АССОЦИАЦИЯ МОРСКИХ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ Э. В. КОРНИЛОВ П. В. БОЙКО Э. И. ГОЛОФАСТОВ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ СПРАВОЧНИК Авторы выражают благодарность и признательность СКОПЦОВОЙ Галине Петровне, директору научнотехнической библиотеки ОНМУ — за оказанную помощь в подборке материалов по теме данного издания; ВИННИЧЕНКО Сергею Александровичу, механику 1-го разряда — за предоставленную техническую информацию по эксплуатации вспомогательных механизмов на судах. Одесса 2009 1 ББК 88.2(4Ук=Р)69 К 52 УДК 87.049(401.48-9)(039) Корнилов Э.В., Бойко П.В., Голофастов Э.И. К 52 Справочник по вспомогательным механизмам и судовым системам. – Одесса, Експресс#Реклама, 2009. – 290 с.: ил. ISBN 978-966-691-232-8 Авторы: КОРНИЛОВ Эдуард Васильевич – инженер-механик 1-го разряда БОЙКО Петр Васильевич– кандидат технических наук, инженер-механик 2-го разряда ГОЛОФАСТОВ Эдуард Иванович – инженер-механик 1-го разряда Рецензент: СУВОРОВ Петр Семенович – доктор технических наук, 1-й заместитель Дунайской комиссии Авторы ставили своей целью в одной книге сконцентрировать основной справочный материал по судовым вспомогательным механизмам, не претендуя на его полноту ввиду ограниченного объема справочника. В данном справочнике рассматриваются вспомогательные механизмы и оборудование, которое является неотъемлемой частью силовой установки и расположенный в МО. В справочнике изложены сведения о назначении и принципах действия типовых конструкций центробежных, ротационных, поршневых, струйных и вихревых насосов, которые имеют подобные аналогичные конструкции различных фирм изготовителей, их тактико#технические характеристики, особенности эксплуатации и ремонта. Справочник ни в коей мере не должен подменять учебную литературу и действующую документацию: описания, инструкции по обслуживанию. Назначение справочника – дать практический совет, рекомендацию судовому специалисту помочь глубже и шире осмыслить, почему при обслуживании конкретного механизма требуется выполнять те или иные действия, помочь самостоятельно расширить знания по эксплуатации вспомогательных механизмов. В данном справочнике уделено вниманию вспомогательному оборудованию связанным с требованием МАРПОЛ 73/78 по предотвращению загрязнения моря и водной среды. Справочник предназначен для судовых механиков, эксплуатирующих судовые силовые установки морских судов. ISBN 978-966-691-232-8 2 © Э. В. Корнилов, 2009 © П. В. Бойко, 2009 © Э. И. Голофастов, 2009 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ...................................................................................................7 ГЛАВА I. СУДОВЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ........................9 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .........................................................................................................9 1.2. СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ......................................................................................................9 1.2.1. Назначение и составные части судовых систем ................................................................9 1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ СИСТЕМ......................................................................10 1.4. ПУТЕВАЯ АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДОВ СУДОВЫХ СИСТЕМ .................................12 1.4.1 Запорно#переключающая арматура ................................................................................ 17 1.4.2. Устройство клапанов с пропуском жидкой среды в одном направлении ...................... 21 1.4.3. Быстрозапорные клапаны .............................................................................................. 22 1.4.4. Предохранительные клапана .......................................................................................... 24 1.4.5. Исполнительные механизмы клапанов ........................................................................... 25 1.4.6. Конденсационные горшки ............................................................................................... 27 1.4.7. Запорно#проходные клапана .......................................................................................... 31 1.4.8. Конструкции пробок ........................................................................................................ 33 ГЛАВА II. НАСОСЫ СУДОВЫХ СИСТЕМ ..........................................................................34 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .......................................................................................................34 2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ......................................35 2.2.1. Основные параметры насосов ......................................................................................... 37 2.3. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ .........................................................................................38 2.3.1. Конструктивная схема и принцип действия центробежного насоса ............................... 38 2.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ......................................................40 2.4.1. Параллельная и последовательная работа центробежных насосов .............................. 41 2.5. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ НАСОСЫ.....................................................................................42 2.6. ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИИ СУДОВЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ, КАК ВЕРТИКАЛЬНЫХ, ТАК И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ .......................................................................44 2.7. НАСОСЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ...............................................................................45 2.8. ПОЖАРНЫЕ НАСОСЫ ..................................................................................................49 2.9. ОСУШИТЕЛЬНЫЕ НАСОСЫ .........................................................................................52 2.10. ОСЕВЫЕ И ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ ...............................................................................60 2.10.1. Конструктивная схема и принцип действия осевого насоса ......................................... 60 2.10.2. Характеристики осевых насосов ................................................................................... 62 2.10.3. Особенности обслуживания осевых насосов................................................................ 63 2.11. ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ ..................................................................................................64 2.12. РАБОТА НАСОСОВ В СОСТАВЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ................................65 2.12.1. Характеристики гидравлических систем ....................................................................... 65 2.12.2. Совместные характеристики работы насосов и систем ................................................ 66 2.13. ОСОБЕННОСТИ КОНCТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ .......................................................................................67 2.13.1. Особенности обслуживания центробежных насосов ................................................... 69 2.13.2. Основные неисправности в работе центробежных насосов и меры по их устранению 70 2.14. ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ ..............................................................................................73 2.14.1. Конструктивная схема и принцип действия поршневого насоса .................................. 73 2.14.2. Характеристики поршневых насосов ............................................................................ 76 3 2.14.3. Особенности обслуживания поршневых насосов ......................................................... 77 2.14.4. Основные неисправности в работе поршневых насосов и меры по их устранению ........................................................................................................... 78 2.15. СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ ..................................................................................................80 2.15.1. Конструктивная схема и принцип действия струйного насоса ...................................... 80 2.15.2. Типовые струйные насосы ............................................................................................. 82 2.15.3. Горизонтальный односекционный двухступенчатый воздушный эжектор .................. 84 2.15.4. Особенности обслуживания струйных насосов ............................................................ 88 2.16. НАСОСЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ................................................................89 2.16.1. Гидравлическая система «ФРАМО», используемая на танкерах ................................. 92 2.16.2. Однороторный (одновинтовый) насос .......................................................................... 94 ГЛАВА III. ГИДРОМОТОРЫ И НАСОСЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СУДОВЫХ СИСТЕМ.......96 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ......................................................................................................96 3.2. РАДИАЛЬНО#ПОРШНЕВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ (НАСОСЫ ГИДРОМОТОРЫ) ............96 3.2.1. Общие сведения .............................................................................................................. 96 3.2.2. Радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы ............................................. 100 3.3. РОТОРНЫЕ АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ .....................................101 3.3.1. Общие сведения ............................................................................................................ 101 3.3.2. Механизм карданной связи ........................................................................................... 104 3.3.3. Двойной (несиловой) кардан......................................................................................... 104 3.3.4. Аксиальные роторно-поршневые насосы бескарданной схемы .................................. 107 3.4. ПЛАСТИНЧАТЫЕ ГИДРОМАШИНЫ ...........................................................................112 3.4.1. Пластинчатые насосы одинарного действия ................................................................. 112 3.4.2. Многопластинчатые насосы........................................................................................... 113 ГЛАВА IV. ШЕСТЕРЕННЫЕ И ВИНТОВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ ........................................115 4.1. ШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ...........................................................................................115 4.2. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ И МНОГОШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ ....................................118 4.3. ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ..................................................................................................119 4.3.1. Двухвинтовой насос с синхронизирующими шестернями ............................................ 121 4.3.2. Насосы с вращающимися поршнями............................................................................. 123 4.4. ОСОБЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ РОТОРНЫХ НАСОСОВ .....................................124 4.5. ПРОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ ..................125 ГЛАВА V. КОМПРЕССОРЫ ..............................................................................................127 5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .....................................................................................................127 5.2. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА . 128 5.3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОМПРЕССОРОВ ............................................................129 5.4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДУШНЫХ КОМПРЕССОРОВ ..................131 5.5. КОНСТРУКЦИЯ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «БУРМЕЙСТЕР И ВАЙН» .....................132 5.5.1. Конструктивные особенности компрессоров фирмы «БУРМЕЙСТЕР и ВАЙН».......... 132 5.3.2. Технические характеристики компрессоров................................................................. 134 5.6. КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРОВ ТИПА WP-2355D .................................................135 5.7. КОНСТРУКЦИЯ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «ХАМВОРТИ» ТИПА 2SF4 ...................136 5.7.1. Конструкция компрессоров типа 2SF4.......................................................................... 136 5.8. КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «ХАТЛАПА» ТИПА W ..........................139 4 5.9. ОСОБЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ ......................140 5.10. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ ......................141 5.11. ЗАЗОРЫ В УЗЛАХ КОМПРЕССОРОВ (В ММ) ..........................................................145 5.11.1. УВЕЛИЧЕНИЕ ЗАЗОРОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗНОСА ..............................................146 5.12. РОТАЦИОННЫЕ ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОМПРЕССОРЫ ..............................................147 5.13. ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ....................................................................................149 ГЛАВА VI. КОНСТРУКЦИИ ФРЕОНОВЫХ КОМПРЕССОРОВ СИСТЕМ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК ....................................................................................................152 6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .....................................................................................................152 6.2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА И ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН ..................................................153 6.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФРЕОНОВЫХ КОМПРЕССОРАХ............................................155 6.4. СРЕДНИЙ ПОРШНЕВОЙ БЕСКРЕЙЦКОПФНЫЙ НЕПРЯМОТОЧНЫЙ ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ БЕССАЛЬНИКОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР ПБ ...........................158 6.5. КЛАПАННАЯ ГРУППА КОМПРЕССОРА П220 ...........................................................160 6.6. САЛЬНИК КОМПРЕССОРА П220 ................................................................................161 ГЛАВА VII. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ....................................................................163 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .....................................................................................................163 7.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ..................................164 7.3. МАСЛООХЛАДИТЕЛИ, ОХЛАДИТЕЛИ ПРЕСНОЙ ВОДЫ И ВОЗДУХА.....................166 7.4. ТОПЛИВОПОДОГРЕВАТЕЛИ ......................................................................................167 7.5. ОХЛАДИТЕЛИ НАДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ...............................................................169 7.6. ПЛАСТИНЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ...................................................171 7.7. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ....173 7.8. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ..................................................................................................................175 7.9. ВЕНТИЛЯЦИЯ И ОСУШЕНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ..............................176 ГЛАВА VIII. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ МОРСКИХ СУДОВ .......................177 8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ......177 8.2. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТИПА «Д» ..................................................178 8.3. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА «АТЛАС» ...................................................181 8.4. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА «НИРЕКС» .................................................184 8.5. АДИАБАТНЫЕ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ТИПА «НИРЕКС» .............188 8.6. ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПА ОБРАТНОГО ОСМОСА ................................................................................................190 ГЛАВА XI. СУДОВЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ДИЗЕЛЬ<ГЕНЕРАТОРЫ ..........................194 9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .....................................................................................................194 9.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ ГЕНЕРАТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ФИРМИЗГОТОВИТЕЛЕЙ ........................................................................................................195 9.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДГ ФИРМЫ SKL................................................198 9.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРИНЦИПУ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. ......................................................................199 5 9.5. ТИПЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ КОМПЛЕКТАЦИИ СУДОВЫХ ДГ..................211 9.6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ ДГ И СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.....................................................................................................215 9.7. СИСТЕМА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЗАПУСКА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА ........................217 9.8. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ДИЗЕЛЬ#ГЕНЕРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР МОДЕЛИ МЕС 20 ФИРМЫ ТТ1 ....................................................................................223 ГЛАВА Х. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ С СУДОВ ....................................................................226 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ............................................................................................................226 10.1 СУДОВЫЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ....................................226 I. Сепаратор нефтесодержащих вод «ФРАМ» ................................................................... 227 II. Сепаратор нефтесодержащих вод «ФРАМАРИН» ........................................................ 228 III. Сепаратор нефтесодержащих вод «ПП МАТИК» .......................................................... 229 IV. Сепаратор нефтесодержащих вод «ГИДРОПУР» ......................................................... 230 V. Сепаратор нефтесодержащих вод «САРЕКС» .............................................................. 231 VI. Сепаратор нефтесодержащих вод «СОФРАНС» .......................................................... 233 VII. Сепаратор нефтесодержащих вод «АКВАМАРИН» .................................................... 234 VII. Сепаратор нефтесодержащих вод «ПЕТРОЛИМИНАТОР#630» .................................. 234 VIII. Сепаратор нефтесодержащих вод «RWO» ................................................................. 235 10.2. СУДОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ......................239 10.2.1. Судовые технические установки очистки сточных вод ............................................... 239 I. Установки типа «БИО КОМПАКТ» ................................................................................... 240 II. Установки типа «Нептуматик»......................................................................................... 241 III. Установки типа «Юнекс-Био» ........................................................................................ 243 IV. Установки типа «Юнекс-Симултан-15».......................................................................... 245 V. Установки типа «Кареа» ................................................................................................. 246 VI. Установки типа «Хамман Вассертекник» ...................................................................... 247 VII. Установки типа Трайдент» ............................................................................................ 250 VIII. Установки типа «СТС Диспозер» ................................................................................. 251 IХ. Установки типа «Сиуэй» ................................................................................................ 252 10.3. СУДОВОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПО ОБРАБОТКИ МУСОРА НА СУДАХ. УСТРОЙСТВО СУДОВЫХ ИНСЕНЕРАТОРОВ ............................................................253 10.3.1. Общая часть ................................................................................................................. 253 10.3.2. УСТРОЙСТВО СУДОВЫХ ИНСИНЕРАТОРОВ ........................................................... 254 I. Инсинератор GS#500 ....................................................................................................... 254 II. Инсинератор OG#200 ...................................................................................................... 255 III. Инсинератор VTV#10....................................................................................................... 256 IV. Инсинератор SАVА 75/50............................................................................................. 258 V. Инсинератор АSWI#402А ............................................................................................... 259 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ..........................................................................................261 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ В РАБОТЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СТС, ИХ ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ .......................................................................280 ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................................289 6 ПРЕДИСЛОВИЕ К вспомогательным механизмам относят все судовое электромеханическое оборудование вместе с трубопроводами и арматурой, которые предназначенные для обеспечения нормальной технической эксплуатации главной силовой установки и общесудовых систем и устройств и являющиеся их составной частью. Вспомогательные механизмы включают в себя: 1) Циркуляционные системы охлаждения совместно с насосами и арматурой и ее подогревом; различного рода охладителями, конденсаторами; 2) Система приема и перекачки топлива, совместно с топливными насосами, фильтрами; 3) Трюмную и балластную системы, используемые для обеспечения осадки судна и поддержания трюмов в сухом состоянии; 4) Систему пресной, забортной воды и санитарной воды, сточную и фановую системы. Системы рефрижерации и подогрева воздуха и систему вентиляции; 5) Грузовые насосы. С помощью судовых систем осуществляется прием и удаление груза и водяного балласта из грузовых танков. Разнообразие функций, выполняемых судовыми системами, обусловливает множество их конструктивных форм и используемого механического оборудования. В состав судовых систем входят: – трубопроводы, состоящие из соединенных между собой отдельных труб и арматуры, служащей для включения или выключения системы и отдельных ее участков; – механизмы (насосы, вентиляторы, компрессора) сообщающие механическую энергию протекающей через них среды и обеспечивающие перемещение последней по трубопроводам; – емкости (цистерны, баллоны) для хранения той или иной среды; – различные аппараты (подогреватели, охладители, испарители и т. д.), служащие для изменения состояния среды. Из перечисленных механизмов и аппаратов в каждой данной судовой системе могут быть лишь некоторые из них. Это зависит от назначения системы и характера выполняемых ею функций. 7 Части, составляющие судовую систему (трубы, арматуру, механизмы, аппараты), называют конструктивными элементами. Жесткие требования, предъявляемые судовыми условиями к рентабельному использованию площадей и объемов МО вынуждают предназначать один и тот же механизм для обеспечения работы двух, а иногда и большего количества систем и устройств. Так, например, насосы балластной системы могут быть использованы для обслуживания балластной, осушительной, пожарной, санитарной систем. Способность вспомогательных механизмов обеспечить работу судовых систем и устройств при любых возможных, с точки зрения эксплуатации и навигации, условиях плавания достигается выполнением соответствующих требований, предъявляемых к ним в процессе проектирования, постройки, сборки и монтажа. Принимая во внимание назначение вспомогательных механизмов, судно снабжается резервными вспомогательными механизмами, обеспечивающими его нормальную эксплуатацию и маневренность в случае выхода основных вспомогательных механизмов. Совершенство вспомогательных механизмов оценивается: 1. способностью обеспечить нормальную работу обслуживаемых систем или устройств при любых, с точки зрения эксплуатации и навигации, условиях плавания; 2. малым весом и малыми габаритами; 3. высокой экономичностью; 4. малой стоимостью; 5. удобством эксплуатации, а также удобством проведения ремонтных работ; 6. надежностью работы; 7. длительностью службы без ремонта. Независимо от назначения любой вспомогательный механизм, состоит из двигателя и исполнительной части. Следовательно, экономичность данного вспомогательного механизма будет зависеть от КПД как от двигателя, так и его исполнительной части. В зависимости от назначения вспомогательного механизма и типа судна в качестве двигателей, приводящих в действие исполнительную часть механизма, применяются: электродвигатели, гидравлические двигатели и двигатели ДВС. 8 ГЛАВА 1 СУДОВЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Судовыми вспомогательными механизмами называют агрегаты, машины, аппараты и устройства, обслуживающие главную энергетическую установку, а также судовые системы совместно с трубопроводами и арматурой. К вспомогательным механизмам относятся: насосы, компрессоры, нагнетатели, холодильные установки, опреснители и др. Насосы – машины для создания потока жидкой среды; Компрессоры – механизмы, служащие для сжатия воздуха; Нагнетатели (воздуходувки) – машины, предназначенные для нагнетания воздуха с повышением его давления более чем в 2 раза; Холодильные установки – агрегаты и системы, осуществляющие искусственное охлаждение с помощью подводимой энергии; Опреснительные установки – комплекс аппаратов и механизмов, устройств и систем, обеспечивающих получение опресненной воды из забортной. Комплект оборудования по предотвращению загрязнения морской среды – это комплекс механизмов и аппаратов по очистке нефтесодержащих вод, сточных вод и удаление мусора. Вспомогательные механизмы являются составными элементами различных систем судна. Совокупность вспомогательных механизмов, трубопроводов с арматурой, емкостями, контрольно#измерительными приборами и элементами управления, предназначенных для определенных целей, называют судовыми системами. 1.2. СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ 1.2.1. Назначение и составные части судовых систем Судовые системы предназначаются для обеспечения нормальной и безопасной работы судна, а также для создания соответствующих условий обитаемости на нем людей. 9 С помощью судовых систем осуществляется прием и удаление водяного балласта, борьба с пожарами, осушение отсеков судна от скапливающейся в них воды, снабжения пассажиров и команды питьевой и технической водой, удаление нечистот и грязной воды. В состав судовых систем входят: – Трубопроводы – состоящие из соединенных между собой отдельных труб и арматуры (задвижки, клапана, краны), служащих для включения или выключения системы и отдельных ее участков, а также для различных регулировок и переключений. – Механизмы – (насосы, компрессоры, вентиляторы), сообщающие механическую энергию протекающей через них среды и обеспечивающей перемещение последней по трубопроводам; – Емкости – (цистерны, баллоны) для хранения той или иной среды; – Различные аппараты – подогреватели, охладители, испарители, служащие для изменения состояния среды. 1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ СИСТЕМ Судовые системы обычно классифицируют по роду среды, перемещаемой по трубопроводам, или по назначению и характеру выполняемых ими функций. Классификация судовых систем наиболее целесообразна по назначению и характеру выполняемых ими функций. По назначению и характеру выполняемых функций судовые системы разделяют на следующие группы: трюмные, противопожарные, санитарные. Состав каждой из названных групп, а также назначение систем, входящих в них приведены в таблице. Таблица 1 Группа Система Назначение систем Трюмные Осушительная Предназначена для удаления за борт воды, скапливающейся в трюмах при повседневной эксплуатации судна (скатывания палубы, протечка через неплотности в соединениях трубопроводов, отпотевания корпуса судна) 10 Продолжение таблицы 1 Группа систем Система Назначение Водоотливная Предназначена для аварийного удаления за борт система судна большого количества воды, попавшей во внутрь судна при навигационном повреждении корпуса судна. В состав системы входят водотливные трубопроводы с арматурой и органами управления. В качестве водоотливных средств используются центробежные электронасосы большой производительности, водоструйные эжекторы, переносные погружные насосы. Предназначена для удаления, воде самотёком из верхних помещений судна в нижние, в которых имеются водоотливные или осушительные средства. Система состоит из спускных трубопроводов с запорными шпигатами и невозвратными захлопками на нижних концах спускных труб. Балластная система, она же Креновая и дифферентовая система Предназначена для затопления пустых топливных цистерн в целях балластировки судна и спрямления судна, т. е. для изменения осадки, крена и дифферента судна. Водяная Предназначена для подачи забортной воды к очапротивопожар- гу пожара на судне и расположена на всем судне. ная система В качестве пожарных насосов применяют высоконапорные вертикальные или горизонтальные центробежные насосы. Предназначена для тушения горящего топлива в цистернах и трюмах. Пap от судовой магистрали насыщенного пара подводится в каждую топливную цистерну. При возгорании топлива в цистерне, она герметизуется, поданный из системы пар заполняет цистерну. Предназначается для ликвидации очагов пожара с помощью густой мелкопузырчатой пены, полученной из воды пенообразователя и сжатого воздуха. В состав каждой установка входят емкость со смесью преобразователя и пресной воды, баллон с воздухом среднего давления, редуктор. 11 Окончание таблицы 1 Группа систем Система Назначение Предназначена для тушеная пожара объемным способом в герметичных помещениях наиболее опасных – это машинно#котельное отделение, электростанция, электролиты, хранилища топлива. В качестве огнегасительных жидкостей применяют смеси сложных химических веществ. Станция системы расположена в специальном помещении. В состав станции входят: баллон с воздухом высокого давленая, емкость с огнегасительной жидкостью, пусковые клапана и трубопровод с распылителями. 1.4. ПУТЕВАЯ АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДОВ СУДОВЫХ СИСТЕМ Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на ее трубопроводах размещают арматуру, с помощью которой осуществляют пуск судовой системы в действие, включают и выключают отдельные участки трубопроводов, изменяют режим работы системы, регулируют давление среды, протекающей в трубопроводах, и т. п. Классификация арматуры может быть проведена по различным признакам. Наибольшее распространение получила классификация по назначению. В этом случае арматуру судовых систем подразделяют на следующие основные типы: – запорно#переключающая: клапаны, задвижки (клинкеты), краны, клапанные коробки; – предохранительная: предохранительные клапаны, приемные сетки, фильтры; – арматура, пропускающая среду только в одном направлении: невозвратные и невозвратно#запорные клапаны, захлопки; – регулирующая: редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы; – специальная: кингстоны, пожарные рожки (краны), донные клинкеты и др. По способу изготовления арматура бывает литая, сварная и штампованная. 12 Арматуру судовых систем выполняют из чугуна, стали и цветных сплавов (бронзы различных марок, латуни). Для арматуры, работающей в морской воде, широко применяют алюминиево#марганцовистую бронзу марки АМц 9#2. Отдельные детали (тарелку, седло) стальной и чугунной арматуры целесообразно изготовлять из цветных сплавов. Начали использовать и пластмассовую арматуру, которая значительно легче металлической и может работать в агрессивных средах, В зависимости от типа соединений с трубами арматура разделяется на фланцевую, штуцерную, муфтовую и с присоединением под дюрит. Различают также арматуру, действующую автоматически (не возвратные, предохранительные и редукционные клапаны) и при водную, которая выпускается с ручными и механизированными приводами. Ниже приводятся некоторые примеры конструкций типовой арматуры судовых систем. Специальная арматура рассматривается совместно с системами, в которых она применяется. Фитинговые соединения Для соединения водогазопроводных труб на резьбе применяют фитинги (угольники, муфты, тройники, четверники) из стали или ковкого чугуна. Рис. 1.1. Фитинговые соединения труб: а – резьбовое муфтовое соединение: 1 – муфта; 2 – контргайка; б – угольник Фитинговые соединения труб с помощью резьбовой муфты и угольника, с внутренней резьбой на обоих концах, показаны на рис. 1.1. При муфтовом соединении (рис. 1.1, а) на конце одной трубы нарезается удлиненная резьба (сгон), на которой могут поместиться муфта и контргайка, на конце другой трубы – резьба длиной, равной примерно 13 половине длины муфты. Трубы соединяют путем свинчивания муфты со сгона на другой конец трубы до конца (сбега) резьбы. Для обеспечения необходимого уплотнения в резьбе подматывают паклю или лен на сурике или белилах и поджимают контргайку. Соединение с помощью угольника (рис. 1.1, б) осуществляется путем завертывания его на концы труб, предварительно смазанные суриком, с применением подвивки льняного волокна, пропитанного суриком. Для фитинговых соединений применяется круглая и цилиндрическая резьба. Фитинговые соединения допускаются для трубопроводов диаметром Dу 50 при давлении р < 5 кгс/см2. Дюритовые соединения Конструктивно такие соединения состоят из эластичной муфты, выполняемой из резино#тканевого материала, и обжимных металлических хомутиков (рис. 1.2). В качестве муфты может быть использован, например, отрезок резино#тканевого шланга. К существенному недостатку дюритовых соединений следует отнести непродолжительный срок их службы (два#три года). Речной Регистр разрешает применять дюритовые соединения только в виде патрубков, соединяющих трубопроводы с двигателями и механизмами, установленными на амортизаторах. Рис. 1.2. Дюритовое соединение труб: 1 – труба; 2 – муфта дюринтовая; 3 – хомутик Фланцы на отбортованной стальной трубе для ру до 10 бар и Dy от 20 до 150 мм (при ру = 6 кгс/см2 допускается Dy до 350 мм); – фланцы на отбортованной трубе из алюминиевых сплавов для ру 6 и 10 бар и для Dy соответственно 20-100 мм и 20-50 мм; —фланцы на отбортованной медной трубе для ру до 10 кгс/см2 и Dy от 20 до 150 мм (при ру = 6 бар допускается 14 Dy до 350 мм). Для стальных и медных труб фланцы изготовляют из стали, а для труб из алюминиевых сплавов – из алюминиевого сплава АМг5В. Штуцерно<торцовые соединения Штуцерно<торцовые соединения используют в трубопроводах с малыми условными проходами (Dy 3-32) при давлениях до 100 бар. Конструктивное устройство таких соединений показано на рис. 1.3. Необходимая плотность их обеспечивается с помощью прокладки 3, зажимаемой накидной гайкой 4 между штуцером 1 и ниппелем 2. Материалом штуцерно#торцовых соединений для пресной воды, воздуха, пара, нефти и нефтепродуктов служит углеродистая сталь. Для морской воды соединения выполняют из бронзы или латуни. Прокладки для штуцерно#торцовых соединений изготовляют из паронита. Перед установкой их покрывают слоем графита. Фланцы можно также крепить к трубе с помощью резьбы. В этом случае фланец, имеющий внутреннюю нарезку, навертывается на нарезанный конец трубы. Такие фланцы применяют для трубопроводов, выполняемых из водогазопроводных труб. Для соединения полиэтиленовых труб используют свободные фланцы из текстолита или винипласта. Рис. 1.3. Штуцерно#торцовое соединение труб Чтобы обеспечить плотность соединения, между соприкасающимися поверхностями металлических фланцев устанавливают прокладку (рис. 1.3) на самих поверхностях делают круговые проточки (две#три) глубиной не более 1 мм. Качество уплотнения фланцев зависит от их пригонки, материала прокладок, правильности сборки и от равномерности обжатия. Материал прокладок выбирают в зависимости от рода и параметров протекающей по трубопроводу среды. 15 Для водопроводов при температуре воды до 30-50°С обычно применяют прокладки из резины, прессшпана и прокладочного картона. Если вода питьевая, то прокладки выполняют из очищенной (пищевой) резины. В водопроводах горячей воды используют прокладки из теплостойкой резины или паронита. Прокладки для паропроводов изготовляют из паронита. Такие же прокладки применяют в воздухопроводах при давлении воздуха до 50 кгс/см2. В нефтепроводах получили распространение прокладки из прессшпана, нефтестойкой резины, пластиката хлорвинилового специального. Если транспортируемой средой является углекислота, то прокладки делают из фибры КГФ или из меди. В трубопроводах, по которым протекает фреон, ставят медные прокладки. Фасонные части трубопроводов Для присоединения ответвлений трубопроводов служат фасонные части: колена, тройники, крестовины к др. Их изготовляют сварными или литыми. Чтобы обеспечить водонепроницаемость судовых конструкций, в местах прохода через них труб устанавливают переборочные стаканы и приварыши. Типовые конструкции фасонных частей показаны на рис. 1.4. Рис. 1.4. Фасонные части трубопроводов: а – литое колено; б – литой тройник; в – сварной тройник; г – сварной переборочный стакан с приварышем 16 Переборочный стакан (рис. 1.4, г) крепится к приварышу 2 средним фланцем 1, а для того чтобы концевой фланец 3 прошел через переборку, в последней делается отверстие диаметром несколько большим, чем его диаметр. С помощью приварыша не только крепят переборочные стаканы, но и непосредственно соединяют трубы и арматуру со стенками цистерн и других конструкций. Кроме фасонных частей, в трубопроводах применяют компенсаторы, служащие для восприятия температурных удлинений или возможных смещений труб, вызываемых деформацией судовых конструкций. Компенсаторы, как самостоятельные детали, монтируют только в трубопроводах больших диаметров и длины. В большинстве же систем в качестве их используют изогнутые участки труб (самокомпенсаторы). К элементам судовых конструкций трубы крепятся с помощью подвесок и опор (кронштейнов) из полосовой или профильной стали, охватывающих одну или несколько близко расположенных труб. 1.4.1. Запорно<переключающая арматура С помощью запорно#переключающей арматуры производят включения, отключения и переключения трубопроводов и механизмов систем (рис. 1.5). Клапаны (pиc. 1.5, а) относятся к наиболее распространенной судовой запорной арматуре. Запор в них осуществляется тарелкой 9, прижимаемой шпинделем 5 к уплотнительным поверхностям 10 и 11 в тарелке и корпусе 1 клапана. При вращении маховика 3 шпиндель, благодаря нарезке на его наружной поверхности и неподвижной втулке 4 с внутренней нарезкой, перемещается относительно корпуса клапана и поднимает или опускает тарелку. Чтобы обеспечить герметичность, в месте прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана установлен сальник, состоящий из нажимной втулки 6, набивки 7 и опорного кольца 8. Для контроля за положением тарелки в корпусе клапана имеется указатель хода, перемещающийся между рисками О и З, которые соответствуют полному открытию или закрытию клапана. С целью образования уплотнительных поверхностей у клапанов из углеродистой стали производят наплавку специальными сталями (например, 2X13) или в тарелку и корпус вставляют кольца из бронзы или нержавеющей стали. 17 У стального клапана (см. рис. 1.5, a) уплотнительные поверхности выполнены наплавкой. У чугунных клапанов тарелку часто изготовляют из бронзы. Уплотнительную поверхность в корпусе клапана (седло) выполняют в виде бронзового вставного кольца. Тарелки из бронзы находят применение и в стальных клапанах. Клапаны всегда ставят на трубопроводах таким образом, что бы внутреннее давление жидкости s последних приходилось под тарелку клапана. В этом случае обеспечивается герметичность сальника при закрытом клапане. По направлению движения потока жидкости клапаны разделяют на проходные (см. рис. 1.5, а) и угловые. В проходных клапанах направление движения потока жидкости до и после них не изменяется, в угловых же за клапаном оно изменяется на 90° по отношению направления движения потока жидкости перед клапаном. Угловые клапаны оказывают большее сопротивление протеканию жидкости, чем проходные. Рис. 1.5. Проходные клапаны 18 На рис. 1.6 показана конструкция запорно#проходного клапана. Седло и тарелка клапана покрыты1 стеллитом, что обеспечивает их поверхностям большую износоустойчивость. В некоторых конструкциях седло выполняют сменным: оно ввинчивается в корпус клапана или устанавливается в нем с натягом и крепится потайными винтами. Седло клапана выполняют плоским, но чаще коническим с углом скоса 45°. Резьба шпинделя треугольной или прямоугольной формы может находиться ниже или выше уплотнительного сальника. В последнем случае в съемной крышке или в отлитой заодно с корпусом скобе выполняют резьбу или устанавливают резьбовую втулку. Рис. 1.6. Запорный вентиль (а) и элемент конструкции невозвратно#запорного клапана (б): 1 – набивка сальника; 2 – фланец сальника; 3 – шток вентиля; 4 – резьбовая втулка; 5 – маховик; 6 – гайка маховика; 7 – крышка; 8 – сальник; 9 – шпилька крышки; 10 – гайка шпильки крышки; 11 – прокладка; 12 – гайка крепления тарелки клапана к штоку; 13 – прихватка сваркой; 14 – тарелка клапана; 15 – корпус; 16 – стеллит; 17 – шток невозвратно#запорного клапана; 18 – тарелка невозвратно#запорного клапана с поршнем Соединение штока с тарелкой клапана производится, как показано на рис. 1.6 при помощи буртика на конце штока и стопорной гайки. В ряде конструкций буртик на конце штока вводится сбоку в подковообразную 19 канавку диска клапана. Для предотвращения утечки вдоль штока в корпусе или крышке клапана предусмотрена камера, заполняемая набивочным материалом и закрываемая нажимной втулкой. Клапан называют угловым, если поток в нем меняет направление под некоторым углом. К угловым относятся, например, клапаны всасывающих труб трюмов или клапаны на боковой поверхности баллона. Поток направляется из подклапанной полости в надклапанную, так что сальниковое устройство всегда помещается в полости с меньшим давлением. Задвижки имеют затвор в виде клина или шибера. В судовой практике наибольшее распространение получили задвижки с клиновидным диском (см. рис. (1.5, б) называемый обычно клинкетом. Проход в клинкете закрывается клином 2, который прижимается к уплотнительным поверхностям, сделанным в корпусе клинкета 1. Поднимается и опускается клин с помощью ходовой гайки 3 и шпинделя 4, приводимого во вращение рукояткой 10. При вращении ходовой гайки получает поступательное движение вверх или вниз, увлекая за собой клин. В верхнем положении клин размещается в нише 11 образуемой корпусом и крышкой 5 клинкета. Герметичность места прохода шпинделя через крышку корпуса клинкета обеспечивается сальником, состоящим, как и у клапана (см. рис. 1.5, а) из опорного кольца 6, набивки 7 и втулки 8. Рис. 1.7. Устройство крана На рис. 1.7 показано устройство крана. Кран относится к такой запорно#переключающей арматуре, в корпусе которой есть пробка с одной или несколькими прорезями различной формы. Такой кран перекрывает трубопровод с помощью конусной пробки 7. установленной в корпусе 1 и поворачивается рукояткой 3. для прохода жидкости в пробке и корпусе 20 крана сделаны отверстия 6. В целях обеспечения герметичности пробка плотно притирается к корпусу крана. Последний имеет сальник, состоящий из втулки 2, набивки, 4 и опорного кольца 5. По конструктивному выполнению краны делят на проходные, трехходовые и манипуляторы. 1.4.2. Устройство клапанов с пропуском жидкой среды в одном направлении Если шток клапана не соединяется с диском, а лишь ограничивает его подъем, то такой клапан называют невозвратно#запорным (рис. 1.9, б). У диска в качестве направляющих могут быть ребра или штырь в нижней части диска, или поршень, как это показано на рис. 1.8. Такие клапаны устанавливают на всасывающих трубах трюмов, чтобы откачиваемая из трюма вода не попадала обратно в трюм в случае, если по чьей#то небрежности клапан осушения трюма останется открытым. Невозвратно#запорными выполняются также питательный и стопорный клапаны парового котла. Наибольший ход клапана не должен превышать 1/4 диаметра проходного сечения трубы. На рис. 1.8 показана конструкция бесшточного невозвратного клапана. Рис. 1.8. Невозвратный запорный клапан: 1 – стеллит; 2 – проходное сечение; 3 – три направляющие, отлитые заодно с корпусом; 4 – шпилька; 5 – гайка крышки; 6 – крышка; 7 – прокладка; 8 – корпус; 9 – диск клапана Невозвратный клапан (рис. 1.9,а) не имеет шпинделя и работает автоматически, пропуская среду в одном направлении – под тарелку. Основ21 ными деталями его являются корпус 1, крышка 2 и тарелка 3 с направляющим стаканчиком. Поступающая под тарелку жидкость своим давлением поднимает ее и проходит в трубопровод над клапаном. При движении жидкости в обратном направлении клапан закрывается под действием ее давления на тарелку и собственного веса последней. Рис. 1.9. Невозвратная арматура: а – невозвратный клапан; б – невозвратно#запорный клапан; в – захлопка 1.4.3. Быстрозапорные клапаны Устанавливаются на топливных расходных цистернах, на топливных системах главного двигателя. В случае опасности, например при пожаре, их можно моментально закрыть из мест, находящихся вне машинного отделения. На рис. 1.10 показан клапан подобной конструкции с механическим приводом (тросом). На рис. 1.11 показана конструкция клапана, управляемого гидравлически. 22 Рис. 1.10. Быстрозапорный клапан: 1 – крышка и корпус; 2 – седло капана; 3 – осевая линия отверстия в корпусе; 4 – кольцо клина; 5 – гайка штока; 6 – клин; 7 – прокладка; 8 – коническое уплотнение; 9 – маховик; 10 – шарнирные звенья привода; 11 – шток; 12 – сальник Рис. 1.11. Быстрозапорный клапан типа «Инстантер» с параллельной задвижкой и гидравлическим масляным приводом: 1 – рабочие поверхности задвижки и седла; 2 – скобы; 3 – задвижка; 4 – стопорная гайка возвратной пружины; 5 – ходовая гайка; 6 – пружина; 7 – шток; 8 – крышка и корпус; 9 – маховик; 10 – шарнирные звенья привода; 11 – первая контактная точка; 12 – вторая контактная точка; 13 – поршень и корпус; 14 – манжета 23 1.4.4. Предохранительные клапана С целью предотвращения повышения давления в трубопроводе сверх нормального в отдельных системах устанавливаются предохранительные клапаны. На рис. 1.12 и на рис. 1.13 показаны конструкции предохранительных клапанов Рис. 1.12. Предохранительный клапан: 1 – коробка сальника; 2 – тарелка; 3 – корпус; 4 – нажимная втулка сальника; 5 – плита; 6 – регулирующая гайка; 7 – пружина; 8 – опора пружины; 9 – шток Рис. 1.13. Предохранительный клапан: 1 – корпус клапана; 2 – скоба; 3 – нажимная втулка; 4 – цилиндрическая пружина; 5 – ушко для пломбы; 6 – шток; 7 – тарелка; 8 – седло4 24 1.4.5. Исполнительные механизмы клапанов Существует множество исполнительных механизмов для управления открытием и закрытием клапанов, клинкетных задвижек и дроссельных заслонок. В некоторых случаях для вращения резьбового штока используют электродвигатель с конечными выключателями, но чаще применяют гидравлический или пневматический привод. В этих приводах поршень движется поступательно и перемещает штоки клапанов и клинкетных задвижек. В клапанах при посадке диска на седло осуществляется небольшой поворот для очистки седла. В дроссельных заслонках для преобразования поступательного движения штока в поворот заслонки на 90° применяют палец, скользящий в спиральном пазе. (см рис. 1.14 и 1.15). Рис. 1.14. Клапан с исполнительным механизмом Рис. 1.15. Пневматический привод дроссельной заслонки (на схеме показано действие спирального паза) 25 Рис. 1.16. 1 – тарелка; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – шток; 4 – поршень; 5 – маховик; 5 – шпиндель; 7 – воздушный штуцер: 8 – цилиндр; 9 – пружина Рис.1.17. Дистанционно#управляемая арматура: а – клапан с пневмоприводом: б – клинкет с гидроприводом 1 – корпус клинкета; 2 – сальник; З – сальник; 4 – пробник; 5 – поршень; 6 – масляный канал: 7 – пробник; 8 – цидиндр; 9 -:масляный канал; 10 – шток 26 1.4.6. Конденсационные горшки Конденсационный горшок представляет собой клапан особой конструкции, который при прохождении пароводяной смеси отделяет и задерживает пар, а конденсат пропускает. Рис. 1.18. Механический конденсационный горшок с шаровым (а) и свободно плавающим (б) поплавками Он работает автоматически и включается в дренажные трубы. Существуют три типа конденсационных горшков: механические, термостатические и термодинамические. Кроме того, применяются вакуумные конденсационные горшки насосного типа. Механические конденсационные горшки. В механических конденсационных горшках (рис. 1.18) для отделения пара и воздуха служит игольчатый клапан, управляемый от поплавка. Термостатические конденсационные горшки. В термостатических горшках клапан приводится в действие либо вследствие расширения заполненного маслом элемента, либо под воздействием биметаллической полосы, либо от сильфона. Конденсационный горшок с заполненным маслом элементом показан на рис. 1.19, а. С повышением температуры элемент А расширяется и закрывает клапан D. С помощью регулировочного винта Е устанавливается температура, при которой происходит выпуск конденсата. Понятно, что при разных значениях давления горшок будет работать в различных режимах. В одном случае он заполняется конденсатом, в другом – пропускает пар. В конденсационных горшках сильфонного типа (рис. 1.19, в) сильфон заполняется жидкостью, которая закипает при температуре, меньшей температуры кипения воды. Здесь осуществляется самокомпенсация по рабочему давлению. Горшки этого типа выходят из строя при гидравлических ударах и разрушаются под воздействием перегретого пара. На рис. 1.19, б показан конденсационный горшок с биметаллической пластиной. При повышении температуры пластина изгибается так, что закрывает клапан. Горшок способен работать при определенном диапазоне 27 давлений без подрегулировки, а также в условиях перегретого пара. Кроме того, вибрация и гидравлические удары не вызывают в нем повреждений. Рис. 1.19. Конденсационные горшки: а – термостатический с масляным элементом; б – с биметаллической пластиной; в— сильфонного типа А – масляный элемент; В – отверстие; С – выход; D – клапан; Е – регулировочный винт Термодинамические конденсационные горшки. В горшках этого типа управление клапаном, представляющим собой простой металлический диск, производится давлением пара. Последовательность работы клапана показана на рис. 1.20. Под действием давления диск А поднимается над кольцами седла клапана С, пропуская воздух и конденсат к выходному отверстию В (I). Поскольку конденсат имеет температуру, близкую к температуре кипения, он вскипает в отверстии клапану, и образуется пар. Это приводит к тому, что направленная от центра радиальная скорость потока, проходящего под диском, резко возрастает. Динамическое давление на этом участке увеличивается, а статическое уменьшается. Диск клапана садится на седло. Правда, одной лишь этой причины для посадки диска 28 было бы недостаточно. Дело еще в том, что пар имеет возможность, огибая края диска, попадать в камеру D (II) и создавать там давление. Когда давление пара в камере D, действующее на полную площадь диска, превысит давление поступающей пароконденсатной смеси, действующее на гораздо меньшей площади, диск резко сядет на седло (III). Резкость посадки имеет важное значение, так как при этом исключается затягивание процесса посадки и повреждение седла, посадка производится плотно и не происходит утечки. Давление поступающей смеси через определенное время превысит давление в камере, и диск поднимется, начав новый цикл работы (IV). Рис. 1.20. Принцип действия термодинамического конденсационного горшка Время цикла зависит от давления пара и температуры окружающего воздуха. На практике клапан остается открытым в течение 15-25 с. Время открытия клапана зависит от количества образующегося конденсата. Если конденсат не образуется, диск захлопывается сразу. Поскольку конденсатный горшок закрывается не более чем ни 15-25 с, конденсат может удаляться по мере его образования. 29 Рис. 1.21. Автоматический насосный, или вакуумный, конденсационный горшок Вакуумные конденсационные горшки (насосного типа). Работа дренажной системы может быть более эффективной, если в ней установить автоматические насосы, известные под названием вакуумных конденсационных горшков. При установке таких насосов конденсат спускается в расположенные поблизости емкости и перекачивается по мере необходимости в машинное отделение. Дренажные воды машинного отделения не будут встречать большого сопротивления, так как они сливаются в низкорасположенный теплый ящик, а затем перекачиваются в находящуюся выше цистерну питательной воды котла. В этом случае насосы подают из цистерны питательной воды теплую воду, что способствует повышению общего КПД установки. Типовой насосный конденсационный горшок показан на рис. 1.19. Когда горшок пуст, то выпускной клапан С открыт, а паровпускной клапан D закрыт. Под воздействием воды, поступающей в горшок через невозвратный клапан Л, поплавок Е поднимается, сжимая пружину Н и развивая при этом силу, которая отрывает шпиндель J от магнита G, за счет чего выпускной клапан закрывается, а паровпускной клапан D через рычаг открывается. При поступлении пара вода вытесняется из горшка через невозвратный клапан В. С понижением уровня воды поплавок опускается вниз и через поясок F нажимает на шпиндель У. 30 1.4.7. Запорно<проходные клапана 4 Невозвратно#запорный 3 Тарелка клапана жестко соединена со штоком и может быть приведена в действие только при помощи маховика. Служит в качестве запорного устройства. 1 – маховик; 2 – клапан; 3 – седло; 4 – шпиндель Невозвратно#управляемый 2 Характеристика клапана Тарелка клапана не имеет жесткого соединения со штоком и может скользить по нему. При опущенном до отказа штоке клапан служит запорным устройством. При поднятом штоке клапан работает как невозвратный с регулируемой высотой подъема. Принудительно штоком тарелка клапана не поднимается Тарелка клапана свободно надета на шток, однако, подъем его без тарелки ограничен. Свободный ход штока в тарелке обеспечивает работу клапана как невозвратного с регулируемой высотой подъема. Ограничение хода штока в тарелке позволяет принудительно поднять клапан Невозвратный 1 Запорный Конструкции и наименование клапанов Пропускает жидкость только в одном направлении. Подъем и посадка тарелки клапана в седло обеспечивается давлением жидкости на соответствующую поверхность тарелки клапана 31 Захлопка Предохранитель- Редукционный Клинкет#задвижка Дроссельный Конструкции и наименование клапанов 32 Характеристика клапана Предназначен для понижения давления перемещаемой жидкости путем увеличения скорости и уменьшения проходного сечения. При изменении давления перед клапаном – не обеспечивает постоянства давления за ним Служит в качестве запорного устройств на трубопроводах большого диаметра. Может применяться в качестве перепускного клапана, обеспечивающего перепуск жидкости из одного отсека в другой Служит для понижения давления перемещаемой жидкости, автоматического поддержания постоянства давления за клапаном; запорным устройством служить не может Служит для предотвращения повышения давления в обслуживаемом объекте выше допустимого Применяется в качестве автоматически действующего под давлением жидкости, запорного устройства забортных выходных отверстий трубопроводов на корпусе судна 5 7 Трехходовой 4 Четырехходовой 3 С Т-образной пробкой С Г-образной пробкой Проходной 1 Шестиходовой Пятиходовой 6 Трехходовой 2 Манипулятор 1.4.8. Конструкции пробок Таблица 1.3 Тип крана Рисунок крана Схемa положений крана I II III IV 33 ГЛАВА II. НАСОСЫ СУДОВЫХ СИСТЕМ 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Среди конструктивных элементов, составляющих судовые системы, важное место занимают насосы, которые получили широкое распространение. Их используют в системах, по которым протекают жидкости. Насос – это механизм или, точнее, машина, которая преобразует механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию перемещаемой жидкости. В зависимости от принципа действия насосы разделяют на три группы: объемные, лопастные, струйные. В группу объемных входят поршневые и роторные (шестеренные, винтовые) насосы. Действуют по принципу вытеснения. К лопастным относятся центробежные, осевые и вихревые насосы. Принцип действия таких насосов основан на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим ее потоком жидкости. Струйные насосы представляют собой совершенно обособленную группу. К ним не подходит определение насоса как машины, преобразующей энергию двигателя в энергию жидкости. Принцип действия струйного насоса основан на использовании для перекачивания жидкости кинетической энергии струи рабочей жидкости, подводимой к нему. Работа любого насоса характеризуется несколькими параметрами. Основными из них являются: производительность (подача), напор, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия (кпд) и допускаемая вакуумметрическая высота всасывания. В судовых системах применяются поршневые насосы, которые удобны и эффективны для перекачивания небольшого количества жидкости любой вязкости при большой разности давлений. Объемные роторные насосы служат для перекачивания большого количества жидкости средней вязкости при средней разности давлений. Существует множество конструкций роторных насосов как шестеренных, так и винтовых с широким диапазоном рабочих характеристик. Центробежные насосы широко применяют для перекачки значитель34 ных объемов жидкости и газа при небольших и средних значениях напора и вязкости среды. Характерными в этом смысле являются циркуляционные насосы. Центробежные, или радиальные насосы, обеспечивают постоянную равномерную подачу и динамически уравновешены. 2.2. Классификация и основные параметры насосов Насосы классифицируют по принципу действия, назначению и по многим другим признакам (роду перекачиваемой жидкости, типу приводного механизма, расположению вала привода, способу крепления и т.