Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Агроинженерия».

Составители

Патрушев А. А. – канд. техн. наук, доцент (ЧГАА) Козлов А. Н. – канд. техн. наук, доцент (ЧГАА) Николаев В. Н. – канд. техн. наук, доцент (ЧГАА)

Рецензенты

Школяр С. П. – ведущий специалист (Министерство сельского хозяйства Челябинской области)

Кокорин А. Ф. – канд. техн. наук, доцент (ЧГАА)

Ответственный за выпуск

Патрушев А. А. – и.о. зав. кафедрой ТМЖ

Печатается по решению редакционно-издательского совета ЧГАА

© ФГОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия», 2010.

2

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ И РАСЧЕТ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Цель работы

1.Изучитьустройствовакуумныхнасосов, приборовиарматуры доильных установок.

2.Ознакомиться с требованиями к монтажу и эксплуатации вакуумных систем.

3.Рассчитать диаметр вакуумпровода.

Работа выполняется на лабораторном стенде с доильными аппаратами АДУ-1.

Необходимые приборы и инструменты

1.ИндикаторпроизводительностивакуумныхнасосовКИ-4840.

2.Плакаты.

1.Устройство вакуумного насоса, приборов и арматуры

Применяются следующие схемы технологического процесса

доения коров:

-доение в стойлах коровников привязного содержания на небольших фермах и в фермерских хозяйствах, в переносные ведра доильныхустановокУДИ-1, УДИ-2, УДВ-10, УДВ-20, АИД-1 идр.;

-доение в стойлах коровников привязного содержания в переносные ведра доильных установок АД-100А, АД-100Б, ДАС-2Б, ДАС-2В и др.;

- доение в стойлах коровников привязного содержания, в молокопровод доильных установок УДМ-25, УДМ-50, УДМ-100, УДМ-200 (с молокопроводом из нержавеющей стали),

АДМ-8А-100, АДМ-8А-200 и др.; - доение в доильных залах при беспривязном и привязном со-

держании (с автопривязью ОСП-26Ф), в молокопровод доильных установокУДА-8А«Тандем-автомат», УДА-16А«Елочка-автомат», УДА-100 «Карусель», а также с использованием доильного обору-

дования зарубежных фирм «De Laval», «S.A.S», «Westfalia» и др. – «Елочка», «Тандем», «Параллель», «Карусель», «Полигон», автоматизированная система доения (АДС) – доильный робот;

3

- доение на пастбищах и в летних лагерях на установках УДС-3Б, УДЛ-Ф-12 (в переносные ведра и в молокопровод).

Вакуумные системы доильных установок (рисунок 1) состоят из вакуумных насосов и баллонов, регуляторов и измерителей вакуума, трубопроводной сети с автоматическими клапанами спуска конденсата и воздушными кранами. Рабочие участки вакуумных трубопроводов располагают вдоль стойл коров или станков доильного зала. Вакуумный насос отсасывает воздух, поступающий в трубопроводную сеть через доильные аппараты, дляосуществленияпроцессадоения, атакжеврезультатеслучайных прососов по различным причинам.

В качестве источников вакуума применяют лопастные ротационные насосы УВУ-60/45 и водокольцевые насосы типа ВВН. В последние годы получают распространение импортные насосные установки, например, итальянские GPV.

Унифицированная вакуумная установка УВУ-60/45

включает тангенциально-лопастный ротационный насос. Установка обеспечивает два режима производительности при вакуумметрическом давлении 53 кПа: 1000 и 750 л/мин. (60 и 45 м3/ч). Для этого изменяют частоту вращения ротора с 23,7 с-1 до 20,3 с-1 путем замены шкива клиноременной передачи на валу электродвигателя, а также самого электродвигателя мощностью 4 кВт на 3 кВт.

Внутри цилиндрического корпуса насоса 2 вращается ротор 3, установленный эксцентрично относительно оси корпуса. В корпусе предусмотрены всасывающее и выпускное окна. С торцов корпус закрыт крышками. Ротор имеет четыре паза, выполненных под углом 30° к радиусу. В них свободно перемещаются текстолитовые термостойкие лопатки 4. При вращении ротора лопатки прижимаются к внутренней гладко шлифованной поверхности корпуса. Вследствие эксцентричного расположения ротора изменяется объем пространства между каждой парой лопаток. В результате с одной стороны корпуса происходит всасывание воздуха из вакуумного баллона, с другой стороны – сжатие и выброс воздуха через глушитель 1 в атмосферу.

Чугунный корпус имеет большую ребристую поверхность теплоотдачи. Корпус насоса может нагреваться до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 80 ºС.

