Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Судовые вспомогательные механизмы и устройства

Содержание

• 1. Назначение и типы судовых вспомогательных механизмов и устройств
• 2. Судовые насосы
• 2.1 Классификация судовых насосов. Основные параметры насосов
• 2.2 Поршневые насосы
• 2.3 Шестеренные насосы
• 2.4 Винтовые насосы
• 2.5 Пластинчатые насосы
• 2.6 Водокольцевые насосы
• 2.7 Радиально - и аксиально-поршневые насосы переменной производительности
• 2.8 Центробежные насосы.
• 2.9 Вихревые насосы
• 2.10 Осевые насосы
• 2.11 Струйные насосы
• 2.12 Мембранные насосы
• 2.13 Подготовка к пуску, обслуживание во время работы и остановка судовых насосов
• 3. Судовые вентиляторы
• 4. Судовые компрессоры
• 5. Механизмы рулевых устройств
• 6. Механизмы якорных и швартовных устройств
• 7. Грузоподъемные механизмы
• 8. Топливные и масляные сепараторы
• 9. Судовые холодильные установки
• 9.1 Назначение и типы холодильных установок
• 9.2 Режимы холодильной обработки и хранения продуктов
• 9.3 Холодильные агенты и их свойства
• 9.4 Эксплуатация судовых холодильных установок
• 10. Опреснительные установки
• 11. Установки по предотвращению загрязнения морской среды
• 11.1 Установки очистки нефтесодержащих вод
• 11.2 Установки очистки сточных вод
• 11.3 Установки переработки мусора
• 11.4 Установки очистки выхлопных газов судовых дизелей (Скрубберы)
• Литература

1. Назначение и типы судовых вспомогательных механизмов и устройств

Судовые вспомогательные механизмы и устройства являются важной частью судовой энергетической установки. Вспомогательным механизмам принадлежит значительная доля в общем комплексе механического оборудования судна. Ввиду большого количества вспомогательных механизмов на судах, на них приходится значительная доля трудоёмкости по техническому обслуживанию и ремонтных затрат. Они потребляют значительное количество энергии, топлива, масла. От надёжности работы некоторых вспомогательных механизмов (якорного и рулевого) непосредственно зависит живучесть, безопасность плавания и непотопляемость судов. В создании хороших санитарно-гигиенических и бытовых условий на судах морского флота, решающая роль принадлежит вспомогательным устройствам (холодильным, водоопреснительным и кондиционным).

Судовые вспомогательные механизмы должны быть надёжны, экономичны в работе, удобны в эксплуатации, устойчивы в работе на переменных режимах, должны иметь возможность плавного регулирования производительности и мощности, обладать ограниченными шумностью и вибрацией в работе, иметь малые габаритные размеры, массу, построечную стоимость.

К судовым вспомогательным механизмам и системам относятся:

1. Насосы, компрессоры,, вентиляторы, сепараторы;

2. Палубные механизмы: рулевые, якорные, швартовные, грузовые, шлюпочные, буксирные, траповые, спасательные, подруливающее.

3. Холодильные и кондиционные - служат для получения и поддержания определенной температуры в помещениях или устройствах.

4. Водоопреснительные - служат для получения пресной воды.

судовой насос вентилятор компрессор

5. Установки по предотвращению загрязнения морской среды - установки по обработке и очистке льяльных вод, сточных вод, обработка мусора, очистка выхлопных газов (скрубберы).

2. Судовые насосы

2.1 Классификация судовых насосов. Основные параметры насосов

Насосы - это гидравлические механизмы, предназначенные для перемещения на судне различных веществ.

По назначению насосы делятся на:

общесудовые - обслуживают общесудовые системы (осущительные, балластные, питьевой воды, пожарные, фекальные и т.д.);

специальные - установлены в специальных системах (креновые, дифферентные, грузовые, зачистные и т.д.);

насосы СЭУ (охлаждения двигателя, топливные насосы высокого давления ТНВД, топливоподкачивающие, масляные, питательные и т.д.)

По виду перекачиваемого вещества насосы бывают: водяные, топливные, масляные, конденсатные, рассольные, воздушные и т.д.

Различают автономные и неавтономные (навесные) насосы. Неавтономные насосы не имеют своего двигателя и навешиваются на обслуживаемое устройство. Автономные насосы по типу двигателя бывают: электрические, мотопомпы (привод от ДВС), турбонасосы и гидроприводные. Наибольшее применение на судах получили электрические насосы, мотопомпы применяют как аварийные насосы. Турбонасосы встречаются на танкерах старой постройки в качестве грузовых насосов, где необходима большая производительность.

По конструкции (принципу действия) насосы подразделяются на:

объемные - поршневые, ротационные (шестеренные, пластинчатые, винтовые, водокольцевые, аксиально- и радиально-поршневые)

лопастные (центробежные, осевые и вихревые);

струйные.

мембранные;

Каждый насос характеризуется основными параметрами:

объёмная производительность - объём жидкости, перекачиваемый насосом в единицу времени и измеряемый в мі/ч или л/сек.

напор - это давление, создаваемое насосом, выражается в метрах водяного столба или в кг/смІ (давление).

вакуумметрическая высота всасывания - способность насоса поднимать жидкость по всасывающему трубопроводу, выражается также в метрах водяного столба или в кг/смІ. Характеризует сумму высоты столба воды и потерь напора на преодоление сопротивления во всасывающей магистрали.

мощность - энергия, отдаваемая насосу приводным двигателем, выражается в киловаттах или лошадиных силах.

коэффициент полезного действия (к. п. д.) - представляет собой отношение полезной мощности к мощности насоса

К. п. д. учитывает все виды потерь.

З =N_п / N

к. п. д. учитывает все виды потерь:

з= з₀ з_г з_м

з₀ - объёмный к. п. д. - учитывает потери от утечек жидкой среды через неплотности (перетекание жидкости из полости нагнетания в полость всасывания и т.д.)

