Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Судовые насосы и их эксплуатационные характеристики

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

Судовые насосы являются неотъемлемой частью любой судовой системы, обеспечивая перекачку различных жидкостей, создание вакуума и давления. Типы судовых насосов разнообразны и определяются их назначением: от откачки воды из трюмов до обеспечения работы систем жизнеобеспечения. Именно благодаря широкому спектру насосов судно остается безопасным и эффективным в любых условиях.

В данном материале детально рассмотрим типы судовых насосов, а именно – вихревые, осевые и струйные, также воздушные компрессоры, применяемые на судах. Особое внимание будет уделено их эксплуатационным характеристикам и типичным неисправностям.

Вихревые и осевые насосы

Вихревые насосы и их эксплуатация

В сороковые годы группой советских конструкторов под руководством инж. А. С. Устинова была проведена большая работа по освоению насосов новых типов:

Самовсасывающие вихревые насосы – это дальнейшая ступень развития водокольцевых насосов. Они своими рабочими колесами могут всасывать и перекачивать жидкости и их эмульсии с воздухом или парами этих жидкостей. Сочетание самовсасывающей способности и большого напора, превосходящего напор обычного Основные характеристики судовых насосов и системцентробежного насоса в 3-6 раз при одной и той же окружной скорости, позволяет применять вихревые насосы как самостоятельно, так и в качестве второй ступени центробежно-вихревых насосов.

Как работают вихревые насосы на судне?

Вихревые насосы на судне работают за счет создания вихря жидкости внутри насоса. Этот вихрь создается вращающимся рабочим колесом с лопастями. Жидкость, попадая в насос, захватывается лопастями и начинает вращаться вместе с ними, образуя вихрь.

Под действием центробежной силы жидкость в вихре отбрасывается к стенкам насоса, создавая область повышенного давления. В центре вихря, наоборот, создается область пониженного давления. За счет этого перепада давления жидкость засасывается в насос через всасывающий патрубок и выталкивается через нагнетательный патрубок.

Эксплуатация насосов (вихревых) требует понимания принципа образования вихря, при котором вдоль его оси образуется вакуум и создается возможность всасывания.

Стенки корпуса прилегают к торцевым поверхностям рабочего колеса, в результате чего образуется осевой зазор, предельно допустимая величина которого составляет 0,2-0,3 мм.

Вихревые насосы разделяют на насосы с открытым каналом (рис. 1, а), у которых боковые периферийные каналы 8 непосредственно соединены со всасывающим и нагнетательным отверстиями корпуса В, Н, и на насосы с закрытым каналом, у которых периферийные каналы соединяются со всасывающими и нагнетательными отверстиями посредством окон в торцевых крышках корпуса, закрывающих лопастное колесо.

Конструкция вихревых насосов
Рис. 1 Вихревые насосы

Насосы с закрытым каналом применяются для подачи воды, рабочее колесо у них напоминает колесо водокольцевого насоса. В месте перемычки, разделяющей всасывающие и нагнетательные отверстия, водяное кольцо касается втулки колеса, а на остальной части (несмотря на концентричное расположение колеса в корпусе) оно отходит от ступицы, так как часть воды переходит в емкость каналов в боковых крышках. Такие насосы способны создавать значительные разрежения и обладают самовсасыванием.

Вихревой насос с открытым каналом имеет рабочее колесо 2, сидящее на валу 1 с радиальными лопастями 5 на периферии. Межлопастное пространство может быть разделено диаметральной перемычкой (как это выполнено на рис. 1, б). Рабочее колесо расположено в корпусе 4, закрытом боковой крышкой 3.

Частицы жидкости, попавшие в межлопастное пространство, приходят во вращательное движение и по периферии рабочего колеса выбрасываются в периферийный кольцевой канал 6 со скоростями C2 (см. рис. 1, б). Из периферийного канала они попадают в межлопастное пространство колеса меньшего диаметра взамен частиц, выброшенных колесом. Эти частицы, имеющие в канале корпуса меньшую окружную скорость, чем колесо, могут многократно попадать в межлопастное пространство, образуя относительно колеса винтовую вихревую траекторию. Винтовая траектория частиц относительно неподвижного корпуса насоса показана на рис. 1, в. Многократное попадание частиц в межпластные каналы по окружности рабочего колеса объясняет постепенное нарастание давления, пропорциональное длине периферийного канала 6 в корпусе насоса. Частицы жидкости, выброшенные из колеса с большими скоростями, перемешиваются с частицами в канале 6. Смешение сопровождается передачей энергии потоку.

Подача насоса при расчетном режиме может быть проведена по формуле:

Q=UP=0,5U2F,

где:

Вихревые насосы находят все более широкое применение не только в системах водоснабжения, но и для других целей при необходимости обеспечения больших подач и напоров.

На рис. 2 представлена характеристика вихревых насосов с различным конструктивным исполнением лопастных колес.

График характеристик вихревых насосов
Рис. 2 Характеристики вихревых насосов

Если кривая a представляет характеристику, близкую к характеристике центробежных насосов, то кривая b дает характеристику более крутую, резко отличающуюся от характеристик центробежных насосов и приближающуюся к характеристике объемного (поршневого или зубчатого) насоса. Вихревые насосы можно использовать при меняющихся напорах и заменять ими поршневые.

Как это видно из характеристик, с повышением подачи мощность, затрачиваемая вихревым насосом, уменьшается. Немаловажным является сохранение насосом воздушной подачи, равной порядка 10 % жидкостной. Как указывалось выше, вихревые насосы применяются в качестве вакуумных, вытесняя другие конструкции насосов этого назначения.

Читайте также: Лопастные насосы и их эксплуатация на судне

Все типы судовых насосов имеют свои особенности в эксплуатации, ниже приведены преимущества и недостатки вихревых насосов.