4

Рисунок 1 – Принципиальная схема вакуумной системы доильных установок:

1 – глушитель; 2 – корпус; 3 – ротор; 4 – лопатка; 5 – клапан; 6 – вакуумный баллон; 7 – вакуумный регулятор; 8 – вакуумметр; 9 – вакуумпровод

Смазка насоса самотечная, фитильная. Со дна корпуса масленки (см. плакат) масло по фитилям поступает к каналам, выполненным в приливах, и под действием разности давлений в масленкеинасосечерезтрубки, отверстиявкрышкахнасоса, шарикоподшипники, каналы в крышках насоса поступает в пазы ротора. Смазываются поверхности лопаток, корпуса, крышек насоса и торцы ротора. Расход масла регулируют изменением длины выступающей части трубки в масленке, числом нитей в фитилях и их промывкой. Часовой расход масла должен составлять при производительности 45 м3/ч – 11...18 г, при производительности 60 м3/ч– 15...24 г. Расходмаслаопределяютподелениямнастакане масленки. Одно деление шкалы соответствует 20 г.

Новыйнасос(илиотремонтированный) обкатывают. Первые 5 ч работы – при вакууме, равном половине рабочего, в последующие 50 ч работы устанавливают рабочее вакуумметрическое давление, обеспечивая повышенный расход масла в пределах 25...30 г/ч. Радиальный зазор между корпусом и ротором должен

5

составлять 0,04...0,08 мм, осевой разбег ротора не должен превышать 0,45 мм.

Вакуумные установки монтируют в отдельном помещении. Выхлопную трубу прокладывают под полом на глубине 0,1 м с уклоном не менее 1 % в сторону от насоса к глушителю. Диаметр трубы для установок УВУ-60/45 – не менее 40 мм. При установке выхлопной трубы не рекомендуется выполнять более двух поворотов и подключать более одного насоса. Излишнее гидравлическое сопротивление резко снижает производительность насоса. Глушитель помещается снаружи в закрытом приямке, где накапливается отработанное масло. Насос и электродвигатель монтируют на одной раме. Натяжение клиновых ремней считают нормальным, еслистрелапрогибасоставляет10 ммприусилии40 Н.

С целью исключения поломок и повреждения лопаток насосаотбыстрогообратноговращенияроторапривыключенииэлектродвигателя устанавливают шариковый клапан 5. Клапан находится в диэлектрической вставке, изолирующей трубопроводную сеть от насоса, который может оказаться под напряжением при пробое изоляции электродвигателя.

Вакуумный баллон 6 предназначен для выравнивания пульсаций вакуума, а также предотвращения попадания влаги и молока в насос. С этой целью баллон снабжен плавающим предохранительным клапаном. При промывке вакуумпровода баллон используют как сборную емкость.

Вакуумный регулятор 7 поддерживает номинальный вакуумный режим при любом числе работающих доильных аппаратов. Стабильный вакуум – необходимое условие высокоэффективного доения. Составные части регулятора: корпус, клапан и груз. Действие регулятора основано на впуске в трубопроводную сеть атмосферного воздуха, когда всасывающая сила, действующая на клапан, превышает вес груза. Устанавливают вакуумный регулятор на требуемое значение вакуумметрического давления увеличением или уменьшением массы груза при максимальном числе одновременно работающих аппаратов. Регуляторы должны обеспечивать: пропускную способность воздуха – не менее 60 м3/ч, диапазонрегулированиявакуумметрическогодавленияот 43 до 59 кПа (0,44...0,60 кгс/см2), колебания вакуума при двукратном изменении расхода воздуха – не более 2,9 кПа (0,03 кгс/см2),

6

время стабилизации вакуума в системе – не более 3 с. Величину подсоса воздуха контролируют по индикатору (см. плакат). Колебания в регуляторе гасятся двумя амортизирующими шайбами, помещенными в масло. Уровень масла в колпаке должен быть на 8...12 мм ниже поверхности нижней регулировочной шайбы.

Основной характеристикой насоса является зависимость производительности от величины вакуумметрического давления в трубопроводной системе. Чем выше в системе вакуум, тем меньше производительность насоса. Допустимые пределы вакуумметрического давления для установок: АД-100А – 53...51 кПа

(0,54...0,52 кгс/см2), ДАС-2Б – 49...47 кПа (0,50...0,48 кгс/см2), АДМ-8 – 51...49 кПа (0,52...0,50 кгс/см2).

Вакуумметры 8 необходимы при проверке и настройке систем. Устанавливаются у вакуумного насоса и на самом удаленном от него участке системы.