з_г - гидравлический к. п. д. - учитывает потери энергии, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.

з_м - механический к. п. д. - учитывает механические потери в насосе.

число оборотов в минуту или число ходов поршня - параметр, от которого зависит производительность, напор и мощность.

2.2 Поршневые насосы

Судовые поршневые насосы классифицируются:

по кратности действия: простого, двойного и многократного действия

по конструктивному выполнению: одинарные, сдвоенные, многоцилиндровые, вертикальные и горизонтальные;

по способу соединения с двигателем: приводные через мотылёвый механизм и прямодействующие;

Поршневые насосы могут иметь привод от электродвигателя, через редуктор, с мотылевым механизмом и от паровой машины. Поршневые насосы обслуживают как водяные системы, так и системы перекачки нефтепродуктов; могут создавать высокие давления и имеют широкий диапазон производительности. Если насос за один двойной ход делает одно всасывание и одно нагнетание - это насос простого действия. Насосы простого действия с приводом от электродвигателя применяются в качестве осушительных.

Схема поршневого насоса двойного действия показана на рисунке 1.

Рис. 1. Схема поршневого насоса двойного действия: 1 - поршень; 2 - нагнетательный патрубок; 3 - клапанная коробка; 4, 9 - нагнетательные клапаны; 5, 8 - полости; 6, 7 - всасывающие клапаны.

Насос имеет две рабочие полости 8 и 5. Каждая полость имеет два клапана: всасывающий и нагнетательный. При движении поршня 1 вправо в полости 8 создаётся разряжение (вакуум), вследствие чего автоматически открывается клапан 7 и начинается ход всасывания жидкости. Когда поршень займёт правое крайнее положение и остановится для перемены направления движения, всасывание прекратится и всасывающий клапан закроется. При движении поршня влево, под давлением жидкости откроется нагнетательный клапан 9 и жидкость будет выталкиваться в полость клапанной коробки 3 и в нагнетательный патрубок 2. Обратная картина происходит в полости 5: при движении поршня влево открывается всасывающий клапан 6, а нагнетательный 4 будет закрыт под действием пружины и давления жидкости со стороны нагнетательной полости 3, а при перемене хода открыт нагнетательный и закрыт всасывающий клапан.

При одних и тех же размерах и скорости движения поршня насос двойного действия имеет производительность почти в два раза выше, чем насос простого действия.

Насосы трёхкратного, четырёхкратного и любого многократного действия представляют собой комбинацию двух типов этих насосов. Например, насос трёхкратного действия - это трёхцилиндровый насос простого

действия; четырёхкратного действия - двухцилиндровый насос двойного действия и т.д.

Прямодействующие паровые поршневые насосы, как правило, выполняются двухцилиндровыми в связи с простотой привода золотников парораспределения, когда поршень одного цилиндра приводит в движение золотник другого. Одноцилиндровым поршневым прямодействующим насосам нужен сложный по устройству цилиндрический золотник плавающего типа.

Преимущества поршневых насосов: способность к "сухому" всасыванию, т.е. при наличии воздуха в приёмном трубопроводе насос откачивает воздух без дополнительного устройства; могут создавать высокие давления.

Недостатки поршневых насосов: большой вес и габариты, поэтому они не применимы для перекачки больших объёмов жидкости; пульсирующая подача жидкости в трубопроводе; наличие клапанов усложняет конструкцию и является частой причиной ненормальной работы насоса; сложность привода; быстрый износ поршневых колец и необходимость их замены; большие затраты времени на обслуживание и ремонт.

2.3 Шестеренные насосы

Шестерённые масляные насосы имеют привод от электродвигателя или через систему зубчатых колёс от коленчатого вала двигателя. Привод от коленчатого вала имеют новейшие насосы вспомогательных дизелей и главных двигателей малой мощности (во втором случае насосы выполняются реверсивного типа).

Рис. 2. Устройство и схема работы шестеренного насоса с редукционным клапаном: 1 - корпус; 2,4 - зубчатые колеса (шестерни),3 - приемный патрубок; 5 - перепускная полость; 6 - клапан; 7 - пружина; 8 - корпус клапана; 9 - регулировочный болт; 10 - контргайка; 11 - нагнетательный патрубок.

На Рис.2 показаны устройство и схема работы шестерённого насоса.

Масло всасывается из приёмного патрубка 3, подхватывается зубьями колёс (шестерён) 2 и 4, которые вращаются в разные стороны, переноситься определенными объемами во впадинах и затем при зацеплении шестерен выдавливается в нагнетательный патрубок 11. Вал, приводимый от двигателя, является ведущим, а другой - ведомым и свободно проворачивается в подшипниках скольжения. Рабочее давление в масляной системе, составляет 2-6 кг/смІ. Для регулировки давления имеется редукционный клапан 6. Тарелка клапана 6 прижимается пружиной 7, натяжение которой регулируется болтом 9 с контргайкой 10, клапан автоматически открывается при повышении давления выше установленного и перепускает часть масла обратно во всасывающий патрубок через перепускную полость 5.

Современные дизели большой мощности обслуживаются масляными насосами с автономным приводом от электродвигателя и выполняются нереверсивными. Преимуществом их является возможность поддержания постоянного давления в системе, возможность ремонта резервного насоса, простота устройства. У навесных насосов давление зависит от числа оборотов дизеля. С увеличением производительности заметно проявляются недостатки шестерёнчатых насосов: уменьшение к. п. д., чрезмерный шум, пульсирующий поток, влияние на производительность зазоров между зубьями и торцами шестерён и корпуса.

В современных дизелях шестерённые насосы применяют в качестве масляных и топливных насосов.