д.). По принципу действия судовые насосы делят на лопастные и объемные. Лопастными называют насосы, в которых перемещение жидкости происходит в результате взаимодействия лопасти рабочего колеса насоса с потоком жидкости. На судах применяют лопастные насосы трех типов: центробежные, осевые и вихревые, отличающиеся направлением течения жидкости в рабочем колесе насоса и способом приращения механической энергии жидкости. В центробежных насосах поток входит в рабочее колесо в осевом направлении, а выходит из него – в радиальном. Приращение энергии создается за счет центробежных сил инерции жидкости. В осевых насосах поток входит в рабочее колесо и выходит из него в осевом направлении. Приращение энергии происходит вследствие реакции лопастей на жидкость. В вихревых насосах поток подходит к рабочему колесу и отходит от него в радиальном направлении. Приращение энергии происходит в результате динамического воздействия лопастей на движущуюся жидкость. Объемными насосами называют те насосы, в которых для перемещения жидкости в требуемом направлении изменяется объем полости заполненной жидкостью. Жидкость из полости вытесняется рабочим органом. Рабочий орган может двигаться поступательно (поршни, плунжера) или вращаться (винты, шестерни, эксцентрики). Насосы с рабочим органом, движущимся поступательно, называют поршневыми, движущимся вращательно – роторными. На судах используют поршневые насосы двух типов: собственно поршневые и а также роторные насосы четырех типов: винтовые, роторно<поршневые, шестеренные и водокольцевые. В поршневых насосах жидкость вытесняется из цилиндра уплотненным поршнем. 35 В скальчатых насосах жидкость вытесняется из цилиндра скалкой, имеющей диаметр меньше диаметра цилиндра. Приращение механической энергии жидкости в этих насосах происходит вследствие воздействия на жидкость поршня или скалки, совершающих возвратно# поступательное движение. В винтовых насосах жидкость вытесняется из рабочих полостей входящими в зацепление поверхностями вращающихся винтов. В роторно<поршневых насосах жидкость вытесняется из цилиндров вращающегося ротора поршнями синхронно вращающегося наклонного приводного диска. В шестеренных насосах жидкость вытесняется из рабочих полостей входящими зацепление поверхностями зубьев шестерен. В водокольцевых насосах перекачиваемая жидкость вытесняется из эксцентричных относительно корпуса насоса полостей вращающимся концентричным кольцом воды. На рис. 2.1 приведена схема классификации судовых насосов по принципу действия и по назначению. СУДОВЫЕ НАСОСЫ Лопастные Центробежные Циркуляционные, питательные, конденсатные, осушительные, пожарные, охлаждения; санитарные Осевые Циркуляционные насосы забортной воды Объемные Вихревые Охлаждения вспомогательных механизмов, осушительные Поршневые Осушительные, подпиточные Роторные Винтовые Роторно# поршневые Шестеренные Водокольцевые Масляные, топливные, системы гидравлических приводдов Системы гидравлических приводдов Масляные Вакуумные Рис. 2.1. Схема классификации судовых насосов 36 2.2.1. Основные параметры насосов Основными параметрами насосов является: производительность, напор, вакуумметрическая высота всасывания, мощность и K.П.Д. Различают объемную и весовую производительность или подачу насоса. Объемной производительностью насоса -Q# называется объем жидкости, нагнетаемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени, измеряемый в м3/час, м3/сек, л/сек. Весовая производительность насоса -С- определяется как весовое количество жидкости, подаваемое насосом в напорный трубопровод в единицу времени и измеряемое в т/час, т/мин, кг/час, кг/сек. Давление насоса -Р- создаваемым насосом называется приращение энергии жидкости в насосе сообщаемое каждому кг жидкости и измеряемое в единицах давления (Па, кгм/см2, бар, МПа). Напор насоса -Н- приращение механической энергии в насосе, отнесенное к единице веса жидкости и измеряемое в метрах столба перекачиваемой жидкости. Вакуумметрической высотой всасывания – называется сумма потерь напора на преодоление сопротивлений во всасывающей магистрали насосной установки и измеряется в м вод. ст. Допускаемая высота всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей, вызывных явлением кавитации. Частота вращения -n< вала насоса измеряется секундах в минус первой степени (с-1). Кавитационная характеристика – графическая зависимость основных параметров от вакууметрической высоты всасывания при постоянных величинах частоты вращения, вязкости и плотности жидкости на входе в насос, давления для объемных насосов и подача для динамических насосов. Характеристики определяют опытным путем и строят их как для номинальной частоты вращения, так и для промежуточных частот. Характеристики насоса приводятся формуляре насоса. 37 2.3. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ 2.3.1. Конструктивная схема и принцип действия центробежного насоса Центробежный насос (рис. 2.2) состоит из двух основных частей: вращающейся части – ротора и неподвижной части – статора (корпуса) насоса. Рис. 2.2. Принципиальная схема центробежного насоса: 1 – статор; 2 – колесо рабочее; 3 – вал; 4, 5 – патрубки всасывающий и напорный; 6 – аппарат направляющий Ротор насоса содержит одно или несколько рабочих колес 2. Рабочее колесо представляет собой два диска, между которыми расположены изогнутые лопатки, образующие рабочие каналы колеса. Колесо насажено на вал 3 насоса, предназначенный для соединения рабочего колеса с приводящим двигателем и передачи рабочему колесу вращающего момента от двигателя. На валу насоса закреплены различные детали подшипников, уплотнений и у некоторых насосов – устройства для компенсации гидродинамических осевых сил. Статор насоса является корпусом, имеет всасывающий 4 и напорный 5 патрубки для подвода жидкости к насосу и отвода от него и направляющий аппарат 6, предназначенный для формирования потока жидкости после выхода из рабочего колеса. Кроме того, на статоре крепятся детали уплотнений, подшипников, креплений к фундаменту, устройства и системы, обусловленные спецификой работы конкретного насоса (необходимостью подогрева или охлаждения, обеспечения повышенной герметичности и др.). Принцип действия центробежного насоса заключается в следующем. Жидкость, находящаяся во вращающемся рабочем колесе 2, движет38 ся вместе с ним. За счет центробежных сил частицы жидкости в колесе устремляются от центра к периферии. В центральной части колеса, в его всасывающей полости, уходящие к периферии частицы замещаются всасываемыми из всасывающего патрубка насоса. Давление во всасывающем патрубке насоса устанавливается пониженным (возникает разрежение), достаточным для обеспечения непрерывного поступления перекачиваемой к колесу насоса жидкости. У частиц жидкости, приближающихся к периферии рабочего колеса, за счет повышения окружной скорости растет кинетическая энергия, а за счет центробежных сил – потенциальная (давление). Выходя из рабочего колеса, жидкость попадает в направляющий аппарат (спиральную камеру с диффузором в корпусе насоса или специальный лопаточный аппарат), охватывающий рабочее колесо. Из направляющего аппарата жидкость, обладающая большей удельной механической энергией, чем во всасывающем патрубке насоса, проступает в напорный патрубок насоса. В напорном патрубке давление жидкости превышает давление во всасывающем патрубке. Центробежный насос не обладает свойством сухого всасывания. Перед пуском насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью. Судовые центробежные насосы в зависимости от конструктивной схемы классифицируются по расположению вала, числу и способу соединения рабочих колес. Вал насоса может располагаться вертикально или горизонтально. Насосы с вертикально расположенным валом называют вертикальными, с горизонтально расположенным валом – горизонтальными. Насос может иметь одно или несколько рабочих колес. Насосы, имеющие одно рабочее колесо, называются одноступенчатыми и однопроточными. У насосов, имеющих несколько рабочих колес, колеса могут быть соединены последовательно (жидкость из первого рабочего колеса попадает во всасывающую полость второго и т. д.), параллельно (жидкость в насосе равномерно распределяется между всасывающими полостями рабочих колес) или параллельно#последовательно. Насосы с последовательно соединенными колесами (или группами колес) называются многоступенчатыми. Насосы с параллельно соединенными колесами называются многопроточными. 39 2.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ Характеристиками центробежного насоса называют графики зависимости напора Н, к.п.д. η и мощности N от его подачи Q. Вид характеристики зависит от конструкции рабочего колеса и проточной части насоса. Рис. 2.3. Характеристики насоса ВЦН#90а На рис. 2.3 приведены характеристики одноступенчатого насоса ВцН#90а. На горизонтальной оси характеристик отложена подача Q, на вертикальной – напор Н, мощность N и к.п.д. η. С увеличением подачи напор монотонно падает. К.п.д. насоса с увеличением подачи растет до определенной величины, а затем начинает уменьшаться. Кривая к.п.д. позволяет судить, какой из режимов работы насоса наиболее экономичен. Насосы проектируют таким образом, чтобы к.п.д. насоса был наибольшим при номинальной подаче. Мощность насоса возрастает с увеличением производительности. Характеристики каждого насоса при номинальной частоте вращения приводятся в формулярах насосов. Имея характеристики насосов при номинальной частоте вращения пя, можно с достаточно высокой для практических целей точностью определить параметры его работы на промежуточных частотах вращения п, полагая, что при прочих равных условиях расход прямо пропорционален частоте вращения, напор – квадрату ее, а мощность – кубу: Q = QН · n/nH , H = HН · n2/nH2 , N = NН · n3/nH3 40 2.4.1. Параллельная и последовательная работа центробежных насосов Каждую из корабельных систем обслуживает один или несколько насосов. При наличии в системе нескольких насосов и исходя из заданного режима работы системы, они могут быть соединены как независимо (каждый насос на автономный участок системы), так и параллельно или последовательно на одну магистраль. При параллельной или последовательной работе насосов суммарная характеристика их работы, т. е. зависимость напора, создаваемого насосами от подачи, может быть получена геометрическим сложением характеристик насосов. Параллельное соединение насосов используют для увеличения подачи при неизменном напоре. На рис. 2.4, а изображена схема двух параллельно соединенных насосов, откачивающих по одной магистрали воду за борт. На рис. 2.4, б показаны отдельно характеристики каждого насоса 1 и 2 и суммарная характеристика 3 их работы. Суммарная характеристика получается сложением абсцисс Q характеристик каждого насоса при неизменной ординате Н. Построение характеристики проиллюстрировано на примере построения точки d. Для построения точки d проведена горизонтальная линия Н1 = const. Из точки с, соответствующей подаче насоса 2, вправо откладывается отрезок cd=aв, соответствующий производительности насоса 1. Отрезок ad будет соответствовать суммарной производительности обоих насосов при напоре Н. При параллельной работе большего числа насосов абсциссы их аналогично суммируются. Насосы соединяются последовательно для увеличения развиваемого напора при неизменной подаче или в случаях, когда из#за условий всасывания более рационально использование двух насосов вместо одного (например, конденсатный или бустерный насос и последовательно им питательный). На рис. 2.4, а изображена схема такого соединения двух насосов, откачивающих по одной магистрали воду из трюма за борт. На рис. 2.4, б показаны характеристики 1, 2 каждого насоса и их суммарная характеристика 3, которая получается сложением ординат Н характеристик каждого насоса при неизменной абсциссе Q. Последовательное соединение насосов или ступеней насосов позволяет получить большие напоры и подавать воду в область, где давление значительно превышает предельный напор одного насоса или одной ступени. Проанализировать параллельную или последовательную работу насосов на конкретную систему можно с помощью суммарной характеристики работы насосов и характеристики системы. 41 Рис. 2.4. Параллельное соединение насосов: а – схема соединения; б – график производительности Рис. 2.5. Последовательное соединение насосов: в— схема соединения; б – график производительности 2.5. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ НАСОСЫ Судовые центробежные циркуляционные насосы предназначены для прокачивания забортной или пресной воды через различные теплообменные аппараты корабельных систем: водяные и масляные холодильники, воздухоохладители и т. п. Циркуляционные насосы, как правило, одноступенчатые, низконапорные, вертикальные, с электроприводом. Реже встречаются горизонтальные насосы. Некоторые циркуляционные насосы работают в системах с разомкнутым циклом («из#за борта за борт»). При 42 небольшом напоре такие насосы могут быть рассчитаны на работу при высоком давлении перекачиваемой жидкости, вследствие чего они имеют прочные корпуса и усиленное сальниковое уплотнение вала. Рассмотрим конструктивное устройство одноколесного центробежного насоса (pиc. 2.6). Он состоит из корпуса 1, в котором вращается закрепленное на валу 5 рабочее колесо 2. Корпус имеет входной 4 и нагнетательный 6 патрубки, спиральный отводящий канал 3. В месте прохождения вала через корпус установлено сальниковое уплотнение торцового типа 7, препятствующее вытеканию жидкости из насоса по зазору (между корпусом и втулкой колеса. рабочее колесо состоит из двух дисков, между которыми находятся лопатки. с помощью втулки колесо крепится на валу насоса или непосредственно на валу двигателя. Подшипники вала расположены с одной стороны колеса (не показаны). Уплотнение 5 между вращающимся колесом и неподвижным корпусом выполняется с небольшим зазором, чтобы протечки жидкости из спирального канала во входной патрубок насоса были незначительными. При вращении рабочего колеса лопасти оказывают силовое воздействие на жидкость и преобразуют механическую энергию двигателя. Центробежные насосы бывают вертикальные и горизонтальные. Предпочтение отдается вертикальным насосам, так как они занимают меньшую площадь. Рис. 2.6. Одноколесный центробежный насос: 1 – корпус насоса; 2 – крылатка; 3 – полость нагнетания; 4 – фланец; 5 – кольца уплотнения; 6 – фланец; 7 – сальниковая набивка; 8 – вал 43 2.6. ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИИ СУДОВЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ, КАК ВЕРТИКАЛЬНЫХ, ТАК И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ Hа рис. 2.7 показан разрез гидравлической части насоса. На рубашку 1 вала 11 электродвигателя на шпонке насажено бронзовое литое рабочее колесо 7, закрепленное гайкой 4. Рис. 2.7. Продольный разрез насоса, Q = 90 м3/ч: 1 – рубашка вала; 2 – сальниковая набивка; 3 – уплотняющее кольцо сальника; 4 – гайка; 5, 9 – кольца гидравлических уплотнений; 6 – крышка; 7 – рабочее колесо; 8 – корпус насоса; 10 – нажимная втулка; 11 – вал; 12 – прокладка; 13 – подпятник; 14 – пята; 15 – резиновое кольцо: 16 – нажимное кольцо; 17 – пружина; 18 – упорное кольцо На переднем диске колеса расположен буртик переднего уплотнения, а на заднем диске колеса – кольцевой буртик заднего уплотнения. Задний диск имеет ступицу для посадки колеса на рубашку вала и отверстия для обеспечения разгрузки от осевых усилий. Корпус 8 представляет собой бронзовую отливку со спиральным каналом круглого поперечного сечения, который заканчивается патрубком. Нижняя часть корпуса закрывается крышкой 6, выполненной заодно со всасывающим патрубком. В расточках корпуса и крышки закреплены винтами уплотняющие кольца переднего 5 и заднего 9 уплотнений. Насос Q = 90 м3/ч рассчитан на работу при давлении на всасывании до 3,5 МПа. Поэтому выход вала из корпуса уплотнен усиленным набивочным сальником, состоящим из нажимной втулки 10, фторопластовой набивки 2 и уплотняющего кольца 3, к которому подве44 дено по сверлению давление нагнетания насоса. Сальник смазывается и охлаждается за счет незначительного протекания воды через сальник наружу. У других насосов серии ВЦН применены торцовые механические сальники. В расточке корпуса на прокладке 12 установлен бронзовый подпятник УЗ, закрепленный от проворачивания винтом. На рубашку 1 вала насажена стальная пята 14 с уплотняющим резиновым кольцом 15. Пружина 17 с помощью нажимного кольца 16 и упорного кольца 18 прижимает пяту 14 к подпятнику 13, трущиеся поверхности их образуют торцовое уплотнение. Разгрузка от осевого усилия, возникающего при работе насоса, осуществляется с помощью разгрузочной камеры, образованной задним уплотнением 9. Разгрузочная камера через отверстия в заднем диске рабочего колеса 7 сообщается со всасывающей полостью. При этом на равные площади переднего и заднего дисков рабочего колеса действуют равные давления. Для контроля за работой насоса на всасывающем патрубке устанавливается мановакуумметр, на нагнетательном – манометр. 2.7. НАСОСЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Насосы общего назначения с односторонним входом. На рис. 2.8 показана конструкция типового насоса, который можно применять для перекачки как пресной, так и соленой воды в трюмной, балластной и других системах. Следует отметить, что рабочее колесо в этом насосе подвешено на валу и не имеет опоры снизу. Роль вертикальной направляющей выполняет грундбукса сальника. Вода входит в рабочее колесо снизу. В корпусе насоса вокруг ступицы рабочего колеса устанавливают сменную втулку для компенсации износа. Зазор между ступицей рабочего колеса и втулкой рассчитывают так, чтобы вода из нагнетательной полости не проникала во всасывающую. В данной конструкции насос для осмотра вскрывается через верхнюю крышку. Вал насоса имеет промежуточный элемент, удалив который можно вынуть рабочее колесо с валом и крышкой из корпуса, не снимая электродвигатель и не разбирая трубопровод. На рис. 2.9, б показана конструкция насоса, предназначенного для аналогичных целей, подачей 425 м3/ч и напором до 54 м. Вход воды в рабочее колесо осуществлен сверху, приемная труба расположена выше. Считается, что за счет этого достигается лучшая вентиляция и исключается возможность образования воздушной пробки. Одна из особенностей этой конструкции состоит в том, что корпус имеет вертикальный разъем, вследствие чего рабочее колесо и вал при разборке вынимают вбок. 45 Рис. 2.8. Типовой одноступенчатый центробежный насос Рис. 2.9. Одноступенчатый центробежный насос 46 Рис. 2.10. Насос с рабочим колесом большого диаметра для создания большого напора: 1 – фундамент двигателя; 2 – фланец двигателя; 3 – вал насоса; 4 – втулка сальника; 5 – сальниковая набивка; 6 – разъемное кольцо для подвода уплотняющей воды сальника; 7 – подвод воды для охлаждения сальника; 8 – грундбукса; 9 – уплотнительное кольцо корпуса (верхнее); 10 – рабочее колесо; 11 – корпус и крышка насоса; 12 – подвод воды на охлаждение нижней втулки; 13 уплотнительное кольцо корпуса (нижнее); 14 – нижняя направляющая втулка; 15 – опора насоса; 16 – корпус направляющей 17 – стопорные штифты Рис. 2.11. Насос с односторонним входом и открытым рабочим колесом: 1 – корпус насоса; 2 – крышка корпуса; 3 – рабочее колесо; 4 – уплотнительное кольцо; 5 – винт крепления рабочего колеса; 6 – прокладки; 7 – механический сальник; 8 – общий вал насоса и двигателя; 9 – винтовой домкрат; 10 – пробка для выпуска воздуха Рис. 2.12. Типовой насос с двухсторонним входом, используемый в качестве грузового насоса. В левом верхнем углу изображен элемент газового уплотнения 47 Рис. 2.13. Центробежный насос с горизонтальным расположением вала: 1 – рабочее колесо;2 – опорная втулка; 3 – фланец напорного патрубка; 4 – масленка подшипника; 5 – пробка осушения корпуса насоса; 6 – входной патрубок; 7 – напорный патрубок; 8 – сальник; 9 – подшипник; 10 – вал насоса Рис. 2.14. Одноколесный центробежный насос с самовсасывающим устройством 48 Центробежный осушительный насос с вакуум#насосом водокольцевого типа показан на рис. 2.14. Рабочее колесо 1 центробежного и рабочее колесо 3 водокольцевого насосов сидят на общем валу. Для защиты вакуум#насоса от засорения на приемной части его установлен фильтр 6. При удалении воздуха из приемного трубопровода кран 5 ставится в положение, при котором воздух отводится в атмосферу по трубе 4. после удаления воздуха из приемного трубопровода и заполнения его водой начинает откачивать воду из трубопровода. При этом кран ставят в такое положение, чтобы вода по трубе 2 поступало обратно в приемную полость осушительного насоса. Таким образом, вакуум#насос перекачивает воду все время. Пока работает осушительный насос. Непрерывная работа вауум#насоса увеличивает потребляемую мощность осушительного насоса. Существует такие конструкции последнего, у которых вакуум# насос после заполнения приемного трубопровода водой отсоединяется от вала. 2.8. ПОЖАРНЫЕ НАСОСЫ Пожарные насосы предназначены для непрерывной подачи забортной воды в пожарную магистраль. В качестве пожарных насосов используют высоконапорные центробежные насосы, которые по типу приводов подразделяют на пожарные электронасосы (ЭПжН) и турбонасосы (ТПжН), а по расположению ротора – на вертикальные и горизонтальные. На рис. 2.15 изображено сечение центробежного электронасоса марки ЭПжН-16. Это вертикальный центробежный насос с двумя рабочими колесами. С помощью каналов корпуса и золотника без изменения частоты вращения электродвигателя можно осуществить два режима работы: параллельный и последовательный. В первом случае насос будет иметь большую Производительность, но меньший напор, во втором случае – наоборот. Насос состоит из трех основных узлов: электродвигателя (на чертеже показана только полумуфта 1 вала), фонаря и гидравлического блока. Опорой насоса является фонарь 2, который верхним фланцем крепится к фундаменту. На этот же фланец устанавливается электродвигатель. К нижнему фланцу фонаря крепится корпус насоса, который имеет вертикальный разъем и состоит из собственно корпуса 7 и крышки 23. Внутренняя полость корпуса насоса образует две полуспиральные камеры – верхнюю 29 и нижнюю 19, переходящие в нагнетательные патрубки. Горизонтальная перегородка 10 образует два канала для раздельного подвода воды 49 к рабочим колесам 20 и 28. Справа к корпусу крепится золотниковое устройство. Корпус 11 золотника имеет пять проточных каналов#камер и золотник 13, с помощью которых и осуществляется переключение режима работы на параллельный и последовательный. Рис. 2.15. Продольный разрез насоса ЭПжН#16: 1 – полумуфта электродвигателя; 2 – фонарь; 3 – палец с резиновой втулкой; 4 – уплотнительное войлочное кольцо; 5 – опорно#упорный шарикоподшипник; 6 – корпус верхнего подшипника; 7 – корпус насоса; 8 – сальниковая набивка; 9 – защитная втулка; 10 – горизонтальная перегородка; 11 – корпус золотника: 12 – вал насоса; 13 – золотник; 14 – стакан с резиновым вкладышем; 15 – гайка с контргайкой; 16 – корпус резинового подшипника; 17 – линия отвода воды от резинового подшипника: 18#— облицовочная втулка; 19 – камера полуспиральная нижняя; 20 – колесо рабочее нижнее; 21, 27 – кольца защитные; 22, 26 – уплотнительные кольца; 23 – крышка насоса верхняя; 24 – уплотняющая втулка; 25 – распорная втулка; 28 – колесо рабочее верхнее; 29 – камера полуспиральная верхняя; 30 – кран вентиляционный; 31 – грундбукса сальника; 32 – стакан сальника; 33 – колпачковая масленка; 34 – крышка корпуса подшипника; 35 – полумуфта насоса 50 На чертеже показаны только два проточных канала золотникового устройства и один приемный патрубок насоса с фланцем. Три проточных канала и напорный патрубок в разрез не попали, видны лишь их контурные очертания. Четыре канала#камеры золотникового устройства соединяют попарно всасывающие полости с приемным патрубком, а нагнетательные – с напорным патрубком. Пятый (дополнительный) канал перекрыт в этом случае продолжением золотника 13, и насос работает в параллельном режиме. Для последовательного режима золотник 13 вручную разворачивают так, чтобы всасывающая полость нижнего рабочего колеса была разобщена от приемного патрубка, а нагнетательная полость верхнего рабочего колеса – от напорного патрубка насоса и сообщена со всасывающей полостью нижнего рабочего колеса. Основу вращающейся части насоса составляет вал 12, который вращается в двух подшипниках: верхнем сдвоенном опорно#упорном шарикоподшипнике 5 и нижнем опорном резиновом подшипнике 16. Вал насоса соединен с электродвигателем с помощью упругой муфты. Полумуфта электродвигателя и полумуфта 35 насоса соединены пальцами 3 с резиновыми втулками. На вал насоса ка шпонках насажены верхнее 28 и нижнее 20 рабочие колеса, а также втулки: защитная 9, распорная 25 и облицовочная 18. Все детали ротора на валу закреплены гайками 15. Верхний подшипник имеет корпус 6, который крепится к фланцу корпуса 7 насоса. В корпус подшипника и в его крышку 34 вставлены уплотнительные войлочные кольца 4. Колпачковая масленка 33 служит для подачи к шарикоподшипнику 5 густой консистентной смазки. Корпус 16 нижнего подшипника крепится к корпусу насоса и к крышке. В корпусе закреплен стакан 14 с резиновым вкладышем. Смазывается резиновый подшипник водой, для чего предусмотрена трубка 17 отвода воды из его корпуса. Выход вала из корпуса уплотняется сальником из пропитанной хлопчатобумажной набивки 8 размером 10 х10 мм, которая затягивается стаканом 32 сальника, состоящим из двух половин. Под набивкой устанавливается грундбукса 32. Насос имеет другие уплотнения: лабиринтное уплотнение с помощью уплотняющей втулки 24, передние уплотнения, состоящие из закрепленных в корпусе уплотнительных колец 22 и 26 и защитных колец 21 и 27, закрепленных на рабочих колесах, а также сальникового устройства, не показанное на рисунке. На рис. 2.16 представлена конструкция двухступенчатого насоса, применяемого обычно в качестве пожарного. Его можно использовать и как 51 трюмно#пожарный насос, причем для создания низкого напора используют первую ступень, а создания высокого напора – обе ступени. Рис. 2.16. Двухступенчатый центробежный насос, служащий часто в качестве пожарного насоса 1 – к манометру второй ступени; 2 – нагнетательный патрубок 2#й ступени; 3 – корпус насоса; 4 – корпус 2#й ступени; 5 – верхняя крышка; 6 – сальник с мягкой набивкой; 7 – опора двигателя; 8 – фланец двигателя; 9 – промежуточный вал; 10 – фланец вала насоса; 11 – шарикоподшипник; 12 – втулка подшипника; 13 – рабочее колесо 2#й ступени; 14 – рабочее колесо 1#й ступени; 15 – приемная полость насоса; 16 – к манометру на приеме; 17 – нагнетательный патрубок 1#й ступени; 18 – к манометру 1#й ступени; 19 – сменное кольцо рабочего колеса; 20 – сменное кольцо корпуса 2.9. ОСУШИТЕЛЬНЫЕ НАСОСЫ Судовая осушительная система состоит из осушительных средств, таких как центробежные осушительные насосы, эжекторы, осушительный трубопровод и запорная арматура. 52 Центробежные осушительные насосы предназначены для удаления воды из грузовых трюмов, пиковых отсеков, цепных ящиков и других отсеков. Они должны обладать свойством сухого всасывания. иметь напор, достаточный для преодоления статического противодействия столба жидкости. Для обеспечения самовсасывания осушительные центробежные насосы снабжаются специальными разрежающими водокольцевыми насосами. Высокий напор насосов достигается выбором многоступенчатой схемы и переключением числа ступеней рабочих колес насоса при работе. На рис 2.17 представлен продольный разрез четырехколесного центробежного насоса производительностью 94 м2/ч напором = 110 м вод. ст. Тип насоса 94/110. Для увеличения напора насоса его пары колес могут быть включены последовательно одна за другой, а для увеличения подачи – паралельно. Насос состоит из ротора и статора. Ротор насоса представляет собой вал 4 с насаженными на шпонках четырьмя рабочими колесами 17, 20, 22, 27 и колесом 15 разрежающего насоса. Ротор имеет два подшипника: верхний опорно#упорный шарикоподшипник 28 и нижний опорный текстолитовый поддшипник 12. Выход вала из корпуса уплотнен набивочным сальником 5. Верхний конец вала упругой муфтой 1, 2, 29 соединен с валом асинхронного электродвигателя. В местах установки сальника и нижнего подшипника вал защищен втулками 3 и 10. Корпус 7 насоса представляет собой толстостенный цилиндр, отлитый вместе со всасывающим 25 и напорным 8 патрубками, в каналах которых размещены всасывающая 24 и напорная 9 пробки переключения режимов работы. Верхняя 6 и нижняя 13 крышки корпуса выполнены за одно целое с полуспиральными подводками к рабочим колесам. В верхней крышке размещен сальник 5. в нижней крышке – узел 12 нижнего подшипника и узел разрежающего насоса. Каждое рабочее колесо имеет переднее лабиринтное и заднее щелевое уплотнения и лопаточный направляющий аппарат на выходе, собранные в виде верхней 23 и нижней 19 секций. Между средними рабочими колесами размещен проставок 21. Для разгрузки от осевых усилий рабочие колеса насоса расположены входами в разные стороны: два верхних – входом вниз, два нижних – входом вверх. Кроме того, над тремя нижними колесами на деталях статора выполнены радиальные лопатки. При работе насоса на параллельном режиме пробки 24 и 9 выбора режима повернуты так, как показано на рис. 2.10. Вода всасывающего патрубка поступает одновременно в приемные полости обоих рабочих колес первой ступени – верхнего 27 и нижнего 17. В каналах рабочих колес происходит передача энергии потоку воды. С каждого колеса вода через 53 Рис. 2.17. Продольный разрез насоса ЦН#94: 1 – кольцо упругой муфты; 2 – полумуфта электродвигателя: 3— втулка сальника; 4 – вал насоса; 5 – сальник; 6 – крышка корпуса верхняя; 7 – корпус насоса; 8 – патрубок напорный; 9 – напорная пробка; 10 – втулка нижнего подшипника; 11 – камера разрежающего насоса; 12 – узел нижнего подшипника; 13 – крышка корпуса нижняя; 14 – крышка разрежающего насоса; 15 – рабочее колесо разрежающего насоса; 16 – нижняя крышка; 17 – рабочее колесо первой ступени нижнее; 18 – направляющий аппарат первой ступени нижней; 19 – секция направляющего аппарата нижняя; 20 – рабочее колесо второй ступени нижнее; 21 – проставок; 22 – рабочее колесо второй ступени верхнее; 23 – секция направляющего аппарата верхняя; 24 – всасывающая пробка; 25 – всасывающий патрубок; 26 – направляющий аппарат первой ступени верхней; 27 – рабочее колесо первой ступени верхней; 28 – шарикоподшипник; 29 – полумуфта насоса 54 направляющие аппараты 26 и 18 подается в приемные полости «своих» рабочих колес 22 и 20 второй ступени. В каналах этих рабочих колес также происходит передача энергии воде, и вода поступает через направляющие аппараты одновременно с двух средних колес в напорный патрубок. Если производительность и напор одного рабочего колеса принять за единицу, то на этом режиме работы насос имеет удвоенную производительность и удвоенный напор. При последовательном режиме работы пробки развернуты по#другому (их положение показано пунктирными линиями). Из всасывающего патрубка насоса вода поступает только на нижнее рабочее колесо первой ступени, затем на нижнее рабочее колесо второй ступени. После этого по перепускному каналу, открытому поворотом пробки 24, вода поступает к верхнему рабочему колесу первой ступени, далее к верхнему рабочему колесу второй ступени и в напорный патрубок. В этом режиме верхние рабочие колеса становятся колесами третьей и четвертой ступеней, насос при этом будет иметь одинарную подачу и учетверенный напор. Поворот пробок 24 и 9 производится автоматически с помощью гидравлических сервоприводов в зависимости от разности давлений на выходе и входе насоса. Предусмотрена возможность ручного управления пробками съемным рычагом. В нижней крышке 16 размещено рабочее колесо 15 разрежающего насоса. Внутренние цилиндрические полости в крышке 14 разрежающего насоса выполнены с эксцентриситетом относительно оси вращения рабочего колеса 15. Кольцо, воды при вращении колеса будет то приближаться, то удаляться от ступицы колеса, выталкивая или засасывая воздух в пространство между водяным кольцом и двумя соседними лопатками колеса. Разрежающий насос отсасывает воздух по трубке из верхней полости насоса во всасывающую камеру 11 и выбрасывает в виде водовоздушной эмульсии в напорный бачок, откуда вода возвращается во всасывающую камеру, а воздух выходит в атмосферу. Насос 6МВХ2 имеет не четыре, а два рабочих колеса и одно колесо разрежающего насоса. Переключение параллельного и последовательного режимов работы про изводится вручную с помощью одной пробки на нагнетательном патрубке и невозвратной захлопки на всасывающем патрубке. На рис. 2.18 изображены характеристики насоса ЦН#94 при параллельном и последовательном режимах работы. 55 Рис. 2.18. Характеристики насоса ЦН#94 при параллельной и последовательной работе Большому распространению центробежных насосов в судовых системах способствуют следующие их положительные качества: • Возможность непосредственного соединения с быстроходными двигателями (электродвигателем, турбиной); • Небольшой вес и габариты; • Простота конструкции, упрощающая эксплуатацию и ремонт насоса; • Быстрый пуск и простое регулирование во время работы; • Равномерная, без пульсации, подача жидкости; • Сравнительно малая чувствительность к загрязненной жидкости; 56 Существенным недостатком центробежных насосов является неспособность их к самовсасыванию, или так называемому сухому всасыванию, когда в приемном трубопроводе находится воздух. Поэтому перед пуском центробежного насоса трубопровод и насос должны быть заполнены жидкостью. С этой целью насос снабжается специальным самовсасывающим устройством – вакуум#насосом, служащим для удаления воздуха из приемного трубопровода, вследствие чего трубопровод и насос заполняются жидкостью. Если насос расположен ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, то оборудовать его самовсасывающим устройством не требуется. Вакуум#насосом снабжаются осушительные насосы, работающие в системах осушения. Наибольшее применение получили вакуум#насосы водокольцевого типа (рис. 2.19). В цилиндрическом корпусе 1 насоса, заполненном водой, эксцентрично расположено рабочее колесо 2 с лопатками. При вращении колеса на периферии под действием центробежной силы создается уплотнительное водяное кольцо 3. Каждые, две лопатки и боковые стенки корпуса образуют камеру, которая сообщается с находящимися в стенках всасывающим В и нагнетательным Н отверстиями. Поскольку корпус расположен эксцентрично, водяное кольцо в камере при вращении колеса перемещается поступательно; поэтому, когда внутренняя поверхность кольца находится в камере дальше от ступицы, воздух засасывается через отверстие В, и наоборот, когда поверхность оказывается ближе к ступице, он вытесняется через отверстие Н. Рис. 2.19. Схема вакуум#насоса водокольцевого типа 57 Каждую камеру можно рассматривать как небольшой цилиндр с вращающимся клапаном у боковой стенки; жидкость между лопатками представляет собой как бы поршень, удерживаемый под действием центробежной силы и перемещаемый поступательно (в радиальном направлении) благодаря соответствующей форме корпуса. Центробежный осушительный насос с вакуум#насосом водокольцевого типа показан на рис. 2.20. Рабочее колесо 1 центробежного и рабочее колесо 3 водокольцевого насосов сидят на общем валу. Для защиты вакуум#насоса от засорения на приемной части его установлен фильтр 6. При удалении воздуха из приемного трубопровода кран 5 ставится в положение, при котором воздух отводится в атмосферу по трубе 4. После удаления воздуха из приемного трубопровода и заполнения его водой вакуум#насос начинает откачивать воду из трубопровода. При этом кран ставят в такое положение, чтобы вода по трубе 2 поступала обратно в приемную полость осушительного насоса. Таким образом, вакуум#насос перекачивает воду все время, пока работает осушительный насос. Рис. 2.20. Одноколесный центробежный насос с самовсасывающим устройством 58 Непрерывная работа вакуум#насоса несколько увеличивает потребляемую мощность осушительного насоса. Существуют такие конструкции последнего, у которых вакуум#насос после заполнения приемного трубопровода водой отсоединяется от вала. На центробежные насосы общесудовых систем имеется стандарт. Он охватывает центробежные насосы противопожарной, осушительной, балластной, водоотливной и санитарной систем. Следует отметить, что наряду с насосами на речном флоте широко применяются и другие их типы, выпускаемые отечественной промышленностью большими сериями и отличающиеся невысокой стоимостью изготовления. При подборе центробежного насоса для судовой системы необходимо знать его характеристики, представляющие собой графические зависимости напора Н, мощности N и к.п.д. η от производительности Q при постоянной частоте вращения n об/мин (рис. 2.21); их строят по результатам испытаний насоса на стенде и приводят в каталогах. Если на характеристику H = f(Q) насоса нанести характеристику трубопровода (рис. 2.22), то можно определить режим работы наcoca. Точка А пересечения характеристик насоса и трубопровода называется рабочей. Она показывает, что насос, работая на данный трубопровод, будет обеспечивать производительность Q1 и напор Н1. Изменение характеристики трубопровода вызовет перемещение точки А на характеристике насоса и, следовательно, изменение режима работы насоса. Рис. 2.21. Характеристики центробежного насоса Рис. 2.22. К определению рабочего режима насоса: 1 – характеристика насоса; 2 – характеристика трубопровода 59 При построении характеристики трубопровода пользуются зависимостью НТР = hст + KQ 2тр, где hст – статическая высота подачи, равная сумме геометрической и манометрической высот; под последней подразумевается высота, соответствующая избыточному давлению в системе (пневмоцистерне, магистрали водотушения и др.); K – величина, постоянная для каждого данного трубопровода, в которую входят численные постоянные значения формул, определяющих гидравлические потери; Qтр – расход жидкости через трубопровод. 2.10. ОСЕВЫЕ И ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ 2.10.1. Конструктивная схема и принцип действия осевого насоса Осевые насосы относятся к группе лопастных насосов. Корпусом осевого насоса, как правило, служит изогнутая цилиндрическая труба-колено, являющаяся элементом общего трубопровода. Внутри колена между входными и выходными направляющими аппаратами располагается рабочее колесо. В отличие от центробежного насоса в осевом насосе происходят аксиальное перемещение жидкости. Принцип действия осевого насоса основан на силовом воздействии лопастного колеса на поток жидкости, в результате которого последний получает приращение кинетической энергии, преобразуемой затем в статический напор. В осевом насосе частицы жидкости не имеют радиальных перемещений. Осевые насоси, могут иметь любую производительность, но при низких напорах (не более 20 м вод. ст.), поэтому на судах их применяют главным образом в качестве отливных средств. На рис. 2.23 изображен продольный разрез вертикального осевого циркуляционного насоса. Насос состоит из трех основных частей: ротора, корпуса, фонаря. Ротор насоса представляет собой вал 5, на нижнем конце которого крепятся рабочее колесо 10 и сферический обтекатель 9. Вал вращается на двух подшипниках: нижнем резиновом опорном подшипнике скольжения 6, установленном в ступице направляющего аппарата 7, смазываемом забортной водой, и в верхнем радиально#упорном шарикоподшипнике 14, расположенном в фонаре и воспринимающем осевое усилие забортного давления на ротор насоса. В месте выхода из корпуса насоса вал уплотнен набивным сальником 4. Корпус 12 насоса бронзовый, выполнен в виде колена, рассчитан по прочности на полное забортное давление. В корпусе насоса с помощью 60 разъемных соединений крепится литой бронзовый направляющий аппарат 7, состоящий из направляющих лопаток 11, обода и ступицы, предназначенный для устранения вращения движения воды за рабочим колесом и частичного преобразования кинетической энергии жидкости. В средней части корпуса предусмотрен люк 2 для осмотра гидравлической части и выема подшипника скольжения 6. Люк закрыт крышкой с протектором. Корпус имеет фланцы 3 и 8 для соединения с системой. Фонарь 13 насоса сварной, состоит из корпуса фонаря с ребрами жесткости, фланцев 1 для установки электродвигателя и крепления к корпусу насоса и корпуса шарикоподшипника 14. Для наблюдения за работой подшипников, муфты, сальников и ухода за ними передняя сторона корпуса фонаря открытая. Рис. 2.23. Продольный разрез осевого насоса: 1 – фланец верхний; 2 – смотровой люк; 3 – фланец напорного патрубка; 4 – сальник набивной; 5 – вал; 6 – подшипник скольжения; 7 – направляющий аппарат; 8 – фланец приемного патрубка; 9 – сферический обтекатель; 10 – рабочее колесо; 11 – направляющие лопатки; 12 – корпус насоса; 13 – фонарь; 14 – шарикоподшипник радиально#упорный 61 2.10.2. Характеристики осевых насосов Осевые насосы – низконапорные. Применяют их там, где требуются большая подача и низкий напор. При этих условиях они конструктивно, проще центробежных и имеют лучшие массовые и габаритные показатели. Осевые насосы не обладают свойством сухого всасывания. Их недостатком также является ограниченная высота всасывания. Некоторые марки осевых насосов работают только с подпором. На кораблях осевые насосы применяют как циркуляционные для перекачивания забортной воды через различного рода теплообменные аппараты (главный и вспомогательный конденсаторы и др.). Между основными параметрами осевых насосов – напором Н, к.п.д. η, мощностью N и подачей Q – существуют внутренние зависимости. Типовые характеристики H = f1(Q), η = f 2(Q), W = f 3(Q) осевого насоса представлены на рис. 2.25. Как следует из графиков, напорно#расходная характеристика осевого наcoca в отличие от центробежных насосов падает круче. К.п.д. насоса растет практически линейно с увеличением подачи до номинальной и имеет наибольшую величину при номинальной подаче. С увеличением подачи больше номинальной к.п.д. уменьшается. Осевой насос в отличие от центробежного потребляет большую мощность при малых подачах. С увеличением подачи потребляемая мощность уменьшается. Вследствие этого регулируют подачу осевого насоса, изменяя частоту вращения или поворачивая лопасти насоса. Регулировать подачу осевого насоса дросселированием с экономической точки зрения нецелесообразно. Рис. 2.25. Характеристики осевого насоса 62 Особенностью характеристик осевого насоса является наличие перегиба графиков H = f(Q) и N = f(Q) при подаче 30-50% номинальной. В области перегиба насос работает неустойчиво, вибрирует, напор насоса колеблется, поэтому подачу осевых насосов регулируют в диапазоне подач, больших, чем подачи, соответствующие перегибу. 2.10.3. Особенности обслуживания осевых насосов Осевые насосы относятся к группе лопастных насосов. Они обладают преимуществами и недостатками, присущими всем лопастным насосам, и требуют принципиально сходного обслуживания с центробежными насосами. Конкретное обслуживание каждого насоса зависит от условий его работы и проводится в строгом соответствии с инструкциями по обслуживанию. Основными, общими с центробежными насосами особенностями работы осевых насосов являются отсутствие способности к сухому всасыванию и повышенные требования к условиям надежного всасывания. В отличие от центробежных насосов осевые насосы потребляют наибольшую мощность при холостом ходе. Поэтому осевые насосы пускают при открытых приемном и отливном клапанах. Перед пуском осевого насоса проводят его внешний осмотр. При осмотре проверяют крепление фланцев, состояние прокладок, наличие смазки в местах, где она должна быть, состояние сальниковых уплотнений, исправность и подключение приборов, состояние привода, его систем и устройств. После осмотра насос проворачивают вручную, проверяют, свободно ли вращается ротор насоса и привода (проворачивают вручную только те насосы, инструкции к которым предусматривают такой способ про верки исправности насоса). Убедившись в исправности насоса и его привода, проверяют состояние и работу арматуры системы: управление золотниками (клапанами), состояние уплотнения сальников штоков клапанов, захлопок. Система перед пуском должна быть заполнена водой, приемный и отливной клапаны (захлопки) должны, быть открыты. Произведяпуск,наблюдаютзапоказаниямиконтрольно#измерительных приборов, внимательно следят за работой насоса: температурой подшипника, корпуса привода и насоса, отсутствием посторонних шумов. Остановку насоса осуществляют при открытых клапанах (захлопках). После остановки насоса клапаны (захлопки) закрывают, систему, насос и привод приводят в исходное положение. 63 2.11. ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ Вихревые насосы относятся к группе лопастных насосов, они применяются при малой производительности и большом напоре. Действие их, как и центробежных, основано на передаче энергии от лопастей к потоку жидкости. Принципиальная схема конструкции вихревого насоса показана на рис. 2.26. Он состоит из корпуса 2, в котором размещается рабочее колесо 8, жестко закрепленное на валу 7. Колесо представляет собой диск с выфрезерованными с обоих торцов радиальными лопатками 6, разделенными с обоих сторон перегородкой 5. Корпус насоса снабжен всасывающими 3 и нагнетательными 1 патрубками. Стенки его прилегают к торцевым поверхностям рабочего колеса с малыми осевыми зазорами (не более 0,2-0,3 мм). Периферийная часть колеса, на которой находятся лопатки, располагается в кольцевом канале 4, образованном корпусом насоса. Канал заканчивается нагнетательным патрубком. Для входа жидкости в межлопаточные каналы в стенке корпуса сделано окно 10, расположенное в самом начале кольцевого канала. Начало этого канала и напорный патрубок отделены перемычкой 9, причем радиальный зазор в области ее допускается не более 0,2 мм. Жидкость поступает в насос через всасывающий патрубок 3 и далее через окно 10 направляется к основаниям радиальных лопаток. Рис. 2.26. Принципиальная схема вихревого насоса При вращении рабочего колеса в межлопаточныч каналах ей сообщается механическая энергия. Выходит жидкость из насоса через нагнетательный патрубок. 64 В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние опять попадает в межлопаточное пространство, где снова получает приращение механической энергии. Таким образом, в корпусе работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, от которого он и получил название вихревого. Многократность приращения энергии частиц жидкости приводит к тому, что вихревой насос при прочих равных условиях создает напор значительно больший, чем центробежный. Вихревые насосы (единственные из лопастных) обладают высокой всасывающей способностью и даже свойством сухого всасывания. Ступень вихревого насоса при сравнимых условиях имеет напор, в 2-4 раза превышающий напор ступени центробежного. 2.12. РАБОТА НАСОСОВ В СОСТАВЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ 2.12.1. Характеристики гидравлических систем Характеристиками гидравлических судовых систем называют графические зависимости потерь напора в трубопроводах Нсист от расхода жидкости Q. Потери напора в судовых системах состоят из двух составляющих: статического напора hст и потерь напора на трение и местные сопротивления в трубопроводах hw. Нсист = Нст + hw Статический напор учитывает разность давлений в начальном и конечном сечении трубопровода. Величина статического напора не зависит от расхода жидкости. Потери напора на трение и местные сопротивления в трубопроводах при неизменном положении клапанов и клинкетов пропорциональны квадрату производительности: hw = k Q 2 На рис. 2.27, а изображены характеристики систем, имеющих статический напор Hст. Такой вид у характеристик осушительной системы подводной лодки, откачивающей воду за борт на глубине Hст . На рис. 2.27, б изображены характеристики систем без статического напора. Этот вид, например, имеют характеристики системы охлаждения вспомогательных механизмов забортной водой. Сплошной линией 1 на обоих рисунках изображены характеристики систем с полностью открытыми клапанами. Пунктирными линиями 2 и 3 изображены характеристики 65 систем с частично закрытыми клапанами (чем больше закрыт клапан, тем больше гидравлическое сопротивление, тем круче характеристика). Рис. 2.27. Характеристики корабельной сети: а – со статическим напором; б – без статического напора 2.12.2. Совместные характеристики работы насосов и систем Каждому режиму работы судового насоса соответствует одна общая точка характеристики насоса и системы, называемая рабочей точкой. На рис. 2.28, а изображены характеристика центробежного насоса 1, характеристика системы 2 и рабочая точка А. Подача насоса выразится величиной QA, а напор насоса – величиной НА. Величину подачи насоса можно регулировать изменением характеристики насоса или изменением характеристики корабельной системы. Рис. 2.28. Определение рабочей точки насоса: а – при регулировании частотой вращения насоса; б – при регулировании дросселированием Характеристику насоса можно изменять регулированием частоты вращения двигателя или переключением рабочих колес с параллельного на последовательное соединение. На рис. 2.28, а изображена, например, ха66 рактеристика 3 насоса, частота вращения которого n3 меньше номинальной n 3< n1. Рабочая точка А насоса при этом переместится в точку В. Ей соответствует подача QВ<QА и напор НВ<НА. Характеристику системы изменяют дросселированием или перепуском рабочего тела. При дросселировании искусственно увеличивают сопротивление системы закрытием клапана. На рис. 2.28, б изображены характеристика 1 центробежного насоса и характеристика 2 системы при полностью открытых клапанах. При этом рабочей точке А соответствуют подача QA и напор НА. При частично закрытом клапане (характеристика 3 системы) рабочая точка А переместится в точку В и ей будут соответствовать подача QВ<QА и напор НВ>НА. Регулирование дросселированием – самый простой с эксплуатационной точки зрения способ. Однако он имеет существенные недостатки. При регулировании дросселированием происходят большие потери напора на клапане. Если для обеспечения расхода QB при открытых клапанах требуется напор НЕ то при регулировании дросселированием насос создает напор НВ, значительно превышающий требуемый. При этом расходуется дополнительная мощность и насос работает в неблагоприятных условиях. Способ регулирования дросселированием неприменим для объемных типов насосов. Регулирование перепуском осуществляется следующим образом: при необходимости уменьшить расход жидкости часть ее перепускается из напорного трубопровода во всасывающий или в приемный бак. Регулирование перепуском является простым, но экономически невыгодным способом. Насос перекачивает дополнительное количество перепускаемой жидкости, затрачивая на это энергию. Регулирование перепуском наиболее целесообразно для объемных насосов. 2.13. ОСОБЕННОСТИ КОНCТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ Судовые центробежные насосы обычно устанавливают вертикально. Причем электродвигатель размещают вертикально и выше насоса исходя из соображений влагозащищенности. Уплотнение валов. Считается, что у вертикальных насосов уплотнение вала целесообразно осуществлять только у верхнего выходного конца вала. Это дает следующие преимущества: • При мягкой набивке – простоту ухода за сальником; • При установке механического сальника – удобство наблюдения за ним. 67 В большинстве насосов уплотнение производится мягкой набивкой на небольшую высоту, т. е. примерно в четыре#пять слоев. Сальники насосов (за исключением питательных и циркуляционных) при правильной их установке работают под небольшим давлением. Если приемная линия насоса работает в условиях вакуума, то в этих случаях за сальником дополнительно размещают кольцевое уплотнение с консистентной смазкой. Все чаще стали применять механические сальники. На рис. 2.29 показаны сальники обоих типов. Рис. 2.29. Сальники с водяной (а) и консистентной (б) смазкой, с мягкой набивкой и водяной смазкой (в), с мягкой набивкой и консистентной смазкой (г) Важно отметить, что смазывающая или охлаждающая среда подводится к механическому сальнику от самой нижней точки нагнетательной стороны насоса с целью обеспечения поступления жидкости к подшипнику даже в момент заполнения насоса перед пуском. Необходимо исключать возможность образования воздушных мешков и попадания механических частиц в трубопровод охлаждения и смазки подшипника. Кроме того, в некоторых механических сальниках рабочая поверхность торцов втулок цементируется, и, следовательно, возможно проявление электролитического действия. С этой точки зрения в насосах забортной воды мягкое уплотнение предпочтительнее. Несколько конструкций подшипников, устанавливаемых на вертикальных насосах, показано на рис. 2.30. Существует тенденция обходиться без 68 нижнего подшипника. Но если по конструкции подшипник снизу необходим, то его выполняют внутренним во избежание установки нижнего уплотнения. Охлаждение и смазку этих подшипников можно производить перекачиваемой жидкостью, если она имеется в изобилии во время работы насоса. При работе насоса в сухих условиях внутренние подшипники можно успешно применять, регулярно набивая их консистентной смазкой. Если период сухой работы кратковременный, как, например, у насосов охлаждения пресной воды, то можно обойтись без подвода смазки к подшипнику. Рис. 2.30. Варианты расположения подшипников вертикальных насосов: а – насос с жестким фланцевым соединением и верхним подшипником; б-г – насос с жестким фланцевым соединением без нижнего подшипника; в – насос, соединяемый с приводом через эластичную муфту, с верхним и нижним подшипниками 2.13.1. Особенности обслуживания центробежных насосов Приготовление к пуску центробежного насоса кроме общих для всех механизмов мероприятий (внешний осмотр, проверка систем смазки и охлаждения, проворачивание вручную и т. д.) предусматривает проверку заполнения всасывающей магистрали водой или приготовление к действию разрежающего самовсасывающего насоса, а также проверку полного открытия клапанов на всасывающем трубопроводе. Пуск производят при закрытом отливном клапане. Это улучшает всасывающую способность насоса и снижает величину пускового тока. Разрежающий насос отключается после полного удаления воздуха из всасывающей магистрали. 69 При работе насоса кроме контроля за общим состоянием работающего механизма необходимо контролировать величину напора (по манометрам на всасывании и нагнетании), величину разрежения на всасывании. При увеличении разрежения на всасывании или при повышении температуры перекачиваемой воды возникает кавитация, которая приводит к полному срыву в работе насоса. В этом случае насос должен быть обязательно остановлен и пущен вновь после устранения причины срыва. Остановку насоса производят после закрытия отливного клапана, иначе при отсутствии в системе невозвратных клапанов вода будет перетекать в обратном направлении. После остановки насос и обслуживающую систему приводят в исходное состояние. 2.13.2. Основные неисправности в работе центробежных насосов и меры по их устранению Наиболее вероятными причинами неисправностей в работе центробежных насосов являются: попадание воздуха в систему и насос, ухудшение условий всасывания, износ и механические поломки движущихся частей насоса, неисправности привода насоса. Попадание воздуха в систему и насос приводит к срыву работы насоса – он или вообще не подает жидкость, или подача его меньше номинальной, насос работает с шумом. Воздух в систему и насос может попасть в результате: — некачественной заливки всасывающей линии и корпуса насоса перед пуском; при быстрой заливке в системе или корпусе насоса может остаться воздушный мешок; — подсоса воздуха в насос при его работе. Воздух в насос может проникать через неплотности во всасывающей линии (неплотности в местах разъема, через сальники штоков арматуры), через сальник насоса или через частично обнажающуюся сетку всасывающего трубопровода. Поступающий при работе насоса воздух частично уносится в напорную магистраль, а частично скапливается в арматуре системы. При незначительном подсосе воздуха насос может работать нормально при полной подаче, а при уменьшении подачи и повторных пусках срывать и полностью прекращать подачу. Для устранения протечек воздуха необходимо ликвидировать неплотности в системе, сменить набивку сальников. 70 Ухудшение условий всасывания приводит к уменьшению подачи, кавитации и срыву работы насоса. Условия всасывания ухудшаются в результате: — засорения приемной сетки (или фильтров) на всасывании насоса; — попадания во всасывающий трубопровод посторонних предметов (ветоши, грязи); — работы насоса с не полностью открытым приемным клапаном; — перекачивания насосом жидкости с температурой выше спецификационной или сильно загрязненной жидкости; — уменьшения статического подпора на всасывании ниже спецификационного для данного насоса. Об ухудшении условий всасывания в первую очередь сигнализирует повышение вакуумметрической высоты всасывания насоса. Насос при этом следует остановить, причину ухудшения условии всасывания выявить и устранить. Износ и механические поломки движущихся частей насоса могут привести к различным неисправностям: повышению вибрации при работе насоса, перегреву отдельных узлов насоса, повышению потребляемой мощности, срыву работы насоса. Наиболее часто встречаются следующие неисправности: — износ лопаток рабочих колес (насос работает с меньшей подачей или прекращает подачу) – износившиеся рабочие колеса необходимо заменить; — засорение каналов рабочих колес или направляющих аппаратов (насос также работает с меньшей подачей или прекращает подачу) – насос необходимо разобрать, каналы очистить; — износ уплотняющих колец (насос работает с меньшими подачей и напором в результате перетекания жидкости по зазору) – изношенные кольца необходимо заменить новыми; — износ разгрузочного кольца (при этом смещается ротор насоса, рабочие колеса сдвигаются по отношению к направляющему аппарату, подача насоса уменьшается) – необходимо заменить разгрузочные кольца; — изгиб вала насоса вследствие неуравновешенности ротора (при этом потребляемая мощность колеблется, насос вибрирует)—насос необходимо вскрыть, ротор проверить; — перекос разгрузочного диска или кольца (насос при пуске потребляет большую мощность) – перекос необходимо устранить; — перекос нажимной втулки сальникового уплотнения или чрезмерная затяжка уплотнения (сальниковое уплотнение нагревается) – необхо71 димо ослабить затяжку гаек, выправить перекос или ослабить затяжку сальника; — инородные включения в набивке сальника (сальниковое уплотнение нагревается) – необходимо заменить набивку сальника; — наличие воды в ванне подшипникового узла, загрязненное или некачественное масло (подшипниковый узел нагревается) – необходимо заменить масло; — излишнее количество масла в ванне подшипникового узла и консистентной смазки в корпусе шарикоподшипника (подшипниковый узел нагревается) – необходимо удалить лишнее масло (консистентную смазку); — уменьшен зазор между разгрузочным диском и кольцом (разгрузочный диск нагревается) – необходимо разобрать насос и отрегулировать зазор между диском и кольцом; — засорен трубопровод гидравлической разгрузки насоса (разгрузочный диск нагревается) – необходимо прочистить трубопровод; — ослаблены крепления насоса на раме, рабочих колес на валу насоса, трубопроводов и фланцев насоса (при работе насоса появляется сильная вибрация) – необходимо подтянуть крепеж. Неисправности привода насоса могут препятствовать нормальному пуску насоса и привести к выводу его из строя. Учитывая, что наиболее распространенным приводом является электропривод, ниже приведены характерные неисправности электропривода: — отсутствие питания вследствие перегорания предо хранителей или неисправности автоматического выключателя (электродвигатель не запускается) – необходимо вставить предохранители, исправить и включить автомат; — обрыв в пусковом реостате или в соединительных проводах между ротором и пусковым реостатом (электродвигатель не запускается) – необходимо отыскать место обрыва и исправить; — обрыв одной фазы обмотки статора асинхронного электродвигателя (электродвигатель не запускается) – необходимо определить место обрыва и исправить; — межвитковое замыкание в обмотке статора (при работе электродвигатель сильно нагревается) – необходимо отремонтировать или заменить электродвигатель; — повышено или понижено напряжение сети (электродвигатель нагревается) – при повышенном напряжении двигатель необходимо отключить до понижения напряжения, при пониженном напряжении можно работать, частично уменьшив подачу насоса перекрытием регулировочного клапана; 72 — нарушение правильной вентиляции электродвигателя (электродвигатель нагревается) – необходимо очистить вентиляционные каналы, улучшить вентиляцию; — механические повреждения (износ подшипников, выступание пазовых клиньев, выкрашивание изоляции и другие, вызывающие ненормальный шум в двигателе, местные перегревы) – необходимо устранить неисправность. 