Водокольцевые вакуумные насосы (ВВН) во время рабо-

ты не требуют смазки. Из рисунка 2 видно, что ячеистый ротор 1 не соприкасается со стенками корпуса 2. Уплотнение между ними обеспечивается вращающимся водяным кольцом 3. Ротор водокольцевого насоса размещен в рабочей камере эксцентрично. Между водяным кольцом и ротором остается воздушное пространство серповидного сечения с переменным объемом камер, образуемых стенками ячеек ротора и водяным кольцом. При подходе камеры переменного объема к всасывающему окну вакуумпровода происходит всасывание воздуха из трубопроводной сети с его последующим сжатием при вращении ротора и выбросом вместесчастьюводы. Дляснижениярасходаводывакуумныйнасособорудуютзамкнутойсистемойводообеспечения. Температура воды, находящейся в камере, повышается за счет механического воздействия ротора, что снижает производительность насоса.

На крупных молочных комплексах рекомендуется монтировать централизованные вакуумные системы с насосами ВВН-3 и ВВН-6, имеющими производительность 3000 и 6000л/мин. (180 и 360 м3/ч). Применение таких систем позволяет упростить их эксплуатацию.

Вакуумпровод служит для подвода вакуума к доильным аппаратам и вспомогательному оборудованию. Выделяют три участка: магистральный с диаметром не менее 40 мм, рабочий с

7

диаметром не менее 25 мм и вспомогательного оборудования (система промывки). Трубопроводную сеть прокладывают из оцинкованных стальных труб.

Рисунок 2 – Схема водокольцевой вакуумной установки: 1 – ротор; 2 – корпус; 3 – водяное кольцо; 4 – бак для воды

Примеры схем воздухопроводных линий в коровниках различной вместимости представлены на рисунке 3. Трубы соединяют без зазора в торцах с помощью резьбовых соединений. При соединении сваркой внутри труб образуются наплывы металла, что ускоряет засорение трубопровода и увеличивает местные потери разрежения в системе. Трубы следует крепить на жестких опорах. Раскачивание воздухопровода животными не допускается. Трубы располагают над шеями коров на расстоянии 400 мм от передней стенки кормушек.

8

Рисунок 3 – Схемы вакуумпроводных линий доильных установок в коровниках различной вместимости

Все участки вакуумпровода должны иметь уклон 0,5...1,0% в сторону движения воздуха. Уклон труб регулируют изменением высоты расположения кронштейнов. Прогибы по длине вакуумпроводаприводяткскоплениюотложенийибыстромузасорению этихмест. Наибольшаявысотавакуумпроводаусамогоудаленногоотисточникавакуумастойласоставляет1700 мм, наименьшая– нениже1500 мм. Допустимаядлинарабочихучастков– 30...35 м. В наиболее низких местах устанавливают автоматические клапаны спуска конденсата, а в торцах тупиковых рабочих участков –

9

пробки, обеспечивающие возможность механической чистки труб при эксплуатации.

Смонтированный вакуумпровод испытывают на герметичность. При работающем насосе доводят разрежение в вакуумпроводе (за счет дополнительного груза на регуляторе) до 56 кПа (0,57 кгс/см2). Закрыв кран на магистральном участке, выключают насос и контролируют повышение давления по вакуумметру. Скорость падения вакуумметрического давления при этом не должна превышать 13 кПа (0,14 кгс/см2) за 20 с. При большей интенсивности падения вакуума необходимо отыскать места негерметичности и устранить подсосы воздуха.

При вводе в эксплуатацию и по мере необходимости в процессе эксплуатации вакуумный режим регулируют следующим образом:

-проверяютотсутствиеподсосоввоздухавместахсоединений;

-все доильные аппараты подключают к рабочим участкам воздухопровода;

-включив вакуумный насос, проверяют частоту пульсаций;

-регулируют вакуумметрическое давление путем изменения количества шайб на стержне регулятора и вновь проверяют частоту пульсаций;

-проверяют показания индикатора расхода воздуха через регулятор. Он должен составлять не менее 15 м3/ч.

За вакуумными системами доильных установок предусматривается: ежедневное техническое обслуживание; техническое обслуживание № 1 (через 150 ч, но не реже одного раза в месяц); техническое обслуживание № 2 (через 900 ч, но не реже двух раз

вгод).

При ежедневном техническом обслуживании (перед каждой дойкой) проверяют состояние и работу вакуумного насоса, уровень масла в масленке, величину вакуумметрического давления. При первом техническом обслуживании проверяют производительность вакуумного насоса. Если производительность снижена болеечемна20 % всравнениисноминальной, тоегозаменяютна исправный. Проверяют вакуумметрическое давление в трубопроводнойсети. Наотдаленныхконцахвакуумпроводачерезвакуумные краны подключают эталонный вакуумметр. Его показания, например, для доильной установки типа АДМ-8, должны быть

10