Попадание морской воды на токоведущие части и изоляцию электрических машин и аппаратов является одной из распространенных причин аварийных случаев в судовом электрооборудовании, убытки от которых особенно ощутимы в ГЭУ. Многие из таких случаев объясняют неправильными действиями судового персонала или плохой организацией вахтенной службы. В настоящей работе не рассматриваются аварийные происшествия и аварии, вызванные такими причинами. Попадание морской воды в электрооборудование возможно также из-за различных конструктивных или технологических недоработок. Рассмотрим некоторые из таких случаев.
Неисправности воздухоохладителей электрических машин. Как показано в табл. 4, электрические машины ГЭУ многих судов имеют систему вентиляции с применением воздухоохладителей. К воздухоохладителям подводится забортная вода, проходящая по трубкам с припаянными к ним радиаторами, которые охлаждают прогоняемый через трубки нагретый в электрических машинах воздух. Течь воздухоохладителей может стать причиной попадания забортной воды в поток охлаждающего воздуха или непосредственно на детали электрических машин, находящихся под напряжением.
На некоторых судах, например «Куйбышевгэс», «Рионгэс» и др., за первые пять лет эксплуатации все установленные воздухоохладители имели протечки воды в воздушные тракты систем охлаждения электрических машин ГЭУ. Количество дефектных трубок воздухоохладителей достигало нескольких десятков на одном судне. Были случаи попадания морской воды из воздухоохладителей в генераторы, после чего генераторы выключали из схемы, разбирали, промывали дистиллированной водой и сушили. Дефекты воздухоохладителей приводили не только к высоким трудозатратам на устранение неисправностей, но и снижали эффективность работы судна, так как большинство восстановительных работ проводилось в море, и судно в течение нескольких суток не имело возможности работать на полной мощности энергоустановки.
На гребных электродвигателях воздухоохладители часто устанавливаются поблизости от коллекторов. Такая конструкция допускает прямое попадание воды на коллектор при течи воздухоохладителей в трубках первого ряда. Это было причиной остановки в море дизель-электрохода «Ангаргэс». Из-за течи в трубке среднего ряда воздухоохладителя сопротивление изоляции кормового якоря ГЭД понизилось до 5 кОм, обмотки покрылись налетом соли. Потребовались промывка и сушка двигателя для восстановления его работоспособности.
Более удачными следует считать конструкцию и размещение охладителей гребных двигателей на дизель-электроходах типа «Лена», где специальный поворот воздухопровода исключает прямое попадание воды на коллектор, а также на судах типа «Амгуэма», где между коллектором и охладителем установлен стальной защитный лист.
Во всех рассмотренных случаях неисправности возникали в конструкциях воздухоохладителей с применением латунных трубок. Это говорит о том, что латунные трубки ненадежны. Кроме того, в системах вентиляции не были установлены приборы, контролирующие влажность воздуха. Отсутствие таких приборов снижает эффективность применения замкнутых систем вентиляции для электрических машин ГЭУ.
На судах типа «Днепрогэс» воздухоохладители электрических машин ГЭУ были заменены новыми, с мельхиоровыми трубками (мельхиор МН70Х30). В эксплуатации они показали более высокую надежность.
При конструировании и размещении воздухоохладителей в судовых помещениях необходимо предусматривать возможность удобного и надежного контроля их состояния, а также проведения работ с ними. Неудобную для осмотра и ремонта конструкцию имеют воздухоохладители генераторов типов ГП-1375-810 и ТК9-4.
Повреждения воздухоохладителей и соединяемых с ними трубопроводов часто являются причиной затопления электрических машин, в особенности ГЭД, морской водой. В качестве примера рассмотрим случай затопления ГЭД транспортного рефрижератора «Борис Сафонов». Во время стоянки в порту из всех энергетических агрегатов судна работал один дизель- генератор судовой электростанции. От насоса охлаждения дизеля через незакрытый клапан на входе водяного коллектора и закрытый неисправный клинкетный клапан на трубопроводе охлаждения забортная вода под давлением около 3 · 105 Па поступала на воздухоохладители ГЭД. Невозвратно-запорный клапан на отливной магистрали был закрыт. При таком положении клапанов из-за протечек в клинкетном клапане давление, создаваемое охлаждающим насосом, полностью передавалось воздухоохладителям. В результате на входном патрубке кормового воздухоохладителя правого борта вырвало заглушку с резьбой из отверстия, предназначенного для термометра, и вода стала поступать в поддон ГЭД. Морской водой были затоплены оба якоря и 16 полюсов статоров ГЭД, что классифицировалось как авария.
При рассмотрении причин аварии было выявлено, что на судне не предусмотрены меры по коррозионной защите воздухоохладителей и трубопроводов. Поскольку стержни протекторной защиты воздухоохладителей полностью износились, роль протектора частично выполняла заглушка, также подвергшаяся коррозионному разрушению.
Рис. 83. Конструкция коллектора ГЭД.
1 — медь коллектора; 2 — лента стеклянная; 3 — кольцо стяжное; 4, 7 — винты; 5 — щиток коллектора; 6 — шпилька стяжная; 8 — манжета.
Развитию аварии способствовал отказ системы сигнализации появления воды в поддоне ГЭД. Ущерб от аварии, включая стоимость ремонта ГЭД и простоя судна, составил около 400 000 руб.
Повреждения водяных магистралей. Примером того, как незначительные на первый взгляд конструктивные и технологические упущения могут вызвать серьезные аварии, является случай затопления морской водой ГЭД на ледоколе «Ленин» в начале эксплуатации.
