Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судовые вспомогательные механизмы и системы. Раздел «Судовые насосы». Курс лекций
.pdf
3) ведут наблюдение за КИП на всасывании и нагнетании насоса, а так же
за работой вакуумного насоса;
4) при нормальной работе рабочая жидкость заполняет корпус с рабочим
колесом центробежного насоса и повышается давление в напорном трубопроводе. При установившемся давлении открывают клапан на напорном трубопро-
воде, доводя давление до рабочего режима насоса;
5) в случае срыва вакуума на всасывании во время первого пуска, необхо-
димо закрыть клапан на напорном трубопроводе и повторить пуск;
6) если насос останавливается на длительное время, то необходимо осу-
шить вакуумный насос.
8. Явление кавитации
Кавитация – образование разряженных пространств в потоке, заполнен-
ных парами перекачиваемой жидкости или газом.
Разряженные пространства образуются, обычно в том случае, когда дав-
ление жидкости внутри насоса падает настолько, что становится ниже давления
парообразования перекачиваемой жидкости при данной температуре.
Образовавшийся в жидкости пузырь, попадая в область повышенного
давления, исчезает, вследствие конденсации пара. Причем если он прилегает к
поверхности, то жидкость наносит сильный контактный удар по ней.
Кавитацию сопровождают:
1) эрозия металла (появление выбоин и трещин);
2) повышение шума и вибрации;
3) снижение КПД и напора.
Борьба с кавитацией:
1) давление при входе должно быть выше давления парообразования пере-
качиваемой жидкости при данной температуре:
а) снижение высоты всасывания;
б) уменьшение гидравлического сопротивления во всасывающем трубо-
проводе;
в) снижение числа оборотов (путем установки многоступенчатых насо-
сов);
2) снижение температуры перекачиваемой жидкости;
3) уплотнение приемного трубопровода (устранение подсоса воздуха);
4) закругление входных кромок лопастей и тщательная обработка их по-
верхности.
9. Осевая сила и способы ее уравновешивания
На рабочее колесо центробежного насоса действует осевая сила, направ-
ленная в сторону всасывающего патрубка, возникающая из-за разности давлений с разных сторон рабочего колеса.
31
Способы устранения осевой силы:
1) применение рабочих колес с двухсторонним подводом рабочей жидко-
сти;
2) симметричное расположение колес в многоступенчатых колесах;
3) применение уплотнения и разгрузочных отверстий на ведущем диске;
4) установка радиальных ребер на ведущем диске рабочего колеса;
5) установка гидравлической пяты.
Схема гидравлической пяты
1 – диск
2 – рабочее колесо
3 – кольцевой зазор
4 – промежуточная камера
5 – торцевой зазор
6 – разгрузочная камера
7 – трубка, подведенная
к 1-й ступени на всасывание.
Рис.23
Диск 1 закреплен на валу насоса за рабочим колесом 2 последней ступени.
Жидкость из колеса 2 поступает в кольцевой зазор 3, в промежуточную камеру
4, а затем в торцевой зазор 5 и в разгрузочную камеру 6, которая соединена с
трубкой 7 с подводом первой ступени. Т.к. давление в промежуточной камере 4
значительно больше, чем в разгрузочной камере 6, на диск 1 пяты действует
сила, уменьшающая осевую силу.
10. Вихревые насосы
Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения. Они бывают
с открытым и закрытым рабочим колесом.
Открытое рабочее колесо представляет собой диск постоянной толщины с
длинными радиальными лопастями, образующими открытые межлопастные ка-
налы колеса.
У закрытых рабочих колес лопасти короче и разделены перегородкой на
две части, выполняются радиальными или с наклоном в перегородке.
Насос имеет боковые каналы, всасывающее и нагнетательное отверстие в
корпусе и перемычку между ними.
