Лекция 11.Пожарные центробежные насосы (ПЦН).

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 29Следующая ⇒

Пожарные насосы этого типа – насосы нового поколения. Основные конструктивные элементы и системы, обеспечивающие их функционирование, аналогичны элементам и системам насосов ПН. Однако в конструкции насосов ПЦН имеется ряд принципиальных особенностей, отличающих их от насосов ПН.

На этих насосах герметизация внутренних полостей осуществляется уплотнениями торцового типа. Элементы этих уплотнений изготовлены из силицированного графита. Этот материал характеризуется высокой износостойкостью и, следовательно, обеспечивает большую долговечность уплотнений.

Уплотнение рабочих колес пожарных насосов могут быть и комбинированными. Так, по желанию Заказчика изготавливаются насосы, в которых уплотнения рабочих колес и межступенчатые уплотнения выполняются щелевыми, а концевые уплотнения вала – торцовыми.

Существенным является также и то, что струйные насосы в вакуумных системах заменены пластинчатыми насосами с механическим приводом.

Важным является то, что в конструкции насосов реализованы автоматические системы управления забором воды из естественных водоисточников. Ручной привод является дублирующим.

Внесены изменения и в систему подачи пенообразователя. Так, предусматривается автоматическое выключение подачи пенообразователя при выключении пенных стволов или ГПС. На некоторых ПЦН предусмотрен автоматический контроль и поддержание концентрации пенообразователя в воде.

На насосах предусмотрена установка счетчиков продолжительности их работы.

Пожарный центробежный насос низкого давления – ПЦНН-40/100.

Продольный разрез насоса представлен на рис.2.24. Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 насоса на двух подшипниках 13. Левый подшипник в осевом направлении закреплен шайбой 15, привинченной к корпусу привода тахометра. Червячное колесо 3 этого привода в осевом направлении закреплено втулкой шкива 1. Шкив закреплен на валу гайкой. На металлической основе шкива завулканизирована резиновая оболочка. Этот шкив является приводом вакуумного насоса.

Подшипники вала смазываются маслом из масляной ванны. Масло заливается через отверстие, закрываемое пробкой “ а ” со щупом. Сливается масло через отверстие, закрываемое пробкой 14. Вытекание масла предотвращается резиновыми маслостойкими манжетами 2.

На коническом хвастовике вала 4 на шпонке закреплено рабочее колесо 10 насоса. Уплотнение колеса от корпуса обеспечивается уплотнениями 8 и 11 торцового типа, а уплотнение внутренней полости насоса от внешней среды обеспечивается торцовым уплотнением 12. Слив воды из полости А насоса и корпуса насоса производится через сливной кран 9 шарового типа.

Корпус насоса закрывается крышкой 6 с установленной на нем сеткой 7 с размерами ячеек 3 мм.

На коллекторе 15, установленном на насосе 1, размещены четыре напорные вентиля 5 и вентиль 7 заполнения цистерны. Производятся насосы и с двумя напорными патрубками.

Непосредственно на насосе установлены сливной кран 2, вакуумный кран 3, масляный бак 21 и вакуумный насос 20. Внутри коллектора находятся падающий клапан 17 и датчик концентрации пенообразователя 18. К коллектору присоединен гидроблок 16 с тягой 19, управляющий включением и выключением вакуумного насоса 20.

На приборную панель выведены рукоятки управления автоматической системой дозирования (АСД) 13 пенообразователя, тахометр 12, счетчик времени наработки 9 и ручка 10 слива воды из дозатора пеносмесителя.

Уровень масла в масляной ванне опор вала контролируется маслоуказателем 4.

Напорные вентили 5 и вентиль 6 заполнения цистерны идентичны. На винте 8 размещен клапан 3. При вращении рукоятки 12 винт 8 ввинчивается во втулку 10, открывая путь воде из коллектора в рукавную линию.

Шаровые краны используются для слива воды из насоса и включения вакуумной системы.

