 |
Вопрос № 4. Вакуумные системы центробежных пожарных насосов (30 минут).
|
|
|
|
Забор воды из открытых водоисточников производится до 10% случаев при тушении всех пожаров (даже в условиях города редко, но, к сожалению, бывает, что невозможно установить по техническим причинам колонку на гидрант, поэтому осуществляется затопление колодца гидранта и ведется работа - как с открытого водоисточника). При этом наиболее часто из открытых водоисточников производят забор воды при геометрических высотах всасывания до 5 м. Высота всасывания 6 и 7 м встречается крайне редко и составляет около 1% от общего числа случаев.
Как известно, одним из основных недостатков центробежного насоса при работе из открытого водоисточника (водоема) является необходимость предварительной заливки его внутренней полости и всасывающего рукава водой.
Различают несколько способов первоначального заполнения центробежного насоса водой:
· заливка насоса самотеком из вышерасположенной емкости (цистерны ПА);
· наполнение ПН из напорного трубопровода;
· применение вспомогательных вакуумных насосов.
Современные конструкции вакуумных насосов, применяемые на пожарных машинах, можно разделить по принципу действия на 2 группы:
· объемные (шиберные, водокольцевые, поршневые и др.);
· газоструйные.
Основными параметрами, характеризующими работу вакуумных насосов, являются остаточное давление (предельный вакуум), производительность, быстрота откачки, потребляемая мощность, время откачки и др.
Наибольшее практическое значение в эксплуатации вакуумных насосов имеет время откачки τ (сек.).
Производительность вакуумного насоса при его подборе определяется временем, необходимым для создания требуемого разряжения. Обычно это время для пожарных насосов принимается равным 45 сек. Расчетная величина разряжения, создаваемая вакуумным насосом, должна быть равна допустимой вакуумметрической высоте всасывания.
|
|
|
Основу вакуумных систем пожарных насосов составляют вакуумные насосы и краны, трубопроводы и приводы управления. Приводы управления могут быть комбинированными, которые делятся на ручные и автоматические, и просто ручные. Первые обеспечивают автоматический забор воды при пуске насоса и восстановление обрыва водяного столба.
Эти системы применяются для водозаполнения насосов ПН-40УА (УВ), ПН-60, ПН-110 и др., которые устанавливаются на различные пожарные автомобили.
В их систему входят вакуумные краны, газоструйные вакуумные аппараты (ГСВА), трубопроводы.
Вакуумный кран (затвор, клапан) предназначен для соединения внутренней полости насоса с газоструйным вакуумным аппаратом. Устройство вакуумного крана и основные положения показаны на рис. 11.
Рисунок 11 Вакуумный кран:
1 – смотровой глазок; 2 – упор рукоятки; 3 – патрон электролампочки; 4 – корпус; 5, 6, 11 – гайка; 7 – клапан верхний; 8 – рукоятка; 9 – уплотнение; 10 – валик кулачковый; 12 – клапан нижний; 13 – пружина
Принципиальная схема работы вакуумного крана представлена на рисунке 12.
При вертикальном положении рукоятки эксцентрик валика не действует на клапаны и они находятся в закрытом положении (состоянии). При повороте рукоятки "на себя" отжимается нижний клапан 2. Полости А и Б разобщены, а полости Б и В соединены. При таком положении клапанов 2 и 3 отсасываемый из пожарного насоса газоструйным вакуумным аппаратом (ГСВА) воздух пройдет в полость В и Б по трубке б к струйному насосу.
Рисунок 12. Принципиальная схема работы вакуумного крана:
а – трубка подвода атмосферного воздуха; б – трубка соединения с ГСВА; в – трубка соединения с ПН; 1 – кулачковый валик; 2 – нижний клапан; 3 – верхний клапан.
|
|
|
Заполнение насоса водой заканчивается, когда в смотровом глазке вакуумного крана появятся пузырьки воздуха и будет идти газоводяная пыль с ГСВА, тогда рукоятку вакуумного крана поворачивают в вертикальное положение и начинают работу на насосе или производят другие действия.