Принцип действия вихревого насоса с закрытым колесом
32
Рис.24
1 — нагнетательный патрубок
2 — корпус
3 — всасывающий патрубок
4 — перегородка
7 — рабочее колесо
8 — радиальный канал
9 — торцевой зазор
—
а
рабочая полость
5 — радиальные лопатки
6 — вал
б—отверстие
При вращении рабочего колеса в ячейках возникает поток, обладающий
радиальной и окружной составляющей скорости. Под действием суммарной
(окружной и центробежной) силы поток выходит из ячеек и поступает в канал,
сообщая импульс силы в направление вращения колеса находящейся в канале
жидкости. Одновременно, с выходом потока из ячеек в них поступает новое ко-
личество жидкости у корневой части лопаток.
При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается, и жидкость
вновь выбрасывается в канал. В результате многократного обмена энергия
жидкости в канале повышается по мере удаления от всасывающего патрубка.
В связи с тем, что частицы движутся в канале с разными скоростями,
наблюдается интенсивное вихреобразование и значительные потери энергии.
Достоинства:
1) напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем у центробежного;
2) большинство насосов обладают самовсасыванием;
3) могут работать на смеси жидкости и газа;
4) можно соединять непосредственно с быстроходным электродвигателем.
Недостатки:
1) КПД не превышает 45-50% (потери на трение);
33
2) непригодны для работы на вязких жидкостях (падает КПД и напор);
3) непригодны для работы с жидкостями с твердыми частицами (увеличи-
ваются торцевые и радиальные зазоры, т.е. снижается подача и КПД).
Область применения:
Эти насосы изготавливаются на небольшие подачи Q до 0,01 м
3
/с и боль-
шие напоры Н до 250 м.вод.ст. Применяются на судах в санитарных и питательных системах, в холодильных установках.
Работа вихревых насосов в режиме самовсасывания
Большинство насосов обладают
способностью самовсасывания, для чего насос должен быть заполнен небольшим количеством перекачиваемой
жидкости (хватает того, что осталось
от предыдущего пуска).
Вихревой насос с закрытым
рабочим колесом для работы в
Рис.25 режиме самовсасывания оборудо-
ван воздушным колпаком, в котором имеется воздуховод.
В канале насоса вследствие интенсивного перемешивания образуется га-
зожидкостная эмульсия. Проходя через воздуховод, поток эмульсии совершает
круговое движение, и газ под действие центробежных сил отделяется от жидко-
сти и скапливается в центре закругления воздуховода. Оттуда он отводится по
двум трубкам в напорный трубопровод, а жидкость в отверстие между воздухо-
водом и опорной стойкой возвращается в корпус насоса и смешивается с газом.
Этот процесс происходит до тех пор, пока газ не будет полностью удален из
всасывающего трубопровода и самого насоса.
Для обеспечения самовсасывания насоса с открытым рабочим колесом
воздушный колпак не требуется.
При вращении рабочего колеса на периферии корпуса образуется жид-
костное кольцо. В районе перемычки это кольцо деформируется таким образом,
что объем полости, заключенный между двумя соседними лопатками, жидкостным кольцом и стенками корпуса при прохождении всасывающего отверстия
увеличивается, происходит всасывание воздуха. Пройдя выпускное отверстие
объем полости уменьшается, воздух выталкивается в напорный трубопровод
через выпускное окно.
34
11. Центробежно-вихревой насос
Разновидностью вихревого насоса является центробежно-вихревой насос,
который имеет 2 ступени:
1 ступень — центробежное колесо;
2 ступень — вихревое колесо, включенное последовательно.
1 — вихревое колесо
2 — канал
3 — нагнетательный патрубок
4 — корпус
5 — центробежное рабочее колесо
6 — всасывающий патрубок
7 — канал
Рис.26
Конструкция сложнее вих-
ревого или центробежного насоса,
но центробежно-вихревой насос
обладает самовсасыванием, более
высоким КПД, напором, лучше
антикавитационные качества,
компактен, производителен.
12 Осевые насосы
Лопастной насос, который
имеет в колесе осевое направление перекачиваемой жидкости,
называется осевым.
Рис.27
35
1 — муфта
2 — сальник
3 — набивка
4,10 — лигнофолевые вкладыши
5,11 — опоры
6 — защитная труба
7,15 — отводы
9 — выправляющий аппарат
8 — вал
12 — рабочее колесо
13 — входной патрубок
14 — обтекатель
В осевом насосе отсутствует радиальное перемещение потока и, следова-
тельно, исключена работа центробежных сил.
