наблюдением Регистра находятся уникальные суда: суда с атомной паропроизводящей установкой и экранопланы. В других классификационных обществах таких судов нет. Все отечественные атомные суда строились под надзором РС. Сейчас под его наблюдением на Балтийском заводе строится плавучая атомная электростанция (ПАТЭС). Российский Морской Регистр судоходства - единственное классификационное общество, имеющее свои правила по атомным судам.

Две другие особенности флота под надзором Регистра – высокий средний возраст и малый средний тоннаж судов.

Регистр имеет большой опыт технического наблюдения за судами, эксплуатирующимися в условиях сурового климата. Только 17% судов класса РС не имеет ледового усиления. 19% судов классов Arc 4 - Arc 7 предназначены для плавания в Арктических морях.  Почти все стоящиеся суда имеют ледовый класс (98%).

Средняя валовая вместимость судов РС 3328 единиц по сравнению с 8-26 тыс.ед. у судов других классификационных обществ.  В последнее время и у нас наметилась тенденция к увеличению этого параметра.

Рис.1  Изменение суммарного валового тоннажа судов с классом РС

На за последние 27 лет, начиная с 1983 г. до 1991 г. суммарная вместимость судов увеличивалась. Затем с изменением экономической ситуации в стране, кривая пошла вниз. С 2000 г. начался новый подъем, закончившийся в 2008 г. За это время количество судов с 8 тысяч сократилось до 4 тысяч, то есть уменьшилось в 2 раза. Количество мелких судов сократилось почти в 3 раза.

Более 30 лет сохраняется тенденция старения флота. В 1978 г. средний возраст составлял 13 лет. В 2009 г. он превысил 24 года.
Рис. 2  Изменение возраста судов с классом РС

В 1979 г. 18% судов Регистра имели средний возраст до 6 лет (рис.2). И всего 2 % судов были старше 30 лет. Сегодня картина изменилась на противоположную. В 2009 г. суда до 6 лет составляют порядка 5% флота, свыше 30 лет – 18%. Но, начиная с  2002 г., флот медленно начал пополняться молодеть. В 2009 г. под наблюдением МР строилось 71 судно общей валовой вместимостью 678 тыс. т.

Флот стареет не только у нас, но и во всём мире. Согласно статистике ИМО за период с 1979 по 1999 г. средний возраст судов в мире увеличился в 1,6 раза, у судов Регистра – в 1,5 раза.

Мировой тенденцией является и увеличение валовой вместимости судов.

Из других классификационных обществ в класс РС переходят суда с возрастом меньше 24 лет (ниже среднего). Если в 1994-1995 гг. Регистр ежегодно терял по 1-1,5 млн тонн тоннажа, то сейчас наблюдается обратный процесс. В 2009 г. из других классов в Регистр перешло почти 1,5 млн тонн тоннажа. В основном это крупные транспортные суда возрастом 18-19 лет и рыболовные суда.

Аварийность на судах с классом Регистра

Одной из важнейших функций Регистра является изучение особенностей и недостатков судов, их конструкций, оборудования и механизмов, на основе которого происходит  научное обоснование нормативной базы,  разрабатываются технические предложения по повышению надёжности и безопасности судов. В настоящее время у большого числа судов срок эксплуатации превысил ресурс, назначенный  проектантом. Всё более актуальным становится вопрос о допустимости дальнейшей эксплуатации судов за пределами назначенного ресурса.

Подход, принятый во времена СССР, при котором судно, достигшее возраста  20 лет, считалось исчерпавшим «назначенный ресурс», продавалось либо пускалось «на иголки», с начала 1990-х гг. себя исчерпал. Судовладелец теперь сам решает, целесообразна ли экономически дальнейшая  эксплуатация такого судна. Перед Регистром вопрос стоит по-другому: критичен не возраст судна, а его техническое состояние, и что требуется сделать, чтобы оно соответствовало нормам Правил. Другими словами, требуется ответ на вопросы:  насколько исчерпан не назначенный, а реальный ресурс? Какое оборудование на судне определяет остаточный ресурс?

Для его решения  возникла необходимость обобщить опыт технического наблюдения, проанализировав материалы по авариям,  с тем, чтобы ответить на вопрос: как влияет изменение среднего возраста судов на интенсивность появления аварий. Для этого были проанализированы  данные аварийных актов, оформленных  на поднадзорных Регистру судах, за последние 25 лет.  Также за этот период были учтены материалы годовых отчётов Регистра.

