Файл: керченский государственный морской технологический университет судомеханический техникум.pdf

52
Рисунок 1.45 – Схема аэрлифта
К подъемной трубе 6 из компрессора 3 по трубе 5 подводится сжатый воздух.
Поднимающаяся воздушно-жидкостная смесь при входе в бак 2 направляется в отбойный конус 1, где воздух отделяется, а жидкость отводится по трубе 4.
Действие эрлифта основано на разнице уровней h1 и h2 в двух сообщающихся сосудах, наполненных жидкостными смесями с различной плотностью ρ1 и ρ2. Высота подъема определится из уравнения h1/h2 = ρ2/ρ1. С увеличением количества подаваемого воздуха уменьшается плотность ρ2 смеси в подъемной трубе и увеличивается высота подъема h2.
Пароструйные инжекторы, используемые в качестве дополнительных питательных средств паровых котлов, свой низкий КПД компенсируют высоким термическим КПД, так как отдаваемая струей теплота идет на подогрев питательной воды, температура которой после инжектора повышается. Несмотря на это, инжекторы нельзя считать пригодными для регулярного питания паровых котлов, так как, по сравнению с питательными насосами и водонагревателями, использующими тепло отработавшего пара, инжекторы все же неэкономичны.
На рис. 1.46 показан самовсасывающий инжектор, способный самовосстанавливать работу в случае кратковременного прекращения подачи воды из-за попадания воздуха во всасывающую водяную магистраль.
Три конуса инжектора – паровой 3, смесительный 2 и нагнетательный 1 – монтируются в корпусе на резьбе. Смесительный конус состоит из двух частей – верхней и нижней. Нижнюю часть, имеющую направляющие ребра по длине и под опорным буртом, вставляют по напряженной посадке в верхнюю расточенную часть нагнетательного конуса.
Вертикальный зазор между частями смесительного конуса, составляющий обычно половину диаметра выходного отверстия верхней части, может быть изменен перемещением нагнетательного конуса в резьбе.

53
Рисунок 1.46 – Самовсасывающий инжектор
Подводимый по трубе 4 свежий пар проходит через паровой конус и, вытекая из него с большой скоростью, отсасывает воздух из приемного трубопровода 5.
Паровоздушная смесь через зазор между частями смесительного конуса выходит в вестовую трубу б и из нее через невозвратный клапан (на рисунке не показан) уходит в атмосферу.
По мере создаваемого в приемной трубе разрежения вода начинает подниматься, достигает смесительного конуса и через кольцевой зазор увлекается внутрь конуса. При этом вода встречается с быстро истекающей струей пара, что сопровождается передачей кинетической энергии пара воде и одновременной конденсацией рабочего пара. Получив первоначальный толчок, вода протекает через зазор и попадает в сходящийся конус нижней части, где ее скорость увеличивается. Затем вода выбрасывается в нагнетательный конус, где ее кинетическая энергия превращается в статическое давление. Струя воды, проходящая с большой скоростью через зазор между частями смесительного конуса, создает разрежение в вестовой трубе, вследствие чего невозвратный вестовой клапан садится в гнездо.
Нормальная работа пароструйных насосов может быть нарушена вследствие понижения давления пара, засорения или неправильной установки сопла, износа внутренней поверхности всех конусов или наличия накипи на их стенках, повышенного подпора подводимой воды, неплотностей вестового клапана и др.
Таким образом, пароструйные насосы весьма чувствительны к качеству сборки и износу своих узлов.
Обслуживание струйных насосов
Для приведения в действие струйного насоса достаточно лишь приготовить трубопроводы системы и подать к соплу рабочую жидкость. Многоступенчатые паровоздушные эжекторы вводят в действие последовательно, начиная с последней ступени, работающей в атмосферу. О нормальной работе ступени и всего эжектора судят по показаниям вакуумметров. Срыв в работе одной из ступеней сжатия приводит к срыву в