Напор создается за счет преобразования кинетической энергии в потенци-
альную за рабочим колесом. Поток выходит из выправляющего аппарата, абсо-
лютная скорость его снижается, а давление возрастает.
Классификация осевых насосов:
1) по типу установки рабочего колеса (жёстколопастные, поворотноло-
пастные);
2)по расположению вала (вертикальное, горизонтальное, наклонное);
3)по типу привода механизма разворота лопастей (электрический, элек-
трогидравлический);
4)по способу подвода жидкости (осевой, камерный).
Достоинства:
1) высокий КПД (0,90-0,92);
2) при напоре Н=10-20 м.вод.ст. и КПД 90-92% подача достигает 3000 м
и более.
Недостатки:
1) не обладает сухим всасыванием;
2) имеет малую допустимую высоту всасывания
Область применения: используют в области больших подач и малых
3
/ч
напоров.
Применяются в качестве:
1) циркуляционных насосов главных конденсаторов;
2) в балластных системах транспортных судов и плавучих доков;
3) в качестве водоотливных;
4) в водометах двигательно-рулевых и подруливающих устройствах судов;
5) в шлюзах.
36
Особенности обслуживания осевых насосов
Осевые насосы относятся к группе лопастных насосов. Они обладают до-
стоинствами и недостатками насосов этой группы и требуют принципиального
сходного обслуживания с центробежными насосами.
Конкретное обслуживание каждого насоса зависит от особенностей усло-
вий его работы и проводится в строгом соответствии с инструкцией по его экс-
плуатации.
Основными общими с центробежными насосами особенностями работы
осевых насосов является отсутствие способности к сухому всасыванию и по-
вышенные требования к условиям надежного самовсасывания.
В отличие от центробежных насосов, осевые потребляют большую мощ-
ность на холостом ходу, поэтому их пуск производят при открытых приемном и
отливном клапанах.
Перед пуском осевого насоса производят его внешний осмотр, проверяя:
крепление фланцев;
состояние прокладок;
наличие смазки;
состояние сальниковых уплотнений;
исправность и подключение приборов;
состояние привода, его устройств и систем.
После осмотра насос поворачивают вручную, проверяют свободное вра-
щение ротора насоса и привода. Этот способ применим только к тем насосам,
инструкция которых предусматривает ручное проворачивание.
Убедившись в исправности насоса и его привода, проверяют состояние и
работу арматуры, системы, плотность и надежность крепления фланцев, муфт,
сальников, штоков, клапанов и т.д.
Система перед пуском должна быть заполнена водой, приемный и отлив-
ной клапаны должны быть закрыты.
Произведя пуск, необходимо наблюдать за показаниями КИП, следить за
работой насоса; температурой подшипников; плотностью и надежностью со-
единения корпуса привода и насоса; отсутствием посторонних шумов.
Остановку насоса осуществляют при открытых клапанах.
13. Струйные насосы
Струйным называется динамический насос трения, в котором жидкая сре-
да перемещается внешним потоком рабочей среды.
37
Схемы струйных насосов весьма разнообразны, однако в любом из них
можно выделить следующие элементы:
1 – сопло высоконапорной (рабочей) струи;
2 – приемная камера низконапорной (перемещаемой) среды;
3 – камера смешения (цилиндрическая или конфузор);
4 – диффузор, представляющий собой конус с углом раскрытия 6-8.
Принцип действия. Рабочая струя выходит из сопла 1 с высокой скоро-
Рис.28
стью. В результате взаимодействия сил турбулентного трения во входном сечении камеры смешивания 3 устанавливается давление Р
, которое ниже давления
1
перемещаемой среды входа.
Из-за разности давлений перемещаемая среда поступает в камеру смеши-
вания 3 через приемную камеру 2.
В приемную камеру рабочая струя и перекачиваемая среда входят в виде
двух раздельных потоков, в общем случае различаясь по температуре, скорости,
плотности. В камере смешения эти параметры выравниваются и на расстоянии
6-10 диаметров камеры получается достаточно однородная смесь.