2.14. ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ 2.14.1. Конструктивная схема и принцип действия поршневого насоса Поршневые насосы относятся к группе объемных насосов, в которых перемещение жидкости осуществляется в результате вытеснения ее из цилиндра рабочим органом – поршнем. Принципиальная схема простейшего поршневого насоса приведена на рис. 2.31. Поршень 3 насоса совершает возвратно#поступательное движение в цилиндре 2. К цилиндру подсоединены два трубопровода: всасывающий 4 с приемной сеткой#фильтром и нагнетательный 1. При ходе поршня вправо в цилиндре создается разрежение, в результате которого перекачиваемая жидкость через открывающийся всасывающий клапан 5 заполняет цилиндр. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается и поршень вытесняет жидкость через нагнетательный клапан 6 в нагнетательный трубопровод. Таким образом, в поршневом насосе происходит периодическое всасывание и нагнетание перекачиваемой жидкости. Поршневые насосы по способу действия подразделяют на насосы однократного, двукратного, трехкратного и четырехкратного действия. На рис. 2.31 изображена схема насоса однократного, или простого, действия. За один двойной ход поршня у этого насоса жидкость всасывается и нагнетается один раз. В насосе двукратного действия за один двойной ход поршня осуществляются две подачи жидкости. Это достигается, как правило, тем, что в цилиндре нагнетательные и всасывающие клапаны расположены по обе стороны поршня. Насос трехкратного действия, состоящий из трех насосов простого действия, и насос четырехкратного действия, состоящий из двух насосов двукратного действия, за один двойной ход поршня производят соответственно три или четыре подачи жидкости в нагнетательный трубопровод. 73 Рис. 2.31. Принципиальная схема поршневого насоса: 1 – нагнетательный трубопровод; 2 – цилиндр: 3 – поршень: 4 – всасывающий трубопровод; 5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан Рис. 2.32. Поршневой насос двойного действия Поршневые насосы по сравнению с лопастными обладают рядом преимуществ, основными из которых являются: — идеальная подача поршневых насосов не зависит от величины создаваемого напора; — поршневые насосы обладают хорошей способностью к сухому всасыванию; — поршневые насосы могут создавать большие напоры (до 3000 м вод. ст.) при достаточно высоком к.п.д. 74 Рис. 2.33. Устройство поршневого насоса с электроприводом: 1 – воздушный колпак; 2 – фланец нагнетательный; 3 – клапанная доска; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6 – сальник; 7 – крейцкопф; 8 – эксцентрик; 9 – сальниковая коробка; 10 – приводной маховик; 11 – коленчатый вал; 12 – фланец нагнетательный; 13 – фланец всасывающего трубопровода 75 Цикличность подачи жидкости в нагнетательный трубопровод (неравномерность подачи) является одним из недостатков поршневых насосов простого действия. Этот недостаток в значительной степени устраняется применением поршневых насосов многократного действия. С точки зрения обеспечения равномерности подачи наиболее приемлемыми являются насосы трехкратного действия, а с точки зрения массогабаритных показателей – насосы четырехкратного действия. Корабельные поршневые насосы в зависимости от конструкции поршня разделяют на собственно поршневые и скальчатые. 2.14.2. Характеристики поршневых насосов Важнейшие характеристики поршневых насосов: зависимости подачи от напора при постоянной частоте вращения Q= f (n), к.п.д. от подачи η = f (Q), а также мощности от частоты вращения (числа двойных ходов поршня), от подачи n напора N=f(n); N = f(Q); N=f(H). Они, как правило, представлены графически в формулярах. Рис. 2.34. Характеристики поршневых насосов: а – основная рабочая характеристика; б – зависимость к.п.д. насоса от подачи; в – зависимость потребляемой мощности от частоты вращения, подачи и напора Характеристика поршневого насоса Q= f (H) изображена на рис. 2.34, а. Подача поршневого насоса при постоянной частоте вращения приводного двигателя теоретически не зависит от напора. Поэтому теоретическая характеристика представляет собой изображенную пунктирную прямую линию QT. В действительности при увеличении напора увеличиваются протечки через зазоры, поэтому подача несколько уменьшается и реальная характеристика представляет собой монотонно нисходящую кривую Q = f(H). 76 Подача поршневого насоса, как и любого другого объемного насоса, изменяется пропорционально часто те вращения вала приводного двигателя насоса. Ха рактеристика при любой частоте вращения (числе двойных ходов поршня) имеет вид кривой, изображенной на рис. 2.34, a, но проходит в зависимости от частоты вращения выше или ниже ее. К.п.д. поршневого насоса η = f (Q), (рис. 2.37, б) минимален при малых подачах и растет с увеличением подачи, однако в диапазоне изменения подач от 40 до 140% номинальной изменяется незначительно. Кривая ηmax относится к прямодействующим насосам большой подачи при малых напорах (Q=100#300 м3/ч; Н=40#60 м вод. ст.). Кривая ηmin относится к быстроходным насосам малой подачи при больших напорах (Q = 25-80 м3/ч; Н = 100-500 м вод. ст.). Зависимости мощности от частоты вращения (числа двойных ходов поршня), от подачи и напора N = f2(n); N = f2(Q); N = f3(H) изображены на рис. 2.34, в и свидетельствуют, что мощность поршневого насоса линейно зависит от частоты вращения, от подачи и напора. Характеристики каждого конкретного насоса приведены в формуляре насоса. Поршневые насосы обладают свойством сухого всасывания и большой высотой всасывания. Напор поршневых насосов ограничивается только мощностью приводного механизма и прочностью конструкций самого насоса. Насос может работать с практически одинаковой подачей в большом диапазоне изменения напоров. 2.14.3. Особенности обслуживания поршневых насосов Поршневые насосы относятся к группе объемных насосов и обладают рядом специфических свойств. В отличие от лопастных насосов подача поршневых насосов не зависит практически от напора. Ошибочное закрытие клапана на напоре работающего поршневого насоса или пуск насоса с закрытым нагнетательным клапаном приводит к разрыву трубопровода, поломке насоса или выходу из строя приводного двигателя. Поэтому пуск поршневого насоса допускается только при открытых нагнетательном и всасывающем клапанах. Регулирование подачи поршневого насоса дросселированием недопустимо, поэтому его осуществляют изменением частоты вращения привода или перепуском перекачиваемой жидкости. Поршневые насосы обладают способностью к сухому всасыванию и большой высотой всасывания. Перед пуском они не заполняются перекачиваемой жидкостью. Поршневые насосы работают в различных услови77 ях. Обслуживание каждого из них зависит от конкретных условий работы и осуществляется в строгом соответствии с инструкциями по эксплуатации. Однако имеются общие правила, которые следует выполнять при обслуживании всех поршневых насосов. Перед пуском необходимо осмотреть и подготовить насос к пуску. В процессе осмотра необходимо убедиться, что крепления насоса надежны, прокладки и сальники находятся в удовлетворительном состоянии, контрольно#измерительные приборы исправны. Особенно тщательно проверяется количество и качество масля в масляных системах. После внешнего осмотра надо проверить состояние всех клапанов системы и провернуть их. По окончании проворачивания клапаны закрывают. Убедившись в исправности системы, открывают клапан на напорном трубопроводе, затем на всасывающем трубопроводе. Пустив насос, машинист трюмный наблюдает за его работой, следит за показаниями амперметра, мановакуумметра. манометра, температурой масла в масляной системе. Повышенные показания амперметра свидетельствуют о неисправностях насоса, повышенное давление в напорном трубопроводе— о засорении системы, неполном открытии клапанов, увеличении вакуумметрической высоты всасывания, засорении фильтров. В процессе работы насоса контролируют состояние сальников: их температуру (на ощупь) и достаточную плотность. При работе насоса необходимо записывать в эксплуатационных журналах параметры, требуемые инструкциями. Останавливают насос выключением приводного двигателя, после чего клапаны на напорном и всасывающем трубопроводах закрывают. Насос осматривают, устраняют выявленные неисправности и приводят в состояние немедленной готовности к пуску. 2.14.4. Основные неисправности в работе поршневых насосов и меры по их устранению Наиболее вероятными причинами неисправностей в работе поршневого насоса являются: механические повреждения клапанов и фильтров, приемного и напорного трубопроводов, попадание воздуха в систему и насос, износ и поломка деталей блока клапанов насоса, износ и механическая поломка движущихся частей насоса, неисправности привода насоса. Механические повреждения клапанов и фильтров приемного и напорного трубопроводов вызывают снижение подачи насоса и срыв его работы. К часто встречающимся неисправностям этого типа относятся: 78 — засорение приемных фильтров (насос работает с меньшей подачей, повышается вакуумметрическая высота всасывания) – фильтры необходимо очистить; — неисправность клапана на приемном трубопроводе (при неполном открытии клапана насос работает с неполной подачей, повышается вакуумметрическая высота всасывания, при полностью закрытом клапане происходит срыв работы насоса) – неисправность необходимо устранить; — неисправность клапана на напорном трубопроводе (при неполном открытии клапана напор насоса превышает спецификационный, приводной двигатель работает с перегрузкой, что может привести к выходу его из строя; при пуске насоса с закрытым клапаном на напорном трубопроводе отсутствует подача) – клапан необходимо открыть, при неисправности – исправить. Попадание воздуха в систему и насос через неплотности всасывающего трубопровода и его арматуры или через частично обнажившуюся приемную сетку всасывающего трубопровода. Наиболее вероятными местами возникновения неплотности всасывающего трубопровода являются прокладки в местах соединений трубопроводов и сальников штоков клапанов. При незначительных поступлениях воздуха подача насоса уменьшается. При значительных поступлениях воздуха всасывающий трубопровод может не заполниться жидкостью. Подача полностью прекращается. Неплотности необходимо устранить. Износ и поломка деталей блока клапанов насоса приводят к ненормальному шуму при работе насоса, уменьшению подачи, срыву работы насоса. К наиболее часто встречающимся повреждениям деталей блока клапанов относятся: — поломка или ослабление пружины клапана (возникает характерный стук клапанов) – необходимо отрегулировать или заменить пружины; — ослабление крепежных гаек или шпилек узлов блока (возникает посторонний шум) – необходимо устранить слабины крепежа; — неплотности прилегания тарелок к гнездам (подача насоса уменьшается) – необходимо притереть клапаны; — неисправность предохранительного (перепускного) клапана (жидкость перепускается из напорной во всасывающую полость, подача насоса уменьшается) – необходимо отрегулировать предохранительный клапан. Износ и механическая поломка движущихся частей насоса могут являться причиной повышенного шума при работе насоса, уменьшения ‘ подачи или заклинивания насоса. К часто встречающимся повреждениям относятся: 79 — износ, забоины колец поршней, неправильная их установка (через неплотности уплотнения поршней жидкость перепускается из напорной во всасывающую полость цилиндра, подача насоса уменьшается) – необходимо заменить кольца; — срабатывание вкладышей подшипников, втулок, пальцев (при работе насоса возникают шумы, стуки) – насос необходимо перебрать, изношенные детали заменить; — поломка поршневых колец, заклинивание поршней, погиб штоков, наличие посторонних предметов в цилиндре – необходим ремонт насоса. Неисправности привода насоса могут препятствовать нормальному пуску насоса, явиться источником повышенной шумности при его работе, привести к выходу насоса из строя. Наиболее распространенными на кораблях являются насосы с электроприводом и прямодействующие паровые насосы. Неисправности электропривода, последствия неисправностей и способы их устранения аналогичны описанным для электропривода центробежных насосов. Кроме того, у прямодействующих паровых насосов могут быть следующие типичные неисправности: — слишком большой ход поршней (поршни ударяют о крышки и днища паровых цилиндров, насос работает с повышенным шумом) – необходимо уменьшить число двойных ходов насоса, проверить правильность работы парораспределения, при необходимости отрегулировать ход поршней; — износ вкладышей подшипников или ослабление креплений (насос работает с повышенным шумом) – необходимо перебрать привод, заменить изношенные детали, подтянуть крепления; — механические повреждения клапана отработавшего пара (при полностью открытом клапане свежего пара и полном давлении пара насос не работает) – клапаны отработавшего пара необходимо перебрать. 2.15. СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ 2.15.1. Конструктивная схема и принцип действия струйного насоса Струйные насосы в качестве источника энергии используют энергию жидкости, находящейся под давлением. Передача энергии от рабочей жидкости к перекачиваемой осуществляется путем прямого увлечения в движение одного потока другим. На рис. 2.35 приведен чертеж водоструйного насоса. Корпус насоса имеет приемный 3 и отливной 5 патрубки с фланцами, к которым при80 соединяются приемный и отливной трубопроводы. В патрубок 2 ввернуто сопло 1, к фланцу которого присоединяется трубопровод рабочей воды. Корпус насоса укреплен тре#мя#четырьмя продольными ребрами жесткости 4. Проточная часть насоса условно разделяется на приемную камеру а (до среза сопла), камеру смешения б (до конца горла – узкой части корпуса) и диффузор в. В сопло подается рабочая вода из пожарной напорной магистрали на выходе из сопла струя рабочей воды приобретает скорость до 35-50 м/с и выходит в камеру смещения в форме узкого конуса. За счет силы трения струя рабочей воды увлекает за собой в диффузор воздух из приемной камеры, создает в ней вакуум и всасывает воду из приемного трубопровода. В камере смешения струя рабочей воды, увлекая с собой перекачиваемую воду, перемешивается с ней, смесь устремляется в диффузор. При смешении потоков скорость рабочей воды уменьшается, а скорость перекачиваемой воды увеличивается, в горле насоса скорости потоков уравниваются. При дальнейшем движении смеси в диффузоре скорость ее уменьшается, а давление увеличивается. В качестве рабочей жидкости в струйных насосах кроме воды применяют водяной пар, воздух и т. д. Струйные насосы перекачивают различные среды: воду, воздух, водяной пар, паровоздушную смесь, газы, пульпу и др. Рис. 2.35. Водоструйный насос: а – приемная камера; б —# камера смешения; в – диффузор; 1 – сопло: 2 – патрубок сопла; 3 – приемный патрубок; 4 – ребра жесткости; 5 – отливной патрубок Струйные насосы, откачивающие жидкость из обслуживаемой емкости, называют эжекторами, а нагнетающие—инжекторами. Работу струйных насосов характеризуют следующие основные параметры: GBХ – массовый расход перекачиваемой жидкости (подача); GPАБ – массовый расход рабочей жидкости; РРАБ, РВС, РН – давления рабочей жидкости на всасывании насоса и на нагнетании (рис. 2.35); GBС/ GPАБ – коэффициент всасывания (эжекции); GBС/ GPАБ – удельный расход рабочей жидкости; РН / РВС – степень повышения давления. 81 Для струйных насосов характерна зависимость: при увеличении коэффициента всасывания уменьшается степень повышения давления. На кораблях применяют: — эжекторы осушения или затопления – водоструйные водяные насосы для удаления воды за борт или для принудительного затопления помещений надводного корабля; — эжекторы рассола – водоструйные рассольные насосы для удаления рассола из испарителей водоопреснительных установок с одновременным охлаждением рассола путем разбавления его рабочей (забортной) водой; — инжекционные подогреватели – пароструйные конденсатные насосы для возврата в конденсатно#питательную систему и подогрева конденсата вспомогательных механизмов; — паровоздушные эжекторы (ПВЭ) – пароструйные воздушные насосы для создания вакуума в обслуживаемых аппаратах, конденсаторах и испарителях главных и вспомогательных механизмов. Группа струйных насосов – ПВЭ наиболее разнообразна по принципиальным и конструктивным схемам; Для обеспечения большей степени сжатия применяют многоступенчатые ПВЭ, а для обеспечения меньшего расхода рабочего пара – ПВЭ с промежуточными вспомогательными конденсаторами у каждой ступени сжатия. В зависимости от назначения эжекторы могут быть главные и вспомогательные. Струйные насосы обладают рядом достоинств: простотой устройства и обслуживания, дешевизной изготовления, отсутствием движущихся частей, надежностью и долговечностью, компактностью, возможностью сохранения чистоты перекачиваемой жидкости (отсутствием смазочных масел, загрязнений от уплотнений и трущихся деталей), высокой объемной подачей и др. Недостатком струйных насосов является низкий коэффициент полезного действия (10-15%). 2.15.2. Типовые струйные насосы На рис. 2.31 изображен разрез горизонтального, двухступенчатого, с двумя конденсаторами поверхностного типа, охлаждаемыми забортной водой, пароструйного воздушного насоса – главного эжектора. Основой конструкции являются сдвоенные корпуса 6 и 8 конденсаторов I и II ступеней, которые лапами 14 крепятся к фундаменту. Ступени сжатия размещены сверху на корпусах конденсаторов параллельно его оси. 82 В состав I (II) ступени сжатия входят: литой стальной корпус 23 (3) с приемным патрубком 24 (5), стальное сопло рабочего пара 25 (2) с деталями его крепления, стальная паровая коробка 22 (1) со стальным цилиндрическим фильтром, приваренным к крышке, и штуцером подвода рабочего пара, латунный диффузор 26 (4), стальное соединительное колено 27(7). В состав конденсатора I (II) ступени входят: стальной цилиндрический корпус 6 (8) с фланцами трубных досок и патрубками, внутренние 12 (19) и внешние 11 [18) латунные трубные доски, мельхиоровые трубки 13у развальцованные в двойных трубных досках и образующие поверхность теплообмена, стальные поперечные перегородки 15, обеспечивающие три изменения направления движения паровоздушной смеси в межтрубном пространстве, бронзовая литая крышка 10 (9) с двумя цинковыми протекторами и фланцем для трубопровода забортной воды. Два конденсатора соединены с помощью промежуточного кольца 17 и специальных шпилек 20 в единый теплообменный аппарат. Все детали крепят одну к другой с помощью стальных болтов, шпилек и гаек. Приемный патрубок I ступени сжатия соединен трубопроводом с главным конденсатором турбины, а нагнетательный – с конденсатором I ступени, приемный патрубок II ступени сжатия соединен с конденсатором I ступени, а нагнетательный – с конденсатором II ступени. Конденсат из конденсаторов сливается через патрубки 16 (21), а воздух из конденсатора II ступени выходит через атмосферный клапан 28 – пластинчатый невозвратный клапан. Работает паровоздушный эжектор следующим образом: к соплам ступеней сжатия подается рабочий пар из вспомогательного паропровода, I ступень сжатия отсасывает паровоздушную смесь (ПВС) из главного конденсатора турбины и создает в нем заданную величину вакуума. Отсасываемая ПВС содержит около 60% водяного пара. После I ступени сжатия добавляется рабочий пар I ступени, и состав ПВС изменяется. Под более высоким давлением ПВС подается в межтрубное (паровое) пространство конденсатора I ступени, где за счет теплообмена с забортной водой, прокачиваемой по трубкам, водяной пар конденсируется, конденсат сливается в систему; Вторая ступень сжатия отсасывает ПВС из конденсатора I ступени, сжимает ее, изменяя состав в результате добавления рабочего пара, и подает в межтрубное пространство конденсатора II ступени. Пар конденсируется, конденсат сливается в систему, а оставшийся воздух выбрасывается через атмосферный клапан в отсек. Давление в конденсаторе II ступени должно быть выше давления в отсеке на величину сопротивления атмосферного клапана. Забортная вода прокачивается насосом последовательно по трубкам обоих конденсаторов. 83 Вспомогательный эжектор имеет аналогичную компоновку, но только одну ступень сжатия. Пар от уплотнений турбины поступает в конденсатор I ступени, конденсируется, а оставшийся насыщенный воздух отсасывается ступенью сжатия и подается в конденсатор II ступени. Рис. 2.36. Главный эжектор: 1, 22 – коробка паровая II и I ступеней сжатия: 2, 25 – сопло II и I ступеней сжатия; 3, 23 – корпус II и I ступеней сжатия; 4, 26 – диффузор II и I ступеней; 5, 24 – патрубок приемный II и I ступеней; 6, 8 – корпус конденсатора I и II ступеней; 7, 27 – колено соединительное ‘II и I ступеней; 9, 10 – крышки водяных камер; 11, 18 – трубные доски внешние; 12, 19 – трубные доски внутренние; 13 – трубки конденсаторов; 14 – фундаментные лапы; 15 – поперечные перегородки; 16, 21 – патрубок слива конденсата; 17 – кольцо промежуточное; 20 – шпилька специальная; 28 – атмосферный клапан 2.15.3. Горизонтальный односекционный двухступенчатый воздушный эжектор В настоящее время на многих судах установлены воздушные эжекторы, аналогичные показанному на рис. 2.32. Внутри корпуса конденсатора из мягкой стали, на котором расположен односекционный двухступенчатый воздушный эжектор, размещен пучок U#образных труб. 84 Рис. 2.37. Схема устройства горизонтального двухступенчатого эжектора: 1 – водяные направляющие перегородки; 2 – развальцованные концы труб; 3 – воздушный эжектор; 4 – конденсатор 2#й ступени; 5 – конденсатор 1#й ступени (промежуточный); 6 – разделительная перегородка; 7 – трубы конденсатора Охлаждающей средой служит конденсат из главного или вспомогательного конденсатора, протекающий внутри труб, а паровоздушная смесь проходит в корпусе снаружи труб. Под действием разрежения, создаваемого струей пара высокого давления, в эжектор 1#й ступени засасываются пар и неконденсирующиеся газы из главного конденсатора. Их смесь выбрасывается в промежуточный конденсатор или конденсатор 1#й ступени. Большая часть пара, попадая на холодные трубы промежуточного конденсатора, конденсируется, и конденсат стекает на дно корпуса, а оттуда спускается в главный или вспомогательный конденсатор. Оставшаяся часть пара и неконденсирующихся газов всасывается эжектором 2#й ступени и нагнетается в конден сатор 2#й ступени, откуда конденсат сливается, а неконденсирующиеся газы через клапан поддержания вакуума выпускаются в атмосферу. Каждая ступень эжектора (рис. 2.38) состоит из корпуса, выполненного из мягкой стали, в котором размещены сопло из монель#металла и диффузор из пушечной бронзы. Для компенсации теплового расширения со стороны входа предусмотрена скользящая опора. Как указывалось выше, выпуск воздуха и неконденсирующихся газов производится через клапан поддержания вакуума (рис. 2.39). Это устройство, предохраняющее утечку вакуума в том случае, если воздушный эжектор выйдет из строя, установлено в кармане корпуса конденсатора 2#й ступени и снабжено тонкой кольцевой пластиной из нержавеющей стали, которая закрывает отверстия в седле из пушечной бронзы клапана при давлении в конденсаторе 2#й ступени ниже атмосферного. Если давление 85 в конденсаторе превышает атмосферное, то клапан поднимается и выпускает газы в атмосферу. В двухсекционных установках на корпусе конденсатора 1#й ступени устанавливают предохранительный клапан. Рис. 3.38. Эжекторы 1#й (а) и 2#й (б) ступеней: 1 – патрубок подвода воздуха; 2 – штуцер вакуумметра; 3 – заглушка для термометра; 4 – штуцер предохранительного клапана; 5 – соплодержатель; 6 – диффузор; 7 – пробка; 8 – паровое сопло; 9 – колено диффузора Рис. 2.39. Клапан поддержания вакуума (а) и его составные части (б): 1 – кронштейн клапана; 2 – клапан в сборе; 3 – корпус клапана; 4 – гайка; 5 – ограничитель хода клапана; 6 – дистанционная втулка; 7 – клапан; 8 – седло клапана; 9 – шплинт; 10 – ось клапана Воздушный эжектор. Для удаления из конденсатора воздуха и других газов, выделившихся из воды, применяют пароструйные эжекторы. В каждой из ступеней эжектора пар высокого давления расширяется в сопле Лаваля. Рабочий пар выходит из сопла со скоростью 1220 м/с и часть своей кинетической энергии передает массе воздуха. Образованная паровоздушная смесь проходит через диффузор, и там ее кинетическая энергия преобразуется снова в энергию давления. Поскольку максимальная степень 86 повышения давления в одной ступени 5:1, необходимо обеспечить последовательное соединение двух и даже трех ступеней, для того чтобы при достаточно малом расходе пара получить вакуум порядка 725 мм рт. ст. Рис. 2.40. Трехступенчатый воздушный эжектор с внутренними диффузорами: 1 – верхняя трубная доска; 2 – диффузор 1#й ступени; 3 – нижняя трубная доска; 4 – спускная труба; 5 – клапан спуска 1#й ступени; 6 – диффузор 2#й ступени; 7 – клапан спуска 2#й ступени; 8 – диффузор 3#й ступени; 9 – клапан спуска 3#й ступени; 10 – эскиз установки клапана спуска; 11 – направляющая перегородка для воды; 12 – нижняя крышка; 13 – клапан выпуска воздуха 3#й ступени; 14 – корпус; 15 – верхний коллектор; 16 – клапан поддержания вакуума; 17 – паровой фильтр; 18 – клапан выпуска воздуха 1#й ступени; 19 – клапан выпуска воздуха 2#й ступени; 20 – предохранительный клапан; 21 – спускная пробка На судах применяется большое количество эжекторов различных конструкций, но все они работают по одному и тому же принципу. У эжекторов 87 старой конструкции в стальном литом корпусе, служащем конденсатором пара, помещены диффузоры. Диффузоры расположены вертикально. Пар подается сверху (см. рис. 2.40). В новейших конструкциях диффузоры как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением вынесены наружу и корпус конденсатора пара имеет более легкую конструкцию. В некоторых конструкциях воздушные эжектора комбинируется с конденсатором пара от уплотнения. 2.15.4. Особенности обслуживания струйных насосов Для приведения в действие струйного насоса достаточно лишь приготовить трубопроводы системы и подать к соплу рабочую жидкость. Многоступенчатые паровоздушные эжекторы вводят в действие последовательно, начиная с последней ступени, работающей в атмосферу. О нормальной работе ступени и всего эжектора судят по показаниям вакуумметров. Срыв в работе одной из ступеней сжатия приводит к срыву в работе всего эжектора. Срыв в работе может произойти из#за нарушения режима охлаждения конденсаторов, а чаще из#за засорения сопел окалиной, грязью, отложением солей. Водоструйные эжекторы системы осушения откачивают воду за борт через невозвратно#управляемые клапаны. При вводе эжектора в работу вместе с рабочей водой в первый период за борт удаляется воздух из всасывающей магистрали, на отливе наблюдается прерывистая струя молочного цвета. В дальнейшем о нормальной работе эжектора судят по положению рычага отливного клапана, который должен находиться в открытом положении и слегка вибрировать. Снижение подачи эжектора может произойти при засорении приемных фильтров (сеток) на всасывающем трубопроводе. У всех струйных насосов снижение подачи и неустойчивая работа (вплоть до срыва) наблюдаются при уменьшении давления рабочей жидкости или при нарушении герметичности всасывающего трубопровода (вследствие подсоса воздуха). Во время планово#предупредительных осмотров струйных насосов особое внимание необходимо обращать на чистоту внутренней поверхности, состояние и размеры проточной части сопла, а также на его установку по месту, т. е. на центровку и соблюдение указанного в формуляре расстояния от среза сопла до горла диффузора. 88 2.16. НАСОСЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ На судне существуют такие системы, в которых необходимо использовать насосы лишь специальной конструкции. К ним относятся питательные насосы котлов, конденсатные, смазочного масла, грузовые насосы на танкере, балластные. Питательные насосы котельной системы питания котла имеют важное значение. При небольшой подаче широко применяют поршневые насосы, так как они экономичны и в них легко регулируется подача. При необходимости обеспечить большие мощности и подачу используют турбопитательные системы. Все поршневые насосы имеют пульсирующую подачу, но если в насосе цилиндров несколько. То выходящий поток становится равномерным. Однако пульсирующий характер подачи приводит к ограничению скорости, так как увеличение скорости обусловливает появлению ударных нагрузок. В центробежных насосах поток воды в каналах насоса равномерный и направлен в одну и ту же сторону. Поэтому в них можно развивать большие скорости. На рис. 2.41 показана конструкция электропитательного насоса, который представляет собой многоступенчатый центробежный насос, смонтированный на одном фундаменте с электродвигателем. Число ступеней может быть от двух до четырнадцати в зависимости от размеров насоса и требуемого давления нагнетания. Корпус насоса состоит из ряда кольцевых секций с установленными в нихнаправляющими аппаратами, размещенных между всасывающей и нагнетательной секциями и стянутых воедино при помощи расположенных по окружности нескольких стальных стяжных болтов. Рис. 2.41. Многоступенчатый насос «Вир» 89 На фундаментную раму агрегат устанавливается на двух лапах по обоим концам агрегата и крепится к ней болтами. Их взаимное положение фиксируется коническими штифтами. Крутящий момент от двигателя передается через эластичную муфту. Вал размещен на двух подшипниках, имеющих свои собственные корпуса. Корпус каждого подшипника снабжен вкладышами, залитыми белым металлом и имеющими кольцевую смазку. Нижняя часть корпуса подшипника образует масляную ванну. Для компенсации осевых усилий в агрегате предусмотрено уравновешивающее устройство, аналогичное описанному выше. Во избежание износа уравновешивающего устройства во время пуска необходимо, чтобы давление в нагнетательной полости создавалось быстро. С этой целью, а также для предотвращения образования обратного потока в насосе установлен нагруженный пружиной невозвратный клапан. Для уплотнения вала используют высококачественные асбесто# графитовые уплотнения, охлаждаемые конденсатом. Кроме того, эти уплотнения можно охлаждать, подводя циркуляционную воду в рубашки корпуса со стороны всасывания и в крышку уравновешивающего устройства. На агрегате может быть установлен автоматический выключатель питания на приводной электродвигатель, управляемый давлением. Он срабатывает, если давление нагнетания после 1#й ступени снизится до некоторого заранее установленного уровня вследствие потери на всасывание, кавитации и др. Центробежный конденсатный насос. При откачке конденсата из конденсатора для насоса создаются довольно тяжелые условия всасывания. Величина ППНВП имеет минимальное значение, так как конденсатор располагается в нижней части судна, и статический напор на всасывании составляет 450#700 мм. Давление конденсата равно давлению паров воды или близко к нему. Следовательно, в качестве конденсатного необходимо применять насос с соответственно низким требуемым ППНВ. В связи с этим подводы к насосу на всасывающей линии и входное отверстие должны быть большими. Конденсатные насосы обычно двухступенчатые (рис. 2.42). Рабочее колесо первой ступени расположено как можно ниже, и вход воды в него осуществляется сверху. С рабочего колеса 1#й ступени на рабочее колесо 2#й ступени вода подается через каналы в корпусе. При подаче конденсата к насосу от деаэратора или охладителей сточной воды уровень воды в них поддерживается при помощи поплавкового устройства и тем самым обеспечивается постоянство высоты всасывания. 90 Рис. 2.42. Двухступенчатый конденсатный насос «Вир» 1 – корпус насоса (разъемный); 2 – вал насоса; 3 – рабочее колесо 1#й ступени; 4 – гайка рабочего колеса и стопорная шайба; 5 – уплотнительное кольцо корпуса 1#й ступени; 6 – штифты; 7 – нижняя крышка; 8 – нижняя направляющая втулка; 9 – промежуточная втулка; 10 – рабочее колесо 2#й ступени; 11 – гайка рабочего колеса 2#й ступени и стопорный винт; 12 – уплотнительное кольцо корпуса 2#й ступени; 13 – штуцер; 14 – механический сальник; 15 – крышка сальника; 16 – фундамент двигателя; 17 – корпус упорного подшипника; 18 – крышка корпуса упорного подшипника; 19 – колпак крышки корпуса упорного подшипника; 20 – упорный подшипник; 21 – гайка упорного подшипника и стопорная шайба; 22 – V#образное кольцо; 23 – дистанционная втулка; 24 – эластичная муфта (фланец насоса); 25 – эластичная муфта (фланец двигателя); 26 – соединительный болт с гайкой; 27 – втулка муфты; 28 – тавотница; 29 – трубка отвода воды; 30 – трубка подвода воды; 31 – опора насоса 91 2.16.1. Гидравлическая система «ФРАМО», используемая на танкерах На рис. 2.43 представлена грузовая гидравлическая система «Фрамо», которая состоит из погружного гидроприводного насоса расположенного в каждом грузовом и отстойном танке. Гидравлический насос центробежного типа приводится в действие с помощью гидравлического двигателя с рабочим давлением масла 258 бар из центральной гидравлической системы. Грузовые насосы дистанционно управляются из поста управления грузовых операций (ПУГО), в котором установлен пульт управления и контроля системы. На контрольную панель выведены указатель времени насоса и индикация сигнализации. Рис. 2.43. Схема гидравлической системы «ФРАМО» грузового насоса – откачки жидкого груза 92 Грузовые насосы также управляются из местного поста посредством управляющего рычага. Каждый насос имеет собственную специализированную панель. На рис. 2.44 показано устройство гидравлического насоса. Регулирование и частота вращения осуществляется с собственной панели с использованием заслонки для повышения или понижения расхода масла на гидравлическую часть. Частота вращения может также управляться с местного поста посредством клапана регулирования скорости, установленного на верхней части гидромотора. Этот клапан регулирует количество подаваемого гидравлического масла пропорционально частоте вращения. Рис. 2.44. Устройство гидравлического насоса 93 Рис. 2.45. Движение откачиваемой жидкости в насосе 2.16.2. Однороторный (одновинтовый) насос Для перекачки жидкостей под невысоким давлением часто применяют одновинтовые насосы, схема которого приведена на рис. 2.46. В металлическом корпусе 1 помещен резиновый статор 2,в котором находится металлический ротор 3. Ротор представляет собой однозаходную спираль, а статор – двухзаходную, шаг которой в которой в два раза больше шага спирали ротора. Ротор соединен с промежуточными валами 4 и 5 при помощи универсальных шарниров 6 позволяющие ротору совершить движения, обусловленные его формой и формой статора. Приведенный во вращательное движение ротор поворачивается вокруг своей оси. 94 Одновременно с этим ось его описывает малую окружность в противоположном направлении. Поверхность соприкосновения ротора со статором непрерывно перемещается вдоль статора, производя с одной стороны засасывание, а с другой – нагнетание. Принцип работы показан на рис. 2.47 и состоит из четырех положении ротора и статора. Рис. 2.46. Устройство однороторного насоса: 1 – корпус; 2 – резиновый статор; 3 – металлический ротор; 4-5 – промежуточные валы; 6 – универсальные шарниры; 7 – шарикоподшипники; 8 – масленка; 9 – фланец; 10 – резиновые пальцы. Рис. 2.47. Четыре положения принципа работы насоса Промежуточный вал 5 лежит в шариковых подшипниках 7 и уплотнен в месте выхода из корпуса насоса обычным сальниковым уплотнением. Смазка к шариковым подшипникам подводится через масленку 8. Соединение вала с двигателем производится при помощи фланца 9, снабженного пальцами 10 с резиновыми кольцами. Корпус насоса устроен так, что в нем всегда находится вода для предотвращения пуска насоса в ход без воды; пуск без воды может привести к порче резинового статора. Частота ротора достигает 20 1/мин, производительность насоса равна 4#10 м/сек, высота всасывания 8 м вод. ст., создаваемый напор – до 40 м вод ст. 95 ГЛАВА III. ГИДРОМОТОРЫ И НАСОСЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СУДОВЫХ СИСТЕМ 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Основные термины и определения гидравлических насосов Насос – машина для создания потока жидкой среды. Различают динамические и объемные насосы. В динамическом насосе жидкая среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. В объемном насосе жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Объемный гидродвигатель – машина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию движения выходного звена. Объемные насосы и гидродвигатели (объемные гидромашины) являются энергопреобразователями объемных гидравлических приводов, под которыми понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов машин посредством жидкой рабочей среды под давлением. Роторные насосы в гидравлических системах – объемные насосы с вращательным (или вращательным и возвратно#поступательным) движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. 3.2. РАДИАЛЬНО<ПОРШНЕВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ (НАСОСЫ ГИДРОМОТОРЫ) 3.2.1. Общие сведения Основой кинематической схемы роторно-поршневых насосов является кривошипно#шатунный механизм, в котором неподвижным звеном является кривошип, а цилиндры вращаются. В роторных радиально#поршневых насосах жидкость вытесняется из рабочих камер (цилиндров в процессе вращательно#поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров). 96 Наиболее распространены в гидроприводах роторные насосы, из которых основными являются роторно#поршневые радиальных и аксиальных типов, шестеренные и винтовые, пластинчатые и др. Различают поршневой и плунжерный насосы, которые являются возвратно-поступательными; в первом из них рабочие органы выполнены в виде поршней, во втором – в виде плунжеров. Впредь все насосы этих типов будут называться поршневыми, а их рабочие органы – поршнями. Насосы, у которых число поршней более трех, называются многопоршневыми. В современных гидросистемах, в частности в гидросистемах высоких давлений выше 10#15 МПа применяют преимущественно роторно#поршневые насосы и гидромоторы. Роторно<поршневой гидромотор или насос представляет собой гидромашину с подвижными элементами в виде ротора, совершающего вращательное движение, и поршней или плунжеров, вращающихся вместе с ротором и имеющих возвратно#поступательное движение в цилиндрах машины. Роторная радиально-поршневая гидромашина представляет собой гидромашину (насос или гидромотор), у которой оси поршней или плунжеров перпендикулярны оси вращения ротора или составляют с ней углы более 45°. В роторных радиально-поршневых насосах жидкость вытесняется из рабочих камер (цилиндров) в процессе вращательно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров). На рис. 3.1. показана кинематическая схема роторно#поршневых насосов, которая преобразована так, что неподвижным звеном является кривошип 1 (см. рис. 3.1, а), цилиндр 3 вращается (приводится с постоянной угловой скоростью вокруг оси О2, а шатун 2 вращается с переменной скоростью вокруг оси О1. Расстояние #е# между этими осями (соответствует размеру r кривошипа 1 исходной схемы) называется эксцентриситетом. Поскольку поршень (ползун) 4 этого кривошипно-шатунного механизма связан с шатуном 2, вращающимся вокруг той же оси О1, он будет при вращении цилиндра 3 совершать в нем возвратно-поступательные перемещения с ходом h = 2e, при которых камеры (полости) цилиндров будут последовательно (через каждые 180° поворота) увеличиваться и уменьшаться. Следовательно, и в этой схеме движение поршня в сторону увеличения камеры может быть использовано для засасывания жидкости в цилиндр, а в сторону уменьшения камеры – для вытеснения ее из цилиндра. Взяв не один, а несколько звездообразно расположенных цилиндров 3, оси которых пересекаются в общем центре вращения О2, а шатуны 2 поршней 4 шарнирно связаны с осью О1, получим кинематическую схему 97 многопоршневого насоса с радиальным расположением цилиндров (см. рис. 1.2, б). Поскольку цилиндры 3 в этой схеме вращаются вокруг неподвижной оси О2, представляется возможным использовать ее в качестве распределительной цапфы (золотника), Рис. 3.1. Кинематические схемы роторно#поршневых насосов Радиально-поршневые насосы и гидромоторы изготовляют мощностью до 3000 кВт и выше с расходом жидкости до 8000 л/мин. Насосы этого типа малых размеров выполняют для давлений до 100 МПа. Под многорядными насосами понимают объемный насос (см. рис. 3.2), у которого оси рабочих органов расположены в нескольких параллельных плоскостях. Эти насосы отличаются большим сроком службы. Так, некоторые зарубежные фирмы выпускают подобные насосы (мощностью 580600 кВт) на ресурс работы в 20000-40000 часов. В радиальных машинах в основном применяется цапфовое распределение жидкости, хотя в некоторых конструкциях применяется и торцовое распределение. Рекомендуемые величины диаметрального зазора между отверстием втулки ротора и цапфой 0,04 мм – для малых (до 40 мм) и 0,09 – для больших (> 100 мм) диаметров цапфы. Эти насосы выпускаются преимущественно в регулируемом варианте. Цилиндры обычно располагают в несколько (до шести) рядов, благодаря чему получают высокую подачу или большой крутящий момент на валу. Основными узлами насосов поршневых типов является механизм подачи и узел распределение жидкости; у насосов регулируемой производительности к ним относятся также механизм регулирования. Механизм подачи поршневого насоса обеспечивает возвратно-поступательное движение поршней (вытеснителей). Обычно эти механизмы построены на базе кривошипно-шатунных или кулисных механизмов. Узел распределения жидкости обеспечивает питание цилиндров жидкостью в процессе хода всасывания и 98 Рис. 3.2. Многорядный радиально#поршневой насос вытеснение ее при рабочем ходе в нагнетательную магистраль, а узел регулирования – изменение величины и направления подачи жидкости. Регулирование величины и реверсирование подачи жидкости насосом осуществляются изменением соответственно величины или знака эксцентриситета #е-. В схеме насоса, представленной на рис. 3.3, регулирование достигается путем углового смещения качалки 6, несущей статорное кольцо 7, с помощью силовых цилиндров 2 и 4, которые размещаются обычно в корпусе насоса. Рис. 3.3. Схема механизма регулирования подачи радиально#поршневого насоса 99 При повороте статорного кольца 7 относительно оси 8 изменяется положение центра кольца относительно неподвижной оси ротора 9 (изменяется величина эксцентриситета). Ход поршней, а следовательно, величина эксцентриситета ограничивается винтовыми упорами 1 и 5. Для управления обычно применяют электромагнитный распределитель 3. 3.2.2. Радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы При необходимости получения большого крутящего момента применяют высокомоментные гидравлические двигатели (гидромоторы) однократного и многократного действия, причем в моторах многократного действия в каждой рабочей камере совершается за один оборот выходного вала соответственно несколько рабочих циклов. По силовым показателям и к.п.д. параметры высокомоментных гидромоторов не уступают показателям наиболее совершенных аксиально-поршневых машин. Благодаря относительно невысоким средним скоростям движения поршней высокомоментных гидромоторов, находящимся в пределах 0,2-0,5 м/с (для сравнения следует указать, что средняя скорость поршня аксиально-поршневых низкомоментных гидромоторов общемашиностроительного применения примерно 1,5 м/с), эти гидромоторы отличаются высокой надежностью и длительным сроком службы. Весовой показатель таких гидромоторов различных конструкций находится в пределах 2#15 кг/кВт. Требуемый большой крутящий момент здесь достигается за счет увеличения количества рабочих ходов (до десяти ходов) поршней за один оборот и соответственно – увеличения рабочего объема машины. Принцип действия такого гидромотора тот же, что и моторов одинарного действия. Текущее значение тангенциальной составляющей Т усилия Р = pf давления жидкости р на каждый поршень, находящийся в зоне нагнетания площадью f = πd 2/4, приложенной в точке контакта поршня со статором, развивает крутящий момент (без учета потерь) М1 = Тρ, где ρ – плечо приложения силы. На рис. 3.4 представлены схемы гидромоторов двукратного и пятикратного действия, в которых поршни совершают за один оборот соответственно два и пять рабочих ходов. В гидромоторе двукратного действия (рис. 3.4, а) статорная обойма выполнена в виде овала, а распределительная цапфа имеет две перемычки, образующие две подводящие камеры. 100 Рис. 3.4. Схемы высокомоментных гидромоторов двукратного (а) и пятикратного (б) действия В гидромоторе пятикратного действия (рис. 3.4, б) внутренний профиль статорной обоймы образован пятью полуовалами, большие оси которых расположены одна относительно другой на 360°/5 округленными сопряжениями. 3.3. РОТОРНЫЕ АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ 3.3.1. Общие сведения Роторная аксиально-поршневая гидромашина – машина, у которой рабочие камеры вращаются относительно оси ротора, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения или составляют с ней угол меньше 45°. Насосы и гидромоторы с аксиальным или близким к аксиальному расположением цилиндров являются наиболее распространенными в гидравлических системах (гидроприводах). По числу разновидностей конструктивного исполнения они во много раз превосходят прочие гидромашины. Они обладают наилучшими из всех типов гидромашин габаритами и весовыми характеристиками, отличаются компактностью, высоким к.п.д., пригодны для работы при высоких частотах вращения и давлениях, обладают сравнительно малой инерционностью, а также просты по конструкции. В зависимости от конструкции и величины рабочего давления удельные веса регулируемых насосов с ручным управлением подачей находятся в пределах 3-10 кгс/кВт (большее значение относится к насосам, работающим на более высоких давлениях). В насосах же с высокой частотой вращения 101 (n = 20000 мин-1) энергоемкость достигает 12 кгс/кВт. Вес нерегулируемых насосов или гидромоторов равной мощности меньше регулируемых в 2 раза; соответственно удельный вес (т.е. приходящийся на единицу мощности) нерегулируемых насосов находится в пределах 1,5-5 кгс/кВт. Весовое преимущество гидромоторов этого типа по сравнению с электродвигателем составляет от 80 раз для малой до 12 раз для большой мощности. Особенностью рассматриваемых машин является относительно малый момент инерции вращающихся частей, что имеет существенное значение при использовании их в качестве гидромоторов. Важным параметром для многих случаев применения является также приемистость (быстродействие) насоса при регулировании подачи. Изменение подачи от нулевой до максимальной осуществляется в некоторых типах этих насосов за 0,04 с и от максимальной до нулевой – за 0,02 с. Наиболее распространенное число цилиндров в аксиально-поршневых машинах равно 7-9, диаметры цилиндров гидромашин (насосов, гидромоторов) обычно находится в пределах от 10 до 50 мм, а рабочие объемы машин – в пределах от 5 до 1000 см. Максимальный угол между осями цилиндрового блока и наклонной шайбы обычно равен в насосах 20° и в гидромоторах 30°. Частота вращения насосов средней мощности равна 1000-2000 мин-1; частота вращения гидромоторов может быть примерно выше в 1,5 раза, чем у насосов той же конструкции и мощности. По данным иностранной печати, изготовляются насосы с максимальной частой вращения 20 000 и 30 000 мин-1 и минимальной – 5-10 мин-1. Насосы и гидромоторы с аксиальным расположением цилиндров применяются при давлениях 21-35 МПа и реже при более высоких давлениях – до 55 МПа с подачей 400 л/мин. Кинематической основой аксиально#поршневых гидромашин является видоизмененный кривошипно#шатунный механизм, изображенный на рис. 3.5. Первые машины получили название аксиально-поршневых гидромашин с наклонной люлькой или наклонным цилиндровым блоком (см. рис. 3.6,а), вторые – аксиально-поршневых гидромашин с наклонным диском (см. рис. 3.6,б). К этим основным типам можно отнести практически все существующие конструкции аксиально-поршневых гидромашин. Конструктивно в аксиально-поршневой машине с наклонной люлькой оси приводного вала и блока цилиндров расположены под углом -γ- друг к другу, а в машинах с наклонным диском эти оси составляют одну линию. 102 Рис. 3.5. Кинематическая схема аксиалыю#поршневого насоса Общим для обеих конструктивных разновидностей рассматриваемых машин является преобладающее применение торцевого распределения рабочей жидкости. Поскольку цилиндровый блок 2 у рассматриваемого насоса (рис. 3.6,а) вращается (цилиндры перемещаются относительно корпуса), упрощается распределение жидкости, которое обычно выполняется через серпообразные окна а и b в распределительном золотнике 1 и каналы (отверстия) 7 в донышках цилиндров блока 2 (на рисунке канал 7 показан условно). При работе насоса торец цилиндрового блока скользит по поверхности распределительного золотника (рис. 3.6, б). При этом цилиндры попеременно соединяются с окнами а или b золотника и через них – с магистралями всасывания и нагнетания. Поверхности торцов распределителя выполняются плоскими (рис. 3.6) или сферическими. Рис. 3.6. Схемы аксиально#поршневых насосов 103 3.3.2. Механизм карданной связи Типы карданов. В большинстве конструкций аксиально-поршневых насосов с наклонным блоком кинематическая и силовая связи ведущего и ведомого валов осуществляются с помощью одинарного или двойного карданов. Первый тип карданов обычно выполняет одновременно функции силовой и кинематической связи, второй тип (рис. 2.5) осуществляет кинематическую связь, будучи нагружен лишь моментом трения блока цилиндров, а также моментом инерционных сил. Первый тип кардана принято называть силовым, второй – несиловым. Одинарный (асинхронный) кардан (рис. 3.7,а) представляет собой универсальный шарнир с двумя степенями свободы, обеспечивающий возможность передачи вращения между двумя валами, оси которых пересекаются под некоторым углом. Равномерное вращение входного вала 1, связанного грибковыми шпонками 9 с цилиндровым блоком 5, преобразуется здесь в поступательное движение поршней в цилиндрах блока. Такое преобразование движения происходит при помощи связанной с блоком через кардан 6 наклонной (качающейся) шайбы (диска) 2 с шарнирно заделанными в ней шатунами 3 поршней 4. Входной (приводной) вал 1 (и соответственно цилиндровый блок), а также упорный диск 2 вращаются в этой схеме вокруг разных осей, наклоненных одна относительно другой на угол γ . Возможность вращения этих деталей вокруг разных осей обеспечивается наклонным диском 7, качающимся при вращении вала вокруг осей 6 цапф, помещенных во втулках, жестко закрепленных на упорном (наклонном) диске. Благодаря применению грибковых шпонок цилиндровый блок имеет некоторую возможность самоустанавливаться (выбирать неперпендикулярность поверхности распределителя относительно торца цилиндрового блока). Распределитель в большинстве случаев выполняется за одно целое с крышкой 10. 3.3.3. Двойной (несиловой) кардан Для устранения рассмотренной асинхронности угловых скоростей ведущего и ведомого валов применяют двойной универсальный кардан (шарнир) с двумя центрами качения. Этот кардан состоит из двух последовательно соединенных одинарных карданов. При условии, что оси входного и выходного валов образуют с осью промежуточного шарнирного звена 2 104 Рис. 3.7. Аксиально#поршневые насосы с асинхронным карданом (а) и с шестеренной связью ведомого и ведущего валов (б) одинаковые углы γ1 = γ2 = γ /2 (где γ – угол между осями ведущего и ведомого валов), а оси их шарниров параллельны и лежат в одной плоскости, этот кардан практически обеспечивает синхронность движения ведомого и ведущего валов. Последнее обосновано тем, что циклические колебания угловых скоростей двух карданов находятся в противофазе, благодаря чему можно обеспечить фактически полную компенсацию пульсаций 105 угловой скорости ведомого вала. Иначе говоря, «искажение» скорости в одном из шарниров практически компенсируется таким же «искажением», но с обратным знаком во втором шарнире, в результате чего ведомый вал (в данном случае – цилиндровый блок) будет вращаться почти с той же угловой скоростью, что и ведущий вал (вал насоса). На рис. 3.8 представлена конструктивная схема машины с таким карданом 4, получившим название «несилового кардана», поскольку через него в этих машинах передается при установившемся режиме лишь момент, необходимый для преодоления потерь на трение, а в переходных режимах – дополнительно момент на преодоление сил инерции вращающегося блока 1. Рабочий же момент, соответствующий мощности машины (М = Nw), создается здесь в результате вытеснения жидкости поршнями 2, связанными шатунами 3 с наклонным диском 5, выполненным заодно с приводным валом 6. Для обеспечения полной синхронности вращения ведущего и ведомого валов во многих случаях применяют между наклонным диском и блоком цилиндров зубчатую связь (см. рис. 2.5,б), осуществляемую с помощью двух конических шестерен а и b. Насосы с подобной связью цилиндрового блока с наклонным диском допускают высокие (до γ = 45°) углы наклона осей блока и диска. Однако такие гидромашины пригодны для работы лишь на сравнительно небольших частотах вращения вала n < 3000 мин#1 и не могут быть регулируемыми. Рис. 3.8. Конструктивная схема аксиально#поршневой гидромашины с несиловым карданом 106 3.3.4. Аксиальные роторно-поршневые насосы бескарданной схемы Универсальный шарнир (кардан) сложен в изготовлении и является наименее надежным узлом насоса. Кроме того, при применении его увеличиваются габариты насоса. Поэтому широкое распространение получили насосы (и гидромоторы) с бескарданной связью цилиндрового блока с наклонной шайбой (рис 3.9), в которых приводная шайба (диск) 8 связана с цилиндровым ротором 2 через шатуны 4 поршней 3. Применение бескарданного механизма позволило уменьшить диаметр цилиндрового блока, а также улучшить вибрационные характеристики насоса. Кроме того, механизм бескарданной схемы более прост в изготовлении. Опорные поверхности распределителя в бескарданных насосах обычно выполняют в виде сферы (рис. 3.9). Центрирование блока 2 относительно распределительного золотника 1 осуществляется центральным пальцем 7, а начальный прижим к нему блока – пружиной 6, установленной на этом валике. Применение сферической поверхности распределителя и центрирующего пальца позволило устранить опорный подшипник в блоке и обеспечить свободу его самоустановки относительно распределительного золотника, необходимую для компенсации возможных производственных неточностей. Вращение блока и крутящий момент, передаваемый от вала к блоку 2 (рис. 3.9, а), необходимый для преодоления сил трения между торцами блока и распределительного диска, передается от наклонной шайбы через юбки поршней 3, которые выполняются в этом случае удлиненными, и через поршневые штоки (шатуны), которые последовательно контактируют на определенных углах поворота блока с внутренними коническими поверхностями расточек (юбок) поршней 3. Привод блока цилиндров осуществляется здесь за счет непрерывного обкатывания поршневых штоков 4 по внутреннему конусу юбки поршней. При повороте вала 5 из нейтрального положения на некоторый угол шток 4 приходит в контакт с юбкой поршня 3 и при дальнейшем повороте вала ведет блок цилиндров 2. Поскольку в ведении блока цилиндров принимают участие поочередно все шатуны, мгновенная угловая скорость вращения блока определяется в каждый момент времени тем шатуном, который менее других отстает от вала насоса. Остальные шатуны при этом не будут касаться юбок своих поршней, и углы наклона их к оси цилиндра будут меньше, чем наклон ведущего шатуна, контактирующего в данный момент с юбкой поршня. В результате снижения скорости ведущего шатуна и повышения скорости соседнего происходит смена в определенный момент ведущего шатуна 107 Рис. 3.9. Схема (а) и конструкция (б) бескарданного аксиально#поршневого насоса другим (очередным) шатуном. Таким образом, за один оборот вала каждый шатун дважды участвует в ведении блока, причем поршни шатунов, находящихся в одной зоне ведения, выполняют ход нагнетания, а в другой – ход всасывания. В соответствии с этим существует закономерное чередование вступающих в работу шатунов. При нулевом угле γ наклона диска (шайбы) все шатуны теоретически являются ведущими. В соответствии с указанным наблюдается неравномерность вращения блока при равномерном вращении ведущего вала, которая будет повышаться с увеличением угла наклона шайбы. На угловую скорость блока, основная составляющая которой равна скорости вала, будут накладываться при постоянной угловой скорости вала составляющие более высокого 108 порядка, т. е. блок при угле наклона шайбы γ > 0 будет вращаться с переменной (пульсирующей) угловой скоростью, среднее значение которой равно скорости вала. Колебания угловой скорости блока определяются углом его отставания от вала, причем за один оборот угол отставания блока от вала при одном цилиндре принимает 2 раза минимальное значение. Вследствие свободного (люфтового) перемещения шатуна в юбке поршня будут наблюдаться удары при реверсе, ввиду чего исключается возможность выполнения реверсивных машин, и в частности, гидромоторов этого типа. Для уменьшения люфта необходимо стремиться к устранению или возможному уменьшению угла -δ -. Аксиально-поршневые гидромашины бескарданного типа изготовляются различных мощностей – от самых малых (долей кВт) до 3000 кВт; выпускаются практически во всех странах мира. Ha рис. 3.10 представлена схема регулируемого насоса и нерегулируемого гидромотора этого типа. Наклонный диск регулируемого насоса выполнен в виде сферической головки 12, помещенной в сферическом гнезде 13 люльки 5, в которой установлен также и торцовый (сферический) распределитель 9. На поверхности сферической головки 12 выполнены каналы 3, перекрываемые обратными клапанами 2. Жидкость подводится к люльке через штуцеры 4. Регулирование насоса осуществляется путем поворота люльки 5 с блоком 7 относительно неподвижного наклонного диска 12, жестко связанного с приводным валом 1; угол наклона люльки ограничивается штырем 6; цилиндровый блок 7 центрируется валиком 10. Поршни 11 связаны с наклонным диском 12 с помощью шатунов со сферическими головками. В конструкции этого насоса предусмотрена разгрузка сферических поверхностей распределительной пары, осуществляемая обычно путем пульсирующей подачи в разгружающие камеры рабочего давления. Для этого на торце цилиндрового блока выполнены камеры 8, к которым периодически подводится жидкость под давлением. Нерегулируемые машины отличаются от регулируемых большой компактностью; применяются они преимущественно в качестве гидромоторов; угол наклона осей 20 и 25°. В регулируемых машинах (рис. 3.10, а) блок цилиндров 7 встроен в управляемую люльку 5, установленную перпендикулярно оси приводимого вала на двух подшипниках качения 1. Величина и направление угла наклона люльки определяют рабочий объем и направление подачи масла. 109 Рис. 3.10. Бескарданные системы: регулируемый аксиально#поршневой насос (а) и нерегулируемый гидромотор (б) Гидромашины аналогичной конструкции от самих малых мощности до 3000 кВт изготовляются в Германии, Франции, Японии, Швейцарии, США и ряда других стран. На сегодняшний день Российской промышленностью выпускается аксиально#поршневые регулируемые гидромоторы типа МГ. На рис 3.11 приведена конструкция гидромотора МГ#63. 110 Рис. 3.11. Аксиально-поршневой нерегулируемый гидромотор МГ-63 Приводной вал 10, вращающийся в радиально-упорных подшипниках, заканчивается фланцем. Вращение блока цилиндров 3 и возвратно-поступательное движение поршней 7 в осевом направлении осуществляется от приводного вала с помощью штоков 8. Каждый шток имеет две сферические головки, одна из которых закреплена во вкладыше фланца приводного вала, а другая завальцована в поршне. Блок цилиндров, в котором расположены семь поршней, опирается на сферический распределитель 4. На центральной оси 1, сферическая головка которой закреплена во фланце приводного вала, а другой конец вращается во втулке распределителя, размещена пружина, обеспечивающая предварительное поджатие блока цилиндров к распределителю. При вращении приводного вала и наличии угла наклона люльки, а следовательно, и блока цилиндров (угол наклона цилиндров к оси вала постоянный и равен 25), следовательно, рабочий объем цилиндров гидромотора остается постоянным на всех режимах работы гидропередачи. При подаче рабочей жидкости через распределитель в цилиндры блока гидромотора поршни через штоки передают вращение приводному валу. Изменение частоты вращения приводного вала происходит путем изменения количества рабочей жидкости, протекающей через гидромотор. Реверсирование вращения приводного вала происходит путем изменяется направления потока рабочей жидкости. 