2.4 Винтовые насосы

Рабочим органом насоса служит винт червячного типа. Число винтов может быть от 1 до 5. Двухвинтовой насос изображен на рис. 3. Насос состоит из двух червячных винтов. Один винт является ведущим, другой - ведомым. Винты размещены в съёмном корпусе. Шейки винтов обычно вращаются в бронзовых опорно-упорных подшипниках. Масло поступает из всасывающей полости корпуса насоса, заполняет впадины и вытесняется винтами в нагнетательную полость. Между всасывающей и нагнетательными полостями обычно ставят предохранительно-редукционный клапан.

Винтовые насосы отличаются высокой производительностью, хорошими всасывающими качествами, бесшумностью работы и равномерностью подачи масла. Недостатками винтовых насосов является высокая стоимость насоса (требуется высокая точность изготовления винтов) и требовательность к чистоте перекачиваемой жидкости. На судах насосы применяют как масляные - в гидравлических системах и маслоперекачивающие.

Рис. 3 Схема двухвинтового насоса: 1,5 - опорно-упорные подшипники; 2,4 - ведомые винты; 3 - корпус; 6 - центральный ведущий винт.

2.5 Пластинчатые насосы

Устройство пластинчатого насоса показано на Рис. 4.

Рис. 4. Пластинчатый насос: 1 - корпус; 2 - лопасти; 3 - ротор; 4 - нагнетательный патрубок; 5 - пружина; 6 - всасывающий (приемный) патрубок.

Пластины 2 помещены в прорезях ротора 3, который вращается в корпусе 1. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил выходят из пазов и прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности корпуса. Для создания дополнительной выдвигающей силы устанавливают пружины 5. Пройдя всасывающий патрубок 6, пластина создаёт разрежение, жидкость всасывается и заполняет полость между корпусом и ротором. Всасывание продолжается до горизонтального положения пластины, после чего вторая пластина начнёт вытеснять жидкость из объёма между ротором и корпусом. Ротор может иметь от двух до двенадцати пластин, а также от одной до трёх полостей и несколько секций. Это даёт возможность создавать насосы высокой производительности и большого напора.

Многопластинчатые насосы (Рис 5) создают более равномерный поток жидкости без пульсаций.

Рис. 5. Многопластинчатые насосы: 1 - пластина; 2 - ротор.

Пластинчатые насосы создают давление до 30 кг/смІ и широко применяются для привода гидравлических палубных механизмов: лебёдок, брашпилей, кранов, а также для перекачки масла и топлива.

2.6 Водокольцевые насосы

Водокольцевые насосы получили широкое применение благодаря способности создавать глубокий вакуум. Устройство насоса показано на Рис. 6. Корпус цилиндрический. Ротор состоит из вала и насаженного на него барабана с рабочими лопастями. Лопасти прямые или изогнутые, изготовлены заодно с барабаном. Ротор размещен в корпусе со смещением (эксцентрично). Корпус насоса закрыт с торцов крышками. На одной крышке установлены всасывающий и нагнетательный патрубки.

Рис. 6 Водокольцевой насос: 1-крышка; 2-корпус; 3-всасывающее отверстие; 4-ротор; 5-нагнетательное отверстие; 6 - водяное кольцо.

Внутри насоса находиться вода, заливаемая перед пуском. При вращении ротора лопасти воздействуют на воду, отбрасывая ее к поверхности корпуса. В результате этого образуется водяное кольцо и серповидное пространство, являющееся рабочей полостью насоса.

На первой половине оборота ротора жидкость наподобие поршня отходит от ротора, образуя разрежение (правая часть рисунка), и перекачиваемая жидкость или газ засасывается в насос. Эта половина оборота ротора называется всасывающей.

На второй половине оборота ротора кольцо приближается к нему, сжимая и выталкивая засосанную жидкость или газ в нагнетательное отверстие и патрубок. Эта половина оборота ротора нагнетательная.

Очень важно, чтобы при работе насоса не было утечек воды из него и толщина водяного кольца оставалась постоянной. В противном случае внутренний диаметр водяного кольца увеличивается, оно отойдет от поверхности ротора в верхней части и перекачиваемый газ будет просачиваться из нагнетательной полости во всасывающую. Работа насоса резко ухудшиться.

Водокольцевые насосы применяются на судах в качестве вакуумных устройств в самовсасывающих центробежных насосах, в конденсаторах испарительных установок.

Основное достоинство насосов - простота работы и обслуживания. Насосы не имеют специальной системы смазки. Все зазоры между вращающимся ротором и неподвижным корпусом уплотнены рабочей жидкостью. Простота конструкции, отсутствие трущихся пар в проточной части обеспечивают надежность и долговечность работы насоса.

2.7 Радиально- и аксиально-поршневые насосы переменной производительности

Различают роторные радиально-поршневые насосы с радиальным расположением цилиндров относительно оси вращения ротора и аксиально-поршневые насосы с аксиальным расположением цилиндров относительно оси вращения цилиндрового блока. В первых насосах движение поршней (плунжеров) происходит в одной плоскости, во вторых - в пространстве.

Радиально-поршневые насосы

В этих насосах (Рис.7) цилиндры располагают звездообразно, причем оси их находятся в общей плоскости и пересекаются в одной точке. Ротор 4 насоса, представляющий собой блок из нескольких цилиндров, вращается в постоянном направлении. Вместе с блоком вращаются находящиеся внутри его цилиндров плунжеры 5 и шарнирно связанные с ними ползуны 6. Опорные части ползунов прижимаются под действием центробежной силы к внутренней поверхности окружающего их направляющего кольца 7 и скользят по этой поверхности. Направляющее кольцо при помощи цапф 8 подвешивается к неподвижно укрепленному корпусу 9 насоса так, что может смещаться вправо или влево внутри корпуса, не теряя с ним связи. Окруженная звездообразным ротором центральная неподвижная часть (цапфа) насоса имеет перемычку 1, отделяющую верхнюю 3 внутреннюю полость насоса от нижней 2. В положении, показанном на Рис.2, а, когда центр направляющего кольца 7 совпадает с центром звездообразного ротора 4, вращение последнего не вызывает подачи жидкости, заполняющей внутренние полости насоса. Плунжеры 5 вращаются вместе с ротором, но никакого движения внутри его цилиндров не получают.

