Мост в Балтиморе: финальный отчет NTSB

[igorkh.livejournal.com]

Всем  привет!
Помнится, в предыдущем моем опусе https://igorkh.livejournal.com/11398.html я обещал продолжить повествование после того, как комиссия NTSB (National Transportation Safety Board) во всем разберется и выпустит окончательный отчет. В общем-то я периодически заглядывал к ним на страницу, читал промежуточные результаты, интервью с членами экипажа и все более понимал, к чему все идет. Можно было даже самому объявить причину происшедшего еще раньше NTSB, но я ждал окончательного варианта, и вот  спустя год с лишним он появился. Дело закрыто. Читаем.

Для начала вспомним, что там случилось. Уверен, что все и так помнят, но все же.

26-го марта 2024 года контейнеровоз отошел от причала в порту Балтимор и направился по реке Patapsco River в Чесапикский залив, а затем в Атлантику.  При этом он должен был пройти под мостом  Francis Scott Key Bridge, но из-за потери электроснабжения (blackout) потерял способность управляться и столкнулся с опорой моста. Причем за очень короткий промежуток времени, прямо перед мостом, произошло сразу два последовательных blackout. Первое обесточивание случилось в 0125, второе в 012704, а столкновение с мостом в 012909. На многочисленных видео, попавших в сеть, отчетливо видно, как огни на палубе судна погасли, потом зажглись, потом опять потухли. Да еще и дым из трубы повалил. Помнится, многие заговорили о диверсии. Но действительность, как обычно, оказалась вполне себе прозаичной.

Далее вместо иностранного blackout я буду применять родной и скрепный термин "обесточивание" (просто неохота постоянно переключать клавиатуру).

Теперь мне придется не слишком сильно углубиться в технические детали. А поскольку все случившееся с контейнеровозом и мостом завязано на электричество, которое вдруг исчезло, то сначала выясним, откуда оно берется.

Судовая электростанция состояла из четырех дизель-генераторов (ДГ). Два из них, ДГ1 и ДГ4, имели  мощность 4320 квт каждый, а ДГ2 и ДГ3 были поменьше, мощностью по 3840 квт. Генераторы выдавали напряжение 6600В и подключались к высоковольтному распределительному щиту (HV).  От этого щита напрямую были запитаны несколько крупных потребителей: носовое подруливающее устройство (НПУ), два главных масляных насоса главного двигателя,  трансформаторы для питания рефконтейнеров и система  скруббера выхлопных газов (что это такое, см. далее).

Для остальных потребителей требовалось напряжение 440В и 220В. Для этого имелись два понижающих трансформатора (ТР1 и ТР2), и низковольтный распределительный щит (LV).  По сути, от щита LV было запитано все остальное на судне, включая камбуз, рефустановку, освещение, рулевую машину, системы навигации и радиосвязи, а также огромное число всяких насосов, вентиляторов и прочего.  И самое главное, от щита LV были запитаны остальные насосы, обеспечивающие работу главного двигателя.

Вот так выглядит упрощенная однолинейная схема электростанции (взята из предедыдущего отчета NTSB, куда я дорисовал аварийный распределительный щит):

Теперь немножко о том, как на контейнеровозе обеспечивали соблюдение новых требований IMO по сокращению вредных выбросов в атмосферу.  Казалось бы, при чем тут IMO и мост в Балтиморе, да? А вот и нет, весьма даже при чем, хотя и весьма опосредованно.

На момент постройки в 2015 году судно полностью удовлетворяло всем существующим требованиям, однако в 2020 году IMO ввело новые правила, согласно которым на судах должно было использоваться топливо с содержанием серы не более 0.5%. Многие страны поспешили объявить свои воды особыми зонами контроля (ECA - Emission Control Area), и сейчас эти зоны выглядят вот так:

В общем, когда подошел срок начала действия новых требований, у мирового судоходного сообщества было наготове два способа.  Первый – это заставить все двигатели на судне работать на низко-сернистом топливе. Второй – продолжать использовать то же топливо, что и ранее, которое значительно дешевле, но задействовать способы уменьшения содержания серы в выхлопных газах. На DALI использовали комбинацию обоих способов.