111 3.4. ПЛАСТИНЧАТЫЕ ГИДРОМАШИНЫ Роторно-пластинчатый насос и гидромотор по форме вытеснителей и по способу замыкания вытесняемого объема относится к группе машин, в которых вытеснители выполнены в виде пластин (шиберов), помещенных в радиальных прорезах вращающегося ротора, а вытесняемые объемы замыкаются между двумя соседними вытеснителями и поверхностями статора и ротора. Следовательно, пластинчатая (шиберная) гидромашина (гидромотор или насос) – это роторная гидромашина с подвижными элементами в виде ротора, совершающего вращательное движение, и пластин (шиберов), совершающего вращательное и возвратно-поступательное или возвратно-поворотное движения. Эти машины, получившие в практике также название лопастных, являются наиболее простыми из существующих типов и обладают при прочих равных условиях большим объемом рабочих камер. 3.4.1. Пластинчатые насосы одинарного действия Наиболее простым насосом пластинчатого типа является насос с двумя пластинами 3 и 5, подвижно монтируемыми в общем сквозном радиальном пазу ротора 7, показанного на рис. 3.12. Эти пластины, которые, по существу, являются одной пластиной, образуют с поверхностями ротора 7 и смещенного относительно него на величину -е- статора 1 с осью О2 две серпообразные камеры (полости) -а- и -b- из пластин 3 или 5 в любом положении ротора 7 отделяет всасывающую полость 6 от нагнетательной 4. Для возможности радиального перемещения пластин и обеспечения плотного контакта со статором пластины распираются пружиной 2, поджимаясь к статору 1. При повороте ротора 7 относительно оси О2 в направлении, указанном стрелкой, объем камеры -а- насоса (отмечено точечной штриховкой), Рис. 3.12. Принципиальная (а) и расчетная (б) схемы двухпластинчатого насоса 112 соединенной с всасывающей полостью 6, увеличивается, а камеры -b-, соединенной с нагнетательной полостью 4, уменьшается, в соответствии с чем происходит всасывание (через канал 6) и нагнетание (через канал 4) жидкости. Поскольку ротор 7 имеет плотный контакт с нижней частью статора 1, одна из пластин 3 или 5 в любом положении ротора 7 отделяет всасывающую полость 6 от нагнетательной 4. Для возможности радиального перемещения пластин и обеспечения плотного контакта со статором пластины распираются пружиной 2, поджимаясь к статору 1. 3.4.2. Многопластинчатые насосы Для снижения пульсации подачи применяют насосы с несколькими пластинами. На рис. 3.13 приведена схема одного из таких насосов, применяющихся в системах подпитки основных насосов и в системах смазки. Насос состоит из вращающегося ротора 2, в радиальных прорезях которого помещены пластины (вытеснители) 1, и статорного кольца 3, ось которого смещена относительно оси ротора на величину -е-. Питание насоса жидкостью (всасывание) осуществляется через серпообразное окно -а- (для данного направления вращения), а вытеснение (нагнетание) – через окно -b-; окна выполнены на боковых крышках насоса. Поскольку геометрическая ось цилиндрической поверхности статорного кольца 3 эксцентрична относительно оси ротора 2, объемы рабочих камер, ограниченных двумя соседними пластинами (шиберами) и поверхностями ротора и статора, при вращении ротора изменяются. Так, при направлении вращения, показанном стрелкой, объем камеры -b-, находящейся в текущий момент по правую сторону вертикальной оси (между пластинами 4 и 5) будет уменьшаться и рабочая жидкость выдавливаться через нагнетательное окно -b-; объем же симметричной камеры, находящейся в данный момент по левую сторону вертикальной оси, будет увеличиваться, в результате жидкость будет засасываться в нее из всасывающего окна а. ВажРис. 3.13. Схема многопластинным фактором является надежное (герчатого насоса с гидравлическим метичное) разделение окон (полостей) поджимом пластин 113 всасывания а и нагнетания b, которое осуществляется пластинами при проходе ими перевальной (разделительной) перемычки между этими окнами. Для этого окна располагают по обе стороны нейтральной (вертикальной) оси на таком расстоянии, чтобы при любом положении ротора между ними находилось не менее одной пластины. Для повышения герметичности пластины 5 некоторых насосов снабжают свободно посаженным уплотнительным элементом 6, кривизна внешней поверхности которого соответствует кривизне статорного кольца. В этих насосах обычно применяют положительное перекрытие. Рис. 3.14. Схемы регулирования подачи пластинчатого насоса Регулирование производительности насоса Qr и изменение направления подачи осуществляются соответствующими изменением величины и знака эксцентриситета -е- (см. рис. 3.14). В положении I насос установлен на максимальный эксцентриситет + -е-, что соответствует максимальному расходу + QTтax В положении II значение -е- = 0 и Q = 0; В положении III имеет место максимальный эксценриситет обратного знака (–еmaх) и соответственно – максимальная подача противоположного направления (–Qтax). Эксцентриситет изменяется обычно с помощью винтового механизма (см. рис. 3.15) или иных механических и гидравлических устройств. Рис. 3.15. Схема пластинчатого насоса с ручным регулированием подачи 114 ГЛАВА IV. ШЕСТЕРЕННЫЕ И ВИНТОВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ Различают зубчатый насос, под которым понимают роторно-вращательный насос с перемещением жидкой среды в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочих органов, и винтовой насос, под которым понимают роторно-вращательный насос с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. К группе зубчатых насосов относится шестеренный насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих герметические замыкания рабочей камеры и передающих крутящий момент. Шестеренный насос является одним из старейших представителей роторных гидромашин с вытеснителями в форме зубчатых колес. Эти машины получили в практике название коловратных. Конструктивной их особенностью является наличие лишь вращательного движения деталей рабочего органа. Ввиду этого в машинах данного типа (шестеренных и винтовых) полностью устранено ограничительное влияние на работу инерционных сил узлов машины (исключая ограничительное влияние инерционных сил жидкости). По характеру процесса вытеснения эти насосы относятся к классу роторновращательных машин с переносом вытесняемого объема жидкости из всасывающей полости насоса в нагнетательную, причем вытеснители совершают лишь вращательное движение, а перемещение вытесняемой жидкости происходит в плоскости, перпендикулярной оси вращения шестерен (роторов). К этому же классу относится и винтовой насос, в котором перемещение жидкости, в отличие от шестеренного насоса, происходит вдоль оси вращения ротора. Шестеренные и винтовые машины используются как в качестве насосов, так и гидромоторов. 4.1. ШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ Конструкция и принцип действия всех шестеренных насосов подобны. На рис 4.1 показана общая компоновка конструкции шестеренного насоса. Шестеренные насосы применяются для перемещения жидкостей как с большой, так и с малой вязкостью. 115 Шестеренные насосы применяются в циркуляционной системе смазки судовых двигателей. Насос состоит из трех основных узлов: ведущей шестерни 1, ведомой шестерни 2 и корпуса 3. Ведущая и ведомая шестерни – цилиндрические шестерни. В насосах других типов наряду с шевронными шестернями применяются также прямозубые и косозубые шестерни. Ведущая шестерня насажена на вал 5 и зафиксирована шпонкой. Рис. 4.1. Общая компоновка деталями шестеренного насоса: 1 – ведущая шестерня; 2 – ведомая шестерня; 3 – корпус насоса; 4 – штуцер приема среды; 5 – ведущий вал шестерни; 6 – штуцер нагнетательный Шестеренные насосы выполняются с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наиболее распространенными является насос первого типа, который состоит из пары зацепляющихся цилиндрических шестерен, помещенных в плотно обхватывающий их корпус, имеющий каналы в местах входа в зацепление и выхода из него (рис. 4.2, а), через которые осуществляется подвод (всасывание) и отвод (нагнетание) жидкости. При вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах зубьев, переносится из камеры d всасывания в камеру с нагнетания, которая образована корпусом насоса и зубьями а1, b1, а2 и b2. Поверхности зубьев а1 и а2, омываемые жидкостью под давлением р2, вытесняют при вращении шестерен больше жидкости, чем может поместиться в пространстве, освобождаемом зацепляющимися зубьями b1 и b2. Разность объемов, описываемых рабочими поверхностями этих двух пар зубьев, вытесняется в нагнетательную линию насоса. 116 Следует заметить, что поскольку жидкость вытесняется не телом зубьев, а в результате смыкания двух вращающихся колец, одно из которых имеет переменные по углу поворота сечения, подача не зависит от объема зубьев, или иначе, подача не нарушится, если зубья заменить пластинами эвольвентного профиля (рис. 4.2,а), зацепляющимися в точке О. Эти насосы, в частности, насосы с шестернями внешнего зацепления, просты по конструкции и отличаются надежностью, малыми габаритами и массой. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 10 МПа, реже 15-20 Мпа. Созданы также насосы, пригодные для работы при давлении 30 Мпа. Подача насосов, предназначенных для работы на низких давлениях, доходит до 1000 л/мин (1 м3/мин). Насосы отличаются большим сроком службы, который для качественных образцов серийного исполнения доведен до 5000 ч. Рис. 4.2. Схема шестеренного насоса (а) и график нагружения шестерен (б) 117 4.2. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ И МНОГОШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ Рис. 4.3. Многошестеренные гидромашины 118 4.3. ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ Применение винтовых насосов, соединяющих в себе основные положительные качества поршневого и центробежного насосов, особенно в части равномерности подачи, сухого всасывания повышенного коэффициента полезного действия при больших числах оборотов и малых габаритах обусловило потребность в винтовых насосах. Эти насосы употребляются для перекачивания любых жидкостей без механических примесей, создавая давление до 200 бар с частотой вращения, порядка до 10000 1/мин и производительностью от 3 до 300 м3/час. В практике распространены преимущественно трехвинтовые насосы схема конструкции, которого представлена на рис. 4.4. Рис. 4.4. Трехвинтовой насос: 1 – корпус насоса; 2 – ведущий червяк; 3 – сальниковое уплотнение; 4 – всасывающий патрубок; 5 – крышка насоса; 6 – стаканы; 7 – чугунная рубашка; 8 – ведомый червяк Ведомые винты вращаются за счет действия гидростатических сил давления жидкости на витки винтов. При этом угол подъема винтовой линии выбирается таким, чтобы обеспечить вращение ведомых (боковых) винтов за счет давления рабочей жидкости, благодаря чему не требуется специальной силовой шестеренной передачи, связывающей ведомые винты (боковые) с ведущими. Кроме того, машины с большими углами подъема винтовой линии пригодны для работы как в насосном, так и моторном режимах. Если гидромашина предназначается для работы лишь в качестве насоса, можно путем уменьшения угла подъема винтовой линии нарезки уве119 личить при той же общей длине винтов число замкнутых полостей винта в уплотнительной зоне машины (между полостями нагнетания и всасывания) и соответственно повысить герметичность. Однако в этом случае потребуется специальная силовая шестеренная передача для вращения (привода) ведомых винтов и теряется обратимость машины, т. е. возможность ее работы в режиме гидродвигателя. Герметичность мест контакта винтов с циклоидальным зацеплением обеспечивается тем, что профили их соприкасаются по точкам, образующим непрерывную линию, начиная от внутреннего до наружного диаметра зацепляющихся винтов. В сечении винтов, показанном на рис. 4.11, а, контакт происходит по внутренней поверхности DB ведущего винта и наружным поверхностям dH ведомых винтов равных диаметров; указанные поверхности обкатываются одна по другой. В сечении винтов, представленном на рис. 4.11,б, контакт происходит по окружности выступов ведущего винта DH и окружности диаметром ds ведомых винтов, а также по точкам контакта боковых поверхностей выступов ведущего винта и впадин ведомых винтов. Взаимные уплотнения по всему периметру сечения винтов образуются в начале зацепления со стороны входной полости; при вращении винтов эта система уплотнений поступательно перемещается от входной полости к выходной (нагнетательной), при подходе к которой уплотнение раскрывается и замкнутая камера соединяется с этой полостью. Нарезка винтов обычно двухзаходная, с углом подъема винтовой линии 30-45°. Двухзаходной нарезка выполняется с целью динамического уравновешивания винтов. Передаточное отношение между ведущим и ведомыми винтами равно единице. Винтовые машины обычно выпускаются с винтами циклоидального профиля, который обеспечивает более высокую герметичность, чем при винтах иных профилей (прямоугольного и трапецеидального). Трехвинтовые насосы допускают высокие частоты вращения, доходящие до 18000 мин-1, и выпускаются на подачу до 15000 л/мин с приводной мощностью до 2000 кВт. Насосы пригодны при многоступенчатом перекрытии для работы при давлении до 20 МПа. Некоторые иностранные фирмы выпускают винтовые насосы на давление 35 МПа. Объемный к.п.д. насоса в зависимости от подачи и прочих параметров составляет 0,75-0,95. 120 4.3.1. Двухвинтовой насос с синхронизирующими шестернями Насосы этого типа устанавливают как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Нагнетание осуществляется двумя взаимодействующими винтами, вращающимися в корпусе. У каждого винта имеется правая и левая нарезки. За счет этого обеспечивается гидравлическое равновесие в осевом направлении, и подшипники, на которых установлены валы винтов, не подвергаются действию осевой нагрузки. Для предотвращения соприкосновения металлических поверхностей винтов на хвостовики валов винтов насаживают синхронизирующие шестерни, подвергнутые закалке и шлифовке. Если корпус насоса залить жидкостью, насос становится самовсасывающим и готов к работе. Нагнетание начинается с момента начала вращения винтов, жидкость засасывается винтами от наружных сторон насоса к центру. Нагнетание осуществляется равномерно без пульсации и производится в нагнетательный коллектор, расположенный в средней части. Рис. 4.5. Объемный двухвинтовой насос: 1 и 2 – соответственно нижний и верхний подшипники; 3 – синхронизирующая шестерня (ведомая); 4 – механический сальник; 5 – синхронизирующая шестерня (ведущая); 6 – шток разгрузочного клапана; 7 – корпус клапана 121 Если жидкость, предназначена для перекачивания насосом, не вызывает коррозии и обладает достаточной смазывающей способностью, то в насосе применяют подшипники с внутренней смазкой. Если жидкость более агрессивна, т. е. вызывает коррозию, содержит абразивы и химические активные вещества, и (или) не обладает смазывающими свойствами и имеет высокую вязкость, то в конструкции насоса следует предусмотреть наружные подшипники. В этом случае они должны иметь независимую смазку. Насосы с внутренними подшипниками обладают рядом преимуществ перед насосами с внешними подшипниками: меньшей массой и габаритами; на валу имеется одно уплотнение вместо четырех Так как винтовые насосы являются по сути вытесняющими объемными и способны повышать давление вплоть до механического повреждения самого насоса или его привода, необходимо обеспечивать защиту насоса, приводного механизма и примыкающего трубопровода в случае внезапного закрывания нагнетательного клапана. Для этого на насосах устанавливают предохранительные клапаны, рассчитанные на полный поток. Однако с целью обеспечения безопасности работы насоса клапан должен работать лишь в течение короткого времени, поскольку в противном случае может резко возрасти температура рабочего тела и самого насоса. Рис. 4.6. Винтовой насос со встречными потоками для перекачивания воды или масла: 1 – приводной вал; 2 – нагнетающие винты; 3 – синхронизирующие шестерни; 4 – подшипник, фиксирующий осевое положение вала Управление предохранительным клапаном как вручную, так и автоматически обеспечивает пуск насоса без нагрузки. Необходимость в этом появляется в системах, находящихся под давлением, для предотвращения 122 избыточного пускового момента (электрической перегрузки) и сокращения времени пуска. Предохранительные клапаны можно устанавливать в комплекте с автоматическим клапаном регулирования расхода, обеспечивающим за счет регулирования подачи насоса поддержание либо постоянного вакуума, либо постоянного давления на определенном участке системы. Например, в системе смазки дизеля поддерживается постоянное давление на входе в двигатель независимо от вязкости масла. При перекачке жидкости при высокой температуре с большой вязкостью возникает необходимость в предварительном подогреве корпуса насоса, заполненного жидкостью. Существует много способов подогрева, например, при помощи погружных электрических нагревателей или змеевиков, по которым пропускается пар низкого давления или горячее масло. 4.3.2. Насосы с вращающимися поршнями Для вспомогательных целей и, в частности, для перекачки больших объемов вязких жидкостей под небольшим напором (давлением), применяют насосы с зубчатыми роторами (поршнями специальных профилей), которые получили название насосов с вращающимися поршнями (рис. 4.7). Профили роторов таких насосов выполнены так, что они плотно замыкаются между собой и с колодцами корпуса. При направлении вращения роторов, указанном на рис. 4.7,а, объем верхней камеры а (отмечено точечной штриховкой) будет уменьшаться и жидкость из нее – вытесняться, а объем нижней камеры – увеличиваться и жидкость будет в нее засасываться. Поскольку подобные роторы не могут передавать момент с ведущего ротора на ведомый, они соединяются между собой шестеренной парой, расположенной вне корпуса насоса. Рис. 4.7. Схемы насосов с вращающимися поршнями 123 Рис. 4.8. Схемы насоса (а) и гидропривода (б) с вращающимися поршнями 4.4. ОСОБЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ РОТОРНЫХ НАСОСОВ Пуск роторных насосов должен производиться при открытых нагнетательном и всасывающем клапанах. Пуск насоса с закрытым нагнетательным клапаном может привести к чрезмерным нагрузкам на электродвигатель, поломке соединительной муфты, разрыву нагнетательного трубопровода, выводу из строя деталей движения. Пуск насоса с закрытым всасывающим клапаном может вызвать кавитацию, ухудшение условий смазки, перегрев и заклинивание деталей движения. Для предотвращения поломок вследствие случайного пуска насоса с закрытыми клапанами роторные насосы снабжены предохранительными 124 перепускными. Рроверка давления срабатывания и регулировка предохранительных клапанов должны производиться своевременно в соответствии с эксплуатационными инструкциями. При обслуживании роторных насосов особое внимание необходимо уделять чистоте и качеству перекачиваемой жидкости. Наличие в жидкости механических примесей будет приводить к быстрому износу деталей движения, снижению подачи и напора насоса, закупорке каналов системы гидравлической разгрузки рабочих органов и их заклиниванию. Перед пуском насоса следует убедиться в исправности и чистоте фильтров, расходных емкостей, трубопроводов. Роторные насосы транспортируют в системах жидкости при высоких давлениях. Поэтому имеются очень высокие требования к герметичности этих систем. Через образовавшиеся неплотности рабочая жидкость может попасть на кабельные трассы электрооборудования и вызвать их возгорание. Особо опасно образование масляных «туманов», приводящих к объемному горению в отсеках судна. 4.5. ПРОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ Объект проверки Насос в работе Дефекты, их причины и методы выявления Пределы дефектов Не допускается 1.Вибрация вследствие ослабления болтов крепления корпуса к фундаменту 2. Нагрев корпуса и подшипников. Проверка Не допускается осмотром более 70#80°С 3. Стуки. Проверка на слух. Возможные причины: а – попадание посторонних предметов б – ослабление шестерен на валах в – увеличение зазоров в сцеплении шестерен 4. Насос не развивает полной производительности. Возможные причины: а – неправильно (слабо) зажата пружина перепускного клапана б – пропуски воздуха (подсосы) через неточно установленные прокладки в – неплотности сальников 125 Объект проверки Дефекты, их причины и методы выявления Пределы дефектов г – увеличенный зазор между торцами шестерен и корпусом насоса или между вершиной зубцов шестерен и корпусом насоса д – засорение насоса грязью Корпус насоса и шестерен Большие зазоры: а – между торцами шестерен и корпусом насоса б – между вершиной зубцов шестерен и корпуса насоса в – в сцеплении шестерен Валы с подшипниками Вал с ведущей шестерней 126 а – зазор между подшипниками и корпусом насоса б# зазор между валом и втулкой подшипника Ослабление посадки шестерни на валу. Срез шпонки Суммарный зазор должен быть 0,10#0,15 мм Радиальный зазор должен быть 0,10#0,15 мм В пределах 0,10#0,20 мм не допускается Допускается до 0,06 мм Не допускается ГЛАВА V. КОМПРЕССОРЫ 5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Компрессорами называют механизмы, предназначенные для сжатия воздуха и других газов и создающие полное давление более 1500 мм в. ст. Наиболее распространены на судах поршневые одноступенчатые и многоступенчатые компрессоры, которые используют для получения сжатого воздуха, для пуска дизелей (давлением 30 бар), и низкого давления для обеспечения работы пневматических систем управления (давление до 10 бар), а также для сжатия паров хладоагентов в рефрижераторных установках. Судовые компрессоры классифицируют по принципу действия, степени повышения давления, назначению, конструктивным признакам, типу приводного механизма. По принципу действия судовые компрессоры делят на объемные и лопаточные. Объемными называют компрессоры, повышение газа которых осуществляется за счет уменьшения объема замкнутого пространства, заполненного газом. Газ в объемных компрессорах сжимается поршнем и в сжатом виде поступает к потребителю. Лопаточными называют компрессоры, повышение давления газа в которых осуществляется за счет использования сил инерции потока газа, приведенного в движение вращающимся лопаточным устройством (ротором). Механическая энергия ротора лопаточного компрессора преобразуется частично непосредственно в потенциальную энергию газа (давление), а частично – в кинематическую. Кинематическая энергия также переходит в потенциальную при торможении потока газа за компрессором. На судах используют два типа лопаточных компрессоров: центробежные и осевые. Судовые компрессоры классифицируют по следующим признакам: • По степени повышения давления компрессоры делят на три группы: Низкого давления (конечное давление не превышает 8 бар), среднего давления (8-80 бар) и высокого давления (конечное давление выше 80 бар). 127 • • • По назначению различают компрессора системы воздуха высокого, среднего, и низкого давления, а также воздуходувки, нагнетатели, компрессоры рефрижераторных машин и кондиционеров. По конструктивным признакам компрессоры различают по числу ступеней сжатия, расположению цилиндров, виду охлаждения, конструкции рабочих колес и направляющего аппарата. По типу приводного механизма судовые компрессоры делят на электрокомпрессоры, дизель-компрессоры, турбокомпрессоры, навешенные компрессоры. 5.2. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА Все поршневые компрессоры выполнены по единой схеме, показанной на рис. 5.1. Рис. 5.1. Конструкция одноцилиндрового двухступенчатого поршневого компрессора: 1 – поршень I-ой ступени; 2 – поршень II-ой ступени; 3 – цилиндр II-ой ступени; 4 – нагнетательный и всасывающий клапаны I-ой ступени; 5 – всасывающие и нагнетательные клапана II-ой ступени; 6 – крышка цилиндра; 7 – зарубашечное пространство охлаждение цилиндров; 8 – шатун; 9 – коленчатый вал; 10 – подшипники коленвала; 11 – фундамент 128 Конструктивными элементами компрессора являются: поршень 1, и 2, цилиндр 3, всасывающие и нагнетательные клапаны 4 и 5. Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение, который приводится в движение от двигателя через коленчатый вал и шатун. Цилиндр имеет водяное или воздушное охлаждение. Клапаны выполнены пружинными, невозвратными, самодействующими. ЦИКЛ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА. При ходе сжатия давление в цилиндре несколько превышает давление нагнетания. Под этим давлением открывается нагруженный пружиной невозвратный нагнетательный клапан, и воздух проходит в нагнетательный трубопровод при почти постоянном давлении. В конце хода под действием разницы давлений над и под клапаном, также в результате воздействия пружины нагнетательный клапан закрывается и в зазор между поршнем и крышкой цилиндра отсекается небольшое количество воздуха высокого давления. При ходе всасывания этот воздух расширяется, и давление в цилиндре снижается до тех пор, пока не откроется нагруженный пружиной всасывающий клапан. Затем цикл повторяется. При ходе поршня нагнетания объем цилиндра уменьшается, давление газа в нем увеличивается (сжатие газа). Сжатие происходит до тех пор, пока давление газа не увеличится до давления Р2, достаточного для преодоления силы упругости пружины нагнетательного клапана. При дальнейшем движении поршня газ через открытый нагнетательный клапан будет вытесняться (нагнетаться) в систему. Процесс нагнетания происходит до тех пор, пока поршень не придет в ВМТ. При последующем ходе поршня нагнетательный клапан автоматически закрывается и все процессы повторяются. 5.3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОМПРЕССОРОВ Основными параметрами судовых компрессоров являются: производительность, конечное давление нагнетания, степень повышения давления, мощность, коэффициент полезного действия, частота вращения вала, масса и размеры компрессора. Производительность компрессора – это количество газа, проходящего через компрессор в единицу времени. Различают объемную и массовую производительность. Объемной производительностью – Qст, приведенной к стандартным условиям, называют объем стандартного воздуха, поступающего через входное сечение компрессора в единицу времени. Под стандартным понимают воздух, давление которого Р = 101 кПа (760 мм. рт. ст), температура = 20°С, относительная влажность 50% и плотность 1,25 кг/ м. 129 Объемной производительностью – Qк – называют производительность, приведенную к конечному спецификационному давлению воздуха и температуре 30°С, поступающего через выходное сечение компрессора в единицу времени. Измеряется объемная производительность в кубических метрах в час (м3/ч). Массовой производительностью – Мt –называют массу воздуха, проходящего через компрессор в единицу времени. Мt = Qст ρ = Qк ρк где ρст, ρк – плотность воздуха стандартного и при конечном спецификационном давлении. Степень повышения давления – называется отношение абсолютного конечного давления газа за компрессором Рн к абсолютному начальному давлению перед компрессором Рк ε = Рн / Рн. Работой сжатия – l – называют работу, затрачиваемую на сжатие 1 кг газа от начального до конечного давления. Измеряют работу сжатия в джоулях на килограмм. Теоретической мощностью – Nт – называют – полученную расчетным путем мощность, требуемую для сжатия газа от начальных до конечных параметров. Как правило, теоретическую мощность определяют по значению работы сжатия при каком-либо идеальном процессе. Величина теоретической мощности связана с теоретической работой сжатия соотношением Nт = lт Мт . Индикаторной мощностью – Nи, – называют мощность, развиваемую внутри цилиндра поршневого компрессора. Определяют Nи опытным путем по индикаторной диаграмме, построенной с помощью прибора-индикатора. Мощностью компрессора – N –называют мощность, потребляемую компрессором от двигателя. Мощность -N- следующим образом связана с теоретической мощностью N = Nт / ρηкпд Частоту вращения вала компрессора n измеряют в СИ в радианах в секунду n = 1/мин (мин-1) Теоретическая производительность компрессора определяется выражением: Qт = Vs n, где Vs – рабочий объем цилиндра, м3; n – частота вращения коленчатого вала компрессора, мин-1 Действительная производительность компрессора определяют в судовых условиях нагнетанием газа в мерные баллоны известной емкости 130 от нулевого до конечного давления с одновременным отсчетом времени. Производительность компрессора затем вычисляют по формуле: Qз = Vб t где Vб – емкость баллонов, л t – время наполнения баллонов до конечного давления, мин 5.4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДУШНЫХ КОМПРЕССОРОВ Для заполнения баллонов сжатым воздухом, который необходим для пуска главного и вспомогательных дизелей, применяются компрессоры. В настоящее время на судах мирового флота используется большое разнообразие конструкций компрессоров различных фирм, но всех объединяют общие принципы компоновки конструкции компрессоров и принципы работы. На рис. 5.3 показана одна из принципиальных воздушных схем системы компрессора с электрической схемой управления электроприводом компрессора на судах с комплексной автоматизации силовой установки. Рис. 5.3. Схема воздушной системы компрессора: 1 – двухступенчатый компрессор; 2 – масловодоотделитель; 3 – невозвратный клапан; 4 – воздушный баллон; 5 – предохранительный клапан; 6 – клапан расхода сжатого воздуха; 7 – клапан продувания; 8 – грязеуловитель; 9, 10 – линии разгрузки соответственно первой и второй ступени компрессора; SI, S2 и S5 – соленоидные дренажные клапаны; S4 – соленоидный клапан подачи охлаждающей воды; Е4 – реле пуска и остановки компрессора по давлению в баллоне; ЕЗ – реле остановки компрессора при превышении допустимой температуры охлаждающей воды; Т – термометр; «А» и «В» – вход и выход охлаждающей воды 131 Для контроля работы компрессора на системе каждой ступени установлены манометры и элементы защиты компрессора – предохранительные клапаны, который разгружает компрессор при внезапном повышении давления воздуха. Пуск электродвигателя компрессора производится следующим образом: После нажатия на кнопку управления пуском на пульте управления в рулевой рубке или в машинном отделении REG получает питание катушка контактора и замыкаются его контакты благодаря чему реле Е4 получает питание и электродвигатель компрессора начинает работать. Одновременно получает питание соленоидные дренажные клапаны S1, S2 и открываются клапана для дренажа и продувки компрессора от влаги и для разгрузки их держат их открытыми при пуске. Так получает питание катушка- реле соленоидного клапана подачи охлаждающей воды. 5.5. КОНСТРУКЦИЯ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «БУРМЕЙСТЕР И ВАЙН» Компрессоры данной фирмы широко распространены на морских судах. Электрокомпрессоры (ЭКШ – вертикальные, двухступенчатые, двойного действия с приводом от электродвигателей) – технические характеристики приведены в таблице 5.1. 5.5.1. Конструктивные особенности компрессоров фирмы «БУРМЕЙСТЕР и ВАЙН» На рис. 5.4 показан чертеж компрессора. Конструкция компрессоров отличается простотой и удобством в эксплуатации. Картер жесткий, причем жесткость его создается не только размерами и массивной конструкцией, но и тем, что плоскость соединения с блоком цилиндров расположена значительно выше оси коленчатого вала. Массивные литые крышки картера также повышают его жесткость. В продольном направлении жесткость повышается двумя горизонтальными анкерными связями, расположенными выше оси мотыля установленного в ВМТ. Блок цилиндров 2 также массивный и жесткий, снабжен большими полостями-рубашками охлаждения, что позволяет хорошо охлаждать клапаны второй ступени, 1 и 10. Крышки цилиндров 4 круглые составные, имеют полости для раздельных всасывающего 7 и нагнетательного 8 клапанов и полости охлаждения. Клапаны первой ступени компрессора отдельно уплотнены специаль132 ной крышкой, которая не связана с полостями охлаждения и обеспечивает удобный осмотр и демонтаж клапанов. Рис. 5.4. Конструкция компрессора фирмы «B&W»: А: 1 – нагнетательный клапан; 2 – нагнетательный клапан 1-й ст.; 3 – воздухоохладитель; 4 – всасывающий клапан 2-й ступени; 5 – масляный фильтр; 6 – масляный насос 7 – нагнетательный клапан 2-й ступени; 8 – блок цилиндров; 9 – поршень; 10 – крышка цилиндров; 11 – входной воздушный фильтр; 12 – масленка. Б: 1 – коленвал; 2 – шатун; 3 – головной подшипник На всасывающем фильтре с глушителем 5 установлена капельная масленка 12. Смазка цилиндров осуществляется самотеком через рабочую полость цилиндра первой ступени. Коленчатый вол цельнокованый, имеет простые формы без противовесов. С одного конца вала производится отбор мощности на шестеренный насос 6, на другой конец на шпоночном соединении установлен маховик, служащий для соединения с приводным электродвигателем. Шатун 2 (см. рис. 5.4, Б) круглого сечения имеет сверления для подвода смазки к головному подшипнику 1. Своебразна конструкция головного подшипника, имеющего увеличенную опорную поверхность за счет установки 133 промежуточной втулки на палец. Это снижает удельные давления и, следовательно, улучшает условия смазки головного подшипника и его надежность. Все клапаны – кольцевого типа. Одинаковых размеров только ход пластин клапанов первой ступени составляет 1,5 мм второй ступени – 1,0 мм. Существенная особенность конструкции – наличие цилиндрической пружины из проволоки прямоугольного профиля. Это повышает надежность и моторесурс. Принцип действия компрессора заключается в следующем. При ходе поршня 3 вниз воздух поступает через входной фильтр 11 и всасывающий клапан 1 в первую ступень компрессора. Далее при ходе поршня вверх воздух сжимается и подается через нагнетательный клапан 2 первой ступени в холодильник 3. Охлажденный воздух поступает через всасывающий клапан 4 в цилиндр второй ступени. При очередном ходе поршня 3 вниз воздух сжимается до конечного давления и подается через нагнетательный клапан 7 в холодильник второй ступени. При этом же ходе вниз происходит процесс всасывания в первую ступень, сжатый воздух подается в воздушные баллоны. Конструкция компрессоров отличается простотой и удобством в эксплуатации. 5.3.2. Технические характеристики компрессоров Наименование показателя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 134 ЭКП70/25 Производительность м3/ч 70 Количество цилиндров, шт. 1 Конечное давление, бар 25 Давление после 1-й ст., бар 5,8 Температура воздуха после 1-й ступени, °С 30 Температура воздуха после 2-й ступени, °С 25 Температура охлаждающей воды, °С не более Перепад температур охлаждающей воды. °С — Давление в маслявой системе, бар не менее Максимальная температура не более Диаметр цилиндра 1-й ст., мм — Диаметр цилиндра 2-й ст., мм — Ход поршня — Частота вращения коленчатого вала, 1/мин 965 ЭКП210/25 ЭКП280/25 210 280 3 4 25 25 5,2 5,2 30 30 25 25 40 — 10-15 — №1 — 60 — 130 — 115 — 120 — 980 980 5.6. КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРОВ ТИПА WP-2355D На рис. 5.5, А показан продольный разрез конструкции компрессора типа WP-2355Д, а на рис. 5.5, Б – поперечный разрез конструкции компрессора. Pиc. 5.5, А: 1 – воздушный фильтр; 2 – шибер регулирования производительности; 3 – уплотнения вала; 4 – пробка спуска масла; 5 – картер; 6 – крышка картера; 7- лубрикатор; 8 – коленвал; 9 – шатун; 10 – поршневой палец; 11 – блок цилиндров; 12 – поршень; 13- комбинированный (всасывающий и нагнетательный) клапана; 14- отжимное устройство всасывающего клапана; Б: 1 – предохранительный клапан; 2 – холодильник первой ступени; 3 – всасывающий клапан; 4 – крышка картера; 5 – щуп уровня масла; 6 – противовес; 7 – мотылевый подшипник; 8 – нагнетательный клапан 2-й ступени; 9 – воздухоохладитель 2-й ступени Этот тип компрессора – вертикальный, одноцилиндровый, двухступенчатый с водяным охлаждением. Принцип действия компрессора аналогичен ранее описанному принципу действия компрессора типа «В&W». Блок цилиндров отлит из чугуна отдельно от картера. К нему непосредственно крепится змеевики холодильников 1 и 2-й ступени. 135 Объем полости рубашки охлаждения цилиндров увеличен в связи с размещением в ней змеевиков холодильника ступеней I и II. Такая компоновка существенно увеличивает габариты компрессора по ширине, но упрощает конструкцию холодильников межступенчатых коммуникаций, а также исключает необходимость в наружных трубопроводах. Картер компрессора литой. Имеет два разгрузочных самодействующих клапана в верхней части корпуса, через которые заливают масло. Жесткость в верхней части картера понижена вследствие относительно больших габаритов монтажных люков одноцилиндровой машины. Коленчатый вал – цельнокованый стальной. Неуравновешенность одноцилиндрового быстроходового механизма потребовало установки больших противовесов. Особенность компрессора данного типа – наличие приспособления 14 для разгрузки (холостой ход) при пуске и прогреве компрессора, которое отжимает пластину всасывающего клапана 13 ступени I. Конструкция этого приспособления проста: рычаг с эксцентриком при установке в вертикальное положение перемещает вниз шток 14, соединенный с нажимным стаканом, и открывает всасывающий клапан ступени I. Установка рычага в горизонтальное положение освобождает шток, который вместе с нажимным стаканом перемещается вверх под действием пружины, размещенной в стакане. Кроме того, компрессор снабжен приспособлением для регулирования производительности методом дросселирования на всасывании. Для этого глушитель оборудован дроссельной заслонкой 13. Количество всасываемого воздуха изменяется, а следовательно, и производительность компрессора изменяется. 5.7. КОНСТРУКЦИЯ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «ХАМВОРТИ» ТИПА 2SF4 5.7.1. Конструкция компрессоров типа 2SF4 На рис. 5.6 приведена конструкция компрессора типа 2SF4. Число цилиндров (ступеней) – 2 (низкого и высокого давления). Коленчатый вал – один с одним коленом и двумя противовесами. Шатун – один, из кованой стали. Поршни – 2 (низкого и высокого давления), алюминиевые. Всасывающие клапаны – один на ступень. Нагнетательные клапаны – один на ступень. 136 Рис. 5.6. Схема конструкции компрессора типа 2SF4 А: 1 – манометр первой ступени; 2 – рым; 3 – корпус нагнетательного клапана второй ступени; 4 – болт; 5 – уплотнительное кольцо; 6 – нагнетательный клпан второй ступени; 7 – охладитель второй ступени; 8 – пробка (анод); 9 – головка цилиндра первой ступени; 10 – выпускной вентиль; 11 – гайка; 12 – поршневой палец; 13 – поршень; 14 – цилиндровая втулка; 15 – уплотнительное кольцо; 16 – болт; 17 втулка; 18 – корпус подшипника; 19 – сальник; 20 – шпонка; 21 – шайба стопорная; 22 – болт; 23 – шпонка; 24 – вал; 25 – шайба; 26 – винт; 27 – маховик; 28 – коленвал; 29 – картер;30 – щуп; 31 – масляный насос; 32 – водяной насос; 33 – сапун; 34 – воздушный Фильтр глушитель); 35 – прокладка; 36 – колено; 37 – разрывная диафрагма; 38 – кран манометра. Б:1 – гайка; 2 – шпилька;3 – головка цилиндра второй ступени; 4 – прокладка; 5 – компрессионное кольцо второй ступени;6 – корпус всасывающего клапана первой ступени; 7 – уплотнительное кольцо; 8 – всасывающий клапан первой супени; 9 – компрессионное кольцо первой ступени; 10 – маслосъемное кольцо; 11 – шатун; 12 – уплотнительное кольцо; 13 – картер; 14 – пробка спускная; 15 – вкладыш; 16 – гайка 17 – болт мотылевый; 18 – пробка (анод): 19 – охладитель првой ступени; 20 – нагнетательный клапан первой ступени; 21 – корпус нгнетательного клапана первой ступени; 22 – уплотнительное кольцо; 23 – предохранительный клапан первой ступени; 24 – уплотнительное кольцо; 25 – всасывающий клапан второй ступени;26 – корпус всасывающего клапана второй супени; 27 – выпускной вентиль; 28 – предохранительный клапан 2-й ст.; 29 – корпус нагнетательного клапана второй ступени. 137 Предохранительные клапаны: один на ступень с регулировкой подрыва 10% выше рабочего давления. На системе охлаждения компрессора – предохранительная диафрагма (0,28 МПа) Масляный насос – шестеренного типа. Водяной насос – самовсасывающий. Воздушный фильтр (глушитель) – на всасывание. Как показывают рисунки, конструктивными особенностями компрессора являются следующие: Цилиндровая втулка (первой ступени низкого давления) 14 установлена в корпусе компрессора и уплотняется резиновыми кольцами О-образного сечения 15. Они предотвращают попадание охлаждающей воды из зарубашечного пространства в картер компрессора 29, где находится масло. Поршень 13 является цельным, нижняя его часть имеет большой диаметр. На поршне имеются компрессионные кольца и маслосъемное кольцо. Верхняя часть поршня имеет меньший диаметр. Она образует ступень высокого давления. Каждая ступень имеет по одному всасывающему и одному нагнетательному клапану. На рис. 5.7 приведена деталировка всасывающего и нагнетательных клапанов, которая является типовой и аналогичной для всех систем компрессоров. Рис. 5.7. Детали воздушного клапана: 1 – гайка; 2 – шплинт; 3 – шайба; 4 – седло; 5 – установочный штифт; 6 – шайба; 7 – рабочая пластина клапана; 8 – промежуточная пластина; 9 – пружинные пластины; 10 – буферная пластина; 11 – центральный винт 138 5.8. КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРОВ ФИРМЫ «ХАТЛАПА» ТИПА W Фирма «Хатлапа» выпускает компрессора различной производительности Марки W80,110, 140, 220, 280, 330, 400, 600. Это двухступенчатые компрессора одно, двух и трехцилиндровые с режимом работы повторно-кратковременным. На рис. 5.8 показана конструкция компрессора (разрез А-А). А. Компрессор фирмы «Хатлапа» Б. Компрессор фирмы «Хатлапа» (разрез «А-А») (разрез «Б-Б») Рис. 5.8. Конструкция компрессора фирмы «Хатлапа»: А: 1 – воздушный фильтр; 2 – комбинированный (всасывающий и нагнетательный) клапан первой ступени; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – комбинированный (всасывающий и нагнетательный) клапан второй ступени; 5 – поршень; 6 – входной патрубок охлаждающей воды; 7 – картер; 8 – предохранительный клапан 1-й ступени; 9 – втулка; 10 – надпоршневое пространство; 11 – выходной патрубок охлаждающей воды Б: 1 – манометр 2-й ступени; 2 – маховик; 3 – шатун; 4 – предохранительный клапан 2-й ступени; 5 – корпус цилиндра; 6 – манометр первой ступени; 7 – головка цилиндра; 8 – воздушный фильтр 139 Принцип работы компрессора аналогичен выше описанным подобным компрессорам. Он заключается в следующем: при движении поршня вверх происходит сжатие воздуха в первой ступени и выталкивание его через тот же клапан 2 в трубчатый охладитель 1-й ступени и далее к комбинированному клапану 4 – 2-й ступени. Происходит всасывание сжатого воздуха и охлажденного воздуха во вторую ступень. Она представляет кольцевую полость под поршнем и увеличивается при движении поршня вверх. Поршневые кольца первой ступени предотвращают прорыв сжимаемого воздуха из первой ступени во вторую, а поршневые кольца второй ступени ограничивают попадание сжатого воздуха в картер. Далее при движении поршня вниз происходит всасывание в полость 10 (первая ступень) и одновременно – сжатие воздуха во 2-й ступени (кольцевом подпоршневом пространстве); в конце этого хода сжатый воздух выталкивается через клапан 4 второй ступени и охладитель 2-й ступени, а затем в воздушный баллон. Охлаждающая вода поступает через фланец 6, движется в зарубашечном пространстве компрессора противотоком направлению движения сжатого воздуха и выходит через фланец 11. Уплотнительные резиновые кольца О-образного сечения 3 предотвращают попадание воды в воздушное пространство и картер. Обе ступени сжатия предохраняются клапанами предельного давления 8. 5.9. ОСОБЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ Обслуживание каждого компрессора имеет специфические особенности, изложенные в инструкции по обслуживанию. Пуск электрокомпрессоров производится только с открытыми клапанами продувания цилиндров и водомаслоотделителей для удаления влаги, предупреждения гидравлических ударов и уменьшения пусковых токов. Категорически запрещается пуск дизель-компрессоров при пониженном давлении воздуха и избыточной подкачке топлива, что приводит к ударам поршневых групп о крышки цилиндров и их разрушению. Во время работы компрессоров необходимо своевременно продувать водомаслоотделители. Попадание масла и воды в системы сжатого воздуха может привести к возгоранию блоков осушки воздуха, к взрывам, коррозии и в условиях низких температур к размораживанию трубопроводов и арматуры. 140 Запрещается открывать вентиляционные краники системы охлаждения во время работы и после остановки компрессора до полного остывания машины, в противном случае открытие краников может привести к быстрому заполнению холодной водой полостей охлаждения и образованию трещин на горячих стенках. Перед остановкой электрокомпрессоров необходимо продуть цилиндры и водомаслоотделители до полного удаления влаги. Конденсационную влагу удалять из цилиндров только после его остановки неоднократным разведением и сведением вручную поршневых групп при открытых клапанах продувания. Наличие влаги в цилиндрах вызывает коррозию (прикипание) поршневых колец, потерю компрессии, снижение производительности компрессора. Потеря компрессии особенно опасна в дизель-компрессорах, так как приводит к ударам поршневых групп о крышки цилиндров. Компрессоры вспомогательных систем, предназначенные для отсоса и сжатия фреона, водорода, углекислого газа с повышенной агрессивностью и активностью, должны быть герметичны в процессе их эксплуатации Кроме вышеизложенного, необходимо производить проверки и испытания на герметичность компрессоров, воздухопроводов, арматуры, соблюдать требования взрыво- и пожаробезопасности. При стуках, ударах, вибрации, а также при отклонении от норм давления газа, масла и воды компрессор необходимо немедленно остановить. Запрещается до выявления и устранения неисправностей пускать компрессор. 5.10. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ Таблица 5.2 Неисправность 1 Срабатывание предохранительного клапана 2-й ступени. Возможная причина Меры по исправлению Запорный клапан компрессора перекрыт. Открыть запорный клапан. Воздушные баллоны полны. Остановить компрессор. Предохранительный кла- Проверить клапан. пан неисправен. Неправильная установка выключателя давления. Проверить регулировку. 141 Продолжение таблицы 5.2 Неисправность 2 Срабатывание предохранительного клапана 1-ой ступени. Возможная причина Меры по исправлению Всасывающий или Прочистить и осмотреть 1 нагнетательный клапаны, сломанные клапан 2-ой ступени части заменить. поврежден или загрязнен. Неисправный предохрани- Осмотреть клапан. тельный клапан. 3 Перегрев компрессора Неправильный поток охлаждающей воды. Проверить поток охлаждающей воды. Засорение охладителей. Прочистить и проверить охладители. 4 Перегрев 1-ой ступени. Клапаны 1-ой ступени пов- Прочистить и осмотреть реждены или загрязнены. каждый клапан. 5 Перегрев 2-ой ступени. Клапаны 2-ой ступени повреждены или загрязнены. 6 Компрессор не дает полное давление или подачу. Клапаны повреждены или Прочистить и осмотреть загрязнены (неполная клапаны, сломанные подача свидетельствует о части заменить. том, что имеется неисправность в клапанах 1-ой ступени). 142 Прочистить и осмотреть каждый клапан. Утечка в поршневых кольцах. Убедится в том, что кольца свободны в канавках. Заменить изношенные или испорченные кольца. Чрезмерный износ цилиндров. Замерить цилиндры и заменить при необходимости поршни и кольца. Низкая частота вращения компрессора. Проверить и отрегулировать скорость компрессора. Неисправный разгрузчик линии нагнетания. Проверить работу разгрузчика. Продолжение таблицы 5.2 Неисправность 7 Необходимость частого ухода за клапанами. Возможная причина Меры по исправлению Перегрев. Поддерживать клапаны, поршневые кольца и охлаждающую воду системы в хорошем рабочем состоянии. Засоренное всасывание. Проверить и прочистить входной фильтр. Чрезмерный перенос масла поршнем 1-й ступени (для ЭКП одностороннего действия) Убедится в том, что маслосъемные кольца поршня 1-й ступени неизношенны и правильно сидят в своих канавках, а также в том, что канавки самих поршней не засорены. При необходимости заменить кольца. Чрезмерная влага в воздушных проходах. Проверить герметичность соединений между блоком цилиндра и головками 1-й и 2-й ступеней. Использовать выпускные краны охладителя, как описано в инструкциях по запуску. В компрессор внесено загрязнение. Проверить и очистить воздушный фильтр. 8 Перегрев линии подачи воздуха. Система охлаждения не функционирует нормально. Проверить подачу охлаждающей воды. Открыть и прочистить запорные клапаны. 9 Перегрев картера. Длительная работа с предыдущей неисправностью. См. предыдущую неисправность. 143 Продолжение таблицы 5.2 Неисправность 10 “Удары” при движении частей компрессора. 11 Низкое давление масла. Возможная причина Меры по исправлению Ослабленное соедине- Подогнать или заменить ние в шатуне или корен- соответствующие подшипных подшипниках. ники. Ослабла шпонка маховика. Заменить шпонку. Засорение сетки фильтра. Вынуть и промыть в бензине. Дать бензину стечь и высушить перед установкой на место. Недостаточно масла в картере. Проверить уровень масла. При необходимости – дополнить. Засорение элемента масляного фильтра. Вставить новый элемент. Поломка трубы в систе- Заменить трубу. ме смазки. Масляный насос требует Заменить или ремонтирокапитального ремонта. вать насос. 12 Утечка в невозвратном клапане линии подачи. Чрезмерный зазор в подшипниках. Проверить зазоры, а при необходимости заменить подшипники. Повреждение седел. Разобрать, прочистить и подогнать клапаны к седлам. Повышенный рас- Высокий уровень масла Снизить уровень масла до ход масла. в картере. Загорание и нормы. Заменить кольца. износ поршневых колец. 144 5.11. ЗАЗОРЫ В УЗЛАХ КОМПРЕССОРОВ (В ММ) Таблица 5.3 Зазоры Монтажный Узел компрессора MIN МАХ Предельный эксплуатационный В рамовых подшипниках 0,7 0,12 0,80 В мотылевых подшипниках 0,7-0,8. 0,12-0,25 0,8-0,12 Во втулке верхней головки шатуна 0,04-0,08 0,2-0,05 0,1-0,16 Между поршнем и цилиндром I ступени II ступени III ступени 0,08-0,14 0,12-0,13 0,02 0,16-0,21 0,20 0,06 0,30-0,45 0,30-0,40 0,1 Между канавками поршня и поршневым кольцом I ступени II ступени III ступени 0,30-0,06 0 30-0,06 0,02 0,5- 0,01 0,5- 0,05 0,06 0,11-0,6 0,1-0,06 0,1 3-4 5 5 0,1 0,24 0,30 1,5-2.0 2,0- 2,2 – 2,5-2,2 2,0-2,2 – 2,0 2,0 – Зазор в замках поршневых колец I ступени III ступени 0,4-0,620 0,8- 0,4 0,4- 0,6 0,4- 0,6 0,9-1,0 0,9-1,0 Высота камеры сжатия цилиндр I ступени II ступени 0,5-0,8 0,3 0,5-0,8 0,5 0,7-0,8 0,7. Осевой разбег нижней головки шатуна по шейки коленчатого вал Осевой разбег верхней головки шатуна на пальце поршня Ход клапанов I ступени II ступени III ступени 145 5.11.1. Увеличение зазоров в результате износа Таблица 5.4 Размеры, мм 1-ая ступень Поршень Максимум зазора, не требующий замены деталей 0,406 Отверстие цилиндра 2-ая ступень Поршень 0,559 Отверстие цилиндра Верхняя головка шатуна поршн. палец 0,152 Нижняя головка цапфа Коренные подшипники цапфа Зазор поршневых колец 1-ая ступень 1,143 2-ая ступень 1,117 втулка 0,203 подшипник 0,203 подшипник Кольцам канав- уплотн. кольца ки 1 -ой ступени (ширина) 0,254 уплотн. канавки (ширина) Кольца и канав- маслян. кольца ки 2-ой ступени (ширина) 0,254 маслян. канавки (ширина) компресс. кольца (ширина) 0,152 уплотнительные канавки (ширина) Игра оси колен- размеры, когда чатого вала новый 146 0,508/0,762 Рекомендуемый размер деталей перед заменой мин. макс. 120,27 – – 120,83 50,27 – – 51,05 38,02 – – 38,23 63,37 – – 63,65 63,37 – – 63,65 – – 2,21 – – 2,62 6,17 – – 6,58 1,88 – – 2,11 – – 5.12. РОТАЦИОННЫЕ ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОМПРЕССОРЫ Ротационными компрессорами называют обширный класс машин для сжатия воздуха и газов, основанных на том же принципе, что и поршневые компрессоры. Схема одновального пластинчатого ротационного компрессора показана на рис. 5.9. Рис. 5.9. Ротационный компрессор со скользящими пластинами Ротационный компрессор со скользящими пластинами состоит из цилиндрического корпуса, в котором эксцентрично расположен ротор так, что поверхности цилиндра и ротора образуют серповидное рабочее пространство. В теле ротора по радиусу несколько наклонно в сторону движения сделаны пазы. В пазы вставлены свободно тонкие стальные пластинки. На рис. 5.10 приведен цикл ротационно-пластинчатого компрессора. При вращении ротора пластины под действием центробежной силы выдвигаются по внутренней поверхности цилиндра. При этом они образуют ряд вращающихся камер, объем которых зависит от угла поворота вала. Камеры изменяют свой объем в течение полуоборота вала от максимального значения до минимального. Затем камеры отсекаются пластинами от всасывающего канала, объем их уменьшается и происходит сжатие газа до тех пор, пока передняя пластина камеры не достигнет кромки выхлопного канала. В момент перехода пластиной этой кромки начинается выталкивание газа или 147 воздуха из камеры в нагнетательный канал, которое заканчивается, когда пластина достигнет кромки выхлопного окна. Далее при движении пластины газ, оставшийся в камере, вытесняется через неплотности. На участке происходит расширение газа из мертвого пространства, всасывание, сжатие и нагнетание. Рис. 5.10. Рабочий цикл ротационно-пластинчатого компрессора: а — рабочий цикл в РV-диаграмме; б — перемещение рабочего объема; в – рабочий процесс: 1— 2 — Всасывание – газ поступает в ячейки между лопатками; 2-3 – сжатие – газ сжимается в связи с уменьшением объема ячеек; 3-4 – нагнетание – сжатый газ выталкивается в область нагнетания Рис. 5.11. Двухроторный винтовой компрессор: а) разрез; б) внешний вид: 1 – корпус, 2 – ротор ведущий, 3 – ротор ведомый, 4 – шестерни, 5 – подшипники опорные, 6 – подшипники упорные, 7 — нагнетательное окно 148 5.13. ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ Рабочими органами винтовых компрессоров являются роторы с нарезанными на них винтовыми зубьями, количество роторов – от одного до трех. Наибольшее распространение получили двухроторные машины. Роторы вращаются в корпусе, выполняющем роль цилиндра (см. рис. 5.11). Роторы современных винтовых компрессоров представляют собой косозубые шестерни с малым числом зубьев специального профиля. Каждая пара зубьев образует винтовой канал, заполняемый газом (воздухом). Ротор, называемый ведущим, имеет выпуклые, широкие зубья и чаще всего соединен с двигателем. Ведомый ротор имеет зубья вогнутые и тонкие. Расточки корпуса под ротор пересекаются между собой, образуя в поперечном сечении фигуру в виде восьмерки. По диагонали эти полости соединены с камерами всасывания и нагнетания через специальные всасывающие и нагнетательные полости (окна). Окно всасывания имеет форму кольцевого сектора и расположено с торца винтов. Окно нагнетания располагается сбоку или с торца винтов. В области сжатия газа окружные скорости винтов направлены навстречу друг другу и зубья винтов сходятся. С противоположной стороны под винтами окружные скорости направлены друг от друга и зубья винтов расходятся, благодаря чему происходит всасывание газа (область всасывания). Газ проходит последовательно фазы компрессора. При этом полости с газом находятся на различной стадии сжатия. Профиль зубьев винтов должен обеспечить герметичность в сечениях, нормальных к осям роторов и в осевом направлении, а также герметичность компрессора по вершинам зубьев и с торцов роторов. Объем впадин между зубьями ведущего и ведомого роторов называется парной полостью. Рабочий процесс винтового компрессора состоит из четырех фаз: всасывания, переноса, сжатия, нагнетания При вращении винтов на стороне выхода зубьев из зацепления постепенно, начиная от торца всасывания, освобождаются впадины между зубьями. Эти полости благодаря создаваемому в них разрежению заполняются газом, поступающим из камеры всасывания. С поворотом роторов заполненное пространство увеличивается до тех пор., пока с торцевой стороны, где расположена камера нагнетания, зубья не выйдут из зацепления полностью. На этом этап всасывания заканчивается. При дальнейшем повороте роторов полость между зубьями перейдет через кромку всасывающего окна. Ее соединение с этим окном прекраща149 ется, газ оказывается в изолированной полости и без изменения замкнутого объема парной полости переместится на некоторый угол (перенос) и затем начнется сжатие. С торцевой стороны всасывающего окна в пространство между зубьями начинает проникать зуб ротора. С поворотом роторов линия зацепления перемещается к торцевой стороне нагнетательного окна. Уменьшение объема парной полости приведет к росту давления, которое будет продолжаться до тех пор, пока полость сжатия не соединится с окном нагнетания. В этот момент процесс внутреннего сжатия заканчивается. При сообщении полости сжатия с нагнетательным окном дальнейшее вращение приводит к выталкиванию сжатого газа в нагнетательный патрубок. Повышение давления газа в винтовом компрессоре зависит от размеров окон нагнетания: с уменьшением его внутреннее сжатие будет увеличиваться. Винтовые компрессора делятся на две группы: машины сухого и мокрого сжатия (маслозаполненные). Винтовые компрессоры сухого сжатия подают сухой газ, не содержащий масла. Винты вращаются в корпусе без контактов, отсутствует и взаимный контакт роторов, что обеспечивается парой зубчатых колес, синхронизирующих вращение роторов и устанавливающий между ними требуемый зазор. Охлаждение таких машин осуществляется через водяные полости в отливках корпуса. Значительное развитие и расширение области применение винтовых компрессоров связано с появлением маслозаполненных компрессоров. Впрыск масла в рабочее пространство позволил получить отношение давлений до 10-15 в одноступенчатой машине против 4-5 в компрессоре сухого сжатия. Зазоры в маслозаполненном компрессоре в 2 раза меньше, чем в компрессоре сухого сжатия, в связи с менее напряженными температурным режимом. Кроме того, масло, заполняя зазоры, способствует уменьшению внутренних протечек. Частота вращения роторов маслозаполненного компрессора ниже компрессора сухого трения, поэтому опорами роторов могут быть подшипники качения или скольжения. Осевые силы действуют на роторы, частично уравновешиваются специальными поршнями, частично воспринимаются упорными подшипниками. Упрощается конструкция концевых уплотнений, поскольку уплотнение осуществляется тем же маслом, которое подается в рабочую полость, а также в подшипниковые камеры для смазки. 