Пожарные насосы для тушения возгорания. Общие сведения о теоретических основах процессов всасывания и нагнетания при работе насосов
Пожарные насосы
Насосы — это гидравлические машины, предназначенные для перемещения капельных жидкостей.
Пожарный насос — это устройство для подачи воды и огнетушащих средств к месту тушения пожара. Пожарные насосы устанавливаются на пожарную технику — пожарные автоцистерны, мотопомпы, насосные станции и другие устройства.
Насосная установка – это пожарный насос с коммуникациями всасывания, нагнетания, забора, смешения и дозирования пенообразователя.
История их создания уходит за пределы нашей эры. Первое упоминание о существовании приспособлений для перемещения жидкостей относятся к III-II векам до нашей эры. Первый пожарный насос для пожарных целей был изобретен примерно за 120 лет до нашей эры древнегреческим механиком из Александрии Ктесибием (учеником Герона). Насос имел два деревянных цилиндра, нагнетательный и всасывающие клапаны, уравнительный воздушный колпак, т.е. практически все конструктивные элементы, которые сохранились в современных поршневых насосах.
В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы различных типов. Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ, функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления.
Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.
Насосы нормального давления - это одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 1,6 МПа.
Насосы высокого давления - это многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 1,6 до 5,0 МПа.
Насосы комбинированные - это насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.
Работа всех насосов с механическим приводом характеризуется двумя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, развиваемой напором, высотой всасывания и величиной коэффициента полезного действия.
Классификация насосов
Насосы классифицируются по нескольким признакам
:
- принципу действия;
- конструктивному исполнению;
- назначению;
- отраслевому применению;
- величине подачи и напора.
Наиболее общей классификацией насосов является классификация по принципу действия. Пожарные насосы делятся по данному признаку на две группы: динамические и объемные .
Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающиеся с входом и выходом насоса.
Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающееся со входом и выходом насоса.
Динамические насосы подразделяются на лопастные и насосы трения и инерции .
Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Эти насосы объединяют две основные группы насосов: центробежные и осевые .
В насосах трения и инерции жидкость перемещается под действием сил трения и инерции. Данная группа включает насосы: дисковые, вихревые, червячные и насосы без движущихся деталей. Среди насосов этой группы выделяют насосы без движущихся частей (без учета клапанов): струйные, гидравлические тараны (гидротараны), вытеснители, эрлифты .
Группа объемных насосов включает насосы возвратно-поступательного действия, в которую входят поршневые, плунжерные, диафрагменные и роторные насосы , объединяющие шестеренные, пластинчатые, винтовые и подобные им насосы.
Конструкции насосов весьма разнообразны. В пожарной технике находят применение лишь ограниченное число представителей различных групп насосов. Поэтому приводить полную классификацию насосов по другим признакам не представляется необходимым. Наибольшее применение в пожарной технике нашли следующие насосы: центробежные, струйные, шестеренные, шиберные, шиберно-роликовые, водокольцевые, поршневые, плунжерные и диафрагменные .
Принцип работы пожарных насосов, их достоинства, недостатки и область применения в пожарной технике
Центробежный насос
Центробежный пожарный насос имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса. Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, т.к. количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, т.е. «сами на себя».
Данный фактор является весьма важным, т.к. в случае перекрытия напорного патрубка не требуется осуществлять остановку насоса. При тушении пожаров такое условие возникает достаточно часто. Особенно это ценно для зимнего периода работы на пожаре, поскольку работа насоса «на себя» при закрытом напорном патрубке снижает вероятность замерзания воды в насосе.
Наряду с этим, центробежные насосы обладают одним из таких существенных недостатков, как неспособность самостоятельного подсасывания жидкости в начальный период работы насоса без предварительного его заполнения, т.к. масса воздуха мала и его движение под действием центробежных сил практически не происходит. Вторым, существенным недостатком данных насосов является срыв подачи жидкости в случае попадания воздуха во всасывающую рукавную линию.
В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин. Они устанавливаются на автонасосах и автоцистернах, мотопомпах и другой технике. Они также применяются в системах охлаждения автомобильных двигателей с жидкостными системами.
Струйный насос
Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводится к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного. Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается. Это позволяет осуществлять подачу жидкостями на определенное расстояние.
Струйные насосы более просты по конструкции чем центробежные. В данных насосах полностью отсутствуют сопряженные движущиеся детали. Такие насосы долговечны, могут перекачивать загрязненные жидкости. Насосы не требуют предварительного заполнения рабочей жидкостью и могут обеспечивать подачу жидкости из небольших и неглубоких источников.
Наряду с этим, для обеспечения работы таких насосов необходим определенный запас рабочей жидкости и ее подача под давлением к струйному насосу. Струйные насосы не могут работать при закрытом напорном патрубке за диффузором. При работе со струйным насосом на пожаре это означает, что на рукавной линии за струйным насосом не должно быть заломов или резких перегибов. Насосы обеспечивают лишь ограниченную подачу, соответствующую коэффициенту эжекции конкретной конструкции струйного насоса.
В пожарной технике они нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-600А и переносных мотопомпах. Струйные насосы применяются в гидроэлеваторах Г-600, приспособлениях для уборки пролитой воды и т.п.
Шестеренный насос
В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания. Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью. Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.
Насосы не могут работать «сами на себя», т.е. при закрытом напорном патрубке. Это вызывает необходимость установки редукционного клапана между напорной и всасывающей полостями. Несмотря на наличие таких недостатков, шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности, как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспособленной для целей пожаротушения. Широко применяются эти насосы в системах смазывания автомобилей, тракторов и другой технике.
Шиберные и шиберно-роликовые насосы
В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается, благодаря минимальному зазору между корпусом и расположенным в нем ротором.
Для забора и подачи жидкости данный насос не требует предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, достаточно прост по конструкции. Однако в данном насосе имеются сильно изнашиваемые детали, что требует обязательной заливки моторного масла в корпус для смазывания корпуса и шиберов, насос не может работать на загрязненных жидкостях, не может работать «сам на себя».
В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на ПН-60 и мотопомпах МП-600А.
Наряду с этим они широко используются в гидроусилителях рулевого управления автомобиля и как топливноподкачивающие насосы в системах питания дизельных двигателей и т.д.
Водокольцевой насос
Ротор в водокольцевом насосе также, как и в шиберном насосе размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой. При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора, с одной стороны, рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой - уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание.
По сравнению с шиберно-роликовыми насосами данный насос имеет меньше изнашиваемых деталей, может работать на загрязненной воде и «сам на себя».
Однако он имеет весьма существенный недостаток – нуждается в предварительной заливке перекачиваемой жидкостью. В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли. Есть попытки использовать их в качестве вакуум-аппаратов.
Поршневой насос
Поршневой насос состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую – нагнетается.
Достоинством поршневых насосов является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость подачи от противодавления.
Наряду с этим, поршневые насосы обладают большим износом из-за наличия трущихся деталей, чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости, имеют неравномерность подачи.
В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Однако в пожарной технике они находят широкое применение, особенно в автоподъемниках и автолестницах.
Диафрагменный насос
Диафрагменные насосы по принципу действия близки к поршневым насосам. Роль поршня в них выполняет гибкая мембрана. Такие насосы развивают небольшой напор и могут осуществлять дозированную подачу.
Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т.п.
Внимание!!! Если документ не открылся, обновите страницу, возможно несколько раз. Для удобного чтения разверните документ кликнув на иконку в правом верхнем углу.
Пожарный центробежный насос
Насос пожарный разрез.