В зимнее время после заполнения насоса водой необходимо провести следующую процедуру. Рукоятку вакуумного крана, находящуюся в вертикальном положении, поворачивают в положение "от себя". При этом разобщаются полости Б и В и соединяются полости А и Б. В данном положении струйный насос отсосет из полости Б и трубки, соединяющей вакуумный кран с ГСВА, попавшую туда воду. Воздух по отверстию а поступит в полость А и Б и в трубку б.
Газоструйные вакуумные системы применяются для водозаполнения насосов ПН-40УА (УВ), ПН-60, ПН-110 и др., которые устанавливаются на различные пожарные автомобили.
В их систему входят вакуумные краны, газоструйные вакуумные аппараты (ГСВА), трубопроводы.
Вакуумные аппараты (ГСВА) устанавливают в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) пожарного автомобиля (ПА). ГСВА (рис. 13) обычно состоит из корпуса с заслонками и струйного газового насоса. На ГСВА старого образца устанавливалась, кроме выше перечисленного, газовая сирена – резонатор.
Рисунок 13. ГСВА, устанавливаемый с бензиновыми ДВС ПА семейства "ГАЗ".
Газоструйный вакуумный аппарат, устанавливаемый на бензиновые двигатели ПА на шасси грузовых автомобилей семейства "ГАЗ", имеет чугунные корпус 11 (рис.6), крышку 7 и стальной диффузор 10. Они соединены между собой шпильками и уплотнены прокладками из асбостального полотна. Внутри диффузора находится стальное сопло 9. В бобышках крышки запрессованы втулки 14 и 17, в которых может свободно вращаться ось 4. Посредством рычага 5 на ней смонтирована заслонка 6 из ковкого чугуна или из жаростойкой легированной стали, а на квадрат насажен рычаг 3 привода. К бобышкам шпильками и гайками крепятся заглушка 13 и кронштейн 2, под которыми установлены прокладки из асбостального полотна. На ось надета стальная распорная втулка 15, а в выточку помещена уплотняющая плетеная набивка 16. Крепеж, ось, втулки 14, 17 изготавливаются из жаропрочной стали. К седлам 8 и 12 заслонка прижимается пружиной 1.
|
|
|
Условия работы ГСВА очень тяжелые, все его части омываются горячими отработавшими газами двигателя, что способствует образованию нагара и прогара на металлических деталях. Это приводит к затруднению включения ГСВА; из-за невозможности поднятия (залегания) заслонки от седла или наоборот, недостаточная эффективность работы газоструйного насоса при неплотном прилегании заслонки к седлу корпуса. Все выше перечисленное объясняется несвоевременным обслуживанием ГСВА (разборка, чистка, обработка ряда деталей графитной смазкой). После сборки заслонка должна свободно вращаться и плотно прилегать к седлам.
В настоящее время имеется несколько конструкций ГСВА, имеющих различные очертания, но одинаковые по принципу работы. Одной из отличительных черт ГСВА является аспект, на каком топливе работает ДВС ПА, исходя из этого ГСВА делятся на модели, устанавливаемые с бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания.
Рабочим телом газоструйного эжекторного насоса, применяемого на ПА с бензиновыми двигателями (рис. 14), являются отработавшие газы ДВС. Они поступают в сопло высокого давления, затем в камеру 3 корпуса насоса 2, в камеру смешения 4 и диффузор 5. Как и в жидкостном эжекторе (например, гидроэлеватор Г-600А), в камере 3 создаётся разряжение. Эжектируемый из пожарного насоса воздух обеспечивает создания в нем вакуума и, следовательно, заполнение всасывающих рукавов и пожарного насоса водой.
Рисунок 14. ГСВА для вакуумных систем ПА с приводом от бензинового двигателя:
1 – сопло высокого давления; 2 – корпус насоса; 3 – камера разряжения; 4 – камера смешения; 5 – диффузор.