150 В настоящее время выпускается однороторный винтовой компрессор (см. рис. 5.12). Собственно компрессор состоит из чугунного литого корпуса с горизонтальным разъемом, бронзового винта-ротора, двух отсечных колес-шестерен и подшипников. Стальные шестерни покрыты с торцевой рабочей стороны тонким пластиком, выдерживающим рабочую температуру до 300°С, с гарантийным сроком службы до 18000 часов. Воздух в винтовые полости поступает через торцевые прорези в роторе. По сравнению с двухроторной конструкцией сопротивление на всасывании значительно меньше, так как нет ограниченных по размерам окон всасывания. Зубья отсечной шестерни при вращении ротора поочередно отсекают винтовые полости от всасывания, и с этого момента начинается процесс сжатия. К моменту окончания сжатия данная винтовая полость подходит к отверстию в верхней части корпуса, через сжатый воздух поступает в нагнетательную полость. Сжатие происходит параллельно в двух противоположных винтовых полостях, что позволяет уравновесить радиальные силы. Полость между корпусом и торцом винта со стороны нагнетания сообщается с полостью всасывания, чем достигается разгрузка от осевых сил. Незначительные радиальная и осевая нагрузки позволяют эксплуатировать коренные подшипника без замены в течение 20000 часов. Опоры валов отсечных шестерен имеют двойной упорно-опорный шариковый подшипник и опорный роликовый. В компрессоре имеется один узел уплотнения, устанавливаемый со стороны приводного вала. Рис. 5.12. Однороторный винтовой компрессор: а – принцип работы; б – уравновешивание радиальных и осевых усилий 151 ГЛАВА VI. КОНСТРУКЦИИ ФРЕОНОВЫХ КОМПРЕССОРОВ СИСТЕМ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК 6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Парокомпрессорные холодильные установки в зависимости от применяемого типа компрессора разделяют на роторные, поршневые и центробежные. Первые применяют в холодильных установках малой холодопроизводительности (до 10000 кДж/ч), вторые – при холодопроизводительности до 800000 кДж/ч, третьи – при холодопроизводительности выше 800000 кДж/ч. Для целей рефрижерации на судах используют автоматизированные парокомпрессорные установки с непосредственным испарением хладагента (фреон-12, фреон-22 или их смеси) в испарительных батареях. Независимо от типа компрессора состав элементов и принцип действия парокомпрессорных холодильных установок одинаков. Обзорная и принципиальная схема парокомпрессорной холодильной установки представлена на рис. 6.1 и включает следующие основные элементы: компрессор 1, теплообменник 3, терморегулирующий вентиль 4, вентилятор 5 и испаритель, которые соединены трубопроводами в замкнутую герметичную систему, обеспечивающую циркуляцию хладагента. Компрессор предназначен для отсасывания паров хладагента из испарителя, что обеспечивает низкое давление, а следовательно, и низкую температуру кипения хладагента, и для сжатия паров до давления, при котором они могут конденсироваться при данной температуре охлаждающей воды. Пары фреона, засасываемые компрессором из испарительных батарей, сжимаются до давления 0,5-0,8 МПа (5-8 бар), определяемого температурой охлаждающей забортной воды, и подаются в конденсатор. Конденсаторы кожухотрубного типа служат для охлаждения перегретых после компрессора паров хладагента до температуры конденсации и конденсации их. В конденсаторе тепло, которое отбирает от охлаждаемых помещений, и тепло, которое сообщается хладагенту при сжатии в компрессоре, передается охлаждающей забортной воде. Из конденсатора жидкий фреон 152 поступает в ресивер и из нижней его части через клапан и фильтр осушитель жидкий фреон поступает в змеевик теплообменника. В теплообменнике происходит теплообмен между парами, выходящими из испарителя и жидким хладагентом, который выходит из конденсатора. При этом температура жидкости перед терморегулирующим вентилем становится ниже температуры конденсации (хладагент переохлаждается), а влажный пар после испарителя подсушивается до сухого насыщенного пара и несколько перегревается. Терморегулирующий вентиль дросселирует жидкий хладагент от давления конденсации до давления кипения, регулирует количество хладагента, подаваемого в испаритель, таким образом, чтобы он успевал выкипеть, и в виде паров через теплообменник отсасывается компрессором. 6.2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА И ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН Основное назначение судовых холодильных машин – поддержание заданных температур в охлаждаемых помещениях (рефрижераторных трюмах, провизионных кладовых, охлаждаемых контейнерах) и в других охлаждаемых объектах. Идеальным холодильным циклом для судовых машин является обратимый обратный цикл Карно, верхняя граница которого определяется температурой окружающей среды, в судовых условиях – это температура забортной воды tw (Tw), a нижняя граница определяется наиболее низкой температурой охлаждаемого объекта tоб. Такой идеальный холодильный цикл теоретически можно получить в одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машине. Действие машины при осуществлении обратимого обратного цикла Карно представляется следующим образом: в испарителе -И- хладагент кипит при температуре tоб и соответствующем ей давлении р за счет теплоты охлаждаемого объекта. В диаграмме S-T этот процесс показан штриховой линией 4’–1’. Влажный пар хладогента непрерывно отсасывается из испарителя компрессором КМ, адиабатно (при s = сonst), сжимается в нем (штриховая линия 1’-2’) до давления конденсации – р’K, соответствующего температуре t и подается в конденсатор КН. где происходит его конденсация при неизменных давлении и температуре (штриховая линия 2’-3’). Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей забортной водой. Жидкий хладагент возвращается в испаритель через расширитель153 ный цилиндр-детандер рЦ, в котором происходит адиабатное понижение давления и температуры хладагента (штриховая линия 3’-4’) до исходных значений (р’о и tоб). Рис. 6.1. Принципиальная схема одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины с расширительным цилиндром В реальном расширительном цилиндре полезная работа из-за ряда потерь практически оказывается близкой нулю, расширения – близким к процессу дроссселирования, в связи с этим от расширительного цилиндра отказались, заменив его более простым дроссельным устройством – регулирующим клапаном, позволяющим изменить степень заполнения испарителя кипящим хладагентом. 154 6.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФРЕОНОВЫХ КОМПРЕССОРАХ Фреоновые компрессора, работающие на фреоне-12 имеют некоторые конструктивные особенности, обусловленные тепловыми и физико-химическими свойствами фреона. Эти компрессора в большинстве случаев выполняются без водяной рубашки вследствие того, что температура сжатия паров фреона незначительная. Вместо водяной рубашки применяется воздушное охлаждение за счет ребер, устроенных в верхней части цилиндров ив крышках. Так как компрессоры, работающие на фреоне-12, всасывают перегретые пары значительной повышенной температуры, поэтому они имеют увеличенную площадь сечения каналов и возможность гидравлических ударов в цилиндрах почти исключается. Поршневые холодильные компрессоры по конструкции механизма движения делятся на две группы, имеющие принципиальные различия: крейцкопфные и безккрейцкопфные. В судовых холодильных установках применяются только бескрейцкопфные поршневые компрессоры. Малые и средние компрессоры выполняются, как правило, со встроенными электродвигателями – герметичными и бессальниковыми. Современные безкрейцкопфные поршневые холодильные компрессоры, как правило, выполняются блок-картерными, т. е. блок цилиндров и картер у них объединяются в общую конструкцию, которая снабжается сменными рабочими втулками цилиндров. Унификация поршневых холодильных компрессоров, проводимая путем деления их на базы с одинаковыми ходом поршня и диаметром цилиндра, позволила сократить число серий выпускаемых компрессоров. Ниже рассмотрим поршневой бескрейцкопфный непрямоточный одноступенчатый сальниковый компрессор П220 базы 1V ряда унифицированных поршневых компрессоров новой градации (см. рис. 6.2-6.3). Корпус компрессора состоит из блок-картера 1 с двумя боковыми 6 и передней 10 крышками и проставок 16 с верхними крышками 17. Все корпусные детали отлиты из чугуна. Число проставок определяется числом пар цилиндров в компрессоре. Проставки крепятся к блок-картеру болтами 18. Разъемы между блок-картером и проставками уплотнены прокладками из паранита. В проставках между верхними крышками и блок-картером образована нагнетательная полость компрессора. Сам блок-картер перегородкой.15 разделен на всасывающую полость и картер. В перегородке 155 Рис. 6.2. Бескрейцкопфный непрямоточный W-образный одноступенчатый сальниковый холодильный компрессор П220 предусмотрены уравнительные отверстия 5, позволяющие отсасывать пары хладагента из картера; через эти же отверстия в картер возвращается масло, отделяющееся от хладагента во всасывающей полости. Цилиндровые втулки чугунные, на наружной поверхности имеют два посадочных пояска. Посадка втулок в блок-картер скользящая. Коленчатый вал 12 стальной, штампованный, двухколенный, двухопорный. Колена выполнены под углом 180°. На каждой мотылевой шейке расположено четыре шатуна 4, ( в других компрессорах типа П может быть расположено три или два шатуна в зависимости от числа цилиндров в компрессоре). На коренные шейки напрессованы роликовые сферические подшипники 13 и 23. Вал с подшипниками установлен в стаканах 14 и 22, размещенных в расточках в передней и задней стенках блок-картера. Передний подшипник 13 зафиксирован, задний может перемещаться в стакане 22, что необходимо для компенсации линейного расширения вала при изменении температуры. Шатуны 4 стальные штампованные. В верхнюю головку запрессована втулка, выполненная из бронзы. Нижняя головка шатуна имеет косой 156 Рис. 6.3. Бескрейцкопфный непрямоточный W-образный одноступенчатый сальниковый холодильный компрессор П220 1 – блок – картер; 2 – цилиндровые втулки; 3 – поршень; 4 – шатун; 5 – уравнительное отверстие; 6 – боковые крышки; 7 – перепускной клапан 8 – фильтр грубой очистки; 9 – шемтерня масляного насоса: 10 – передняя крышка; 11 – противовесы; 12 – коленчатый вал; 13 – сферический подшипник; 14 – стакан; 15 – перегородка; 16 – проставка; 17 – верхняя крышка; 18 – болты; 19 – всасывающий клапан; 20 – уплотнительное кольцо; 21 – поршневой палец; 22 – стакан; 23 сферический подшипник; 24 – камера сальника разъем, что облегчает сборку. В ней установлены тонкостенные биметаллические вкладыши. Рабочая поверхность вкладышей покрыта слоем антифрикционного алюминиевого сплава АСМ. Поршни 3 литые из алюминиевого сплава. При сборке с шатуном поршневой палец 21 запрессовывают в поршень и фиксируют от продольных перемещений двумя замковыми шайбами. Верхняя часть поршня имеет специальную форму, повторяющую очертание корпуса всасывающего 157 цилиндра. В верхней части поршня расположены уплотнительные кольца 20, в нижней – маслосъемное кольцо. Поршневые кольца изготовлены из термостабилизированного капрона. Необходимая упругость колец достигается установкой в канавке между кольцом и телом поршня стальных экспандеров. Кольца из капрона обладают высокой износостойкостью. Их применение увеличивает срок службы цилиндровых втулок. Смазка компрессора осуществляется в расточке передней стенки блоккртера. В картере поддерживают уровень масла выше сетчатого фильтра грубой очистки 8, расположенного на дне картера. 6.4. СРЕДНИЙ ПОРШНЕВОЙ БЕСКРЕЙЦКОПФНЫЙ НЕПРЯМОТОЧНЫЙ ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ БЕССАЛЬНИКОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР ПБ По конструкции основные узлы и детали современных средних компрессоров мало отличаются от используемых узлов в крупных компрессорах. Рис. 6.4. Бескрейцкопфный непрямоточный W-образный одноступенчатый бессальниковый холодильный компрессор ПБ60 158 Рис. 6.5. Бескрейцкопфный непрямоточный W-образный одноступенчатый бессальниковый холодильный компрессор ПБ60 Новый ряд средних бессальниковых непрямоточных компрессоров выполняется с чугунными или алюминиевыми корпусами, с минимальным количеством разъемов, с числом цилиндров четыре, шесть или восемь. Двух опорные коленчатые валы устанавливают на подшипниках качения или скольжения. При этом, как правило, один подшипник расположен на конце шейки вала, а другой – между шатунно-мотылевым механизмом и электродвигателем. Двухопорная схема вала 11 и блок-картер 1 компрессора обеспечивают равномерность зазора между ротором 3 и статором 4 встроенного электродвигателя. Ротор располагают консольно для облегчения его монтажа и демонтажа. Уровень масла в картере должен быть не менее, чем на 5 мм, ниже зазора между ротором и статором, так как наличие масла в зазоре приводит к росту подводимой мощности и увеличивает унос масла из компрессора. Масло забирается из картера масляным насосом 6 через фильтр 5 и подается через фильтр тонкой очистки в камеру 7, откуда поступает в сверление вала. 159 По конструкции цилиндровые втулки 2>шатуно-поршневая группа 10 и детали клапанного устройства 8 и 9 аналогичны используемые в компрессоре П220. Интенсивное охлаждение встроенного электродвигателя всасываемым парами хладагента, поступающим в компрессор через фильтр 12, позволяет увеличить нагрузку двигателя в 1-1,8 раза по сравнению с его номинальной мощностью..В связи с этим бессальниковые компрессоры могут иметь встроенные двигатели значительно меньшей номинальной мощности и массы, чем открытые. Однако пусковой момент у встроенных электродвигателей должен быть повышенным разгружающий запуск. Для обеспечения нормальной работы в режимах с уменьшенной массой всасываемого пара изоляция обмотки электродвигателя должна длительно выдерживать температуру до 125°С с учетом свойств среды, в которой работает двигатель. 6.5. КЛАПАННАЯ ГРУППА КОМПРЕССОРА П220 Клапанная группа компрессора П220 показана на рис. 6.6. Верхний торец буртика цилиндровой втулки 1 служит седлом кольцевого всасывающего клапана 3. Всасываемый пар-хладогент проходит через отверстия 2, просверленные в буртике цилиндровой втулки. Корпус всасывающего клапана 4, установленный на буртике цилиндровой втулки, служит седлом нагнетательных клапанов 12. Кольцевые пластины всасывающего 3 и нагнетательных 12 клапанов подпружинены. Специальный фланец 5, устанавливаемый с помощью четырех шпилек 6 на блок-картере 13, прижимает корпус всасывающего клапана к цилиндровой втулке. Этот фланец выполняет также роль направляющей для розетки 7 нагнетательных клапанов, прижатой к корпусу всасывающего клапана буферной пружиной 8. Буферная пружина, направляющие втулки 9 и 11, винт 10 и розетка 7 нагнетательных клапанов образуют ложную крышку. Такое устройство предохраняет механизм движения компрессора от больших перегрузок и гидравлических ударов при попадании жидкого хладагента в цилиндр. Под давлением несжимаемой жидкости розетка нагнетательных клапанов поднимается, сжимая буферную пружину, и жидкость перепускается в нагнетательную полость через каналы в нажимном фланце. Для обеспечения нормальной работы компрессора при длительной эксплуатации необходимы: качественное уплотнение в соединениях корпус всасывающего клапана – буртик цилиндровой втулки и цилиндровая 160 втулка – блок-картера; строгое соблюдение величины линейного мертвого пространства (зазор между днищем поршня и корпусом всасывающего клапана должен быть 0,8-1,2 мм). Рис. 6.6. Клапанная группа компрессора П220 6.6. САЛЬНИК КОМПРЕССОРА П220 Сальник компрессора П220 по принципу действия и конструкции однотипен с сальником компрессора П80. Сальник пружинный, торцового типа, двусторонний, маслозаполненный. Двустороннее уплотнение позволяет удерживать масло в камере сальника. Торцовое уплотнение в сальнике достигается за счет трения между стальными кольцами 1, вращающимися 161 вместе с валом, и неподвижными кольцами 2, выполненными из антифрикционного металлизированного графита. Предварительно сжатыми пружинами 6, расположенными в обойме 3, стальные кольца через нажимные кольца 4 и упругие кольца 5 прижаты к неподвижным. Упругие кольца из хладономаслостойкой резины или фторопласта компенсируют неточности сборки сальника, обеспечивая плотное прилегание трущихся колец, и одновременно служат уплотнением по валу. Рис. 6.7. Сальник компрессора П80 162 ГЛАВА VII ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ В судовых охладителях, устанавливаемых на судах, тепло от нагретых жидкостей передается в водоохладители забортной воды на главных двигателях, где охлаждению подвергается вода из зарубашечного пространства, масло, идущее на охлаждение, надувочный воздух, предназначенный для продувки и зарядки цилиндров, а также вода или масло, охлаждающие поршни. В других теплообменных аппаратах, наоборот, при помощи пара подогревают тяжелое топливо или забортную воду для промывки цистерн и грузовых танков на танкерах. Почти на всех теплообменных аппаратах тепло передается от более нагретой жидкости к менее нагретой жидкости, к более холодной, через промежуточную теплопроводную стенку, воспринимающую промежуточную температуру. Температура при передаче тепла через стенку изменяется приблизительно так, как показано на рис. 7.1. Охлаждаемая среда Охлаждающая среда Рис. 7.1. Температурный график теплопередачи через стенку В пограничном слое, прилегающем к стенке со стороны горячей жидкости, температура падает от средней температуры жидкости до температуры стенки. Небольшая разность температур наблюдается в самой стен163 ке, так как она обладает тепловым сопротивлением. На холодной стороне жидкость, соприкасающаяся со стенкой, имеет более высокую температуру, но затем в пограничном слое снижается до средней температуры массы жидкости, находящейся по другую сторону стенки. В некоторых случаях важно знать, какое влияние оказывает на эффективность работы теплообменного аппарата изменение количества охлаждающей воды. Для этого существуют графики, кривые, показывающие зависимость температуры воды охлаждающей рубашки главного двигателя и смазочного масла от количества охлаждающей воды. На этом графике по оси ординат откладывается разность температур охлаждающей рубашки воды и смазочного масла с одной стороны и охлаждающей воды – с другой, а по оси абцисс – количество забортной воды в процентах от номинального. Поток охлаждаемой жидкости и скорость теплопередачи приняты постоянным. 7.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Теплообменные аппараты трубчатого типа. На судах большой частью применяют теплообменные аппараты трубчатого типа (см. рис. 7.2). Рис. 7.2. Теплообменный аппарат трубчатого типа 164 Рис. 7.3. Трубчатый теплообменник с прямыми трубками – двухходовой: 1 – перегородки; 2 – трубная доска; 3 – прямые трубки: 4 – корпус теплообменника: 5 – термометр Внутри корпуса, к которому подключена циркуляционная система охлаждаемой жидкости, помещен пучок труб, закрепленных обоими концами в трубных досках. Перегородки в корпусе заставляют поток охлаждаемой жидкости несколько раз менять направление, пересекая пучок в поперечном направлении. По обоим концам корпуса имеются водяные коллектора, через которые охлаждающая жидкость проходит внутри труб. Рис. 7.4. Трубчатый теплообменный аппарат прямоугольного исполнения: 1-2 – охлаждаемые трубки; 3 – вход охлаждаемой жидкости; 4 – выход охлаждаемой жидкости; 5 – задняя крышка корпуса теплообменника; 6 – вход охлаждающей забортной воды; 7 – выход охлаждающей воды 165 7.3. МАСЛООХЛАДИТЕЛИ, ОХЛАДИТЕЛИ ПРЕСНОЙ ВОДЫ И ВОЗДУХА В маслоохладителях с прямыми трубками, применяемых на теплоходах и судах с паротурбинными установками, одна из трубных досок выполняется плавающей (подвижной); охлаждающая вода обычно прокачивается внутри трубок, а масло обтекает трубки снаружи. На рис. 7.5 показан типичный маслоохладитель, изготовляемый фирмой Бурмейстер и Вайн. Два таких маслоохладителя с поверхностью охлаждения по 80 м2 установлены на т/х «Ижевск-лес» мощностью 2900 э. л. с. По охлаждающей воде маслоохладитель двухходовой, трубки имеют наружный диаметр 11 мм и толщину стенок 1 мм. Масло обтекает трубки снаружи, делая шесть ходов поперек трубного пучка, для чего в маслоохладителе установлено пять перегородок. Для чистки маслоохладителя в нижней части его стального сварного корпуса имеются три горловины с заглушками. Водяные камеры литые. Одна из трубных досок плавающая с сальниковым уплотнением; для уплотнения используется кольцо из маслостойкой резины. Рис. 7.5. Маслоохладитель (F = 80 м2) Рис. 7.6. Маслоохладитель восьмиходовой со стороны масла 166 На рис. 7.6 показан маслоохладитель (паротурбинной установки) двухходовой со стороны охлаждающей воды и восьмиходовой со стороны масла. Трубки латунные с наружным диаметром 14 и толщиной стенок 1 мм. Одна из трубных досок подвижная с сальниковым уплотнением. 7.4. ТОПЛИВОПОДОГРЕВАТЕЛИ Топливоподогреватели предназначены для подогрева тяжелого топлива перед подачей его к форсункам двигателя. Подогрев производят в теплообменнике трубчатого типа с гладкими трубками или трубками, имеющим внутреннее устройство, при котором поток проходящего внутри труб топлива приобретает турбулентный характер, или с трубами, к которым припаиваются ребра (в этом случае поток проходит снаружи труб). Нагревающей средой является конденсирующий пар. Пучок ребристых труб, представляющий собой довольно компактный узел, показан на рис. 7.7. На рис. 7.7 можно видеть вертикальный маслоохладитель с поверхностью охлаждения 21 м2 турбогенератора. Маслоохладитель четырехходовой по охлаждающей воде и многоходовой по маслу. Рис. 7.7. Вертикальный маслоохладитель (F = 21 м2) дизель-генератора: 1 – подвод и отвод масла; 2 – подвод и отвод охлаждающей воды. 167 Латунные трубки имеют диаметр 15 и толщину стенок 1 мм. Верхняя трубная доска плавающая с сальниковым уплотнением. Для очистки этого маслоохладителя его корпус демонтируют. У всех рассмотренных маслоохладителей трубки из сплавов цветных металлов развальцованы обоими своими концами в трубных досках. У больших по поверхности охлаждения маслоохладителей иногда применяют трубки диаметром до 20 мм при F = 240 м2. На теплоходах с неограниченным районом плавания в большинстве случаев устанавливают по два маслоохладителя, каждый из которых рассчитан на отвод тепла при мощности главного двигателя, составляющей 60% от номинальной. Установка одного маслоохладителя допускается на теплоходах сравнительно небольшой мощности с ограниченным районом плавания. Суммарная поверхность охлаждения обоих маслоохладителей в среднем составляет 27 м2 на 1000 э. л. с. мощности главного двигателя при охлаждении поршней маслом и до 15 м2 на 1000 э. л. с. при охлаждении поршней главного двигателя пресной водой. Конструкции трубчатых охладителей пресной воды, применяемых на теплоходах, сходны с конструкциями маслоохладителей. В некоторых случаях теплообменный аппарат одной и той же конструкции используется либо в качестве маслоохладителя либо в качестве охладителя пресной воды. Если такой унификации не предусматривается, конструкция охладителей пресной воды несколько проще: отсутствуют горловины для удаления отстоя и осадков. На большинстве теплоходов установлено по два охладителя пресной воды цилиндров главного двигателя, реже – по одному. Суммарная поверхность охлаждения охладителей пресной воды цилиндров в среднем составляет от 23 до 29 м2 на 1000 кВт мощности главного двигателя. На рис. 7.8 показан подогреватель топлива типа «Паракойл». Нагревательные элементы у Рис. 7.8. Подогреватель этого подогревателя прямые, состоят из стальтяжелого топлива типа «Паракойл» ных оребренных трубок, нижние концы которых 168 развальцованы в трубной доске. Верхние концы трубок открыты, а нижние развальцованы в трубной доске. Греющий пар поступает через патрубок проходит через трубки и затем удаляется через патрубок. Топливо для подогрева подходит к парубку и таким образом снаружи греющие элементы омываются подогреваемым топливом. В стальном корпусе подогревателя расположены сегментные перегородки, обеспечивающие поперечное обтекание топливом пучка труб. Зарубежные фирмы изготовляют подогреватели топлива и иных конструкций. Так в подогревателе типа «Сунрод» греющий элемент представляет собой трубку, покрытую большим числом медных шипов, загнутых по направлению движения подогреваемого топлива. В подогревателях типа ТОДД, предназначенных для подогрева топлива при небольших его расходах, греющий элемент представляет собой изогнутую по спирали трубку – змеевик, внутри которой протекает топливо. 7.5. ОХЛАДИТЕЛИ НАДУВОЧНОГО ВОЗДУХА Охладители надувочного воздуха дизелей обычно применяются с оребренными снаружи трубками, внутри которых протекает забортная вода. Рис. 7.9. Трубчатый охладитель воздуха фирмы Зульцер. 1 – водяные камеры; 2 – трубные доски; 3 – оребренные трубки; 4 – резиновое кольцо; 5 – подвод и отвод охлаждающей воды 169 На рис. 7.9 показана конструкция трубчатого охладителя воздуха двигателя фирмы «ЗУЛЬЦЕР». Оребренные снаружи трубки 3 развальцованы в трубных досках 2. Для разгрузки трубок от термических напряжений нижняя трубная доска выполнена подвижной и уплотнена резиновым кольцом 4. Охлаждающая забортная вода подводится по одному из патрубков 5, проходит в два хода по трубкам и отводится через другой патрубок 5. Охлаждаемый воздух поперечно обтекает трубный пучок снаружи (перпендикулярно плоскости рисунка). Сходную конструкцию имеет охладитель воздуха двигателя фирмы Зульцер, показанной на рис 7.9 и двигателя МАН-Б&В на рис. 7.10. Рис. 7.10. Воздухоохладители на входе в цилиндры двигателя фирмы МАН-Б-В Рис. 7.11. Общий вид конструкции воздухоохладителя малооборотного фирмы МАН-Б-В 170 7.6. ПЛАСТИНЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ В настоящее время на современных судах применяется пластинчатые теплообменные аппараты типа «Де Лаваль», используемые в качестве маслоохладителей охладителей пресной воды, подогревателей воды в испарительной установках. На рис. 7.12 показана конструкция пластины. Каждая пластина штампована желобчатым способом, имеет четыре отверстия для подвода и отвода греющей и нагреваемой сред. Между пластинами установлены резиновые прокладки, благодаря которым обеспечивается плотность и распределяются потоки охлаждаемой и нагреваемой сред в каналы между смежными пластинами. Резиновые прокладки устанавливаются на клею в специальных пазах. Рифленые пластины вызывают турбулентный поток обоих жидкостей (см рис. 7.12) и тем самым способствуют лучшей теплопередаче. Рис. 7.12. Внешний вид пластины и движение противотока греющей и нагревающей сред На рис. 7.13 представлен пластинчатый теплообменный аппарат, состоящий из ряда пластин 5, прижатых с помощью нажимной плиты 6 и стяжных болтов 7 к станине 4. Охлаждаемая и нагреваемая среды подводятся 171 к аппарату и отводятся от него через патрубки. На опорные штанги 1 при сборке и разборке аппарата подвешивают пластины 5. Рис. 7.13. Теплообменный аппарат пластинчатого типа Схема течения охлаждаемой и нагреваемой сред в каналах между пластинами может быть различной. На рис. 7.15 показана схема, при которой обеспечен противоток, причем по одной группе параллельно включенных каналов охлаждаемая среда течет вверх (сплошные линии), а по другой – нагреваемая среда течет вниз (штриховые линии). Возможно последовательное включение нескольких групп, по несколько групп, по несколько каналов. Рис. 7.14. Схема движения противотока в пластинчатом теплообменнике 172 7.7. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Тепло- и массообменные аппараты широко распространены на судах, они различны по принципу действия и конструктивному исполнению. Каждый аппарат должен обслуживаться в строгом соответствии с инструкцией по его обслуживанию. Все тепло-массовые аппараты непрерывно работают в течение продолжительного периода, а в отключенном состоянии должны постоянно находиться в готовности к действию. В период эксплуатации возникает необходимость регулирования температуры охлаждаемой жидкости. Регулирование температуры в теплообменных аппаратах. Если охлаждающей жидкостью является забортная вода, то регулирование температуры охлаждаемой жидкости в теплообменных аппаратах можно осуществлять тремя основными способами: • Путем перепуска части потока охлаждаемой жидкости помимо охладителя, в то время как оставшаяся часть пропускается через охладитель; • Дросселированием водяного потока или перепуском части охлаждающей воды помимо охладителя; • За счет регулирования температуры воды на входе в охладитель, осуществляемого в судовых в судовых системах перепуском части выходящей из охладителя нагретой воды в приемную полость насоса. Последний вариант не обеспечивает удовлетворительного регулирования и применяется часто в комбинации с первыми двумя способами. При всех трех способах регулирования можно применять автоматику, но лишь при втором способе приемлемо ручное управление. Как правило, регулирующий клапан забортной воды следует устанавливать за охладителем во избежания давления в нем, приводящего к возникновению кавитации с последующей аэрацией воды. Это особенно важно в том случае, если теплообменный аппарат монтируется в верхней части системы забортной воды и выше ватерлинии. Значительное снижение скорости потока в трубах теплообменника может привести к отложению ила в горизонтальных трубках. Для регулирования потока охлаждаемой жидкости через охладитель можно применять регулирующие клапаны с непосредственным воздействием от температурного датчика, но обычно для этих целей используют пневматический привод. В теплообменных аппаратах, где подогревающей средой является пар, применяют автоматические системы регулирования. 173 Постоянная готовность теплообменника к действию требует от обслуживающего персонала пунктуального проведение планово-предупредительных осмотров и ремонта. При уходе за теплообменными аппаратами основное внимание нужно обращать на то, чтобы теплопередающие поверхности были чистыми, а каналы и проходы не засорены. Загрязнение аппарата выразится в росте разности температур охлаждающей и охлаждаемой жидкостей с течением времени, сопровождаемом обычно увеличением разности давлений на входе и выходе при неизменном расходе. Наиболее частой причиной снижения эффективности работы теплообменника является засорение его со стороны забортной воды. Способ очистки водяной части охладителя зависит от его конструкции. Если охладитель трубчатый, то в аппаратах малого размера пучок труб вынимают из корпуса. В более крупных аппаратах доступ к трубам открывается при снятии крышек коллекторов. Наросты, грязь, накипь удаляют при помощи инструмента, подставляемого предприятием – изготовителем аппарата. Перед установкой охладителя на судне после ремонта рекомендуется произвести промывку его пресной водой. В некоторых аппаратах, таких как охладитель масла, охлаждающего поршни двигателя, загрязнение и образование осадков может происходить на наружной поверхности труб. В большинстве случаев предприятия-изготовители рекомендуют производить промывку охладителя химическими веществами на месте без его разборки. В теплообменниках пластинчатого типа, согласно рекомендациям предприятия-изготовителя, производят разборку пластин и механическую чистку их поверхностей. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить покрытие пластин в канавках районе окон. В случае замены уплотнений следует строго придерживаться инструкции заводаизготовителя. Коррозия, возникшая вследствие воздействия забортной воды, может вызвать разрушения теплопередающих поверхностей и утечку жидкости. Малую утечку одной жидкости в другую можно обнаружить на сразу, большую же утечку установить легко, например по уменьшению количества смазочного масла или воды, охлаждающей рубашки цилиндров. 174 7.8. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ По перепадам температур и давлений рабочих сред, определенных на основе показаний штатных приборов (термометров и манометров), контролируется загрязненность теплообменника. Очистка теплообменника производится при выходе перепадов температур и давлений за пределы, установленные инструкцией по эксплуатации. Определение загрязненности воздухоохладителя при отсутствии штатных термометров производится на основе измерений температур поверхностей воздушных и водяных входных и выходных патрубков (труб) с помощью контактных термометров. На основе осмотра (при снятой крышке теплообменника) с помощью эндоскопов определяется состояние трубок (наличие трещин, свищей, пропусков в соединениях трубок с трубной доской). На основе измерений с помощью толщиномера определяется износ стенок корпусов, труб и других элементов теплообменника. В теплообменниках трубчатого типа любой конструкции место утечки выявить несложно. После спуска забортной воды и снятие коллектора концы труб открываются, и протекание жидкости через дефектную трубу можно обнаружить сразу, если охлаждаемой жидкостью служит масло или вода. Если же требуется обнаружить утечку в воздухоохладителе, конденсаторе то нужно поочередно глушить каждую трубу с одного конца и подавать сжатый воздух с другого. Утечку можно обнаружить по манометру: давление в этой трубе не будет держаться. В большие по габариту теплообменные аппараты, такие как главный конденсатор, где трудно добиться, чтобы трубы были сухими, обычно вводят в корпус люминесцентную краску. Если на трубы конденсатора и трубные доски направить ультрафиолетовый свет, то любое протекание легко обнаружится, так в этом месте краска засветится ярко-зеленым цветом. В теплообменных аппаратах пластинчатого типа единственным способом обнаружения утечки является визуальный осмотр поверхности пластин. В период длительной стоянки рекомендуется осушать водяную сторону теплообменных аппаратов производить их чистку и промывку пресной водой, после чего аппараты рекомендуется оставить сухими до тех пор, пока судно снова не будет наплаву. 175 7.9. ВЕНТИЛЯЦИЯ И ОСУШЕНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Для обеспечения исправной работы теплообменные аппараты необходимо заполнить забортной водой полностью. В аппаратах с вертикальным расположением труб или пластин вентиляция осуществляется автоматически. Если поток направлен снизу вверх, так же легко происходит вентиляция и при горизонтальном расположении труб или пластин в одноходовом и многоходовом вариантах при условии, что вход воды выполнен снизу, а выход – сверху. При подобной конструкции вода полностью спускается из водяной полости при осушении водяной системы. При конструкции теплообменника, отличной от рассмотренной, в верхней точке водяной полости устанавливают воздушный краник, который открывается при первом заполнении водяной полости, а затем лишь периодически для проверки заполнения аппарата в нижней части аппарата оборудуется спускная пробка. 176 ГЛАВА VIII ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ МОРСКИХ СУДОВ 8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК Судовые водоопреснительные установки (СОУ) предназначены для получения опресненной воды из забортной. Опресненная вода, полученная в СОУ, применяется для технических целей и бытовых нужд. По способу опреснения водоопреснительные установки (СОУ) разделяют на три группы: • Дистилляционные, • Электродиализные, • Обратноосмические. По роду источника тепла (паровые, утилизационные, универсальные, электрические). В настоящее время на судах с дизельной установкой исключительно применяются вакуумные одноступенчатые утилизационные водоопреснительные испарители забортной воды, использующие тепло охлаждающей пресной воды, замкнутой системы охлаждения главного двигателя. Из всего многообразия конструкций водоопреснительных утилизационных установок у всех опреснителей есть общие принципы компоновки и комплектации вспомогательным оборудованием. Ниже будут рассмотрены наиболее типичные и распространенные типы утилизационных водоопреснительных установок. На рис. 8.1 приведена простейшая схема конструкции вакуумной одноступенчатой утилизационной водоопреснительной установки, которая включена в систему охлаждения главного двигателя. Греющая батарея испарителя образована прямыми трубками. Греющая вода от главного двигателя с температурой 65-70°С поступает в трубки испарителя кипящего типа, у которых поверхность нагрева расположена в самой нагреваемой воде (поэтому испарение в них сопровождается кипением испаряемой воды во всем объеме). Образующаяся в камере испарения паро177 водяная смесь поступает в сепаратор, из которого осушенный пар уходит в конденсатор, а рассол удаляется гидравлическим эжектором. Для удаления из конденсатора воздуха и поддержания разряжения служит водоструйный эжектор, рабочая вода к которому подается отдельным электроприводным насосом забортной воды. Дистиллят удаляется из конденсатора насосом. Рис. 8.1. Схема конструкции вакуумной одноступенчатой утилизационной водоопреснительной установки 8.2. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТИПА «Д» На рис. 8.2 представлена конструктивная схема и внешний вид водоопреснителя «Д». Особенности опреснителя заключаются в следующем: теплообменную часть греющей батареи представляет вертикально расположенные мельхиоровые трубки 1, развальцованные в латунных досках, внутри которых происходит процесс кипения морской воды. В верхней расширенной части находится горизонтальный жалюзный сепаратор 2 и двухходовой прямотрубный конденсатор 3. Относительная большая высота парового пространства в сочетании с жалюзным сепаратором позволяет получить дистиллят с солесодержанием не более 8 мг/л. В центре нагревательной батареи оставлена цилиндрическая шахта для циркуляции рассола. В ней установлена центральная труба, по которой рассол сливается к эжектору. Уровень рассола устанавливается на высоте верхнего среза сливной трубы 4. 178 Рис. 8.2. Конструктивная схема опреснителя типа «Д» Рис. 8.3. Общий вид опреснителя типа «Д»: Принципиальная схема утилизационной вакуумной ВОУ типа «Д» представлена на рис. 8.4. Забортная вода центробежным насосом 11 прокачивается через трубки конденсатора 6, где нагревается за счет теплоты конденсации пара. Часть выходящей из конденсатора воды направляется в качестве рабочей среды в рассольно-воздушный эжектор 9. Другая часть, равная примерно четырехкратной производительности ВОУ, поступает на питание испарителя 12. Греющая вода от главного двигателя поступает в межтрубное пространство испарителя по трубопроводу 3 и, пройдя между поперечными сегментными перегородками, нагревает стенки трубок испарителя, где происходит кипение и испарение забортной воды. Образовавшийся пар проходит через жалюзийный сепаратор 7 поступает в конденсатор 6, где конденсируется, и дистиллят самотеком стекает в сборник 13. Сборник 179 дистиллята оборудован регулятором уровня для пуска и остановки дистиллятного насоса 14, уравнительной трубой 19. Дистиллятный насос забирает дистиллят из сборника и направляет его к электромагнитному клапану 16, который распределяет отвод дистиллята. При нормальной солености воды она направляется в цистерну пресной воды, при повышенной – снова в испаритель через дроссельную шайбу 20. Рис. 8.4. Принципиальная схема утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа «Д»: 1 – ротаметр (датчик расхода); 2 – соленомер; 3 – трубопроводы подвода и отвода греющей воды к испарителю; 4 – трубопровод для отвода конденсата; 5 – трубопровод подвода греющего пара; 6 – двухходовой конденсатор; 7 – жалюзийный сепаратор; 8 – медный отбойник; 9 – воздушно-рассольный эжектор; 10 – трубопровод отвода рассола; 11 – насос забортной воды; 12 – мельхиоровые трубки испарителя; 13 – сборник дистиллята; 14 – насос откачки дистиллята; 75 – реле давления; 16 – электромагнитный клапан; 17 – невозвратно-запорный клапан; 18 – диафрагма; 19 – уравнительная труба сборника дистиллята; 20 – дроссельная шайба При падении давления на нагнетательной стороне дистиллятного насоса срабатывает реле давления 15 которая отключает насос, т. е. прекращается откачка дистиллята. 180 Неиспарившаяся морская вода (рассол) по отводной трубе, направляется к эжектору 9, сюда же из конденсатора по трубопроводу поступает паро-воздушная смесь, которая вместе с рассолом отводится за борт. При снижении давления рабочей воды перед эжектором 9 до 0,1 МПа, невозвратно-запорный клапан 17 автоматически перекрывает подачу питательной воды в испаритель, тем самым предохраняя испаритель от затопления. На системе питательной воды испарителя установлена диафрагма 18, которая предназначена для ограничения подачи воды в испаритель. Замер солесодержание осуществляется соленомером 2, к которому дистиллят поступает через установленную на отводном трубопроводе дроссельную диафрагму. Производительность установки и расход питательной воды контролируется ротаметрами. Кратковременная работа испарителя обеспечивается за счет подвода греющего пара от котла и отвода конденсатора по трубопроводу 5 и 4. Контроль режима работы ВОУ осуществляется с помощью термометров: измеряется температура греющей воды на входе в испаритель и на выходе из него, также температура воды на выходе из конденсатора. Контроль вакуума в ВОУ осуществляется по вакуумметру. Данный тип ВОУ работает с коэффициентом продувания, равным трем. 8.3. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА «АТЛАС» Самые распространенные водоопреснительные установки на морских транспортных судах – это установки фирмы «Атлас» (Дания). На рис. 8.5 показан общий вид водоопреснительной установки фирмы «Атлас». Фирма «Атлас» выпускает водоопреснители уменьшенных размеров и габаритов серии АФГУ – общий вид этой серий показан на рис. 8.6. Основу конструкций составляет стальной вертикальный цилиндрический барабан с крышкой, играющую роль сухопарника. К нижней части барабана крепится цилиндрическая вертикальная прямотрубная нагревательная батарея. Тепловая схема вакуумной ВОУ «Атлас» приведена на рис. 8.7. Часть охлаждающей воды главного двигателя с температурой 65-70°С пропускается через испаритель 19. В испарителе греющая вода, омывая трубки снаружи, отдает часть теплоты на испарения забортной морской воды. Морская вода подается в нижнюю часть крышки батареи и проходит внутри трубок, прокачиваемая центробежным насосом 10. Процесс испарения 181 Рис. 8.5. Общий вид глубоковакуумной опреснительной установки «АТЛАС» Рис. 8.6. Общий вид водоопреснителя «АТЛАС», серия АФГУ морской воды происходит при температуре 38-40°С, за счет восприятия тепловой энергии охлаждающей воды главного двигателя. Эта температура является температурой насыщения забортной воды вследствие создаваемого и поддерживаемого вакуума (порядка 93%) в водоопреснителе с помощью эжектора. Образовавшийся пар в испарителе проходит через отбойный щит сепаратора и достигает горизонтального конденсатора, который встроен в сухопарник и отделен от основного парового пространства внутренним кожухом. В конденсаторе пар конденсируется и в виде дистиллята отводится дистилляторным насосом 15 – при нормальной солености дистиллята в цистерну, при повышенной солености через соленоидный клапан 23 обратно в испаритель. Изменение температуры забортной воды приводит к соответствующему изменению и температуры насыщения в испарителе. Количество греющей воды, подаваемой в испаритель, в три–четыре раза больше по сравнению с питательной (забортной). Благодаря этому, а также низкой температуре испарения образования накипи на поверхности теплообмена испарителя будет минимальным. Водоопреснитель обслуживается двумя эжекторами. Эжектор 7 соединен трубопроводом с конденсатором и обеспечивает отсос воздуха для 182 создания вакуума и его поддержание порядка 93-95%. Эжектор 6 служит для отсоса соленой воды (рассола) из сепаратора, которая не успела испариться и была занесена из испарителя, Центробежный насос 10 обеспечивает эжектора рабочей воды, а насос 9 предназначен для охлаждения конденсатора. Рис. 8.7. Тепловая схема утилизационной вакуумной ВОУ «Атлас»: 1 – трубопровод стравливания пара в атмосферу; 2 – конденсатор; 3 – сепаратор; 4 – трубопровод охлаждающей воды; 5 – трубопровод свежего пара; 6 – водяной эжектор; 7 – воздушный эжектор; 8 – расходомер; 9 – насос охлаждающей воды; 10 – насос подачи рабочей воды на эжекторы и в испаритель; 11 – трубопровод дистиллята в емкость; 72 – трубопровод конденсата; 13 – трубопровод дистиллята; 14 – датчик; 15 – дистиллятный насос; 16 – кран отбора пробы дистиллята; 17 – зуммер; 18 – соленомер; 19 – испаритель; 20 – сопло; 21 – редукционный клапан; 22 – фильтр; 23 – соленоидный клапан; 24 – манометр; 25 – конденсатный насос; 26 – трубопровод конденсата 183 Водоопреснительная установка может работать на свежем паре от трубопровода 5 через редукционный клапан 21. Управление количеством забортной воды, подаваемой в испаритель, осуществляется посредством расходомера (ротометра) 8. Соленость дистиллята, получаемого в ВОУ типов «Д»и «АТЛАС», составляет не более 8 мг/л CI (0,8° Б) при солесодержании рассола 50 тыс. мг/л, Контроль режима работы ВОУ обеспечивается контрольно-измерительными приборами. Давление и температура контролируется манометрами и термометрами. Качество получаемого дистиллята контролируется соленомером 18. В случае засаливания дистиллята подается сигнал с помощью зуммера 17. Коэффициент продувания ВОУ «АТЛАС» составляет 2-3. Показатели режима работы установок «АТЛАС» 1 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Температура испарения – 38°С Давление пара – 0,068 атм Температура греющей воды, поступающей в испаритель – 60-65°С Понижение температуры греющей воды после испарителя – 5-15°С Температура забортной воды – 28- 30°С Нагрев воды в конденсаторе – 4-8°С Содержание хлоридов в дистилляте – 6 мг/л Давление рабочей воды, поступающей к эжектору – 38-40 м вод. ст. Давление нагнетания эжектора – 2 м вод. ст. 8.4. ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА «НИРЕКС» Водоопреснительные установки фирмы «НИРЕКС» достаточно надежно зарекомендовали себя в эксплуатации и в настоящее время широко распространены на дизельных судах. Отличительной особенностью опреснителей «НИРЕКС» является применение пластинчатых теплообменников для испарителя и конденсатора (см. рис. 8.8). Пластины, разделяющие теплообменивающиеся среды, показаны на рис. 8.8, А, а пластинчатый теплообменный аппарат на рис. 8.9. Пластины изготовлены из нержавеющей стали с выштампованными канавками, которые образуют поверхность теплообмена. В каждой пластине имеется по четыре отверстия, каждые два их них служат для подвода и отвода соответственно греющей и нагреваемой воды. Теплообменные аппараты (рис. 8.8, б) представляют собой ряд плас184 Рис. 8.8. а) пластина; б) пластинчатый теплообменный аппарат б) 1 – патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды; 2 – опорные штанги; 3 – стяжные болты; 4 – нажимная плита; 5 – пластины; 6 – станина Рис. 8.8, А. Схема пластинчатого теплообменника и движение греющей и нагреваемой сред тин с резиновыми прокладками между ними, собранных в пакеты и сжатых болтами между двумя плитами. Благодаря прокладкам образуются каналы для греющей и нагреваемой сред, а их конфигурация обеспечивает омывание каждой из пластин с одной стороны греющей средой, а с другой – нагреваемой (см. рис. 8.10). Таким образом создаются полости конденсатора и испарителя, образованные параллельно расположенными пластинами. В испарителе полости между собой соединены последовательно, а в секции конденсатора – параллельно. 185 Рис. 8.9. Общий вид водоопреснительной установки фирмы «НИРЕКС» Параметры режима работы ВОУ «НИРЕКС» 1. 2. 3. 4. 5. Температура греющей воды – 60- 65°С Температура испарения забортной воды – 45- 48°С Понижение температуры греющей воды в испарителе – не более 4°С Содержание хлоридов в дистилляте – 6 мг/л CI Коэффициент продувания – 4- 5 Общий вид опреснителя «НИРЕКС» и его компоновка представлена на рис. 8.9, а тепловая схема водоопреснительной установки «НИРЕКС» с пластинчатыми теплообменными аппаратами показана на рис. 8.10. Рассмотрим работу ВОУ. Греющая вода от системы охлаждения главного двигателя по трубопроводу 3 подается в испаритель 4. От системы охлаждения забортной воды забортная вода подается в конденсатор 6 и в испаритель 4. Пароводяная смесь из испарителя поступает в сепаратор 5, в котором 186 происходит отделение капелек воды от пара, а неиспарившийся рассол с помощью эжектора 13 и насоса 14 удаляется за борт. Подача рабочей воды на эжектор осуществляется сдвоенным электроприводным насосом 14. Далее пар попадает в конденсатор 6, где конденсируется и полученный дистиллят удаляется эжектором 12, где в качестве рабочей воды используется дистиллят, подаваемый из сборника 11 сдвоенным насосом 10, в сборник 11, откуда воздух выходит через трубу 15. Охлаждение дистиллята, подаваемого в сборник, производится рабочей водой, циркулирующей по контуру сборник–насос–эжектор. Поддержание постоянного уровня в сборнике 11 осуществляется с помощью трубки 15, через которую излишки дистиллята удаляются и затем откачиваются насосом 10 в цистерну. Рис. 8.10. Тепловая схема водоопреснительной установки «НИРЕКС» пластинчатыми теплообменными аппаратами: 1 – трубопровод подвода забортной воды; 2 – ротаметр; 3 – трубопровод подвода и отвода греющей воды; 4 – испаритель; 5 – сепаратор; 6 – конденсатор; 7 – электромагнитный клапан; 8 – соленомер; 9 – расходомер; 10 – насос; 11 – сборник дистиллята; 12 – эжектор; 13 – эжектор; 14 – сдвоенный электроприводной насос; 15 – трубка регулировка уровня Приготовленный в установке дистиллят удаляется из сборника насосом 10, на трубопроводе дистиллята установлены расходомер 9, датчик соленомера 8, и электромагнитный клапан сброса засоленного дистиллята 7, Сброс засоленного дистиллята через электромагнитный клапан 7 и включение сигнального устройства происходит при содержании хлоридов более 80 мг/л CI. 187 8.5. АДИАБАТНЫЕ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ТИПА «НИРЕКС» Водоопреснительные установки с адиабатным испарителями подразделяются на проточные и циркуляционные: – в проточных неиспарившаяся в камере испарения забортная вода удаляется рассольным насосом за борт; – в циркуляционных неиспарившаяся морская вода в испарительной камере циркуляционном насосом вновь подается в подогреватель. Испарение морской воды в опреснительных установках с адиабатным испарителем происходит в испарителе за счет резкого понижения давления в условиях адиабатного процесса, т.е. без подвода теплоты. Удельный расход теплоты в установках с адиабатным проточными испарителями относительно велик, так как часто до 98-99 % нагретой воды удаляется за борт. В опреснительных установках с адиабатными циркуляционными испарителями удельный расход теплоты в 2-4 раза меньше по сравнению с таковым в установках с адиабатными проточными испарителями. В судовой практике обычно используется опреснительная установка фирмы «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа, имеющими циркуляционный контур рассола и конденсатор смесительного типа. Схема водоопреснительной установки «Нирекс с камерами испарения бесповерхностного типа приведена на рис. 8.11. Греющая вода из системы охлаждения главного двигателя подается в подогреватель 2, отдает часть тепла забортной воде и рассолу, подаваемым насосом 15. Нагретый рассол поступает в камеру испарения 3, где разбрызгивается и частично испаряется. Неиспарившаяся его часть стекает вниз испарителя и откуда насосом 15 вновь подается вместе с добавляемой забортной водой в подогреватель 2, а затем в испаритель 3. отделение капелек влаги от пара, образовавшегося в испарителе, осуществляется в сепараторе 4. Далее пар поступает в конденсатор 5 смесительного типа, где он смешивается со струйками охлажденного дистиллята, который вытекает через отверстия в днище, расположенном сверху бачка, конденсируется. Дистиллят из сборника конденсатора с помощью левой секции дистиллятного насоса прокачивает его через охладитель 6, а затем в конденсатор 5, вторая ступень этого насоса полученный дистиллят, который сливается через переливную трубу, направляет в расходомер и далее в цистерну. Охладитель 6 прокачивается забортной водой по системе 7 цир188 куляционным насосом двигателя, который одновременно подает забортную воду на подпитку испарителя к масляному и водяному холодильникам главного двигателя. Поддержание вакуума и удаление паровоздушной смеси из конденсатора и избытка рассола из сепарационной камеры испарителя осуществляется с помощью водоструйного эжектора 13, в котором в качестве рабочей среды используется забортная вода, подаваемая насосом 8. Этим же насосом удаляется за борт рабочая вода рассол и воздух после эжектора. При повышенном солесодержании дистиллята соленомер 11 дает сигнал на открытие электромагнитного клапана 10 и подсоленный дистиллят сбрасывается в льяла. Рис. 8.11. Схема водоопреснительной установки «Нирекс» с камерами испарения бесповерхностного типа: 1 – трубопровод подвода греющей воды; 2 – подогреватель; 3 – камера испарения; 4 – сепаратор; 5 – конденсатор; 6 – охладитель дистиллята; 7 —трубопровод подвода рабочей воды; 8 – насос рабочей воды; 9 – трубопровод продувания рассола; 10 – электромагнитный клапан; 11 – соленомер; 12— расходомер; 13 – водоструйный эжектор; 14 – дистиллятный насос; 15 – насос продувания рассола 189 8.6. ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПА ОБРАТНОГО ОСМОСА Водоопреснительное установки, использующие принципы обратного осмоса, пока не получили широкого использования в судовых энергетических установках. Метод опреснения морской воды так называемого обратного осмоса обусловлен существованием сольватов. Основу таких опреснителей составляет мембрана, являющаяся проницаемой для воды и непроницаемой для растворенных в ней солей (сольватов). Забортная вода с одной стороны мембраны находится под давлением, превышающим осмотическое. Под действием этого давления часть воды без солей проходит через мембрану, а оставшаяся с повышенным содержанием солей удаляется за борт. Осмотическое давление при температуре забортной воды 25°С и солесодержании 1 г/л составляет 0,07 МПа, а при солесодержании 50 г/л – 40,4 МПа. Мембраны в таких опреснителях выполняются из триацетата целлюлозы в виде пучка полых волокон с внутренним диаметром 40 мкм и наружным 85- 200 мкм. Для опреснительных установок обратного осмоса необходима предварительная обработка морской воды, которая заключается в следующем: вода проходит через сеточный фильтр с размером ячейки 0,3 мм, центробежный сепаратор для отделения ила и песка с размерами частиц более 200 мкм, далее через песчаный фильтр и затем поступает к насосу с давлением 5-7 МПа. При работе таких опреснителей необходимо постоянно контролировать и регулировать установленные нормы водного режима. Принципиальная схема опреснителя фирмы «ROCHEM» представлена на рис. 8.12. Система фирмы «ROCHEM» работающая на принципе обратного осмоса является модульными системами, разработанными с учетом технических требований для обессоливания морской воды. Предварительная очистка морской воды производится в песчаном фильтре 2 и фильтр-патроне 3. Песчаный фильтр заполняется песком, песчинки которого имеют разные размеры по диаметру: 3,0-5,0 мм 210 кг, 2,0-3,0 мм 350 кг, 0,3-0,7 мм 420 кг – всего 880 кг. В корпусе патронного фильтра находятся 6 патронных фильтров. Морская вода подается одним из насосов 1 в песчаный фильтр 2 и пропускается через него и далее через фильтр-патрон 3. Для прокачки мембранных ДТ модулей предназначен насос высокого давления 4 с давлением 190 10-15 Мпа. Морская вода сплошным потоком падает на мембранные фильтры ДТ-модулей 5. Она проходит через серию связанных мембранных фильтров, и часть ее в виде обессоленной чистой воды стекает в трубопровод отвода в цистерну. Другая часть в виде рассола удаляется за борт. Рис. 8.12. Принципиальная схема опреснителя фирмы «РОХЕМ» с диско-трубными модулями: 1 – подкачивающие насосы; 2 – песочный фильтр; 3 – патронные фильтры; 4 – насос высокого давления; 5 – корпус диско-трубных модулей; 6 – раскисляющий фильтр Рис. 8.13. Схема капсулы диско-трубного модуля: а) капсула модуля в сборе; б) мембрана модуля; 1 – фланец верхний; 2 – кольцевая полость опресненной воды; 3 – стержень блока мембран; 4 – фланец нижний; 5 – корпус диско-трубного модуля; 6 – блок мембран. А – вход морской воды; В – выход опресненной воды; С – выход рассола. 191 Рис. 8.14. Схема конструкции диско-трубного модуля в сборе с блоком мембран: 1 – патрубок выхода опресненной воды; 2 – патрубок входа морской воды; 3 – металлический корпус модуля; 4 – стержень блока мембран; 5 – блок мембран; 6 – фланец верхний; 7 – патрубок выхода рассола Получаемая обессоленная вода содержит растворенный в воде углекислый газ СО2, его наличие понижает РН до 6,0-6,5. Присутствие в воде свободного углекислого газа вызывает коррозию железа, в результате чего вода окрашивается в коричневый цвет. Для исключения данного явления в системе отвода обессоленной воды установлен раскисляющий фильтр 7. Раскисляющий фильтр заполнен доломитом – веществом, способным поглощать углекислый газ, после прохождения обессоленной воды через доломит РН устанавливается 7,0. Рассмотрим устройство и сущность обессоливания морской воды в мембранном диско-трубном модуле. Схема капсулы модуля и мембраны показаны на рис. 8.13., а общий вид капсулы в сборе приведена на рис. 8.14. Длина капсулы модуля Диаметр капсулы Вес капсулы Количество мембранных вставок /подушек Количество гидравлических дисков – 1000 мм – 226 мм – 49 кг – 169 шт. – 170 шт. Основными составляющими частями модуля являются диско-мембранные блоки и цилиндрический корпус оболочки, работающий под давлением. Мембранные подушки одеты на центральный стержень внутри цилиндрического корпуса модуля. Каждая мембрана с обоих сторон пок192 рыта промокательными дисками и образуют самостоятельную секцию – подушку. Диско-мембранный блок вставлен внутрь цилиндрического корпуса оболочки. Отверстия цилиндрического корпуса закрыты фланцами с кольцевыми прокладками. Промокательные диски, покрывающие мембранную подушку, удерживают давление на ее поверхности. Процесс опреснения обусловлен существованием сольватов. Морская вода под давлением 10-15 МПа прокачивается сквозь металлические корпуса капсул модуля и наличие мембран, которые имеют сечение на порядок меньше, чем размеры сольватов пропускают воду. Поэтому сольваты остаются на поверхности мембран, внутри корпуса капсулы, а вода, свободная от растворенных солей попадает в сборник чистой. Оттуда чистая вода вытекает через кольцевую полость, распложенного у центрального отверстия -В- и удаляется. Мембранное пространство и сборник чистой воды устроены как разделительная часть гидравлического диска. Разделительное пространство образует открытый канал пресной воды. Таким образом, по пути к разгрузочному отверстию -С-, выходу рассола, морская вода проходит через каждую мембранную секцию. Солевой компонент морской воды увеличивается в секциях по мере того, как чистая вода в каждой секции отделяется от морской. В результате такого явления создается тенденция к накоплению мельчайших коллоидных органических и неорганических частиц на поверхности мембран и по этой причине происходит снижение производительности опреснителя и повышенное солесодержание чистой воды. В процессе эксплуатации при снижении производительности мембран на 10-15 % необходимо производить химочистку по рекомендации фирмы-изготовителя «РОХЕМ». Система оборудована клапанами, позволяющими производить химочистку с применением химикатов закрытой циркуляцией, в процессе которой коллоидные грязные частицы и кристаллы, находящиеся на поверхности мембран могут быть очищены и удалены в специальный очистной танк. Давление воды в процессе промывки должно быть 10-20 бар, и температура воды 35-45°С. Одновременно производят промывку песчаного фильтра способом обратной промывки с подачей сжатого воздуха с давлением 1 бар в течение 15 минут. После этого фильтр-патроны заменяют, при нормальной работы обессолевателя фильтр-патроны должны меняться через каждые 700 часов его работы и при каждой химической промывке. 193 ГЛАВА XI СУДОВЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ДИЗЕЛЬ<ГЕНЕРАТОРЫ 9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Судовые дизель#генераторы (ДГ) переменного тока осуществляют электрофицирование судов и должны не только отвечать действующим нормативным требованиям, но и совершенствоваться в соответствии с современными тенденциями развития судо# и дизельлестроения. Зарубежные фирмы выпускают множество разнообразных моделей вспомогательных, аварийных и стояночных ДГ с мощностью 3,5-5200 кВт для транспортных и пассажирских судов, судов рыбопромыслового флота, а также для военных кораблей. На рис. 9.1-9.6 показаны современные ДГ фирм «Вяртсиля» КЛ и американской фирмы «электро#отиве» модели Е20Г4В. Большое внимание зарубежные фирмы обращают на дизайн судовых дизель#электрических агрегатов, удобство их монтажа и обслуживания на судах. Как и вся судовая техника, ДГ постоянно совершенствуются, улучшаются их эксплуатационные характеристики, а в отдельных случаях они приспосабливаются к условиям главной энергетической установки вплоть до объединения систем. В последнее десятилетие важнейшее направление развития ДГ, например, для транспортных судов – обеспечение возможности эксплуатации ДГ и главного двигателя (ГД) на едином тяжелом остаточном топливе с целью создания однотопливных энергетических судовых установок. Ужесточились требования к уровням шума ДГ, особенно для круизных судов, паромов, яхт и др. Результатом этого явилось внедрение на судах систем виброизоляции, подобных тем, которые применяются на военных кораблях. Стремление к интеграции отдельных агрегатов, входящих в энергетическую установку судна, для повышения эффективности ее эксплуатации привело, например, фирму MAN B&W к созданию объединенной системы турбонаддува (ICS) для ГД и ДГ судовой электростанции. В этой системе ДГ, работающий на тяжелом топливе вязкостью 700 сСт, на малых нагрузках и холостом ходу, обеспечивается наддувочным воздухом от системы 194 газотурбинного наддува ГД, на характеристики которой подобный расход воздуха практически не влияет. Еще одна разработка фирмы – создание вспомогательного дизель# газотурбинного агрегата, в состав которого кроме дизеля серии L28/32 и генератора входит силовая турбина, работающая на избыточных выпускных газах ГД. Поставкой судовых вспомогательных ДГ (а также аварийных и стояночных) в мире занимается ряд фирм, являющихся изготовителями дизелей или электрооборудования. Практически все зарубежные фирмы, выпускающие главные судовые дизели, изготовляют на их базе и судовые дизель#электрические агрегаты переменного тока или первичные вспомогательные судовые дизели для комплектации ДГ. При этом в современных зарубежных судовых дизель#электрических агрегатах используют высокофорсированные по среднему эффективному давлению рте дизели как приводные двигатели синхронных электрогенераторов. Вместе с тем, в практике зарубежных фирм имеется немало примеров выпуска ДГ с умеренными значениями рте дизелей для обеспечения более высокого качества переходных процессов при набросах нагрузки на агрегаты и, следовательно, более высокого качества электроэнергии. Степень компромисса в применении того или иного ДГ с дизелем с различным рте определяется конкретными требованиями эксплуатации. 