Схема пожарного насоса нормального давления с торцовым уплотнением вала.
Пожарный центробежный насос - это устройство для подачи воды и огнетушащих средств к месту тушения. Пожарные центробежные насосы устанавливаются на пожарную технику - пожарные автоцистерны , мотопомпы, насосные станции и другие устройства.
Классификация пожарных насосов
Наибольшее распространение получили пожарные насосы консольного типа правого вращения. Пожарные центробежные насосы классифицируются по давлению:
нормального давления - пожарные насосы, создающие на выходе давление до 2,0 МПа (20 кгс/см2).
высокого давления - пожарные насосы, создающие на выходе давление свыше 2,0 МПа (20 кгс/см2) до 5,0 МПа (50 кгс/см2).
комбинированные - пожарные насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.
Основные параметры насосов
Подача (расход) насоса Q л/сек Напор насоса Н метр Мощность N кВт Наибольшая геометрическая высота всасывания h вс м. Номинальное число оборотов вращения n об/мин
На территории бывшего СССР наиболее распространенный пожарный насос нормального давления имеет следующие параметры
Напор 100 м (10 кгс/см2) Подача 40 л/с Наибольшая высота всасывания 7.5 м Номинальное число оборотов вращения 2700 об/мин
Устройство и принцип действия
Устройство
Пожарные насосы состоят из:
- рабочего колеса;
- корпуса типа улитки с выходным диффузором;
- корпуса подшипниковых опор (иногда корпус опор вала изготавливается совместно с корпусом насоса);
- крышки корпуса;
- напорного коллектора;
- пеносмесителя (устройства смешивания и дозировки пенообразователя);
- запорных вентилей;
- пневматического запорного вентиля для подключения лафетного ствола пожарного автомобиля;
- вала приводного;
- уплотняющего устройства приводного вала;
- устройства определения частоты вращения насоса;
- панели управления с органами управления и приборами (рычагами, рукоятками, мановакууметрами и другие);
- вакуумного насоса (предусмотрен не всегда).
Принцип действия
В корпусе насоса установлено и свободно вращается колесо. При вращении, лопатки колеса воздействуют на жидкость и сообщают ей энергию, увеличивая давление и скорость. Проточную часть корпуса насоса выполняют в виде спирали. В корпусе насоса предусмотрена плоская съемная площадка "зуб", с помощью которой вода с колеса насоса снимается и направляется в диффузор. В результате вращения колеса насоса, на входе во всасывающем канале возникает вакуум (разряжение), а на выходе в диффузоре - манометрическое (избыточное) давление. Во всасывающей полости крышки колеса предусмотрены разделители потока препятствующие его закручиванию. Так же подводящую часть канала при входе в колесо насоса рекомендуется выполнять в виде конфузора, увеличивающего скорость потока на входе на 15-20% . Выходную часть спирального отвода корпуса выполняют в виде диффузора с углом конусности 8° . Поперечные сечения диффузора выполняют круговыми. Можно выполнять сечения отличными от круговых, в этом случае соотношения площадей и длин выбирают по аналогии к диффузору с круговыми поперечными сечениями. Выполнение указанных рекомендаций препятствует образованию турбулентного режима движения жидкости, позволяет снизить гидравлические потери в насосах и повысить КПД. Для предотвращения перетока жидкости из напорной полости во всасывающую, между корпусом и колесом насоса предусмотрены щелевые уплотнения. Конструкция щелевых уплотнений допускает незначительный переток жидкости между полостями, в том числе и в закрытую полость между колесом и корпусом насоса со стороны подшипниковых опор. Для снятия давления, в данной закрытой полости, в колесе насоса предусмотрены сквозные отверстия, направленные в полость всасывания. Количество отверстий равно количеству лопаток колеса.
Для образования смеси воды и пены, на насосе предусмотрен пеносмеситель. Через пеносмеситель часть воды, из напорного коллектора, направляется во всасывающую полость крышки насоса, совместно с пенообразователем. Пенообразователь может подаваться в насос, как через трубопроводы из емкости пожарного автомобиля, так и из посторонней емкости через гибкий гофрированный шланг. Дозирование (пропорциональное соотношение) пены и воды производится через отверстия различного диаметра дозирующего диска пеносмесителя. Для регулирования подачи воды или пенной смеси на пожарные рукава или другие потребители, установлены запорные вентили. При необходимости, на насосе может быть установлен вентиль с пневматическим приводом для подсоединения устройств, требующих дистанционного включения, таких как: лафетный ствол, питательные гребенки пеногенераторов аэродромных пожарных автомобилей и т.д.
Описание работы
Так как пожарный насос не является самовсасывающим, перед запуском в работу его необходимо заполнить. При работе насоса от цистерны пожарного автомобиля, в силу того, что уровень жидкости в цистерне выше уровня насоса, заполнение возможно открытием запорной арматуры, без создания вакуума. При работе насоса из открытого водоема, необходимо первоначальное заполнение с помощью дополнительного вакуумного насоса. Потому перед пуском в работу включают вакуумный насос. Вакуумный насос всасывает воду в пожарный насос, после чего вакуумный насос выключают и включают вращение пожарного насоса. При заполненном насосе, манометр насоса показывает избыточное давление. После появления давления, на насосе медленно открывают задвижки и вода поступает в напорные пожарные рукава , до получении струи без примесей воздуха. После чего, пожарный насос готов к работе. Пожарный насос устойчиво работает, всасывая воду, с высоты до 7.5 м. Дальнейшее увеличение высоты всасывания приводит к возникновению кавитации , нестабильной работе насоса и, как правило, срыву струи. Для нормальной работы насоса важное значение имеет обеспечение герметичности внутренних рабочих полостей. При эксплуатации, насосы периодически проверяются вакуумом на герметичность. Создается максимальное значение вакуума и перекрывается кран между основным и вакуумным насосом. Считается нормой, если падение вакуума за 1 минуту не превышает 0.1 кгс/см2.
Задачи технологии изготовления
Изготовление насосов процесс сложный и трудоемкий. Большинство деталей насоса отливают с помощью сложной и дорогостоящей литейной оснастки. В большинстве случаев для изготовления деталей насоса применяют алюминий . Иногда используют другие материалы такие как чугун . Алюминий имеет не высокие литейные свойства. Лучшими способами для литья алюминия являются литье в кокиль и литье под давлением . Наружные части корпуса и колеса насоса получают с помощью кокильных форм, внутренние части - с помощью литейных стержней. Основной задачей при изготовлении насосов является обеспечение точности и взаимного расположения поверхностей внутренней проточной части корпуса насоса и колеса. Поверхности внутренней части корпуса и лопатки колеса имеют сложною криволинейную форму. Отклонение геометрических размеров приводит к изменению условий движения жидкости, дополнительным потерям мощности в процессе работы и изменению заданных параметров насоса. Так же, не симметричное расположение внутренних частей колес по отношению к центру вращения, приводит к
сравнение европейских странАктивность государства в решении социальных проблем напрямую затрагивает каждого гражданина вне зависимости от того, является ли он непосредственным потребителем предоставляемых социальных благ. Государство финансирует свою социальную политику из бюджета, который в свою очередь формируется за счет налоговых поступлений. Понятно, что без налогов – нет социальной политики, а без доверия государству – нет налогов.