54 работе всего эжектора. Срыв в работе может произойти из-за нарушения режима охлаждения конденсаторов, а чаще из-за засорения сопел окалиной, грязью, отложением солей.
Водоструйные эжекторы системы осушения откачивают воду за борт через невозвратно-управляемые клапаны. При вводе эжектора в работу вместе с рабочей водой в первый период за борт удаляется воздух из всасывающей магистрали, на отливе наблюдается прерывистая струя молочного цвета. В дальнейшем о нормальной работе эжектора судят по положению рычага отливного клапана, который должен находиться в открытом положении и слегка вибрировать. Снижение подачи эжектора может произойти при засорении приемных фильтров (сеток) на всасывающем трубопроводе. У всех струйных насосов снижение подачи и неустойчивая работа (вплоть до срыва) наблюдаются при уменьшении давления рабочей жидкости или при нарушении герметичности всасывающего трубопровода (вследствие подсоса воздуха).
Во время планово-предупредительных осмотров струйных насосов особое внимание необходимо обращать на чистоту внутренней поверхности, состояние и размеры проточной части сопла, а также на его установку по месту, т. е. на центровку и соблюдение указанного в формуляре расстояния от среза сопла до горла диффузора.
При подготовке к пуску пароструйного эжектора подается охлаждающая вода на холодильник эжектора, открывается секущий клапан и продувается паропровод рабочего пара через эжектор. После этого давление пара перед соплом поднимается до нормального и, как только вакуумметр будет показывать нормальную величину вакуума, медленно открывается клапан отсоса воздуха на эжектор. В работу сначала вводится эжектор последней ступени, остальные ступени вводятся по мере надобности.
Во время работы пароструйного эжектора производится наблюдение за нормальностью подачи и температурой воды перед холодильником эжектора, за давлением рабочего пара и величиной вакуума.
При остановке пароструйного эжектора закрывается приемный воздушный клапан, клапан рабочего пара и после достаточного охлаждения холодильника прекращается подача воды на него.
Пуск водоструйного эжектора производится открытием клапана подвода рабочей воды и всасывающего клапана.
Остановка водоструйного эжектора производится закрытием клапанов всасывания и рабочей воды.
При подготовке инжектора к пуску открывается водоприемный клапан и питательный клапан на котле. Затем открывается секущий паровой клапан и медленно переводится рукоятка пускового клапана. Как только из вестовой трубы выйдет весь воздух и покажется вода, пусковой клапан открывается на необходимую величину.
Запускать инжектор следует осторожно, чтобы не обжечься паром, выходящим из вестовой трубы.

55 8. Недостатки осевых насосов?
9. В чём заключается принцип действия струйных насосов?
10. В каких судовых системах применяются струйные насосы?
11. Преимущества струйных насосов?
12. Недостатки струйных насосов?
1.7 Судовые вентиляторы и компрессоры
Под вентилятором понимается воздуходувная машина, служащая для перемещения воздуха (газа) по воздухопроводам к потребителям.
Вентиляторы классифируются по ряду основных признаков:

принцип действия (осевые, центробежные);

величина коэффициента быстроходности (10 80 – центробежные; 80 500 – осевые);

величина создаваемого давления (до 1 кПа – низкого; до 3 кПа – среднего; свыше 3 кПа – высокого, в некоторых случаях развиваемое давление может достигать от 4 до 15 кПа);

расположение вала (горизонтальные, вертикальные).
Устройство центробежных вентиляторов(ЦВ) принципиально не отличается от устройства центробежных насосов (ЦН), однако они имеют более простую конструкцию рабочих колес (РК) и остальной проточной части (рисунок 1.47).
Основными элементами ЦВ являются корпус, рабочее колесо, спиральный отводящий канал, приемный и нагнетательные патрубки.
Лопасти РК могут иметь различную конструктивную форму: загнутые вперед, загнутые назад, радиальные. Количество лопастей РК может составлять от 20 до 60.
Принцип действия ЦВ состоит в следующем: при вращении РК воздух засасывается через приемный патрубок, далее проходит между лопастями от оси к периферии, а затем по спиральному отводящему каналу направляется в нагнетательный патрубок.
Следует отметить, что центробежные вентиляторы большой производительности снабжаются дополнительно воздухонаправляющими аппаратами (ВНА) лопаточного типа для уменьшения закрутки потока перед входом в рабочее колесо (рисунок 1.47)
Рисунок 1.47 – Общий вид и конструктивная схема одноколесного центробежного вентилятора:
1– рабочее колесо; 2 – приемный патрубок; 3 – спиральный отводящий канал;
4– вал электродвигателя; ВНА – воздухонаправляющий аппарат лопаточного типа

