6 Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства

1) Судовые насосы. Классификация. Конструктивные схемы. Основные показатели.

Все насосы, устанавливаемые на судах, классифицируются по ряду признаков: по расположению вала главного рабочего органа они могут быть горизонтальными и вертикальными; по величине создаваемого ими напора – низконапорными, средненапорными и высоконапорными; по типу привода – с электроприводом, с турбинным приводом или с приводом от какого-либо поршневого механизма. По способу соединения с приводным механизмом они могут быть соединены непосредственно или через редуктор, быть автономными или неавтономными.

По назначению насосы могут быть общесудовыми, специальными и предназначенными только для обслуживания главных и вспомогательных механизмов судовой энергетической установки.

Объемными называют насосы, перекачивающие жидкости или газы объемами или порциями. Лопастными называют насосы, у которых необходимая энергия сообщается перекачиваемой жидкости или газу вращающимися рабочими лопастями. Струйными называют насосы, использующие в своей работе энергию струи воды, пара или газа, вытекающей с большой скоростью из рабочего сопла.

В зависимости от возможности переключения на изменяющееся направление движения жидкости насосы могут быть реверсивными или нереверсивными.

Общесудовые насосы обеспечивают нужды всего судна. К общесудовым относятся насосы балластной, осушительной, пожарной, водоотливной и насосы систем, обеспечивающих жизнедеятельность экипажа и пассажиров.

Специальные насосы предназначены для обеспечения специальных нужд судна или для выполнения операций, соответствующих его назначению. Например, они могут служить для подачи забортной воды в креновые и дифферентные отсеки судна, для перемещения жидкого груза, удаления остатков этого груза и отходов моющих растворов из грузовых танков, для подачи горячей воды к моечным устройствам грузовых танков. На судах-спасателях имеются мощные водоотливные насосы, на пожарных судах – пожарные насосы большой производительности и т. д.

Насосы главных и вспомогательных механизмов предназначены для обеспечения нормальной бесперебойной работы этих механизмов. Поэтому их устанавливают обычно в машинно-котельных отделениях. К таким насосам относятся: топливо-перекачивающие, водяные, топливные, масляные, питательные, конденсатные и др. Автономные насосы имеют собственный привод и могут работать независимо от обслуживаемых ими механизмов и устройств. Неавтономными (навешенными) называются такие насосы, которые, не имея самостоятельного привода, получают движение от обслуживаемого ими механизма.

Основными параметрами насосов являются производительность, напор, высота всасывания, потребляемая мощность и объемный коэффициент полезного действия.

Производительностью (подачей) называется способность насоса подавать определенное количество жидкости или газа в единицу времени. Различают производительность насоса как по объему, так и по массе перекачиваемого им вещества.

Напор, создаваемый насосом, измеряется высотой столба перекачиваемой им жидкости или высотой, на которую он способен подать эту жидкость. Эта высота соответствует давлению, которое Должен создавать насос для продвижения жидкости по трубопроводу на расстояние (по вертикали) от насоса до места подачи.

Высотой всасывания называется геометрическая высота от поверхности жидкости до приемных клапанов насоса. Для чистой воды при 4° С (277 К) теоретическая высота всасывания при нормальном барометрическом давлении (760 мм рт. ст.) равна 10,333 м. Действительная высота всасывания гораздо меньше теоретической и для воды практически составляет б– 8 м. Она зависит от атмосферного давления, плотности и температуры жидкости, а также от сопротивлений, преодолеваемых насосом при протекании жидкости по трубам и арматуре, и от качества сборки трубопровода.

Объемный коэффициент полезного действия насоса определяется отношением его теоретической производительности к фактической; он всегда меньше единицы.

Судовые насосы работают с подпором, если они установлены ниже уровня перекачиваемой жидкости или в случаях, когда к ним придан специальный бустерный насос, и без подпора, если они установлены над уровнем перекачиваемой жидкости. Без подпора работают самовсасывающие насосы. Они обладают способностью сухого всасывания, т. е. сами способны создавать необходимое разрежение (вакуум) в своей рабочей полости и обеспечивать поступление в них перекачиваемой жидкости.

Насосы, не обладающие такой способностью, перед пуском необходимо заливать перекачиваемой жидкостью.

Судовые насосы называют в соответствии с судовыми системами, которые они обслуживают. Так, различают насосы трюмных, аварийно-спасательных систем, систем, обеспечивающих санитарно-бытовые нужды экипажа и пассажиров, грузовых систем нефтеналивных судов, специальных судовых систем.

