Динамические насосы
Из динамических наибольшее применение на судах получили лопастные и струйные насосы.
Центробежные насосы
В лопастных насосах движение перекачиваемой жидкости осуществляется в результате вращения рабочего колеса с лопастями. По характеру воздействия на поток жидкости их подразделяют на центробежные, вихревые и осевые. В первых поток жидкости перемещается от центра к периферии в радиальном направлении, у вторых — вихреобразно по кольцевой периферии, в третьих — вдоль оси вращения лопастей. Схема устройства и принцип действия центробежных насосов рассмотрены выше (см. рис. 60). Наибольшее распространение на судах получили центробежные лопастные насосы, которые не могут производить сухое всасывание, т. е. пуск при отсутствии жидкости в полости всасывания. Поэтому перед пуском эти насосы заполняют перекачиваемой жидкостью, водяные насосы устанавливают ниже ватерлинии. Однако по сравнению с другими насосами они менее чувствительны к загрязнению жидкости, обеспечивают равномерную подачу и постоянное давление в магистрали при установившемся режиме работы, могут включаться в действие любым приводом без редуктора. В зависимости от расположения рабочего вала центробежные насосы подразделяют на вертикальные и горизонтальные. По значению подачи различают насосы малой (до 20 м3/ч), средней (21 — 60 м3/ч) и высокой (более 60 м3/ч) подачи; по значению напора — низконапорные с давлением на выходе до 0,5 МПа, средненапорные с давлением от 0,5 до 5 МПа и высоконапорные с давлением свыше 5 МПа; по способу подвода жидкости к колесу их подразделяют на насосы с односторонним и двусторонним подводом жидкости, а по числу рабочих колес — на одноступенчатые (с одним колесом на валу) и многоступенчатые. Широкое применение на судах получили одноступенчатые насосы типа К с консольным расположением рабочего колеса и радиально-упорным подшипником, воспринимающим осевое усилие при работе насоса; двустороннего действия типа Д с подачей жидкости к рабочему колесу с обеих сторон, разгружающей его от осевых усилий; одно- и многоступенчатые насосы с вертикальным и горизонтальным расположением осей рабочих колес несамовсасывающие (НЦВ, НЦГ) и самовсасывающие (НЦВС). Многоступенчатые насосы могут быть с последовательным и параллельным включением рабочих колес.
При последовательном включении колес многоступенчатых насосов жидкость, выйдя с первого колеса, подводится к второму и т. д. В этом случае подача насоса в целом будет равна подаче одного колеса. Однако напор насоса увеличивается вдвое, втрое и т. д. пропорционально количеству ступеней.
Когда нагнетаемая жидкость от отдельных рабочих колес насоса (при параллельном включении их) поступает в общую магистраль, напор насоса не увеличивается, он равняется напору одного колеса, однако подача насоса увеличивается пропорционально числу колес, включенных в схему. Многоступенчатые насосы применяют в качестве водоотливных на спасательных судах, пожарных — на крупнотоннажных судах, грузовых, танкерах, т. е. там, где требуется большая подача при сравнительно небольшом напоре. Схема многоступенчатого пожарного насоса типа ДПЖН показана на рис. 144. На валу 5 насоса установлено два рабочих колеса 1 и 4. Жидкость к насосу поступает через патрубок 6, а нагнетается в магистраль по патрубку 2. При переводе кранов 7,3 в положение, показанное на рис. 144,а, насос работает с параллельным включением колес, а при переключении кранов в положение, указанное на рис. 144,6 — по последовательной схеме включения. В первом случае насос имеет давление на выходе 9,8 МПа и подачу 100 м3/ч, во втором — соответственно 19,6 МПа и 50 м3/ч.