Полное давление этой смеси Р тем выше, по сравнению с давлением на
входе, чем меньше относительная подача струйного насоса (g):
, где
Q — количество перекачиваемой среды;
Qр — количество рабочей среды.
g зависит от соотношения площади сопла, плотности сред, их начальных
давлений и режимов работы.
Процесс смешивания потоков рабочих струй и перемещаемой среды, обмен энергии между частицами происходит с большими потерями, поэтому КПД
струйного насоса не превышает 25%. Большое влияние на КПД оказывает длина камеры смешения. Если камера длинная, то на выходе из нее потери в диффузоре небольшие. Однако в длинной камере больше потери на смешение и на
трение о стенки. При короткой камере больше потери в диффузоре и меньше
38
потери на смешение. Для каждого конкретного случая существует оптимальная
длина камеры смешения которая определяется экспериментальным путем.
Рабочий процесс струйного насоса в общих чертах одинаков при работе
на жидких, газообразных и разнофазовых потоках. Поэтому струйные насосы
используют для перемещения жидкой среды — жидкостью, газовой среды – газом, жидкости — газом, газа — жидкостью.
По назначению струйные насосы бывают:
эжектор — откачивает среду из какого-нибудь резервуара;
инжектор — подающий среду в какой-либо резервуар.
Достоинства:
1) простота конструкции (они не имеют движущихся частей и, несмотря на
низкий КПД, получили широкое распространение);
2) высокая степень сухого всасывания.
Недостатки:
1) низкий КПД (до 25%);
2) неавтономность действия.
Область применения:
удобно использовать в труднодоступных местах, надежно работают на за-
грязненных и агрессивных средах.
На речных судах струйные насосы используют в качестве вакуум-насоса
для удаления воздуха из крупных центробежных насосов или для их пуска
(грунтовых насосов земснаряда), на танкерах для создания подпора во всасы-
вающей линии грузовых насосов.
Наиболее широко струйные насосы (эжекторы) применяются в осушительной и водоотливной системах для удаления воды из трюмов.
Особенности обслуживания струйных насосов.
Для приведения в действие струйного насоса достаточно лишь пригото-
вить трубопровод и системы, и подать в сопло рабочую среду.
Срыв в работе чаще всего может произойти из-за засорения сопел окалиной, грязью, отложением солей.
При вводе в работу эжектора осушения на отливе можно наблюдать прерывистую струю молочного цвета, т.к. в начальный период за борт удаляется
воздух из всасывающей магистрали.
У всех струйных насосов может наблюдаться снижение подачи или не-
устойчивая работа (вплоть до срыва) при понижении давления рабочей среды
или при нарушении герметичности всасывающего трубопровода (следствие
подсоса воздуха).
39
14. Судовые вентиляторы
Вентилятор – механизм, предназначенный для перемещения газа с повышением давления.
Принцип действия:
Центробежный вентилятор состоит из рабочего колеса, спирального кожуха и электродвигателя. При вращении колеса воздух увлекается во враща-
тельно-поступательное движение. Под действием возникающих центробежных
и окружных сил он перемещается в кожух и затем направляется к выходному
отверстию. Входящий и выходящий потоки в колесе всегда взаимноперпенди-
кулярны.
Осевой вентилятор состоит из рабочего лопастного колеса, цилиндриче-
ского кожуха и электродвигателя. При вращении рабочего колеса воздух пере-
мещается лопатками в осевом направлении.
Область применения:
Вентиляция, воздушное отопление, кондиционирование воздуха, подача
воздуха в топки котельных установок.
Маркировка судовых вентиляторов в соответствии с ГОСТ 9524-75:
РСС – радиальный, одностороннего всасывания со спиральным корпусом;
РСЦ – то же, с цилиндрическим корпусом;
ОСО – осевой;
Цифры – расход воздуха, уменьшенный в 100 раз и давление, уменьшен-
ное в 10 раз (и то и другое при синхронной частоте вращения на расчетном режиме, соответственно в м
3
/ч и кПа).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]