Как же влияет увеличение возраста судов на их аварийность? По логике, чем старее судно, тем больше должно быть на нем аварий. Но при сравнении двух диаграмм: частоты кораблекрушений судов с классом Регистра и среднего возраста судов (рис.3) однозначной зависимости не наблюдается.

        Рис. 3 Влияние увеличения срока эксплуатации судов на аварийность.
Несмотря на увеличение среднего возраста судов (правая диаграмма),  частота кораблекрушений на судах с классом Регистра
за этот же период  (левая диаграмма) изменилась незначительно  и в среднем составляет 1.4 на 1000 судов в год (0,14%).
Похожая  тенденция прослеживается в мировом судоходстве - за период с  1979 по 1999 г. относительный процент гибели судов в мире уменьшился в четыре раза,  в то время как средний возраст судов за тот же период увеличился в 1,6 раза [1]. Если в 1960-е гг. гибло около 0,6% судов, в 1980-е гг. – 0,34%, то в 1990-е гг. – около 0,17%.  

Поскольку тенденция к увеличению срока эксплуатации судов является общемировой, интересно сравнить изменения показателей аварийности судов с классом РС по сравнению с общемировыми (рис.4).

 Рис.4   Частота кораблекрушений судов с классом  Регистра и судов мирового флота  (единиц на 1000 судов в год)   

В 1978 г. полностью потерянных судов с классом Регистра было в 3 раза меньше, чем в мире. Несмотря на увеличение среднего возраста судов,  частота кораблекрушений на судах с классом Регистра изменилась незначительно   и в среднем составляет 1,4 на 1000 судов в год (0,14%), т.е. аварийность судов с классом РС по-прежнему ниже мировой, но к настоящему времени мы почти сравнялись со среднемировыми показателями.

Если кораблекрушение определяется однозначно, то авария может трактоваться по-разному. Если авария не слишком серьёзная, то судовладельцы сами определяют, оформлять или нет аварийный акт. Поэтому статистика аварий, в некотором смысле, лукава. Правильнее её называть статистикой аварийных актов. Если авария достаточно серьезная, в этом случае аварийный акт составляется обязательно. Приведённые данные объективно учитывают только достаточно серьёзные аварии, произошедшие на судах с классом Регистра, для ликвидации последствий которых потребовалось  проведения  ремонта  или  проводилось  специальное   расследование.

Анализ аварий (с помощью построения “дерева событий”) показывает, что  все они, в большинстве случаев, характеризуются комбинацией отказов оборудования и других случайных событий (нерасчётных внешних воздействий, ошибок человека и прямых нарушений персоналом правил технической эксплуатации), возникающих на различных стадиях развития аварии. К аварии, как правило, приводит появление какого-либо отказа с одновременным нарушением Правил  технической  эксплуатации. Вовремя  предпринятые действия персонала могут предотвратить наступление нежелательных событий в случае отказа технической системы. Аварии могут возникать и вследствие случайных событий: сложной навигационной и ледовой обстановки, погодных условий и т.д. 

С увеличением потока отказов  частота  аварий    возрастает. Следовательно,  по увеличению числа аварийных актов  для различных видов судового оборудования можно судить, в какой стадии  жизни находятся изделия с различным сроком службы.


    Рис. 5  Частота аварий на судах с классом  Регистра (единиц на 1000 судов в год)

Рис. 6  Распределение аварий по видам оборудования

           

Рис. 7  Распределение аварий по видам оборудования в % от общего числа аварий
                                              

На рис.5, 6, 7 показаны частота аварий судов с классом Регистра и распределение аварий по причинам (рис.8) и видам оборудования (рис.6,7).

Кривая изменения частоты аварий имеет три участка: резкое уменьшение числа аварий после 1988 г., незначительное изменение в период 1990 –1995 гг. и рост частоты аварий после 1995 г. Какими причинами были вызваны эти аварии (рис.7)?