Была проведена модернизация, проводимая с одобрения японского классификационного общества Nippon Kaiji Kyokai, на класс которого было построено судно. После модернизации контейнеровоз обзавелся exhaust scrubber system, или просто "скруббер".  Что это такое? Эти штуковины, похожие на огромные бочки из нержавейки, начали ставить на суда, по-моему, с 2020 года. Установка такого прибора на действующее судно требует его вывода из эксплуатации недели на две. Вот так выглядит установка скруббера на судно:

а вот так уродливо выглядит кормовая надстройка после установки скруббера. 

Скруббер позволяет использовать в районах ЕСА старое доброе тяжелое топливо, но при этом соблюдать экологические стандарты. Если вкратце, то выхлопные газы, прежде чем вылететь в атмосферу, проходят через некое подобие водяной завесы из морской воды, которая должна очистить их от оксидов серы. Вся прелесть заключается в том, что эта вода, уже обогащенная серой, возвращается назад в океан. Соблюдая, конечно, все правила предотвращения загрязнения. Судовые механики эту систему тихо ненавидят, но речь не о том.

После модернизации ГД и ДГ1-2 по прежнему работали на тяжелом топливе, используя скруббер. ДГ3-4 скрубберов не имели, поэтому в районах ЕСА использовали или малосернистое топливо (VLSFO) или газойль (MGO). 

Кроме того, была модифицирована система, снабжающая топливом дизель-генераторы. Поскольку  ДГ1-2 остались работать на тяжелом топливе, то для них никакой модернизации не потребовалось, а вот подача топлива к ДГ3-4 подверглась изменениям. На судне были выделены топливные танки сугубо для MGO и VSFO. Оставшиеся нетронутыми Booster Pump и Supply Pump в топливной системе дизель-генераторов стали способны снабжать ДГ3-4 только малосернистыми сортами топлива.

На рисунке топливная система после модернизации.

Теперь перейдем наконец к причинам, которые привели к таким печальным последствиям. Рассказ начнем с описания обесточивания, случившегося предыдущим днем, 25 марта, когда контейнеровоз еще мирно стоял себе у причала.

25 марта 2024 года в машинном отделении (МКО) контейнеровоза проводились рутинное обслуживание всяких систем и механизмов. В этих работах участвовал некий моторист (моторист, по ихнему oiler – это рядовой член машинной команды, имеющий кой-какие знания о том, что и как устроено. Никакой инициативы проявлять не обучен и не желает, действует строго по указанию старшего по званию, ответственного за конкретный механизм). Он проводил какие-то работы на системе очистки выхлопных газов дизель-генератора №2 (ДГ-2), который был в работе.  Этот член экипажа случайно закрыл заслонку, которая перекрывала путь выхлопным газам ДГ-2 через скруббер наружу.  Как он это сделал, не поясняется. Заслонка имела электромеханический привод и он, видимо, нажал какую-то не ту кнопку. Дизель-генератору сбросил обороты, и  система управления электростанцией (СУЭ), уловив чрезмерное снижение частоты напряжения,  аварийным образом отключила ДГ2 от щита HV и остановила. Это совершенно нормально.

Судно погрузилось в темноту, но ненадолго, потому что СУЭ тут же дала команду на запуск ДГ-3, который находился в горячем резерве. Тот запустился, подключился, и электроснабжение вроде бы восстановилось. Через некоторое время судовой электромеханик решил, что это самый удобный момент для переключения силовых трансформаторов, и с работающего ТР2 вручную переключился на ТР1. Это опять-таки нормально, ТР2 был в работе уже месяцев семь-восемь.

Теперь смотрите на рисунок выше: там указан некий насос flushing pump, который снабжает ДГ3-4 топливом MGO. Этот насос на судне с постройки, и его основное назначение – промывка системы перед сменой вида топлива, однако на контейнеровозе его с некоторых пор использовали для подачи MGO к дизель-генераторам. После обесточивания и восстановления электропитания некоторые насосы запускаются автоматически – это происходит согласно логики работы СУЭ. А вот flushing pump такой возможности не имел, его надо было запускать вручную. Причем его пускатель находился в помещении сепараторов, на две палубы ниже ЦПУ (центральный пост управления).

