Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судовые вспомогательные механизмы и системы. Раздел «Судовые насосы». Курс лекций
.pdf
Специальные насосы обслуживают специальные системы судов, т.е.
участвующие в непосредственном выполнении назначения судна (водоотлив-
ные, креновые, дифферентные, грузовые, зачистные).
Насосы СЭУ обслуживают судовую энергетическую установку (топливные, масляные, циркуляционные, питательные и т.д.).
Динамический насос- насос, в котором жидкость приобретает энергию,
чаще всего в кинетической форме.
Насос, в котором жидкая среда перемещается под силовым воздействием
на нее в камере, постоянно сообщающейся с входным и выходным патрубками
насоса, называется динамическим.
Объемный насос - насос, в котором жидкая среда перемещается путем пе-
риодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообща-
ющейся с входным и выходным патрубками насоса.
3. Основные параметры насосов
Насосы характеризуются определенными показателями или параметрами,
основными среди которых являются:
1) подача (производительность);
2) напор;
3) давление;
4) высота всасывания;
5) способность к самовсасыванию;
6) коэффициент полноты действия;
7) частота вращения или число рабочих ходов в минуту.
Подача - количество перекачиваемой жидкости в единицу времени.
Подача бывает объемная и массовая.
Объемная подача Q - отношение объема перекачиваемой (V) жидкости по
времени (t).
м
с
Массовая подача G - отношение массы (m) перекачиваемой жидкости ко
времени (t).
г
сек
кг
сек
.
Эти величины связаны между собой зависимостью:
где — плотность перекачиваемой жидкости.
Напор в гидравлике, это высота (Н), на которую способна подняться жид-
кость под действием разности статического давления и внешней кинетической
энергии жидкости. Напор определяется приращением механической энергии
каждого килограмма жидкости, проходящей через насос, и выражается в метрах
столба перекачиваемой жидкости. Энергия 1 кг перекачиваемой жидкости
называется удельной.
11
Рис.4
н
в
где
в
н
в
Н статический Н динамический
Pн-Рв — разность давлений на выходе и входе;
Zн-Zв — разность высот на выходе и входе;
н
— разность квадратов скоростей.
в
Полный напор складывается из напоров статического и динамического.
Для насосов в качестве основного параметра указывают не напор, а дав-
ление Р. Это увеличение механической энергии в насосе, измеряемое в едини-
цах давления МПа (1 МПа10 кг с/см
2
).
Между напором и давлением существует зависимость:
Высота всасывания насоса бывает геометрической и вакуумметрической.
Геометрической высотой всасывания (Н
) называется расстояние по вер-
г
тикали от уровня перекачиваемой жидкости до насоса.
Вакуумметрическая высоты всасывания учитывает не только геометриче-
скую разницу высоты расположения насоса над уровнем принимаемой жидко-
сти, но и все потери во всасывающем трубопроводе. Она определяется формулой:
Р
н
Р
Р
вак
атм
вс
атмРвс
, где
— атмосферное давление;
— давление всасывания;
Высота всасывания складывается из следующих показателей:
Н
Нг, где
в
Н
— геометрическая высота всасывания;
г
— потери на трение по длине трубопровода, на изгибах и т.п.
12
насос
Н
г
Рис.5
Если уровень перекачиваемой жидкости находится выше уровня всасывающего трубопровода, то такой насос работает с подпором, т.е. жидкость са-
мотеком заполняет всасывающие полости насоса.
Значение высоты всасывания ограничивается с одной стороны значением
атмосферного давления, с другой стороны – давлением насыщенных напоров
перекачиваемой жидкости, которая увеличивается с увеличением температуры.
Мощность — энергия, подводимая к двигателю в единицу времени (N,
кВт). Часть подводимой мощности теряется. Потери мощности в насосе харак-
теризуются коэффициентом полезного действия насоса ().
п
, где
Nп — полезная мощность;
N — подведенная мощность.
Потери в насосе бывают трех видов:
1) гидравлические (трение жидкости внутри корпуса насоса);
2) объемные (утечка жидкости внутри корпуса насоса);
3) механические (потери в узлах трения).
Поэтому КПД можно представить в виде:
н=гом
— общий КПД насоса;
н
— гидравлический КПД, учитывающий потери на трение жидкости
г
, где
внутри насоса;
— объемный КПД, учитывающий потери, обусловленные утечкой
о
жидкости внутри насоса;
— механический КПД, учитывающий потери на трение в узлах насоса.
м
Кроме того, любой насос имеет массу, габариты, число оборотов. Любой
насос может быть самовсасывающим или несамовсасывающим (неспособный к
сухому всасыванию).