Вихревые насосы
Разновидностью лопастных являются вихревые насосы (см. рис. 61). Их обычно применяют при относительно небольших диапазонах подач и напоров. Одним из наиболее распространенных являются вихревые самовсасывающие насосы типа ВКС. Работа вихревых насосов основана на принципе образования вихря, при котором создается возможность всасывания жидкости с направлением потока вдоль оси вращения колеса. Вихревые насосы могут перекачивать жидкость и их эмульсии с воздухом или парами этих жидкостей. Несмотря на низкий КПД, используемые на речных судах горизонтальные электроприводные центробежно-вихревые самовсасывающие насосы типа ЭСН при перекачивании воды обеспечивают подачу 3—12 м3/ч при напоре 12—44 м и высоте самовсасывания до 5 м. Для первого пуска насоса его корпус заполняют водой.
Рис. 144. Многоступенчатый центробежный насос
В дальнейшем вода, оставшаяся в корпусе, обеспечивает самовсасывание насоса при пуске.
В качестве грузовых на речном флоте наибольшее распространение получили самовсасывающие центробежно-вихревые насосы типа ЦВС. В корпусе таких насосов смонтированы на общем валу два колеса. Перекачиваемая жидкость поступает вначале на колесо центробежного насоса, а затем по специальному каналу на колесо вихревого насоса. При пуске агрегата рабочее колесо вихревого насоса отсасывает из приемного патрубка воздух и отводит его в специальный трубопровод, а затем, создав необходимое разрежение в приемном патрубке, оба колеса перекачивают жидкость в нагнетательную магистраль.
Осевые насосы
В соответствии с государственным стандартом осевые насосы (их называют также пропеллерными, или аксиальными) выпускаются промышленностью в двух модификациях; ОВ — осевые вертикальные с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса; ОПВ — осевые вертикальные с ручным приводом поворота лопастей. По расположению вала эти насосы могут быть наклонными и горизонтальными. От центробежных они отличаются устройством рабочего колеса и профилем лопастей, перемещающих перекачиваемую жидкость в осевом направлении. Рабочее колесо 8 (рис. 145) насоса типа ОВ смонтировано на консоли вала 5 и установлено в цилиндрическом корпусе 3. Кольцо 7 защищает корпус от кавитационных разрушений. Вал насоса защищен обтекателем 4 и вращается в подшипниках 2 с латунными вкладышами, покрытыми резиной. Всасывающий патрубок 9 насоса имеет направляющие ребра для предотвращения закручивания воды при всасывании. На патрубке расположены основной и аварийный 1 (для аварийной откачки воды) фланцы. При вращении колеса 8 жидкость переносится лопастями вдоль оси и, сходя с рабочего колеса, попадает на лопасти направляющего аппарата 6, где в результате снижения скорости динамический напор жидкости преобразуется в статический, благодаря чему возрастает ее давление.
Рис. 145. Осевой насос
При напоре 10—25 м и КПД 90—92% осевые насосы развивают подачу до 3000 м3/ч и более, их применяют в балластных системах транспортных судов и плавучих доков, в качестве водоотливных средств, в водометных движительно-рулевых, а также подруливающих устройствах судов.
Струйные насосы
Значительное распространение на судах получили струйные насосы, принцип работы которых заключается в преобразовании энергии струи пара или воды, проходящих через сопло в диффузор. По роду рабочей жидкости такие насосы подразделяют на пара- и водоструйные. В первых всасывание и нагнетание осуществляется при помощи энергии движущегося пара, во вторых — энергии воды. При соединении струйных насосов с обслуживаемым объектом всасывающим патрубком их называют эжекторами, а в случае соединения с объектом нагнетательным патрубком — инжекторами.
На современных речных судах широко применяют водоструйные эжекторы (рис. 146). Рабочая жидкость (вода из пожарной магистрали или от пневмоцистерны) подается в эжектор через сопло 3. При выходе из сопла с большой скоростью вода поступает в диффузор 2. Проходя по суживающему участку диффузора, вода увлекает за собой воздух и создает разрежение в камере смешения, вследствие чего перекачиваемая жидкость засасывается в трубу 1. Обратная трансформация энергии происходит в расширяющейся части диффузора. Здесь скорость движения смеси рабочей и перекачиваемой жидкостей (их кинетическая энергия) падает и возрастает статический напор (давление) в нагнетательной магистрали, присоединенной к фланцу диффузора.