                 Рис.8  Распределение аварий по причинам

Основной вклад в аварии дают нарушения правил технической эксплуатации (ПТЭ) и правил предупреждения столкновения судов (ППСС). Затем идут ледовые повреждения. После 1999 г. ледовых повреждений практически не стало, потому что суда перестали плавать в Арктике, особенно в зимнее время. Очень мало аварий связано с потерей остойчивости. В 2009 г. аварии, не связанные с человеческим фактором, составили 28%. То есть остальные 72% связаны с нарушениями правил эксплуатации, ошибками персонала. 72-80% аварий, связанных с человеческим фактором, это общемировая тенденция. И не только в судоходстве.


Что же ломалось? Основную долю аварий всегда составлял корпус. Следующие по вкладу в аварийность главные механизмы. И далее по убывающей: валопроводы, пожары, взрывы и т.д. На рис.7 эта же диаграмма представлена в процентах от общего числа аварий.

   Рис. 9  Частота аварий оборудования и корпусов на судах с классом  Регистра    (единиц на 1000 судов в год)

Резкое уменьшение частоты аварий с 1988 г.  до 1996 г., на первый взгляд, неожиданное, так как приходится на годы перестройки и постперестроечное время, можно объяснит, рассмотрев распределение аварий по причинам и видам (рис. 7, 8).  В период после 1988 г. практически полностью исчезли аварии, обусловленные ледовыми повреждениями, что связано, по-видимому, с изменением  районов эксплуатации судов. Причём, уменьшение произошло, в основном, за счёт сокращения аварий корпуса. Частота аварий главных двигателей уменьшилась незначительно. Частота аварий, связанных с отказами другого механического оборудования, гребных валов, движителей, судовых устройств,  практически не изменилась.  Кроме того,  за этот период значительно сократилось число построенных  новых  судов  и головных судов новых проектов,  следствием чего стало значительное  уменьшение отказов, свойственных  стадии “выжигания дефектов”.  

Частота аварий главных  и вспомогательных двигателей за рассматриваемый период изменялась незначительно. Для главных и вспомогательных двигателей характерен механический  и усталостный  износ. Механический износ не является определяющим фактором для возникновения аварии, так как устраняется в эксплуатации заменой деталей, подверженных трению (вкладышей подшипников, поршневых колец и т.д.).  Для усталостного износа критической является наработка, при которой достигается предел усталости (107 циклов) при действующих нагрузках. Как правило,  это достигается в первые   несколько лет эксплуатации. После этого усталостное разрушение может произойти только вследствие  экстремальных  нагрузок или  плохого технического обслуживания.

Гораздо чаще случаются аварии, вызванные поломками механизмов и систем, обслуживающих главные и вспомогательные механизмы. Особенно опасны отказы  систем охлаждения забортной водой (из-за опасности затопления машинных отделений  и  потери хода), а также отказы в топливной системе (из-за потери хода и опасности возникновения пожара).  По данным  проведенных  ранее  исследований, реальный срок службы труб систем охлаждения забортной водой из-за коррозионного износа значительно меньше срока эксплуатации судна. Обеспечить безаварийную эксплуатацию судна  за пределами назначенного ресурса возможно только при проведении обязательных периодических дефектаций систем охлаждения и замены изношенных трубопроводов забортной воды.

Аварии топливной системы  чаще всего происходят в результате чрезмерной вибрации в трубах, источником которой являются обслуживаемые системой  механизмы. Такие отказы происходят и устраняются,  в основном, в период “выжигания дефектов”. Со временем возникают сравнительно  небольшие протечки через изношенные сальники и уплотнения арматуры, которые устраняются обычным  техническим обслуживанием.

Частота аварий валопроводов, движителей, рулевых устройств, практически не изменяется в зависимости от среднего возраста судов и увеличения доли судов старше 20 лет. То есть, несмотря на возраст, большинство из них находится на втором периоде жизненного цикла, и зачастую, за время эксплуатации судна ресурс этого оборудования не расходуется до конца.  Для указанных видов судового оборудования  характерно наличие постоянного усталостного износа. Число циклов при этом очень велико – 107 соответствует пределу усталости. И оно  достигается уже после 1-2 лет эксплуатации. Следовательно, если  после этого не появляются  какие-либо внешние или коррозионные повреждения, а цикловые нагрузки не изменяются, ограничивать ресурс не имеет смысла. Это подтверждается практикой. Как правило, поломки связаны либо с изменением района плавания судов, вследствие чего появляются дополнительные нагрузки, либо с некачественным ремонтом.

