FMEA (Failure Mode and Effect Analysis)

19.08.2021

FMEA (Failure Mode and Effect Analysis)

Введение в FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), анализ видов и последствий отказов

Обе нотации по ДП – DP (AA) и DP (AAA) – должны быть верифицированы по FMEA. Этот метод используется для определения последствий единичной неисправности в двигательной системе и системе управления ею.

Для дизель-электроходов анализ начинается с топливных танков и топливной системы, определяя единичную неисправность как пустой танк, неработающий сепаратор и неисправный бустерный насос, и составляется список последствий для двигательной системы.

Пока вовлеченным оказывается только один движитель, нет причин поднимать тревогу. Как только поврежденным из-за единичной неисправности, поднимающейся своими последствиями «вверх по системе», оказывается более чем один движитель – это должно быть отдельно отмечено, чтобы можно было найти возможное решение проблемы.

Для системы с полным резервированием принимают во внимание не только расположенное в отсеке оборудование, но и маршруты кабелей к резервному оборудованию и от него.

Пример прокладки кабелей с нарушением резервирования: силовой кабель от трастера 1 и управляющие кабеля от трастера 2 (который предназначен быть резервным для трастера 1) вместе проходят по одному кабельному лотку. Резервирование может нарушиться в случае пожара в этом отсеке.

Если трастеру требуется более чем один источник питания, например: 10 кВ для главного мотора; 440 В для насоса гидравлики и масляного насоса; 240 В для главной системы управления и 24 В для аварийной системы управления, степень резервирования будет гораздо выше, если получать все эти напряжения переменного тока от одного и того же источника, а 24 В на аварийное управление – от общей системы постоянного тока.

    1. Пример прокладки кабелей и ремонта судна

Зрительный пример может давать больше информации, чем страницы текста. Первый рисунок – упрощенная однолинейная схема с распределеием мощности (наверху) на движители и их вспомогательные системы. Другие 3 движителя имеют схожее подключение: еще один от распределительного щита 1 и еще два от щита 2. Машинное отделение самообеспечиваемое, поэтому нет общей аварии, которая могла бы затронуть сразу оба машинных отделения. Однако, здесь есть общие системы для двух генераторных установок – топливная, морской и пресной воды. Это позволяет меньшему количеству генераторов при благоприятной погоде обслуживать все трастеры, чтобы сберечь топливо.

Альтернативой может быть прямой привод трастера от дизеля, расположенного в каждом трастерном отсеке – при этом нет общих систем. При малых нагрузках это решение неэффективно по топливу, но зато при такой конфигурации требуется гораздо меньше оборудования (не нужны генераторы для тяги, высоковольтные распределительные щиты, трансформаторы, конвертеры, электромоторы). Вместо этого постоянно работают четыре дизельных двигателя. Из-за их ограниченного диапазона скоростей необходимы трастеры с ВРШ. Как эти системы будут совместно организованы – выбирается в процессе работы.

Больше оборудования не всегда значит больше резервирования.

Прямой привод более эффективен, чем дизель-электрические системы.

Нижняя часть рисунка показывает половину распределительной системы для дополнительных устройств в генераторном отсеке. Здесь общая распределительная система генераторного машинного отделения с одним трансформатором от высоковольтного щита, один щит на 440 В и другой одиночный трансформатор 440/230 В на одиночный щит 230 В, а также отдельная 24 В DC аккумуляторная система UPS для аварийного управления.

24 В DC также может управлять высоковольтными автоматическими выключателями, которые обычно механически (вручную) фиксируются в открытой или закрытой позиции и требуют наличия электропитания для срабатывания или открытия. Такое питание всегда должно поступать от источника с UPS, чтобы гарантировать срабатывание автоматического выключателя при коротком замыкании или отключении питания (black-out).

Цель такого устройства – чтобы при серьезной проблеме в одном из машинных отделений, такой как затопление или пожар, другие работающие машинные отделения со своими распределительными щитами на высокое и низкое напряжение, на 230 В, а также 24 В DC, всё еще могли обеспечивать бесперебойную работу своих двигателей, генераторов, вспомогательных систем, распределительных щитов.