Самовсасывающим называется насос, который способен производить вса-
сывание перекачиваемой жидкости, имея перед пуском столб воздуха во всасы-
вающем трубопроводе.
Несамовсасывающим называется насос, который необходимо перед пуском залить перекачиваемой жидкостью.
13
4. Назначение, классификация и принцип действия
поршневых насосов
Поршневым называют возвратно-поступательный насос, рабочие органы
которого выполнены в виде поршней или плунжеров, а разряжение и избыточ-
ное давление достигаются соответственно увеличением и уменьшением объема
рабочей камеры.
Принцип действия поршневого возвратно-поступательного насоса
простого действия
1- поршень;
2- всасывающий клапан;
3- нагнетательный клапан;
4- полость;
5- шток;
6- кривошип.
т.к. Ра=10,3 м.вод.ст. (10,3 кПа), то теоретически максимальная высота
всасывания Н
Рис.6
10 м.вод.ст. (практически 7-8 м.вод.ст.).
в
14
Р
Р
Н
Р
а
а
в
мвод ст
— атмосферное давление
, где
Р — давление в рабочей камере
Поршень 1 движется влево, нагнетательный клапан 3 открыт, всасывающий клапан 2 закрыт. Жидкость поднимается на высоту нагнетания Нн до тех
пор, пока вес столба жидкости и Ра не уравновесят выталкивающую силу.
Насосом простого действия называют насос, у которого за два хода поршня или за один оборот вала происходит один раз всасывание и один раз нагнетание.
График подачи насоса простого действия
Рис.7
Qmax — максимальная подача
Qср — средняя подача
Насос двойного действия выполняется одноцилиндровым или составленным из двух насосов простого действия (за два хода поршня - два всасывания и
два нагнетания).
График подачи насоса двойного действия
Рис.8
15
Неравномерность подачи поршневых насосов
Подача поршневого насоса пропорциональна площади сечения (F) и скорости (V) поршня:
Q=VF м3/с
Скорость поршня изменяется по синусоиде:
Максимальная подача определяется по максимальной скорости поршня
при =90:
Степень неравномерности подачи () определяется из формулы:
Q
V
ср
, Qср- соответственно максимальная и средняя подача;
max
Vср- соответственно максимальная и средняя скорости движения
max,
ср
н
ср
н
, где
поршня;
н
ср
- соответственно максимальная и средняя скорости течения жид-
н
кости в нагнетательном трубопроводе.
- для одноцилиндрового насоса простого действия;
ср
- для насоса двойного действия;
ср
ср
- для трехпоршневого насоса (каждый поршень
простого действия);
ср
- для двухцилиндрового насоса с цилиндрами
двойного действия.
Насосы дифференциального действия обеспечивают более равномерную
подачу по сравнению с насосом простого действия.
Отличительная особенность насоса - две группы нагнетательных клапанов
и поршневой шток с площадью сечения равной 0,7 площади сечения поршня.
Рис.9
16
При движении поршня вниз, половина поступающей в цилиндр жидкости
выталкивается в нагнетательный трубопровод через оба нагнетательных клапа-
на. Другая половина жидкости поступает в полость цилиндра над поршнем.
При движении поршня вверх происходит всасывание в нижней полости
цилиндра и нагнетание жидкости из штокового пространства при закрытом
нижнем нагнетательном клапане. Таким образом подача жидкости происходит
на каждом ходу поршня, т.е. более равномерно чем у насоса простого действия.
Сдвоенные дифференциальные насосы компактны, надежны в действии и
могут обеспечивать не только непрерывность нагнетания, но и всасывания.
Для уменьшения неравномерности подачи насоса на трубопроводах уста-
навливают воздушные колпаки
Рис.10
В колпаках находится вода и воздух, занимающий 2/3 его объема. Воздух
играет роль буфера, гасит инерционные ускорения движения жидкости и вы-
равнивает скорость ее движения.
Не подвергаются влиянию колпака участки трубопровода между насосом
и колпаком, поэтому его нужно устанавливать возможно ближе к насосу.
Принцип действия нагнетательного воздушного клапана 2. Выталкиваемая из цилиндра насоса жидкость идет частично в трубопровод, частично - в
колпак, занимая часть его объема и сжимая воздух. Давление воздуха становится выше давления в нагнетательном трубопроводе, т.е. в начале всасывающего
хода расширяющийся воздух выталкивает жидкость из колпака в трубопровод,
выравнивая давление жидкости.
Аналогичным путем работает воздушный колпак 1 во всасывающем тру-
бопроводе.