По простоте конструкции, стоимости изготовления, габаритным размерам и массе вихревые насосы имеют неоспоримые преимущества не только перед поршневыми, но и перед центробежными насосами, особенно если учесть, что для значений ns < 40 центробежные насосы не могут быть удовлетворительно сконструированы (необходимо иметь большое число ступеней и колес).

Основными недостатками вихревых насосов являются их относительно низкий КПД равный обычно 30-40 (изредка 50 %), и, по сравнению с центробежными насосами, небольшая высота всасывания. Последнее объясняется тормозящим действием вихревых токов жидкости, создаваемых вращающимся колесом в районе всасывания, в связи с чем требуется повышать давление жидкости при ее входе во всасывающий патрубок насоса.

Целесообразным оказалось соединение вихревого насоса с центробежной установкой лопастных колес на общий вал, что в значительной степени уменьшает недостатки каждого из этих насосов.

На рис. 3, а представлена схема центробежно-вихревого насоса.

Схемы двух видов насосов
Рис. 3 Схема центробежно-вихревого и двухступенчатого вихревого насоса

Такой насос обеспечивает отсасывание воздуха и подъем жидкости для работы центробежного насоса. Кроме того, при установившемся режиме работы за счет особенностей центробежного насоса улучшается всасывание и повышается КПД установки.

На рис. 3, б схематически изображена конструкция двухступенчатого вихревого насоса. Этот насос состоит из корпуса, имеющего внутри диафрагму, и перепускной трубы. Рабочие колеса насажены на вал на шпонках и могут перемещаться в осевом направлении, где имеется зазор на обе стороны 0,15-0,2 мм. Вал опирается на два подшипника, один из которых опорно-упорный. Многоступенчатая конструкция этого насоса позволяет улучшить его уравновешивание, а также уменьшить давление на сальник за счет определенного расположения ступеней насоса, что очень важно для высоконапорных насосов, какими являются многоступенчатые вихревые насосы. Осевое усилие уравновешивается диаметрально противоположным расположением всасывающего отверстия второй ступени и всасывающего отверстия первой ступени. Напорное отверстие первой ступени соединяется со всасывающим отверстием второй ступени перепускным патрубком.

Российская промышленность выпускает вихревые и центробежно-вихревые насосы нескольких марок. На рис. 4 представлен конструктивный чертеж центробежно-вихревого насоса ЭСН-1/1 Буквы и цифры означают: Э – электроприводной, С – самовсасывающий, Н – насос, 1/1 – условное обозначение насоса с фланцевым электродвигателем переменного тока.x.

Конструкция насоса ЭСН-1/1
Рис. 4 Центробежно-вихревой насос ЭСН-1/1

Он представляет собой агрегат, объединяющий в одно целое горизонтальный двухступенчатый центробежно-вихревой насос и электродвигатель. Присоединительный фланец 1 и патрубок 18 отлиты заодно с крышкой 16, соединены с корпусом насоса 2 шпильками. Первая ступень насоса выполнена в виде колеса центробежного насоса с обтекателем; вторая ступень – в виде колеса вихревого насоса 15, помещенного в рабочую камеру, образованную из двух вставок 13. Так как насос предназначен для подачи Особенности коррозии в морской и пресной водепресной и соленой воды, его корпус 2 и вставки 13 выполнены из бронзы.

Положение вставок фиксируется цилиндрическим штифтом 17. Оба лопастных колеса насажены, на удлинитель 4 вала электромотора 3, выполненного из нержавеющей стали, закрепленного штифтом, проходящим через отверстие 5. На удлинителе вала имеется канавка для стального кольца 11, которое закрепляет пружину сальникового уплотнения. Сальниковое уплотнение состоит из подпятника 6 из нержавеющей стали и пяты 7 из свинцовистой бронзы, торцевое трение которых создает необходимое уплотнение. Пята прижимается к подпятнику пружиной 10 через бронзовую втулку 9. Для повышения герметичности вала устанавливается резиновое уплотняющее кольцо 8.

Для спуска воды из насоса при продолжительной его остановке служат пробки 12 и 14, установленные соответственно в корпусе и на крышке насоса. Насос рассчитан на подачу от 3 до 12 м3 и развивает напор в пределах 12-44 м вод. ст. при температуре перекачиваемой жидкости до 35 °С и вязкости до 36 сСт. Если необходимо обеспечить малую подачу с большим напором, целесообразно применять многоступенчатые вихревые насосы.

Подача современных вихревых насосов колеблется в широких пределах от 0,15 до 100 м3. Напор, развиваемый насосом, может доходить до 550 м вод. ст., однако наиболее экономичен напор до 200 м вод. ст. На судах эти насосы используются в качестве насосов различных систем, питательных насосов вспомогательных и утилизационных котлов, а также вакуум-насосов.

При пуске центробежно-вихревого насоса первый раз необходимо, чтобы его корпус был залит водой. При последующих пусках оставшаяся в корпусе вода обеспечивает самовсасывание насоса. Перед пуском электродвигателя открывают всасывающие и нагнетательные клапаны. После пуска электродвигателя, который передает вращение рабочим колесам, оставшаяся в корпусе вода захватывается лопатками вихревого колеса насоса (вторая ступень), перемещается вдоль канала в нагнетательную полость и выбрасывается через нагнетательное окно в верхнюю часть корпуса.

Если всасывающий трубопровод заполнен воздухом, то вихревой насос выбрасывает в верхнюю часть корпуса смесь воды и воздуха. В полой части корпуса происходит отделение воды от воздуха; вода, как более тяжелая, остается внизу и через боковые отверстия во вставках снова попадает на вихревое колесо, и процесс повторяется. Таким образом, во всасывающей полости вихревого колеса насоса, а следовательно, и в колесе центробежного насоса (первая ступень), и во всасывающем трубопроводе создается разрежение. Если открыта всасывающая задвижка, а всасывающий трубопровод опущен в воду и сопротивление трубопровода не превышает 380-530 мм рт. ст., то под атмосферным давлением вода заполнит всасывающий трубопровод и центробежный насос. Поступающая вода захватывается центробежным колесом и, получив от него запас энергии, выбрасывается через окно в наружной вставке на вихревое колесо. От последнего вода также получает запас энергии и уходит в верхнюю часть корпуса и в нагнетательный трубопровод. После этого рабочий процесс при номинальных напоре и всасывании становится непрерывным, и тогда можно считать насос включенным в работу.