В корпусе 5 крана находится шарик 6 с двумя отверстиями. Он уплотняется резиновыми кольцами 7. В положении, указанном на рисунке, вода непрерывно по трубке 8 поступает из канала А зоны уплотнения центробежного насоса и из корпуса насоса, и выливается за борт автомобиля. При повороте рукоятки 1 на себя вода будет сливаться только из полости А.

Падающий клапан тарельчатого типа. Он предназначен для предотвращения обратного тока воды при остановке насоса, когда рукава поданы в верхние этажи, а также для герметизации полости насоса при работе вакуумной системы.

На штоке 7 клапана установлен постоянный магнит 3, необходимый для индицирования нулевой подачи насоса. Она осуществляется магнитно-элеткрическим контактом 4, установленном на направляющей 2.

При работе насоса поток воды переместит клапан в верхнее положение. При прекращении подачи воды, под тяжестью собственного веса он опустится вниз. Установленный на штоке магнит, обеспечить замыкание электрической цепи и на панели 13 загорится лампочка “Нет подачи воды”.

Пеносмеситель является частью автоматической системы дозирования, включающей датчик концентрации и электронный блок управления.

Пеносмеситель закреплен на напорном коллекторе. Основные его части: водоструйный эжектор 1 с краном включения 2, дозатор 3, обратный 7 и сливной 9 краны.

Диффузионный (выходной) конец эжектора вставлен в крышку центробежного насоса, а сопловой (входной) конец эжектора крепится к крану включения эжектора.

При тушении пеной, открыв кран 2 из пожарного насоса поступит вода в эжектор 1. В камере «В» будет создано разряжение. Одновременно с этим в дозаторе 3 приподнимутся шток 4 и 6 с клапанами. Тогда пенообразователь из пенобака будет поступать из камеры А в камеру Б (обратный клапан 7 при этом откроется) и В, а затем в пожарный насос (это показано стрелками).

Обратный клапан 7 лепесткового типа предотвращает доступ воды в пенобак при работе от гидранта в случаях, когда закрывают кран 1 эжектора или останавливают насос, не закрыв предварительно кран подачи пенообразователя из пенобака в насос.

Сливной кран 9 предназначен для слива пенообразователя из полостей А и Б дозатора по окончании работы насоса. Ручка крана выведена на приборную панель.

При открытом положении крана 9 и приподнятом положении клапана 6 проточная полость Б дозатора через специальное отверстие в области крана 9 сообщается с эжектируемой полостью В и через эжектор 1 со всасывающей полостью насоса. В этом положении клапан 8 должен быть поставлен в положение «открыть» для поступления воздуха в насос при сливе пенообразователя, а также и воды.

Шток 4 перетекающего клапана и шток 6 дозирующего клапана управляются специальными механизмами.

Механизм управления штоком 4 отсекающего клапана работает следующим образом. Повышение давления в пожарном насосе будет деформировать сильфон 2, перемещая шток 3 вверх. Рычаг 5, поворачиваясь, переместит шток клапана 7 вверх. Полости Б и В соединятся. При понижении давления в насосе пружина 6, разжимаясь, переместит клапан 7 в исходное положение.

Механизм управления дозирующим клапаном может работать в автоматическом режиме и при ручном управлении. Дозирующий клапан 1 закреплен на зубчатой рейке 2, которая посредством редуктора, включающего детали 7, 3, 4 и 5, приводится в движение электродвигателем 6. Последний управляется электронным блоком. При перемещении дозирующего клапана относительно проточного отверстия в корпусе изменяется проходное сечение проточной полости дозатора. Вследствие этого происходит изменение подачи пенообразователя в эжектор.

Включение пеносмесителя осуществляется следующим образом. На приборной панели насоса включается эжектор пеносмесителя. На приборной панели указаны концентрации пенообразователя 3 и 6%. Такие концентрации пенообразователя можно подавать в 1…5 пеногенераторов. При этом будет устанавливаться соответствующее положение дозирующего клапана ручным приводом. Червячное колесо 3 вмонтировано во фрикционную муфту 5. Основная ее часть закреплена шплинтом на оси рукоятки 6, а вторая прижимается к первой (основной) пружинами 7. Вследствие этого при повороте рукоятки 6 червячное колесо 3, удерживаемое червяком 4 не будет вращаться. При этом зубчатое колесо 2 переместит рейку 1 с ее дозирующим клапаном в необходимое положение, обеспечивающее требуемую подачу пенообразователя.