9.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ ГЕНЕРАТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ФИРМ – ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ Рис. 9.1. Судовой ДГ с дизелем Vasa 20 фирмы Wartsila 195 Рис. 9.2. Судовой ДГ с дизелем 9VDS29/24AL фирмы SKL Рис. 9.3. Один из судовых ДГ с ВОД фирмы Cummins Wartsila Рис. 9.4. ДГ фирмы Wartsila со стороны приводного двигателя Vasa 20 196 Рис. 9.5. Судовой ДГ с дизелем 6VD18/16AL#2 фирмы SKL На рис. 9.5 показан ДГ фирмы SKL на базе дизеля 6VD18/16AL#2 мощностью 450 кВт при частоте вращения 1500 мин-1. Фирмы, комплектующие судовую электростанцию вспомогательными ДГ переменного тока, всегда, как правило, формулируют требования и указания по выбору ДГ, определению их мощности, по подключаемой нагрузке, параллельной работе ДГ. Фирма SKL также сформулировала свои указания для проектантов судовых электростанций: выбор агрегатов зависит от потребителей, обеспечиваемых энергией, и обусловленной технологией режима работы крупных потребителей (непрерывное обеспечение энергией, импульсный режим работы или др.). Рис. 9.6. Судовой ДГ американской фирмы Electro-Motive (General Motors Corporation) модели SE20F4B с 20#цилиндровым дизелем размерности 23/25,4 мощностью 2580 кВт при 900 мин-1 (60 Гц) 197 9.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДГ ФИРМЫ SKL Таблица 9.1 Длительная мощность, кБД Тип Частота тока, Гц агрегата Пригодность Среднее эф- Средняя к работе на Частота фективное скорость тяжелом вращения, давление, поршня, топливе -1 двигамин бары м/с (вязкость при теля 50°С, сСт) 6VD18/16AL-2 50 525 450 1500 6VD18/16AL-2 60 640 540 1800 8VD18/16AL-3 50 850 720 1500 8VD18/16AL-3 60 1000 870 1800 8VD24/16AL-1 50 800 670 1000 20,8 8,0 8VD24/16AL-1 60 900 770 1200 20,0 9,6 600 530 750 662 1000 883 675 580 925 790 6VD29/24AL-1 1050 900 13,7 6VD29/24AL-2 1550 1320 20,1 6VD26/20AL-1 6VD26/20AL-2 50 8VD26/20AL-2 6VD26/20AL-2 8VD26/20AL-2 8VD29/24AL-2 60 50 2150 1800 16,6 20,0 1000 900 180 380 180 1000 7,8 21,3 9VD29/24AL-2 2800 2350 24,0 6VD29/24AL-2 1150 15,2 980 6VD29/24AL-2 1400 1190 20,1 8VD29/24AL-2 1550 1320 16,7 900 20,3 9VD29/24AL-2 2100 1760 20,0 9VD29/24AL-2 2500 2100 23,8 198 10,8 16,2 20,6 1900 1600 9,0 100 8,67 2500 2100 60 10,8 13,5 9VD29/24AL-2 8VD29/24AL-2 9,0 9,67 700 8,7 9.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРИНЦИПУ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Современные синхронные генераторы переменного тока, используемые в составе судовых дизель#электрических агрегатов прошли путь длительной эволюции по конструкции и параметрам, технологии производства и применяемым материалам и представляют собой синтез инженерно#технических решений в этой области. Для более полного понимания состояния дел по техническим решениям в области проектирования и изготовления генераторов, видимо, целесообразно - рассмотреть конструкцию и электросхему современного синхронного генератора постоянного трехфазного тока частотой 50/60 Гц, напряжением примерно 400 в; # ознакомиться с некоторыми типами генераторов, выпускаемых ведущими зарубежными электротехническими компаниями и фирмами Прежде всего рассмотрим устройство и работу современного синхронного генератора переменного трехфазного тока мощностью 200 кВт. напряжением 400 В частотой тока 50 Гц. Его конструкция по исполнению, компоновке и элементам, а также по принципиальной электрической схеме генератора соответствует электрогенераторам, выпускаемым рядом зарубежных фирм специализированного производства. Принципиальные электрические схемы отдельных узлов генератора приведены на рис. 9.7. Пять схем вместе представляют собой принципиальную электрическую схему синхронного генератора и могут быть совмещены по соответствующим клеммным платам в общую схему генератора. На рис. 9.7 показана электрическая схема панели управления. Поперечный разрез генератора приведен на рис. 9.8. Рассмотрим конструкцию и работу генератора приведенного на рис. 9.8. Исполнение генератора брызгозащищенное, с самовентиляцией, горизонтальное, с одним свободным концом вала. Генератор соединяется с первичным двигателем через упругую муфту. Направление вращения генератора левое или правое. Если смотреть со стороны приводного двигателя; оно указывается стрелкой на подшипниковом щите со стороны свободного конца вала. Станина 1 стальная сварная. Для выхода охлаждающего воздуха в станине имеются окна, которые закрываются жалюзями 2. Сердечник статора 3 набран из изолированных листов электротехни199 ческой стали, и закреплен от поворота и смещения. Обмотка статора 4 соединена в звезду и имеет четыре вывода: три фазных и один нулевой, которые подведены к планке зажимов 5 устройства управления и регулирования. Обмотка катушечная, двухслойная. Ввод внешних силовых кабелей предусмотрен через сальники, расположенные в станине. Рис. 9.7. Электрическая схема генератора (без блоков А1#А4) 200 Рис. 9.8. Поперечный разрез генератора: 1 – станина; 2 – жалюзи; 3 – сердечник статора; 4 – обмотка статора; 5 – планка зажимов; 6 – кожух; 7 – полюсный сердечник; 8 – катушка обмотки возбуждения; 9 – демпферная обмотка; 10 – вал; 11 – преобразователь; 12 – остов ротора; 13 – вентилятор; 14 – балансировочное кольцо; 75 – якорь; 16, 17 – щиты подшипников; 18,19 – подшипники; 20, 22 – крышки; 21 – кольцо; 23 – сетка; 24 – колпак; 25 – индуктор; 26 – опора Ротор генератора явнополюсный, выполнен из полюсных сердечников 7 с катушками обмотками возбуждения 8 и демпферной обмоткой 9. Полюсные сердечники набраны из штампованных листов, спрессованных в пакет с помощью нажимных шеек и заклепок. Катушки обмотки возбуждения 8 изготовлены из шинной меди гнутой на ребре. Панель управления (см. рис. 9.9) выполненная как отдельный компонент генератора, устанавливается на панели управления ДГ. На ней размещены: • Тумблер SA1 – «Возбуждение» для включения#отключения возбуждения возбудителя, а следовательно, и генератора (см. рис. 9.9); • Потенциометра RP1 – «Уставка напряжения» для установления необходимого уровня напряжения генератора в заданном диапазоне (не менее +5% от номинального; 201 • Тумблер SA2 #«Статизм» для включения#отключения устройства параллельной работы (блок); • Потенциометр RP 2 – «Уставка статизма» для регулирования внешней характеристики генератора (по реактивной мощности) в диапазоне не менее 0#5% при номинальном коэффициенте. Ниже рассмотрим работу и устройство системы возбуждения по принципиальной электрической схеме (см. рис. 9.7). Рис. 9.9. Панель управления генератора Возбуждение генератора обеспечивается синхронным возбудителем GA и вращающимся полупроводниковым преобразователем UZ (см. рис. 9.7). В работающем генераторе в неподвижные обмотки возбуждения возбудителя ток поступает от трансформаторов напряжения TV1 и тока ТА1-ТАЗ, выпрямленный статическими преобразователями VD1-VD6 и VD7-VD10, VS1, VS2. В обмотке якоря возбудителя при его вращении в электромагнитном поле наводится трехфазный переменный ток, который выпрямляется вращающимся преобразователем и подается в обмотку возбуждения генератора. Управление током возбуждения генератора осуществляется регулированием тока возбуждения возбудителя по каналу напряжения посредством изменения угла включения тиристоров VS1, VS2 статического преобразователя. Информация о величине нагрузки, ее фазовом угле и напряжении на зажимах генератора поступает с трансформаторов тока ТА1-ТА4 и трансформаторов напряжения TV1-TV4. Питание возбудителя постоянным током идет по двум каналам: напряжения и тока. Каждый из каналов работает на свою обмотку возбуждения возбудителя, в индукторе которого намагничивающие силы обоих каналов суммируются. 202 Начальное самовозбуждение генератора осуществляется по каналу напряжения от остаточного напряжения на выводах обмотки статора генератора. Необходимый уровень остаточного напряжения обеспечивается магнитным полем возбудителя при его вращении с помощью постоянных магнитов, установленных в полюсных сердечниках индуктора возбудителя. В исходном состоянии остаточное напряжение генератора по уровню недостаточно для срабатывания реле KV1, обмотка которого подключена к выводам генератора. При этом с помощью нормально замкнутых контактов 41, 42 этого реле параллельно тиристорам VS1 и VS2 подключены шунтирующие их диоды VD9 и VD10. В результате схема управляемого статического преобразователя становится полностью диодной, неуправляемой. Процесс самовозбуждения генератора начинается после перевода тумблера SA1 «Возбуждение» в положение «Вкл.» (замыкается цепь питания статического преобразователя от трансформатора TV1) и нарастает лавинообразно до уровня напряжения генератора. Система возбуждения и регулирования напряжения (см. рис. 9.10) включает в себя: • Синхронный возбудитель; • Преобразователь; • Силовой трансформатор напряжения ТV1; • мостовой статический преобразователь на диодах VD7-VD10 и тиристорах VS1, VS2 – канал напряжения; • Силовые трансформаторы тока ТА1 #ТA3 и трехфазный мостовой выпрямитель на диодах VБ1 – VD6 – канал тока. Синхронный возбудитель, показанный на рис. 9.10 состоит из якоря 15 и индуктора 25. Якорь возбудителя 15 выполнен из сердечника, набранного из листов электротехнической стали и закрепленного на опоре. Индуктор 25 возбудителя включает в себя сердечник из листов электротехнической стали и две обмотки возбуждения. Для самовозбуждения генератора в сердечнике индуктора установлены постоянные магниты. Устройство управления и регулирования (см. рис. 9.10) состоит из отдельных функциональных устройств, которые по назначению разделяются на: • Устройство параллельной работы (А1); • Источник питания (А2); • Устройство формирования импульсов (A3); • Регулятор возбуждения генератора (А4); • Панель управления. 203 Устройства А1#А4 (соответственно рис. 9.12-9.14) расположены в отдельном металлическом ящике со съемными крышкой и передней панелью. Рис. 9.10. Устройство управления и регулирования: 1 – устройство параллельной работы (А1); 2 – источник питания (А2); 3 – устройство формирования импульсов управления (A3); 4 – регулятор возбуждения генератора (А4); 5 и 6 – трансформаторы напряжения и тока соответственно; 7 – основание Устройство параллельной работы (блок А1, см. рис. 9.11) предназначено для обеспечения статизма внешних характеристик по реактивному току при параллельной работе генератора. Оно представляет собой фазочувствительный выпрямитель, выполненный на электронном ключе ДА2. Сигнал, пропорциональный току статора 1 (ток фазы С) с трансформатора ТА1 через потенциометр Р Р2 – «Уставка статизма», расположенный вне блока А1, поступает на вход ключа ДА2, а сигнал, совпадающей по фазе с напряжением UVY генератора (линейное напряжение – UAB) подается через усилитель#ограничитель ДА1 на управление ключом ДА2. Выход 204 последнего подключен к активному фильтру, выполненному на микросхеме ДАЗ. Сигнал с выхода фильтра, пропорциональный сдвигу фаз между UVY и IW величине I подается на вход регулятора возбуждения – блок А4. В схему коррекции входят операционный усилитель ДА4, транзисторы VТ1, VТ2 и реле КУ1. расположенный в блоке А1 на компаратор ДА4 поступает: сигнал от регулятора на вход 2, пропорциональный напряжению генератора, и опорное напряжение на вход 3, выставляемое потенциометром Р PL При номинальном напряжении генератора на выходе компаратора ДА4 присутствует положительное напряжение транзисторы VТ1 и VТ2 открыты и реле КV1 находится под напряжением, контакт реле КV1 находится под напряжением, контакт реле КV1,2 – в разомкнутом состоянии и генератор регулируется по астатической характеристике. При снижении напряжения до величины 90% от номинальной и менее с временем задержки, определяемым параметрами элементов R13, R14, С4 и уставкой потенциометра РР1, происходит переключение компаратора ДА4. При этом на его выходе появляется отрицательное напряжение. Транзисторы VТ1,2 закрываются и реле КV отключается. Контакт реле к 1,2 закорачивает конденсатор СП блока регулятора и генератор регулируется по статической характеристике. Реле КV 1 включается при повышении напряжения генератора до уровня 95% от номинального. Настройка уровней срабатывания и отпускания осуществляется потенциометром R Р1 и подбором величины резистора R20. Тумблером SА1 проверяется функционирование схемы корректора. Блок А2 (см. рис. 9.12) представляет собой источник питания для остальных блоков устройства управления возбуждением генератора. Кроме того, он обеспечивает напряжение сихронизации для устройства формирования импульсов управления (блок A3). Источник питания включает в себя следующие трансформаторы напряжения ТV4 и ТVЗ, установленные вне блока, и два мостовых выпрямителя с РС#фильтрами и стабилитронами для формирования стабилизированного двухполярного питания (15 и 20 В). Блок А3 (см. рис. 9.13) – это устройство формирования импульсов управления тиристорами V1 и V2 статического преобразователя, обеспечивающего срабатывание возбудителя по каналу напряжения. Синхронизация импульсов управления с напряжением на тиристорах V1 и V2 статического преобразователя гарантируется двухполупериодным напряжением, снимаемым с выпрямителя V1, VД2, VД5, VД6 источника питания блок (А2). 205 206 Рис. 9.11. Электрическая схема устройства параллельной работы (блок A1 генератора) Рис. 9.12. Электрическая схема источника питания (блок А2 генератора) Напряжение синхронизации подается через резистор R1 и диоды VД1 и VД2 на вход инвентора, выполненного на транзисторе VТ1, который управляет генератором пилообразного напряжения, реализованным на транзисторе VТ2 и элементах R5 и С1. Далее сигнал пилообразной формы поступает на один из входов компаратора ДА1; на другой его вход приходит (с блока А4) сигнал автоматического регулирования возбуждения. Когда пилообразный сигнал достигнет по амплитуде уровня сигнала регулирования, компаратор ДА1 сработает и сигнал сего выхода через дифференцирующую цепочку С2 – R8 – R9 поступит на вход импульсного усилителя, выполненного на транзисторах V73, VТ4. Выходные импульсы через трансформатор ТV1 подаются на управляющие электроды тиристоров V1 и V2 статического преобразователя. Автоматический регулятор возбуждения – блок А4 (см. рис. 9.14) – предназначен для управления устройством формирования импульсов (блок A3) и обеспечивает точность поддержания величины выходного напряжения генератора как в режиме холостого хода, так и при изменение нагрузки. Сигнал, пропорциональный напряжению генератора, с трансформаторов ТV2#ТV4, включенных на выводы генератора по схеме «треугольник#т реугольник», поступает на трехфазный мостовой выпрямитель, выполненный на диодах VД1#VД6, и через фильтр R5, R6, С1, СЗ и делитель R9, R10 – на вход пропорционального усилителя, реализованного на микросхеме 207 ДА1. Сигнал с выхода этого усилителя подается на инвертирующий вход интегрирующего усилителя, собранного по микросхеме ДА2. Кроме того, сигнал, пропорциональный напряжению генератора, с делителя R7, R8 поступает на вход дифференцирующего усилителя, выполненного на микросхеме ДАЗ, и, далее, с его выхода подается на вход пропорционального усилителя, реализованного на микросхеме ДА4. Сигналы с выходов усилителей ДА2 и ДА4 суммируются с уставкой холостого хода, снимаемого с делителя R31, R32, с помощью сумматора, выполненного на резисторах R22- R23, R24-R25, R26-R27. Сигнал с сумматора через повторитель, собранный на микросхеме ДА5, подается на управление устройством формирования импульсов (блок A3) уставки выходного напряжения генератора осуществляются сигналом. Снимаемым с потенциометра RР1, который подается на инвертирующий вход усилителя ДА1. Напряжение на RР1 – «Уставка напряжения» подается со стабилизатора R2, VД7, С2. Точное регулирование выходного напряжения генератора в пределах не менее +5% от номинального осуществляется выносным потенциометром RР1. Точность поддержания напряжения регулируется с помощью потенциометра RР2, который изменяет коэффициент усиления интегрирующего усилителя ДА2. При эксплуатации генераторов возможны следующие случаи параллельной работы: • # с генератором данного типа; • # с генераторами других типов, имеющие аналогичные системы возбуждения (регулирования напряжения) по точности регулирования и быстродействию; • # береговой сетью. Включение устройства параллельной работы осуществляется переводом переключателя 5 А2 – «Статизм» в положение «ВКЛ», а регулирование величины статизма – потенциометром RP2 – «Уставка статизма». При этом на вход регулятора возбуждения будет подаваться сигнал, пропорциональный геометрической сумме напряжения и тока генератора. Фазовые отношения их при этом таковы, что на вход регулятора А4 подается добавочный сигнал, обусловленный изменением реактивной составляющей тока нагрузки генератора, причем увеличение этого сигнала снижает напряжение генератора, что исключает перегрузку генератора при параллельной работе и обеспечивает равномерное распределение реактивных нагрузок. 208 209 Рис. 9.13. Электрическая схема устройства формирования импульсов (блок А3 генератора) 210 Рис. 9.14. Электрическая схема автоматического регулятора возбуждения (блок А4 генератора) 9.5. ТИПЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ КОМПЛЕКТАЦИИ СУДОВЫХ ДГ Состав судовых ДГ фирма CATERPILLAR меняются, в частности разработаны бесколлекторные (безщеточные) генераторы Сат SR4 переменного трехфазного тока частотой 50 или 60 Гц различной мощности, предназначенные для тяжелых условий эксплуатации, которые изготавливает специализированное предприятие фирмы. На рис. 9.15 представлена конструкция генератора Сат SP4 с самоустанавливающимся VР З небольшой мощности). Выпускаются также электрогенераторы с двумя подшипниками. Стандартный генератор Сат SP4 характеризуется следующими особенностями: • - его роторы с «влажной» рядовой обмоткой подвергаются индивидуальной проверке при 125#150%#ном забросе оборотов; • # по характеристикам и конструкции подгоняются к двигателям производства Caterpillar; • # имеет надежную изоляцию класса Н4; • # обмотка покрывается слоем плеснестойкой смолой; • # все металлические компоненты анодируются или красятся; • # стабилизатор защищен от падения напряжения; • # обладает повышенными переходными возможностями благодаря регулированию соотношения напряжения/частота; • # отличаются непрерывным регулированием соотношения в рабочем диапазоне; • # содержит трехфазный стабилизатор напряжения; • - устойчив к коротким замыканиям; • # допускает параллельную работу; • # его шумоподавление соответствует стандартам; • # утвержден к использованию на судах, отвечает нормам ISO 8528|3 (NEMA); • # выпускаются также крупные и мощностные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов; Управляющее и защитное оборудование SR4 состоит из трансформаторного блока, который размещен внутри генератора на амортизирующем креплении. Предусмотрена защита плавками предохранителями. Напряжение может поддерживаться в пределах +0,5% в стационарном режиме. 211 Ниже приводятся дополнительные достоинства генераторов Сат. К ним относятся; • небольшая вибрация, надежность и долговечность, достигаемые балансировкой ротора; • конструктивная целостность (благодаря проверке роторов при забросе оборотов на 125%); • надежность изоляции и ее долговечность, чему способствуют испытания на электрическую прочность при 3000; • # высокое качество компонентов и стабилизатора VР3 в целом. • выпускаются и более крупные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов; • для обеспечения 100%#ного контакта все соединения обжимаются. Рис. 9.15. Бесколлекторный генератор Cat SR4 Рассмотрим основные элементы генератора Cat SR4. Ротор. Сердечники ротора и статоров для малых генераторов выполняются штампами последующего действия. Роторы для крупных генераторов штампуются диском и нарезаются. Штабелирующие машины обеспечивают выравнивание сердечников, правильный сдвиг статоров и необходимое давление перед их автоматической сваркой. Главный ротор подвергается точной «влажной» рядовой обмотке с покрытием эпоксидной смолой каждого слоя. Это гарантирует лучшее соединение между собой всех слоев 212 проволоки и катушек с сердечником ротора, а также герметичную систему изоляции. Эпоксидное покрытие затем затвердевает в печи. Вращающийся возбудитель обматывается на станке и дважды проходит цикл погружения в плеснестойкую смолу и затвердевания. Роторные валы с жестким допуском выполняются на токарных и шлифовальных станках с цифровым управлением. Рис. 9.16. Различные модели генераторов фирмы Stamford AG Generators На рис. 9.16 дан поперечный разрез #изометрическое изображение генератора фирмы Stamford AG Generators. По мнению фирмы, он обладает следующими важными достоинствами: # автоматическим регулированием напряжения (25#летний опыт производства высоконадежных автоматических регуляторов напряжения); - шагом обмотки, выбранным для оптимального режима работы; - системой управления генератора с постоянными магнитами, быстрым реагированием на колебания нагрузки; - распределительными коробками со съемными панелями, что облегчает установку. 213 Рис. 9.17. Поперечный разрез – изометрическое изображение генератора фирмы Stamford AG Generators Рис. 9.18. Дизель#электрические агрегаты с генераторами фирмы Ausonia: а и б – ДГ с приводными дизелями фирмы Perkins и Isotta Fraschini соответственно Итальянская фирма Ausonia (Gruppi Elettroqeni Generating Sets) выпускает синхронные генераторы переменного тока для комбинации судовых дизель#электрических агрегатов. На рис. 9.17-9.18 показаны ДГ с приводными двигателями дизелестроительных фирм Perkins и Isotta Fraschini. Конструкция и параметры генераторов протестированы на совместимость с приводными дизелями непосредственно с производителями двигателей; Генераторы отличаются компактным дизайном: могут устанавливаться на ограниченных площадях. 214 Рис. 9.19. Конструктивное исполнение генераторов фирмы Moteurs Leroy Somer 9.6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ ДГ И СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Все выпускаемые судовые дизель#электрические агрегаты зарубежных фирм оснащаются системами автоматизации различной степени сложности и объема автоматизированных и автоматически выполняемых операций. Минимальный объем операций: автоматическое регулирование основных параметров; местное или дистанционное управление; индикация, сигнализация и защита по основным параметрам работы ДГ. В настоящее время ведущие фирмы мира не ограничиваются указанным минимальным объемом автоматизации, поскольку постоянно растут требования заказчиков – судостроительных верфей и судоходных компаний, направленные на создание энергетической силовой установки (ЭСУ) судна с высоким объемом операций по автоматизации и дистанционному управлению каждого агрегата ЭСУ и их комплексному функционированию задач на судах в зависимости от конкретных задач эксплуатации. В этом случае предусматривается степень автоматизации, включающая в себя: • Минимальный объем операций; • Дистанционной автоматизированное или автоматическое управление в том числе при совместной работе двигателей (ДГ); • То же, вспомогательными агрегатами и операциями обслуживания агрегата; 215 • Централизованное управление и или автоматическое техническое диагностирование. Максимальный объем автоматизации применительно к судовым дизель# электрическим агрегатом предусматривает: • Автоматическое регулирование частоты вращения; • То же, температуры в системах охлаждения и смазки; • Тоже, напряжения генератора; • Местное, дистанционное автоматизированное и автоматическое управление пуском, остановкой, предпусковыми и постановочными операциями; • Дистанционное автоматизированное управление частотой вращения • Автоматический прием нагрузки в ходе синхронизации при параллельной работе ДГ; • Автоматическое поддержание ДГ в состоянии готовности к быстрому приему нагрузки; • Автоматизированный или автоматический экстренный пуск и остановка; • Автоматическое пополнение расходных емкостей топливом, маслом, охлаждающей жидкостью, сжатым воздухом, автоматическую подзарядку аккумуляторных батарей; • Автоматизированное и автоматическое управление вспомогательными агрегатами и отдельными операциями по обслуживанию ДГ; • Исполнительную сигнализацию; • Централизованное управление ДГ с помощью общей системы дистанционного управления и автоматизации ЭСУ судна; • Централизованный автоматический контроль; • Автоматизированное и автоматическое техническое диагностирование состояния двигателя и в целом ДГ (или отдельных его элементов). В настоящее время зарубежные фирмы, выпускающие судовые ДГ решают свои, хотя и достаточно типовые, алгоритмические задачи систем управления и автоматизации, входящих в объем поставок, с необходимым арсеналом датчиков и исполнительных механизмов. При этом обеспечивается пригодность дизелей, входящих в состав судовых ДГ, к установке на них микропроцессорных систем, поставляемых специализированными фирмами: имеются в виду унификация и модульное построение комплексных систем управления (СУ). 216 9.7. СИСТЕМА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЗАПУСКА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА На рис. 9.20 приведена схема пневматического запуска дизель# генератора с электроприводом насоса предварительной смазки и пневмостартером. Рис. 9.20. Система пневматического запуска с электронасосом прокачки масла: 1 – пневмодвигатель управления пневмостартером/насосом предварительной смазки; 2 – контактор; 3 – переключатель давления масла; 4 – электростартер; 5 – ускорительный клапан (пневмостартер); 6 – ускорительный клапан системы электропневмозапуска 217 Пневмо#пусковой стартер служит для проворачивания маховика при запуске двигателя. Максимальное давление воздуха на входе в пневмостартер не должно превышать 15,5 бар. Пневматическая система включает в себя пневматический переключатель работы насоса предварительной смазки с электроприводом в ходе запуска. Когда давление в системе смазки дизеля поднимается, клапан с пневмоуправлением открывается, чтобы обеспечить зацепление шестерни пневмостартерера с маховиком двигателя. Ускорительный клапан открывается и сжатый воздух поступает к пневмостартеру. Когда переключатель электропомпы предварительной смазки/пневмостартера находится в положении «Предварительная смазка двигателя», электростартер 4 запускает насос предварительной смазки прокачки масла. С повышением давления масла в двигателе загорается зеленая лампочка указателя предварительной смазки и переключатель давления масла 3 закрывается, открывая доступ потока воздуха к ускорительному клапану электропневмозапуска 6. После включения зеленой лампочки указателя переключатель электронасос предварительной смазки/электропневстартер переводится в положение «Запуск двигателя» (система предварительной смазки двигателя будет работать до тех пор, пока электропереключатель будет находиться в указанном положении). Подаваемый воздух поступает через отсечной клапан и фильтр грубой очистки к клапану управления 5 (ускорительному). Переключатель#элект ронасос предварительной смазки/пневмозапуск соединяется со входом в клапан управления. Клапан управления 5 отсекает поток воздуха, пока переключатель предварительной смазки/пневмозапуска включен. Из клапана управления переключатель предварительной смазки/пневмозапуска 6 воздух проходит через устройство блокировки механизма проворачивания вручную к поршню, расположенному за ведущей шестерней стартера. Под давлением воздуха поршень сжимает пружину и вводит шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя. Пока шестерня находится в зацеплении, воздух может поступать по другой линии к клапану управления 5. Под давлением воздуха этот клапан открывается и обеспечивает подачу воздуха к пневмостартеру. Поток воздуха проходит через лубрикатор (маслораспределитель), где он захватывает дизельное масло, которое смазывает пневмостартер, воздух поступает в пневмостартер через входное отверстие. Сжатый воздух давит на лопатки ротора и затем выходит 218 через выходное отверстие. Это приводит во вращение ротор, соединенный с шестернями и через приводной вал с ведущей шестерней статора проворачивает маховик двигателя. Когда дизель запускается, маховик начинает вращаться быстрее, чем шестерня стартера. Пневмостартер оборудован обгонной муфтой (бендиксом), и, когда частота двигателя возрастает до 250 мин-1, открывается контактор 2 (см. рис. 9.20). На рис. 9.21 представлена система пневматического запуска с пневмостартером и помпой предварительной смазки с пневмоприводом. После этого воздух выходит из#под поршня и шестерня убирается (выходит из зацепления). Когда переключатель предварительной смазки/пневмозапуска отпускается, поступление воздуха к поршню и давление на поршень, расположенный за ведущей шестерней, прекращаются, пружина поршня выводит шестерню из зацепления. Клапан управления 5 перекрывает доступ воздуха к пневмостартеру. Соответственно строится система автоматического запуска обмотки в течение времени, необходимого для запуска дизеля. В этом случае соленоид потребляет меньший ток от аккумулятора (системы питания), и нагрев соленоида сохраняется на приемлемом уровне. Далее рассматриваются технические решения по системам автоматического пуска и останова дизель#генераторных агрегатов фирмы Caterpillar применительно к ДГ с приводным двигателем серии 3400. Автоматическая система пуска и останова (рис. 9.22) применяется, когда по причине аварии в судовой сети или при необходимости подключения к общим шинам резервного ДГ вследствие возрастания общей нагрузки возникает потребность в запуске резервного или аварийного судового ДГ с приемом нагрузки. Система в данном случае состоит из трех основных секций: устройства автоматического включения резерва, щита управления пуском и остановом (составляет часть распределительного устройства) и схемы автоматики дизельного агрегата. В нормальном положении оно присоединяет нагрузку к судовой трехфазной сети. В случае аварии в этой сети устройство автоматически переключит нагрузку на резервный (аварийный) дизель#электрический агрегат, когда он выйдет на номинальные напряжение и частоту вращения. Задержка переключения в данном случае связана с тем, что соленоид, переключающий с одного источника питания на другой, срабатывает от резервного электроагрегата. После того как в судовой цепи питания восстановятся но219 минальные значения напряжения и частоты тока после задержки (в случае, если она предусмотрена), устройство включения резерва вновь переключит нагрузку на судовую сеть. Рис. 9.21. Система пневматического запуска с пневмонасосом прокачки масла: 1 – переключатель пневматической предварительной смазки/пневмозапуска; 2 – контактор; 3 – переключатель (реле) давления масла; 4 – электропневмоклапан управления системой предварительной смазки; 5 – пневмоклапан управления предварительной смазкой; 6 – редукционный клапан; 7 – клапан управления пневмостартером; 8 – электропневмоклапан управления запуском; 9 – устройство блокировки механизма прокручивания вручную 220 Рис. 9.22. Схема автоматической системы пуска и останова (с гидравлическим регулятором оборотов): 1 – стартер и соленоид; 2 – соленоид выключения; 3 – реле давления топлива; 4 – реле температуры воды; 5 – реле давления масла; 6 – контактор разноса; 7 – аккумулятор; 8 – сигнал низкого давления смазочного масла (OPL); 9 – сигнал превышения времени прокрутки двигателя стартером (ОСL); 10 – сигнал разноса (OSL); 11 – сигнал высокой температуры охлаждающей жидкости (WTL); 12 – переключатель автоматического управления (ACS) Рис. 9.23. Щит управления автоматической системой пуска и останова: 1 – сигнал превышения времени прокрутки двигателя стартером (ОСL); 2 – сигнал низкого давления смазочного масла (OPL); 3 – сигнал разноса (OSL); 4 – переключатель автоматического управления (ACS); 5 – сигнал высокой температуры охлаждающей жидкости (WTL) 221 Щит управления автоматической системой пуска и останова показан на рис. 9.22. Орган управления приводным дизелем ДГ, вынесенный на щит управления автоматической системы пуска и останова, представляет собой четырехпозиционный переключатель автоматического управления (ACS). Положения переключателя 4: - Off /Reset («Выкл, /исходн.»); - Auto («Автомат»); - Man («Ручн.»); - Stop («Стоп»). Каждая из сигнальных ламп (1, 2, 3 и 5 по рис. 9.22) загорается только при останове двигателя при нарушении нормального режима его работы. Сигнал характера отклонения от нормального режима работы дизеля, остановленного в связи с данным отклонением, продолжает гореть даже после полного останова двигателя. Для выключения сигнала переключатель 4 необходимо перевести в позицию Off/ Reset. Любой сигнал можно зажечь для проверки, если нажать на выключатель и удерживать его в нажатом положении. Если ДГ должен выполнять функцию резервного (аварийного) источника питания, переключатель автоматического управления устанавливают в положение Auto. Данная уставка переключателя обеспечивает при прекращении подачи энергии от судовой сети автоматический пуск ДГ и переключение на него нагрузки. После восстановления сети произойдет размыкание автоматического переключателя, отвечающего за подачу на нагрузку энергии от запущенного агрегата, а значит, отключение его от электрической нагрузки. Из#за размыкания автоматического переключателя ДГ будет автоматически остановлен (путем прекращения подачи топлива в цилиндры дизеля). Переводом переключателя автоматического управления (ACS) в положение Man запускается ДГ. При этом необязательно вручную замыкать автоматический У переключатель, осуществляющий подачу энергии от ДГ. При восстановлении судовой сети до состояния, пригодного для нагрузки, в случае с генератором, действующим в качестве резервного (аварийного) источника питания, и переключателем автоматического управления (ACS), установленным в положение Man, размыкание автоматического переключателя генератора и останов ДГ происходят автоматически аналогично тому, как это имеет место в случае с переключателем (ACS), находящимся в положении Auto. 222 Нарушение режима работы дизеля приведет к останову ДГ в обоих случаях. Такими нарушениями режима работы, которые могут вызвать останов ДГ, являются: - чрезмерное снижение давления смазочного масла; - превышение допустимой температуры охлаждающей двигатель жидкости (пресной воды внутреннего контура); - разнос двигателя. Если двигатель остановлен в связи с одним из перечисленных нарушений режима его работы, то сигнал о соответствующем отклонении горит и после остановки. 9.8. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ДИЗЕЛЬ<ГЕНЕРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР МОДЕЛИ МЕС 20 ФИРМЫ ТТ1 В последнее время ряд зарубежных производителей двигателей и генераторных установок (Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel, Waukesha) применяют в систему автоматизации дизель#электрических агрегатов микропроцессорные дизель#генераторные контроллеры модели МЕС 20 компании Thomson Technolodgy Inc. Микропроцессорный дизель#генераторный контролер МЕС 20 использует новейшие достижения микропроцессорной технологии, сборки печатных плат и разработки программного обеспечения. Он является контроллером восьмого поколения фирмы и отражает более чем 25#летний опыт компании в разработке данных устройств, включая 10#летний опыт использования микропроцессоров. Результатом является автоматический дизель#генераторный контроллер совершенной конструкции, обеспечивающий широкий комплекс функций управления, защиты, мониторинга и отображения информации о работе дизель#генераторной установки. Все функции МЕС20 полностью программируемые с лицевой панели и защищены паролями. Экран дисплея на жидких кристаллах выдает запросы на простом языке, обеспечивая для оператора интерфейс и многообразие изображения информации. Конструкция микропроцессора гарантирует высокую точность измерения силы тока и напряжения, выполнения временных функций, а также многих стандартных функций, являвших дополнительными в более ранних версиях. 223 • • • • • • • • • • • • • • • • • МЕС 20 в общем случае имеет: Микропроцессорные цепи управления, обеспечивающие надежность и универсальность применения; Сертификаты соответствия международным стандартам, стандарту качества 9001; Подсвечивающийся алфавитно#цифровой дисплей на жидких кристаллах для считывания данных и программирования; Цифровое измерение напряжения, частоты и силы тока; До 28 сигналов аварий/аварийных остановов при использовании дискретных сигналов; Дополнительный коммуникационный порт для подключения к компьютеру или системе дистанционного управления; Дополнительные порты подключения расширительных модулей для получения индивидуальных выходных сигналов; Защищенные паролями различные уровни программирования; Цепи самодиагностики, постоянно проверяющие работоспособность процессора, памяти и цепей ввода#вывода. 15 стандартных цепей неисправностей (отказ запуска, работа вразнос, потеря сигналов от датчиков скорости, двигателя, низкое давление масла, высокая температура охлаждающей жидкости, экстренный останов – аварийные сигналы; выключатель не в положении «АВТО», низкий уровень топлива или охлаждающей жидкости, низкое давление масла, высокая температура двигателя, низкое и высокое напряжение батареи, неисправность на входе зарядного устройства батареи); встроенные таймеры (запуск, останов, стартовая последовательность, отказ при запуске двигателя, циклическая прокрутка). кнопки управления (работа/выкл/авто/проверка ламп, сброс аварии) экстренный останов (кнопка на лицевой панели и клемма для подключения дистанционного сигнала); выводы на дисплей измерения параметров переменного тока, отсчет тайцмеров, предупредительная и аварийная индикация параметров работы двигателя); сигнальные лампы (положения переключателя работа выкл./авто/ проверка); светодиоды диагностики; звуковой сигнал. 224 Ниже перечисляются параметры, программируемые пользователем микропроцессорного дизель#генераторного контроллера при помощи кнопок на лицевой панели на жидких кристаллах. Основные программируемые параметры: • Адрес в сети; • Напряжение в сети; • Частота напряжения (50 или 60 Гц); • Фазность напряжения (одна или три фазы); • Коэффициент измерения напряжения; • Коэффициент измерения силы тока; • Единица измерения температуры (Г или С); • Единица измерения давления (Р1 или кПа); • Задержка запуска двигателя; • Время прокрутки двигателя (стартером); • Время отдыха стартера; • Цикл повторного включения стартера; • Число попыток пуска; • Период прокачки масла. 225 ГЛАВА Х ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ С СУДОВ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Так как каждое судно является источником загрязнения окружающей среды сточными водами, сухим мусором, пищевыми отходами и нефтепродуктами. В 1973 г. Международная морская организация (ИМО) являющейся органом ООН приняла Международную Конвенцию МАРПОЛ 73 по предотвращению загрянения с судов. Положения Конвенции МАРПОЛ 73 и Протокола 1978 г. представляют единый документ, кратко называемый «Конвенция МАРПОЛ 73/78». Конвенцией установлены правовые, организационные и нормативно# технические требования, направленные на предотвращение загрязнения моря с судов и других объектов морской инфраструктуры. Правила Конвенции распространены на различные источники загрязнения с судов, которые изложены в пяти Приложениях к Конвенции. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 посвящено предотвращению загрязнения нефтью. В соответствии с требованиями Приложения 1 Конвенции, каждое судно должно быть оборудовано техническими средствами очистки НВ, что подтверждается выдачей этим судам Международного свидетельства о предотвращении загрязнения нефтью 10.1 СУДОВЫЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ Суда мирового флота укомплектованы разнообразными конструкциями оборудования для очистки нефтесодержащих вод. Ниже рассмотрены наиболее распространенные конструкции установок ОНВ. I – Сепаратор нефтесодержащих вод «ФРАМ» II – Сепаратор нефтесодержащих вод «ФРАМАРИН» III – Сепаратор нефтесодерщащих вод «ПП МАТИК» 226 IV – Скпаратор нефтесодержащих вод «ГИДРОПУР» V – Сепаратор нефтесодержащих вод «САРЕКС» VI – Сепаратор нефтесодержащих вод «СОФРАНС» VII – Сепаратор нефтесодержащих вод «АКВАМАРИН» VIII – Сепаратор нефтесодержащих вод «ПЕТРОЛИМИНАТОР#630» IХ – Сепаратор нефтесодержащих вод «RWO» I. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «ФРАМ» Принципиальная схема установки «ФРАМ» (Голландия) изображен на рис. 10.1. Рис. 10.1. Схема установки «ФРАМ» 1,6 – коалесцирующие фильтра патронного типа; 2 – соленоидный клапан; 3 – поплавковое устройство уровня нефтепродуктов; 4 – отстойном сепараторе; 5 – коллектор; 7 – дифманомеир; 8 – наклонные пластины; 9 – насос При включении установки в работу НВ из судовой сборной цистерны нефтесодержащая жидкость подается в первый коалесцирующий фильтр 227 1. Степень загрязненности вставок определяется по перепаду давления, который измеряется дифманометрами 7. Далее жидкость поступает в отстойный сепаратор 4. В отстойнике расположен блок наклонных пластин 8, образующих тонкослойный отстойник, между которыми направляется поток воды. Отделенные от воды нефтепродукты поднимаются вдоль пластин вверх и собираются в коллекторе 5. Из него они направляются в верхнюю часть сепаратора. Уровень накапливаемых нефтепродуктов контролируется поплавковым устройством с пневмоприводом. При накоплении определенного количества нефтепродуктов соленоидный клапан 2 автоматически открывается и, через трубопровод сброса, нефтепродукты сбрасываются в шламовую цистерну. Если концентрация нефтепродуктов в очищенной воде за бортом превысит допустимое значение 15 мл/л происходит прекращение сброса очищенной воды за борт. II. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «ФРАМАРИН» На рис 10.2 предоставлена схема установки «ФРАМАРИН» (Голландия), включает очистку отстоем и коалесценцией. Рис. 10.2. Схема установки «ФРАМАРИН» 228 В отстойном сепараторе 1, горизонтального типа, поток очищаемой воды попадает между гофрированными пластинами 2, где происходит его тонкослойное отстаивание. В выступах гофров имеются отверстия, через которые нефтепродукты поднимаются в верхнюю часть сепаратора – сборный колпак. По мере накопления в нем нефтепродуктов срабатывает датчик 3 и подает сигнал на открытие клапана 5, через который нефтепродукты сбрасываются в шламовую цистерну. Предварительно очищенная НВ после сепаратора, подается в корпус горизонтального коалесцирующего фильтра 6. В конструкции фильтра предусмотрен сборный колпак 8 для накопления отделившихся нефтепродуктов. Накопленные в колпаке 8 нефтепродукты так же сбрасываются в шламовую цистерну, как и из колпака 4 сепаратора. III. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «ПП МАТИК» Принципиальная схема установки «ПП МАТИК» (Швеция) представлена на рис. 10.3. Рис. 10.3. Схема установки «ПП МАТИК» В ней используется два способа очистки – отстой и адсорбция. В установке использована вакуумная прокачка НВ. При включении установки в работу, за счет разрежения, создаваемого насосом 1 (насос расположен за сепаратором), НВ из судовой сборной 229 цистерны начинает поступать в отстойное устройство 2, где отделяются пленочные и грубодисперсные нефтепродукты. Отстоявшиеся нефтепродукты накапливаются в верхней полости отстойника. Как только слой нефтепродуктов достигнет определенной величины, срабатывает датчик 4 и открывает клапан 3. При этом электродвигатель насоса 1 начинает вращаться в противоположную рабочему направлению сторону, и нефтепродукты вытесняются в шламовую цистерну. Сброс нефтепродуктов продолжается до тех пор, пока датчик уровня 4 не зафиксирует отсутствие нефтепродуктов. После этого установка снова начинает работать в режиме очистки. Из отстойника сепаратора 2 вода поступает в фильтр тонкой очистки 8, где происходит отделение эмульгированных нефтепродуктов в слое зернистой фильтрующей загрузки. Затем очищенная вода поступает в сборную емкость 7, откуда сбрасывается за борт. Если прибор контроля за содержанием нефтепродуктов в очищенной воде подает сигнал о неудовлетворительной очистке, то автоматически закрывается клапан 6, и открывается клапан 5. В результате слив за борт прекращается, и вода начнет сбрасываться в цистерну сбора НВ или в льяла. Степень очистки зависит от эффективной работы каждой ступени установки, поэтому снижение скорости движения воды через сепаратор 2 (гравитационный разделитель) способствует уменьшению концентрации нефтепродуктов на входе в фильтр 8. IV. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «ГИДРОПУР» Очистка НВ в установке «ГИДРОПУР» (Франция) осуществляется в двух основных элементах: отстойнике 8 и в фильтре тонкой очистки 5, рис. 7. В установке реализован вакуумный прием НВ. При включении в работу насоса 2 НВ, за счет создаваемого разрежения, поступает в приемный бак 3 и далее через воронкообразный элемент 9 в верхнюю часть отстойника 8. В отстойнике происходит отделение пленочных и грубодисперсных нефтепродуктов. Накапливаемые нефтепродукты собираются в коллекторе 7, откуда по мере его наполнения автоматически сбрасываются в шламовую цистерну. Сброс нефтепродуктов осуществляется путем переключения насоса на работу в обратном направлении и вытеснения нефтепродуктов из коллектора под давлением через клапан 6. Системой управления насос переключается автоматически. Из отстойника 8 НВ насосом 2 подается в фильтр тонкой очистки 5, где дополнительно 230 очищается от нефтепродуктов. Фильтрующим материалом служит специальная загрузка. После фильтра очищенная вода сбрасывается за борт. Рис. 10.4. Схема установки «ГИДРОПУР» Уровень воды в приемном баке 3 поддерживается автоматически с помощью верхнего 4 и нижнего 1 датчиков уровня. При осушении судовой цистерны сбора НВ, откуда НВ подается на установку, уровень в приемном баке падает до нижнего датчика уровня 1, который переключает насос 2 на работу в обратном направлении, НВ начинает заполнять приемный бак до тех пор, пока уровень НВ не достигнет верхнего датчика 4. После этого насос снова переключается на работу в режим очистки. Опыт эксплуатации установок «ГИДРОПУР» показал, что нередки случаи быстрого загрязнения фильтрующего материала из#за недостаточно эффективной работы блока гравитационного разделения (отстойника). Повысить степень очистки НВ в отстойной зоне можно путем уменьшения подачи насоса 2. V. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «САРЕКС» Принципиальная схема очистки НВ установки «САРЕКС» (США) показана на рис. 10.5. Установка состоит из трех последовательно включен231 ных коалесцирующих фильтров 2 патронного типа, помещенных в корпус 1. Конструктивно фильтры выполнены так, что каждый имеет отстойную полость. Это позволяет сочетать два процесса очистки: отстаивание и коалесценцию. Из сборной цистерны НВ насосом 1 последовательно прокачиваются через три ступени коалесцирующих фильтров. В каждой из ступеней происходит отделение нефтепродуктов и их последующее накопление в отстойных полостях 3. Из первой и второй ступеней сброс накопленных нефтепродуктов осуществляется автоматически при открытии клапана 4, датчиком 5. Из третьей ступени сброс производится вручную путём открытия клапана 6. Основной недостаток установки «САРЕКС» – ограниченный ресурс коалесцирующих фильтров. Для повышения их ресурса рекомендуется устанавливать предварительный фильтр, задерживающий механические примеси перед сепаратором. Кроме того, перед подачей на очистку необходимо НВ предварительно отстаивать в сборной цистерне и периодически очищать фильтры (промывать теплой водой, путем ее подачи на обратный ход). Рис. 10.5. Схема установки «САРЕКС» 232 VI. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «СОФРАНС» Принципиальная схема установки «СОФРАНС» (Франция) представлена на рис. 9. Очистка НВ осуществляется отстоем и коалесценцией. Насосом 1 НВ подается в установку 2 через приемный патрубок 3. В верхней полости 6 установки происходит отстой НВ, в процессе которого пленочные и капельные нефтепродукты всплывают вверх. Частично очищенная вода проходит через полипропиленовые пластины 8, которые, и являются коалесцирующим материалом. Внутри пластин мелкие частицы нефтепродуктов укрупняются и всплывают. Из полипропиленовых пластин вода поступает по трубе 9 в патронный фильтр 7. В нем происходит окончательная очистка. Накопление в верхней части установки нефтепродуктов контролируется датчиками 5, которые через систему управления открывают клапана 4 для сброса нефтепродуктов в шламовую цистерну. В установке используется насос объемного типа с низкой частотой вращения. Применение такого насоса позволяет исключить дополнительное эмульгирование НВ при перекачивании её насосом. Рис. 10.6. Схема установки «СОФРАНС» 233 VII. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «АКВАМАРИН» В основу работы установки «АКВАМАРИН» (Швеция) заложен принцип отстоя и коалесценции. Отстой НВ происходит в отстойном сепараторе, имеющем вакуумный прием. В сепараторе нефтепродукты находящиеся в капельном и грубодисперсном состоянии всплывают в верхнюю его часть. Процесс отстоя интенсифицируется коалесценцией, для осуществления которой установлены пластины. Накопление отстоявшихся нефтепродуктов контролируется эластичной мембраной, которая под действием слоя нефтепродуктов выгибается вверх. Давление с обеих сторон мембраны выравнивается при перетекании воды по трубопроводу. Выгибаясь, мембрана через систему рычагов и блок управления, открывает клапан. Насос начинает вращаться в противоположную сторону и происходит сброс нефтепродуктов. Из сепаратора очищаемая вода насосом подается в коалесцирующий фильтр, фильтрующим элементом которого является мешок, выполненный из ткани. VII. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «ПЕТРОЛИМИНАТОР<630» Принцип действия работы биомеханического сепаратора НВ основан на биокорреляции НВ до уровня содержания в ней нефтепродуктов около 1 мл/л, что значительно ниже значения, требуемого Конвенцией. Совместно с оборудованием и управляющей аппаратурой, он обладает малыми габаритами длина – 1,9 м, ширина – 1,5 м Сепаратор «ПЕТРОЛИМАРТОР#630» предназначен для уничтожения нефтепродуктов бактериями, жизнедеятельность которых поддерживается естественным образом. Процесс сепарирования в сепараторе происходит при атмосферном давлении и состоит из трех фаз. Первая фаза – ступень сепарирования заключается в следующем: НВ подается в сборный танк, где осуществляется первоначальное отделение и удаление (отвод) нефтепродуктов в сборный танк нефти. В сборном танке нефтепродукты отстаиваются и всплывают, т. е они частично отделяются от воды, так чтобы дать возможность шламу и находящимся во взвешенном состоянии механическим примесям осесть на дно танка. Затем нефтепродукты насосом прокачиваются через соленоидный клапан в сборный танк нефтепродуктов, а эмульсия (НВ) подается другим насосом во вторую ступень очистки. Во второй ступени вступают в действие живые организмы (бактерии), атакуя нефтепродукты содержащиеся в воде. Это происходит следующим 234 образом. Нефтесодержащая вода прокачивается через носитель катализатора, представляющий собой матрицу сотовой конструкции на которой располагаются прикрепленные бактерии, способные разрушить углеводороды нефтепродуктов. Бактерии выделяют полисахарид, так называемый «биологический клей», который прочно связывает бактерии с носителем катализатора, и изменяет скорость химических реакций, а сами бактерии остаются без изменения. Этот биологический процесс сводит до минимума унос бактерий потоком воды, проходящей через систему катализатора. Нефтепродукты м связанные с ними загрязняющие частицы разрушаются в этом биологическом слое, и в силу того, что бактерии фактически «съедают» углеводороды нефтепродуктов, детергенты и другие и другие эмульгаторы ускоряют процесс, поскольку они разлагают нефтепродукты на более мелкие частицы Третья фаза или окончательная очистка НВ заключается в том, что продолжается дальнейшее воздействие бактерий на оставшиеся нефтепродукты и твердые частицы, перед тем, как очищенная вода будет удалена за борт. В отличие от некоторых традиционных систем, в этом сепараторе осуществляется непрерывный контроль содержания нефтепродуктов в очищенной воде. Все процессе в сепараторе полностью автоматизированы электронной системой управления. Сепаратор рассчитан на круглосуточную работу с производительностью 11 тонн в сутки. Усовершенствование установок типа «Петролиминатор#630» путем внесения существенных изменений в конструкцию отдельных элементов и технологию очистки, позволили обеспечить в установках последнего поколения непрерывную работу в полностью автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала до 30 суток. При этом содержание нефти на выходе не превышало 5 мл/л, что подтверждено Береговой охраной США. VIII. СЕПАРАТОР НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД «RWO» Устройство сепаратора «RWO». Сепараторы типа «RWO» испытаны и допущены к эксплуатации Германским Ллойдом в соответствии с требованиями конвенции. Степень очистки после обработки НВ менее 6 мл/л. На рис. 10.7 приведена схема установки очистки нефтесодержащих льяльных вод. 235 Рис. 10.7. Схема установки «RWO»: 1 – корпус сепаратора; 2 – пульт управления; 3 – выводы датчика контроля содержания нефтепродуктов; 4 – предохранительный клапан; 5 – манометр; 6 – выводы датчика контроля содержания нефтепродуктов; 7 – пневмоавтоматические поршневые клапаны сброса нефтепродуктов в сборный танк; 8 – электропневматический клапан возврата льяльной воды при повышение нефтесодержания в ней выше 15 мл/л; 9 – подпружиненный клапан слива воды за борт; 10 – кран подачи воды для промывки; 11 – аварийный датчик сигнализации при повышении нефтесодержания в сливаемой воде выше 15 мл/л; 12 – кран слива воды; 13 – сборный танк нефтепродуктов; 14 – винтовой насос; 15 – запорно-невозвратньгй клапан выхода чистой воды; 16 – соленоидиый клапан защиты винтового насоса; 17 – корпус фильтра; 18 – кран удаления нефтепродуктов и воздуха; 19 – манометр; 20 – шкаф аварийной сигнализации; 21 – краны слива нефтепродуктов из сепаратора; 22 – кран удаления воздуха из сепаратора; 23 – контрольная кнопка работы системы автоматики; 24 – главный выключатель системы автоматики; 25 – запорный клапан между сепаратором и фильтром 236 Сепаратор состоит из гравитационного сепаратора 1 типа GSF – с подводящими и отводящими трубопроводами и дополнительно включенного фильтра 17. Эксцентриковый однороторный винтовой насос 14 сепаратора расположен на одном фундаменте с сепаратором и фильтром, имеет защиту от работы всухую, для чего он оборудован соленоидным клапаном 16. При работе насос 14 засасывает НВ из льял машинного отделения и подает ее в верхнюю часть гравитационного сепаратора 1. Гравитационный сепаратор предназначен для предварительной очистки НВ, до содержания нефтепродуктов менее 100 мл/л, т. е. для разделения грубодиспергированных нефтяных эмульсий. Корпус сепаратора представляет собой сварную конструкцию из стали, защищенную от коррозии с внутренней и наружной сторон слоями антикоррозийного покрытия, стойкого против забортной воды. Снаружи гравитационный сепаратор оборудован предохранительным клапаном 4, манометром 5, выводами от датчиков 3 и 6, определяющих содержание нефтепродуктов в колпаках сепаратора. Собравшиеся в колпаке сепаратора нефтепродукты отводятся через пневматические поршневые клапаны 7, в сборный танк нефтепродуктов 13. Контрольные краны 21 служат для визуального контроля наличия нефтепродуктов в колпаках сепаратора. Воздушный кран 22 предназначен для выпуска воздуха из сепаратора в период его заполнения. Вода, содержащая нефтепродукты проходит через гравитационный сепаратор и поступает в фильтр 17. Фильтр с фильтрующим патроном и зачистным трубопроводом предназначен для тонкой очистки НВ до остаточного нефтесодержания – 5 мл/л. Собравшиеся в колпаке нефтепродукты отводятся через управляемый вручную воздушный кран 18. Давление в системе и в корпусе фильтра поддерживается подпружиненным клапаном на выпуске очищенной воды. Степень отделения нефтепродуктов от воды являются постоянными при давлении до 0,2 МПа. Поэтому при постоянном давлении 0,1 МПа в корпусе фильтра и повышении давления в сепараторе до 0,25 МПа является признаком загрязнения фильтрующего патрона, который необходимо заменить. Принцип действия сепаратора «RWO». Схема движения НВ в сепараторной установке «RWO» показана на рис. 10.8. Насос под давлением подает льяльную воду в гравитационный сепаратор по трубопроводу 2. В корпусе сепаратора за счет принудительной циркуляции поток смеси проходит систему кольцевых камер, сечения которых рассчитаны так, чтобы подъемная сила нефтепродуктов в противо237 потоке преодолела поверхностное трение в воде, и нефтепродукты, таким образом, поднимались в верхнюю часть сепаратора. Этому процессу способствуют участки замедления и ускорения, а также подогрев эмульсии в змеевике 6, так, чтобы даже мельчайшие частицы нефтепродуктов были отделены от воды. Выход чистой воды Вход нефтесодержащей льяльной воды Рис. 10.8. Схема движения нефтесодержащей льяльной воды в сепараторе и фильтре: 1 – корпус сепаратора; 2 – трубопровод входа НВ в сепаратор; 3 – выводы электродов; 4 – верхний колпак сбора нефти; 5 – пневмоавтоматические поршневые клапана сброса нефти; 6 – змеевик обогрева эмульсии; 7 – спускной кран нефти из колпака фильтра: 8 – корпус фильтра; 9 – фильтрующий патрон. Отделенные от воды нефтепродукты собираются в колпаке 4 сепаратора, в двух разделенных друг от друга уравнительных камерах. Количество нефтепродуктов регистрируется датчиком 3 с чувствительными элементами и системой автоматического контроля. Собравшиеся в колпаке сепаратора нефтепродукты отводятся через два пневматических поршневых клапана 5 предварительно отрегулированных на давление воздуха от 0,40 МПа до 0,60 МПа в сборный танк нефтепродуктов 13 на рис. 10.7. Вода, предварительно очищенная от нефтепродуктов до значений менее чем 100 мл/л и, в основном, освобожденная от механических примесей, поступает в фильтр 8, в котором, проходя через фильтрующий патрон 238 9 и зачистные трубки очищается до остаточного содержания в ней нефтепродуктов 5 мл/л. Собравшиеся в колпаке фильтра нефтепродукты отводятся через кран 7, управляемый вручную или автоматически. Значение давления около 0,10 МПа в системе и в корпусе фильтра, поддерживается подпружиненным клапаном слива очищенной воды за борт. Такая настройка обеспечивает нормальную работу сепаратора и сток нефтепродуктов в сборный танк. Приемные и напорные патрубки соединены байпасом малого диаметра, который служит защитой от работы всухую до тех пор, пока нагнетательный трубопровод не заполнится водой. На байпасе установлен соленоидный клапан, подключенный к системе пуска насоса, который открывается, после ввода его в действие. 