Струйный насос вакуумной системы ПА с дизельным двигателем (например, ЯМЗ-236; КамАЗ-740; ЗИЛ-645) имеет одну особенность (рис. 15). Для уменьшения сопротивления в системе используется двухступенчатый струйный насос с постоянным подсосом воздуха, который обеспечивает наиболее высокие параметры разряжения при давлении 1,6 кг/см2 (0,16 МПа), что согласуется с противодавлением, кратковременно допускаемым для дизельных двигателей. Во избежание путаницы, при маркировке ГСВА, двухступенчатый струйный насос с постоянным подсосом воздуха, используемый на ПА с дизельными двигателями, обозначается – УВГ-1.
|
|
|
Рисунок 15. УВГ-1 – струйный аппарат для вакуумных систем ПН с приводом от дизельного двигателя:
1 – экран; 2 – сопло; 3 – трубка от вакуумного крана (затвора) ПН; 4 - сопло большое; 5 – корпус; 6 – горловина диффузора; 7 – диффузор.
На УВГ-1 имеются два сопла: малое 2 и большое 4. В камеру между ними подводится трубка «в», соединяющая струйный и центробежный насосы. При поступлении отработавших газов дизельного ДВС ПА по стрелке «а» большое сопло создает разряжение в камере «в» и происходит поступление в неё воздуха из насоса по трубке 3 и дополнительное всасывание его из атмосферы (стрелка «б»). Этот дополнительный подсос способствует стабилизации работы струйного насоса.
Автоматические вакуумные системы первоначально оснащались с насосами нового поколения, но с течением времени появились модификации для установки с насосами серии ПН.
Как и газоструйная вакуумная система, автоматическая вакуумная система водозаполнения (АВС-01, АВС-01Э, АВС-02Э) предназначена для первоначального заполнения центробежного пожарного насоса водой, проверки ПН на "сухой вакуум" и т.д. Отличительной особенностью автоматических систем является, что для их работы не требуется переделка систем выпуска ДВС базового шасси автомобиля; при проверке "на сухой вакуум" пожарных насосов в условиях ГБН не требуется интенсивного газования; контроль водозаполнения происходит в автоматическом режиме и др. особенности.
В состав вакуумной системы входят следующие основные элементы:
· датчик заполнения;
· вакуумный агрегат;
· вакуумный кран;
· вакуумный клапан (не путать с насосами серии ПН, на модели АВС-02Э и последних моделях АВС-01Э вакуумный клапан не устанавливается);
· блок управления с соединительными кабелями;
· соединительные трубопроводы (шланги высокого давления).
Датчик заполнения предназначен для подачи сигнала в блок управления о завершении процесса водозаполнения. Датчик заполнения представляет собой электрод (рис. 16), установленный через изолятор в напорном коллекторе с тыльной стороны.
Рисунок 16. Датчик заполнения:
1 – шплинт; 2 – шайба упорная; 3, 5 – кольца уплотнительные; 4 – изолятор; 6 – электрод; 7 – корпус коллектора нормального давления
Датчик заполнения работает следующим образом. При заполнении насоса водой измеряется электрическое сопротивление между электродом и корпусом коллектора. Изменение сопротивления датчика (смена воздуха – диэлектрика во внутренней полости коллектора на воду – проводник электрического тока) фиксируется блоком управления, в котором формируется сигнал на отключение электродвигателя вакуумного агрегата.
|
|
|
Вакуумный клапан предназначен для автоматического перекрывания полости пожарного насоса по окончании процесса водозаполнения и установлен в дополнение к вакуумному крану, в настоящее время не устанавливается.
Вакуумный агрегат предназначен для создания необходимого при водозаполнении разряжения в полости пожарного насоса и всасывающих рукавах. Вакуумный агрегат представляет собой вакуумный насос шиберного типа с электроприводом. Смазка трущихся поверхностей вакуумного насоса осуществляется всесезонным моторным маслом ГОСТ-10541 или маслом как на ДВС ПА, которое попадает в его всасывающую полость из масляного бачка за счет разряжения, создаваемого самим вакуумным насосом. Заданный расход масла обеспечивается калиброванным отверстием в жиклере. Привод вакуумного насоса обеспечивается электродвигателем, рассчитанным на напряжение бортовой сети автомобиля постоянного тока.