Рис. 7. Схема радиально-поршневого насоса: 1 - перемычка; 2,3 - нижняя и верхняя полость насоса; 4 - ротор; 5 - плунжеры; 6 - ползуны; 7 - направляющие кольца; 8 - цапфы; 9 - корпус насоса

Сдвиг направляющего кольца вправо вызывает перемещение плунжеров в цилиндрах (Рис. 7, б), в результате чего плунжеры, продолжая вращаться вместе с ротором, одновременно получают возвратно-поступательное движение внутри цилиндров. При указанном направлении вращения ротора (против часовой стрелки) в нижнюю внутреннюю полость 2 жидкость будет всасываться, а в верхнюю полость 3 - нагнетаться. Если направляющее кольцо сместить влево, плунжеры также получат возвратно-поступательное движение в цилиндрах, но верхняя полость насоса окажется тогда всасывающей, а нижняя - нагнетательной. В присоединенных к этим полостям трубах направление движения жидкости изменится на обратное. Изменяя смещение кольца, т.е. получаемый им эксцентриситет по отношению к ротору, можно увеличивать или уменьшать ход плунжеров в цилиндрах, что будет изменять подачу, развиваемую насосом.

Применяют также схемы, в которых плунжеры опираются на кольцо при помощи роликов. Цилиндры располагают в один или несколько рядов (5-13 цилиндров в каждом ряду). Уплотнение плунжеров цилиндров достигается путем обеспечения минимального диаметрального зазора (0,03-0,04 мм). Радиально-поршневые насосы имеют большой срок службы. Они находят применение в мощных гидроприводах морских судов.

Аксиально-поршневые насосы.

Рис. 8. Схема аксиально-поршневого насоса: 1-крышка блока цилиндров; 2 блок цилиндров; 3-поршни; 4-шатуны; 5-регулировочный диск (шайба); 6-кардан; 7-ведущий вал; 8-отверстия.

Насос (Рис. 8) состоит из цилиндрового блока 2 с поршнями 3, связанными при помощи шатунов 4 с наклонным диском (шайбой) 5. Цилиндровый блок получает вращение от ведущего вала 7 с помощью кардана 6. Распределение жидкости происходит через окна а и b золотника и отверстия 8 в цилиндровом блоке. Если ведущий вал 7 и цилиндровый блок 2 расположить на одной оси (угол у = 0), то подача насоса также будет равна нулю, так как поршни 3, вращаясь вместе с блоком, не будут иметь осевых перемещений относительно своих цилиндров. При отклонении оси вала 7 от оси цилиндрового блока 2 на некоторый угол у, как это показано на схеме, поршни 3 получат наряду с вращательным движением совместно с блоком еще возвратно-поступательное движение внутри цилиндров, поэтому насос будет давать подачу рабочей жидкости определенного направления. Например, для указанных на схеме направления вращения и угла у верхнее окно а будет всасывающим, а нижнее В-нагнетательным. Если при неизменном направлении вращения отклонить ось вала 7 на угол V в противоположном направлении от оси блока 2, то окно а станет нагнетательным, а b - всасывающим. Изменение направления вращения приводного вала также изменило бы направление потока рабочей жидкости, но этого никогда не делают, так как выгоднее иметь приводной электродвигатель постоянного направления вращения. Таким образом, изменяя размер и знак угла у, регулируют значение и направление подачи насоса. Обычно наибольший угол у составляет 30°, а количество цилиндров в блоке 7-9. Поршень (плунжер) сажают в цилиндр с диаметральным зазором в пределах 0,01-0,02 мм, который обычно обеспечивают притиркой. Помещенный в смазанный вертикально расположенный цилиндр поршень должен медленно опускаться под действием собственного веса.

Одним из основных требований при обработке пары "поршень - цилиндр" является обеспечение цилиндричности их рабочих поверхностей; овальность и конусность их не должны превышать соответственно 0,002 и 0,005 мм.

Радиально и аксиально-поршневые насосы должны работать на определенном сорте рабочей жидкости (масле), так как от физико-химических свойств этой жидкости во многом зависит работоспособность насоса. Масло следует заливать в насос (гидросистему) через заливной фильтр, обеспечивающий надежную фильтрацию масла. Перед заливкой масло проверяют на соответствие государственному стандарту или техническим условиям. При заливке масла должен быть обеспечен выход воздуха из насоса (гидросистемы) через соответствующие отверстия, закрываемые пробками.

Во время эксплуатации насоса необходимо поддерживать требуемую чистоту рабочего масла путем своевременной очистки фильтров, спуска отстоя и замены отработавшего масла. Периодически следует производить анализ рабочего масла. Насос и всю гидросистему следует содержать в чистоте.

На работу насосов гидроприводов оказывает влияние также колебание температуры рабочего масла. При обслуживании насосов необходимо наблюдать за температурой рабочего масла и поддерживать его в пределах, указанных в инструкции по эксплуатации. При подготовке к действию насос необходимо осмотреть снаружи и убедиться в его исправности. При обнаружении ослабления болтов, крепящих гидронасос в установке, их следует подтянуть. Если гидронасос и его трубопровод не полностью заполнены маслом, то масло следует добавить. Насос запускают лишь после того, как подготовлен к работе гидропривод в целом. Во время работы насоса необходимо наблюдать за показаниями контрольно-измерительных приборов, которые должны соответствовать паспортным данным насоса. При подтекании масла из-под фланцев, мест разъемов крышек и подсоединений трубопроводов необходимо подтягивать крепежные детали. Нельзя допускать подсосы воздуха в гидросистему. При появлении ударов и стуков, свидетельствующих о ненормальной работе или поломке деталей насоса, его следует остановить и устранить причины неисправности. Пуск любого насоса без наличия в нем масла не допускается.