Инжекторы и эжекторы отличаются от других насосов отсутствием движущихся частей, способностью перекачивать загрязненную жидкость и хорошей всасывающей способностью. Однако из-за низкого КПД (3—15%) и невозможности регулирования подачи они получили применение только в кратковременно действующих системах, где решающее значение имеет простота конструкции. На речных судах струйные насосы используют в качестве вакуумных устройств для удаления воздуха из крупных центробежных насосов перед их пуском (например, грунтовых насосов землесосов). Струйные насосы применяют также на танкерах для создания подпора во всасывающей магистрали грузовых насосов. Наиболее широко струйные насосы (эжекторы) используют в осушительных системах для удаления воды из отсеков, а инжекторы — в качестве питательных средств паровых котлов.
Рис. 146. Эжектор
Объемные насосы
У объемных насосов разность давлений при всасывании и нагнетании создается движущимся рабочим органом, изменяющим объем рабочей жидкости в камере насоса. При всасывании объем камеры увеличивается, при нагнетании — уменьшается. В зависимости от типа рабочего органа объемные насосы подразделяют на поршневые (плунжерные) и роторные (шестеренные, винтовые, аксиально- и радиально-поршевые, пластинчатые).
Поршневые насосы
Основными деталями поршневого насоса являются цилиндр и рабочий орган в виде поршня или плунжера (см. рис. 34, 42). При возвратно-поступательном движении поршня (плунжера) в полости цилиндра создается поочередно то разрежение, необходимое для всасывания жидкости, то избыточное давление, благодаря которому жидкость подается в нагнетательный трубопровод. Поршни (плунжеры) насосов приводятся в движение через кривошипно-шатунный механизм, связанный с валом электродвигателя, или через эксцентриковый или кулачный привод дизеля. По числу цилиндров насосы могут быть одно-, двух- и многоцилиндровые, а по их расположению вертикальные, горизонтальные и наклонные. Насосы, у которых подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит только при движении поршня в одну сторожу, называют насосами одностороннего действия. В насосах двустороннего действия при любом направлении движения поршня в цилиндре происходит как всасывание, так и нагнетание жидкости. Все плунжерные насосы действуют односторонне и отличаются большой неравномерностью подачи. У плунжерных насосов диаметр цилиндра значительно меньше хода плунжера и шток практически является продолжением поршня. Вследствие такой особенности в конструкции поршня плунжерные насосы создают довольно высокие давления в нагнетательных магистралях. На судах их применяют в основном для подачи топлива к форсункам дизеля (см. рис. 42).
Наряду с неограниченной возможностью создания высокого давления нагнетания у поршневых насосов можно регулировать подачу без изменения. напора, они просты в обслуживании, имеют достаточно высокий КПД, обладают способностью к сухому всасыванию, т. е. практически могут засасывать жидкость, когда она полностью отсутствует во всасывающей магистрали. Однако поршневые насосы очень громоздки, имеют большую массу, не обеспечивают равномерной подачи, тихоходны и для обеспечения их автоматического управления необходимы наиболее сложные средства. Поэтому поршневые насосы находят применение там, где указанные недостатки не играют существенной роли, но необходимо обеспечить высокую всасывающую способность насоса или достигнуть высокого давления в нагнетательной магистрали. В связи с сокращением паровых судов и увеличением требований к подаче, массе и габаритным размерам насосов область применения поршневых насосов на речном флоте в последние годы несколько сузилась. Их используют в основном как резервные с ручным приводом в топливоподкачивающих, смазочных, охлаждающих системах дизелей, в трюмных и других системах судна.
