 |
Вопрос № 2. Основной принцип работы и характеристики пожарных насосов (50 минут).
|
|
|
|
Вопрос № 1. Назначение, область применения и классификация пожарных насосов (20 минут).
Пожарный насос – это устройство, которое предназначено для осуществления подачи огнетушащих веществ в зону горения.
Насосы используются на многих пожарных автомобилях (АЦ, АЦЛ, АНР, ПНС, АПП и др., в системах смазки, питания и охлаждения двигателей внутреннего сгорания, в мотопомпах, в системах автоматического пожаротушения. С каждым годом применение пожарных насосов становится все более разносторонним.
В настоящее время на пожарных автомобилях применяются насосы различных типов (рис. 1). Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ, функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления.
По функциональной принадлежности их можно разделить на три типа:
1. Для подачи огнетушащих веществ;
2. Для работы вакуумных систем;
3. Для работы в гидравлических системах, где в качестве рабочей жидкости выступают различные масла.
Рисунок 1. Область применения и классификация насосов
По конструктивному исполнению и принципу действия пожарные насосы делятся на три типа (рис. 2):
1. Объемные;
2. Струйные;
3. Центробежные.
Рисунок 2. Классификация насосов по конструктивному исполнению и принципу действия.
Поршневые насосы
Поршневые насосы обладают следующими достоинствами: пригодны для перекачивания самых разнообразных жидкостей – горячих и холодных, вязких и текучих, чистых и имеющих примеси во взвешенном состоянии; подача их не зависит от развиваемого напора, что делает их пригодными для перекачивания жидкостей с меняющейся в зависимости от температуры вязкостью; обладают хорошей всасывающей способностью, высоким КПД, большой напор достигается при любых, даже незначительных подачах.
|
|
|
К недостаткам их относятся: тихоходность и большая масса, относительная сложность конструкции; неравномерность подачи; невозможность без специальных устройств регулировать подачу при данном числе двойных ходов.
В пожарном деле поршневые насосы применяются для заполнения огнетушителей и баллонов стационарных установок с углекислотой (зарядные станции), наполнения кислородом баллончиков кислородных изолирующих противогазов (кислородные насосы), испытания корпусов огнетушителей (гидропрессы), подачи топлива у дизельных двигателей (плунжерные насосы), обеспечения работы пневматического привода тормозов автомобиля (компрессоры) и т.д.
Роторные (шиберные) насосы
Роторные насосы обладают следующими достоинствами: компактностью, малыми габаритами и массой; быстроходностью, позволяющей использовать в качестве привода электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания; достаточно равномерной подачей; возможностью получения высоких напоров – до 100 м; надежностью работы при высоте всасывания до 7 м; пригодных для перекачивания разнообразных жидкостей - высоковязких (ν≤0,2м2/с), с содержанием газов и значительной упругостью насыщенных паров (t≤250оС) как чистых, так и загрязненных; самовсасываемостью и отсутствием вакуумных систем.
К недостаткам относятся: сложность изготовления рабочих органов, трудности в устройстве подшипников из-за больших давлений, наличие осевых сил у винтовых и косозубых шестеренных насосов, невозможность регулирования подачи без специальных устройств, значительный износ ротора и корпуса.
В пожарном деле роторные насосы применяются: в качестве вакуум-аппаратов на пожарных машинах и мотопомпах (шиберные и в меньшей степени водокольцевые), для подачи воды на пожар (шестеренные насосы), работы гидравлического привода автолестниц (масляные насосы, гидромоторы, гидротормозы) и т.д.
|
|
|
Струйные насосы
Струйные насосы обладают следующими достоинствами: простотой конструкции, отсутствием движущихся и быстроизнашивающихся частей; малыми габаритами, удобством транспортирования жидкости, воздуха и твердых частиц; простотой эксплуатации (легко включаются в работу и останавливаются, не требуют смазки, допускают переноску и перестановку во время работы).
К недостаткам их относятся: малый КПД (порядка 10…26%), сложность регулирования подачи, отказы в работе при увеличении сопротивления на выходе.
Область применения струйных насосов достаточно обширна – это гидроэлеваторы, пеносмесители, дозаторы, воздушно-пенные стволы, генераторы, газоструйные вакуум-аппараты и другое оборудование, сконструированы на основе струйных насосов.