Автоматическая система дозирования (АСД) пенообразователя обеспечивает поддержание требуемой его концентрации. На лицевой панели электронного блока управления размещены переключатели и индикаторы контроля работы системы.

Включение в работу осуществляется следующим образом. При включении тумблера 2 загорается индикаторная лампочка 1. Затем включается переключателем 3 тип пенообразователя, а переключателем 4 – коррекция его концентрации. При подаче пенообразователя будет гореть лампочка 6.

Принцип работы АДС основан на сравнении электрической проводимости раствора пенообразователя с электрическим эквивалентом раствора заданной концентрации. При изменении концентрации раствора пенообразователя изменится его электрическая проводимость. Ее рассогласование с электрическим эквивалентом зафиксируется в электронном блоке и будет выработан управляющий сигнал на электрический двигатель дозатора. Двигатель изменит обороты и через систему зубчатых колес изменится положение клапана 1 и, следовательно, концентрация пенообразователя.

Пожарный центробежный насос высокого давления ПЦНВ-20/200.

Центробежный насос выполнен трехступенчатым с осевым подводом и проходным валом. В качестве отводящих устройств на первых двух ступенях использованы направляющие аппараты с переводными каналами. Они выполнены в крышках направляющих аппаратов.

Внутри корпуса насоса установлен ротор, в состав которого входит вал 1 и три рабочих колеса 2. Уплотнения рабочих колес, межступенчатые и концевые уплотнения – торцового типа. Элементы уплотнений выполнены из силицированного графита.

Разгрузка ротора от осевой силы обеспечивается наличием у рабочих колес задних уплотнений и разгрузочных отверстий.

Для слива воды из полости насоса на его корпусе установлен сливной кран, а в нижней части крышек направляющих аппаратов размещены обратные клапаны. Они открываются при сливе воды и закрываются при работе насоса. Напорный коллектор установлен на корпусе насоса и включает в себя обратный падающий клапан, вентиль для заполнения цистерны такого же типа как на ПЦНН-40/100 и два шаровых крана с выходными патрубками.

Напорные шаровые краны насоса – левый и правый – объединены с червячными редукторами, идентичны по конструкции и отличаются только вариантом сборки. В корпусе 1 крана помещен шар 2 с отверстием. Шар уплотнен фторопластовыми кольцами 3. Поджатие их производится резиновыми кольцами 5. В вертикальной плоскости кран уплотняется резиновыми кольцами 4. На оси 8 крана закреплен сектор 7 червячного колеса. Он приводится в движение маховичком (на чертеже не показан) червяка 6. Для слива воды из полостей уплотнения предусмотрены сливные краники по типу, представленному на рис.2.35.

Приборная панель крепится на крышке насоса над пеносмесителем. На ней установлены мановакуумметр, тахометр, показывающий частоту вращения вала насоса и время наработки, а также манометр. На ней установлены также четыре индикатора на контрольные значения давления

-0, 6; -0, 75; 7, 5 и 30 кгс/см², управляемые моновакуумметром и насосом.

На панели имеется индикатор нулевой подачи, вилка разъема для подключения насоса к системе электропитания пожарного автомобиля, а также тумблер для включения и переключения напряжения питания насоса и ручка сброса контрольной наработки. На ней предусмотрены гнезда для установки приборов контроля давления масла и температуры охлаждающей жидкости двигателя, приборов контроля уровня воды в цистерне и уровня пенообразователя в пенобаке, а также гнезда для установки выключателя освещения насосного отсека, выключателя прожектора и привода насоса.

Порядок включения насоса. Перед началом работы все краны должны быть закрытыми, а вакуумный насос отключен. Подача воды с подпором (из цистерны, гидранта, от другой автоцистерны) осуществляют в такой последовательности. Собирают рукавные линии и органами управления цистерны подают воду в насос. Затем включают привод насоса и плавно открывают напорные краны. Регулируя частоту вращения вала двигателя, устанавливают давление на входе в пределах от минус 0, 08 до 0, 6 МПа, а на выходе – не более 3, 5 МПа.