Представления людей о том, каким по содержанию и объему должно быть участие государства в социальной политике, с одной стороны, и их готовность финансировать эту политику, с другой, могут различаться. Формируется сложная и непрямая зависимость между нашими ожиданиями государственной помощи, с одной стороны, и готовностью соучаствовать в её финансировании, с другой. В этом проявляется имплицитное соглашение между гражданами и государством по этому поводу. Например, «я ему плачу налоги и ожидаю от него помощи» или «не плачу, но ничего и не ожидаю». В этом смысле можно говорить о своего рода «социальном контракте» между государством и обществом, который потенциально может иметь два равновесия. Возможны и неравновесные состояния «не плачу, но ожидаю», либо «плачу, но не ожидаю» , которые в сознании людей отличаются разрывом между запрашиваемым количеством общественных благ и пониманием необходимости собственного участия в их финансировании.
Основные сведения о центробежных насосах
В центробежных насосах движение перекачиваемой жидкости осуществляется за счёт возникающей при работе насоса центробежной силы частиц жидкости, т.е. центробежные насосы работают по принципу использования центробежной силы:
- F = m . а = m . ω2 . R,
- где: F – центробежная сила;
- m – масса жидкости;
- а – ускорение движения жидкости;
- ω – угловая скорость;
- R – радиус рабочего колеса.
Центробежный насос (рис. 1) состоит из следующих основных конструктивных элементов: вал, рабочее колесо, всасывающитй патрубок, напорный патрубок (спиральный отвод, корпус, спиральная камера.
Рис. 1. Схема центробежного насоса.
1 – вал; 2 – рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 – напорный патрубок; 5 – корпус; 6 – спиральная камера.
Основной частью насоса является рабочее колесо 2 с профилированными лопатками. При вращении колеса, посаженного на вал 1, вода, находящаяся в каналах колеса (корпус насоса предварительно заполняется жидкостью), также начинает вращаться, под действием центробежной силы перемещаться от центра рабочего колеса к периферии и собираться в напорном патрубке (спиральном отводе) 4.В результате перемещения воды в центре рабочего колеса создаётся разрежение, куда через всасывающий патрубок 3 под действием атмосферного давления непрерывно поступает вода. В расширяющемся напорном патрубке 4 и в расположенном за ним диффузоре скорость движения потока жидкости уменьшается, и кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную (энергию давления).
Характерными признаками центробежного насоса является общее направление потока жидкости от центра к периферии.
Обязательное условие работы центробежных насосов – предварительная заливка их водой перед пуском в работу. При наличии внутри корпуса и рабочего колеса воздуха центробежная сила будет недостаточной для перемещения его по каналам рабочего колеса и создания разрежения, т.к. масса воздуха в 775 раз меньше массы воды.
Основные рабочие параметры насосов
Работа насосов состоит из двух процессов: всасывания и нагнетания. Насос любого вида характеризуется следующими параметрами: высотой всасывания, высотой нагнетания, полным напором, подачей, мощностью и полным коэффициентом полезного действия (КПД).
Высота всасывания
Различают теоретическую, вакуумметрическую и геометрическую (практическую) высоту всасывания.
Рис. 2. Схема насосной установки.
Подъём воды во всасывающем патрубке насоса происходит под действием разности атмосферного давления и давления (разряжения) в самом насосе. Поэтому теоретическая высота всасывания насоса (Н Т) равная 1-ой атмосфере и составляющая 10,33 метра водного столба, или 760 мм ртутного столба, или 1 кгс/см 2 , или 10 5 Па практически недостижима.
Улучшая конструкцию и материалы насоса, высоту его всасывания можно приближать к значению Нт.
Вакуумметрическая высота всасывания (Нв) – это величина вакуума, создаваемая насосом, а в энергетическом смысле – это энергия, выраженная в метрах, которая необходима жидкости для подъёма на высоту всасывания. Н В зависит, как правило, от мощности насоса, создающего вакуум, и измеряется в метрах водного столба. Показания вакуумметра, установленного на насосе, соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Для пожарного насоса серии ПН-40 и его аналогов Н В = 8 м. вод. ст.
Геометрической (практической) высотой всасывания Н Г называется разность отметок между поверхностью воды и осью насоса. Геометрическая высота всасывания зависит от значений и величин нескольких параметров:
- прямое влияние на величину Н Г оказывает атмосферное давление, которое заметно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Например, при высоте над уровнем моря 0 метров атмосферное давление равно 10,33 м. вод. ст., а на высоте над уровнем моря 2000 метров – 7,95 м. вод. ст.
- Н Г сильно зависит от давления насыщенных паров всасываемой жидкости. Давление насыщенных паров – это давление, при котором жидкость при данной температуре закипает (речь идёт о давлении жидкости ниже атмосферного). Давление насыщенных паров и, следовательно, высота всасывания в значительной степени зависят от температуры и вида перекачиваемой жидкости. Известно, что с уменьшением давления понижается температура кипения жидкости. Если давление всасывания (оно естественно ниже атмосферного) Р ВС будет ниже давления насыщенных паров всасываемой жидкости Рn, то начнется образование пара и произойдет срыв в работе насоса.
Таким образом, обязательным условием нормальной работы насоса является:
Рn < Рвс < Ратм
Например, при температуре воды 100 0 С Рn = Ратм = 1 кг/см 2 (10 м. вод. ст.), а при температуре воды 20 0 С Рn = 0,024 кг/см 2 (0,24 м. вод. ст.), следовательно, чем выше температура жидкости, тем сложнее забрать её насосом. С этим явлением связана кавитация – процесс образования пузырьков воздуха в жидкости.
При кавитации происходит самовскипание жидкости, пузырьки пара увлекаются движущимся потоком и, встречая твёрдые поверхности корпуса и рабочего колеса, разрушаются («схлопываются»). При этом выделятся большая энергия, из-за чего повреждаются и даже при длительном воздействии разрушаются поверхности внутренней полости насоса (явление кавитационной эрозии). Кавитация сопровож-дается шумом и треском внутри насоса. Во избежание преждевременного износа рабочих органов насоса не допускается его работа в кавитационном режиме.
Значение кавитационного запаса устанавливается таким, чтобы не было значительного снижения напора, и была ограничена скорость кавитационной эрозии. Например, для насосов серии ПН-40 кавитационный запас составляет 3 метра.
Кавитационные явления могут также возникать при больших подачах насоса, вследствие понижения давления (увеличения вакуума) во входном патрубке насоса. Поэтому при появлении кавитации необходимо уменьшить подачу насоса.
Высота нагнетания
Различают геометрическую и манометрическую высоту нагнетания.
Геометрическая высота нагнетания – это расстояние в метрах по вертикали от оси насоса до наивысшей точки нагнетания Н Н.
Манометрической высотой нагнетания называется давление, создаваемое насосом Н МАН. Манометрическая высота нагнетания (показание манометра) всегда больше геометрической высоты нагнетания (реальной точки подачи жидкости) из-за возникающих потерь в напорной линии.
Н МАН = Н Н + h Н,
где: hн – потери напора в напор ной линии, hн = S·Q 2 ;
S – сопротивление напорной линии;
Q – подача насоса.
Для высоты нагнетания теоретически пределов не существует, а практически она ограничивается прочностью отдельных деталей насосов и трубопроводов, а также мощностью двигателей привода насосов.
Полный напор
Полный напор Н, развиваемый насосом, расходуется на подъем жидкости, преодоление сопротивлений во всасывающем и напорном трубопроводе и на создание свободного напора.
Н = Н Г + h ВС + h Н + Н СВ
где: Нг – геометрическая высота подъема воды (м);
h ВС + h Н – потери напора во всасывающей и напорной линии (м);
Н СВ – свободный напор (м).
На практике полный напор, развиваемый насосом, оценивают по показаниям манометра и вакуумметра.