Так как воздух постепенно уносится жидкостью надо его все время по-
полнять через всасывающий клапан насоса.
Достоинства поршневых насосов:
1) способность сухого всасывания (самовсасывания);
2) возможность достижения высоких давлений;
3) способность перекачивания разнообразных жидкостей при разных тем-
пературах, в том числе многокомпонентных сред различной вязкости;
17
4) высокий КПД (от 0,3 до 0,8);
5) простота конструкции и надежная работа прямодействующих насосов,
которые при наличии парового котла не требуют специальных двигателей;
6) саморегулирование числа ходов при изменении давления в трубопрово-
де у прямодействующих насосов.
Недостатки:
1) неравномерность подачи и колебание давления;
2) большой расход пара у прямодействующих насосов (20-60 кг/ч на 736
Вт);
3) необходимость применения воздушных клапанов и контроля работы;
4) резкое снижение подачи при работе на жидкостях, отличающихся высо-
ким давлением насыщенных паров.
Область применения:
1) ручные поршневые насосы используют на судах как резервные в осу-
шительной и санитарной системах, а также в качестве пожарных;
2) на пароходах применяются прямодействующие насосы;
3) на танкерах грузоподъемностью 3300 и 5000 т – в качестве зачистных
используют электроприводные поршневые двухцилиндровые насосы ЭПН 4/1,
ЭПН 7/3;
4) для перекачивания нефтепродуктов применяют электроприводной трех
цилиндровый поршневой насос НТ-45.
Обслуживание поршневых насосов.
1) перед пуском насоса следует:
a) осмотреть его и убедиться, что пуску ничего не мешает и смазка имеет-
ся в достаточном количестве;
b) открыть задвижки на всасывающем и напорном трубопроводах (пуск
насоса при закрытой задвижке на напорном трубопроводе запрещается);
c) при пуске следует убедиться в том, что смазка поступает в редуктор и
другие места смазывания.
2) во время работы:
a) наблюдают за показаниями КИП, действием масляной системы, за рабо-
той сальников и плотностью соединений;
b) периодически проверяют подрыв предохранительного клапана (повы-
шать давление подрыва выше указанного в инструкции или выше рабочего давления более чем на 10% не разрешается. В случае неподрыва клапан следует
отремонтировать);
c) в воздушном колпаке поддерживают требуемый запас воздуха (пример-
но 2/3 его объема).
3) для остановки насоса необходимо:
a) выключить электродвигатель;
b) закрыть задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах и краны,
идущие к КИП.
4) при появлении резких стуков насос следует немедленно остановить для
выяснения и устранения причин неисправности.
18
5. Роторные насосы
Роторными насосами называют объемные насосы с вращательным и воз-
вратно-поступательным движением рабочих органов.
Достоинства:
1) в отличие от поршневых, роторные насосы не имеют клапанов и воз-
душных колпаков;
2) имеют более равномерную подачу, чем поршневые;
3) малые габариты, масса, простота и надежность в работе;
4) могут непосредственно соединяться с быстроходными двигателями;
5) большинство насосов обладают сухим всасыванием (создают вакуум до
700-740 мм.рт.ст.);
6) способны создавать высокие напор (давление);
7) относительно высокий КПД даже при малых производительностях;
8) могут работать на жидкостях с большой вязкостью.
Недостатки:
1) малая всасывающая способность;
2) необходимость взаимной подгонки деталей;
3) непригодность для работы с жидкостями с механическими примесями
(увеличивают зазоры).
Область применения:
1) гидропередачи;
2) подача топлива и масел с вязкостью 2-10-4 м2/с при t до 100С;
3) в качестве грузовых и зачистных насосов на танкерах.
19
5.1 Шестерённые насосы
Тип зуба шестерен Ступенчатость Вид зацепления
шестерен
прямозубые одно-, двух-, внешнее
косозубые трёхступенчатые внутреннее
шевронные
Шестерёнными называют такие насосы, роторы которых выполнены в ви-
де шестерен.
1 – ведущая шестерня;
2 – ведомая шестерня
3 – корпус
4 – напорная камера
5 – приемная камера
Рис.11
Принцип действия.
В приемной камере 5 зубья шестерен выходят из зацепления. При этом
объем камеры увеличивается и в ней создается разряжение, вследствие чего
жидкость поступает в насос. Она заполняет впадины между зубьями и перемещается вращающимися шестернями в напорную камеру 4. Здесь зубья шестерен
входят в зацепление, вытесняя жидкость из впадин и нагнетая ее в напорный
трубопровод.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]