10.2. СУДОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В приложении IV МАРПОЛА 73/78 изложены «Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов – требование к сбросу необработанных сточных вод и вод, прошедших специальную обработку» Согласно Приложению IV Конвенции «Сточные воды» (СВ) означают: • Стоки и прочие отходы их всех видов туалетов, писсуаров и унитазов; • Стоки из медицинских помещений (амбулаторий, лазаретов) через расположенные в таких помещениях раковины, ванны и шпигаты; • Стоки из помещений, в которых содержатся живые животные; • Прочие сточные воды, если они смешаны с выше перечисленными стоками; К сточным водам также относятся хозяйственно#бытовые воды: - стоки из умывальников, душевых, прачечных, ванн и шпигатов; - стоки из моек и оборудования камбуза и других помещений пищеблока. 10.2.1. Судовые технические установки очистки сточных вод Конструкции судовых установок очистки сточных вод I– II – III – IV – V– Установка типа «БИО#КОМПАКТ» Установка типа «Нептуматик» Установка типа «Юнекс#Био» Установка «Юнекс – Симултан#15» Установка типа «Кареа» 239 VI – Установка типа «ХАММАН Вассертекник» VIII – Установка типа «Трайдент» IX – Установка типа «СТС Диспозер» X – Уcтановка типа « СИУЭЙ» I. УСТАНОВКИ ТИПА «БИО КОМПАКТ» Установки типа «Био Компакт» фирмы «Дойче Герэтэтау Зальц#коттен» (Германия) работают по технологической схеме продленной аэрации (рис. 10.9). Фекальные и хозяйственно#бытовые воды по трубопроводу 6 поступают в аэротанк первой ступени 15, где перемешиваются и обрабатываются воздухом с помощью аэратора 2. Аэратор 2 расположен в аэротанке асимметрично, чем обеспечивается естественная циркуляция стоков. Воздух на аэраторы подается компрессором 8. Частично окисленные стоки поступают по трубопроводу 3 для последующей обработки в аэротанк второй ступени 1. Избыточный воздух и продукты окисления удаляются по вентиляционной трубе 5. Рис. 10.9. Принципиальная схема установки «Био Компакт» Окисленные стоки по трубопроводу 4 подаются в отстойник 13 для осветления. Осевший активный ил возвращается аэролифтом 14 в аэротанк первой ступени 1. Туда же аэролифтом 7 откачиваются всплывшие частицы. 240 Осветленная вода из отстойника 13 направляется в камеру дезинфекции 12, где обрабатывается хлорсодержащими реагентами. Ввод реагентов в камеру 12 ведется насосом#дозатором 11. Периодическая работа насоса#дозатора 11, откачивающего насоса#из мельчителя 16 обеспечивается автоматически. Регулирование уровня в камере 12 осуществляется датчиками 10. Вся система автоматики смонтирована в шкафу управления 9. II. УСТАНОВКИ ТИПА «НЕПТУМАТИК» Все установки типа «Нептуматик» фирмы «Сален и Викандер» (Швеция) имеют схожие схемы и единый принцип работы, основанный на использовании реагентной напорной флотации, с последующим обеззараживанием хлоросодержащим реагентом. Принципиальная схема установки показана на рис. 10.10 и предусматривает следующую технологию обработки стоков. Рис. 10.10. Принципиальная схема установки «Нептуматик» Все стоки подаются в камеру механической очистки 1, в которой крупные загрязнения измельчаются насосом#дробилкой 12 и удаляются с помощью самоочищающейся сетки 2. Предварительно очищенные стоки подаются тем же насосом#дробилкой 12 в камеру аэрирования 3, где проходят обработку активным илом. На этой стадии очистки сточные воды в течение 20 минут перекачиваются циркуляционным насосом 4 через напорную цистерну 5, вовлекая в воду воздух с помощью эжектора 6. В этой установке комбинируется интенсивное перемешивание воды и воздуха в эжекторе с повышенным давлением среды, что ведет к быстрому окислению органических загрязнителей. Насыщенная мелкими пузырями воздуха вода 241 подается во флотационную камеру 9, в которую вводится дозатором 10, в качестве коагулянта, хлорное железо. Сфлокулированные хлопья ила с пузырьками воздуха поднимаются на поверхность, а отстой, транспортерной лентой 7, перемещается в шламовую цистерну. Предусматривается сжигание отстоя с помощью электронагревательных элементов. Бактерицидный реагент подается дозатором 11 в стоки перед флотационной камерой, поэтому отдельной обеззараживающей камеры в УБО нет. Очищенная вода забирается из нижней части флотационной камеры и выводится за борт по лотку 8. Весь процесс очистки занимает около часа. Процесс управления осуществляется с пульта, снабженного необходимыми приборами контроля и сигнализации. Установка обеспечивает следующее качество очищенной воды; БПК5 – 50мг/л; ВВ – 50мг/л; коли#индекс – менее 500 1/л. Фирма «Сален и Викандер» выпускает УБО типа МОС четырех типоразмеров производительностью от 4 до 28 м3/сут. Она же выпускает УБО типа «Сальвико». Их отличие от установок «Нептуматик» заключается в том, что осадок и пена, образующиеся во флотационной цистерне, направляются в фильтрующее устройство на обезвоживание, а не удаляются ленточным конвейером. Удаление осадка проводится путем замены фильтрующего патрона 1#2 раза в неделю. Фильтрующий патрон выполнен целиком из горючего материала. При обслуживании установок тина «Нептуматик» следует контролировать работу насосов#дозаторов и давление в напорном танке, поскольку от подачи раствора коагулянта зависит качество очистки. Поддержание необходимого давления в напорном танке 0,18-0,20 МПа, обусловлено требуемыми параметрами насыщения СВ воздухом, его растворения в СВ под действием избыточного давления и последующего выделения во флотаторе в виде пузырьков, «транспортирующих» загрязнители на поверхность воды. Насыщение происходит в эжекторе, рассчитанном на определенную скорость движения воды. При снижении скорости движения воды через сопло эжектора поступление воздуха в СВ уменьшается, что приводит к ухудшению режимов флотации. Поэтому при падении давления в напорном танке, например за счет естественного износа насоса, следует устранить причину и восстановить заданный режим. Практика показывает, что качество очистки заметно ухудшается уже при снижении оптимального давления на 0,015-0,020 МПа. Важно также поддерживать определенный расход обеззараживающего реагента. Оптимальный расход хлорсодержащего раствора зависит от наличия остаточных загрязнений в очищенной воде. Опытом эксплуатации 242 установлено, что на обработку 1 м3 СВ расход 10 %#го раствора гипохлорита натрия составляет около 0,4 л. III. УСТАНОВКИ ТИПА «ЮНЕКС-БИО» Установка «Юнекс#Био» фирмы «Раума#Репола» (Финляндия) работает по принципу биологической очистки при аэробном бактериальном разложений компонентов сточно#фановых вод (продленная аэрация). Содержащиеся в СВ коли-бактерии уничтожаются химическими реагентами. Принципиальная схема установки «Юнекс#Био» представлена на рис. 10.11. Рис. 10.11. Принципиальная схема установки «Юнекс#Био» Установка состоит из четырех отсеков: сборного, аэрационного, отстойного и хлорировочного. Из судовой фановой системы СВ поступают в приёмный сборный отсек 7, куда через перфорированную трубу, уложенную на дне отсека, подается воздух. Благодаря этому начинается биологическое разложение загрязнителей, размельчение крупных частиц и окисление органических веществ содержащихся в СВ. Вновь поступающая СВ вытесняет воду из приемного отсека в аэротанк 5, пройдя при этом решетку 6, на которой задерживаются крупные вклю243 чения, а также бумага и ветошь. В нижней части аэротанка расположены перфорированные трубопроводы 8, через которые постоянно подается воздух от специальных воздушных компрессоров, входящих в состав установки. Это делается для того, чтобы обеспечить перемешивание СВ с активным илом, а также для насыщения воды кислородом, необходимым для протекания биохимических процессов. Поэтому очень важно, чтобы воздух в виде мелких пузырьков равномерно распределялся по всему объему аэротанка. В аэротанке происходил: основной процесс биохимической обработки СВ микроорганизмами. При поступлении в установку новой порции СВ такая же порция воды из аэротанка в смеси СВ с активным илом перетекает в отстойник 4, где отделяются обработанная СВ и хлопья активного ила. Биохимический процесс на этом заканчивается. Осевший на дно конической формы отстойника активный ил, направляется с помощью специального устройства – аэролифта 9, в начало процесса очистки, а осветленная вода вытесняется в отсек обеззараживания 3 новыми порциями СВ. В отсеке обеззараживания в очищенную воду насосом#дозатором 2, из специальной емкости 1, подается 10%#ный раствор гипохлорита натрия. Необходимая для надежного обеззараживания 30#минутная выдержка обеспечивается определенным объемом отсека и расчетным расходом СВ, Естественно, что в случае увеличения притока СВ в установку сверх расчетного, выдержка в отсеке обеззараживания уменьшится. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется из установки за борт выгружным насосом 10 или сжигается. При достижении обработанной водой определенного уровня срабатывает поплавковый датчик, который включает выгружной насос 10. На этом процесс обработки СВ в установке заканчивается. Очищенная и обеззараженная вода сливается за борт. Качество очищенной сточной воды в УБО составляет: БПК5 – 36 мг/л; ВВ – 46 мг/л; коли#индекс – 1000 1/л. В состав установки входят: 2 воздушных компрессора, устройство для хлорирования очищенной воды, 2 насоса для откатки очищенной воды. Фирмой выпускаются судовые установки четырех типоразмеров для экипажей численностью от 20 до 80 человек. 244 IV. УСТАНОВКИ ТИПА «ЮНЕКС-СИМУЛТАН-15» Принципиальная схема установки «Юнекс#Симултан#15» (Финляндия), представлена на рис. 10.12. Установка способна переработать до 6 м3/сут СВ. Принцип очистки смешанный: классический биохимический процесс совмещен с химической обработкой коагулянтом. Обеззараживание достигается введением в очищенную воду хлорсодержащего раствора с последующей выдержкой. Рис. 10.12. Принципиальная схема установки «Юнекс#Симултан#15» СВ поступает непосредственно из судовой системы в отсек предварительной аэрации 7, где происходит первичное окисление органических загрязнителей. С этой целью в отсек предварительной аэрации 7 подается воздух от компрессоров 10 через перфорированную трубу 11, уложенную на дне отсека. Один из компрессоров работает, а второй – резервный. Следующие порции, поступающей в установку, СВ вытесняют предварительно обработанную воду в отсек аэрации 6 через щель в нижней части перегородки, разделяющей отсеки 6 и 7, где процесс аэрации продолжается. Кроме того, в него, через определенное время, из расходной емкости 9 подается раствор коагулянта. Этот реагент способствует образованию хлопьев загрязнителей. Таким образом, в отсеке б совмещены биохимический и химический процессы очистки, т. е. загрязнители подвергаются двойному воздействию: окислительному – со стороны микроорганизмов 245 и химическому – со стороны коагулянта. На этом процесс обработки загрязнителей заканчивается. Из отсека 6 вода перетекает в отстойник 4, где хлопья активного ила и скоагулированньгх частиц загрязнителей осаждаются на дно, имеющее конусную форму. Осадок с помощью аэролифта через приемное устройство 12 постоянно отсасывается из конусной части отстойника и подается в отсек 6 на начало процесса очистки, способствуя тем самым сокращению времени на окисление загрязнителей. Установки «Юнекс#Симултан#15» оборудованы специальным устройством для автоматического удаления избыточного шлама в отсек 8. Оно состоит из магнитного клапана 5 и дополнительного аэролифта. Данное устройство необходимо включать в том случае, когда объем осадка в мерном цилиндре превысит установленное значение. Устройство обеспечивает периодический сброс части шлама (осадка) из отстойника в отсек 8. После осаждения загрязнителей очищенная вода перетекает в отсек обеззараживания 3. в который из расходной емкости 1 насосом 2 подается регулируемая доза хлорсодержащего реагента, т.е. осуществляется обеззараживание воды. Обеззараженная вода из отсека 3 насосом 13 откатывается за борт. V. УСТАНОВКИ ТИПА «КАРЕА» Принципиальная схема установки «Кареа» (Германия) приведена на рис. 10.13. Сточная вода поступает на решетку 6, где происходит отделение крупных включений, затем в аэротанк 1, в котором начинается процесс биохимического разложения загрязнений. Поступающие порции СВ вытесняют смесь СВ с активным илом из аэротанка через зону 2, где образуется взвешенный слой активного ила, в отстойник 3. Здесь разделяются очищенная вода и активный ил. Отделенный от воды ил, оседая вниз, пополняет взвешенный слой активного ила зоны 2 у нижнего края перегородки. При этом слой активного ила является своеобразным фильтром, способствующим отделению новых порций ила от воды, проходящей сквозь него. Для того чтобы ускорить осаждение ила в отстойнике и не допустить попадания туда пузырьков воздуха из аэротанка, предусмотрена камера дегазации 5, расположенная на границе раздела аэротанка и отстойника. В этой камере скапливаются хлопья активного ила, которые вместе с пузырьками воздуха поднимаются вверх и затем через специальные окна 7 в перегородке ил возвращается в аэротанк. Чтобы предотвратить забивание 246 илом канала камеры дегазации, предусмотрена периодическая автоматическая продувка ее воздухом. Воздух подается специальными воздуходувками 8. Деаэрируемая смесь насыщается воздухом через перфорированные трубы 9, расположенные в нижней части отсеков аэрации. Рис. 10.13. Принципиальная схема установки «Кареа/СФ#65» Вода после отстаивания перетекает в отсек обеззараживания 4, в который по мере его заполнения водой насосом#дозатором подается обеззараживающий раствор. Очищенная и обеззараженная вода насосом 10 откачивается за борт. На этом процесс обработки СВ заканчивается. В установке преду смотрена возможность удаления в шламовую емкость избыточного активного ила. VI. УСТАНОВКИ ТИПА «ХАММАН ВАССЕРТЕКНИК» Установками «Хамман Вассертекник» оборудовано пассажирское судно «Voyager of the Seas» водоизмещением 142000 per. тонн, пассажировместимостью 5840 человек и экипажем численностью 1180 чел. Для обработки огромного количества сточных и фановых вод потребовалось десять установок производительностью до 15 м3 каждая. При нормальных условиях они могут обработать около 100 м3 СВ в сутки. Управление этими установками производит дистанционная комплексная автоматизированная система. 247 В системе применен один из эффективных способов уменьшения объема скапливающихся СВ – вакуумная фановая система (на судне установлено 2500 вакуумных унитазов). В системе трубопроводов фановой системы поддерживается разряжение, за счет которого снижен расход воды на разовый слив одного унитаза от 1,0 до 1,5 л (при обычной схеме расходуется до 10 л на 1 слив). Комплексная система очистки СВ включает пять сборных танков по 25 м3 каждый. Принципиальная схема станции очистки СВ приведена на рис. 10.14. В установке применен электрохимический способ очистки сточных вод. Рис. 10.14. Принципиальная схема установки «Хамман Вассертекник»: 1 – насос подачи сточных вод; 2 – фильтр-отделитель; 3 – выход сточной воды к водоочистительной станции; 4 – патрубок выдачи сухой фазы; 5 – водоочистительная станция; 6 – патрубок входа сточной воды (на очистку); 7 – подача сжатого воздуха; 8 – расходомер; 9 – запорный клапан с приводом от электродвигателя; 10 – запорный клапан мембранного типа; 11 – насос – дозатор хлорсодержащего вещества; 12 – емкость с хлорсодержащим веществом; 13 – вихревая камера прохода смеси воды с хлором; 14 – устройство защиты насоса 15 от работы в сухую; 15 – винтовой насос; 16 – фильтры; 17 – кран для отбора пробы; 18 – шламовый насос; 19 – вход воды для промывки танка станции; 20 – запорный клапан шламового насоса; 21 – приводной электродвигатель отделителя. Из туалетов и душевых СВ попадает в сборный танк, при её накоплении включается в работу насос 1 и сточная вода подается в фильтр#отделитель с 3#х миллиметровым экраном и медленно вращающимся шнеком. В про248 цессе прохождения СВ через отделитель, экран задерживает твердые частицы (твердая фаза), а СВ самотеком или под давлением поступает на станцию обработки и очистки. Твердые частицы продвигаются по шнеку к конической оконечности отделителя, сжимаясь двумя гидроцилиндрами, приводимыми в действие электродвигателем. При опрессовке твердой фазы, сила тока в приводном электродвигателе повышается, что является сигналом для гидроцилиндров, которые отходят назад, давая возможность конической оконечности открыться для выгрузки осушенной и спрессованной твердой массы в пластиковый мешок. Эта операция продолжается до тех пор пока нагрузка на приводной электродвигатель не снизится т. е. сила тока уменьшится до нормального значения, что является сигналом для закрытия гидроцилиндрами конической оконечности, и далее процесс отделения твердой фазы от жидкости повторяется. Вода, после отделителя попадает в водоочистительную станцию 5, где последовательно проходит процесс коагуляции и флотации. Для коагуляции СВ используется электрохимический способ, т. е. коагуляция происходит за счет растворения алюминиевых электродов, и насыщения ионами алюминия потока СВ при ее движении в межэлектродном пространстве. Мелкие частицы загрязнителей укрупняются вокруг частиц гидроокиси алюминия с образованием хлопьев, которые затем удаляются из воды флотацией. Загрязнители в виде хлопьев накашиваются в емкости станции обработки с последующим удалением, через клапан 20, шламовым насосом 18. Далее очищенная вода винтовым насосом 15 направляется в вихревую камеру 13. В приемный трубопровод винтового насоса 15 врезан нагнетательный трубопровод насоса#дозатора 11, который из емкости 12 подает хлорсодержащее вещество дозами в очищенную сточную воду для обеззараживания. Процесс обеззараживания очищенной сточной воды требует времени, поэтому смесь воды с хлорсодержащим веществом проходя по змеевику выдерживается это рекомендованное время до полного разрушения бактериальных клеток. Для электрохимического образования активного хлора требуется, чтобы в воде находилось определенное количество солей, для чего в схеме установки предусмотрена система подсаливания поступающей на очистку СВ. Соленая вода, на очистную станцию 5, поступает из магистрали забортной воды через клапана 9, 10 и расходомер 8. Доза забортной воды регулируется автоматически в пределах от 15000 до 45300 л/ч. После вихревой камеры 13 очищенная и обеззараженная вода поступает на слив за борт или обратно в фановую систему через клапана и фильтры 16. Кран 17 служит для отбора проб на анализ. 249 Процесс обработки, очистки и обеззараживания производится с помощью автоматической системы MAS, которая обеспечивает дистанционное управление обработкой сточных вод. Это реализовано на двух блоках EVAC, которые являются связующими звеньми для терминалов LIS и главной автоматической системы MAS. Блоки EVAC передают информацию на терминал LIS, откуда она передается на терминал MAS в ЦПУ. Автоматической системой MAS предусмотрено четыре рабочих режима: VII. УСТАНОВКИ ТИПА ТРАЙДЕНТ» Установка «Трайдент» фирмы «Хэмворти» (Англия) работает в режиме продленной аэрации (рис. 10.15) и предусматривает следующую технологию очистки СВ. Самотеком СВ поступают непосредственно в аэротанк 5 для обработки активным илом. Время аэрации порции стоков составляет 24 ч. Воздух подается в аэротанк компрессорами 4 через трубчатые аэраторы 6. После окисления загрязнителей вода поступает во вторичный отстойник 8. На сетке 9 задерживаются крупные компоненты СВ. Выпавший в осадок активный ил возвращается в аэротанк аэролифтом 7. Рис. 10.15. Принципиальная схема установки» Трайдент» Очищенные стоки направляются на дезинфекцию в камеру обеззараживания 1, куда поступает также весь поток хозяйственно#бытовых вод 250 по трубопроводу 2. Дезинфекция СВ проводится таблетками гипохлорита кальция, которые помещаются в патроны 3. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется за борт или сдается на берег. Очищенные и дезинфицированные сточные воды откачиваются за борт насосом 10. В состав установки входят: 2 компрессора и 2 насоса для удаления воды и минерализованного ила. Фирма «Хэмворти» выпускает установки типа ST девяти типоразмеров производительностью от 2,1 м3/сутки до 14,5 м3/сутки и гарантирует следующее качество очищенных стоков: БПК5 – 40 мг/л; ВВ – 40 мг/л; коли#индекс – 2000 1/л. VIII. УСТАНОВКИ ТИПА «СТС ДИСПОЗЕР» Рис. 10.16. Принципиальная схема установки «СТС Диспозер» Установка «СТС Диспозер» фирмы «Исикаваджима Харима» (Япония) работает по принципу продленной аэрации (рис. 10.16) и предусматривает следующую технологию обработки. СВ поступают в камеру аэрирования 14 после измельчения крупных частиц комминутором 2. Для улавливания крупных примесей установлена решетка 1. Воздух подается высоконапорной воздуходувкой 3 на трубчатые аэраторы 13. Газообразные продукты разложения удаляются из аэротанка по вентиляционной трубе 4. Очищенная вода поступает во вторичный отстойник 11, где она осветляется. Осевший активный ил возвращается в аэротанк аэролифтом 12. Осветленные стоки пере251 ливаются в камеру обеззараживания 10, где обрабатываются раствором гипохлорита кальция, который получается в результате растворения таблеток, помещенных в патроны 5. Очищенные и дезинфицированные воды откачиваются за борт насосом 9, который управляется с пульта 8. Насос 9 и соленоидный вентиль 6 включаются от датчиков уровня воды 7. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется за борт, сжигается или сдается на берег. Качество очищенной сточной воды в УБО составляет: БПК5 – от 4 до 14 мг/л; ВВ – от 10 до 12 мг/л; коли#индекс – 0,1/л. В состав установки входят: 2 воздуходувки, комминутор, 2 насоса для удаления воды и ила за борт. Фирма выпускает УБО типа СТС шести типоразмеров производительностью от 1,25 до 7,5 м3/сут. IХ. УСТАНОВКИ ТИПА «СИУЭЙ» Установка «Сиуэй» фирмы «Сасакура#Сиуэй» (Япония) работает по принципу продленной аэрации стоков. Ее принципиальная схема показана на рис. 10.17 и предусматривает следующую технологию обработки СВ. Рис. 10.17. Принципиальная схема установки «Сиуэй» Предварительно пройдя решетчатый фильтр 4, СВ накапливаются в сборной цистерне 5. Затем порция воды поступает в аэротанк 6, где она обрабатывается активным илом. В этой установке применен эжекционный принцип аэрации. Насос 3 отбирает воду со дна отстойника 8 и прокачи252 вает ее через сопло «Вентури» 7. Вода, при этом, насыщается воздухом, а загрязнители окисляются. Газообразные продукты реакции вместе с избытком воздуха отводятся по вентиляционным трубам. После окисления, происходит осветление СВ в отстойнике 8. Осевший активный ил возвращается в аэротанк циркуляционным насосом, а осветленная СВ поступает на дезинфекцию в камеру обеззараживания 2. Очищенная вода, насосом 9, удаляется за борт или поступает на повторное использование. Осушительный насос 9 включается автоматически от сигнала датчика верхнего уровня, а выключается от сигнала датчика нижнего уровня. Сигнал от датчика нижнего уровня используется также для открытия соленоидного вентиля 1 и подачи в дезинфекционную цистерну очередной дозы гипохлорита кальция. Закрывается соленоидный вентиль от сигнала реле времени. Фирма «Сасакура#Снуэй» выпускает судовые УБО «НМА» для обслуживания от 10 до 100 человек. 10.3. СУДОВОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПО ОБРАБОТКИ МУСОРА НА СУДАХ. УСТРОЙСТВО СУДОВЫХ ИНСЕНЕРАТОРОВ 10.3.1. Общая часть Правила Конвенции распространяются на различные источники загрязнений с судов, которые изложены в шести Приложениях к Конвенции, а Приложение V посвящено предотвращению загрязнения мусором. Мусор – все виды продовольственных, бытовых и эксплуатационных отходов, исключая свежую рыбу и ее остатки, которые образуются в процессе нормальной эксплуатации судна и подлежат постоянному или периодическому удалению, за исключением таких веществ, как нефть, сточные воды или вредные химические грузы. На каждом судне должно находиться следующее вспомогательное оборудование, обеспечивающее сбор и переработку мусора, как инсинераторы. I – Инсинератор GS-500. II – Инсинератор OG-200. III – Инсинератор УТУ# 10. IV – Инсинератор SAVA 75|50. V – Инсинератор ASWI-402A. 253 10.3.2. УСТРОЙСТВО СУДОВЫХ ИНСИНЕРАТОРОВ I. ИНСИНЕРАТОР GS<500 Инсинератор GS#500 (Норвегия) состоит из двух камер, образующих так называемую полупиролизную систему, рис. 10.17. Камера 1 предназначена для сжигания мусора, а камера 2 – для сжигания шлама. Инсинератор оборудован топливной и шламовой форсунками, объединенных в специальное топочное устройство (на рисунке не показано) и газоходом 4. Вентилятор, подсоединяемый к газоходу, создает в камерах необходимое разрежение. Рис. 10.17. Инсинератор GS#500 Воспламенение отходов происходит за счет теплового излучения от топочного устройства. Твердые отходы загружаются через приемный поворотный люк 3 после того, как температура в печи достигает заданного значения. Колосниковая решетка 7, на которую попадают отходы, имеет шурующее устройство, обеспечивающее более эффективное их сгорание. Поток газов, отходящих от сжигаемых отходов, поступает во вторичную камеру, где происходит их дожигание, а также дожигание несгоревших частиц отходов. Пройдя зону горелки, поток дымовых газов смешивается с потоком охлаждающего воздуха и затем выбрасывается в дымоход вентилятором рециркуляции. В газоходе между камерой сгорания и вентилятором установлен шибер (заслонка). Положение заслонки изменяет количество подаваемого воздуха, регулируя тем самым процесс горения. 254 Камеры сгорания представляют собой стальные конструкции с обмуровкой из огнеупорных блоков 5. Обмуровка имеет модульную конструкцию, позволяющую производить замену отдельных блоков. Внутренняя сторона стальных камер покрыта слоем изоляции. Двойные стальные листы образуют воздушную охлаждающую рубашку 6. Камеры сгорания имеют круглую форму и соединены между собой отверстием в районе днища. Емкость приемного пространства около 125 л. Лицевая сторона инсинератора оборудована дверцей 9 со смотровым стеклом, которое позволяет оператору осуществлять контроль за количеством загруженных в камеру отходов и процессом горения в инсинераторе. В нижней части расположена дверца 8, предназначенная для удаления золы. Топочное устройство состоит из форсунки с двумя соплами, производительность которой составляет от 14 до 28 л/ч. Шламовая форсунка также вмонтирована в топочное устройство и состоит из двух труб. Внутренняя труба, диаметр проходного сечения которой 8 мм, предназначена для подвода шлама. Наружная труба служит для подвода пара, предназначенного для распыливания и подогрева шлама. Топочное устройство расположено таким образом, чтобы наиболее эффективно использовать вращающиеся факелы. Вращающиеся факелы сначала направляются к днищу, откуда поднимаются в центральной зоне камеры сгорания и лишь затем направляются к газоходу. Охлаждающий воздух, смешиваемый с дымовыми газами на выходе из камеры, засасывается из нижней части кожуха камеры и снижает температуру отходящих газов до уровня, не превышающего 400°С. Процесс сжигания автоматически контролируется специальной программой. Для контроля горения используется фотоэлектрический датчик. II. ИНСИНЕРАТОР OG<200 Корпус 3 инсинератора ОG#200 (Норвегия), представленного на рис. 10.18, имеет прямоугольную форму, внутри вертикально расположена цилиндрическая камера сгорания 4. Передняя стенка оборудована дверцей со смотровым стеклом и замком, предназначенная для загрузки твердых отходов (замок дверцы открывается только тогда, когда температура внутри камеры сгорания будет ниже 100°С), а также дверца для удаления золы. На левой стенке размещены: щит управления и питания, топочное устройство и дозирующее устройство жидких отходов. Топочное устройство 2 состоит из: вентилятора; насоса подачи дизельного топлива; приводного электродвигателя; двух форсунок с меха255 ническим распыливанием, работающих на дизельном топливе; форсунки жидких отходов с паровым и воздушным распыливанием, которая может пропускать твердые частицы размером до 8 мм; электрозапального устройства форсунки. Дозирующее устройство жидких отходов состоит из винтового насоса, бесступенчатого редуктора и электродвигателя. Подача жидких отходов регулируется вручную с помощью маховика редуктора. Дизельное топливо поступает из судового расходного топливного танка, а жидкие отходы забираются из шламовой цистерны, имеющей подогрев. Сжатый воздух для распыливания жидких отходов подается от судовой системы. Циркуляционный насос обеспечивает подачу жидких отходов к дозирующему устройству, а также перемешивание содержимого грязевого танка для выравнивания состава сжигаемой смеси и обеспечения тем самым стабильности процесса горения. Процесс сжигания жидких отходов начинается после предварительного разогрева камеры сгорания. Степень распыливания жидких отходов регулируется клапаном подачи пара или сжатого воздуха. Инсинератор снабжен необходимой аварийно#предупредительной сигнализацией и защитой. Рис. 10.18. Инсинератор OG#200 (OG#400) III. ИНСИНЕРАТОР VTV<10 Инсинератор VTV#10 (Япония), рис. 1019, представляет собой цилиндр 1 с расположенной на нем вертикальной конической камерой 6. В горизонтальной части расположена камера сгорания (сжигания отходов). Коничес256 кая камера служит для разбавления отходящих газов воздухом. Внутренняя часть камер сгорания и разбавления футерованы. Между огнеупорным слоем и наружной обшивкой имеется воздушная прослойка, предотвращающая перегрев наружной поверхности. На передней стенке камеры сгорания, в верхней её части, расположены форсунка для сжигания нефтепродуктов 3 и смотровое стекло, а в нижней части – люк 2 для загрузки твердых отходов. На цилиндрической части вверху размещены форсунка дизельного топлива 4 и устройство для зажигания 5, а в районе конической части – щит управления, манометры, клапаны, фильтры топлива и воздуха. Печь рассчитана на сжигание обводненных нефтепродуктов с содержанием воды от 30 до 65 %. Шлам сжигается одновременно с нефтепродуктами, причем шлам подается дозами по 0,7#0,8 л в течение 7#9 с. Твердые отходы можно сжигать отдельно или одновременно с жидкими отходами. Печь может работать в ручном и автоматическом режимах управления. Инсинератор оборудован автоматической защитой, обеспечивающей отключение подачи топлива при невоспламенении форсунки, температуре в камере сгорания свыше 1100°С или температуре отходящих газов более 450°С, а также при давлении подачи топлива менее 0,15 МПа. Под печью расположены вентилятор, подающий воздух для горения и разбавления отходящих газов, насосы подачи дизельного и тяжелого топлив, а также фильтр нефтепродуктов. Из#за отсутствия специального отверстия зола выгружается через люк 2, предназначенный для загрузки отходов. Рис.10.19. Инсинератор VTV#10 257 IV. ИНСИНЕРАТОР SАVА 75/50 Инсинератор SАVА 75/50 (Германия), схема которого представлена на рис. 10.20, состоит из двух блоков: печи 5 и блока подготовки жидких отходов 3. Инсинератор предназначен для сжигания твердых отходов, нефтяного шлама и шлама сточных вод. Печь прямоугольной формы, двухкамерная. Первая камера служит для сжигания твердых отходов, вторая – для жидких, а также для дожигания отходящих газов. Камеры разделены между собой низкой перегородкой, выполненной из огнеупорного материала, которым покрыта вся внутренняя поверхность инсинератора. В нижней части первой камеры расположена колосниковая решетка, улучшающая процесс сжигания твердых отходов, которые загружаются в печь через шлюзовую камеру, расположенную на передней стенке. Рис. 10.20. Схема подключения инсинератора SАVА 75/50 на судне Под колосниковой решеткой находится золосборник, для опорожнения которого в нижней части передней стенки имеется специальный люк. Во второй камере, в потолочной ее части, расположена форсунка 6 для распыливания жидких отходов, подаваемых в топочное пространство сверху вниз. Для воспламенения жидких отходов в правой стенке верхней части камеры расположена форсунка розжига 7, в которую подается дизельное топливо из расходной цистерны 8. Кожух печи имеет двойные стенки, в пространство между которыми поступает охлаждающий воздух, забираемый дымососом 4 из помещения через специальные жалюзи. Воз258 дух, пройдя пространство между стенками, поступает в камеры сгорания для поддержания режима сжигания отходов, а также для разбавления дымовых газов. Блок подготовки и подачи жидких отходов имеет объем 370 л, и оборудован мешалкой импеллерного типа, установленной на верхней крышке; датчиками контроля и управления уровнем отходов в емкости; устройством для подогрева нефтеводяной смеси. Жидкие отходы подаются в блок подготовки 3 специальным насосом 2 из судовой цистерны 1. Необходимое соотношение воды и топлива (не более 40 % воды) регулируется автоматически с помощью специальной дозировочной системы. V. ИНСИНЕРАТОР АSWI<402А Инсинератор АSWI#402А (Дания), рис. 10.21, состоит из камеры 3 для сжигания твердых отходов и камеры 1 для сжигания шлама. Камеры разделены керамической теплопроводной стенкой 2, выравнивающей Рис. 10.21. Инсинератор АSWI#402А 259 рабочие температуры в диапазоне от 800°С до 960°С. Воздуходувка 6 подает воздух в зазор между двойными стенками корпуса, обеспечивая его охлаждение. Воздух также подается во вторичную камеру сгорания, где происходит дожигание газов, и в эжектор 7, создающий разрежение в камерах сгорания. В состав инсинератора входят также: система подачи дизельного топлива 8, воздуходувка 9, обеспечивающая распыливание топлива, и система сжигания шлама. В эту систему входят шламовый танк 16, насос#дробилка 15, предназначенный для дробления камбузных и других крупных включений и перемешивания с основным объемом нефтяного шлама. Циркуляционный насос 14 обеспечивает подачу смеси, подготовленной к сжиганию, через самоочищающийся фильтр 13 и далее к дозировочному насосу 12 в смеситель 11 объемом 20 л. В смесителе происходит перемешивание шлама с дополнительным топливом, если содержание воды в шламе более 60% и процесс горения ухудшается. Затем шлам через специальную форсунку 10 поступает на сжигание. Предельной является температура 1050°С, при достижении которой печь автоматически переключается в режим охлаждения. Процесс сгорания начинается с того, что запальная форсунка поджигает шламовую, после чего отключается. Далее подъем температуры происходит за счет сгорания шлама. После достижения 800°С наступает режим сгорания твердых отходов, загружаемых через шлюзовую камеру 5 на решетку 4. При температуре свыше 960°С автоматически уменьшается частота вращения насоса подачи шлама. Если нефтяной шлам отсутствует, то процесс сгорания обеспечивается только за счет подачи топлива. 260 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ (Из правил технической эксплуатации морских и речных судов. – Одесса, 2000 г.) 1.1. Общие указания по ТИ 1.1.1. Насосы должны использоваться для перекачки только тех видов жидкостей, которые предусмотрены в документации на насосы завода#изготовителя. 1.1.2. Перед пуском насоса необходимо убедиться, что обслуживаемые емкости подготовлены к приему перекачиваемой жидкости и что обеспечено ее беспрепятственное поступление к приемному патрубку всасывающего трубопровода. 1.1.3. Не реже одного раза в месяц следует проверять работу предохранительного (перепускного) клапана, установленного на нагнетательной полости насоса. 1.1.4 Регулирование производительности и напора насоса должно осуществляться, где это возможно, изменением частоты вращения приводного двигателя, а прямодействующих насосов # изменением числа двойных ходов. 1.1.5 В тех случаях, когда частоту вращения приводного двигателя изменить невозможно, регулирование производительности и напора следует осуществлять посредством изменения величины открытия клапана на всасывании или нагнетании (в зависимости от типа насоса), а также перепуском перекачиваемой среды из нагнетательной полости насоса во всасывающую. 1.1.6. Для достижения экономичной работы насосов необходимо постоянно поддерживать минимальное сопротивление в нагнетательных и всасывающих трубопроводах путем полного открытия запорной арматуры и своевременной очистки фильтров, приемных сеток, арматуры и трубопроводов от грязи и отложений. 1.1.7. Насос должен быть немедленно остановлен в случаях: – появления вибрации, шумов, стуков; – резкого повышения или падения давления в нагнетательном трубопроводе; – недопустимого нагрева какой#либо детали; – неисправности в работе приводного двигателя. 1.1.8 При появлении неисправности в работе системы, обслуживаемой насосом, или в самом насосе должны быть приняты меры по ее устранению. Характерные неисправности в работе систем и насосов, их возможные причины и способы устранения приведены в приложении А. 1.1.9 При остановке насоса необходимо: – выключить приводной двигатель; – закрыть клапаны на нагнетательном и всасывающем трубопроводах (при необходимости); – обтереть и осмотреть насос; при обнаружении неисправностей доложить о них ВМХ и принять меры к устранению неисправностей. 1.2 Насосы центробежные и вихревые 1.2.1. При пуске центробежного насоса необходимо выполнить следующие операции: а) закрыть полностью клапан на нагнетательной стороне насоса; 261 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 б) при наличии гидравлического затвора сальников и системы охлаждения подшипников обеспечить поступление рабочей жидкости к затворам и подшипникам; в) полностью открыть клапан на всасывающей стороне насоса; г) проверить наличие жидкости в насосе и приемном трубопроводе; при отсутствии жидкости несамовсасывающий насос залить, а в самовсасывающем насосе проверить подсасывающее устройство и либо включить его в действие, либо подготовить к действию (в зависимости от типа и конструкции); д) подготовить к действию двигатель насоса и запустить его; е) постепенно открыть клапан на нагнетательном трубопроводе. Во время работы насоса необходимо: — вести наблюдение за показаниями КИП; значительное колебание стрелки манометра на нагнетательном трубопроводе указывает на наличие в насосе воздуха; резкие изменения в показаниях амперметра при неизменяющихся показаниях манометров могут свидетельствовать о механических неисправностях насоса – заедании в подшипниках, в уплотнениях колес, сальниках, вакуумном устройстве; — следить за температурой подшипников, не допуская их чрезмерного нагревания; — следить за состоянием сальниковой набивки по просачиванию перекачиваемой жидкости; — периодически открывать краны на корпусе насоса для удаления воздуха, Работа насоса без жидкости запрещается. Регулирование производительности и напора насосов должно осуществляться изменением частоты вращения двигателя или посредством изменения открытия клапана перекачиваемой среды на нагнетательном трубопроводе. Регулирование производительности насоса перекрытием клапана на всасывающем трубопроводе не рекомендуется, так как это может привести к кавитационным разрушениям рабочей поверхности крылатки, срыву потока и повышенному износу трубопроводов. При техническом использовании вихревых насосов следует руководствоваться указаниями 6.2.1#6.2.3 с той разницей, что запуск вихревого насоса должен производиться при открытом нагнетательном клапане. При остановке насоса первым следует закрывать нагнетательный клапан во избежание опорожнения насоса и трубопровода. 1.3 Насосы шестеренные и винтовые 1.3.1 Пуск шестеренных и винтовых насосов производится при открытых приемных и напорных клапанах. Если насос был осушен или готовится к работе 8 впервые, его необходимо залить. Работа насоса “всухую” запрещается. 1.3.2 При запуске насоса из холодного состояния для перекачки высоковязкой жидкости необходимо следить за показаниями манометра и при чрезмерном повышении давления ослабить затяжку пружины перепускного клапана. Регулировку перепускного клапана восстановить после прогрева системы. 1.3.3 Производительность насосов следует регулировать путем изменения частоты вращения приводного двигателя или затягом пружины перепускного клапана. При параллельной работе насосов необходимо следить, чтобы перепускные клапаны всех насосов были отрегулированы на одинаковое давление. Не допускается длительная работа насоса при закрытом напорном трубопроводе, когда перекачиваемая жидкость полностью циркулирует через перепускной клапан. 262 1.4 Насосы поршневые и плунжерные 1.4.1 Пуск поршневых насосов при закрытых клапанах на нагнетательном трубопроводе запрещается. 1.4.2 При подготовке к действию и пуске парового прямодействующего насоса необходимо: а) наполнить маслом масленки паровой части, убедившись предварительно в том, что они исправны и не засорены; б) смазать шарниры парораспределительного механизма, а также штоки в местах выхода из сальников; в) открыть клапан отработавшего пара, затем краны продувания цилиндров и золотниковых коробок; г) открыть клапаны на нагнетательном и всасывающем трубопроводе; д) продуть паровую магистраль и прогреть паровые цилиндры, слегка приоткрыв клапан свежего пара. Сначала нужно прогреть цилиндр пои одном положении поршня, а затем, провернув механизм,– при другом. Прогревание считается законченным, если цилиндр горячий и из кранов продувания идет сухой пар. При пробном страгивании следует еще раз смазать штоки поршней и золотников. Ускорять подготовку к пуску за счет сокращения времени прогревания запрещается; е) после прогрева цилиндров, убедившись в полном отсутствии в них конденсата, закрыть все краны продувания; ж) регулируя степень открытия клапана свежего пара, довести число ходов до спецификационного. 1.4.3 Если паровой прямодействующий насос не запускается, необходимо: а) проверить, в каком положении остановился насос; если оба золотника стоят в среднем положении, то, убедившись в том, что клапан свежего пара закрыт, а продувочные краны цилиндров и золотников открыты и конденсат выпущен, передвинуть один из поршней вручную так, чтобы золотник был выведен из среднего положения, после чего насос пустить в ход; б) проверить движение механизма и убедиться в том, что штоки насосов движутся свободно, без заедания; в) проверить правильность обжатия сальников, а также убедиться в отсутствии погнутости штоков. 1.4.4 Запрещается для пуска парового прямодействующего насоса в ход: а) перестанавливать ограничительные гайки золотника, не убедившись в том, что причина заключается действительно в неправильной регулировке парораспределения; б) ударять по штокам или муфтам молотками, ключами и другими предметами; в) приводить насос в движение вручную с помощью ломиков и других рычагов при незакрытом клапане свежего пара. 1.4.5 При подготовке к пуску и пуске электроприводного поршневого насоса необходимо: а) проверить уровень масла в картере насоса и поступление масла к местам подвода смазки; б) открыть клапаны на нагнетательном и всасывающем трубопроводах; в) проверить состояние приводного соединения и наличие защитного ограждения; г) пустить в ход электродвигатель; д) убедиться в нормальной работе насоса и поступлении масла во все места смазки. 263 1.4.6 При пуске плунжерных насосов, работающих в гидравлических системах, необходимо проверить уровень масла в компенсационном баке и при необходимости пополнить его; проверить отсутствие воздуха в системе и пропусков масла. При работе насосов потребляемая мощность (нагрузка по амперметру) и давление в системе должны находиться в пределах, установленных инструкцией по эксплуатации. 1.4.7 При обслуживании поршневых насосов во время работы необходимо: а) следить за наличием воздуха в воздушных колпаках; б) следить за наличием смазки трущихся частей и за температурой их нагрева; Постановить насос при возникновении вибрации, сильных стуков, недопустимого нагрева деталей, резкого повышения или падения давления в нагнетательном трубопроводе, сильных протечек жидкости и неисправности привода. 1.4.8 Перед остановкой парового насоса необходимо подать смазку в цилиндры, закрыть клапан свежего пара, открыть продувание цилиндров, затем закрыть клапан отработавшего пара; после остывания насоса закрыть краны продувания. 1.4.9 Пуск конденсатно#воздушного насоса во избежание возникновения гидравлического удара следует производить при минимальном числе ходов. 1.5 Насосы струйные 1.5.1 При вводе в действие пароструйного воздушного эжектора необходимо: а) открыть клапаны на трубопроводе охлаждающей воды (конденсата) и убедиться в поступлении воды к охладителям эжектора; б) открыть запорный клапан на паровом трубопроводе к эжектору и продуть паропровод; в) поднять давление рабочего пара перед соплами до требуемого инструкцией по эксплуатации, убедившись, что эжектор поддерживает вакуум, медленно открыть приемный клапан отсоса паровоздушной смеси. 1.5.2 При вводе в действие установки, обслуживаемой пароструйным воздушным эжектором, сначала пускается его последняя ступень. В дальнейшем для создания более глубокого вакуума 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. 1.5.3 Во время работы пароструйного эжектора необходимо: – следить за поддержанием вакуума, нормального давления пара, температуры охлаждающей воды (конденсата); – следить за выходом воздуха (паровоздушной смеси) из атмосферной трубы; – контролировать действие дренажной системы для удаления конденсата из охладителей эжекторов. 1.5.4 При срыве работы пароструйного эжектора (запаривании) вследствие перегрева охладителя необходимо отключить эжектор, охладить и снова ввести в действие. 1.5.5 Причинами нарушений работы пароструйного эжектора, сопровождающихся падением вакуума, могут быть: – недостаточное давление пара перед соплами; – повышение температуры отсасываемой смеси; – подсос воздуха в вакуумном трубопроводе либо через резервный эжектор; – высокий уровень конденсата в конденсаторе; 264 – нарушение работы дренажной системы вследствие неисправностей конденсационных горшков; – заедание атмосферного клапана; – загрязнение паровых сопел и фильтров; – загрязнение или разрыв трубок охладителей эжекторов; – недостаточное количество воды в гидравлическом затворе; #неправильная установка сопла по отношению к диффузору. 1.5.6 При выключении паровоздушного эжектора необходимо: а) закрыть приемный клапан паровоздушной смеси; б) выключить вначале первую, затем вторую, а у трехступенчатого эжектора # третью ступень; в) закрыть клапан на подводе пара и клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах охлаждающей воды (конденсата); г) открыть спускные краники для осушения эжектора и трубопроводов. 1.5.7 При подготовке водоструйного эжектора к действию необходимо: а) открыть клапан на отливном трубопроводе; б) открыть запорный клапан на трубопроводе рабочей жидкости; в) открыть запорный клапан у всасывающего патрубка. 1.5.8 Во время работы водоструйного эжектора необходимо следить за поддержанием рабочего давления жидкости, не допуская повышения противодавления (напора) выше указанного в инструкции по эксплуатации. При обслуживании переносных эжекторов не допускать перегибов и заломов всасывающих и нагнетательных шлангов. При выключении эжектора необходимо последовательно закрыть запорные клапаны рабочей жидкости на всасывающем и отливном трубопроводах. 1.5.9 При уменьшении производительности или напора водоструйного эжектора необходимо проверить: – давление рабочей жидкости; – отсутствие подсосов и закупорок во всасывающей магистрали; – отсутствие загрязнения сопла и соответствие его установки относительно диффузора указаниям инструкции по эксплуатации. 1.5.10 При подготовке инжектора к действию необходимо: а) открыть питательный клапан на котле, а также убедиться, что все необходимые переключения клапанов выполнены правильно; б) открыть клапан на трубопроводе подвода свежего пара к инжектору и медленно переводить пусковую рукоятку, пока инжектор не начнет подавать воду. 1.5.11 Во время работы инжектора необходимо вести наблюдение за вестовой трубой; если наблюдается большой пропуск пара или воды, следует произвести повторный пуск инжектора. При срыве работы инжектора от перегрева прекратить подачу пара к инжектору и отладить его. Максимальная температура питательной воды, подаваемой к инжектору, не должна быть выше 70°С. 1.5.12 При выключении инжектора перевести пусковую рукоятку в положение “Стоп”, закрыть клапаны свежего пара и на водяном трубопроводе. 1.6 Вентиляторы 1.6.1 При подготовке вентилятора к действию и пуску необходимо: а) убедиться в том, что крышки на воздухоприемных отверстиях наружного воздуха открыты и надежно закреплены; 265 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.6.5 1.6.6 1.6.7 1.6.8 1.6.9 б) проверить чистоту приемных сеток, решеток, жалюзи; в) осмотреть вентилятор, убедиться в отсутствии неисправностей, при возможности провернуть вручную рабочее колесо; г) открыть краны на трубках к манометрам (тягомерам) и привести в рабочее состояние все смазочные приспособления; д) открыть заслонки (шиберы) на всасывающем и нагнетательном каналах; е) у вентиляторов искусственной тяги в дымоходе котельной установки при охлаждении подшипников водой открыть соответствующие клапаны и проверить слив охлаждающей воды; ж) при первичном пуске убедиться в возможности перемещения вала на подвижной опоре; и) подготовить к пуску двигатель вентилятора и пустить его, убедиться в правильности направления вращения; к) убедиться в отсутствии вибрации, пропусков воздуха в соединениях и уплотнениях. Вентиляторы большой производительности рекомендуется запускать при закрытой заслонке на всасывающей стороне. Пуск систем вентиляции с подогревом воздуха в зимний период должен производиться после включения подогревателей либо на рециркуляционном.воздухе с последующим включением подогрева. Во время работы вентилятора необходимо следить за смазкой и температурой подшипников, отсутствием посторонних шумов и вибрации. Регулировку производительности вентиляторов котельного дутья следует осуществлять, где это возможно, изменением частоты вращения приводного двигателя. Нельзя допускать ударов и толчков по кожуху вентилятора во избежание вмятин и перекосов, могущих привести к задеванию рабочего колеса за кожух. При появлении неплотностей в соединениях корпуса или воздуховода следует устранить неисправность, при необходимости остановив вентилятор. При появлении стуков и ударов, а также при заметном увеличении вибрации необходимо остановить вентилятор и проверить его крепление к фундаменту, состояние амортизаторов, крепление крылатки и ее балансировку, отсутствие посторонних предметов внутри вентилятора. Если вентилятор не обеспечивает нормального напора или производительности, необходимо проверить правильность положения заслонок, частоту и правильность направления вращения, отсутствие засорения приемных решеток и фильтров, плотность воздуховодов. Обнаруженные неисправности устранить. Перед остановкой вентилятора рекомендуется прослушать механизм при снижении частоты вращения, когда особо проявляются ненормальные шумы, стуки и заедания. 1.7 Компрессоры воздуха поршневые 1.7.1 При подготовке к действию и пуске компрессора необходимо: а) проверить уровень масла в картере или маслосборнике и, при необходимости, добавить масло, провернув вручную лубрикаторы; б) подать воду на охлаждение компрессора и промежуточных воздухоохладителей; в) открыть клапаны продувания на компрессоре и на водомаслоотделителе; г) открыть запорный клапан воздухоохладителя. 266 Пуск компрессора при одновременно закрытых клапанах продувания и запорном клапане воздухоохладителя запрещается; д) подготовить к работе и пустить приводной двигатель; е) после пуска и достижения номинальной частоты вращения закрыть все клапаны продувания. 1.7.2 При подготовке к пуску автоматизированного компрессора следует проверить средства автоматизации и выполнить необходимые переключения в системах в соответствии с инструкцией по эксплуатации. 1.7.3 Во время работы компрессора необходимо: — следить за давлением воздуха по ступеням компрессора, не допуская его повышения выше установленного уровня; — периодически продувать охладители воздуха и водомаслоотделители; — периодически контролировать уровень масла в картере или маслосборнике, температуру охлаждающей воды, работу лубрикаторов, 1.7.4 Компрессор должен быть немедленно остановлен в случае: – появления ненормального стука; – повышенного нагрева подшипников и других деталей; – повышения температуры выходящей охлаждающей воды выше рекомендуемой; – повышения давления сжатого воздуха сверх допустимого. 1.7.5 Для смазки компрессоров надлежит применять только специальные компрессорные масла в соотвествии с указаниями инструкции по эксплуатации судовладельца. 1.7.6 Изменение давления воздуха после промежуточных ступеней является следствием, как правило, неисправности клапанов. О неисправности всасывающих клапанов свидетельствует нагрев всасывающего патрубка. 1.7.7 Причиной большого расхода масла может быть: – высокий уровень масла в картере; – износ цилиндров и колец или залегание колец; – несоответствующее или некачественное масло; – плохая регулировка маслоподачи. Чрезмерное поступление масла в цилиндры, плохое охлаждение воздуха и несвоевременная продувка могут приводить к образованию взрывоопасной смеси паров масла и воздуха в трубопроводах и воздухохранителе. 1.7.8 После остановки неавтоматизированного компрессора следует закрыть клапаны системы охлаждения (через 2#3 мин после остановки) и запорный клапан воздухохранителя, открыть клапаны продувания для снижения давления воздуха в напорной магистрали м компрессоре. 1.7.9 При продолжительной стоянке необходимо запускать компрессор не реже одного раза Б неделю на 2#3 мин на холостом ходу. 1.7.10 Характерные неисправности в работе компрессоров, их причины и способы устранения указаны в приложении А. 1.8 Машины рулевые 1.8.1 При ТИ рулевых машин наряду с указаниями, приведенными в данном разделе, необходимо руководствоваться указаниями КНД 31.2.002.02, КНД 31.2.002.07. На ходовом мостике и в румпельном помещении должны быть вывешены краткие инструкции по эксплуатации и блок#схемы рулевой машины, показывающие 267 порядок перехода с одной системы дистанционного управления рулевым приводом на другую и с одной силовой установки (насосного агрегата) на другую. 1.8.2 Перед выходом судна в рейс МХЗ совместно с СТ и ЭМХ обязаны не ранее, чем за 12 ч до назначенного времени выхода произвести осмотр рулевой машины и проверить ее в действии путем полных перекладок руля с борта на борт. Проверке подлежат все силовые установки (насосные агрегаты) главного и вспомогательного рулевого привода, а также аварийный источник энергии, если он предназначен только для питания рулевой машины. Результаты осмотра и проверки регистрируют в машинном журнале. При постоянной эксплуатации судов (паромов и др.) в условиях относительно коротких рейсов объем подготовки и проверок может быть сокращен в соответствии с инструкцией, разработанной для каждого конкретного типа судна и согласованной с судовладельцем. На таких судах подготовка и проверка в полном объеме должны выполняться не реже одного раза в неделю. 1.8.3 Помимо проверок, указанных в 1.8.2, не реже одного раза в 3 мес должны проводиться учения по аварийному управлению рулевым устройством, включая управление непосредственно из румпельного помещения по командам, передаваемым с мостика имеющимися средствами связи. Время и результаты проверок и учений регистрируют в судовом и машинном журналах. 1.8.4 При подготовке к действию рулевых машин с электро#гидравлическим приводом следует проверить: – легкость перемещений золотников и отсутствие их заеданий; – легкость проворачивания вручную валов насосов переменной производительности при их нулевом эксцентриситете; – уровни рабочей жидкости в расширительных баках; – отсутствие нехарактерных шумов, утечек рабочей жидкости, скачков и задержек руля при его перекладках; – отсутствие незатухающих пеоиодических движений управляющих валиков приборов исполнительного механизма, золотников и гидроусилителей, скользящих блоков насосов и руля. 1.8.5 Рулевые машины должны быть отрегулированы. Показателями качества регулирования гидравлических рулевых машин являются: – наибольшая точность установки руля в заданное положение, определяемая разностью заданного на посту управления и фактического (по шкале рулевой машины) углов перекладки; – минимальное рассогласование нулевых положений насосов; ограниченный люфт на управляющем органе главных насосов и небольшая общая зона нечувствительности системы управления (определяется путем плавного поворота штурвала до момента страгивания руля в том и другом направлениях); — отсутствие сползания руля в режиме управления “простой”. 1.8.6 При подготовке к действию паровой рулевой машины необходимо осуществить ее прогрев, проверить исправность привода к пусковому золотнику и действие клапана экономии. Если происходит задержка с отходом судна, паровую рулевую машину необходимо проворачивать через 15 мин в зимнее время и через 30 мин — в летнее. При этом клапаны продувания цилиндров должны быть открыты. 1.8.7 Во время плавания рулевое устройство и его механизмы управления на морских судах (и там, где это возможно — на речных судах) должны осматриваться ВМХ не реже одного раза за вахту. При этом следует проверить: 268 – наличие смазки на трущихся деталях, в пресс#масленках и смотровых стеклах редукторов; – состояние регулирующих и стопорных устройств; – отсутствие нехарактерных шумов и перегрева подшипников; При осмотре гидравлической рулевой машины следует проверить: – уровни рабочей жидкости в расширительных баках; #показания манометров гидравлических контуров; – плавность перекладок руля; – отсутствие перегрева гидрооборудования и рабочей жидкости и ее утечек; – отсутствие нехарактерных шумов в насосах и механических соединениях рулевого привода; – отсутствие автоколебаний деталей. 1.8.8 В течение вахты ВМХ должен периодически контролировать исправность действия рулевой машины по показаниям имеющихся на пульте управления приборов. В случае обнаружения существенных отклонений показателей работы рулевой машины от нормы ВМХ обязан организовать постоянное наблюдение за ее работой, доложить об этом СТМ и сделать в машинном журнале соответствующую запись. 1.8.9 В сложных условиях плавания должны быть введены в действие две или более силовые установки главного рулевого привода, если они могут работать одновременно. 1.8.10 В случае отказа или подачи сигнала о неисправности работающей силовой установки рулевого привода (насоса, трубопроводов и др.) ВП и ВМХ должны немедленно принять меры по вводу в действие резервных или аварийных технических средств рулевого привода с последующим выводом из действия неисправных. ВМХ должен немедленно принять меры по устранению причин неисправности, вызвать (при необходимости) ЭМХ и доложить о случившемся СТМ. 1.9 Аппараты теплообменные 1.9.1 При включении в работу теплообменного аппарата необходимо вначале открыть клапаны на линии подогреваемой (охлаждаемой) среды, а затем # на линии подогревающей (охлаждающей) среды. По мере заполнения аппарата необходимо выпустить воздух из всех его полостей, открывая воздушные краны. В вакуумных подогревателях необходимо открыть клапан отсоса воздуха из паровой полости и убедиться в плотности соединений подогревателя. 1.9.2 При ТИ теплообменных аппаратов необходимо: – по показаниям приборов (термометров, манометров) следить за перепадом температур и давлений на теплообменнике; при выходе перепада температур и гидравлического сопротивления за пределы, установленные инструкцией по эксплуатации, принять меры к очистке аппарата при первой возможности; – следить за плотностью соединений и своевременно устранять пропуски рабочих сред; – следить за состоянием изоляции и при необходимости восстанавливать ее; – следить за работой конденсационных горшков; – периодически, не реже одного раза за вахту, проверять чистоту конденсата подогревателей топлива и масла через смотровые стекла контрольной цистерны; – при отсутствии автоматического устройства для удаления воздуха из систем периодически, не реже одного раза за вахту, выпускать воздух из полостей аппарата и продувать указательную колонку паровой полости. 269 1.9.3 При использовании маслоохладителей и охладителей пресной воды рекомендуется поддерживать давление забортной воды ниже давления масла и пресной воды во избежание их засоления. 1.9.4 Во время работы вспомогательного конденсатора необходимо периодически контролировать качество конденсата на содержание хлоридов. При повышении содержания хлоридов нужно срочно установить источник засоления и немедленно устранить неисправность. Качество конденсата должно соответствовать требованиям правилам технической эксплуатации котлов. 