Правила технической эксплуатации судовых вспомогательных механизмов запрещают пуск вихревого насоса без жидкости даже на короткое время.

Подача насоса регулируется степенью открытия клапана на напорном трубопроводе или перепуском части подаваемой жидкости через соответствующий клапан, установленный на отводной магистрали.

У вихревых насосов при уменьшении подачи резко возрастают напор и потребляемая мощность, что может привести к перегрузке двигателя и повреждению трубопроводов, в связи с чем необходимо тщательно следить за исправностью предохранительного клапана на напорном трубопроводе. Во время работы необходимо вести наблюдение за показаниями Контрольно-измерительные приборы и регуляторыконтрольно-измерительных приборов. Стрелки измерительных приборов при исправном состоянии насоса и трубопроводов должны иметь небольшие плавные колебания, без бросков. Броски в показаниях электроизмерительных приборов (особенно амперметра и ваттметра) при спокойных показаниях других приборов свидетельствуют о неполадках внутри насоса. Для остановки насоса выключают электродвигатель и после прекращения его работы закрывают всасывающий и нагнетательный клапаны.

Конструктивной особенностью центробежно-вихревых насосов является небольшое расстояние между сальником насоса и электродвигателем. В процессе эксплуатации необходимо проверять состояние сальника, так как пропуски воды через него могут вывести из строя электродвигатель.

Основные показатели работы горизонтальных двухступенчатых центробежно- вихревых насосов указанных марок приведены в табл. 1.

Таблица 1. Показатели работы горизонтальных двухступенчатых центробежно-вихревых насосов
Основные показателиМарки насоса
ЭСН-1ЭСН-1/3ЭСН-1/1-11ЭСН-2ЭСН-2/1-11ЭСН-6
Q, м31,01,01,03310
pначн, кгс/см23,03,03,03,53,56,5
zмакс, мм рт. ст.600600600600600
n, об/мин3 0003 0002 8703 0002 850
Nдв, кВт4,24,23,23,02,2

При нормальной работе на номинальном режиме манометр должен показывать давление:

Осевые насосы и их эксплуатация

Осевые насосы называются также пропеллерными или аксиальными. Эти насосы, являясь лопастными, отличаются от центробежных тем, что крылатки их перемещают перекачиваемую жидкость в основном в осевом направлении, так как движение частиц жидкости происходит по цилиндрическим поверхностям, соосным оси насосов. Жидкость при этом движется по винтовой поверхности. Осевые насосы широко применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить большую подачу при сравнительно малом напоре. Габаритные размеры осевых насосов при одинаковой подаче меньше, чем центробежных. Осевые насосы имеют одностороннее всасывание и выполняются преимущественно одноступенчатыми.

На судах осевые насосы применяются в качестве водоотливных аварийных и циркуляционных главных конденсаторов ПТУ (рис. 5).

Конструкция осевого насоса
Рис. 5 Осевой насос

Однако, следует отметить, что существуют некоторые особенности эксплуатации осевых насосов в морских условиях, которые требуют особого внимания, а именно:

Чтобы избежать различных неполадок в работе и продлить срок службы насоса, необходима его правильная эксплуатация, регулярно проводить техническое обслуживание и заменять изношенные детали.

Повышение мощности Судовые газотурбинные и атомные силовые установкисудовых турбинных установок до десятков и сотен тысяч лошадиных сил потребовало увеличения подачи циркуляционных насосов для охлаждения их конденсаторов, которые лучше удовлетворяются осевыми насосами.

Пропеллер (или рабочее колесо) 7 установлен в составной цилиндрической трубе, представляющей собой корпус насоса. Нижняя часть 8 корпуса является приемной. Она имеет направляющие ребра и аварийный патрубок 1, служащий для откачки воды Следует отметить, что подача насоса при всасывании через аварийный патрубок уменьшается на 15-20 % от номинальной, что объясняется малыми размерами и сложной конфигурацией патрубка.x. Средняя часть корпуса имеет внутреннее защитное кольцо 6 с вращающимся в нем рабочим колесом. Верхняя часть 3 корпуса является его напорной частью, которая выполнена разъемной в плоскости вала (вместе со средней частью). Вал насоса вращается в двух подшипниках скольжения 2 с резиновыми вкладышами, смачиваемыми перекачиваемой водой.

В старых конструкциях осевых насосов встречается баббитовая заливка подшипников, нуждающаяся в консистентной смазке. Вал насоса изолирован от перекачиваемой жидкости обтекателем 4. Рабочее колесо 7 насажено на вал консольно. В местах прохода через подшипники и сальник вал, для большей долговечности, имеет бронзовые втулки. Осевое усилие в насосе воспринимается упорным подшипником трубопровода. По выходе с рабочего колеса вода попадает на лопасти направляющего аппарата 5, где благодаря снижению ее скорости динамический напор преобразуется в статический.

Что такое баббитовая заливка?

Баббитовая заливка – это заливка подшипников скольжения баббитом, которая является важным процессом, обеспечивающим надежность и долговечность подшипников. Баббитовая заливка позволяет создавать специальные вкладыши подшипников, которые обладают отличными антифрикционными свойствами и способны выдерживать высокие нагрузки и трения.

Судовые осевые насосы отличаются от стационарных конструкций напорной частью. У последних отношение радиуса кривизны колена напорного патрубка к его диаметру принимается не менее 1,25, что обеспечивает минимум потерь на повороте потока в колене.

В судовых насосах из-за ограничения места большой радиус кривизны крайне нежелателен. Его максимальное значение принимают равным 0,6-0,7 диаметра. Чтобы уменьшить размеры и массу трубопроводов, скорость движения перекачиваемой жидкости принимается более 3-4 м/с.