Для перекачивания воды и нефтепродуктов на судах широкое распространение получили поршневые ручные насосы двустороннего действия типа HP. К корпусу 12 насоса (рис. 147) с всасывающим 11 и нагнетательным 5 патрубками прикреплены две клапанные коробки со всасывающими I, 9 и нагнетательными 2, 8 клапанами. В горизонтальном цилиндре 3 насоса с помощью рукоятки 6 можно перемещать фигурный шток 7, на концах которого смонтированы два поршня 4 и 10.
Рис. 147. Ручной поршневой насос HP
При движении рукоятки влево поршни перемешаются вправо. Жидкость через открытый всасывающий клапан 1 поступает в левую полость цилиндра, а из правой полости через открытый нагнетательный клапан 8 и патрубок 5 вытесняется в нагнетательный трубопровод. При изменении направления движения рукоятки, жидкость будет всасываться в правую полость цилиндра и вытесняться из левой.
Шестеренные насосы
В отличие от поршневых у роторных насосов шестеренного типа изменение объема в рабочей полости, обеспечивающее всасывание и нагнетание жидкости, осуществляется роторами (шестернями), вращающимися в корпусе.
Реверсивные и нереверсивные по числу шестерен насосы могут быть одноступенчатыми (односекционными), двухсекционными и многосекционными (с несколькими парами шестерен), по форме зубьев — прямозубые, косозубые, шевронные, а в зависимости от характера зацепления шестерен — эвольвентные, циклоидальные и трапецеидальные.
Наибольшее распространение на судах получили шестеренные насосы с парой прямозубых шестерен внешнего зацепления и одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства, весьма надежны в эксплуатации, обладают хорошей всасывающей способностью. Поэтому, несмотря на низкий КПД (33—45%), их широко используют в качестве навесных на дизель и электроприводных насосов для перекачки нефтепродуктов с небольшими напорами и подачей. Для речного флота поставляются шестеренные (роторно-зубчатые) насосы типа РЗ, имеющие подачу 1,1—5 м3/ч, давление 0,33—1,45 МПа, частоту вращения вала 1450 мин-1 и мощность электродвигателя до 2,8 кВт. Значительное применение получили также насосы типов Ш — с внутренними опорами на лапах, ШФ — с внутренними фланцевыми опорами, ШВ — с выносными опорами на лапах, ШГ — с внутренними опорами и обогревом (охлаждением), ШВГ — с выносными опорами и обогревом (охлаждением). Насосы указанных типов поставляются для речного флота с подачей до 38 м3/ч, давлением до 3,5 МПа, частотой вращения вала 1000 и 1450 мин'1, мощностью до 14 кВт.
Водокольцевые насосы
Для создания разрежения в закрытых емкостях используют наряду со струйными и водокольцевые насосы. Их относят к объемным насосам, в которых изменение объема рабочей камеры достигается путем смещения положения внутренней поверхности жидкостного кольца относительно лопаток ротора. Насос (рис. 148) состоит из цилиндрического корпуса 1 со всасывающим 3 и нагнетательным 4 патрубками. Внутри корпуса эксцентрично смонтирован ротор 2. В корпус насоса заливают воду. При вращении лопасти ротора отбрасывают воду к стенкам корпуса, образуя вращающееся водяное кольцо. Серповидное пространство между внутренней поверхностью водяного кольца и ступицей ротора составляет рабочую камеру насоса. Если ротор вращается против часовой стрелки, то поверхности водяного кольца слева, как показано на рис. 148, удаляются от полости а камеры.
Рис. 148. Водокольцевой вакуум-насос ВВН
Свободный объем образующий, между лопастями ротора заполняется по патрубку 3 воздухом, а через полость б камеры нагнетается в патрубок 4.