2.8 Центробежные насосы

Основным рабочим органом насоса является колесо 2 с лопастями (крылатка), насаженное на вал 3. Применяются колеса с лопастями загнутыми вперед, загнутыми назад или прямыми (радиальными).

Для пояснения работы центробежного насоса приведен Рис. 9

Рис. 9. Схема центробежного насоса: 1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - вал; 4 - всасывающий трубопровод; 5 - нагнетательный трубопровод.

Колесо вращается с большой скоростью в корпусе насоса и вода, находящаяся между лопастями колеса, отбрасывается от центра на периферию под действием центробежных сил в спиральный клапан - "улитку", переходящую в нагнетательный трубопровод 5. Так как вода отбрасывается из каналов рабочего колеса на периферию, то в его центральной части образуется вакуум, под действием которого всасывается вода из трубопровода 4. Насосы, в большинстве своём, располагаются в нижней части машинного отделения, поэтому находятся всегда под напором столба воды, что обеспечивает лучшее всасывание воды насосом. Для экономии места в машинном отделении насосы устанавливают вертикально. Для удобства производства ремонтов и осмотров насосы большого размера делаются с разъёмным корпусом.

На (Рис. 10, а) показана схема работы многоступенчатого центробежного насоса. На одном валу укреплено несколько колёс. Всасываемая жидкость подводится к первому колесу (первая ступень), а нагнетаемая им жидкость подводится на всасывание ко второму колесу (вторая ступень) и т.д.

Рис. 10 Схема действия центробежных насосов: а) с последовательным соединением колес; б) с параллельным

При последовательным подключением колес производительность насоса равна производительности одного колеса, а общий напор насоса будет равен сумме напоров отдельных ступеней.

Многоступенчатые насосы применяются в качестве питательных насосов с высокими параметрами.

В многопоточном насосе (Рис. 10, б) колёса насоса работают параллельно. Нагнетаемая ими жидкость идёт в одну общую трубу. При параллельной схеме подключения в работу нескольких колёс напор насоса будет равен напору одного колеса, а производительность насоса будет равна сумме производительности отдельных колёс. Многопоточные насосы применяются в качестве водоотливных, пожарных насосов на крупнотоннажных судах, грузовых насосов танкеров, т.е. там, где требуется большая производительность.

По конструкции эти насосы бывают самовсасывающие или несамовсасывающие, с горизонтальным или вертикальным расположением вала.

Центробежные насосы распространены на судах наиболее широко: устанавливают для перекачки воды и нефтепродуктов, что способствует следующие достоинства насосов:

равномерная подача жидкости;

простота устройства. Что повышает надежность работы насоса;

возможность перекачки сильно загрязненных жидкостей;

прямое соединение с быстроходны двигателем.

Основным недостатком центробежных насосов является отсутствие сухого всасывания. Поэтому их проектируют для работы с подпором. (ниже уровня перекачиваемой жидкости). В последние годы применяют самовсасывающие центробежные насосы, имеющие вакуумное устройство - на вал навешен водокольцевой насос.

2.9 Вихревые насосы

Вихревые насосы применяются на судах в системах санитарной воды, в системах охлаждениях ДВС, в качестве питательных насосов в паровых котлах и т.п.

Вихревые насосы изготавливаются с закрытыми и открытыми колесами, в одно и многоступенчатом исполнении.

Рис. 11. Схема вихревого насоса

Принцип действия одноступенчатого насоса (Рис.11): жидкость из всасывающего отверстия поступает к лопастям. Под действием центробежной силы жидкость отбрасывается в боковые каналы, при этом завихряется. Лопасти придают жидкости вихревое движение в кольцевом канале, заставляя ее перемещаться к нагнетательному отверстию. Одна и та же частица жидкости несколько раз попадает на лопасти и сбрасывается с них на своем пути, получая постоянное приращение энергии. В этом работа насоса сходна с действием многоступенчатого центробежного насоса. Благодаря многократному приращению энергии жидкости вихревой насос создает в 3-4 раза больший напор, чем центробежный при одинаковых оборотах. В этом состоит одно из преимуществ вихревого насоса.

Высокими эксплуатационными показателями отличаются центробежно-вихревые насосы, в которых удачно использованы достоинства центробежных и вихревых. (Рис.12)

Рис. 12. Центробежно-вихревой насос: 1-вал; 2-крышка; 3-корпус насоса; 4-8-корпус подшипников; 5-вихревое колесо; 6-центробежное колесо; 7-уплотнение; 9 - шариковый подшипник;

Центробежно-вихревой насос представляет собой блок из двух насосов - центробежного и вихревого, собранных на общем валу и соединенных между собой последовательно по ходу перекачиваемой жидкости. Насос имеет осевой подвод воды; на всасывающее линии его устанавливают центробежное колесо, обеспечивающее высоту всасывания до 5-7 м. Затем вода попадает в камеру вихревого колеса, где ей сообщается высокий напор. Таким образом в одном насосе удается объединить три важных качества: обеспечение большой высоты всасывания, присущей центробежным насосам, обеспечение большого напора, присущего вихревым насосам, и самовсасывание, также присущее вихревым насосам.

Отечественные насосы типа ЦВ изготавливаются с подачей 14-36 м3/ч и напором до 280 м ст. жидкости. Выпускаются также самовсасывающие центробежно-вихревые насосы ЦВС, имеющие воздушный колпак. Насосы типа ЦВ имеют к. п. д. порядка 0,45-0,48. Маркируют их следующим образом: ЦВ - центробежно-вихревой; первая цифра - подача в л/с; вторая цифра - напор в м вод. ст.

