Актуальность темы
Биологическое обрастание живыми организмами систем оборотного водоснабжения ведёт к засорению водоприёмных отверстий, критическому сужению внутреннего пространства трубопровода, снижению производительности теплообменников, и в итоге, неизбежно приводит к прекращению работы общесудовых систем и остановке машинного оборудования.При этом очистка внутренних полостей трубопроводов или бокскулеров практически невозможна ни механическими, ни химическим, ни звуковыми способами. Незащищённое оборудование при достижении критического уровня обрастания, как правило, подлежит разборке и замене. Поэтому тема противодействия биообрастанию известна и актуальна.
Отметим, что большинство исследований, направленных на изучение обрастания морских конструкций, выполнены для умеренных и тёплых поясов. Научных изысканий этой направленности в морях северных широт ведётся недопустимо мало. Поэтому в некоторых кругах до сих пор бытует мнение, что биоактивность микроорганизмов в высоких широтах снижена до нулевого уровня, вследствие воздействия на микрофлору низких температур.
Но исследования, проведённые Институтом океанологии им П.П. Ширшова, опровергают это умозаключение. Пробы бентоса микрофлоры, собранные в разное время районах Белого и Карского морей, показывают, что за последние десятилетия с расширением спектра техногенной деятельности человека в Арктической зоне многократно увеличилось количество биофлоры, способной образовать субстрат микроорганизмов на погружённых в морскую воду конструкциях, в разы выросло количество видов макроорганизмов, способных к колонизации внутренних и внешних поверхностей объектов.
Результат биологического обрастания трубопровода забортной воды
Классификация и стадии
Биообрастание систем трубопроводов, работающих с морской (забортной) водой, представляет собой нарост из микроорганизмов, растений, водорослей и мелких животных, сконцентрированных на внутренних поверхностях трубопроводов подачи забортной воды к судовым потребителям, включая бокскулеры системы охлаждения пропульсивных установок. Процесс биообрастания характеризуется скоростью и объёмами прикрепления.
По классификации био-организмы делятся на известковые (моллюски, черви, ракушки) и неизвестковые (морская трава, водоросли, биоплёночная слизь).
Скорость размножения микроорганизмов в морской воде крайне высока, благодаря высокому содержанию питательных веществ. Заселение биоорганизмов в полость трубопровода носит последовательный характер и проходит три стадии (условно):
Первая стадия — формирование макромолекулярного слоя при наличии в воде молекул белков, жиров, полисахаридов. Это так называемая подложка для дальнейшего формирования биосубстратов. Её формирование занимает секунды, и при отсутствии препятствующего воздействия она возникает при первом контакте поверхности с водой.
Вторая стадия — образование бактериально-водорослевой плёнки — бактериальная адгезия, которая занимает от нескольких часов до нескольких дней. Микроорганизмы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочное прикрепление к поверхности. На данной стадии, если на объект нет воздействия, не допускающего прикрепления биомассы к поверхности, процесс биообрастания становится необратимым.
Третья финальная стадия биообрастания — колонизация поверхности, покрытой биоплёнкой, известковыми и неизвестковыми макроорганизмами. Процесс, который занимает от недели до месяца. На этой стадии бороться с процессом колонизации становится уже невозможно, за исключением механического удаления биомассы.
Электролитическая система как метод противодействия биообрастанию
Для борьбы с биообрастанием систем охлаждения, а также систем подачи забортной воды к судовым потребителям разработано несколько практических способов. К таким способам относятся механические, электрохимические, ультрафиолетовые, ультразвуковые воздействия на биомассу.
На наш взгляд, наиболее простым и универсальным способом противодействия обрастанию является электролитический метод. Этот способ включается на самой первой стадии, пока процесс имеет обратимый характер.
Электролитический метод состоит в негативном воздействии свободных ионов определённых металлов на способность микроорганизмов прикрепляться к стенкам трубопроводов, а также в подавлении способности микрофлоры к росту и размножению.
Обширным рядом научных исследований установлено, что ионы меди даже в самой незначительной концентрации способны подавлять жизнедеятельность морских микрорганизмов. Вместе с этим, ионы гидроокиси алюминия, образующие в результате флоккуляции медно-алюминиевые хлопья, равномерно распределяются вдоль трубопроводов и не позволяют микроорганизмам прикрепляться к их стенкам. В дополнение к этому, образовавшаяся гелевая плёнка из ионов меди и алюминия защищает поверхность трубопроводов от коррозии.
Этот метод реализуется использованием двух анодов — медного и алюминиевого, расположенных в фильтре насоса забортной воды, около входного устья трубопровода в кингстонном ящике или в бокскулере системы охлаждения. На аноды подаётся постоянный ток, приводящий к выделению ионов меди и гидроокиси алюминия, которые негативно воздействуют на микроорганизмы.
При этом все пары анодов от всех кингстонных ящиков коммутируются на одну многоканальную панель управления.
Такое оборудование противодействия биологическому обрастанию и защиты внутренних поверхностей забортных трубопроводов устанавливается как на крупнотоннажные суда, так и на маломерные плавсредства.
Схема работы электролитической системы анти-обрастания
Оптимальное решение от Корпорации ПСС — СЗБО-РА®
Корпорация ПСС — пермский производитель и лидер рынка в сфере комплексных решений электрохимической защиты — имеет богатый опыт производства систем противодействия биообрастанию трубопроводов для судов всех классов. Системы защиты от биобрастания — СЗБО-РА® — уже поставляются на ряд судостроительных предприятий и устанавливаются на суда различных классов.
29 января 2024 года компанией получен Сертификат Российского морского регистра судоходства (РМРС) № 24.60012.130 о типовом одобрении Системы защиты от биологического обрастания.
СЗБО-РА® на выставочном стенде, сентябрь 2023г.
Осуществляя полное сервисное сопровождение поставленного оборудования, Корпорация ПСС ведёт мониторинг функционирования отдельных комплектующих и накапливает качественную статистику работоспособности узлов системы. Это способствует оперативному восстановлению систем при сервисном обслуживании и ремонте.
Цикл изготовления такого оборудования вместе с испытаниями и подготовкой к отправке заказчику занимает от 6 до 12 недель, в зависимости от количества анодов и характеристик насосов забортной воды: чем выше производительность насоса, тем большего размера требуются анодные узлы.
Ключевой вывод — расчёты и опыт использования систем анти-обрастания показывают, что применение подобного оборудования в несколько раз снижает затраты при проведении докового ремонта.
Корпорация ПСС готова к обеспечению оперативных поставок оборудования в любой регион России.