Общая  статистика  аварийных  случаев с котлами  показывает,  что   число  аварий   с  судовыми  котлами  неуклонно  снижается. В  настоящее  время  их  частота  значительно  меньше,   чем  частота  аварий  главных  двигателей  и  валопроводов,  несмотря  на  увеличение  их  среднего  возраста, что    объясняется  следующими  причинами:

- в эксплуатации на судах практически не осталось главных  котлов, отказы которых происходят значительно чаще вспомогательных из-за более высокого рабочего давления и большей форсировки;  

- отказы  вспомогательных  водотрубных  котлов зачастую  не  являются  критичными  и  в  большинстве  случаев  устранимы в процессе эксплуатации (глушение  части  труб,  подвальцовка  и т.п.);

- параметры  пара судовых  котлов  имеют  тенденцию  к  снижению,    вспомогательные  котлы  часто эксплуатируются  ниже  расчётного  давления;

- безопасная  работа  котельной  установки, во многом,  определяется  надёжной  работой  предохранительных  клапанов,  которые  резервируются.

Все аварийные случаи с котлами, в основном, связаны с некачественным ремонтом  или  местным перегревом в следствие  упуска  воды, плохой водоподготовкой и отложениями накипи в водяном пространстве.  Из приводимой статистики  не следует необходимость ограничения использования котлов на основании достижения ими предельного возраста без дополнительных причин, полученных по результатам надзора. 

Статистика аварий сосудов под давлением отсутствует, так как эти аварии случаются  крайне  редко.  Если  рассматривать  усталостный  износ от колебания внутреннего  давления, то 107 циклов (что соответствует пределу усталости) достигается, как правило, после нескольких  лет эксплуатации. Так как другие виды износа (коррозия) для сосудов под давлением образуются медленно, а параметры внешних  нагрузок  не  изменяются,  нет  никаких оснований ограничивать ресурс сосудов под давлением.
         Рис. 10   Частота пожаров и взрывов на судах с классом Регистра.

Частота  пожаров  и  взрывов на  судах за последние 30 лет изменялась мало (рис.10). В основном все аварии связаны с человеческим фактором, а не с поломками какого-либо оборудования. Суда, на которых произошли такие аварии,  относятся  к  разным  возрастным   группам,  что  позволяет  сделать  вывод  об отсутствии связи между  вероятностью возникновения  подобных  аварий  и возрастом  судна. В большей степени, по-видимому,  это зависит  от  квалификации  и  дисциплинированности  членов экипажа. И такие же выводы можно сделать по мировой практике судовождения. Они проанализировали ещё и время суток, когда на судне чаще всего возникают пожары. Оказалось, что во время приема пищи вероятность возникновения пожара уменьшается примерно в 3 раза. Что ещё раз подтверждает, что в наибольшей степени пожары зависят от человеческого фактора.

Наиболее опасным  видом аварии являются взрывы на нефтеналивных судах.  Характерной  особенностью  подобных  аварий  является  одновременное  нарушение  нескольких  пунктов  Правил  технической  эксплуатации,  из  которых  каждое  в  отдельности  не  привело  бы  к  взрыву. Первое     нарушение  связано  с   созданием  взрывоопасной  смеси (плохая  дегазация  танка,   отсутствие  контроля  концентрации  паров  углеводородов  или  ошибочное  предположение  о  безопасности  атмосферы   в  танках). Второе  связано  с  источником  воспламенения  (проведение  огневых  работ  или  нарушения  ПТЭ,  приведшие  к  возникновению  разряда  статического  электричества).

В целом, можно констатировать, что связь  между возрастом судна и частотой возникновения аварий, связанных с пожарами и взрывами не прослеживается. Поэтому ограничивать срок эксплуатации судов  из соображений пожарной безопасности  после превышения ресурса, назначенного  проектантами  судна, нет необходимости.

Из представленного материала можно сделать вывод, что увеличение срока службы судов является общемировой тенденцией и определяется теми процессами, которые свойственны мировой экономике в целом. В сложившейся ситуации судовладельцы вынуждены искать пути продления срока службы своих судов.  Введение каких-либо формальных ограничений  со стороны Регистра по ограничению  срока эксплуатации судов и оборудования, а также  ограничения по приёму судов преклонного возраста  в класс РС означают противодействие объективно неизбежному процессу. Наиболее правильной технической политикой со стороны Регистра было бы не ограничение, а увязывание продления срока эксплуатации судна  с выполнением судовладельцем различного рода процедур по обеспечению безопасной эксплуатации и сохранения приемлемого уровня риска. В настоящее время крайне  необходима разработка таких процедур для различных видов судового оборудования.