Для уменьшения турбулентности и создания равномерного потока, не отделяющегося от стенок, жидкость, выходящая из напорной части 3 насоса, попадает на направляющие ребра, которые разделяют напорный патрубок на две части (напорное ребро на рис. 5 заштриховано, так как попало в разрез). Наличие направляющего криволинейного ребра является специфической особенностью судовых осевых насосов, в которых этим достигается повышение КПД на 2-3 %. Это крайне необходимо, так как в связи с низкими напорами, применяемыми в судовых условиях, КПД насоса уменьшается (по сравнению со стационарными осевыми насосами). В судовых условиях применяются осевые насосы с подачей до 1 000 м3, с напором, не превышающим 15 м вод. ст. (чаще до 1 м вод. ст.).

Будет интересно: Топливные насосы золотникового типа

Рабочие колеса этих насосов могут иметь от трех до шести лопастей. На рис. 5 изображено четырехлопастное рабочее колесо осевого насоса со съемными лопастями. Насосы типа ОП допускают изменение угла установки лопастей в зависимости от требующейся подачи. Разработана и внедрена схема регулирования угла установки лопастей «на ходу», т. е. в процессе работы осевых насосов, что дает бесспорное уменьшение потерь при переменном режиме работы насоса. КПД осевых судовых насосов, по данным испытаний, составляет 75-87 %.

Осевые насосы не обладают сухим всасыванием. Всасывающая способность у них настолько мала, что устанавливать их рекомендуется без всасывающего патрубка. Крупные осевые насосы очень часто могут работать только с подпором. Частота вращения осевых насосов 250-800 в минуту и не должна превосходить 1 500 об/мин во избежание появления сильной кавитации. Регулировать подачу этих насосов можно клинкетом на нагнетательной трубе (в небольших пределах), более эффективно изменять частоту вращения (две-три скорости). Наиболее совершенный способ регулирования – изменение угла установки лопастей при постоянной частоте вращения. При уменьшении угла установки лопастей уменьшается осевая скорость, а следовательно, и подача насоса, пропорциональная этой скорости. При этом оказывается возможным сохранить напор насоса почти постоянным при значительных изменениях подачи.

В основу современной гидродинамической теории осевых насосов положена теорема Н. Е. Жуковского о подъемной силе крыла, но расчет их проводится по данным продувки профилей или плоских решеток.

Для осевых насосов уравнение Эйлера примет вид:

Ht=ω12  ω222g+c22  c122g.

Такой вид этого уравнения, с опущенным третьим членом, основывается на принятой модели течения в проточной части насоса, которая предполагает радиальное равновесие потока (u1 = u2). Низконапорными осевые насосы являются потому, что в создании напора у них не принимают участия центробежные силы (как это было у центробежных насосов). Отсюда следует, что у этих насосов статический напор (давление) в колесе создается исключительно за счет понижения относительной скорости жидкости между лопастями направляющего аппарата после колеса (поэтому они являются низконапорными насосами).

Приближенно действительный напор (м вод. ст.), создаваемый осевыми насосами, можно вычислить по формулам акад. Г. Ф. Проскуры:

H=u22gk2н,          Форм. 1

где:

Обозначим:

Тогда подача насоса будет равна:

Q=3 600η0caπ4Dн2  Dс2=2 826η0m2  1Dс2cа=2 826η0m2  1Dс2kс2gH,          Форм. 2

где:

Струйные насосы и воздушные компрессоры

Струйные насосы и их эксплуатация

Особенностью насоса этого принципа действия является его устройство, которое не имеет ни одной движущейся детали По этой причине струйные насосы иногда называют струйными аппаратами.x, что значительно увеличивает надежность его в работе по сравнению с рассмотренными насосами. В зависимости от назначения струйного насоса в качестве рабочей жидкости могут служить:

причем давление рабочей жидкости редко превышает 10-15 кгс/см2 для воды и 15-25 ата – водяного пара.

Эжекторы являются насосами низкого давления и могут работать водой и паром. Инжекторы, представляющие насосы высокого давления, применяются на судах только паровые.

Обслуживание насосов, в том числе струйных, зависит от типа рабочей жидкости (водоструйные и пароструйные), а также от способа их присоединения к обслуживаемому объекту – на эжекторы (всасывающий патрубок) и инжекторы (нагнетательный патрубок).

Принцип действия эжекторов и инжекторов основан на постоянстве суммарной потенциальной и кинетической энергии. Согласно уравнению Д. Бернулли для идеальной жидкости, сумма энергий:

z+pγ+v22g=const.

За счет увеличения скоростной энергии

v22g

уменьшается статический напор и образуется разрежение, необходимое для всасывания воздуха и перекачиваемой жидкости. Это преобразование осуществляется в сопле. Для обратной трансформации энергии с целью повышения напора нагнетания используется диффузор, в котором за счет уменьшения скоростного напора возрастает напор смеси рабочей жидкости.

 
Рассмотрим схему установки эжектора (рис. 6).

Схема струйного насоса
Рис. 6 Струйный насос

К приемному патрубку струйного насоса подводится жидкость Q1ν под напором

p1γ

, который, заставляя вытекать жидкость через узкое отверстие сопла 1, частично преобразовывается в скоростную энергию.

Проходя камеру смешения 2, рабочая жидкость Q1 увлекает за собой (вследствие наличия сил трения между ними, обусловленных вязкостью) воздух, находящийся в ней, создавая вакуум

p2γ

, и обеспечивает подъем всасываемой жидкости Q на высоту полезного напора:

H=P2γ+P3γ+V322g.

Величина перепада напора L, м вод. ст. находится в зависимости от подачи рабочей жидкости, проходящей через сопло, и скорости струи, вытекающей из сопла, под которым и происходит перетекание рабочей жидкости от сечения I к сечению II:

h=P1γ+V122g  P3γ+V322g.