2.10 Осевые насосы

Осевые насосы применяются на судах в качестве аварийно-осушительных, для прокачки конденсаторов и других целей, где требуется большая производительность при невысоких напорах. Имея небольшие размеры, осевые насосы могут устанавливаться вертикально и горизонтально. Приводом насоса служит электродвигатель. Насосы могут быть одно - и многоколёсными, когда на одном валу последовательно насажено несколько колёс для увеличения напора насоса. Судовой осевой насос показан на Рис. 13.

Рис. 13. Схема осевого насоса: 1 - вал; 2,5 - обтекатели; 3 - направляющие лопасти; 4 - корпус; 6 - лопасти пропеллера.

2.11 Струйные насосы

Принципиальным отличием струйных насосов от остальных насосов является отсутствие движущихся деталей, что повышает их надежность работы и соответственно срок службы.

Рабочим органом струйных насосов служит струя жидкости или газа (обычно вода - водоструйные, пар - пароструйные или сжатый воздух - воздухоструйные.)

По назначению и устройству они делятся на эжекторы и инжекторы.

Эжекторы - это струйные насосы, предназначенные для всасывания, т.е. для удаления жидкости или газа из помещения или какого-либо устройства.

Рис. 14 Схема работы эжектора: 1 - сопло; 2 - всасывающая труба; 3 - нагнетательная труба.

Работа эжектора (Рис. 14):

к рабочему соплу 1 (диффузору) подводиться под давлением рабочее тело (вода, пар или сжатый воздух). За счет сужения сопла увеличивается скорость движения струи. Быстродвижущаяся струя в трубе 2 создает разрежение. Жидкость засасывается в трубу 2, а оттуда идёт по трубопроводу 3, где она смешивается с рабочим телом. Недостатком струйных насосов, является низкий к. п. д и неавтономность работы. К положительным качествам относятся: простота конструкций, высокая надёжность и долговечность, способность к самовсасыванию, возможность перекачивать сильно загрязненные жидкости, равномерная подача жидкости без пульсаций в трубопроводе. возможность работы в затопленном помещении. Эжекторы применяю на судах для создания вакуума в конденсаторах паровых установок, в вакуумных опреснителях, в качестве водоотливных насосов - для откачки аварийной воды из отсеков, при мойке трюмов судов после перевозки руды и угля, в качестве фекальных насосов, для зачистки грузовых и балластных танков на танкерах и др. целей. Инжекторные струйные насосы на судах не получили применения.

2.12 Мембранные насосы

Мембранный (диафрагменный) насос - объёмный насос, рабочий орган которого - гибкая пластина (диафрагма, мембрана), закреплённая по краям. (рис.15) Пластина изгибается под действием рычажного механизма (механический привод) или в результате изменения давления воздуха (пневматический привод) или жидкости (гидравлический привод), выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе.

Такие насосы встречаются на морских судах для окраски, осушения трюмов, для очистки днищ, кессонов для подводных работ, систем пожаротушения, резервуаров, содержащих сточные воды.

Рис. 15 Мембранный насос

1. Шаровые клапана забора/выпуска.

2. Диафрагма (мембрана).

3. Корпус головки дозирующего насоса.

4. Защита головки.

Достоинства насосов:

надёжная простая конструкция - отсутствие двигателя и редуктора, нет вращающихся деталей;

в качестве привода - энергия сжатого воздуха, отсутствие искрообразования, абсолютная безопасность при работе с горючими жидкостями;

компактные размеры и малый вес;

универсальность применения насосов - перекачка воды, вязких жидкостей, жидкостей с твердыми включениями до 12-15 мм в диаметре;

в насосах нет уплотнений и подшипников - гарантия отсутствия утечек и износа основных деталей;

простота регулирования производительности от нуля до максимума посредством изменения количества подаваемого воздуха;

для работы насоса не требуется смазка механизмов и обслуживание;

Недостатки мембранных насосов:

мембрана при работе значительно изгибается, что приводит к её быстрому разрушению;

конструкция мембранного насоса предполагает использование клапанов, которые могут выйти из строя при их загрязнении.

2.13 Подготовка к пуску, обслуживание во время работы и остановка судовых насосов

Перед пуском насоса необходимо произвести наружный осмотр и убедиться в том, что пуску насоса ни что не препятствует, т.е. что на корпусе насоса, на движущихся частях соприкасающихся с ним деталей нет посторонних предметов. Убедиться в исправном состоянии арматуры, в наличии и исправности всех штатных контрольно - измерительных приборов; проверить, открыты ли краны к манометрам и мановакууметрам; убедиться в исправном действии аварийно-предупредительной сигнализации и защиты; произведен замер сопротивления изоляции обмоток электромотора, которое должно быть не менее 1 МоМ.

Убедившись в том, что насос исправен и пуску его ничего не препятствует, запускают насос согласно инструкции по его обслуживанию.

Поршневые насосы пускают в ход при открытых всасывающем и напорном клапанах. Центробежные насосы пускают в ход при открытом всасывающем клапане и закрытом (либо чуть приоткрытом) нагнетательном клапане, а после запуска насоса нагнетательный клапан постепенно открывают. Перед пуском насоса, если нужно, заливают всасывающую магистраль и корпус насоса перекачиваемой жидкостью (если насос не имеет самовсасывающей приставки). Во время работы насоса наблюдают за показаниями контрольно-измерительных приборов, работой сальников, плотностью соединений насоса и звуком, издаваемым работающим насосом. При появлении ненормального шума или стуков насос следует остановить для выявления и устранения причины неисправности. Для вывода поршневого насоса из действия нужно остановить электродвигатель, закрыть клапаны на напорном и всасывающем трубопроводах и краны к манометру и мановакууметру.