Минут через пять ДГ3 почувствовал, что ему не хватает топлива, закономерно сбросил обороты, а СУЭ закономерно его отключила. Опять стало темно. Но к этому моменту экипаж успел открыть заслонку на скруббере ДГ2, СУЭ повторно его запустила и подключила к щиту HV. Электромеханик опять включил в работу ТР1 Непонятно, почему это не произошло автоматически. Технический отдел судовладельца впоследствии пояснил, что конкретных требований, в каком режиме должны находиться трансформаторы, не было, и экипаж был волен решать это сам.

В таком состоянии судно на следующий день вышло в рейс. Электростанция находилась вот в такой конфигурации:

012500: произошло первое обесточивание. Случилось оно из-за того, что по неизвестной причине отключился автомат HR1 (см рисунок), вследствие чего полностью "погас" щит низкого напряжения LV. Остановилось и погасло все, что было к нему подключено, а это практически все, что имеется на судне. Самым существенным  было то, что остановились насосы рулевой машины, все насосы главного двигателя кроме масляных, и перестало работать носовое подруливающее устройство (НПУ, на рисунке ВТ).  Главный привод НПУ – электродвигатель 2500 квт 6600В – продолжал работать, но потерял питание и остановился насос гидравлики, который обеспечивал разворот лопастей ПУ.

012508: система управления главным двигателем (ДАУ ГД), отметив падение давления охлаждающей воды, остановила ГД. 

012558: примерно через 50 секунд после обесточивания судовой электромеханик, который  понял, что щит HV все еще находится под напряжением, вручную включил HR1 и LR1, тем самым оживив щит LV. (Комиссия по расследованию впоследствии отметила, что если бы управление трансформаторами находилось в режиме "авто", то напряжение восстановилось бы через 10-12 секунд). Включилось освещение, заработали рулевые насосы, начали запускаться насосы, обслуживающие главный двигатель.

Однако flushing pump, который снабжал топливом ДГ3-4, не запустился автоматически, такая способность для него вообще не предусматривалась. А экипаж, видимо в суматохе, вспомнил об этом насосе лишь спустя почти  четыре минуты после обесточивания.

Через 70 секунд после обесточивания запустился аварийный генератор (АДГ) и подключился к своему щиту. (Почему прошло так много времени, см далее).

Судно уклонялось вправо. Лоцман на мостике приказал положить руль на левый борт, но эффективность пера руля на такой скорости судна была никакая, а главный двигатель не работал.

012704: система управления электростанцией засекла снижение частоты напряжения генераторов 3-4 (насос flushing pump не включился!) и запустила ДГ-2, находившийся в резерве. Прежде чем ДГ-2 сумел синхронизироваться (видимо, это потребовало более  длительное время чем обычно из-за большой разницы в частоте), СУЭ отключила генераторы 3-4. Это второе обесточивание. На этот раз "погасли" оба распределительных щита, и HV и LV. Из всех источников электроэнергии в работе остался только АДГ, но он работал только на свой щит. На судне частично работало освещение, радиосвязь, а из важных потребителей " в живых" остался только насос №3 рулевой машины. Но это уже не играло никакой роли, судно не управлялось.

012707: система управления СУЭ подключила ДГ2 к высоковольтному щиту (синхронизация уже стала не нужна), однако щит LV не оживился, потому что управление трансформаторами осталось в ручном режиме.

012736: электромеханик включил автоматы HR2-LR2, что включило в работу трансформатор ТР2 и полностью восстановило электроснабжение. Примерно в это время персонал вспомнил о flushing pump и 3-й механик был послан вниз, в помещение сепараторов, чтобы включить этот насос.

Главный двигатель все это время оставался неработающим, потому что автоматический перезапуск после обесточивания для него не предусмотрен, это надо делать вручную.

012909: контейнеровоз столкнулся с опорой моста.

Теперь давайте разбирать, в чем же причина обесточиваний.

Комиссия долго выясняла, почему внезапно отключился автомат HR1, что вызвало первое обесточивание. Когда судно уже освободили от обломков моста и оттащили к причалу, туда два раза приезжали специалисты Hyundai, исследовали технику и пытались воссоздать ситуацию, и ничего у них не вышло – автомат работал, как часы. В конце-концов специалисты взяли паузу для обдумывания, а трансформатор ТР1 оставили в работе.

И вдруг, 12 апреля, когда судно находилось у причала, ТР1 внезапно отключился без всяких предварительных предупреждений, совсем как той злополучной ночью. Экипаж переключился на другой трансформатор, и все стали ожидать прибытия следующей делегации от Hyundai. Делегация прибыла, опять включили в работу ТР1, обвешали щиты LV и HV разными умными приборами, осмотрели автоматы визуально и на ощупь, и наконец выяснили, в чем дело. Катушка минимального расцепителя (UVR) автомата HR1 оказалась без напряжения, а без этого автомат, во первых,  не включится, а во вторых – если он был включен, то сразу отключится.

Этот самый UVR сам по себе выглядит совершенно непрезентабельно

Когда его катушка находится под напряжением, сердечник втягивается внутрь и вон тот шпенек справа становится невидим. Если же он высунется, то приведет в действие всю кинематику автомата, и в результате силовые контакты автомата разомкнутся, то есть он отключится.

Далее смотрите электрическую схему автомта

В нормальном режиме все вспомогательные контакты, отмеченные красными кружками, должны быть замкнуты. Если мы отключаем автомат, вручную или какой-либо защитой, то один из этих контактов размыкается, UVR теряет питание, сердечник выстреливается пружиной, раздается хлопок … и все. Автомат отключился.

Теперь смотрите на красную стрелку, которая указывает на точку 381. Это место, где два разных провода подходят к соединительной клемме и соединятся между собой.  Клеммы выглядят вот так:

Внутри ГРЩ таких клемм очень много, все они подписаны и имеют маркировку. Теперь самое удивительное.

Единичная клемма выглядит вот так. Это модель WAGO-280, которых по всему миру десятки миллионов:

Монтаж и соединение проводов между собой происходит очень просто. Провод, готовый к работе, выглядит вот так:

В дырочку, обозначенную красной стрелкой, вставляется специальный инструмент, нечто вроде шила (я пользуюсь отверткой, но мне можно,  я не профессионал и специнструмента у меня нет =)). Инструмент сдвигает пружинку влево (синяя стрелка), что освобождает дырочку 1 (желая), туда вставляется наконечник кабеля, инструмент убирается, пружинка возвращается и прижимает наконечник, обеспечивая надежный контакт. Все просто и надежно.

Теперь смотрите на провод 381, и как низко на нем сдвинута трубочка с маркировкой. Это не дало наконечнику опуститься на достаточную глубину, и контакт периодически терялся.  Вот так:

Исследователи даже сравнили провода с маркировкой 381 на разных клеммниках:

Справа трубочка с маркировкой одета так, что виден синяя начальная изоляция наконечника, а слева – это наш провод - она одета так, что изолятора совсем не видно.

Провод и клеммник были исследованы под рентгеновскими лучами и осмотрены под микроскопом. Обнаружено, что наконечник недостаточно обжат, найдены следы искрообразования, царапины … в общем, монтажник при постройке действовал небрежно. Бывает. Вполне возможно, что прежние экипажи уже встречались с внезапным отключением трансформатора, причину не нашли, никуда никому не сообщили и предпочли постоянно использовать ТР2.

С этим разобрались. Теперь что касается модифицированной топливной системы и насоса flushing pump.

Конечно, идея использовать этот насос была в корне неправильной. Кто ее выдвинул и когда впервые стали постоянно использовать этот насос, комиссии выяснить не удалось. Японский Регистр после аварии заявил, что flushing pump не может рассматриваться как основной способ подачи топлива к дизель-генераторам, потому что не имеет дублера и не может запускаться автоматически после обесточивания. Технический менеджер компании на аналогичный вопрос ответил "нет, нельзя, потому что он один". На интервью старший механик судна и технический менеджер, который когда-то работал на этом же судне, объяснили, что когда они прибыли на судно, то все уже так и было, и они "решили продолжать использовать этот насос, потому что так уже было до нас".