Подача насоса
Подача насоса – это количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени. Различают массовую подачу (кг/с) и объёмную подачу (м 3 /мин или л/с). Чаще всего подачу пожарных насосов указывают в объёмных единицах: м 3 /мин или л/с.
Существует соотношение между количеством жидкости, входящей в насос Q 1 и жидкости, выходящей из насоса Q 2:
Q 1 = Q 2 + Q У,
где: Q У – объёмные утечки жидкости через щелевые уплотнения.
Мощность насоса
Рабочие органы насоса во время работы предают энергию потоку жидкости. Эта энергия подводится от двигателя.
Для правильной оценки энергетических показателей мотор-насосной установки следует различать полезную (эффективную) и потребляемую мощность.
Полезная (эффективная) мощность (N е) насоса идет на совершение работы по перемещению определенного объема жидкости Q на высоту Н и определяется по формуле:
где: ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;
g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;
Q – подача насоса, м 3 /с;
Н – напор насоса, м.
Мощность, потребляемая насосом, всегда больше, чем полезная, т.к. часть энергии затрачивается на механические, гидравлические и объемные потери в насосе. Потребляемой мощностью называется мощность N, подводимая к рабочим органам насоса. Она определяется по формуле:
где: М – крутящий момент на валу насоса (двигателя), Н м;
ω – угловая скорость вращения вала, с –1 .
Полный КПД насоса
При передаче энергии от насоса к перекачиваемой жидкости происходят объемные, гидравлические и механические потери энергии.
Объёмный КПД
Известно, что фактическая подача насоса всегда меньше теоретической подачи, т.е. количество жидкости, выходящей из насоса всегда меньше количества жидкости, входящей в насос. Это происходит вследствие:
- просачивания жидкости через сальники, клапаны и поршни, причем степень просачивания зависит от точности изготовления и состояния указанных деталей насоса;
- запоздания открытия и закрытия клапанов;
- наличия воздуха в жидкости.
Величина объемного КПД характеризует степень герметичности насоса, и определяется по формуле:
- где: Q – количество жидкости выходящей из насоса;
- Qу – утечки жидкости в насосе;
- Q + Qу – количество жидкости входящей в насос.
Гидравлический КПД
Гидравлический КПД – это потери напора в насосе на трение и местные сопротивления. Результатом гидравлических потерь является уменьшение напора.
Значение гидравлического КПД показывает меру расхода энергии в насосе на преодоление сопротивления движения жидкости, и определяется по формуле:
- где: Н – действительный (развиваемый) напор насоса;
- ΔН – потери напора на преодоление сопротивлений внутри насоса;
- Н + ΔН – теоретический напор насоса.
Механический КПД
Механический КПД – это потери мощности на трение в подшипниках, уплотнениях вала и т.п. Значение механического КПД характеризует качество изготовления и рациональность конструкции подшипников, сальников (манжет) и других узлов, где происходит трение деталей.
Механический КПД определяют по формуле:
- где: N – мощность на рабочем колесе насоса;
- ΔN – потери мощности на трение в подшипниках и сальниках насоса;
- N + ΔN – мощность на валу насоса.
Полный КПД насоса учитывает все потери, которые возникают в нем при перекачивании жидкости. Он представляет собой произведение трех частных коэффициентов и характеризует отношение полезной мощности Nе к потребляемой N:
Классификация центробежных пожарных насосов
Классификация:
- – нормального давления
- – высокого давления
- – комбинированного давления
Насосы центробежные пожарные нормального давления
В настоящее время в нашей стране широкое распространение на пожарных автомобилях имеют пожарные насосы нормального давления, обеспечивающие подачу 40 л/с с напором 1,0 М Па (100 м. вод. ст.).
АО «Ливенский машиностроительный завод» уже много лет серийно выпускает унифицированный для большинства пожарных автомобилей центробежный одноступенчатый консольный пожарный насос ПН-40УВ (рис. 4), предназначенный для подачи воды или водных растворов. Аналогичную конструкцию имеет насос НПЦ-40/100, выпускаемый ФГУП «Варгашинский завод противопожарного и специального оборудования».
Пожарный насос ПН-40УВ (НПЦ-40/100) в сборе состоит из насоса, коллектора 1 (рис. 5), пеносмесителя 2 и трех напорных задвижек 13.
Рис. 5. Пожарный насос ПН-40УВ с коллектором и пеносмесителем.
1 – коллектор; 2 – пеносмеситель ПС-5; 3 – корпус насоса; 4 – крышка насоса; 5 – вал; 6 – рабочее колесо; 7 – подшипники; 8 – червяк привода тахометра; 9 – комплект уплотнительных манжет (сальниковый стакан); 10 – муфта-фланец; 11 – шланг от колпачковой масленки; 12 – сливной краник; 13 – напорная задвижка.
Собственно насос состоит из следующих основных частей: корпуса 3, крышки 4, вала 5, рабочего колеса 6, подшипников 7, уплотнительного стакана с комплектом манжет 9 (сальниковый стакан), червячного привода тахометра 8, муфты-фланца 10. Муфта-фланец соединяется с карданным валом привода насоса.
Корпус насоса и его крышка изготовлены из алюминиевого сплава. Рабочее колесо закреплено на валу с помощью конического соединения и шпонки, а в осевом направлении удерживается гайкой. Рабочее колесо ПН-40УВ, наружный диаметр которого 289 мм, имеет семь лопаток и семь разгрузочных (перепускных) отверстий. Щелевые уплотнения между рабочим колесом и корпусом насоса выполнены в виде уплотнительных колец из серого чугуна.
Для эффективной работы насоса важно разделение напорной и всасывающей полостей насоса. Чем больше зазоры между рабочим колесом и корпусом, тем большее количество жидкости будет циркулировать в насосе. Это приведет к уменьшению подачи воды насосом и снижению его коэффициента полезного действия, поэтому в насосе устанавливаются щелевые уплотнения с очень малыми зазорами. Так, номинальный зазор между уплотнительными кольцами корпуса и рабочего колеса насоса 0,13 мм, а допустимый – 0,8 мм.
Вал насоса изготовлен из закаленной легированной стали, и установлен на двух шарикоподшипниках. Направление вращения вала по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода насоса. Уплотнение вала насоса достигается применением трех каркасных резиновых манжет 1.1-45×65-1, расположенных в съемном стакане (рис. 6), причем две манжеты работают на давление, а одна (первая от рабочего колеса) на разряжение, т.е. манжеты располагаются таким образом, что препятствуют утечке воды из насоса и подсосу воздуха в него. С целью повышения надежности манжет на корпусе насоса установлена колпачковая масленка, с помощью которой через шланг производится подпрессовка солидола Ж ГОСТ 1033-79 в съемный стакан.
Рис. 6. Съемный стакан с комплектом уплотнительных манжет.
- 1 – манжета 1.1-45×65-1;
- 2 – маслораспределительное кольцо;
- 3 – стакан;
- 4 – упорное кольцо;
- 5 – стопорное кольцо;
- 6 – резиновое кольцо.
Для распределения смазки в съёмном стакане предусмотрено маслораспределительное кольцо 2 (рис. 6), которое соединено каналами со шлангом колпачковой масленкой и дренажным отверстием. Обильная утечка воды из этого отверстия при работе насоса указывает на износ уплотнительных манжет. Для смазки подшипников и червячной пары привода тахометра полость в корпусе насоса между уплотнительным стаканом и манжетой муфты фланца, служащая масляной ванной, заполняется трансмиссионным маслом ТАп-15В ГОСТ 23652-79 в количестве 0,5 л. Масло заливают через специальное отверстие в масляной ванне, закрываемое пробкой со щупом. Уровень масла должен быть между верхней и нижней метками на щупе. Удаление масла из масляной ванны производится через сливное отверстие с пробкой в нижней части корпуса масляной ванны.