При такой схеме распределения (электричества и топлива) к трастерам, единичная поломка не может влиять более чем на один движитель. Положение и прокладка кабелей должна быть такой, чтобы пожар не мог повлиять более чем на один движитель. Управляющие кабеля движителей, идущие от одного распределительного щита, можно прокладывать вместе, потому что неисправность этого щита также остановила бы эти движители.

Подобный анализ должен быть проведен для других систем, необходимых для работы генераторов и движителей. Таким образом, система топливных танков, система наполнения, сепараторы и т. д. не должны зависеть от чего-либо в другом машинном отделении.

Устройство вентиляции, расположение вентиляторов, управляющих устройств и источников питания должно быть независимо от других машинных отделений.

Системы водяного охлаждения, как морской водой, так и пресной, в каждом машинном отделении должны быть независимы от другого машинного отделения. Также охлаждающая вода для одного трастера не должна зависеть от других трастеров.

Гидравлика движителя должна быть независимой от всех других движителей, поэтому не должно быть общих гидравлических танков. Управление движителями должно осуществляться от собственного источника 24 В DC для каждого движителя.

Внутри системы ДП управляющие цепи также должны быть разделены по отдельным щитам таким образом, чтобы одна неисправность не могла угрожать работе более чем одного трастера.

    2. Пример: модернизация плавучего крана и судна-трубоукладчика

Модернизация большого плавучего крана затронула два машинных отделения, отделение распределительных щитов, отсеки трастеров. Было установлено 4 новых трастера. В результате выполнение условий Класса 3 повысилось с 50% до 75% от общего количества установленной и увеличившейся генераторной мощности.

Для систем, сертифицированных по (ААА), основная и запасная компьютерная управляющая система расположена в защищенном от пожара отсеке (А-60), контрольные кабеля, идущие от основного и запасного компьютеров, должны быть разделены по всей длине. Переключатель основное/резервное управление физически должен располагаться как можно ближе к движителю.

   

Главная консоль ДП с консолью ручного управления трастерами на заднем плане.
Вторая консоль ДП

    3. Проверочный список для мостика и машинного отделения

Переход на ДП – процесс, которое надо выполнять с осторожностью. Он требует запланированных действий и проведения испытаний от членов команды как на мостике, так и в машинном отделении. Процедура перехода на ДП и обратно настолько же строгая, как подготовка аэроплана перед взлетом, с использованием проверочного списка (checklist).

Пример чеклиста машинного отделения

В этом примере азимутальный трастер Т3 нуждается в пресной охлаждающей воде от машинного отделения, которое было выбрано для электропитания. Эти клапана управляются вручную и должны быть в правильном положении. Чеклист должен быть заполнен командой машинного отделения и предоставлен на мостик. Команда на мостике проверяет свою часть системы и завершает свой чеклист.

Когда все настройки и проверки завершены, судно может перейти в режим ДП.

Чеклист машинного отделения
Дата
Время
требования класса ДП	1	2	3	4
Система генерации	онлайн	авто	ожидание	недоступ.
основные генераторы
G1 лев.борт внешний
G2 лев.борт внутренний
G3 прав.борт внешний
G3 прав.борт внешний
шина, лев. борт 690 В	закр	шина, лев. борт	закр
открыто		открыто
Машинное отделение левый борт		Маш. отделение прав. борт
шина, лев. борт 440 В	закр	шина, лев. борт	закр
открыто		открыто
шина, лев. борт 230 В	закр	шина, лев. борт	закр
открыто		открыто
	работает	авто	работает	авто
топл.насос-бустер 1
топл.насос-бустер 2
G1LO насос подкачки			Х	Х
G2LO насос подкачки			Х	Х
G3LO насос подкачки	Х	Х
G4LO насос подкачки	Х	Х
насос морской воды 1
насос морской воды 2
насос пресной воды 1
насос пресной воды 2
старт возд. компр. 1
старт возд. компр. 2
аварийный генератор
ходовая система
Т1 лев. борт задний	доступен	недоступен
Т2 прав. борт задний	доступен	недоступен
Т3 азимут передний	СВ лев.		СВ прав.
	закрыт	открыт	закрыт	открыт
	пр.вода кл. лев.б		пр.вода кл. прав.б
	закрыт	открыт	закрыт	открыт
	доступен	недоступен
Т4 туннельный передн.	доступен	недоступен
Т5 туннельный передн.	доступен	недоступен

