18. Назначение и характеристики судовых систем

Судовыми системами называется совокупность напорных средств, механизмов, трубопроводов, арматуры и приводов управления, предназначенных для перемещения по кораблю жидкостей и газов, поддержания заданного давления и температуры, необходимых для обеспечения всех нужд судна.

Большую группу всех механизмов составляют насосы.

Если насос расположен ниже уровня жидкости, подлежащей перемещению и сообщает ей энергию, достаточную для того, чтобы она могла подняться с уровня всасывания до уровня нагнетания и преодолеть гидравлическое сопротивление, встречаемое в нагнетательном и отливном трубопроводах, а также атмосферное давление на уровне отливного отверстия, то он работает без подпора.

Если насос расположен выше уровня жидкости, то он должен создать пониженное давление во всасывающем трубопроводе и сообщить жидкости энергию, достаточную для подъема ее на определенную высоту и преодолеть все гидравлические сопротивления и давление жидкости в расходном баке, то он работает с подпором.

Работа насоса в системе характеризуется уравнением Бернулли, основанном на законе сохранения энергии в применении к несжимаемой движущейся жидкости:

,

где Н – высота точки относительно выбранной плоскости сравнения в «М» или потенциальная энергия жидкости.

Р/γ – потенциальная энергия давления и представляет собой высоту столба жидкости с основанием, равным единице площади и весом, соответствующим давлению Р.

- кинетическая энергия жидкости и представляет собой высоту, с которой должна падать жидкость, чтобы в конце своего падения приобрести скорость v.

ΔН – энергия, теряемая на преодоление сопротивления при движении от одного сечения к другому.

Первый член уравнения характеризует геометрический напор или высоту.

Второй – пьезометрический напор или высоту.

Третий – скоростной напор или высоту.

Четвертый – напор, теряемый в гидравлических сопротивлениях.

Поэтому полный напор, или полное сопротивление, который должен преодолеть насос или вентилятор

Н = Н_ст + ΔН_т + ΔН_м = Н_ст + ΔН

Н_ст – статическое противодавление емкости, в которую подается жидкость, или же статическая высота подачи жидкости.

ΔН_т – сопротивление трения в трубопроводе

ΔН_м – местное сопротивление в поворотах труб, в арматуре и т.д.

19. Способы регулирования производительности насосов и вентиляторов

Регулировать производительность насоса или вентилятора – это значит приспособить его к режиму работы системы. У насосов это может быть достигнуто дросселированием со стороны нагнетания и всасывания, обратным перепуском жидкости, изменение скорости вращения двигателя, изменением хода поршня, параллельным или последовательным соединением насосов.

У вентиляторов – заслонкой, реверсированием скорости двигателя, последовательным или параллельным соединением.

На судах в основном применяют дросселирование нагнетания как наиболее простой метод, хотя и не самый экономичный. Регулирование осуществляется прикрытием задвижки в напорном трубопроводе или воздухопроводе. Сопротивление задвижки ΔНм = ΣξСQ2.

Таким образом, когда искусственно увеличивается сопротивление трубопровода, напор, воспринимаемый насосом, возрастает и производительность его уменьшается. Если напор системы имеет большую статическую составляющую, то потери, связанные с дросселированием нагнетания, относительно невелики.

У центробежного насоса с жесткой характеристикой регулирование производительности задвижкой будет более экономичным, чем в случае круто падающей характеристики.

Если насос работает с прикрытой задвижкой, потеря мощности при регулировании может достигать 70%.

Регулирование производительности изменением скорости вращения – более экономичный способ, чем применение заслонки. Рэл.дв.≡ n3, но надо смотреть характеристики. Располагая характеристиками насоса Н = f(Q) и Р = f(Q) при номинальной скорости, а также nн характеристикой трубопровода Нт = f(Q) можно построить характеристику Р = f(Q) для переменного числа оборотов. По этим кривым увидим, что потребляемая мощность значительно меньше мощности, чем при регулировании задвижкой и примерно равнаР2 ≈ , при этом надо учитывая, что КПД электродвигателя на частичных нагрузках становится хуже.