Рабочее колесо насоса в корпусе закрывается крышкой, к которой крепится всасывающий патрубок. В крышке предусмотрено отверстие с резьбой для установки мановакуумметра и специальный прилив для присоединения диффузора пеносмесителя. Воду из насоса сливают путем открытия крана, расположенного в нижней части корпуса насоса.
Улиткообразный отвод корпуса насоса выполнен в виде диффузора и заканчивается фланцем, к которому крепится коллектор (рис. 7). Коллектор предназначен для распределения воды, подаваемой насосом, и, в какой-то мере, выполняет роль направляющего аппарата. К фланцам торцевых поверхностей коллектора крепятся две напорные задвижки и пробковый кран пеносмесителя.
Рис. 7. Коллектор пожарного насоса ПН-40УВ.
1 – напорная задвижка; 2 – корпус; 3 – отверстие для монтажа манометра.
Внутри коллектора смонтирована напорная задвижка 1 для подачи воды от насоса в цистерну пожарного автомобиля или в лафетный ствол. На корпусе 2 коллектора предусмотрены отверстия для подсоединения вакуумного клапана, трубопровода к змеевику системы дополнительного охлаждения двигателя и отверстие 3 с резьбой для установки манометра. Напорные задвижки насоса (рис. 8) снабжены шарнирными клапанами 1, удерживаемыми в закрытом положении с помощью шпинделя 4 с резьбой.
Рис. 8. Напорная задвижка коллектора насоса.
1 – клапан; 2 – корпус; 3 – втулка; 4 – шпиндель; 5 – уплотнение; 6 – гайка; 7 – маховик.
Проходное отверстие закрывается клапаном под действием его собственной массы или под давлением жидкости извне, а открывается напором воды из пожарного насоса; при этом шпиндель ограничивает ход клапана.
Применение данной конструкции позволяет при подаче воды на высоты использовать шарнирный клапан в качестве обратного и обезопасить основные элементы насоса от возможного гидравлического удара.
Сравнительные технические характеристики пожарных насосов ПН-40УВ и НПЦ-40/100 представлены в табл. 1.
Таблица 1
Технические характеристики пожарных насосов нормального давления ПН 40УВ и НПЦ 40 100
| Наименование показателей | Значение показателей | |
| НПЦ-40/100 | ||
| Подача насоса в номинальном режиме, л/с (м 3 /с) | 40 (0,04) | 40 (0,04) |
| Напор насоса в номинальном режиме, м.вод.ст. | 100 | 100 |
| Мощность в номинальном режиме, кВт (л.с.) | 62,2 (84,6) | 65,3 (88,9) |
| Номинальная частота вращения вала, об/мин | 2700 | 2700 |
| Коэффициент полезного действия насоса, %, не менее | 63 | 60 |
| Допускаемый кавитационный запас, м, не более | 3 | 3 |
| Максимальное рабочее давление на входе в насос, кгс/см 2 , не более | 6 | 6 |
| Максимальное рабочее давление на выходе из насоса, кгс/см 2 , не более | 15 | 15 |
| Наибольшая геометрическая высота всасывания, м | 7,5 | 7,5 |
| Подача насоса при наибольшей геометрической высоте всасывания, л/с, не менее | 20 | 20 |
| Габаритные размеры, мм, не более (длина-ширина-высота) | 700-900-650 | 700-900-700 |
| Масса (сухая), кг | 65 | 65 |
| Максимальный размер твердых частиц в рабочей жидкости, мм | 6 | 3 |
| Установочные и присоединительные размеры обоих насосов одинаковые, что позволяет беспрепятственно производить замену одного насоса на другой. | ||
Примечание.
- Пожарные насосы ПН-40УВ установлены на АЦ-3,2-40(433124), АЦ-40(130)63Б, АЦ-40(131)137А, АЦ-2,5-40(433362)ПМ590.
- Пожарные насосы НПЦ-40/100 установлены на АНР-40-1500(433112)35ВР и АЦ-5,0-40(43253)22ВР.
Пожарный насос НЦПН-40/100 В1Т производства ООО «Пожгидравлика»
Рис. 9.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ:
- Общая конфигурация и габаритно-присоединительные размеры насоса НЦПН-40/100В1Т полностью соответствуют насосу старой конструкции, что позволяет применять его в пожарных автоцистернах старой конструкции.
- Путем особого профилирования рабочих органов насоса (рабочего колеса и «улитки») получены существенные запасы по напорно-энергетическим показателям .
- Имеется возможность дополнительного форсирования режимов. В частности, на частоте вращения 2800 об/мин. напор 100 м обеспечивается при подачах до 60 л/с и высокий КПД (в 1,2 раза выше, чем у насоса старой конструкции), что дает экономию ГСМ (примерно 2 литра за 1 час работы).
- Уплотнение вала насоса (сальник) выполнено на основе специальных графитосодержащих материалов, которые обеспечивают большой ресурс работы при малом трении, сохраняют работоспособность в условиях мощных механических и температурных воздействий и не требуют обслуживания при работе за все время эксплуатации насоса.
- Дозатор ПО усовершенствованной конструкции обеспечивает возможность плавной (бесступенчатой) регулировки уровня дозирования в пределах от 0 до 10 %. Управление дозатором осуществляется рукояткой со встроенным редуктором, за счет чего обеспечиваются малые усилия при управлении.
- Наличие автономного электропривода вакуумного насоса обеспечивает удобство работы и позволяет производить проверку насоса и коммуникаций на «сухой вакуум» без запуска двигателя автомобиля. Отключение вакуумного насоса по окончании процесса водозаполнения осуществляется автоматически (дополнительно предусмотрен ручной режим управления).
Рис. 13. Внешний вид насоса НЦПК-40/100-4/400.
Насос НЦПК-40/100-4/400 предназначен для подачи воды и водных растворов пенообразователей температурой до 30 0С, плотностью до 1010 кг/м3 и массовой концентрацией твёрдых частиц до 0,5 % при их максимальном размере 3 мм.
Насос устанавливается в закрытых отсеках пожарных автомобилей, в которых во время работы обеспечивается положительная температура воздуха, и обеспечивает подачу воды (водных растворов пенообразователя) от цистерны пожарного автомобиля, пожарного гидранта водопроводной сети или открытого водоисточника в трех режимах:
- подача огнетушащей жидкости насосом нормального давления при отключённом насосе высокого давления;
- подача огнетушащей жидкости насосом высокого давления на один или два высоконапорных ствола-распылителя (СРВД 2/300) при нулевой подаче насоса нормального давления;
- одновременная подача огнетушащей жидкости насосами нормального и высокого давления.
Пожарный насос НЦПК-40/100-4/400 (рис. 14) представляет собой агрегат, состоящий из ступени (насоса) нормального давления 14, ступени (насоса) высокого давления 17 с приводным редуктором и механизмом включения, напорного коллектора нормального давления 2, напорного коллектора высокого давления 22, полуавтоматической вакуумной системы водозаполнения (см. выше), пеносмесителя 6 и контрольно-измерительных приборов.
Рис. 14. Насос центробежный пожарный комбинированный НЦПК-40/100-4/400.