Напор, создаваемый насосом (h + H), обеспечивает преодоление всех гидравлических сопротивлений.

Мощность струйного насоса (кгс·м/с) выражается в подаче жидкости Q2γ на высоту полезного напора H:

N=HQ2γ;

мощность, затрачиваемая насосом,

N1=h+HQ1γ.

Тогда КПД эжектора:

η=NN1=HQ2γh+HQγ=ηэжHh+H=0,15  0,2.

Коэффициентом эжекции называют отношение расходов всасываемой жидкости Q2 и рабочей жидкости Q1:

ηэж=Q2Q1=2  2,5.

Для стационарных установок КПД эжектора ηэж=0,25.

В приведенных выше формулах γ – плотность воды.

Пьезометрические трубки (см. рис. 6 выше) показывают напоры: перед соплом, в камере смешения 2, нагнетания по выходе из диффузора. Рабочие параметры струйных насосов колеблются в весьма широких пределах ввиду того, что область использования этих насосов очень велика. Так, судовые водо-водяные эжекторы имеют следующие параметры:

Благодаря большей способности к сухому всасыванию, струйные насосы широко применяются как воздушные насосы главных паротурбинных установок, т. е. как главные паровые эжекторы, подача которых по сухому воздуху достигает 100 кг/мин при давлении Конденсатно-питательные и паровые системы на суднерабочего пара около 30 ата; давление в конденсаторе может доходить до 0,04 ата.

Для осушения отсеков, не имеющих приемных отростков осушительной системы, применяют переносные водоструйные насосы типа ПЭЖ (рис. 7).

Схема эжектора типа ПЭЖ
Рис. 7 Эжектор водоотливной типа ПЭЖ

Корпус 3 эжектора, сварной из листовой меди, имеет форму диффузора с угловым всасывающим патрубком 7, отверстие которого закрывается колпачком 6 с цепочкой.

Слева в корпус вставлено латунное сопло 2 (в последних выпусках сопла изготовлены из пластмассы) с полугайкой 1. Для присоединения отводящего шланга имеется гайка 4 на нагнетательном патрубке 5. При подаче рабочей жидкости (воды) от пожарной магистрали обеспечивается поступление откачиваемой жидкости через всасывающий патрубок 7.

Значения ηэж составляют 16-18 % (у лучших стационарных эжекторов – 20 %). Низкий КПД эжектора – основной его недостаток, но с этим в связи с обычной кратковременностью его работы часто не считаются. Широкое распространение эжекторы получили благодаря их бесспорным положительным качествам:

При подготовке к действию установки, обслуживаемой пароструйным воздушным эжектором, сначала вводится в действие его последняя ступень: вторая у двухступенчатого и третья у трехступенчатого эжектора. В дальнейшем для создания более глубокого разрежения включаются последовательно вторая и первая ступени. При наличии двух пароструйных эжекторов, один из которых резервный, для ускорения создания разрежения можно включить в действие одновременно на параллельную работу оба эжектора.

При подготовке эжектора к действию следует:

Во время работы эжектора необходимо следить за поддержанием вакуума и нормального давления пара, который не должен быть перегретым или влажным. Необходимо следить также за поддержанием необходимой температуры охлаждающей воды (конденсата) и за выходом воздуха (паровоздушной смеси) из атмосферной трубы, контролировать работу системы удаления конденсата из охладителей эжекторов.

Рекомендуется к прочтению: Топливные насосы распределительного типа

При отказе (запаривании) вследствие перегрева охладителя эжектор отключают и, дав ему охладиться, снова вводят в действие. Если это не обеспечивает нормальную работу эжектора, необходимо проверить правильность установки сопла по отношению к диффузору – расстояние от выходного сечения сопла до горла диффузора, которое должно соответствовать данным заводской инструкции, а также центровку сопла по отношению к диффузору.

При выключении эжектора из действия необходимо:

Эксплуатация водоструйных эжекторов по сравнению с пароструйными воздушными имеет некоторые особенности:

Воздушные компрессоры дизельных установок

Типы воздушных компрессоров для дизельных установок можно классифицировать по следующим признакам:

Для обеспечения требуемого давления Системы топливные, охлаждения, смазки, сжатого воздухасжатого воздуха компрессоры делают многоступенчатыми. В многоступенчатых компрессорах можно обеспечить промежуточное охлаждение воздуха, что улучшает условия смазки цилиндров и снижает мощность, затрачиваемую на привод. Для давлений воздуха 20-60 кгс/см2 достаточно двух ступеней компрессора: низкого и высокого давления.

На рис. 8 представлен общий вид компрессора КВД-М, принцип действия которого заключается в следующем.

Конструкция компрессора КВД-М
Рис. 8 Общий вид компрессора КВД-М

При движении поршня из крайнего верхнего положения вниз атмосферный воздух засасывается в цилиндр первой ступени через сетку 48, полость Б и всасывающий клапан 49. При подходе поршня в крайнее нижнее положение происходит дополнительный подсос воздуха через пять отверстий, открываемых самим поршнем. При обратном ходе, когда происходит сжатие воздуха, всасывающий клапан 49 закрывается; при достижении определенного давления открывается нагнетательный клапан 31.

Воздух поступает в охладитель первой ступени 19 и охлаждается в нем. Сжатый в первой ступени воздух через всасывающий клапан 29 поступает в цилиндр второй ступени, заполняет его, при ходе поршня вверх подвергается дополнительному сжатию.

В первой ступени воздух сжимается до давления 6,8-7,5 кгс/см2, во второй – 60 кгс/см2, во всяком случае – не выше 70 кгс/см2.

Из цилиндра второй ступени воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель второй ступени 20, охлаждается в нем, а затем через сепаратор, в котором очищается от воды и масла, поступает в баллон.