Подача воды с открытого водоема производится с предварительным включением напорных кранов или напорного вентиля подачи воды в цистерну. Вакуумный насос включают вручную и открывают вакуумный кран. Включая привод насоса, одновременно автоматически включится вакуумная система. При частоте вращения вала насоса в пределах 2500…2900 об/мин достигается избыточное давление в насосе 1, 2 МПа, при котором автоматически отключится вакуумный насос.

Регулируя частоту вращения вала двигателя, устанавливают необходимое давление на выходе из насоса 1, 2…3, 5 МПа.

При необходимости снизить давление до уровня менее 1, 2 МПа следует предварительно вручную отключить вакуумную систему и закрыть вакуумный кран.

По окончании работы сливают воду из насоса, открыв все краны. В зимний период следует включить насос и поработать им без воды 10…20 с для удаления влаги из полости насоса, включая при этом на 3…5 с вакуумный насос. После этого закрывают все краны и ставят заглушки на патрубки.

Для обеспечения безопасной работы насоса следует:

– при необходимости временно прекратить подачу воды – приоткрыть вентиль подачи воды в цистерну;

– не допускать работу насоса при давлении на выходе более 3, 43 Мпа и частоте вращения вала более 3000 об/мин;

– не допускать работу насоса «всухую» продолжительностью более 1 минуты;

– в случае полного расхода воды из цистерны загорается индикатор «подачи нет», при этом насос немедленно остановить.

Система подачи пены включает пеносмеситель, клапан пеносмесителя.

Клапан пеносмесителя предназначен для предотвращения и перерасхода пенообразователя при работе автоматической вакуумной системы и при неработающем насосе. Это может быть, когда при включенном дозаторе происходит слив напора, и автоматически включается вакуумная система или в случае, когда останавливает насос, не закрыв предварительно кран подачи пенообразователя из пенобака в насос.

Функционально клапан пеносмесителя включает в себя отсекатель магистрали «пенобак-пеносмеситель», управляемый давлением напорной полости центробежного насоса и обратный клапан 7 лепесткового типа.

При работе центробежного насоса давлением из гидрокамеры вакуумной системы в полости В деформируется диафрагма 2. Вследствие этого будут разобщены полости А и Б. При включенном кране дозатора пенообразователь, преодолевая сопротивление лепесткового клапана 7, будет поступать в пеносмеситель.

Клапан пеносмесителя и пеносмеситель закреплены на коллекторе насоса.

Устройство пеносмесителя принципиально не отличается от пеносмесителя ПС-5. Однако его дозатор 5 имеет три положения: «0» – закрыт, 1 и 2 – на один или два пеногенератора. Кроме этого, на пеносмесителе имеется сливной кран 6 пробкового типа для сообщения полости насоса с атмосферой при сливе воды. Особенностью является также то, что к пеносмесителю подключена магистраль вакуумной системы с вакуумным краном 9 шарового типа.

Подача водного раствора пенообразователя к пеногенераторам производят в такой последовательности. Органами пожарного автомобиля подать ПО из пенобака в насос, перевести рукоятку крана пеносмесителя в положение «ОТК», установить давление на выходе из насоса от 1 до 2 МПа, плавно открыть напорные краны и установить дозатор в требуемое положение.

После окончания работы органами управления пожарного автомобиля следует перекрыть поступление ПО в насос и уменьшить подачу насоса до 0, 2…1, 0 л/с и произвести промывку дозатора и насоса. Для этого следует переключить магистраль пенообразователя на подсос воды из посторонней емкости и установить рукоятку дозатора в положение «2». В этом положении необходимо поработать 3…5 мин при давлении на выходе из насоса от 1 до 2 МПа. В процессе промывки необходимо несколько раз повернуть рукоятку крана пеносмесителя из положения «ОТК» в положение «ЗАКР» и обратно. Следует также поворачивать рукоятку дозатора.