56
К основным элементам осевых вентиляторовотносят воздухо-направляющий аппарат, рабочее колесо, спрямляющий аппарат (рис. 1.48). Воздухонаправляющий аппарат (ВНА) служит для устранения закручивания потока среды перед входом в рабочее колесо (К). Спрямляющий аппарат (СА) предназначен для раскрутки потока среды, в результате чего значительно повышается создаваемое осевым вентилятором (ОВ) давление.
В осевых вентиляторах движение потока воздуха направлено вдоль оси при последовательном прохождении через воздухонаправляющий аппарат, рабочее колесо и спрямляющий аппарат. В зависимости от назначения и производительности в ОВ могут отсутствовать отдельные элементы. Различные варианты компоновочной схемы представлены на рис.148. Следует отметить, что в осевых вентиляторах большой производительности рабочее колесо может выполняться с поворотными лопастями.
Рисунок 1.48 – Компоновочная схема осевых вентиляторов:
а) рабочее колесо (К) с обтекателем;
б) рабочее колесо с обтекателем + спрямляющий аппарат (СА);
в) обтекатель с воздухонаправляющим аппаратом (ВНА) + рабочее колесо;
г) ВНА + К +СА
Осевые вентиляторы подобно осевым насосам являются машинами низкого давления.
В судовой практике чаще всего применяются центробежные вентиляторы. ЦВ, благодаря использованию работы центробежных сил, обеспечивают большие давления по сравнению с осевыми.
Энергетические параметры вентилятора
Вентиляторы создают небольшие давления, поэтому без особых погрешностей можно пренебречь сжимаемостью воздуха при рассмотрении в них рабочих процессов. Это позволяет использовать основные положения теории центробежных и осевых машин.
К основным энергетическим параметрам вентиляторов относят напор Н, Дж/кг; подачу Q, м3/с; мощность N, кВт; КПД.
Напором вентилятора называется приращение энергии 1 кг воздуха (газа) при ее прохождении через вентилятор.

57
Наряду с понятием «напор» для характеристики работы вентиляторов используется понятие «давление», под которым понимается энергия, сообщаемая 1 м3 перекачиваемого воздуха (газа).
Мощность вентилятора– это энергия, подводимая к вентилятору от приводного двигателя в единицу времени. Часть этой энергии теряется в вентиляторе в виде потерь
N
пот
N = N
п + Nпот
Коэффициент полезного действия. Полный КПД вентилятора – этоотношение полезной мощности к затраченной
Техническое использование вентиляторов
Вентиляторы, исходя из назначения обслуживаемого объекта на судах, используются:

в машинно-котельных отделениях;

в общесудовых системах вентиляции;

в системах отопления и кондиционирования воздуха.
Вентиляторы котельных установок служат для форсирования тяги (дымососы) и подачи воздуха, необходимого для сжигания топлива в топках котла. В зависимости от типа и теплонапряженности котельной установки требуемый напор вентилятора может изменяться от 0,2 до 1,3 м вод. ст.
Вентиляторы, используемые в качестве вдувных и вытяжных систем вентиляции машинных отделений, создают напор от 0,05 до 0,2 м вод. ст.
Вентиляторы, используемые в системах вентиляции грузовых трюмов, развивают напор в пределах от 0,2 до 0,4 м вод. ст.
Вентиляторы бывают осевые и центробежные (радиальные). В судовых системах наибольшее распространение получили центробежные вентиляторы.
Рисунок 1.49 – Вентилятор центробежный
В металлическом корпусе 1 (кожухе) центробежного электро-вентилятора (рис. 1.49) размещается рабочее колесо 2, приводимое во вращение электродвигателем 5.
При вращении колеса воздух засасывается через приемный патрубок 3, проходит между лопатками от оси к периферии и затем по спиральному каналу направляется в нагнетательный патрубок 4. Корпус вентилятора крепится к торцовой части