Для вывода из действия центробежного насоса нужно закрыть нагнетательный клапан, остановить электродвигатель, затем закрыть всасывающий клапан и краны к манометру и мановакууметру.

3. Судовые вентиляторы

По конструкции судовые вентиляторы делятся на центробежные и осевые, а по назначению - вдувные (приточные), вытяжные и ветрогоны. Устройство и принцип действия центробежного и осевого вентилятора аналогично центробежному и осевому насосу.

На Рис. 16 Изображен центробежный вентилятор

Рис. 16 Вентилятор центробежный: 1-корпус; 2 - рабочее колесо; 3-приемный патрубок; 4-вал; 5-электродвигатель.

Осевые вентиляторы более просты по устройству и более компактны, но по создаваемому напору они уступают центробежным. (рис. 17)

Рис. 17. Осевой вентилятор для охлаждения компьютера

4. Судовые компрессоры

По конструкции судовые компрессоры бывают поршневые, осевые, центробежные, ротационные и спиральные. Наибольшее применение получили поршневые компрессоры, которые применяют в системах сжатого воздуха МКО, в холодильных установках, в качестве палубных для производства палубных работ.

Поршневые компрессоры

Поршневые воздушные компрессоры бывают одно-, двух-, или трехступенчатые. Количество ступеней зависит от конечного давления сжатого воздуха: для получения давления до 35 бар компрессоры выполняют двухступенчатыми, для более высокого давления - трехступенчатыми. Необходимость применения многоступенчатых компрессоров объясняется тем, что степень сжатия воздуха в одной ступени не должна превышать 8. При более высоких степенях сжатия температура в цилиндре может повыситься настолько, что произойдет самовоспламенение паров масла, поступающего на смазку цилиндров компрессора, а это может привести к взрыву и разрушению компрессора.

Для привода компрессора применяют электродвигатели (электрокомпрессоры) и дизели (мотокомпрессоры). Последние применяют как аварийные. По Правилам Регистра Украины суда с неограниченным районом плавания должны иметь не менее двух компрессоров (допускается применять в качестве резервного компрессор с приводом от главного двигателя)

В зависимости от расположения ступеней компрессоры бывают последовательного сжатия - тандем и дифференциальные (Рис. 18)

Трущиеся детали компрессора смазываются разбрызгиванием. Уровень масла в картере контролируют по маслоуказателю. Компрессор может охлаждаться как пресной, так и забортной водой. Каждая ступень имеет предохранительный клапан, который ежегодно осматривается и пломбируется Регистром. После каждой ступени установлены сепараторы-водомаслоотделители инерционного типа.

Рис. 18. Схемы трехступенчатых компрессоров сжатого воздуха: а - Тандем; б - дифференциального типа

Рис. 19. Поршневой компрессор с дифференциальным поршнем.

Перед пуском поршневого компрессора необходимо проверить наличие масла в картере и масленках, открыть продувочные краны сепараторов-водомаслоотделителей. Провернуть коленчатый вал компрессора на 2-3 оборота, открыть запорный клапан воздухохранителя. После набора полных оборотов закрыть краны продувания. Проверить отсутствие посторонних шумов и температуру холодильников и компрессоров.

Винтовые компрессоры

Основным элементом винтового компрессора является винтовая пара, состоящая из нескольких роторов (ведущего и ведомых, которые вращаются навстречу друг другу. Число роторов от одного дотрех. Сжатие воздуха осуществляется за счет вращения роторов винтовой пары навстречу друг другу. Конструктивные особенности винтовых компрессоров позволяют добиться большей производительности при меньшей мощности двигателя (по сравнению с поршневым компрессором). Этот факт обуславливает не только большую длительность ресурса, но и значительную экономию электроэнергии - до 40-50%. Кроме того, винтовые компрессоры имею меньшие массогабаритные параметры, обладают гораздо более низким уровнем шума и значительно проще в эксплуатации и обслуживании, долговечны (до 10 лет постоянной работы);

легкость монтажа, не имеют пульсации воздушного давления при запуске, длительная устойчивая работа (способны работать 24 часа в сутки), высокий КПД 92%.

Недостатки - относительно высокая стоимость компрессора ввиду технологической сложности его изготовления.

Рис. 20 Устройство двухвинтового компрессора

Ротационные компрессоры

Особенностью ротационных компрессоров по сравнению с поршневыми является отсутствие кривошипно-шатунного механизма и возвратно-поступательно движущегося поршня. Поэтому ротационные компрессоры имеют хорошую уравновешенность, сравнительно малую массу, меньшее количество движущихся частей, подвергающихся износу, а также отсутствие всасывающих, а в некоторых конструкциях и нагнетательных клапанов. Они проще в обслуживании и более надежны в работе. К недостаткам ротационных компрессоров можно отнести сложность их изготовления и ремонта, большой износ движущихся частей.

Все многообразие конструкций ротационных компрессоров можно свести к двум основным типам:

компрессоры с вращающимся ротором, ось которого фиксируется относительно оси цилиндра (пластинчатые ротационные компрессоры);

компрессоры с катящимся ротором, ось которого вращается вокруг оси цилиндра, и ротор при этом обкатывает цилиндр.

Ниже описаны ротационные компрессоры с катящимся ротором фирмы "Rotasco" (Япония). Удачное решение схемы смазки компрессора и подбор пары трения позволили получить ротационный компрессор одноступенчатого сжатия, который успешно эксплуатируют в холдильных установках.

"Rotasco" относится к группе компрессоров с катящимся ротором.

На рис. 21 показана принципиальная схема работы компрессора "Rotasco". В цилиндрическом корпусе 1 на валу 3 эксцентрично насажен поршень 4. Диаметр и эксцентриситет поршня подобраны так, что он касается поверхности цилиндра по линии, разделяющей рабочий объем цилиндра от полости всасывания и нагнетания.