В условиях рыночной конкуренции, в которых в настоящее время работает Российский морской регистр судоходства, крайне важно сделать класс Регистра более привлекательным для судовладельцев и повысить его конкурентоспособность среди классификационных обществ. При этом необходимо, чтобы  шаги, предпринимаемые Регистром в этом направлении, не приводили к понижению планки безопасности и как следствие, увеличению аварийности.  Одним  из  наиболее эффективных  способов  повышения  конкурентоспособности   любого производства  является  анализ эффективности  технологических  процессов, из которых оно состоит.  Если взглянуть на техническое наблюдение как на производственный процесс, то очевидным становится, что в настоящее время отсутствует понятие   “технология технического наблюдения”. Процесс технического наблюдения  можно описать как производственный технологический процесс с целью его оптимизации. Ниже предлагается укрупнённая схема процесса технического наблюдения за судами в эксплуатации.

Для безопасного использования различных видов оборудования предлагается применить подход, который бы сочетал в себе положения  формализованной  оценки  безопасности и положения теории надежности, который назовём «Технология технического наблюдения».

Технология технического наблюдения

В теории и практике надежности различают три периода использования технического объекта (рис.11)


Рис. 11 Cхема изменения интенсивности отказов во времени

I - период приработки; II - период нормальной эксплуатации; III - период интенсивного износа (деградации).


- период приработки (0 – τ1) с достаточно высокой интенсивностью отказов, длительностью редко превышает 3-5% от срока службы объекта;

- период нормальной эксплуатации объекта (τ1 – τ2) с постоянной средней интенсивностью отказов, продолжается более 80% срока службы;

- период постоянного возрастания интенсивности отказов (τ2 – τпред) составляет 10-15% от срока службы. Назначенный ресурс Rн (или срок службы) объекта должен устанавливаться  равным Rн  ≤ τ2.

На втором участке эксплуатация объекта происходит с постоянной средней интенсивностью отказов, значительно меньшей, чем в два других периода.  Задачей технического наблюдения является недопущение эксплуатации  объекта после перехода в третий период – период интенсивного износа (деградации). 

Опыт испытаний и эксплуатации судов показывает, что характер изменения интенсивности отказов в процессе эксплуатации существенно зависит от степени новизны технических решений, заложенных в проект. Применительно к судам новых типов, отличающимся большой степенью новизны, интенсивность отказов, в большинстве случаев, изменяется во времени так, как показано на рис.11, т.е. не монотонно. Для начального периода эксплуатации обычно характерна относительно высокая интенсивность отказов, связанная, как правило, с конструктивными ошибками и проявлением  технологических  дефектов,  не  выявленных техническим контролем. Этот период называют стадией “выжигания дефектов”, в течение которой происходит  устранение дефектов.  Когда объект становится более надёжным, наступает длительный этап с относительно небольшой интенсивностью отказов, мало меняющейся во времени. Затем, вследствие накопления усталостных повреждений, старения, коррозии и других деградационных процессов, интенсивность отказов возрастает, достигая уровня, после которого дальнейшая эксплуатация объекта недопустима.

При использовании проверенных, хорошо отработанных конструкций и технологических решений, стадия “выжигания дефектов” обычно отсутствует, а интенсивность отказов с течением времени медленно монотонно увеличивается до достижения  периода интенсивного износа.

Надежность  и безопасность судового  оборудования  зависят от качества технического наблюдения  за  его изготовлением,  ремонтом и техническим состоянием, осуществляемого классификационным обществами в процессе эксплуатации. Являясь главным свойством, определяющим качество судового оборудования, надежность и безопасность закладываются при проектировании, обеспечивается при изготовлении и реализуется при эксплуатации. На каждой из этих стадий необходимо решать свои конкретные задачи. До недавнего времени при решении задач по повышению надежности и безопасности судового оборудования особое внимание уделялось обеспечению надежности на первых двух стадиях: на стадии проектирования - так называемой “конструктивной” надежности и на стадии производства (“технологической” надежности). Однако, в настоящее время, учитывая тенденции старения флота, все более актуальным становится обеспечение надежности на стадии эксплуатации, так называемой “эксплуатационной” надежности. На стадии эксплуатации стремятся реализовать достигнутый при постройке уровень технологической надежности. Однако, достигнуть это на практике, как правило, не удается, и уровень надежности любого объекта непрерывно снижается в процессе его эксплуатации.