В зависимости от назначения судовой системы к обслуживающим ее насосам предъявляют специфические требования, что обусловливает большое разнообразие конструкций судовых насосов.

Насосным называют агрегат, состоящий из насоса и двигателя, приводящего его в действие. В качестве двигателей используют электродвигатели, турбины и двигатели внутреннего сгорания.

Насосный агрегат с комплектующим оборудованием, смонтированным по определенной схеме, называется насосной установкой.

По принципу действия насосы подразделяют на динамические и объемные.

Динамическим называется насос, в котором жидкость перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входным и выходным патрубками. К динамическим относятся лопастные насосы и насосы трения.

У лопастного насоса рабочим органом является вращающееся колесо с лопастями. Лопасти передают жидкости энергию, направляют поток. В зависимости от направления потока жидкости лопастные насосы делят на центробежные и осевые. В центробежном насосе поток жидкости имеет радиальное направление, в осевом – поток жидкости параллелен оси вращения рабочего колеса. Распространение лопастных насосов обусловлено удобством их компоновки с приводными двигателями, компактностью при больших подачах, достаточно высоким КПД, возможностью достижения высоких давлений.

В струйных насосах (насосах трения) поток перекачиваемой жидкости перемещается благодаря кинетической энергии струи рабочей жидкости или пара, выходящей из сопла. Различают две разновидности струйных насосов – эжекторы и инжекторы. Эжекторы используют для удаления (откачивания), а инжекторы – для подачи жидкости. Струйные насосы удобны тем, что позволяют обходиться без двигателя и подвижных частей.

В объемном насосе жидкость перемещается благодаря периодическому изменению объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным патрубками насоса. Насос действует по принципу вытеснения жидкости рабочими органами – поршнями, пластинами, зубьями, движущимися в рабочих полостях – цилиндрах, корпусах специальных форм. К объемным насосам относятся возвратно-поступательные и роторные.

Возвратно-поступательный насос отличается прямолинейным возвратно-поступательным движением поршней. Использование возвратно-поступательных насосов объясняется их положительными свойствами: способностью всасывания без заполнений жидкостью, возможностью регулирования подачи независимо от напора, простотой обслуживания, достаточно высоким КПД, пожаробезопасностью при паровом приводе, возможностью достижения высоких давлений, способностью перекачивания разнообразных жидкостей, простотой конструкции. Недостатками насосов являются большие размеры и масса, неравномерность подачи и колебание давления, ограниченность частоты вращения вала из-за трудности создания быстродействующих клапанов, трудности регулирования подачи и невозможность реверса потока перекачиваемой жидкости.

Основными деталями роторного насоса являются статор, ротор, связанный с валом насоса, и вытеснители. Отличительными признаками роторного насоса являются обратимость (т. е. способность насоса работать в качестве гидродвигателей), высокая частота вращения вала, способность работать только на смазывающих жидкостях. Первые два свойства являются преимуществами насосов, а третье ограничивает их область применения. Роторные насосы могут работать и на жидкостях с большой вязкостью.

По характеру движения вытеснителей роторные насосы разделяют на роторно-вращательные и роторно-поступательные. В первом рабочие органы совершают лишь вращательное движение,"а во втором – одновременно с вращательным еще и возвратно-поступательное движение относительно ротора.

К роторно-вращательным относятся зубчатые и винтовые насосы, к роторно-поступательным –шиберные и роторно-поршневые насосы. В шиберном (пластинчатом) насосе рабочие камеры ограничиваются двумя соседними пластинами и поверхностями ротора и статора, а в ротор но-поршневом они образованы внутри ритора и замыкаются поршнями. Роторно-поршневые насосы по расположению рабочих камер делят на радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

Роторные насосы часто используют благодаря малым массе и объему, высокому КПД, возможности регулирования и реверса подачи, высокой частоте вращения вала.

К недостаткам зубчатых (шестеренных) насосов относятся ограниченность частоты вращения и значительная неравномерность подачи. Винтовые насосы лишены этих недостатков и обладают высокой равномерностью подачи, большой частотой вращения, бесшумностью работы, высоким КПД.

К общим свойствам объемных насосов, обусловленным принципом действия и отличающим их от лопастных насосов, относятся цикличность работы и связанная с ней порционность и неравномерность подачи, герметичность (т. е. постоянное отделение всасывающего патрубка от нагнетательного), самовсасывание (т. е. способность насоса удалять воздух из всасывающего трубопровода), независимость давления от скорости движения рабочего органа и скорости жидкости, малая зависимость подачи от давления.