Шибер (пластина) 2, прижимающийся к поршню в верхней части цилиндра, делит рабочий объем его на две рабочие полости. Шибер может совершать колебательное движение. В целях лучшего уплотнения шибера с ротирующим поршнем и уменьшения трения в рабочую поверхность шибера вложена специальная уплотняющая полоска, прижимающаяся к поверхности поршня с помощью пружины. Для лучшего соприкосновения катящегося поршня со стенками цилиндра поршень обтянут тонкостенной эластичной втулкой из высококачественной специальной стали.

Рис. 21. Последовательность процессов всасывания, сжатия и нагнетания в ротационном компрессоре: 1-корпус; 2 - шибер (пластина); 3-вал; 4-поршень

К недостаткам пластинчатых ротационных компрессоров относится большой износ неметаллических пластин и значительные потери мощности на трение пластин в пазах и при скольжении по цилиндру. Кроме того, существуют значительные трудности по обеспечению высоких требований к качеству пластин. Энергетическая эффективность пластинчатых компрессоров ниже, чем у поршневых компрессоров, как вследствие указанных причин, так и из-за значительных перетечек газа.

Ротационные компрессоры нашли применение в холодильных установках холодопроизводительностью до 1000 кВт при работе на аммиаке и хладонах.

Спиральные компрессоры

Спиральные компрессоры с каждым годом находят все большее применение в технике и прежде всего в холодильной. Это обусловлено тем, что они более надежны в эксплуатации, содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые, производят меньше шума и имеют больший ресурс эксплуатации.

В 1905 г. французский инженер Леон Круа разработал конструкцию спирального компрессора и получил на нее патент. Однако в то время эта технология не могла быть реализована в жизнь, т.к. отсутствовала необходимая производственная база. Поэтому конструкцию работающего прототипа пришлось ждать до второй половины двадцатого века, т.к. для эффективного функционирования, в спиральном компрессоре необходимо обеспечение малого конструктивного зазора в сопрягаемых деталях (спиралях). Такая точность стала возможной только при прецизионной машинной обработке, разработанной в течение второй половины двадцатого века, чем и объясняется относительно недавнее появление спирального компрессора на рынке высокотехнологического оборудования. Последние несколько лет объем производства спиральных компрессоров быстро увеличивается, и к январю 2000 г. было произведено свыше 20 млн. компрессоров.

Спиральные компрессоры нашли применение во всех основных системах воздушного кондиционирования, включая сплит и мультисплит модели, напольные версии и в чиллерах, руфтопах (крышных кондиционерах) и тепловых насосах. Типичным применением является кондиционирование воздуха в квартирах, на кораблях, фабриках и больших зданиях, также на АТС, в процессах охлаждения и на транспорте. Холодильные спиральные компрессоры широко используются в компрессорно-конденсаторных агрегатах, в системах "выносного холода" супермаркетов, в промышленном холоде и в транспортных установках, включая контейнеры. Границы холодопроизводительности для спиральных компрессоров постоянно увеличиваются и в настоящее время приближаются к 200 кВт при использовании многокомпрессорной станции.

Рабочими органами спирального компрессора является две спиральные пластины. Вставленные в друг друга.

(Рис. 22, б) Спираль НС неподвижна. Центр спирали движется по окружности радиусом R. Вращение осуществляется валом с эксцентриком, который шарнирно соединен с противоповоротным устройством. Подвижная спираль ПС не вращается вокруг своей оси. Она совершает движение только по определенной орбите радиусом R вокруг оси неподвижной спирали, совпадающей с осью вала. Повороту вращающейся спирали вокруг своей оси препятствуют противоповоротное устройство.

В ценре неподвижной пластины расположено нагнетательное отверстие Подвижная и неподвижная пластины имеют одинаковые размеры, но противоположное направление закрутки спиралей. Если спирали вставлены одна в другую, стенками спиралей образуются ячейки. некоторые из их замкнуты. Объем замкнутых ячеек при движении подвижной спирали изменяется. Газ, находящийся в замкнутом объеме. Сжимается и направляется в нагнетательное отверстие.

Рис. 22 Спиральный компрессор: а - конструкция: б - взаимное положение спиралей по углу поворота

I-положение 0°

1-неподвижная спираль; II-положение 90°

2-подвижная спираль; III-положение 180°

3-эксценрик; IV-положение 270°

4-противоповоротное устройство;

5-опрный подшипник;

6-нижний подшипник;

7-всасывающий патрубок;

8 - масляный поддон.

На Рис. 22 б показаны взаимные положения спиралей при перемещении подвижной спирали по кривой орбите через 90°. Цикл всасывания совершается за 1 оборот вала компрессора. Цикл сжатия и нагнетания длиться от 2 до 2,5 оборотов в зависимости от угла закрутки спирали и размера окна нагнетания. Все три фазы - всасывание, сжатие и нагнетание происходят одновременно.

Центробежные и осевые компрессоры

Центробежный компрессор, часто называемый в технике турбокомпрессором, изображен на рис. 23. В нем установлен вал 1 в подшипниках скольжения 2. На валу напрессованы колеса 3, оснащенные по окружности лопатками 4. При вращении колес центробежная сила выбрасывает массу газа или паров из межлопаточных каналов, сжимает их и перемещает из всасывающего патрубка 5 в нагнетательный патрубок 6. Этот компрессор трехступенчатого сжатия. Для предотвращения выхода сжатой среды в атмосферу установлено уплотнение вала 7.

Рис. 23. З-х ступенчатый центробежный компрессор

Меньшее применение получили осевые компрессоры. На Рис. 24 изображен многоступенчатый осевой компрессор.

Рис. 24 Осевой компрессор

Компрессор имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6. На внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5. Всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси К. (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессоров между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа.