Судовая осушительная система состоит из осушительных средств, таких как центробежные осушительные насосы, эжекторы, осушительный трубопровод и запорная арматура.
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 подшипник 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 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.
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;
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.
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.
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. ɳ 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 О1, и напор Н1. Изменение характеристики трубопровода вызовет перемещение точки А на характеристике насоса и, следовательно, изменение режима работы насоса.
При построении характеристики трубопровода пользуются зависимостью
НТР = hст + KQ2тр
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; Отр — расход жидкости через трубопровод.
Литература
Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)