Пожарный центробежный насос высокого давления ПЦНВ-4/400.

Насос ПЦНВ 4/400 предназначен для тушения пожаров водой или пеной, забирая воду только из цистерны или от гидранта. Насос четырехступенчатый, со встречно расположенными колесами 3-й и 4-й ступеней по отношению к первым двум колесам.

Рабочие колеса насоса выполнены с полуоткрытыми цилиндрическими лопатками без переднего покрывающего диска. Рабочие колеса разделены направляющими аппаратами.

К выходному патрубку насоса крепится напорный коллектор. Внутри его расположен обратный (падающий) клапан, как в ранее описанных насосах. На коллекторе установлены два вентиля тарельчатого типа, пеносмеситель и перепускной клапан. Для слива воды из коллектора установлены два шаровые крана. Такой же кран установлен для слива воды из коллектора.

Пеносмеситель по конструкции аналогичен ПС-5. Однако его дозатор рассчитан на подачу пенообразователя на работу 1 или 2 стволов с 3 или 6% его концентрации.

Перепускной клапан (ПК) обеспечивает частичный переток воды из насоса в цистерну при закрытых вентилях или выключенных стволах в цистерну, предотвращая перегрев насоса. Он также управляет работой отсечного клапана, перекрывающего поступление пенообразователя в насос.

Схема ПК показана на рис. 2.40 для случая, когда стволы отключены, насос работает и из коллектора 1 нет поступления воды в рукавные линии. Силой пружины на оси 3 заслонка 9 перемещена в горизонтальное положение. В этом положении упором 4 клапан 6, укрепленный на рычаге 7 откроет отверстие в штуцере 5. Вода в небольшом количестве будет перетекать из полости А коллектора по отверстию штуцера 5 через отсечной клапан в цистерну пожарного автомобиля.

При включении стволов в работу поток Б воды переместит заслонку 9 в положение, указанное пунктиром. Рычаг 7 силой пружины (она не показана) на оси 8 клапаном 6 перекроет отверстие в штуцере 5, при этом перетекание воды прекратится.

Отсекающий клапан (ОК) выполняет несколько функций: регулирует количество воды, перетекающее из ПК, автоматически перекрывает поступление пенообразователя из пенобака в насос в случае отключения подачи стволами и, наконец, используется для промывки системы подачи пенообразователя.

Из перепускного клапана вода поступает через штуцер 7 в полость А и из нее в полость сильфона 6. В зависимости от количества поступающей воды сильфон, деформируясь, будет перемещать шток 5 вверх. При этом изменяется проходное сечение в горизонтальном отверстии клапана 5, чем и регулируется перетекание воды в цистерну пожарного автомобиля.

При тушении пожара пеной в случае отключения пенных стволов клапаном 3 будет перекрыто поступление пенообразователя через штуцер 11, полости Г и В будут разобщены и поступление пенообразователя к пеносмесителю прекратится. При возобновлении работы стволов поступление воды из ПК прекратится. Сильфон, занимая исходное положение, вытолкнет воду через полость А и Б и штуцер 10 в цистерну.

Слив воды из системы ПК и ОК осуществляется через кран, установленный на штуцере 9, для слива воды.

Промывку системы подачи пенообразователя осуществляется водой, подаваемой к штуцеру 4. Вода поступает в полость В отсекающего клапана и через штуцер 11 в пеносмеситель.

Пожарный центробежный насос комбинированный ПЦНК-40/100-4/400. Насос комбинированный, двухступенчатый. На валу 2 насоса нормального давления укреплено рабочее колесо 1, механизм 3 включения ведущего зубчатого колеса мультипликатора 4.

При включенной второй ступени насос работает при нормальном напоре 100 м и подаче 40 л/с как насос ПЦНН-40/100. При этом вода поступает во всасывающий патрубок «а», подается в коллектор 8, а затем в рукавную линию «в».

При включенной второй ступени и отсутствии напорной линии «в» нормального давления, вода из коллектора 8 первой ступени поступает по трубопроводу «с» во всасывающий патрубок колеса 6 насоса второй ступени, а затем, как показано стрелками, в коллектор 7 насоса высокого давления и в напорную линию «d».