1.9.5 При выводе из действия теплообменного аппарата следует сначала закрыть клапаны на линии греющей (охлаждающей) среды, а затем # на линии подогреваемой (охлаждаемой) среды. При понижении температуры в помещении, где установлен аппарат, до 5°С необходимо осушить его, спустив воду и оставив открытыми спускные и воздушные краны. 1.10 Установки испарительные 1.10.1 Испарительные установки, работающие на забортной воде, разрешается вводить в действие только при нахождении судна в открытом море. Запрещается работа установки при прохождении судном каналов, мелководья и при стоянке в портах. Отступления от этого правила могут быть сделаны лишь в случаях крайней необходимости с разрешения СТМ. 1.10.2 При подготовке к действию и вводе в работу вакуумного испарителя необходимо: а) заполнить испаритель питательной водой до рабочего уровня, выпуская при этом воздух через воздушный кран; б) обеспечить подачу охлаждающей воды на конденсатор испарительной установки; в) включить эжектор (вакуум#насос) и убедиться в наличии надлежащего вакуума; г) слегка приоткрыть клапан греющей воды (пара) и пустить рассольный насос одновременно обеспечить подачу питательной воды в испаритель; д) после появления дистиллята в указательном стекле конденсатора вторичного пара пустить дистиллятный насос; е) проверяя качество дистиллята, постепенно увеличить открытие клапанов греющей среды для обеспечения необходимой производительности установки и установить нормальное питание; ж) проверить работу средств автоматизации испарительной установки. 1.10.3 Во время работы установки необходимо периодически проверять уровень воды в испарителе и конденсаторе, значение вакуума в испарителе, работу насосов, производительность испарителя, исправность системы защиты от засоления дистиллята. При снижении производительности испарительной установки более чем на 20% от номинальной следует принимать предусмотренные инструкцией меры для очистки нагревательных элементов (в частности, холодное душирование). 1.10.4 Водный режим испарителя должен поддерживаться в соответствии с рекомендациями инструкций по эксплуатации или судовладельца. Необходимо не реже одного раза в сутки проверять общее солесодержание (плотность) рассола, общую жесткость и содержание хлоридов в дистилляте в судовой лаборатории, сравнивая полученные показатели с показаниями солемера. Показатели качества дистиллята, используемого как добавочная вода для котлов, должны отвечать рекомендациям, указанным в правилах технической эксплуатации котлов. 270 1.10.5 При использовании химических реагентов для снижения накипеобразования на испарительных элементах, а также химических методов очистки испарителя следует руководствоваться указаниями судовладельца и рекомендациями РД 31.28.53. 1.10.6 При выводе из действия испарительной установки следует осушить конденсатор, удалить рассол, закрыть все клапаны, произвести осмотр арматуры и трубопроводов, выключить питание на приборы автоматики, аварийно#предупред ительной сигнализации и защиты; в испарительных установках, использующих в качестве греющей среды пар, наполнить испаритель питательной водой выше уровня греющих элементов. 1.10.7 Использование дистиллята, полученного в судовых испарителях, в качестве питьевой воды допускается только после ее специальной дополнительной обработки и обогащения микроэлементами. Качество питьевой воды должно удовлетворять требованиям ГОСТ 2874 и [13], [14], [15]. Обслуживание установок для дополнительной обработки воды должно производиться в соответствии с инструкциями по эксплуатации. 1.10.8 Характерные неисправности испарительной установки, их причины и способы устранения указаны в приложении А. 1.11 Испарители грязных конденсатов 1.11.1 При подготовке к действию испарителя грязных конденсатов необходимо: а) заполнить испаритель конденсатом до рабочего уровня при открытом воздушном кране и включить автомат питания; б) продуть греющие элементы, удалив из них воздух и оставить приоткрытым клапан подачи пара на испаритель; в) закрыть воздушный кран при появлении из него пара; г) при достижении рабочего давления в испарителе медленно открыть клапан вторичного пара и клапан греющего пара; 1.11.2 Во время работы испарителя необходимо: – следить за давлением в испарителе и работой регулятора подачи греющего пара; – следить за поддержанием уровня воды, периодически проверяя действие регулятора питания. 1.11.3 При резком изменении уровня воды в испарителе необходимо перейти на ручное управление, выяснить и устранить неисправность в регуляторе питания. 1.11.4 При медленном падении производительности испарителя и нормальных значениях параметров пара и уровня воды следует подпитать испаритель до верхнего уровня и произвести верхнее и нижнее продувание для удаления масла и шлама. При дальнейшем падении производительности необходимо вывести установку из действия для очистки. 1.12 Деаэраторы 1.12.1 Перед пуском деаэратора следует осуществить постепенный прогрев всех его частей путем медленного открывания впускного парового клапана при открытом воздушном клапане конденсатора выпара и закрытом отливном клапане (на трубопроводе к питательному насосу); проверить плотность всех соединений и арматуры. 1.12.2 После проверки давления подрыва предохранительного клапана следует отрегулировать редукционный клапан или регулятор давления пара для поддержания необходимого давления пара в деаэраторе. 271 1.12.3 Медленно наполнить деаэратор водой до рабочего уровня, предусмотренного заводской инструкцией, не допуская появления в установке чрезмерного вакуума. 1.12.4 Для обеспечения нормальной работы деаэратора необходимо: – следить за уровнем воды в деаэраторе, поддерживая его в пределах, предусмотренных инструкцией по эксплуатации; систематически проверять исправность действия регуляторов уровня по показаниям водоуказательного прибора и по действия предупредительной сигнализации; – следить за давлением пара в деаэраторе, проверяя исправность действия регулятора давления пара и сервомотора привода парового клапана; – следить за работой конденсатора выпара и удалением газов из него. Клапан для удаления газов из конденсатора выпара в атмосферу необходимо отрегулировать так, чтобы через атмосферную трубу наблюдался нормальный выход паровоздушной смеси; – периодически производить продувание деаэратора в соответствии с инструкцией по эксплуатации; – следить за содержанием кислорода в питательной воде на выходе из деаэратора по показаниям кислородомера и один раз за вахту брать пробу питательной воды на кислородосодержание. Содержание кислорода в питательной воде не должно превышать значений, приведенных в правилах технической эксплуатации котлов. 1.12.5 Для наиболее полного удаления газов из питательной воды необходимо поддерживать минимальную разность температур греющего пара и конденсата. Увеличение разности температур может происходить по следующим причинам: а) недостаточен отвод газовав атмосферу; б) установка чрезмерно перегружена; в) засорены распиливающие устройства (форсунки); г) высокое содержание шлама внутри деаэратора. 1.12.6 При выводе деаэратора из действия необходимо сначала прекратить подачу греющего пара, затем – подачу конденсата и полностью открыть клапан удаления газов из конденсатора выпара. После этого следует произвести наружный осмотр деаэратора и всей арматуры. 1.13 Фильтры 1.13.1 При подготовке фильтра к действию необходимо открыть клапаны (заслонки) до и после фильтра, из фильтров жидкости выпустить воздух и убедиться в отсутствии протечек. В самоочищающихся фильтрах проверить работу очищающего устройства. При наличии средств автоматизации включить их в работу в соответствии с инструкцией по эксплуатации. 1.13.2 Во время работы фильтра необходимо следить за перепадом давления до и после фильтра. Из фильтров жидкости производить удаление воздуха не реже одного раза за вахту. 1.13.3 При повышении перепада давления на фильтры сверх допустимого инструкцией по эксплуатации фильтр должен быть очищен, если увеличение перепада в фильтрах жидкости не вызвано временным повышением вязкости прокачиваемой жидкости. Сетки фильтров вязких нефтепродуктов рекомендуется очищать и промывать непосредственно после вывода фильтра из действия. 1.13.4 При резком уменьшении или исчезновении перепада давления на фильтре его нужно немедленно вывести из действия, проверить правильность его сборки и 272 состояние фильтрующих элементов. Поврежденные элементы следует отремонтировать или заменить. 1.13.5 Должно быть обеспечено своевременное удаление грязи и шлама из полостей самоочищающихся фильтров. 1.13.6 При очистке фильтров забортной воды, расположенных на кингстонной магистрали, следует проявлять особую осторожность во избежание затопления машинного отделения. Крышки фильтров можно вскрывать только в том случае, если есть полная уверенность, что давление воды в фильтре не превышает атмосферное и вода в фильтр не поступает из#за неисправности клинкетов или клапанов на магистрали (проверка осуществляется открытием воздушного крана или другим способом). 1.13.7 При очистке фильтров топлива и масла должны быть приняты меры по предотвращению попадания нефтепродуктов на горячие поверхности СТС, Расположенные вблизи фильтров. 1.14 Сепараторы топлива и масла центробежные 1.14.1 При подготовке сепаратора к работе необходимо: а) проверить уровень наела в картере сепаратора, при необходимости добавить масло; б) освободить тормоз барабана и стопорные винты сепаратора; в) проверить положение запорных клапанов, подготовить системы (включая системы управляющей и добавочной воды) к работе; г) подготовить к действию подогреватели масла (топлива), воды и автономные насосы; д) подготовить к действию и включить систему автоматизированного управления сепаратором; е) если сепаратор собран на очистку от воды (пурификацию), для создания водяного затвора залить барабан водой; температуру воды рекомендуется поддерживать на 5°С выше температуры очищаемого масла (топлива); ж) открыть клапан на трубопроводе отлива чистого масла (топлива) и включить электродвигатель сепаратора; и) после того, как барабан сепаратора наберет спецификационную частоту вращения, подать масло (топливо) на сепарацию, открыть клапан для спуска воды (при работе в режиме пурификации). 1.14.2 Производительность сепаратора устанавливается в соответствии с инструкциями по эксплуатации. При отсутствии указаний в инструкции рекомендуется поддерживать следующую производительность сепаратора: для масла от 30% до 40% от номинальной; для высоковязкого топлива – 25% от номинальной; для средневязкого топлива # 50% от номинальной; для дизельного топлива # номинальную. 1.14.3 При выборе температуры подогрева нефтепродукта перед сепаратором следуег руководствоваться инструкцией по эксплуатации, а при ее отсутствии # указаниями правил технической эксплуатации дизелей. 1.14.4 Во время работы сепаратора необходимо: – следить за равномерностью поступления на сепаратор и температурой подогрева очищаемого топлива (масла); – периодически проверять, нет ли масла (топлива) в отсепарированной воде; – контролировать вибрацию сепаратора. Исправный сепаратор работает с мягким монотонным шумом, без сотрясений; 273 – следить за показаниями манометра, вакуумметра и амперметра; – периодически включать разгрузочное устройство самоочищающегося сепаратора. Периодичность очистки выбирается опытным путем в зависимости от качества и загрязненности топлива (масла); – периодически проверять уровень масла в картере сепаратора 1.14.5 Не разрешается использование забортной и холодной воды в качестве управляющей и для создания гидравлического затвора. 1.14.6 При остановке сепаратора необходимо: а) прекратить подачу пара к подогревателю, а затем, когда температура топлива (масла) начнет падать, закрыть клапан подачи топлива (масла) и добавочной воды; б) произвести промывку барабана, где это предусмотрено системой; в) выключить систему автоматизированного управления и остановить электродвигатель; г) постепенно остановить барабан сепаратора с использованием тормозов; д) закрыть клапан на отливной трубе сепаратора. 1.14.7 Регламентная периодичность очистки барабана сепаратора с его разборкой определяется ПГТО, а при отсутствии план#графика # инструкцией по эксплуатации сепаратора. Периодичность очистки по техническому состоянию определяется в соответствии с РД 31.20.50. Не следует допускать, чтобы отложения шлама на стенках барабана доходили до края пакета тарелок. Отложения шлама на поверхности тарелок не должны уменьшать просвет между ними более чем на 30% величины конструктивного зазора между чистыми тарелками. 1.14.8 При сборке сепаратора необходимо следить за последовательностью установки рабочих тарелок по их номерам во избежание появления вибрации при работе. Особое внимание должно быть обращено на состояние резьбы для крепления барабана на вертикальном валу. 1.14.9 Очистку барабана сепаратора с его разборкой рекомендуется начинать сразу после остановки, пока сепаратор не остыл. 1.14.10 Характерные неисправности сепаратора, их причины и способы устранения указаны в приложении 2. 1.15 Устройства для предотвращения загрязнения с судов 1.15.1 При ТИ СТС, связанных с удалением за борт загрязненной воды или мусора, следует руководствоваться указаниями [2], [3], [4] РД 31.04.23, правил технической эксплуатации корпуса. 1.15.2 Перед вводом в действие сепаратора нефтесодержащих вод его надо заполнить чистой водой и удалить ив него воздух. Перед пуском насоса, подающего загрязненную воду, необходимо убедиться, что клапан отвода отсепарированной воды за борт открыт. При необходимости подогрева воды следует включить подогреватель. 1.15.3 Во время работы сепаратора нефтесодержащих вод необходимо следить за своевременным спуском отсепарированных нефтепродуктов, не допуская их понижения ниже уровня пробного крана, за температурой подогрева воды, давлением в сепараторе и работой прокачивающего насоса. 1.15.4 В автоматизированных сепараторах необходимо периодически проверять: – исправность действия клапанов для спуска нефтепродуктов по сигналам от датчиков уровня; 274 – исправность действия терморегулятора с проверкой блокировки по температуре воды пуска и остановки прокачивающего насоса; – исправность действия защиты по превышению давления в сепараторе; – исправность защиты по прекращению подачи воды прокачивающим насосом. 1.15.5 При выводе сепаратора нефтесодержащих вод из действия на длительный срок (более недели) он должен быть промыт и заполнен чистой водой, 1.15.6 При обслуживании установки для биологической обработки сточных вод необходимо руководствоваться указаниями инструкции, наблюдая за работой механизмов и средств автоматизации. Необходимо периодически удалять осадок из отстойной секции установки и заменять (пополнять) дезинфицирующее вещество. 1.15.7 При обслуживании инсинератора следует руководствоваться указаниями инструкции по эксплуатации. Перед загрузкой инсинератора твердыми отходами необходимо проверить, нет ли в них легковоспламеняющихся и взрывчатых веществ. Удалять шлак из камеры сжигания можно только остывшим. 1.16 Сосуды под давлением 1.16.1 При ТИ и ТО сосудов под давлением наряду с указаниями настоящего раздела следует выполнять требования, изложенные в [1], [6], РД 31.81.10, [11], [12]. 1.16.2 Положения настоящего раздела распространяются на следующие сосуды под давлением: – баллоны для хранения сжатого воздуха и газа, установленные на судне и обеспечивающие нормальную эксплуатацию энергетической установки и судовых систем (пусковые, тифонные), систем углекислотного пожаротушения и других систем пожаротушения; – баллоны сжатого или сжиженного газа, доставляемые на судно (в процессе эксплуатации) и служащие для пополнения штатных судовых емкостей систем, работающих на этом газе, или периодически используемые для работы (баллоны для холодильных агентов рефрижераторных установок, баллоны для газов, потребляемых газосварочными установками, баллоны для сатураторов и др.); – устройства, представляющие собой промежуточные емкости рабочей жидкости, находящиеся под давлением свыше 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), но не служащие для хранения сжатого или сжиженного газа (пневмоцистерны, фекальные цистерны с продувкой сжатым воздухом и др.). 1.16.3 Ремонт сосуда и его элементов во время работы не допускается. Запрещается наносить даже легкие удары по резервуарам, находящимся под давлением. 1.16.4 Сосуд должен быть выведен из действия путем снижения давления до атмосферного с помощью специальных устройств в следующих случаях: – при повышении давления в сосуде выше разрешенного; – при неисправности предохранительных клапанов; – при обнаружении в основных элементах сосуда трещин, выпучин, значительного утонения стенок, пропусков в сварных швах, заклепочных и болтовых соединениях, разрыва прокладок; – при возникновении пожара, непосредственно угрожающего сосуду под давлением; – при неисправности или неполном количестве крепежных деталей крышек и люков. 275 1.16.5 Наполненные баллоны, в конструкции которых предусмотрены башмаки, должны храниться в вертикальном положении. Для предохранения от падения баллоны должны устанавливаться в специально оборудованные гнезда (клетки) или ограждаться барьером. 1.16.6 Проверка количества углекислоты, содержащейся в баллонах, должна производиться их взвешиванием на весах либо радиоизотопным методом в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации применяемого прибора. Уровень углекислоты в резервуаре углекислотой станции низкого давления (термотанке) следует контролировать не реже одного раза в 3 мес предусмотренным инструкцией способом. 1.16.7 Температура воздуха в помещениях, в которых установлены стандартные баллоны, не должна превышать 50°С. В случае превышения указанной температуры необходимо принять меры по охлаждению помещения или баллонов имеющимися средствами. 1.16.8 В баллонах для сжатых газов, сдаваемых на зарядные станции, рекомендуется оставлять остаточное давление не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), в баллонах для растворенного ацетилена – не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) и не более 0,1 МПа (1 кгс/см2). 1.16.9 Транспортирование и хранение стандартных баллонов емкостью более 12 л разрешается только с навернутыми колпаками. При транспортировании и хранении баллонов с ядовитыми и горючими газами на боковые штуцера вентилей баллонов должны быть поставлены заглушки. 1.17 Рекомендации по смазке вспомогательных СТС 1.17.1 Для смазки СТС следует применять смазочные материалы, рекомендованные: – заводами#изготовителями СТС в гарантийный период; – стандартом OCT 31.8003, РД 15#116 и инструкциями судовладельца в постгарантийный период эксплуатации. Основные физико#химические показатели рекомендованных смазочных материалов приведены в ОСТ 31.8003, РД 15#116, а также других нормативных документах по которым выпускаются смазки. 1.17.2 Приемка смазочных материалов без сертификатов, характеризирующих их качество, запрещается. Контроль за приемкой на судно смазочных материалов соответствующих марок возлагается на СТМ судна. 1.17.3 У механизмов, имеющих лубрикаторы, перед пуском необходимо провернуть валик лубрикатора на 10#15 оборотов, проследив при этом за поступлением смазки. Подачу смазки от лубрикаторов отрегулировать согласно инструкции по эксплуатации. 1.17.4 Необходимо периодически подавать смазку ко всем узлам, смазываемым вручную, пополнять колпачковые масленки и пресс#масленки по мере уменьшения в них количества смазочного материала, 1.17.5 В подшипниках с фитильной смазкой после остановки механизма фитили удалить из гнезд масленок, а перед пуском вставить в гнезда. Фитили следует периодически промывать в растворе соды или в керосине. 1.17.6 Пластичные смазки должны храниться в таре изготовителя с плотно закрытой крышкой. Извлечение смазок из емкостей способами и в условиях, не обеспечивающих чистоты смазки, не допускается. Рекомендуется применение лопатки из дерева или нержавеющей стали. 276 1.17.7 В узлах палубных механизмов, имеющих открытые зубчатые передачи, смазка должна наноситься на рабочие поверхности зубьев и равномерно распределяться по ним при проворачивании зубчатого зацепления. 2 Техническое обслуживание 2.1 Основные виды вспомогательных СТС 2.1.1 Разборка и сборка вспомогательных СТС в каждом отдельном случае должны производиться в технологической последовательности, предусмотренной инструкцией завода#изготовителя, техническими условиями на ремонт или руководством по ремонту данного СТС, а также с учетом общих требований, изложенных в правилах технической эксплуатации. При ТО СТС должны быть выполнены измерения и определены величины зазоров, номенклатура которых установлена для СТС данной конструктивной группы журналом учета технического состояния механического оборудования действующей на судне формы. 2.1.2 При осмотре деталей насосов необходимо: – выявить возможные дефекты шеек валов в районе уплотнений и подшипников скольжения (риски, задиры и пр.), а также проверить состояние валов насосов, подшипников качения, их посадку в корпус и на валах; – проверить крепление насосов к фундаментам, а трубопроводов и воздушных колпаков# к насосам; – проверить легкость вращения валов в подшипниках (без заметного люфта); – проверить крепление соединительных муфт, состояние арматуры и контрольно#измерительных приборов. При монтаже и переборках насоса следует избегать чрезмерных усилий при соединении трубопроводов и затяжке фундаментных болтов. Это может привести к нарушению центровки, повышенным износам насоса или другим повреждениям. 2.1.3 При осмотре центробежных насосов необходимо проверить состояние поверхностей и входных кромок лопаток рабочих колес. При осмотре вихревых насосов следует обращать внимание на величину бокового зазора между роторами и секциями. 2.1.4 В шестеренных насосах следует замерить зазоры в подшипниках и шестернях, а также между шестернями и корпусом. При разборке винтовых и шестеренных насосов необходимо замаркировать зубья шестерен, положение винтов относительно друг друга и корпуса для обеспечения правильности сборки. 2.1.5 При осмотре струйных насосов особое внимание следует обращать на состояние (износ) сопел, соосность рабочих конусов и на отложения накипи. Очистку конусов и сопел следует производить только деревянными стержнями или проволокой из красной меди. 2.1.6 При сборке эжектора необходимо обеспечить соосность сопла и диффузора, не допускать повреждений стенок и кромок сопел, обеспечить воздухонепроницаемость частей корпуса эжектора в местах их соединений и составного диффузора. 2.1.7 При разборке и осмотре вентиляторов необходимо: – проверить плотность посадки рабочего колеса на валу и состояние шпоночных гнезд, заклепочных (сварных) соединений лопаток с дисками, проверить отсутствие на лопатках трещин, вмятин, перегибов; 277 – проверить радиальные зазоры между крылаткой и корпусом и торцевые зазоры между крылаткой и крышками корпуса; – проверить состояние и износ подшипников и шеек вала. 2.1.8 При разборке и сборке поршневых компрессоров особое внимание должно быть уделено контролю состояния; – впускных и нагнетательных клапанов. При необходимости плотность их должна быть восстановлена; – поршневых колец и канавок для колец в поршнях. Изношенные кольца должны быть заменены, канавки поршней и отверстия для стока масла в канавках маслосъемных колец очищены от отложений; – уплотняющих резиновых колец. Кольца с дефектами должны быть заменены. Высота камеры сжатия в цилиндре компрессора должна быть установлена в соответствии с рекомендациями завода#изготовителя СТС. 2.1.9 При осмотрах зубчатых и червячных передач необходимо проверить состояние зубьев шестерен и поверхности червяка для определения равномерности приработки и отсутствия дефектов: выкрашивания, отслаивания, трещин, задиров и т.д. При осмотре необходимо замерить зазор между зубьями не менее чем в четырех положениях передачи при повороте малой шестерни на 90°. В червячной паре необходимо замерить свободный ход червяке. 2.1.10 При осмотре цепной передачи необходимо выявить степень ее износа по следующим признакам: – величине вытяжки цепи, образующейся вследствие износа в шарнирах; – износу (разрушению) роликов и втулок; – степени износа зубьев звездочек в тех местах, где они входят в зацепление с шарнирами цепи. 2.1.11 При осмотре клиноременных передач следует обращать внимание на величину провисания и на состояние ремней. При недопустимом износе всех ремней передачи или разрыве одного из них необходимо сменить все ремни комплектно. 2.1.12 Осмотр элементов теплообменных аппаратов проводят после очистки подлежащих осмотру элементов. При осмотрах теплообменных аппаратов следует проверить состояние корпусов, крышек, трубных досок, протекторов, уплотнений трубок в трубных досках, г также всей арматуры и приборов, установленных на теплообменных аппаратах. Для проверки состояния трубок или змеевиков необходимо опрессовать межтрубное пространство и тщательно осмотреть соединение концов трубок с трубной доской или змеевика с крышкой. Соединения, имеющие неудовлетворительную плотность, необходимо пропаять, подварить или развальцевать (в зависимости от характера соединения). Поврежденные трубки заглушить с обоих концов специальными пробками. Повреждение змеевика устранить пайкой или заваркой. Для проверки плотности конденсатора заполнить паровое пространство дистиллятом или пресной водой. Если при этом не удастся обнаружить места неплотностей, следует создать внутри корпуса конденсатора избыточное давление не свыше 0,1 МПа (1 кгс/см2). Проверка регулировки предохранительных клапанов теплообменных аппаратов и конденсаторов должна производиться не реже одного раза в год. О результатах проверки должна быть сделана запись в машинном журнале и журнале учета технического состояния оборудования. 2.1.13 Сосуды под давлением перед внутренним осмотром должны быть освобождены от заполняющей их среды, отключены заглушками от всех трубопроводов и 278 очищены. При наличии признаков дефекта под защитными покрытиями последние должны быть удалены. При внутренних осмотрах сосудов необходимо обращать внимание на следующие возможные дефекты: – трещины, коррозию стенок, выпучины, раковины на внутренних и наружных поверхностях сосудов, особенно в местах отбуртовок, вырезов; – дефекты сварки и трещины в сварных швах; – отслоение покрытия в сосудах с защищенными поверхностями. После осмотра сосуды должны быть собраны и проверены на плотность соединений под рабочим давлением среды, при этом проверяется также работа редукционных и предохранительных клапанов. 2.1.14 При осмотре фильтров необходимо обращать внимание на следующие возможные дефекгы: – повреждение мест постановки фильтрующего патрона; – неплотное прилегание отдельных секций патрона; – повреждение фильтрующих элементов, обрыв фильтрующих элементов, обрыв фильтрующих сеток в местах пайки; – повреждение прокладок крышек и арматуры, расположенной на корпусе фильтра. 2.1.15 Для обеспечения постоянного исправного состояния ручных приводов палубных механизмов (брашпиля, якорно—швартовных, шлюпочных, траловых лебедок, шпиля) и их надежной работы необходимо не реже одного раза в 3 мес проводить их осмотры. При осмотре следует смазать трущиеся поверхности и произвести контрольное переключение с механического привода на ручной и с ручного на механический. Дефекты, выявленные при осмотре, устранить. 2.1.16 Для обеспечения постоянного исправного состояния тормозных устройств необходимо проверять их работоспособность при каждой подготовке механизма к пуску. При периодических осмотрах управляемых тормозов нужно обращать внимание на следующие возможные дефекты: – износ и повреждение тормозной ленты колодочных и ленточных тормозов; – неплотное прилегание тормозного конуса по всему контуру в коническом тормозе; – износ и повреждение заклепок; – заедание деталей в тормозных устройствах; – повреждение пружин и деталей храпового механизма и стопоров; – замасливание фрикционных устройств. В тормозных конусах, дисках, лентах и колодках не должно быть трещин, вмятин, забоин, которые могут привести к нарушению торможения. При замене фрикционных материалов на тормозных лентах крепление лент следует производить с помощью медных заклепок или заклепок из другого рекомендованного мягкого материала. 2.2 Подшипники 2.2.1 При осмотре опорных подшипников скольжения необходимо обращать внимание на возможные дефекты: риски, задиры, трещины на рабочих поверхностях, износ, оплавление, выкрашивание и отставание антифрикционного металла, а также на качество подгонки подшипника к валу, прилегание вкладыша к постели 279 и зазоры в подшипнике. В случае обнаружения дефектов подшипники (вкладыши) следует восстановить либо заменить. Измерение масляных зазоров в разъемных подшипниках производится с помощью щупа или свинцовой проволоки. Зазор в неразъемных подшипниках следует измерять щупом с обоих торцов по всей окружности либо как разность диаметров подшипника и шейки вала. Измерение осевого зазора в подшипнике (осевой разбег вала) следует производить щупом с обеих сторон подшипника либо с помощью индикатора часового типа. При сборке подшипника необходимо проверить чистоту маслоподводящих каналов, продуть их сжатым воздухом и установить необходимые зазоры. 2.2.2 При сборке открытых подшипников скольжения палубных механизмов пластичную смазку следует наносить на поверхности трения, установочные и стопорные детали и на резьбовые участки крепежа. После сборки подшипника необходима пропрессовка узла до выхода излишков смазки через торцы подшипника и формирования наружного защитного валика. 2.2.3 При осмотре подшипников качения необходимо обращать внимание на следующие возможные дефекты: – выкрашивание дорожек качения подшипников; – вмятины на дорожках качения в местах касания шариков; – износ деталей подшипника из#за загрязнения или коррозии при работе подшипника во влажной среде; – огранка роликов вследствие трения роликов между собой; – повышенный радиальный и осевой разбег колец подшипника; – трещины в кольцах и сепараторах; – повреждение шариков (роликов). При обнаружении дефектов нужно выяснить и устранить причины их появления и в случае необходимости заменить подшипник новым. При смене подшипника он должен быть насажен на вал так, чтобы его марка была доступной для прочтения при снятии крышки корпуса подшипника. 2.2.4 Перед закладкой смазки в узлы с подшипниками качения и скольжения смазываемые поверхности должны быть тщательно очищены от продуктов коррозии, грязи, остатков старой смазки и обезжирены. Закладка смазки в узлы должна производиться в условиях, исключающих увлажнение и загрязнение обволакиваемых смазкой поверхностей. Не допускается смешение в подшипниках смазок различных марок при пополнении смазки. 2.2.5 Если количество пластичной смазки, закладываемой в подшипники качения, не оговорено инструкцией по эксплуатации СТС или инструкцией по применению смазки, то рекомендуется заполнять смазкой: – при частоте вращения до 1500 мин-1 включительно – 2/3 объема полости подшипника; – при частоте вращения свыше 1500 мин-1 не более 1/2 объема. После смены смазки следует контролировать температуру подшипника при работе с номинальной частотой вращения в течение не менее 1 ч. Температура нагрева подшипника не должна превышать 95°С. 280 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ В РАБОТЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СТС, ИХ ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ В таблицах А1—А7 приведены наиболее часто встречающиеся неисправности основных вспомогательных СТС, их возможные причины и рекомендуемые способы устранения неисправностей. Таблица А1 Общие неисправности в работе насосов и обслуживающих систем Неисправность 1. Насос не перекачивает жидкость 2. Насос но обеспечивает полной производительности или не дает полного напора Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности а) сильно загрязнены кингстоны, фильтры или сетки на всасывающем трубопроводе (вакуум на всасывании имеется) б) уровень всасываемой жидкости понизился ниже уровня приемного патрубка всасывающего трубопровода (вакуум на всасывании отсутствует) в) на приемной распределительной клапанной коробке не закрыт полностью клапан уже осушенного (пустого) отсека или цистерны (вакуум отсутствует) г) неплотность всасывающего трубопровода или сальника (вакуум отсутствует) д) приводной двигатель не развивает номинальной частоты вращения (двойных ходов) Продуть кингстон сжатым воздухом или паром. Очистить сетки, переключить систему на резервный фильтр Отключить прием жидкости. Остановить насос б) клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах открыты не полностью в) на всасывающей линии трубопровода загрязнены фильтры, приемные сетки, кингстоны или клапаны Полностью открыть клапаны системы Закрыть приемный клапан. Остановить насос Устранить неплотности обжатием либо заменой прокладок (сальников) Проверить приводной двигатель Продуть кингстоны сжатым воздухом или паром. Очистить сетки. Переключить фильтр на резервный г) утечка перекачиваемой жидкости Поджать соединения, устранить неплотности. через неплотности в соединениях 281 Неисправность Причина неисправности 2. Насос но обеспечивает полной производительности или не дает полного напора д) значительный перепуск жидкости через предохранительный клапан из нагнетательной полости во всасывающую или заедание клапана 3. Двигатель насоса работает с перегрузкой а) перекачиваемая жидкость имеет большую вязкость, чем та, на которую рассчитан насос б) чрезмерно затянуты сальники в) недостаточны зазоры в подшипниках и движущихся деталях насоса г) засорение внутренних частей насоса а) ослабление фундаментных болтов б) величина расцентровки вала насоса и вала приводного двигателя превышает допустимые нормы 4. Появление повышенной вибрации, шума, стуков 5. Нагрев подшипников выше допустимого 282 Рекомендуемый способ устранения неисправности Отрегулировать предохранительный клапан. При необходимости перебрать и отремонтировать клапан и опломбировать его е) засасывание воздуха через саль- Поджать соединения на ники арматуры и другие неплотности магистрали и насосе. Поджать во всасывающей магистрали или в сальник или заменить набивку корпусе насоса в) механические повреждения в насосе г) всасывающий и нагнетательный трубопроводы плохо закреплены д) повышенный износ подшипников е) большое сопротивление на всасывающей магистрали а)недостаточная смазка Повысить температуру жидкости Приотдать сальники Установить нормальные зазоры Очистить насос Обжать фундаментные болты Перецентровать двигатель с насосом. Пустить резервный насос, затем устранить неисправность Закрепить трубопроводы Отремонтировать или заменить подшипники Открыть полностью всасывающий клапан. Очистить приемные сетки, фильтры Смазать подшипники, восстановить нормальное давление масла б) чрезмерная затяжка подшипников Ослабить затяжку подшипни ков, проверить зазоры Произвести замену масла в) загрязнение масла Устранить деформациию. Про г) деформация корпуса насоса верить подсоединение всасывающего и нагнетательного трубопроводов д) нарушение центровки вала насоса Произвести центровку валов и вала приводного двигателя Неисправность 6. Утечка жидкости через сальник или чрезмерный напрев сальников Рекомендуемый способ устранения неисправности Причина неисправности а) неправильная сборка или чрезмерный износ сальникового уплотнения б) ослабление затяжки сальника в) перекос нажимной буксы, чрезмерная затяжка сальника Перебрать уплотнение, отре монтировать или заменить его Поджать сальниковую набивку Ослабить затяжку, устранить перекос буксы Таблица А2 Неисправности в работе центробежных и вихревых насосов Неисправность Причина неисправности 1. После пуска а) закрыт запорный нагнетательный насоса рабочая клапан жидкость не б) недостаточна частота вращения перекачивается в) наличие воздуха или паров жидкости в корпусе насоса Рекомендуемый способ устранения неисправности Открыть запорный клапан Увеличить частоту вращения приводного двигателя Выпустить воздух из корпуса насоса. 2. Снижение напора а) попадание воздуха в перекачивае- Проверить всасывающую систему, обжать соединения, мую жидкость устранить подсос воздуха. б) износ рабочих поверхностей колес Заменить рабочее колесо, восстановить зазоры, замеили уплотняющих колец нить уплотняющие кольца в) засорение или осевой сдвиг рабо- Разобрать насос, очистить корпус и крылатку. чего колеса 3. Перегрузка приводного двигателя а) большой разбег вала, трение колёс Заменить подшипники, о корпус насоса восстановить разбег вала, устранить трение колёс о корпус. б) большое осевое давление Прочистить осевые каналы на крылатке. 4. Повышенная а) частичное загрязнение проточной вибрация части б) кавитация Очистить проточную часть. Уменьшить частоту вращения. Уменьшить сопротивление во всасывающем трубопроводе. Снизить температуру жидкости. 283 Таблица А3 Неисправности в работе шестеренных и винтовых насосов Неисправность 1. Насос не перекачивает жидкость либо не обеспечивает расчётную производительность и напор 2. Нагрев корпуса насоса Рекомендуемый способ устранения неисправности Причина неисправности а) насос не залит жидкостью Залить насос жидкостью б) увеличенный зазор между Заменить шестерни, восстановить шестернями и корпусом насоса зазоры в) наличие воздуха в системе а) недостаточен зазор между торцом шестерен и корпусом насоса б) чрезмерная затяжка сальника в) чрезмерная рециркуляция перекачиваемой жидкости через насос Выпустить воздух из системы, устранить его подсос Увеличить зазор между торцом шестерен и корпусом Ослабить затяжку сальника Снизить напор насоса, отрегулировать перепускной клапан Таблица А4# Неисправности в работе поршневых насосов Неисправность Причина неисправности 1. Насос не создает номинального напора при номинальном числе ходов а) неисправны приемные или сливные клапаны насоса, под клапаны попали посторонние предметы б) неисправна прокладка клапанной решётки насоса в) изношены или сломаны уплотнительные кольца гидравлических поршней а) слабина в узле крепления штока на поршне (металлический стук при смене хода) б) сильный износ подшипников, втулок, пальцев поршней и уплотнителей в) поломка пружин клапанов, большой подъём клапанов 2. Появление стуков в насосе 284 Рекомендуемый способ устранения неисправности Осмотреть клапаны, очистить, при необходимости притереть, проверить подъём клапанов и жёсткость пружин Заменить прокладку Заменить кольца Остановить насос, закрепить поршень на штоке Отремонтировать или заменить изношенные детали Заменить пружины, отрегулировать подъем клапанов Неисправность Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности г) гидравлические удары в насосе Отрегулировать количество воздуха в воздушных колпаках; устранить подсос воздуха или парообразование перекачиваемой жидкости а) закрыт какой#либо из кранов Проверить систему, 3. При открытии открыть клапаны клапана свежего отработавшего пара Поднять давление пара пара паровой пря- б) давление свежего пара недостаточно модействующий насос не запуска- в) оба золотника находятся в Вывести золотники из среднего ется среднем положении положения г) сильно зажаты и перекошены Отдать сальники, устранить сальники перекосы 4. Появление а) большая величина хода пор- Проверить и отрегулировать стуков в паровом шней (отсутствие паровой парораспределение насоса цилиндре подушки) б) наличие воды в цилиндрах Продуть цилиндры в) износ поршневых колец или Заменить кольца, канавок поршня отремонтировать поршень Таблица А5 Неисправности в работе поршневых компрессоров воздуха Неисправность 1. Производительность компрессора снижена. Давление после первой ступени ниже спецификационного, крышка всасывающего клапана первой ступени нагревается 2. Производительность компресора снижена. Давление после первой ступени ниже спецификационного, температура воздуха перед охладителем первой ступени повышена Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности Неплотность всасывающих Осмотреть клапаны, при клапанов первой ступени необходимости притереть, изношенные и поломанные пластины заменить а) неплотность нагнетательных клапанов первой ступени Осмотреть клапаны, при необходимости притереть, изношенные и поломанные пластины заменить б) износ поршневых колец в Заменить кольца цилиндре первой ступени 285 Неисправность 3. Производительность компрессора снижена. Из дыхательного клапана картера (сапуна) парит масляный туман Рекомендуемый способ устранения неисправности Причина неисправности Износ поршневых колец в Заменить кольца цилиндре второй ступени (у компрессоров с дифференциальными поршнями) 4. Крышни всасывающих Неплотность всасывающих клапанов (второй ступени клапанов второй ступени нагреваются. Давление после первой ступени выше спецификационного Осмотреть клапаны, при необходимости притереть, изношенные и поломанные пластины заменить 5. Стук рамовых и мотыле- а) ослабление затяжки вых подшипников коленча- шпилем крышек рамовых того вала подшипников, шатунных болтов б) повышенный износ подшипников Обжать шпильки, болты Отремонтировать или заменить подшипники Таблица А6 Неисправности в работе испарительных установок Неисправность 1.1. Испаритель вырабатывает дистиллят повышенной соленности Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности а) эжектор не удаляет достаточного количества воды из сепаратора Проверить эжектор, поднять давление воды перед эжектором до величины не менее 0,3 МПа (3 кгс/см2) б) слишком интенсивное Уменьшить количество подвоиспарение димого тепла, снизить вакуум в) высокие уровень питаСнизить уровень питательной тельной воды в испарителе воды 1.2. Производительность а) в испаритель поступает испарителя падает мало тепла б) на трубках испарителя образовалась накипь Увеличить подачу греющей среды Очистить трубки, применив холодное душирование, очистить испарительные элементы в) в полости греющей воды Продуть испаритель испарителя образовались Увеличить подачу питательной воздушные мешки воды 286 Неисправность 1 3. Недостаточный вакуум в испарителе Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности г) недостаточный расход питательной воды д) недостаточно глубокий вакуум Проверить плотность системы и работу отсасывающего устройства а) неплотности во фланцевых соединениях и сальниках Поджать соединения в сальники, устранить неплотности. Таблица А7 Неисправности в работе сепараторов Неисправность 1. Вибрация и повышенный шум при работе Причина неисправности а) ослабление амортизаторов верхнего подшипника вертикального вала б) неисправность в механизме передачи и подшипниках Рекомендуемый способ устранения неисправности Поджать или заменить амортизаторы Осмотреть передачу и подшипники, при необходимости заменить в) неправильная сборка бараПеребрать барабан, устанобана вить тарелки по номерам г) сильное загрязнение барабана Очистить барабан Удалить масло с трущихся поверхностей 2. Уменьшение частоты вращения, нагрев фрикционной муфты а) попадание масла на трущиеся Очистить сепаратор поверхности муфты б) попадание грязи и ветоши между барабаном и корпусом сепаратора в) износ колодок фрикционной Заменить колодки муфты 3. Масло (топливо) а) завышена производительвытекает через ность сепаратора патрубок переполнительной камеры б) сильное загрязнение сепаратора Уменьшить количество масла (топлива), поступающего в барабан Остановить сепаратор, разобрать и вычистить барабан 287 Неисправность Причина неисправности Рекомендуемый способ устранения неисправности 4. При работе в режиме кларификации барабан быстро заполняется водой, выделенной из масла (топлива) Уменьшить производительМасло (топливо) обводнено (содержит большое количество ность сепаратора воды) 5. При работе в режиме пурификации через патрубок для выхода отсепарированной воды вытекает также масло (топливо) а) недостаточное количество воды для водяного затвора б) неправильный выбор регулирующего кольца 288 б) неисправность в механизме передачи и подшипниках Осмотреть передачу и подшипники, при необходимости заменить в) неправильная сборка бараПеребрать барабан, устанобана вить тарелки по номерам г) сильное загрязнение барабана Очистить барабан Увеличить давление подаваемой воды Заменить регулирующее кольцо в) изменение температуры Установить требуемый сепарации, вследствие чего температурный режим регулирующее кольцо перестаёт соответствовать режиму ЛИТЕРАТУРА 1 Справочник судового механика под редакцией Л.Л. Грицай. М.: «Транспорт», 1973. 696 с. 2 Конке Г.А., Лашко В.А. Мировое судовое дизелестроение. Концепция конструирования. М.: «Машиностроение», 2005. – 511 с. 3. Хетагуров. Судовые вспомогательные механизмы и системы. Л.: «Морской транспорт», 1959. – 410 с. 4. Судовые вспомогательные механизмы / под редакцией Е. Сушота и Д. Смита Л.: «Судостроение», 1978. – 375 с. 5. Чиняев И.А. Судовые системы. М.: «Транспорт», 1971. – 223 с. 6 Шведов Г.М., Ладин Н.В. Судовые холодильные установки. М.: «Транспорт», 1986. – 230 с. 7. Корнилов Э.В., Бойко П.В., Голофастов Э.И. Гидравлические системы судовых механизмов. Одесса, 2008. – 253 с. 8. Ермошкин Н.Г., Калугин В.Н., Корнилов Э.В., Кулешов И.Н. Судовые установки очистки нефтесодержащих вод. Одесса, 2004. – 41 с. 9. Калугин В.Н., Корнилов Э.В., Кулешов И.Н. Технологии обработки мусора на судах. Инсинераторы. Одесса, 2006. – 50 с. 10. Павленко Б.А., Корнилов Э.В. Утилизационные водоопреснительные установки морских судов. Одесса, 2003. – 68 с. 11. Ермилов В.Г. Теплообменные аппараты м конденсационные установки. Л.: «Судостроение», 1969. – 263 с. 12. Харин В.М., Скоморохов А.И. Судовые воздушные компрессоры. Одесса, 2003. – 143 с. 13. Инструкции по эксплуатации центробежных, роторных, струйных, вихревых насосов. 289 АСОЦІАЦІЯ МОРСЬКИХ ІНЖЕНЕРІВ-МЕХАНІКІВ КОРНІЛОВ ЕДУАРД ВАСИЛЬОВИЧ БОЙКО ПЕТРО ВАСИЛЬОВИЧ ГОЛОФАСТОВ ЕДУАРД ІВАНОВИЧ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ СПРАВОЧНИК Російською мовою Редактор: Андрєєва І.В. Технічний редактор: Тендрякова М.Т. Здано до набору 30.10.2008. Підписано до друку 10.01.2009. Гарнітура «Pragmatica». Друк офсетний. Папір офсетний. Формат 60х84/16. Ум. др. арк. 14,35. Тираж 300 прим. Віддруковано в РПП «Експрес#Реклама» м. Одеса, вул. Пастера, 26. Тел. 8(048)723#69#74 290 291 ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ (Из правил технической эксплуатации морских и речных судов. – Одесса, 2000 г.) 1.17 Грузоподъемные устройства машинных и служебных помещений 1.17.1 При ТИ и ТО грузоподъемных устройств наряду с указаниями настоящего раздела следует выполнять требования, изложенные в правилах технической эксплуатации корпуса и электрооборудования. 1.17.2 Все грузоподъемные устройства и лифты, подлежащие надзору Регистра или другого классификационного общества (далее в тексте именуется «Регистр») в соответствии с [5], [6] должны своевременно проходить освидетельствования и испытания с отметкой в Регистровой книге судовых грузоподъемных устройств. Грузоподъемные устройства и лифты, не подлежащие надзору Регистра, включая переносные грузоподъёмные механизмы, должны подвергаться осмотру и испытаниям в сроки и под нагрузкой в соответствии с РД 31.81.10, [11],[12]. Запрещается использование грузоподъемных устройств и лифтов, срок освидетельствования, осмотра или испытаний которых истек. 1.17.3 При подготовке к работе грузоподъемного устройства необходимо проверить: а) состояние троса, гака, цепей, механизма подъема и передвижения; б) крепление троса на барабане; в) исправность подвесного пути; г) действие тормозов путем трехкратного пуска и остановки каждого механизма; д) действие конечных выключателей. 1.17.4 Работа грузоподъемного устройства должна быть прекращена в случае: а) нарушения правильной работы тормозов; б) появления в механизме ненормальные шумов; в) нагрева редуктора выше допустимой температуры; г) деформации или разрыва отдельных соединений конструкции устройства, а также повреждения троса; д) неисправности конечных выключателей; е) систематического срабатывания систем электрической защиты; ж) перегрева электродвигателя или электроаппаратуры 1.17.5 Запрещается использование грузоподъемных устройств машинных помещений для иных целей, кроме как для подъема, перемещения и опускания груза. 1.17.6 Ввод лифта в действие может быть произведен только с разрешения МХЗ. Он должен не реже одного раза в сутки произвести осмотр всех постоянно включенных лифтов своего заведования и убедиться в исправности их действия. 1.17.7 При выполнении работ по ТО лифтов следует руководствоваться требованиями ГОТО. В случае неисправности лифта необходимо выполнять требования РД 31.81.10, [1Щ12]. Работа лифта должна быть прекращена при обнаружении неисправностей у изложенных в 6.17.4, а также в случае: – неисправности запора дверей; 292 – неравномерности движения (рывков) лифта; – повреждения ограждения шахты или ограничителей скорости. 6.18 Системы гидравлического привода механизмов 1.18.1 При подготовке гидропривода к работе необходимо: а) проверить уровень рабочей жидкости в расширительной (сточной) цистерне и при необходимости добавить рабочую жидкость; б) проверить подвижность и легкость включения и выключения рычагов местного и дистанционного управления гидроприводом, а также надежность их фиксаторов и стопорных устройств; в) выполнить необходимые переключения клапанов в системе гидропривода; г) пустить гидронасос и убедиться, что в системе поддерживается надлежащее давление. 1.18.2 Во время работы системы гидропривода механизмов необходимо: – следить за поддержанием давления в системе в пределах величин, оговоренных инструкцией по эксплуатации; – периодически контролировать уровень рабочей жидкости в расширительной (сточной) цистерне. При заметном убывании жидкости принять немедленные меры по отысканию места утечки и ее устранению; – периодически смазывать механизмы гидропривода в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации; – периодически прослушивать работу гидронасоса и гидродвигателя с целью обнаружения посторонних стуков, шумов и вибрации; – поддерживать чистоту рабочей жидкости посредством своевременной очистки фильтров и спуска отстоя, так как надежная работа гидравлической системы, в основном, обеспечивается чистотой рабочей жидкости. 1.18.3 Необходимо следить, чтобы в систему гидропривода не попадал воздух, наличие которого обнаруживается по ненормальному шуму и неравномерности хода гидромеханизмов. Воздух должен быть немедленно удален, а причина его появления устранена. 1.18.4 Заполнение гидросистемы рабочей жидкостью должно производиться через тонкий фильтр при открытых воздушных кранах с соблюдением полной чистоты. После заполнения системы необходимо создать в ней давление от 0,5 до 1 МПа (от 5 до 10 кгс/см2), после чего вторично открыть краны до полного удаления воздуха из системы. 1.19 Брашпили, шпили, якорно<швартовные лебедки 1.19.1 При ТИ и ТО брашпилей, шпилей, якорно#швартовных лебедок (в дальнейшем тексте – брашпилей) помимо указаний настоящего раздела следует руководствоваться требованиями правил технической эксплуатации корпуса и электрооборудования. 6.19.2 При подготовке к действию брашпиля боцман или лицо, его заменяющее, должны; а) убедиться в отключении ручного привода; б) проверить положение ленточного тормоза и, если нужно, затянуть его; в) проверить действие кулачковой (фрикционной) муфты; г) проверить чистоту якорной цепи на участке от механизма до клюза и правильность ее положения на цепном барабане; д) подготовить к действию привод брашпиля. При паровом приводе прогреть паропровод и паровую машину; 293 е) при отключенном цепном барабане провернуть брашпиль вхолостую в обе стороны на несколько оборотов, наблюдая за показаниями амперметра; ж) при наличии дистанционного управления проверить действие исполнительных механизмов при управлении со всех постов; и) доложить на мостик о готовности брашпиля к действию. 1.19.3 При отдаче якоря без включения двигателя брашпиля необходимо: а) зажать ленточный тормоз и разобщить муфту привода цепного барабана; б) отжать ленточный тормоз и произвести травление якоря. Для уменьшения скорости травления зажимать ленточный тормоз плавно, без рывков; в) после вытравливания заданного числа смычек якорной цепи зажать полностью ленточный тормоз. 1.19.4 Для подъема якоря необходимо: а) включить муфту привода цепного барабана; б) ослабить ленточный тормоз и одновременно пустить двигатель брашпиля; в) обмывать водой цепь при подъеме; г) вести наблюдение за состоянием якорной цепи и положением якоря при подходе к клюзу, при этом скорость подъема должна быть снижена; д) после подъема якоря затянуть ленточный тормоз до отказа; е) взять якорную цепь на стопор; ж) передать нагрузку с ленточного тормоза на стопор, для чего ослабить тормоз и снова затянуть его; и) отключить цепной барабан. 1.19.5 При включенном приводе брашпиля следить, чтобы колодки и ленты тормозов были достаточно отжаты и не препятствовали работе двигателя. При работе электрического привода брашпиля следить за показаниями амперметра, не допуская увеличения силы тока свыше номинального значения. Муфты предельного момента должны быть исправны и отрегулированы. 1.19.6 Во время травления якорной цепи или работы на турачку необходимо находиться в стороне от линии движения якорной цепи или швартовного троса и не прикасаться к движущимся частям. 1.19.7 Запрещается оставлять на турачках закрепленные тросы, а также использовать стопоры для удержания якорной цепи при стоянке на якоре. Назначение этих стопоров # крепление втянутых якорей по#походному. 1.19.8 Необходимо следить за смазкой механизма брашпиля, проверяя ее состояние в каждом случае подготовки к работе. Открытые передачи брашпиля должны быть постоянно покрыты смазкой рекомендованного состава и закрыты защитными кожухами 1.19.9 Не допускается работа брашпиля с таким износом цепных барабанов, при котором наблюдается проскальзывание якорной цепи. 1.19.10 При выводе из действия брашпиля с паровым приводом должны быть обеспечены продувание цилиндров и паропровода и освобождение их от конденсата во избежание гидравлических ударов при последующих пусках и возможного размораживания машины и трубопроводов в зимний период. 1.20 Лебедки и краны 1.20.1 При ТИ и ТО лебедок и кранов наряду с указаниями настоящего раздела следует руководствоваться 6.17. При ТИ и ТО лебедок всех назначений и кранов 294 необходимо выполнять также требования правил технической эксплуатации корпуса и электрооборудования, [5], [6]. 1.20.2 Подготовку и ввод в действие лебедок и кранов обеспечивает боцман по распоряжению СТ. При подготовке лебедки (крана) к работе необходимо произвести ее наружный осмотр, чтобы убедиться в исправности барабанов, турачек, тросоукладчиков, направлявших роликов, тормозов, фрикционных и предохранительных муфт и проверить действие рычагов управления. 1.20.3 При опробовании лебедки (крана) на холостом ходу необходимо: а) проверить правильность положения троса на ручьях барабана и блоках; б) убедиться в правильности положения рычагов управления; в) убедиться в исправности тормозных устройств; р) убедиться в исправности механизма автоматического натяжения троса; д) проверить работу крана раздельно на подъем, спуск, изменение вылета стрелы и поворота крана в обе стороны без груза (в заданных пределах поворота крана), убедиться в срабатывании конечных выключателей. 1.20.4 Запрещается работать на лебедке (кране), имеющей следующие дефекты; – неисправное тормозное устройство; – трещины рам, станин, шестерен; – неисправности, которые могут вызвать падение груза; – неисправности в системе управления и приводном двигателе. 1.20.5 При использовании лебедки (крана) необходимо: а) следить за тем, чтобы при наматывании на грузовой барабан, шкентель или швартов ложился ровными рядами и не имел слабины; б) переключение муфт привода звездочек, барабанов и турачек производить только после остановки СТС; в) при работе на швартовном барабане вывести с помощью муфты грузовой барабан из действия и затормозить его ленточным тормозом; г) опускание груза производить при включенном приводном двигателе с использованием в необходимых случаях ленточного тормоза. Запрещается делать переключение передач редуктора при поднятом грузе и при работающем механизме. 1.20.6 При ТИ кранов подъем груза и изменение вылете стрелы должны производиться крановщиком в таких пределах, чтобы не допускать срабатывания конечных выключателей. 1.20.7 По окончании работы лебедки (крана) следует выключить муфты сцепления, ослабить ленточные и колодочные тормоза, установить муфты включения скоростей в нейтральное положение и установить корпус крана и стрелу, на стопоры. 1.20.8 При ТИ шлюпочных лебедок необходимо: а) обеспечить постоянную готовность лебедки к спуску шлюпок; б) рукоятки для ручного привода хранить непосредственно у лебедок. Устройство блокировки ручного приводе должно находиться в исправном состоянии; в) спуск шлюпки осуществлять при выключенном электродвигателе с помощью ленточного тормоза; г) при подъеме шлюпки с использованием электропривода убедиться в снятии рукоятки ручного привода и затем включить электродвигатель. При отсутствии электроэнергии установить рукоятку ручного управления, поднять шлюпку и рукоятку снять; д) во время подъема шлюпки следить за правильной укладкой троса на барабане 295 во избежание неравномерного поднятия носа и кормы шлюпки; если во время подъема трос будет уложен неправильно, остановить подъем шлюпки, стравить трос, после чего вновь продолжать подъем. 1.20.9 При работе буксирной лебедки с неавтоматическим управлением необходимо выделить вахтенного матроса для постоянного наблюдения за ней и управления ею. 1.20.10 При ТИ автоматических буксирных и швартовных лебедок перевод с ручного на автоматическое управление и наоборот необходимо осуществлять в соответствии с инструкцией по эксплуатации или инструкцией судовладельца. Периодически проверять исправность работы лебедок и при необходимости производить их смазку. Запрещается оставлять закрепленные тросы на барабанах автоматических буксирных и швартовных лебедок при их использовании в неавтоматическом режиме для удержания судна на швартовах у причала или при буксировке. 1.21 Механизмы привода аппарелей, рамп, закрытий люков и лацпортов 1.21.1 При ТИ механизмов, помимо указаний, изложенных в настоящем разделе, следует руководствоваться правилами технической эксплуатации корпуса и электрооборудования, а при наличии гидравлического привода # указаниями 1.19 6.21.2 При подготовке механизма к работе необходимо произвести его наружный осмотр и убедиться в наличии смазки на шарнирах, петлях, роликах и других трущихся частях привода. 1.21.3 Перед включением в действие механизма привода необходимо убедиться, что все механические (ручные) стопорные устройства сняты (отданы). 1.21.4 Во время действия привода необходимо следить, чтобы последовательность операций по подъему#опусканию (открытию#закрытию) строго соответствовала инструкции по эксплуатации. 1.21.5 После окончания работы механизма привода необходимо убедиться, что стопоры надежно удерживают устройство в открытом (закрытом) положении. В предусмотренных случаях должны быть установлены вручную дополнительные стопоры. 1.22 Средства активного управления и успокоители качки 1.22.1 ТИ САУ и успокоителей качки должно производиться в строгом соответствии с инструкциями по эксплуатации. 1.22.2 САУ следует использовать только при минимальной скорости судна во время маневрирования (при швартовных операциях, для поддержания судна на курсе при остановленном главном двигателе). Использование САУ во льду не рекомендуется, Время включения и выключения САУ регистрируют в судовом и машинном журналах. 1.22.3 Пуск САУ с винтом регулируемого шага (БРШ) должен производиться только при нулевом шаге лопастей. 1.22.4 При использовании жидкостных успокоителей качки необходимо периодически контролировать работу воздушных клапанов, системы управления, уровень масла в компрессоре и пополнять масленки, обеспечивающие смазку пневмоклапанов. 1.22.5 При использовании успокоителей качки с бортовыми управляемыми рулями необходимо периодически (не реже одного раза за вахту) проверять давление масла в системе, отсутствие протечек через сальники приводов поворота рулей, синхронность работы рулей. 1.22.6 При подходе к акватории порта МХЗ должен убедиться в том, что бортовые управляемые рули убраны в предназначенные для них ниши корпуса судна. 296 297