1 – напорный вентиль нормального давления; 2 – коллектор нормального давления; 3 – панель управления; 4 – рукоятка включения эжектора пеносмесителя; 5 – указатель тахометра; 6 – пеносмеситель; 7 – рукоятка дозатора пеносмесителя; 8 – счетчик моточасов; 9 – дозатор пеносмесителя; 10 – напорный вентиль подачи воды в цистерну; 11 – патрубок подвода пенообразователя; 12 – манометр нормального давления; 13 – рукоятка включения привода высокого давления; 14 – ступень нормального давления; 15 – сливной кран ступени нормального давления; 16 – рукоятка управления сливными кранами ступени высокого давления; 17 – ступень высокого давления; 18 – манометр высокого давления; 19 – мановакууметр; 20 – проушина для переноски насоса; 21 – клапан перепускной; 22 – коллектор высокого давления; 23 – кран высокого давления; 24 – патрубок всасывающий; 25 – вакуумный кран; 26 – заглушка выхода на лафетный ствол; 27 – механизм управления сливными кранами ступени высокого давления; 28 – сливные краны ступени высокого давления; 29 – первичный преобразователь тахометра; 30 – фильтр.
Ступень нормального давления (рис. 15) представляет собой центробежный одно-ступенчатый насос консольного типа с осевым подводом, выполненным в крышке 12, и спиральным отводом, выполненным в корпусе 18.
Рис. 15. Ступень нормального давления насоса НЦПК-40/100-4/400.
1 – полумуфта; 2, 10, 11, 21 – кольца уплотнительные; 3 – подшипник 307 ГОСТ 8338; 4 – прокладки регулировочные; 5 – муфта фрикционная; 6 – гайка регулировочная; 7 – болт стопорный; 8 – вилка; 9 – подшипник 309 ГОСТ 8338; 12 – крышка насоса; 13 – рабочее колесо; 14 – сливной кран; 15 – блок уплотнительный; 16 – сливная пробка; 17 – втулка нажимная; 18 – корпус насоса; 19 – кольцо упорное; 20 – кольцо прижимное; 22 – червяк; 23 – корпус задней опоры; 24 – манжета 2-55х80-3 ГОСТ 8752.
По своему устройству ступень нормального давления напоминает пожарный насос ПН-40УВ (НПЦ-40/100). Принципиальным отличием является установка на валу ступени нормального давления фрикционной муфты 5 привода ступени высокого давления. В крышке 12 ступени нормального давления установлена защитная сетка для предотвращения попадания в насос посторонних предметов. Уплотнение рабочего колеса 13 щелевого типа (как и на насосах и НПЦ-40/100); уплотнение вала – торцевого типа. Торцевое уплотнение состоит из двух уплотнительных колец, одно из которых вращается вместе с рабочим колесом, а второе неподвижно и установлено в уплотнительном блоке (рис. 16). Уплотнение обеспечивается за счёт плотного прилегания рабочих поверхностей уплотнительных колец друг к другу и сжатия их между собой набором пружин 8. Уплотнительные кольца выполнены из силицированного графита, обладающего высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения в воде. В то же время, графит является достаточно хрупким, поэтому уплотнительные кольца вклеены в металлические обоймы. Работа насоса без воды приводит к сильному нагреву узла, что влечёт за собой нарушение прочности клеевого соединения и растрескивание или даже полное разрушение колец.
Ступени нормального и высокого давления включены последовательно: вода с выхода (из напорного коллектора) ступени нормального давления через фильтр 30 поступает на вход (всасывающий патрубок) ступени высокого давления.
Ступень высокого давления (рис. 18) представляет собой центробежный двухступенчатый насос консольного типа со встречно расположенными рабочими колёсами 15, 17 и отводящими устройствами лопаточного типа (направляющими аппаратами) 14 и 16.
Уплотнение рабочих колёс и межступенное уплотнение – щелевого типа, концевое уплотнение вала – торцевого типа, конструкция которого аналогична уплотнительному блоку (рис. 16) ступени нормального давления.
Ввиду высокой частоты вращения вала ступени высокого давления (до 6300 об/мин.) подшипники и вал-шестерня могут сильно нагреваться. Для охлаждения задней опоры вала через корпус 3 подшипника (рис. 17) пропускается вода, которая через штуцеры 29 поступает по трубопроводу с выхода ступени нормального давления и сбрасывается затем на вход той же ступени. Охлаждение вала-шестерни также обеспечивается водой, которая прокачивается через полый вал за счёт разности давлений между выходом и входом первой ступени насоса высокого давления.
1 – подшипник 308 ГОСТ 8338; 2, 8, 18, 24, 26 – кольца уплотнительные; 3 – корпус подшипника; 4 – вал-шестерня; 5 – корпус насоса; 6 – шайба упорная; 7 – винт фиксирующий; 9 – шайба; 10 – гайка корончатая; 11 – шплинт; 12 – втулка; 13 – корпус насоса; 14 – направляющий аппарат; 15 – рабочее колесо с лопатками, закрученными направо; 16 – направляющий аппарат; 17 – рабочее колесо с лопатками, закрученными налево; 19 – блок уплотнительный; 20 – кольцо регулировочное; 21 – колесо зубчатое (промежуточная шестерня); 22 – подшипник 304 ГОСТ 8338; 23 – ось; 25 – прокладка регулировочная; 27, 28 – крышки; 29 – штуцеры системы охлаждения; 30, 31 – краны сливные.
К выходному патрубку ступени высокого давления присоединён напорный коллектор 22 (рис. 14), на котором установлен один запорный кран 23 шарового типа и перепускной клапан 21. Штуцер 1 (рис. 19) перепускного клапана при монтаже насоса соединяется с цистерной пожарного автомобиля.
Рис. 19. Клапан перепускной.
1 – штуцер; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – прокладки регулировочные; 4 – пружина; 5 – клапан; 6 – прокладка уплотнительная; 7 – втулка.
Перепускной клапан обеспечивает обмен воды в насосе за счёт частичного перетока воды в цистерну пожарного автомобиля, предотвращая тем самым перегрев насоса при нулевой подаче ступени высокого давления (при закрытом запорном кране или стволе-распылителе). Усилие пружины 4 обеспечивает открытие клапана при давлении свыше 2 МПа (20 кгс/см2). Поэтому при работе только ступени нормального давления клапан закрыт, а открывается только после включения ступени высокого давления.
К напорному коллектору высокого давления присоединён патрубок для соединения с напорной линией высокого давления. Патрубок имеет отвод с обратным клапаном для продувки пожарного насоса и напорной линии высокого давления сжатым воздухом.
Механизм включения ступени высокого давления состоит из фрикционной муфты 5 (рис. 15) и механизма включения фрикционной муфты, показанного на рис. 20 в положении «Отключено» (рукоятка 1 – в верхнем положении). При переводе рукоятки 1 в нижнее положение «Включено» вилкой 8 (рис. 15) происходит перемещение втулки 17 влево.
Рис. 21. Пеносмеситель насоса НЦПК-40/100-4/400.
1 – кран эжектора; 2 – дозатор; 3 – патрубок подвода пенообразователя; 4 – клапан обратный (лепестковый); 5 – заслонка регулирующая; 6, 9, 10, 17, 18, 20 – кольца уплотнительные; 7 – патрубок; 8 – диффузор; 11 – корпус пеносмесителя; 12 – сопло; 13 – корпус крана эжектора; 14 –пробка; 15 – винт ограничительный; 16 – крышка; 19 – диск; 21 – втулка опорная; 22 – штифт; 23 – зубчатый сектор; 24 – зубчатое колесо; 25 – упор.
Для контроля параметров работы насоса на нём установлены мановакуумметр 19 (рис. 14) на входе в насос и два манометра 12 и 18 для контроля давления на выходе, соответственно, ступеней нормального и высокого давления. Измерение частоты вращения приводного вала насоса осуществляет тахометр магнитоиндукционного типа. Тахометр состоит из первичного преобразователя 29 (рис. 14) и указателя (измеритель-ного прибора) 5, соединённых между собой электрическим кабелем. Первичный преобразователь закреплён на корпусе задней опоры вала ступени нормального давления и приводится во вращение от червяка 22 (рис. 15).
Пожарный насос НЦПК-40/100-4/400 оборудуется автономной вакуумной системой водозаполнения АВС-01Э или АВС-02Э (см. выше).
Таблица 2
Техническая характеристика пожарного насоса НЦПК-40/100-4/400
| Наименование параметра | Значение |
| Параметры ступени нормального давления: | |
| 2700 об/мин | |
| Номинальная подача | 40 л/с |
| Номинальный напор на выходе ступени нормального давления | 100 м.вод.ст. |
| Номинальная потребляемая мощность в режиме ступени нормального давления | не более 60 кВт (82 л.с.) |
| Максимальное давление на входе насоса | 6 кгс/см 2 |
| Максимальное давление на выходе из насоса | 15 кгс/см 2 |
| Параметры ступени высокого давления (при последовательной работе двух ступеней): | |
| Номинальная частота вращения приводного вала насоса | 2700 об/мин |
| Номинальная подача | 4 л/с |
| Номинальный напор на выходе ступени высокого давления | 400 м.вод.ст. |
| Номинальная потребляемая мощность в режиме ступени высокого давления | не более 55 кВт (75 л.с.) |
| Параметры насоса при совместной работе двух ступеней: | |
| Номинальная подача ступени нормального давления | 15 л/с |
| Номинальная подача ступени высокого давления | 2 л/с |
| Напор в номинальном режиме ступени нормального давления | 100 м.вод.ст. |
| Напор в номинальном режиме ступени высокого давления | 400 м.вод.ст. |
| Мощность (общая) в номинальном режиме | не более 58 кВт (80 л.с.) |
| Наибольшая геометрическая высота всасывания | 7,5 метров |
| Подача насоса при наибольшей геометрической высоте всасывания и номинальном напоре | 20 л/с |
| Уровень дозирования пенообразователя | 6,0 ± 1,2 и 3,0 ± 0,6 % |
| Наибольшее число одновременно работающих стволов типа ГПС-600 или «Пурга-5» | 5 шт. |
| Габаритные размеры вакуумного агрегата | 750×750×800 мм |
| Общая масса (сухая) | не более 150 кг |
Определение и классификация насосов.
Насосы – это машины, преобразующие подводящую энергию в механическую энергию перекачиваемой жидкости или газа. В пожарной технике применяют насосы различного вида. Наибольшее применение находят механические насосы, в которых механическая энергия твердого тела, жидкости или газа преобразуются в механическую энергию жидкости. По принципу действия насосы классифицируются в зависимости от природы преобладающих сил, под действием которых происходит перемещение перекачиваемой среды в насосе. Таких сил бывает три: массовая сила (инерция), жидкостное трение (вязкость) и сила поверхностного давления. Насосы, в которых преобладает действие массовых сил и жидкостное трение (или то и другое), объединены в группу динамических насосов, а насосы, в которых преобладают силы поверхностного давления, составляют группу объемных насосов.
Общая классификация насосов.
Механические насосы
1. Объемные:
1.1. Поршневые
1.2. Шестеренные
1.3. Пластинчатые (шиберные)
1.4. Водокольцевые
2. Динамические:
2.1. Смешанные:
2.1.1. Струйные:
2.1.1.1. Газоструйные
2.1.1.2. Водоструйные
2.1.2. Тангенциально-дисковые:
2.1.2.1. Вихревые
2.2. Жидкостного трения
2.3. Инерционные
2.3.1. Клапанно-вибрационные
2.3.2. Лопастные:
2.3.2.1. Осевые
2.3.2.2. Центробежно-осевые
2.3.2.3. Центробежные.
Общее устройство центробежных насосов.
Основные элементы центробежного насоса: рабочие органы, корпус, опоры вала, уплотнение.
Рабочие органы – это рабочие колесо, подводы и отводы.
Рабочие колесо насоса нормального давления выполнено из двух дисков – ведущего и покрывающего. Между дисками расположены лопасти, загнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. При работе насосов на рабочее колесо действует гидронамическая осевая сила, которая направлена по оси в сторону всасывающего патрубка и стремиться сместить колесо по оси, поэтому важным элементом в насосе является крепление рабочего колеса.
Осевая сила возникает за счет разности давлений на рабочее колесо, так как со стороны всасывающего патрубка на него действует меньшая сила давления, чем справа. Для уменьшения осевых сил, действующих на рабочее колесо насоса, в ведущем диске высверлены отверстия, через которые жидкость перетекает из правой части в левую. При этом величина утечек равна утечкам через целевое уплотнение за колесом, КПД насоса снижается. С износом элементов целевых уплотнений будет увеличиваться утечка жидкости, и уменьшаться КПД насоса.
В двух- и многоступенчатых насосах рабочие колеса на одном валу могут размещаться с противоположным направлением входа – это также компенсирует или снижает действие осевых сил. В современных пожарных насосах разгрузка вала и рабочего колеса от действия радиальных сил осуществляется путем изменения конструкций отводов. Отводы в большинстве пожарных насосов спирального типа.
Проверка водоподачи насоса по упрощенной схеме после ТО-2.
Нвс.= 1-3,5 м
п = 2650 - 2750 об/мин
д/б = 8,3 - 8,5 кг/м2
Назначение и общее устройство газоструйного вакуумного аппарата.
ГВА предназначен для предварительного заполнения центробежного насоса водой. Применяется на пожарных автомобилях с карбюраторными двигателями.
Общее устройство:
Струйный вакуум-насос состоит из чугунного (СЧ 15-32) диффузора и стального (Х6СМ) сопла. Кроме фланца для крепления к распределительной камере на вакуум-насосе имеется фланец для присоединения трубопровода, который соединяет вакуумную камеру струйного насоса с полостью пожарного насоса через вакуумный клапан (кран). Газовая сирена состоит из распределителя выхлопных газов и резонатора, собранного из шести трубок различной длины.
При включении газоструйного вакуумного аппарата рычагом в насосном отсеке заслонка перекрывает выходное отверстие в распределительной коробке. Выхлопные газы проходят через сопло и создается разряжение в вакуумной камере, соединительном трубопроводе и в полости насоса при включенном вакуум-клапане насоса (рукоятка вакуум-клапана в положении «на себя»). Происходит подъем воды из водоема в насос. Время всасывания воды вакуумным аппаратом с высоты 7 метров – 35 … 40 секунд.
Забор воды из водоисточника.
1. Поставить машину на водоисточник так, чтобы всасывающая линия была по возможности на 1 рукав, изгиб рукава был плавно направлен вниз и начинался непосредственно за всасывающим патрубком.
2. Для включения насоса при работающем двигателе необходимо, выжав сцепление, включить коробку отбора мощности в кабине водителя, а затем выключить сцепление рукояткой в насосном отсеке.
3. Погрузить всасывающую сетку в воду на глубину не менее 60 см, проследить, чтобы всасывающая сетка не касалась дна водоема.
4. Проверить перед забором воды закрытие всех задвижек и кранов на насосе и водопенных коммуникациях. 5
Забрать воду из водоема включением вакуумной системы, для чего выполнить следующие работы:
5.1. Включить подсветку, повернуть на себя рукоятку вакуумного клапана;
5.2. Включить газоструйный вакуумный аппарат;
5.3. Увеличить частоту вращения рычагом «Газ»;
5.4. При появлении воды в смотровом глазке вакуумного клапана закрыть его поворотом рукоятки;
5.5. Снизить рычагом «Газ» частоту вращения до холостого хода;
5.6. Плавно включить сцепление рычагом в насосном отсеке;
5.7. Выключить вакуумный аппарат;
5.8. Довести рычагом «Газ» напор на насосе (по манометру) до 30 м;
5.9. Плавно открыть напорные задвижки, рычагом «Газ» установить необходимое давление на насосе;
5.10. Следить за показаниями приборов и возможными неисправностями;
6. При работе от пожарных водоемов особое внимание уделить контролю за уровнем воды в водоеме и положению всасывающей сетки;
7. Через каждый час работы насоса смазать сальники поворотом крышки масленки на2 … 3 оборота;
8. После подачи пены с использованием пеносмесителя промыть насос и коммуникации водой от цистерны или водоисточника;
9. Заправлять водой цистерну после пожара от используемого водоисточника рекомендуется только в том случае, если есть уверенность, что вода не имеет примесей;
После работы слить воду из насоса, закрыть задвижки, установить заглушки на патрубки.
Особенности использования пожарных насосов зимой.
При использовании насосов зимой необходимо предусмотреть меры против замерзания воды в насосе и в напорных пожарных рукавах;
При температуре ниже 0 С включить систему отопления насосного отсека и выключить дополнительную систему охлаждения двигателя;
При кратковременном прекращении подачи воды не выключать привод насоса, держать малые обороты на насосе;
При работе насоса закрыть дверцу насосного отсека и следить за контрольными приборами через окно;
Для предотвращения замерзания воды в рукавах не перекрывать полностью стволы;
Разбирать рукавные линии от ствола к насосу, не прекращая подачу воды (в малом количестве);
При длительной остановке насоса слить из него воду;
Перед использованием насоса зимой после длительной стоянки провернуть заводной рукояткой вал двигателя и трансмиссию на насос, убедившись в том, что рабочее колесо не примерзло;
Замерзшую в насосе, в соединениях рукавных линий воду отогревать горячей водой, паром (от специальной техники) или выхлопными газами от двигателя.
Применение и общее устройство пеносмесителя (типа ПС-5)
.Пеносмеситель ПС-5 находит наибольшее применение на пожарных насосах ПН-40 и относится к предвключенным пеносмесителям. Максимальная подача пенообразователя 1,8 л/с.
Пеносмеситель ПС-5 состоит из:
двух корпусов, дозатора, сопла, пробки крана, шкалы, стрелки, маховика, обратного клапана, крышки клапана и ручки.
Пробка крана и дозатора уплотнены кольцами. Пеносмеситель присоединен корпусом крана к напорному коллектору, а корпусом – к крышке насоса посредством стакана и хомута.
Во время работы насоса с пеносмесителем напор на насосе должен быть 0,7 … 0,8 Мпа (7 … 8 кгс/см2) (в зависимости от длины и диаметра рукавных линий), подбор во всасывающей полости насоса – не более 0,25 Мпа (2,5 кгс/см2).
При эксплуатации пеносмесителя необходимо следить за его герметичностью, состоянием прокладок и резиновых колец, своевременно подтягивать крепежные детали. По окончании работы пеносмеситель необходимо промыть водой.
Проверка насоса на сухой вакуум
Для проверки насоса на сухой вакуум необходимо закрыть все краны и задвижки на насосе,включить двигатель и создать разрежение в насосе при помощи вакуумной системы -0,75 -0,8 кгс/см. кв (560-630 мм.рт.ст.) за 15 сек. Падение разрежения в насосе должно быть не более 0,13 кгс/см за 2.5 мин (визуально стрелка манометра остаётся на месте). Если насос не выдерживает испытания на вакуум,необходимо произвести опрессовку насоса водой под давлением не более 6 кгс/см.кв. Перед опрессовкой места соединений целесообразно смочить мыльным раствором.
Для измерения разрежения в насосе необходимо использоватьприставной вакуумметр с соединительной головкой или резьбой для установки на всасывающий патрубок насоса или вакуумметр,установленный на насосе.В этом случае на всасывающий патрубок устанавливают заглушку.
Гидроэлеватор Г-600А.
Предназначен для забора воды из открытых водоисточников, находящихся ниже уровня насоса до 20 м и удалены от пожарного автомобиля на расстояние до 100 м. Гидроэлеватор может забирать воду из водоисточников с небольшой глубиной (5…10см). Это свойство гидроэлеваторов позволяет использовать их для откачки воды,пролитой при тушении пожара.
Гидроэлеватор Г-600А состоит из корпуса, на котором шпильками закреплены колено и диффузор со смесительной камерой. Внутри корпуса установлен конический насадок, через который проходит поток рабочей жидкости, подаваемой от центробежного насоса ПА.Эжектируемая жидкость из открытого водоисточника через всасывающую сетку поступает в вакуумную камеру и диффузор. Для соединения гидроэлеватора пожарными рукавами предусмотрены на колене гидроэлеватора и диффузора муфтовые соединительные головки.
Техническая характеристика гидроэлеватора Г-600А
Производительность при давлении в напорной линии перед гидроэлеватором 0.8 Мпа(8 кгс/см2) 600л/мин
Рабочий расход воды при давлении 0.8 МПа 550л/мин
Рабочее давление 0.2…1.2 МПа
Давление за гидроэлеватором при производительности 600 л/мин 0.17 МПа
Условный проход патрубка:
Входного70мм
Выходного 80мм
Габариты,не более:
Длина680мм
Ширина 290мм
Высота 160мм
Масса, не более 5.6кг
Техника безопасности при работе с пожарными насосами ПОТРО 01-2002
Водителям (мотористам) при работе на пожаре запрещается без команды РТП и должностных лиц перемещать пожарные автомобили, мотопомпы, производить какие-либо перестановки автолестниц и автоподъемников, а также оставлять без надзора автомобили, мотопомпы и работающие насосы.
При ТО пожарных автомобилей на пожаре водитель обязан:
не допускать резких перегибов на всасывающих рукавах, при этом всасывающая сетка должна быть полностью погружена в воду и находиться ниже уровня воды (не ниже 200 мм);
смазывать при работе насоса через каждый час его подшипники и сальники (поворотом на 2 - 3 оборота крышек колпачковых масленок при открытых краниках);
проверять, не подтекает ли вода через соединения и сальники насоса, выкидные вентили, а также из системы охлаждения двигателя (основной и дополнительной), а также масло из двигателя коробки передач и коробки отбора мощности и жидкость из узлов и систем гидравлических приводов;
следить, чтобы температура воды в системе охлаждения двигателя была 80 - 95 град. С, а также за давлением масла в двигателе. При средних оборотах последнего давление должно быть не менее 2,0 кг/см2;
промывать чистой водой в случае подачи пены все внутренние полости насоса и проходные каналы пеносмесителя;
открыть краники и выпустить воду из рабочей полости насоса, после чего краники закрыть.
ТО по возвращении с пожара (учения) проводится закрепленным за автомобилем водителем и личным составом караула под руководством начальника караула, в малочисленных частях - командиром отделения на посту технического обслуживания подразделения ГПС.
С наступлением холодов напорные патрубки и сливные краники насоса держать открытыми, закрывая их только при работе насоса и проверке его на "сухой" вакуум.
Загрузка...