Смазка механизмов движения и цилиндров компрессора осуществляется разбрызгиванием. Через отверстие для шомпола масломера 9 масло заливается в картер 1. На шомполе имеется лыска, показывающая максимальный и минимальный уровни масла в картере. При работе компрессора масло захватывается разбрызгивателем 43, распыляется, попадает на стенки цилиндра первой ступени 10 и смазывает его. За счет насосного действия поршневых колец масло попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени. Отсюда распыленное масло попадает вместе со сжатым воздухом в цилиндр второй ступени и смазывает его.

Для смазки сочленения шатун – коленчатый вал масло постпает через отверстия в разбрызгивателе и крышке шатуна. Для улучшения условий смазки и накопления масла в крышке 3 имеется канавка.

Через наклонные отверстия в поршне 11 и радиальные в пальце 37 масло поступает во внутреннюю полость поршневого пальца, откуда через нижнее отверстие в пальце – в верхнюю головку шатуна, смазывает сочленение поршневой палец – шатун. Для собирания масла и улучшения условий смазки в бронзовой втулке 8 имеется канавка.

Расход масла составляет 18 г/ч в среднем за 16 ч работы компрессора. Практически необходимо доливать масло до верхней отметки шомпола масломера один раз после 16 ч работы компрессора. Периодически необходимо промывать компрессор и удалять загрязненное масло из картера через отверстие для спуска масла. Для смазки компрессора можно применять только специальное компрессорное масло. В случае отсутствия Масла для вспомогательной судовой техникикомпрессорных масел они могут быть заменены временно маслами, имеющими близкие физические свойства (температуру вспышки, вязкость), а именно маслами МС-20С и МК-22.

Охлаждение компрессора водяное. Охлаждающая вода через штуцер подвода воды поступает в полость А цилиндра первой ступени 10, охлаждает его. Затем через окна в верхней торцевой стенке цилиндра вода перетекает в колпак 17, охлаждает змеевики 19 и 20, цилиндр второй ступени и клапаны первой и второй ступеней. Из компрессоров охлаждающая вода выходит через штуцер в верхней части колпака. Давление воды в пределах 0,5-3 кгс/см2, температура не выше 40 °С. Цилиндр 10 чугунный, в своей верхней части цилиндр первой ступени имеет отлитую заодно водяную рубашку А, открытую сверху, и гнезда для клапанов первой ступени. Для подвода охлаждающей воды в водяную рубашку имеется бобышка с отверстием, в которое ввертывается штуцер.

Для подвода воздуха к всасывающему клапану первой ступени имеется полость Б, в которую всасываемый воздух поступает через сетку 48. Всасывающий клапан 49 первой ступени прижимается к своему гнезду колпаком 51 фланцевого типа, имеющим пазы для прохода воздуха. Нагнетательный клапан первой ступени 32 прижимается к своему гнезду фланцевым колпаком 30, приваренным к змеевику первой ступени 19.

К головке цилиндра второй ступени на четырех шпильках крепится стальная крышка 28 с гнездами для установки клапанов второй ступени. Всасывающий клапан 29 прижимается к своему гнезду колпачком 27 с двумя радиальными сверлениями, через которые воздух из охладителя первой ступени подводится к всасывающему клапану второй ступени. Нагнетательный клапан 52 прижимается к своему гнезду в крышке колпачком 55, который также имеет радиальные сверления для прохода воздуха в охладитель второй ступени 20.

Уплотнение между цилиндрами и всеми присоединяемыми к нему деталями осуществляется отожженными красномедными прокладками. Уплотнение между цилиндром 10 и крышкой цилиндра 28 и регулирование вредного пространства осуществляются набором красномедных прокладок 18.

Цилиндр первой ступени испытывается на прочность при гидравлическом давлении 12 кгс/см2, второй ступени – 100 кгс/см2.

К фланцу водяной рубашки цилиндра крепится чугунный колпак 17, внутри которого расположены змеевики первой и второй ступеней 19 и 20. Во избежание разрыва колпака при повреждении охладителей или нарушений уплотнений клапанов он снабжается резиновым предохранительным клапаном 54. В верхней части колпака имеется центральное отверстие для вывода штуцера 22 и два боковых, в одно из которых ввертывается штуцер для отвода воды из компрессора. Через второе отверстие выводится наружу колпачок всасывающего клапана второй ступени для подвода воздуха к предохранительному клапану и манометру первой ступени. Кроме того, на колпаке компрессора КВД-М ставится цинковый протектор 25 для уменьшения корродирующего действия морской воды.

Колпак и водяную полость цилиндра испытывают при гидравлическом давлении 6 кгс/см2.

Поршень 11 литой алюминиевый, дифференциальный. Поршень первой ступени имеет три поршневых уплотнительных кольца 12 и одно маслосъемное кольцо 34. Поршень второй ступени наборный. На стержень поршня последовательно насаживаются шесть гнезд 14, образующих между собой канавки для поршневых колец 15. Гнезда стягиваются специальным болтом 16 с гайкой 13, которая стопорится пружинной шайбой. В бобышку поршня запрессовывается полый поршневой палец 37, который от проворачивания и осевого перемещения дополнительно стопорится винтом 47. Со своих торцов палец закрыт заглушками 36.

Предлагается к прочтению: Насосы вытеснения и основные принципы действия на судне

Картер 1 компрессора литой чугунный, прямоугольного сечения, закрытого типа. В двух противоположных стенках его имеются расточки, закрытые крышками. В одной из крышек 44 устанавливается шарикоподшипник коленчатого вала 40. Другой шарикоподшипник ставится непосредственно в расточке картера. Вторая крышка 41 является одновременно суфлером, который предназначен для выравнивания давления в картере при работе компрессора.

Для предотвращения выброса масла из картера суфлер снабжен ребрами и сеткой.

Для удобства монтажа и осмотра механизма движения картер с двух других сторон имеет окна, которые закрываются крышками 2. К верхней части картера на шпильках крепится цилиндр 10. Уплотнение между цилиндром и картером и регулирование вредного пространства (зазор между поршнем и верхней торцевой стенкой цилиндра первой ступени в крайнем верхнем положении поршня) осуществляется набором латунных прокладок 35. На картере имеются также лапы для крепления защитного кожуха.