Надежность  и безопасность эксплуатирующегося объекта зависит, прежде всего, от двух основных факторов:

- обеспечения правильной эксплуатации, что связано в первую очередь с человеческим фактором;

- обеспечения своевременного определения предельного состояния объекта по результатам надзорной деятельности.

Толковый словарь русского языка С.И.Ожегова даёт следующее толкование понятия “технология” – совокупность определённых методов и процессов в определённой отрасли производства, а также научное описания способов производства. Так, например,  научная дисциплина “Технология машиностроения”  изучает основы и методы производства машин, являющиеся общими для различных отраслей машиностроения [2],  “Технология ремонта” – учение о дефектах, о признаках дефектов, о методах выявления дефектов и способах устранения дефектов в деталях, узлах и частях судовых механических агрегатов, устройств, систем и корпуса судна [3] .

Таким образом, совокупность методов и приёмов изготовления продукции, выработанных в течение длительного времени и используемых в определённой области производства, составляет технологию этой области. Целью технологии, как  научного описания производственных процессов, является обеспечение высокой производительности и необходимого стабильного качества при наименьших материальных затратах.

Если взглянуть на техническое наблюдение как на производственный процесс, то становится очевидным, что в настоящее время отсутствует понятие   “технология технического наблюдения”. Процесс технического наблюдения  можно также описать как производственный технологический процесс для  обеспечение технического наблюдения при наименьших материальных затратах Регистра и судовладельцев.

“Техническое наблюдение”, согласно [4],  – проверка соответствия объектов наблюдения требованиям нормативных документов при рассмотрении  и одобрении (согласовании) технической документации, а также освидетельствование  объектов  наблюдения  на этапах  изготовления, постройки, эксплуатации, в том числе, переоборудования, модернизации и ремонта. 

Главной  целью технического наблюдения и надзора  является  обеспечение безопасной  эксплуатации потенциально опасного производственного объекта. При этом конечным продуктом  на каждой стадии технического наблюдения  является информация, на основании которой производится прогноз  изменения  безопасности объекта  на определённый  промежуток времени. Таким образом,  можно дать следующее определение технологии технического наблюдения (технического надзора): это совокупность методов и приёмов ведения технического наблюдения, используемых для получения достоверной информации о надёжности и безопасности объекта наблюдения и возможности его дальнейшего использования.

В 1997 г. ИМО одобрило временное руководство по применению Формализованной Оценки Безопасности  (FSA - Formal Safety Assessment), направленное на повышение безопасности морского судоходства. FSA - это инструмент (предписание) для разработки Правил ИМО на основе оценки риска, связанного с судоходством.    

Формализованная Оценка Безопасности  (ФОБ) - системный подход к оценке риска,  который  возникает  в морской  практике, а также к оценке связанных затрат и  выгод от  альтернативных решений,  которые  могут рассматриваться для  понижения  уровня  риска.  Согласно [5,6] ФОБ предполагает следующие этапы:

- идентификация опасностей;

- анализ риска;

- способы управления риском;

- оценка стоимости и экономии при принятии способов управления риском;

- рекомендации по принятию решений.

Примером применения ФОБ в практической деятельности Регистра может служить оценка безопасности  аммиачных холодильных установок, методика которой была разработана в 1999 – 2001 гг. [7]. Одной из слабых сторон  ФОБ является привязка к конкретному (настоящему)   моменту при оценке безопасности. Вместе с тем,  опасные объекты эксплуатируются определённый промежуток времени с неизбежным протеканием процессов старения и различных видов износа, что не  может не сказаться отрицательно  на  надежности того или   иного элемента установки и, как следствие,  безопасности  механического оборудования и судна в целом. Для мониторинга безопасности объектов необходимо периодически оценивать ФОБ, что,  безусловно,  невозможно в эксплуатации. По мнению автора,  возможен синтез методики ФОБ  и  теории  деградационных  процессов для  использования этих  подходов  при  проведении  технического  наблюдения.