Во время стоянки ледокола было обнаружено, что из трубы пожарной магистрали, проходящей вдоль носовой переборки помещения на расстоянии 2 м от ГЭД, бьет струя воды. Как выяснилось, приваренное к основной магистрали ответвление для системы орошения аварийного) выхода из помещения отсоединилось в месте сварки. Позднее было установлено, что причиной разрушения сварного соединения являлось нарушение технологии сварки труб из разных металлов. В образовавшееся в пожарной трубе отверстие в направлении ГЭД била струя воды давлением около 8.105 Па, с расходом около 25 т/ч. При осмотре внутри двигателя было обнаружено около 30 л воды, попавшей, через неплотности в кожухе на коллектор, обмотки якоря и полюсов. Сопротивление изоляции якорных обмоток по отношению к корпусу на носовом якоре равнялось нулю, на кормовом — 4 кОм.
При выворачивании винтов в стяжном кольце (рис. 83) во внутренней полости коллектора также была обнаружена морская вода. Для предотвращения окисления коллекторных пластин и вымывания солей обмотки якорей, полюсов и внутренняя полость коллектора были промыты пресной водой, бидистиллятом и спиртом. Продолжительная сушка якорей с применением калориферов не привела к увеличению сопротивления изоляции обмотки носового якоря по отношению к корпусу. Внутренняя полость коллектора была осмотрена через четыре отверстия для стяжных шпилек с помощью ларингоскопа. На концах пластин коллектора со стороны петушков был обнаружен налет окиси меди. Полость тщательно очистили через отверстия шпилек 6 и винтов 7 и промыли спиртом. После сушки сопротивление изоляции якоря повысилось до 20 МОм. Затем внутреннюю поверхность коллектора покрыли лаком ФЛ-98 и подвергли сушке. Сушка проводилась при нагреве током якоря в режиме короткого замыкания, при частоте вращения якоря около 70 об/мин. При этом кормовой неповрежденный якорь работал в двигательном режиме, будучи разобщенным с гребным валом. Температура якоря выдерживалась около 115° С в течение 14 ч. При сопротивлении изоляции обмоток носового якоря 100 МОм провели испытания на межвитковое замыкание напряжением 1550 В, и только после этого была разрешена эксплуатация двигателя. Работы по восстановлению нормального технического состояния ГЭД продолжались около трех недель.
Почти при таких же обстоятельствах в 1971 г. был затоплен синхронный ГЭД мощностью 2800 кВт на промысловом судне «Хибины». При работе пожарного насоса с давлением около 8·105 Па на трубопроводе диаметром 100 мм, проходившем поблизости от ГЭД, образовались две трещины с раскрытием на 2—3 мм. Вся нижняя часть статора ГЭД оказалась в морской воде. Причиной повреждения трубопроводов являлась коррозия. Ущерб, с учетом простоя судна, составил около 100000 руб.
Другим характерным примером аварии в ГЭУ из-за неправильного расположения трубопроводов под давлением по отношению к электрическим машинам являлось повреждение на дизель-электроходе «Ангаргэс». Во время полного хода при напряжении на каждом якоре ГЭД около 1000 В двигатель был облит морской водой из поврежденного трубопровода системы охлаждения дизелей. Попадание воды на коллектор кормового якоря и в клеммную коробку привело к короткому замыканию. Круговой огонь по коллектору вызвал выгорание и оплавление щеткодержателей на бракетах траверс, повреждения коллектора, петушков, щеток и жгутиков. Были расплавлены клеммные шины. Развитию аварии способствовало отсутствие (по проекту) максимальной токовой защиты в схеме ГЭУ.
Работы по восстановлению аварийных повреждений были выполнены судовым персоналом во время очередной стоянки и заняли около недели.
Рассмотренные аварии и аварийные ситуации возникли из-за того, что на судах не выполнялось требование Правил Регистра СССР о недопустимости прокладки трубопроводов под давлением вблизи электрооборудования ответственного назначения. Примером того, как усложненное техническое решение некоторых элементов системы осушения помещений гребных электродвигателей может вызвать нежелательный эффект (затопление помещения), являются системы на ледоколах типа «Капитан Белоусов». Так, на ледоколе «Капитан Мелехов» были частично затоплены забортной водой гребные электродвигатели ГЭД3 и ГЭД4. Якоря и нижние полюса магнитных систем двигателей оказались в воде вследствие затопления помещения ГЭД. Причиной быстрого затопления было попадание воды через систему аварийного осушения помещения. Осушение осуществляется электронасосом системы охлаждения главных дизелей через специальную магистраль с двумя патрубками в помещении ГЭД. На магистрали имеется клапан, при случайном открытии или неисправности которого во время подачи воды для охлаждения дизелей происходит подача воды и в отделение ГЭД.
Подобные аварийные ситуации наблюдались и на других ледоколах этой серии, а также судах иного назначения, например, на траулере «Памир» в 1972 г.
Изложенное выше позволяет сделать вывод, что для осушения, охлаждения и балластировки следует применять раздельные системы либо использовать клапаны с самовозвратом. Кроме того, необходимо предусматривать надежную автоматическую сигнализацию о появлении влаги в системах вентиляции, поддонах электрических машин и т. п.
Конструкции поддонов должны быть удобными для осмотра и исключать попадание в них жидкостей, а прилегающие водосборники (льяла и т. п.) оборудоваться системами автоматического осушения.