58 электродвигателя, имеющего лапы для крепления к судовому фундаменту. В месте сопряжения спиральной камеры с напорным патрубком находится язык.
Радиальные вентиляторы могут иметь лопасти, загнутые вперед, назад и радиальные. Число лопастей z обычно составляет 20÷60.
Рисунок 1.50 – Вентилятор осевой
Осевой электровентилятор (рис.1.50) состоит из цилиндрического корпуса 2 и рабочего колеса (пропеллера) 1, приводимого во вращение электродвигателем 3, который закреплен в корпусе на установочных винтах 4. Удобство такой конструкции заключается в том, что вентилятор не изменяет направления движения нагнетаемого им воздуха и поэтому может быть установлен на любом прямолинейном участке воздухопровода, а при необходимости укреплен и на фундаменте с помощью лап 5. В осевом вентиляторе, как и в осевом насосе, при обтекании воздухом лопастей рабочего колеса частицы его находятся на одинаковом расстоянии от оси колеса, поэтому такие вентиляторы и называются осевыми.
Центробежные вентиляторы благодаря использованию работы центробежных сил обеспечивают большие давления по сравнению с осевыми вентиляторами. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат, который служит для устранения возможного закручивания потока перед входом в рабочее колесо.
Часто осевые вентиляторы снабжаются спрямляющим аппаратом
(рис. 1.51) и состоят из цилиндрического корпуса 3, рабочего колеса 4 и спрямляющего аппарата 5 с лопатками 7, которые закреплены на втулках 6. Воздух входит в вентилятор через подвод 2, в котором установлен обтекатель 1. Стрелка у вала указывает направление вращения рабочего колеса.
Рисунок 1.51 – Принципиальная схема осевого вентилятора

59
Спрямляющий аппарат применяют в том случае, когда относительное значение скорости закручивания велико. Это позволяет значительно повысить давление, создаваемое вентилятором.
Различают аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов.
Аэродинамические характеристики вентилятора представляют собой графические зависимости давления, мощности и КПД его от подачи. Вид характеристики зависит от типа вентилятора. Характеристики строят по результатам аэродинамических испытаний вентилятора.
Акустические характеристики оценивают шум и вибрацию вентилятора при нормальной его работе. Шум вентиляторов имеет главным образом аэродинамическое происхождение и для его уменьшения используют различные средства, а именно: хорошо балансируют ротор, изготовляют спиральную камеру без языка, устанавливают вентиляторы на амортизаторах, применяют глушители шума и др.
При подготовке вентилятора к пуску необходимо осмотреть весь агрегат снаружи, убрать посторонние предметы, оставленные на нем, проверить крепеж и подсоединения трубопроводов; подготовить к пуску электродвигатель. Пуск центробежных вентиляторов следует осуществлять при закрытых заслонках, а осевых – при открытых.
Особо тщательную подготовку к пуску необходимо выполнять для вентиляторов котельных установок морских судов и судов на воздушной подушке. Если предусмотрено охлаждение подшипников вентиляторов, то необходимо убедиться в поступлении охлаждающей среды к подшипникам. При подготовке вентилятора к работе после монтажа или ремонта необходимо по возможности проверить отсутствие на лопастях трещин, вмятин, прогиба, ослабления заклепок на них.
Регулируют вентиляторы только для изменения подачи путем дросселирования воздуха на входе или на выходе.
Во время работы вентиляторов нельзя допускать ударов и толчков по кожуху вентилятора во избежание вмятин и перекосов, которые могут привести к заеданию рабочего колеса за кожух и выводу его из строя. При появлении стуков и ударов, а также при заметном увеличении вибрации вентилятор останавливают. После аварийной остановки вентилятора следует выяснить причины его ненормальной работы, проверив крепление вентилятора, состояние амортизаторов и муфт, крепление рабочего колеса и его балансировку, отсутствие посторонних предметов внутри вентилятора. Причинами малой подачи воздуха могут быть: неправильное положение заслонок, засорение и неплотности в воздуховодах, недостаточная частота вращения или неправильное направление вращения вентилятора. Неплотности в соединениях корпуса вентилятора устраняются заменой поврежденных прокладок и обжатием соединений.
В момент остановки следует прослушивать механизм вентилятора, чтобы убедиться в отсутствии шумов, стуков и заедания.
Компрессоры
Компрессоры являются нагнетателями, обеспечивающими различные судовые нужды сжатым воздухом или газом. Они осуществляют аккумулирование энергии в форме сжатого воздуха или газа.
Судовые воздушные компрессоры необходимы для обеспечения потребителей СЭУ и в целом судна сжатым воздухом различного давления и расхода.