Коленчатый вал 40 одноколенчатый, стальной, штампованный, устанавливается на шарикоподшипниках в расточках картера. Между шарикоподшипником и крышкой-суфлером 41 предусмотрен зазор для компенсации теплового расширения вала. Для уравновешивания инерционных сил на обеих щеках вала крепятся противовесы 38. Для предотвращения вытекания масла по валу со стороны маховика на вал насажена маслосбрасывающая втулка 45. На конический хвостовик вала насаживается шкив-маховик 46, имеющий четыре клиновидные канавки для приводных ремней.

Охладители предназначаются для охлаждения сжимаемого воздуха между ступенями (змеевик первой ступени 19), а также для охлаждения выходящего из компрессора сжатого воздуха (змеевик второй ступени 20). Охладители выполнены из красно-медных труб и расположены в колпаке второй ступени. Для подвода воздуха в охладитель первой ступени и отвода его к концам змеевика первой ступени приваривается лаг 30 и штуцер 26, к концам змеевика второй ступени – соответственно штуцеры 56 и 22. Змеевик первой ступени испытывается при гидравлическом давлении 20 кгс/см2, второй ступени – 100 кгс/см2.

Шатун стальной штампованный, с разъемной нижней головкой. Необходимый зазор между шейкой коленчатого вала и баббитовой заливкой в нижней головке устанавливается набором латунных прокладок, которые крепятся и стопорятся винтами. К крышке шатуна штифтом крепится разбрызгиватель. Стержень шатуна и крышка стягиваются болтом из легированной стали 40Х. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.

Воздушные компрессоры обеспечивают суда сжатым воздухом для:

На судах устанавливают компрессоры двух-, трех- и четырехступенчатые типов:

Компрессор КВД-М (табл. 2) в морском исполнении отвечает требованиям Морского Регистра РФ и Речного Регистра РСФСР.

Таблица 2. Основные технические данные компрессора КВД-М
Поршневой вертикальный однорядный, простого действия, число ступеней сжатия2
Диаметр ступеней компрессора, мм:первой85
второй30
Ход поршня, мм65
Направление вращенияпо часовой стрелке
Частота вращения, об/мин800
Температура всасывания, °С40
Избыточное давление нагнетания, кгс/см2:первой ступени6,8-7,5
второй ступени60
Подача, приведенная к условиям всасывания, м310
Мощность на валу компрессора, кВт3,4
Охлаждениеводяное
Расход охлаждающей воды, м3не менее 0,8
Регулирование подачиотсутствует
Система смазкиразбрызгиванием
Маслокомпрессорное марки 19 (Т)
Масса агрегата (без привода), кг83

На каждой ступени компрессора устанавливается предохранительный клапан. При повышении давления в ступени предохранительный клапан стравливает воздух в атмосферу. Манометры устанавливают на охладителях каждой ступени компрессора, а краны продувания – на цилиндрах компрессора и на воздушной полости воздухоохладителя. Через краны продувания удаляется влага, выделяющаяся из воздуха. О плотности клапанов и поршневых колец компрессора можно судить по величине давления воздуха после цилиндров низкого и высокого давления. Для обеспечения одинакового температурного режима в обеих ступенях компрессора степени повышения давления в них должны быть одинаковыми:

p1p2=p2pк,

где:

При нормальной работе компрессора давление в конце сжатия в цилиндре низкого давления

p2=pк.

 
Сжатый компрессором воздух хранится в толстостенных металлических баллонах, которые могут быть цельнотянутыми, клепаными или сварными, а также в воздухохранителях, которых должно быть не менее двух для Режимы работы судовых дизелейглавных дизелей.

Для предохранения от ржавления внутренние поверхности воздушных емкостей покрывают краской либо лаком (металлом).

Воздушные баллоны для хранения воздуха высокого давления и имеющие внутренний диаметр больше 150 мм снабжены горловинами для осмотра внутренней поверхности, а также для очистки их от грязи и масла паром или содовым раствором. Если длина баллона превышает 2,5 м, то для осмотра и очистки горловины устанавливают с обоих концов. Баллоны больших размеров имеют лазы. На рис. 9 показан разрез головки баллона сжатого воздуха.

Схема головки баллона сжатого воздуха
Рис. 9 Головка пускового баллона с клапанами

В головке располагается следующая арматура:

При эксплуатации воздушных компрессоров большинства конструкций необходимо:

Во время работы компрессоров необходимо следить за показаниями манометров, за подачей смазки, на ощупь проверять температуру охладителей и картера. Обязательно производить периодические Эксплуатация сепараторов фирмы Альфа Лавальпродувки сепараторов, так как скопление масла может привести к очень опасным взрывам в системе сжатого воздуха. Выходящий из промежуточных ступеней компрессора воздух не должен нагреваться выше 100 °С, причем после охладителя эта температура должна понизиться до 50-60 °С, что обеспечивается частой очисткой холодильников.

По Правилам Регистра РФ энергетическая установка должна оборудоваться не менее чем двумя главными компрессорами и аварийным (первичным) дизель-компрессором, имеющим также ручной пуск. Подача каждого компрессора должна обеспечивать заполнение одного из баллонов главного дизеля воздухом от давления 5 кгс/см2 до рабочего давления 25-30 кгс/см2.

Регулирование компрессора осуществляется прикрытием дроссельного клапана.

Вместо дроссельного клапана с ручным управлением над всасывающим клапаном можно устанавливать автоматическое устройство.

Регулирование подачи компрессоров может также осуществляться изменением частоты вращения двигателя, увеличением объема вредного пространства и т. д.

Характерные неполадки в работе воздушных компрессоров

Наиболее характерные неполадки компрессоров, встречающиеся при их эксплуатации, причины и способы устранения приведены в таблице 3 ниже.