Центробежные насосы
Центробежные насосы обладают следующими достоинствами: простотой и компактностью конструкции; удобством привода; способностью перекачивать сильно загрязненные жидкости; равномерностью подачи и простотой регулирования в широких пределах; возможностью работы "на себя"; высокой подачей, надежностью в эксплуатации.
К недостаткам их относятся: отсутствие самовсасывания, необходимость устройства вакуумных или заливных систем, падение напора с увеличением подачи; резкое изменение подачи и напора при изменении частоты вращения рабочего колеса; средний КПД, подверженность кавитации при определенных режимах работы.
Центробежные насосы являются основными агрегатами, используемыми для пожаротушения. Их применяют для подачи воды, пены, огнетушащих составов от пожарных автомобилей, мотопомп и стационарных установок пожаротушения.
ВЫВОД ПО ПЕРВОМУ ВОПРОСУ: Применяемые в пожарных автомобилях и другой пожарной технике насосы имеют различное назначение, конструкцию и технические характеристики. Поэтому знание классификации и области применения различных насосов позволит Вам освоить и структурировать изучаемый в дальнейшем материал дисциплины Пожарная техника.
Вопрос № 2. Основной принцип работы и характеристики пожарных насосов (50 минут).
|
|
|
Работа всех насосов с механическим приводом определяется двумя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, развиваемым напором, высотой всасывания и величиной коэффициента полезного действия (КПД).
ВСАСЫВАНИЕ.
Если из всасывающего рукава, присоединенного к насосу и опущенного одним концом в воду, удалить воздух – создать вакуум, то вода под действием атмосферного давления поднимается на некоторую высоту HS (рис. 2). Эта высота будет всегда меньше теоретической высоты всасывания А, равной 10,33 м вод. ст. или 760 мм рт. ст. при температуре 0о С.
Давление водяного столба высотой 10,33 м вод.ст., равной высоте всасывания, соответствует нормальному атмосферному давлению. За единицу давления в технике принята техническая атмосфера, равная давлению 10 м вод.ст. или 1 кг/см2.
При всасывании атмосферное давление должно не только уравновесить столб воды высотой Hs, но и преодолеть все сопротивления, встречающиеся при движении воды в насос.
Рисунок 2. Взаимосвязь теоретической и практической высот всасывания.
A – теоретическая высота всасывания, HS – практическая высота всасывания, H1 – сумма сопротивлений движению воды, H2 – сопротивление упругих паров воды.
Гидравлические сопротивления имеют место на всем следовании воды: от начала её поступления во всасывающий рукав до выхода из насоса. Наибольшее влияние из гидравлических сопротивлений оказывают:
· сопротивление воды при проходе через всасывающую сетку;
· потери напора, необходимые для открывания обратного клапана всасывающей сетки;
· трение воды о стенки всасывающего рукава и т.д.
В разряженном пространстве всасывающего рукава и насоса образуются насыщенные пары, упругость которых зависит от температуры воды. Установлено, что при температуре воды равной, 100о С, давление сил упругости водяных паров равно атмосферному давлению, и следовательно в этих условиях вода не всасывается.
Все сопротивления, встречающиеся при движении воды в насос обозначим, Н1, а упругость водяных паров при данной температуре Н2. Так как сопротивления движению воды уменьшают ее напор, то можно записать:
|
|
|
А=HS + Н1 + Н2 (2.1)
Из данного выражения находим геометрическую (практическую) высоту всасывания:
HS=А – Н1 – Н2 (2.2)
т.е. практическая высота всасывания всегда меньше теоретической высоты.
Атмосферное давление в различных точках земной поверхности неодинаково. Оно будет уменьшаться по мере увеличения высоты местности над уровнем моря. При одних и тех же значениях Н1 и Н2 величина HS будет тем меньше, чем выше над уровнем моря установлен пожарный насос.
Учитывается и то, что вода в природе не бывает химически чистой и удельный вес ее несколько увеличен, что также влияет на высоту всасывания. И, наконец, потери части вакуума бывают от неплотностей в соединениях всасывающей линии и насоса.
Под влиянием вышеперечисленных причин практическая высота всасывания для пожарных насосов (ПН) не превышает 7-9 м вод.ст.
НАГНЕТАНИЕ
Нагнетание в ПН происходит под действием приложенной силы к рабочим элементам насоса, величина которой характеризует собой как высоту, так и дальность подачи воды. Высоты нагнетания зависят от мощности, типа и конструкции насоса.
|
|
|