Вакуумный кран предназначен для соединения внутренней полости насоса с вакуумным агрегатом. По конструкции представляет собой шаровый кран, который широко применяется в бытовой водопроводной сети.
Блок управления (рис. 17) предназначен для обеспечения работы вакуумной системы в различных режимах (ручном и автоматическом) и для визуального контроля за состоянием системы.
Рисунок 17. Блок управления системой водозаполнения:
1 – тумблер "Питание"; 2–тумблер "Режим"; 3‑кронштейн для крепления блока; 4–кабель соединения с вакуумным агрегатом; 5–кабель соединения с датчиком заполнения; 6–кнопка "Стоп"; 7‑световые индикаторы; 8–кнопка "Пуск".
Блок управления включает в себя устройства электронной защиты вакуумного агрегата по превышению времени работы и по перегрузке, функционирующие при работе в автоматическом режиме.
Тумблер 1 "Питание" служит для подачи питания к цепям управления вакуумным агрегатом и для задействования световых индикаторов о состоянии вакуумной системы.
Тумблер "Режим" служит для изменения режима работы системы – автоматического ("Авт.") или ручного ("Ручн.").
Кнопка "Пуск" служит для включения двигателя вакуумного агрегата.
Кнопка "Стоп" служит для выключения двигателя вакуумного агрегата и для снятия блокировки после срабатывания защиты на отключение двигателя (при загорании индикатора "Не норма").
Внимание! Если блокировка не будет снята нажатием на кнопку "Стоп", то запуск агрегатов при нажатии на кнопку "Пуск" не возможен.
Кабели 4 и 5 служат для соединения блока управления, соответственно, с двигателем вакуумного агрегата и с датчиком заполнения.
Световые индикаторы предназначены для визуального контроля за состоянием вакуумной системы.
ВЫВОД ПО ЧЕТВЕРТОМУ ВОПРОСУ: Вакуумные системы – неотъемлемая часть центробежных насосов. От их работоспособности зависит выполнение основной функции пожарного центробежного насоса. В настоящее время существует два типа вакуумных систем: газоструйные и автоматические. Однако газоструйные вакуумаппараты распространены в большей степени, поскольку системы АВС устанавливаются с недавнего времени на новые пожарные автомобили, а обновление парка пожарных автомобилей идет достаточно медленно. В связи с этим в практической работе Вы можете встретиться с обоими типами вакуумных систем, поэтому знание принципов их работы и конструктивного исполнения можно считать практически значимым и важным..
Заключение(5 – 7 минут).
В своей профессиональной деятельности, Вы будете сталкиваться с пожарными насосами и вакуумными системами ежедневно - при заступлении на дежурство, при работе на пожаре, при испытаниях, при техническом обслуживании и т.д. Поэтому знание их особенностей, конструкции, технических характеристик и условий эксплуатации просто необходимы для эффективного выполнения Ваших будущих должностных обязанностей.
Кроме того, на этих же знаниях строится тактика Ваших действий при ликвидации ЧС и от них же зависит эффективность и оперативность действий, что в конечном итоге может привести сокращению ущерба и сохранению здоровья и жизни людей.
Поэтому полученные Вами знания по теме «Пожарные насосы» необходимы будут на практике, когда под рукой не будет нужных учебных пособий и конспектов.
1. К следующему занятию курсанты должны:
знать: классификацию, виды и принцип действия пожарных насосов, а так же вакуумных систем.
уметь: применять полученные знания в практической деятельности.
иметь представление: о значении пожарных насосов и их систем при ликвидации возгораний, а так же о разнообразии их номенклатуры.
2. Задание на самоподготовку:
- изучить конспект лекций;
- Терентьев В.В., Филиппов А.В. Пожарные насосы и их эксплуатация: Учеб. пособие. – Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2009. – 164 с.
- Пожарная техника. Учебник / Под ред. Безбородько М.Д. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2004.-550с.
Подпись автора___________________________________________________
Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
Протокол № __ от «____»____________20 г.
Начальник кафедры Пожарная техники
к.с-х.н., доцент, полковник внутренней службы А.В. Филиппов
«____»____________20 г.
|
|
|