Технологию технического наблюдения за объектом  в эксплуатации можно разбить на следующие этапы:

1.Оценка опасности объекта. Производится путём анализа аварийных случаев с однотипными объектами или аналогичными  объектами   в  смежных областях. Учитывается в нормативных документах и номенклатуре объектов надзора.

Определение (идентификация) деградационных процессов, ведущих к реализации опасностей, производится путём анализа физических процессов, протекающих в объекте при эксплуатации, а также анализа причин наступления  аварийных случаев с однотипными объектами или аналогичными  объектами    в смежных областях. Учитывается в нормативных документах и номенклатуре объектов надзора. Одной  из важнейшей составляющих идентификации  деградационных  процессов является определение параметров, влияющих на интенсивность протекания деградационных процессов. Производится путём анализа физических процессов, протекающих в объекте при эксплуатации, анализа физической сущности процессов.

2.Определение критического  значения  параметра, характеризующего  предаварийное  состояние. Определение  и  отражение в нормативных документах  значения  параметров, до достижения которых объект может деградировать в рамках допустимого уровня  безопасности.   Производится путём сопоставления  соотношения параметров,  характеризующих прочность и нагрузки.  Учитывается  в  нормативных  документах. Минимально-допустимые  соотношения  прочность/нагрузка характеризуются построечными коэффициентами запаса, надбавками на коррозию и пр.

 3.Определение глубины деградации объекта (путём  дефектации  и  исследования  состояния  объекта  в  период  эксплуатации). Производится путём  освидетельствования  объекта, проведения замеров параметров и  размеров, характеризующих износ.

4.Техническое состояние объекта определяется совокупностью его структурных параметров:

 деталей и узлов (диаметры труб, толщины стенок, зазоры и т.п.);

- размеров эксплуатационных повреждений (глубины и площади коррозионных язв, размеры трещин, свищей, прогибов, выпучин и т.п.);

-   механических характеристик прочности и пластичности материалов изделий (пределы текучести и прочности, относительные удлинение и сужение образца, ударная вязкость, твердость).

5.Определение  скорости деградации и прогнозирование времени до достижения критического состояния  (определение остаточного ресурса). Производится путём анализа и обработки данных замеров, проводящихся на предыдущем этапе. Для этого должна быть принята эмпирическая модель старения, т.е. модель измерения параметров,  построенная  на основе качественного описания физики процессов, приводящих к отказам.  Наиболее простой формой аппроксимации  деградационных процессов старения являются модели полиноминального типа. Примером применения в практике Регистра прогнозирования на основе аппроксимационной модели (используется  полином первой степени) может служить Инструкция по освидетельствованию трубопроводов [8].

На рис. 12  предлагается схема соотношения  формализованной оценки безопасности  и  технологии технического наблюдения.

Рис.12 Соотношение  формализованной оценки безопасности  (ФОБ) на этапе эксплуатации и  технологии технического наблюдения (ТТН)

Таким образом можно констатировать, что в предлагаемой  схеме  технология технического наблюдения (ТТН) охватывает первый и второй этапы формализованной Отличительной особенностью ТТН является не  непосредственная  оценка риска, а расчёт остаточного ресурса по конкретным выбранным параметрам критически опасного объекта  или оценка риска путём сравнения с другими эксплуатирующимися  аналогичными  объектами.  Третий,  четвёртый  и пятый этапы ФОБ проводятся совместно с судовладельцем, так как именно он должен делать выбор  между дальнейшей  эксплуатацией судна и выполнением требований  по обеспечению безопасности  на основе  оценки  экономической  целесообразности дальнейшей  эксплуатацией судна.

Задачи по  оптимизации  требований  при  надзоре  за опасными техническими объектами во многом сходны с задачами, решаемыми в процессе планирования обслуживания технических объектов по фактическому состоянию. Идентификация  фактического  состояния  сложных  технических  систем,  обнаружение  предотказного  состояния,   прогнозирование  динамики  изменения  состояния  в  процессе  эксплуатации,  определение  остаточного  ресурса – все  эти  задачи  составляют  части  единой  проблемы – обеспечение  безаварийной  эксплуатации  морской техники. 