Первая ступень насоса конструкции отличается от ПЦНН-40/400 только наличием механизма 3 включения мультипликатора. Передаточное отношение мультипликатора равно 2, 33. Смазка всех деталей осуществляется маслом из масляной ванны.

К выходному патрубку ступени высокого давления присоединен коллектор 7. На нем установлены два вентиля тарельчатого типа и перепускной клапан как на насосе ПЦНВ-4/400. Он соединен трубкой с цистерной. На коллекторе имеется патрубок для соединения рукава на рукавной катушке со стволом распылителем. На нем также предусмотрен отвод с обратным клапаном для продувки рукава катушки сжатым воздухом из рессивера тормозной системы.

Параметры технических характеристик насосов серии ПЦН представлены в табл.2.2.

Таблица 2.2

Наименование показателя	Размер-ность	ПЦНН-40/100	ПЦНВ-20/200	ПЦНВ-4/400	ПЦНК 40/100-4/400
Номинальная подача	л/с				40 и 4
Номинальный напор	м				100 и 400
КПД	-	0, 6	0, 6	0, 4	0, 6 и 0, 215*
Потребляемая мощность	кВт	65.4	65, 5	39, 2	65, 5 и 73, 6*
Частота вращения	об/мин				2700 и 6300
Высота всасывания	м	7, 5	7, 5	-	7, 5
Время всасывания	с			-
Масса	Кг

Примечания.

1. Потребляемая мощность и КПД ПЦНК указаны для случая подачи и напора нормального или высокого напора. При одновременной подаче воды секцией нормального и высокого напора подача величины подачи соответственно равны 15 и 2 л/с (величины напоров номинальные). В этом случае общий КПД не менее 0, 35, а потребляемая мощность не более 64, 5 кВт.

2. Параметры характеристик в табл.2.2 получены при глубине всасывания 3, 5 м и номинальных частотах вращения валов насосов. При максимальной глубине всасывания подачи насосов уменьшаются на 50%.

Рабочие характеристики ПЦН были получены во ВНИИПО. Обрабатывая экспериментальные результаты, нами была получена общая формула зависимости напора Н м, развиваемого насосами, потребляемой мощности N, кВт и коэффициента полезного действия в зависимости от величины подачи Q, л/с

y_i= A_{i +}B_iQ – C_i Q² + DQ³(2.16)

Значения индексов « i » и коэффициентов А, В, С и D приводится в табл.2.3. Они получены при номинальных скоростях вращения валов насосов и высоте всасывания 3, 5 м.

Таблица 2.3

№№ пп	Наименование показателя	Размер-ность	Константы
А	В	С	D
	ПЦНН-40/100 Напор, Н Мощность, N КПД	м кВт %	92, 55 20, 6 О	0, 815 0, 957 3, 2	0, 014 О 0, 036	О О О
	ПЦНВ-20/200 Напор, Н Мощность, N КПД	м кВт %	37, 5 О	1, 6 1, 54 5, 38	0, 1 О 0, 15	О О 0, 0015
	ПЦНВ-4/400 Напор, Н Мощность, N КПД	м кВт %	17, 66 О	15, 9 4, 8 25, 6	5, 8 О 5, 3	О О 0, 42

Рабочие характеристики ПЦН, построенные в соответствии с данными табл.2.3, приводятся на рис.2.43.

При необходимости иметь характеристики насосов при скоростях, отличных от номинальных, производят пересчеты в соответствии с методом подобия.

Вакуумные системы пожарных насосов

Для подачи воды центробежными насосами их рабочие полости и всасывающие рукава необходимо заполнить водой. Это осуществляется вакуумными системами. Их основу составляют вакуумные насосы и краны, трубопроводы и приводы управления.

На АЦ, АНР и мотопомпах в качестве вакуумных насосов применяют газоструйные, шиберные, поршневые и иногда водокольцевые насосы. Приводы к ним могут ручными и комбинированными: ручными и автоматическими. Последние обеспечивают автоматический забор воды при пуске насоса и восстановление обрыва водяного столба.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