Таблица 3. Типичные поломки воздушных компрессоров и способы их устранения
НеполадкиПричины неполадокСпособы устранения неполадок
Снижение производительности и давления сжатия по ступенямНеплотности арматуры или трубопроводовЗаменить прокладки, подтянуть фланцы, проверить плотность мыльной пеной
Пульсация давления на приемном фильтре, нагрев стенок цилиндровНеплотности всасывающих клапановДемонтировать и очистить клапаны, заменить поврежденные пластины и пружины
Повышение температуры воздуха, охлаждающей воды и стенок цилиндровНеплотности нагнетательных клапановДемонтировать, очистить и перебрать клапаны, заменить пружины и пластины; устранить неплотности седел и крышек клапанов, подтянуть нажимные болты крышек, установить новые уплотняющие кольца
Повышение температуры воздуха, нагар на нагнетательных клапанах, повышение потребляемой мощностиЗагрязнение приемного фильтраПромыть и осушить фильтр, смазать компрессорным маслом
Поршневые кольца обгорели и поврежденыПроверить состояние колец и поршневых канавок, при необходимости заменить кольца
Снижение числа оборотовПадение напряжения тока
Предохранительный клапан на промежуточном отделителе неплотен или подрываетПонизить давление сжатия, очистить и притереть клапан, опломбировать пружину
Предохранительный клапан на конечном отделителе неплотен или подрываетПонизить давление сжатия, очистить и притереть клапан
Возрастание давления в одной из ступеней сжатия (по показанию манометров)Неплотности всасывающего клапана последующей ступени или нагнетательного той же ступениРазобрать, очистить, промыть и притереть клапаны
Нагрев клапанов и их крышекПропуски всасывающих клапанов вследствие неплотности поршневых колец последующей ступени.
Недостаточное охлаждение воздуха в холодильнике данной ступени
Заменить изношенные или поврежденные кольца. Продуть или разобрать холодильник, очистить трубы от загрязнений
Повышенный нагрев компрессораНедостаточное охлаждениеОстановить компрессор, после остывания провернуть вручную, увеличить расход охлаждающей воды tв40 °C
Загрязнение всасывающего фильтра; неплотности нагнетательных клапанов; недостаточная смазка; повышение температуры на отделителяхОчистить нагар и устранить причины нагарообразования, спустить конденсат и очистить маслоохладители, проверить уровень и качество масла, работу системы
Повышенный расход масла (много масла в воздухе)Высокий уровень масла в картереСнизить уровень и проверить качество масла
Загрязнение и износ поршневых колец, цилиндровЗаменить кольца, проверить состояние и действие воздушного фильтра
Повышение мощности, потребляемой компрессоромПовышенное конечное давление воздухаОтрегулировать рабочее давление клапаном на напорном трубопроводе или баллоне, проверить действие предохранительного клапана
Нагар на нагнетательных клапанах и в трубопроводеОчистить, проверить и при
необходимости заменить масло
Тяжелый ход компрессораПроверить сборку и центровку компрессора, масляные зазоры в подшипниках
Механические повреждения деталейДемонтировать и проверить клапаны, провернуть компрессор маховиком вручную для выявления повреждений колец, поршней, подшипников
Открыть таблицу в новой вкладке

 

Автор
Фрилансер
Список литературы
  1. Александров А. В. Судовые системы. Л., «Судостроение». 1966. 200 с.
  2. Богомольный А. Е. Судовые вспомогательные и рыбопромысловые механизмы. Л., «Судостроение», 1971. 384 с.
  3. Валдаев М. М. Гидравлические приводы судовых палубных механизмов. Л., «Судостроение», 1973. 295 с.
  4. Гурович А. Н. и др. Судовые устройства. Справочник. Л., «Судостроение», 1967. 412 с.
  5. Дубровский О. Н., Руфин Б. А., Артамонов М. Н. Гидравлические приводы судовых механизмов. Л., «Судостроение», 1969. 383 с.
  6. Ермилов В. Г. Эксплуатация испарительных установок теплоходов. М., «Транспорт», 1969. 92 с.
  7. Епифанов Б. С. Судовые системы. Л., «Судостроение», 1973. 136 с.
  8. Завиша В. В., Декин Б. Г. Судовые вспомогательные механизмы. М., «Транспорт», 1974. 392 с.
  9. Инструкция по химической очистке судовых испарителей. ММФ, 1968.
  10. Коваленко В. Ф. и др. Водоопреснительные установки морских судов. М., «Транспорт», 1964. 304 с.
  11. Кравченко В. С. Монтаж судовых вспомогательных механизмов. Л., «Судостроение», 1968. 219 с.
  12. Михайлов С. С., Мартынов Б. М. Пневматические приводы судовых механизмов и устройств. Л., «Судостроение», 1974. 190 с.
  13. Петрина Н. П. Судовые насосы. Л., Судпромгиз, 1962, 376 с.
  14. Плявин Н. И. Эксплуатация морского танкера. М., «Транспорт», 1968. 336 с.
  15. Правила классификации и постройки морских судов. Регистр СССР. Л., «Транспорт», 1967. 311 с.
  16. Правила классификации и постройки морских судов. Регистр СССР. Л., «Транспорт», 1970. 855 с.
  17. Правила техники безопасности на судах морского флота. М., Реклам-бюро ММФ, 1970.
  18. Правила технической эксплуатации судовых вспомогательных механизмов и оборудования. М., «Транспорт», 1975.
  19. Правила технической эксплуатации корпуса, помещений, устройств и систем судна. М., «Транспорт», 1965. 164 с.
  20. Положение о технической эксплуатации морского флота. М., Реклам-бюро, 1973. 151 с.
  21. Справочник судового механика. Т. 2. Под ред. Л. Л. Грицая. М., «Транспорт», 1974. 697 с.
  22. Шмаков М. Г. Рулевые устройства судов. Л., «Судостроение», 1968. 364 с.
  23. Ясинский А. С. Судовые паросиловые установки. М., «Транспорт», 1969. 192 с.
Сноски

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Январь, 29, 2025 124 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