Повышение надежности и ресурса рабочих элементов судовых газотрубных котлов

• Автор: Гайнов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ состояния вопроса и постановка цели и задачи исследования
1.1 Основные характеристики и назначение судовых газотрубных котлов
1.2 Основные конструктивные особенности тепловых рабочих элементов газотрубных котлов речного флота
1.3 Анализ основных причин аварийности при эксплуатации судовых газотрубных котлов
1.4 Методы исследования состояния и повреждений элементов котлов
1.5 Анализ мероприятий по повышению надежности элементов газотрубных котлов
1.6 Выводы
2. 2. Методика исследования течения теплоносителей и термического состояния узлов крепления труб в трубных досках
2.1 Компьютерное моделирование как метод исследования и
этапы проведения математического эксперимента
2.2 Основные уравнения газовой динамики процессов течения в газотрубных котлах
2.3 Структура численного решения дифференциальных уравнений газовой динамики
2.4 Метод конечного объема для решения уравнений газовой динамики при моделировании течения теплоносителей в котлах
2.5 Компьютерные пакеты для численного решения задач газовой динамики
2.6 Выводы
3. Исследование состояния узлов крепления труб в трубных досках
3.1 Математическая модель термического состояния узлов креп

ления труб в трубных досках
3.2 Влияние толщины трубной доски на термическое состояние
узлов крепления
3.3 Влияние условий натекания газа на узлы крепления труб
3.4 Выводы
4. Исследование и разработка конструктивных мероприятий по защите узлов крепления труб
4.1 Математическое моделирование термической защиты узлов
крепления труб в трубной доске
4.2 Разработка средств термической защиты
4.3 Практическое применение результатов исследования при
производстве и ремонте судовых котлов
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Газотрубные котлы входят в состав судовых энергетических установок и являются одним из наиболее ответственных элементов жизнеобеспечения судов. Котельные установки с газотрубными котлами нашли широкое применение на всех типах судов благодаря ряду положительных свойств, в числе которых простота конструкции и технологичность, удобство компоновки, высокая степень автоматизации, низкие эксплуатационные затраты и др. [61, 26, 5]
Надежность и ресурс судовых котельных установок во многом определяются рабочими характеристиками узлов соединения теплообменных труб и трубных досок [10,11, 7].
Как показывает практика эксплуатации судов отечественного и зарубежного флота, основные проблемы, возникающие при работе газотрубных котлов, вызваны потерей герметичности этих элементов, что обусловлено рядом причин:
• ухудшение условий отвода теплоты из зоны крепления ввиду образования накипных и иных отложений;
• коррозионные разрушения узлов крепления труб;
• ухудшение теплоотдачи ввиду нарушения проектных параметров течения теплоносителей;
• наличие неравномерности течения газов по фронту трубной доски котла и др.
Несмотря на значительное количество работ, посвященных исследованию и нейтрализации указанных отрицательных факторов, до настоящего времени исчерпывающего решения не найдено. Это подтверждается многочисленными фактами отказов и аварий, связанных с эксплуатацией газотрубных котлов [20, 22, 26, 43]. Важность решения задачи повышения надежности судовых газотрубных котлов особенно актуальна в связи с тем, что ава-

ния параметров изделий и их узлов, возможны скрытые дефекты в материалах, ошибки людей.
Иными словами, надежность при этом зависит от совершенства технологических процессов на стадии производства и может быть названа технологической надежностью. Технологическая надежность — это уже реальное свойство готового к употреблению изделия [22]. Именно уровень технологической надежности определяет надежность как свойство, обеспечивающее эффективность и качество объекта. В практике уровень технологической надежности ниже уровня конструкционной надежности, но задача как раз и состоит в том, чтобы добиться большего их сближения.
На стадии эксплуатации стремятся реализовать достигнутый уровень технологической надежности. Но из-за ошибок обслуживающего персонала, влияния внешних факторов, неточного учета режимов использования при проектировании и т. п. этого практически не удается достигнуть, т. е. на этой стадии надежность определяется главным образом условиями эксплуатации. Именно поэтому такое широкое распространение получило понятие эксплуатационной надежности. Употребляя термин «эксплуатационная надежность», стремятся подчеркнуть, что речь идет о надежности эксплуатирующегося объекта.
Чтобы более ясно представлять задачи в области повышения надежности, которые стоят перед проектировщиками, изготовителями и эксплуатационниками судовых котлов, рассмотрим основные факторы, влияющие на надежность на каждой из указанных стадий.
На стадии проектирования основными факторами являются:
• изученность условий и особенностей эксплуатации и полнота учета их при разработке проектов новых котлов; изученность уровня развития технологии изготовления; степень совершенства расчетов;
• степень использования в проекте стандартизированных и унифицированных узлов и деталей;