Винтовые насосы
Из всех объемных насосов наиболее равномерную подачу обеспечивают винтовые насосы. По числу роторов (винтов) они могут быть одно-, двух-, трех-и многовинтовыми; по направлению потока жидкости — однопоточными (с односторонним всасыванием) и двухпоточными (с двусторонним всасыванием); в зависимости от направления вращения винтов — реверсивными и нереверсивными, а по расположению корпуса — вертикальными и горизонтальными. Винтовые насосы применяют на танкерах проектов 866, 868, Р 42, нефтеперекачивающих станциях
НПС 120, НПС 612 и других судах. Конструкция одного из таких насосов горизонтального типа с двусторонним всасыванием показана на рис. 149. Насос имеет винт с прямоугольным профилем зубьев правого и левого направления. При вращении винта 2 через шестерню 1 в боковые всасывающие полости а и в корпуса 3 насоса поступает жидкость, а через полость б — нагнетается в магистраль. Винтовые насосы применяют для перекачивания чистых и загрязненных, в том числе и агрессивных жидкостей.
Рис. 149. Одновинтовой насос
В последнем случае их выполняют с автономной смазочной системой и выносными, герметически разобщенными от полостей а и в подшипниками. Из многовинтовых насосов для перекачки нефтепродуктов на судах наибольшее применение получили горизонтальные с двусторонним всасыванием насосы ВС 200. Они имеют три винта, каждый из которых, как и у рассмотренного одновинтового насоса, на одной половине сделан с правой нарезкой, на другой - с левой. Средний винт является ведущим, а остальные два — ведомыми. Насосы ВС 200 перекачивают 200 м3/ч топлива при давлении 2,5 МПа и высоте всасывания до б м.
Роторно-поршневые насосы. У объемных насосов этого типа цилиндры с поршнями совершают возвратно-поступательное движение. В зависимости от расположения цилиндров относительно оси блока их подразделяют на радиально-поршневые и аксиально-поршневые. У первых цилиндры располагаются радиально, а у вторых — параллельно оси вращения блока. На речных судах используют в основном аксиально-поршневые насосы в составе гидравлических приводов рулевых машин (см. рис. 130).
Роторно-пластинчатые насосы
В технической литературе такие насосы называют также коловратными и шиберными. Подача жидкости в них (см. рис. 36) осуществляется переносом ее в полостях между выдвижными пластинами ротора, эксцентрично вращающегося в корпусе насоса. Роторно-пластинчатые насосы включают в системы некоторых дизелей, используют на нефтеперекачивающих станциях для выгрузки слишком вязких нефтепродуктов.
Судовые вентиляторы. Для перемещения газов (на судах в основном воздуха) используют вентиляторы и компрессоры. К вентиляторам относят устройства с рабочим органом в виде лопастного колеса, предназначенного для перемещения воздуха с избыточным давлением не более 0,015 МПа.
Рис. 150. Осевой и радиальный вентиляторы
Лопастные и поршневые насосы различного исполнения, перекачивающие воздух с давлением более 0,015 МПа, относят, как указывалось, к компрессорам.
Вентиляторы получили широкое распространение на судах для создания комфортных условий в жилых и служебных помещениях, в качестве дутьевых средств котельных установок, для вентиляции машинных помещений и грузовых трюмов. По назначению судовые вентиляторы подразделяют на вдувные (нагнетательные) и вытяжные, соединенные всасывающим патрубком с обслуживающим объектом, а по конструкции — на осевые и радиальные (центробежные), вертикальные и горизонтальные. В зависимости от давления подачи различают вентиляторы низкого (до 0,001 МПа), среднего (от 0,001 до 0,003 МПа) и высокого (свыше 0,003 МПа) давления. На речных судах применяют вентиляторы низкого и среднего давления. Для создания низкого давления, используют, как правило, осевые вентиляторы, для среднего — центробежные.
По принципу действия вентиляторы аналогичны лопастным насосам, но имеют более упрощенную конструкцию. В корпусе 4 (рис. 150, а) электроприводного осевого вентилятора (ЭВО) смонтирован электродвигатель 7, на валу 6 которого закреплено рабочее колесо 2 с лопатками 5. Перед рабочим колесом установлен передний 1, а за электродвигателем — задний 9 обтекатели. При вращении рабочего колеса воздух поступает в патрубок 3 и по оси вала через расширяющуюся заднюю часть корпуса 8 нагнетается в магистраль. Осевые вентиляторы создают незначительные давления, и на судах их применяют для подачи воздуха в трюмы, жилые и служебные помещения. Вентиляторы выпускают сериями, к каждой из которых относятся несколько разных по размерам, но практически подобных вентиляторов. Вентилятору каждого размера присваивают номер, равный наружному диаметру в дециметрах.