 

Чеклист мостика
дата			скорость течения				узл		напр. град
время			значимая высота волны, м				макс. высота   волны, м
требования класса ДП		1	2				3		4
основные генераторы
машинное отд. лев.
G1 лев.борт внешний		онлайн	авто				ожидание
G2 лев.борт внутренний		онлайн	авто				ожидание
машинное отд. прав.
G3 прав.борт внешний		онлайн	авто				ожидание
G3 прав.борт внешний		онлайн	авто				ожидание
шина, лев. борт 690 В			шина, прав. борт 690 В
открыта		закр	открыта				закр		открыта
		машинное отд. лев.					машинное отд. прав.
шина, лев. борт 440 В		закр	шина, прав. борт 440 В				закр		открыта
открыта			открыта
шина, лев. борт 230 В		закр	шина, прав. борт 230 В				закр		открыта
открыта			открыта						авто
Система движения
Т1 лев. борт задний	доступен			недоступен				онлайн
Т2 прав. борт задний	доступен			недоступен				онлайн
Т3 азимут передний	СВ лев.					СВ прав.
	доступен			недоступен				открыт
Т4 туннельный передн.	доступен			недоступен
Т5 туннельный передн.	доступен			недоступен
Система координат (привязки)
DGPS 1		satlock	diflock		MF/HF sat B				онлайн
DGPS 2		satlock	diflock		MF/HF sat B				онлайн
DGPS 3		satlock	diflock		MF/HF sat B				онлайн
натянутый трос		рама за бортом	контроль
HiPAP		клапан открыт	развернута		контроль				онлайн
SONARDYNE		клапан открыт	развернута				контроль		онлайн
FANBEAM							контроль		онлайн
GYRO1		курс					работает		предп.
GYRO2		курс					работает		предп.
GYRO3		курс					работает		предп.
датчик ветра 1		направл.	скорость				работает		предп.
датчик ветра 2		направл.	скорость				работает		предп.
датчик ветра 3		направл.	скорость				работает		предп.
VRS1		крен	дифферент				работает		предп.
VRS2		крен	дифферент				работает		предп.
Главная система управления
позиция		N	E				курс
проверка индикации		выполн.
усиление		высокое	среднее				низкое
заданная скорость, м/с		зад.скор. поворота, гр/мин
центр вращения		MOON POOL	кран правый борт				кран левый борт
огни и знаки		огни	знаки
контроллеры онлайн		А	В
автовключение		вкл	выкл
обновление онлайн		да/нет	да/нет
операторы онлайн		1	2
Система координат (привязки)
DGPS 1							доступна		онлайн
DGPS 2							доступна		онлайн
DGPS 3							доступна		онлайн
натянутый трос							доступна		онлайн
предел вперед/назад, м		предел влево/вправо, м	глубина, м
HiPAP							доступна		онлайн
SONARDYNE							доступна		онлайн
FANBEAM		расст.	пеленг				уровень		онлайн
Резервная система управления
позиция		N	E				курс
проверка индикации		выполн.
усиление		высокое	среднее				низкое
заданная скорость, м/с		зад.скор. поворота, гр/мин
центр вращения		MOON POOL	кран правый борт				кран левый борт
система координат (привязки)
DGPS 1							доступна		онлайн
HiPAP							доступна		онлайн

Иностранный язык:  en