Выводы

1. Изменение частоты аварий однозначно не связано с ростом среднего возраста судов и сильно различается для разного вида оборудования. Основной рост частоты аварий приходится на аварии корпусов судов. В значительно меньшей степени наблюдается относительное увеличение количества аварий главных двигателей. Изменение частоты аварий вспомогательных двигателей, котлов, сосудов под давлением, валопроводов, движителей, судовых устройств,  практически не наблюдается. С большой долей уверенности можно утверждать, что все виды механического оборудования (за исключением систем забортной воды) за время эксплуатации судна не вырабатывают свой ресурс, т.е. ресурс судна в целом определяется износом его корпуса.

2. После проведения  реновации корпуса судна  у Регистра нет необходимости ограничивать срок эксплуатации того или иного вида механического оборудования после достижения назначенного проектантом  ресурса, если на то нет других причин (т.е. не обнаружено каких-либо дефектов).

3. Не смотря на значительное увеличение возраста судов, на судах с классом Регистра не происходит существенного роста аварийности. Одной из причин этого является высокое качество технического наблюдения  инспекторского состава Регистра и системный подход при техническом наблюдении. Применение положений формализованной оценки безопасности с классической теорией надежности при эксплуатации техники позволяет оптимизировать затраты на поддержание судов в эксплуатации без снижения уровня безопасности.

Литература

1.Failure Management into the 21st century – The Baltic, 1999, August, p.97-99.

2. Егоров М.Е., Дементьев В.И., Тишин С.Д., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения. – Москва, “Высшая школа”, 1965, 590 с.

3. Меграбов Г.А. Технология и организация судоремонта. -  Москва, “Транспорт”, 1969, 360 с.

4. Российский Морской Регистр судоходства. Правила технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов. Том 1, Санкт-Петербург, 2004, 81с
.
5. IMO Maritime Safety Committee: 'Interim Guidelines for the Application of Formal Safety Assessment' (“Временное Руководство по Применению Формальной Оценки Безопасности»), MSC Circular 829, London 1997.

6. Решетов Н.А. Формальная оценка безопасности судна // Научн. - техн. сборник Российского Морского Регистра Судоходства. Вып. 20. Часть 1. СПб, 1997. с. 3-9.

7.  Жильцов И.Б., Шурпяк В.К. Методика оценки риска при эксплуатации судовых холодильных установок // Научно-Технический  сборник Российского Морского Регистра Судоходства.  Вып. 26, Санкт-Петербург, 2003, с.206-236.

8. Приложения к Руководству по техническому наблюдению за судами в эксплуатации - НД030101-009 // Приложение 31-Инструкция по освидетельствованию трубопроводов. Российский морской регистр судоходства, СПб, 2004.

Назад

Материалы из архива

6.2007 Сегодня годовщина Балаковской аварии 1985 года

Игорь Карпов, депутат городской думы, город Курчатов Курской области Как следовало из коротких сообщений Минэнерго на «одной из АЭС» во время горячих промывок 1 блока АЭС были объединены 1 контур РУ, имевший рабочие параметры, и система низкого давления. На последней сработал ПК и пар был сброшен в помещение РУ. В ходе аварии на «боевом посту» было заживо сварено сначала 11 человек, затем, после повторного открытия граничной арматуры, еще 3 работника.

10.2009 Чернобыль и Саяно-Шушенская ГЭС: что ведет к катастрофе

О.М.Ковалевич, доктор технических наук, профессор  Авария на Саяно-Шушенской ГЭС (СШ ГЭС) всколыхнуло воспоминания о Чернобыльской катастрофе, в том числе среди тех, кто был её свидетелем  не со стороны. Много общего, несмотря на возможность извлечь уроки за более чем двадцатилетний разрыв по времени. Толчком к созданию этих заметок послужила статья Б.И.Нигматулина [1] и  дальнейшие публикации в СМИ, где особо впечатлил анализ возможных причин и путей развитий аварии  в [2].

11.2006 Торий – источник энергии будущего?

"Ториевые реакторы способны разрешить глобальный энергетический кризис и обеспечить мир электроэнергией на всё обозримое будущее. Так считает профессор физики Эгиль Лиллестол… Профессор на протяжении многих лет ратует за создание подкритичных ториевых реакторов, управляемых ускорителями. Он надеется, что первая такая установка будет построена в Норвегии. "Я уверен, что ториевые реакторы будут построены в будущем.