В вентиляторах радиального (центробежного) типа (рис. 150, б) при работе электродвигателя 5 вращающееся вместе с валом 4 рабочее колесо 1 засасывает воздух через приемный патрубок 2 и перемещает его в корпус 3 по радиусу от центра к периферии. У радиальных судовых вентиляторов с индексом PC лопатки могут быть загнуты вперед или назад по направлению вращения; встречаются вентиляторы и с прямыми радиальными лопатками. Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, развивают больший напор, но имеют меньший КПД, чем вентиляторы с лопатками, загнутыми назад. Поэтому для повышения КПД при небольшом напоре вентиляторы выполняют, как правило, с лопатками, загнутыми назад по направлению вращения колеса. На речных судах используют радиальные вентиляторы двух типов: с индексами РСС (радиальный судовой со спиральным корпусом) и РСЦ (с цилиндрическим корпусом), подающие 25—400 м3/ч воздуха при давлении до 0,0098 МПа. Искусственная вентиляция на судах осуществляется с помощью электроприводных вентиляторов, причем предусмотрено их местное и дистанционное (из рулевой рубки) включение. Режим работы вентиляторов регулируют дросселированием воздуха на всасывании путем изменения положения жалюзи (регулирующих заслонок).
Правила обслуживания механизмов судовых систем
Особенности эксплуатации насоса каждого типа излагаются в соответствующих инструкциях.
Перед пуском насосов, как и любых других механизмов, производят их наружный осмотр для определения надежности крепления насосов к фундаменту, исправности пускорегулирующих устройств и КИП, качества набивки сальников, наличия смазочного масла в подшипниках и на других трущихся деталях. Несамовсасывающие насосы перед включением заполняют перекачиваемой жидкостью, открыв при этом клапан на всасывающем трубопроводе и воздушный кран на корпусе насоса. Вентили, краны и другую арматуру разрешается открывать и закрывать только при помощи штатных рукояток и маховиков.
Заданный режим работы насосов устанавливают по показаниям КИП. В случае если показания манометров и вакуумметров отличаются от заданных значений, насос останавливают и проверяют герметичность всасывающей и нагнетательной магистралей. Подачу и напор у приводных насосов регулируют изменением частоты вращения вала двигателя или искусственным увеличением сопротивления в нагнетательном трубопроводе. При постоянной частоте вращения вала приводного двигателя подачу регулируют изменением открытия перепускного клапана.
Во время работы насосов следят за тем, чтобы не было стуков и шума, не свойственных нормальной эксплуатации систем, регулярно проверяют надежность действия смазочных устройств и степень нагрева трущихся деталей, обращают внимание на герметичность сальниковых уплотнений и соединений трубопроводов, устраняют возможные подсосы воздуха; наблюдают за показаниями КИП.
Запрещается: устранять неисправности деталей насосов во время их работы; разбирать и вскрывать насосы, цистерны, арматуру и трубопроводы, находящиеся под давлением или заполненные горячей жидкостью; осматривать и ремонтировать элементы систем в цистернах и помещениях, где возможно скопление вредных газов, без предварительного анализа проб воздуха на загазованность.
Насосы останавливают в следующем порядке: закрывают вентиль (кран) на всасывающей магистрали, останавливают электродвигатель, а затем перекрывают нагнетательный трубопровод. Для обеспечения лучшего всасывания клапан на приемной магистрали центробежных насосов закрывают в последнюю очередь.
Обслуживание бездействующих насосов заключается в устранении обнаруженных при их работе дефектов, поддержании всех элементов систем в постоянной готовности к работе.
Используемая литература: "Судовые энергетические установки" В.А. Сизых
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com