Между тем на схеме топливной системы мы видим DG Booster Pump и DG Supply Pump в двойном комплекте. Это то, что применялось на судне до модернизации, а затем их почему-то прекратили использовать. Комиссия нашла прежнего старшего механика судна и задала ему этот вопрос, на что тот ответил: в период его нахождения на судне эти насосы уже не использовались "продолжительное время", хотя он не знает, насколько именно продолжительно. В январе 2024 года он посылал в компанию емейл, но не спрашивал причину неиспользования насосов и не запрашивал инструкций, а лишь информировал начальство. Комиссии он объяснил, что имел опасения касательно состояния и качества оставшегося в системе топлива. Он полагал, что разборка и очистка системы займет много времени, и у него просто не было достаточно рабочей силы для такой работы.

С этим тоже разобрались. Теперь немного про главный двигатель и его системы управления и защиты.

Главный вопрос, который интересовал комиссию, это, конечно, об остановке ГД по давлению воды. Дело в том, что это не очень характерно, обычно система защиты при таком сигнале лишь снижает обороты ГД и уменьшает мощность. 

Главный двигатель контейнеровоза 9S90ME C9.2 мощностью 41400 квт при 84 об/мин производства HHI (Hyundai Heavy Industries) по лицензии фирмы MAN B&W. Система управления и защиты AutoChief 600 фирмы Kongsberg при определенных условиях или снижала мощность/обороты главного двигателя, или вовсе его останавливала. Параметры, останавливающие ГД, делились на две группы: отключаемые и неотключаемые (non-cancellable” and “cancellable”). К неотключаемой защите относилось превышение оборотов главного двигателя и падение давления масла, а снижение давления охлаждающей воды – к отключаемым параметрам. Если срабатывала какой-то аларм из серии "отключаемых", то у экипажа было 6 секунд, чтобы нажать нужную кнопку на панели управления ГД. После этого ГД продолжит работу на 40% мощности – для DALI это означало, что обороты ГД будут 30 об/мин, что близко к команде "малый ход".

HHI объяснило, что при строительстве судна заказчик потребовал организовать конфигурацию защиты ГД согласно правил Германского Ллойда (GL), поэтому HHI внесла в систему условие остановки ГД по снижению давления охлаждающей воды. Однако после сдачи судна заказчику  владелец переклассифицировал его под класс американского ABS. Правила ABS уже не требовали остановки ГД по давлению воды, однако не запрещали применить подобную защиту при условии, что она будет "отключаемой", и HHI соответственно перепрограммировала систему защиты.

Конструктор главного двигателя, немецкая Everllence SE, сообщила комиссии, что они "не уточняли и не поощряли" подобную конфигурацию защиты, и что на момент постройки судна  подобное требование имелось только у GL

Об аварийном генераторе (АДГ).

АДГ, как я уже говорил, имел мощность всего 200 квт и работал только на свой распределительный щит (АРЩ), от которого были запитаны лишб некоторые потребители, как-то: часть освещения, навигация, радиооборудование, один из рулевых насосов, аварийный пожарный насос. Согласно всех правил, после обесточивания он должен автоматически запуститься и принять нагрузку в течение не более 45 секунд (обычно гораздо быстрее), но в момент аварии ему понадобилось на это 70 секунд. Поскольку правило не было выполнено, комиссия стала разбираться и с этим.

По заявлению экипажа, система запуска АДГ, как и положено, находилась в режиме АВТО. Автоматический запуск происходил с помощью электростартера 24В, а ручной запуск – с помощью пружинного стартера. При получении команды на старт автоматика сначала должна открыть воздушную заслонку на радиаторе, и лишь затем запускать АДГ. Комиссия несколько раз запускала аварийный генератор, и каждый раз он запускался и подключался к нагрузке меньше чем за 25 секунд. Комиссия решила, что причиной замедленного запуска был конечный выключатель на воздушной заслонке, который по неизвестной причине не сразу сработал. (Как по мне, так экипаж нашел эту причину раньше комиссии и втихаря устранил ее).

Ну вот, собственно, и все, на этом можно заканчивать. Как почти всегда, мелкие причины вызвали огромные неприятности.

Comments

[mfi.livejournal.com]

Ваш оппонент намекает что штормА — тоже источник разнонаправленных гравитационных колебаний. Трясет и валяет, попросту. А плохой контакт даже поджатый пружинкой — он все равно плохой контакт.

П.С. Интересно, а дублировать такие контакты можно?