Основы эксплуатации центробежных насосов

В двух- и  многоступенчатых насосах рабочие колеса на одном валу могут размещаться с противоположным направлением входа – это также компенсирует или снижает действие осевых сил. Кроме осевых сил на рабочее колесо при эксплуатации насоса действуют радиальные силы. Эпюра радиальных сил, действующих на рабочее колесо насоса с одним отводом, показана на рис. 4.21. Из рисунка видно, что на рабочее колесо и вал насоса при вращении действует неравномерно распределенная нагрузка.

В современных  пожарных насосах разгрузка вала и рабочего колеса от действия радиальных сил осуществляется путем изменения конструкций отводов. Отводы в большинстве пожарных насосов спирального типа. В насосе 160.01.35 (марка условная) применен отвод лопаточного типа (направляющий аппарат), за которым расположена кольцевая камера. В этом случае действие радиальных сил на рабочее колесо и вал насоса сводится до минимума. Спиральные отводы в пожарных насосах выполняют одно- (ПН-40УА, ПН-60) и двухзавитковыми (ПН-110, МП-1600).

В пожарных насосах с однозавитковым отводом  разгрузку от радиальных сил не производят, ее воспринимают вал и подшипники насоса. В двухзавитковых отводах действие радиальных сил в спиральных отводах уменьшается и компенсируется (рис. 4.22.). Подводы в пожарных центробежных насосах, как правило, осевые, выполненные в виде цилиндрической трубы. В насосе 160.01.35 предусмотрен предвключенный шнек. Это способствует улучшению кавитационных свойств насоса. Корпус насоса является базовой деталью, изготовляют его, как правило, из алюминиевых сплавов.

Форма и  конструкция корпуса зависят от конструктивных особенностей насоса. Опоры вала применяют для пожарных насосов встроенного типа. Валы в большинстве случаев устанавливают на двух подшипниках качения.

Конструкция центробежных насосов. В нашей стране на пожарных автомобилях устанавливают в основном насосы нормального давления типа ПН-40, 60 и 110, параметры которых регламентированы ОСТ 22-929-76. Кроме этих насосов для аэродромных автомобилей тяжелого типа на шасси МАЗ-543, МАЗ-7310 используют насосы 160.01.35 (по номеру чертежа).

Из комбинированных  насосов на пожарных автомобилях  используют насос марки ПНК 40/3. В  настоящее время разработан и  готовится к выпуску насос  высокого давления ПНВ 20/300. Пожарный насос  ПН-40УА.

Унифицированный пожарный насос ПН-40УА выпускался серийно с начала 80-х годов вместо насоса ПН-40У и хорошо зарекомендовал себя на практике. Модернизированный насос ПН-40УА в отличие от ПН-40У выполнен со съемной масляной ванной, расположенной в задней части насоса. Это намного облегчает ремонт насоса и технологию изготовления корпуса (корпус разделен на две части).Кроме того, в насосе ПН-40УА применен новый способ крепления рабочего колеса на двух шпонках (вместо одной), что увеличило надежность этого соединения. Насос ПН-40УА является унифицированным для большинства пожарных автомобилей и приспособлен для заднего и среднего расположения на шасси автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, Урал.

Насос ПН-40УА Насос состоит из корпуса насоса, напорного коллектора, пеносмесителя (марка ПС-5) и двух задвижек. корпуса 6, крышки 2, вала 8, рабочего колеса 5, подшипников 7, 9, уплотнительного стакана 13, червячного привода тахометра 10, манжеты 12, муфты фланца 11, винта 14, пластичной набивки 15, шланга 16.

Рабочее колесо 5 закреплено на валу при помощи двух шпонок 1, стопорной шайбы 4 и гайки 3. Крепление крышки к корпусу насоса осуществлено шпильками и гайками, для обеспечения герметизации соединения установлено резиновое кольцо. Щелевые уплотнения (переднее и заднее) между рабочим колесом и корпусом насоса выполнены в виде уплотнительных колец из бронзы (Бр ОЦС 6-6-3) на рабочем колесе (напрессовка) и чугунных колец в корпусе насоса. Уплотнительные кольца в корпусе насоса закреплены винтами. Уплотнение вала насоса достигается применением пластичной набивки или каркасных резиновых сальников, которые размещены в специальном уплотнительном стакане (рис. 4.25.). Стакан прикреплен к корпусу насоса болтами через резиновую прокладку.

Болты через специальные отверстия  зафиксированы проволокой во избежание  их раскручивания. При использовании  в уплотнении вала пластичной набивки  ПЛ-2 существует возможность восстановления герметизации узла без его разборки и замены деталей. Это осуществляется путем прессования набивки винтом.

При использовании для уплотнения вала насоса каркасных сальников  АСК-45 и их замене необходимо помнить, что из четырех сальников один (первый к рабочему колесу) работает на разрежение и три – на давление. Для распределения смазки в сальниковом стакане предусмотрено маслораспределительное кольцо, которое соединено каналами со шлангом и пресс-масленкой.

Водосборное кольцо стакана соединено  каналом с дренажным отверстием, обильная утечка воды из которого указывает  на износ сальников. Полость в корпусе насоса между уплотнительным стаканом и сальником муфты фланца служит масляной ванной для смазки подшипников и привода тахометра. Вместимость масляной ванны 0,5л Масло заливают через специальное отверстие, закрываемое пробкой. Сливное отверстие с пробкой находится в нижней части корпуса масляной ванны. Воду из насоса сливают путем открытия крана, расположенного в нижней части корпуса насоса. Для удобства открывания и закрывания крана его рукоятка удлиняется рычагом. На диффузоре корпуса насоса расположен коллектор (алюминиевый сплав АЛ-9), к которому прикреплены пеносмеситель и две задвижки.

Внутри коллектора смонтирована напорная задвижка для подачи воды в цистерну (рис. 4.26.). В корпусе коллектора предусмотрены  отверстия для подсоединения вакуумного клапана, трубопровода к змеевику системы дополнительного охлаждения двигателя и отверстие с резьбой для установки манометра. Напорные задвижки прикреплены шпильками к напорному коллектору. Клапан 1 отлит из серого чугуна (СЧ 15-32) и имеет проушину для стальной (СтЗ) оси 2, концы которой установлены в пазы корпуса 3 из алюминиевого сплава АЛ-9. К клапану винтами и стальным диском прикреплена резиновая прокладка. Клапан закрывает проходное отверстие под действием собственной массы.

Шпиндель 4 прижимает клапан к седлу или ограничивает его ход, если он открывается напором воды из пожарного насоса. Пожарный насос ПН-60 (рис. 4.27) центробежный нормального давления, одноступенчатый, консольный. Без направляющего аппарата.

Насос ПН-60 является геометрически подобной моделью насоса ПН-40У, поэтому конструктивно не отличается от него. Корпус насоса 4, крышка насоса и рабочее колесо 5 отлиты из чугуна. Отвод жидкости от колеса происходит по спиральной однозавитковой камере 3, заканчивающейся диффузором 6. Рабочее колесо 5 с наружным диаметром 360 мм насажено на вал диаметром 38 мм по месту посадки. Крепление колеса осуществляется при помощи диаметрально расположенных двух шпонок, шайбы и гайки. Уплотнение вала насоса осуществляется каркасными сальниками типа АСК-50 (50 – диаметр вала в мм). Сальники размещены в специальном стакане. Смазка сальников производится через масленку.

Для работы от открытого водоисточника  на всасывающий патрубок насоса навинчивается  водосборник с двумя патрубками для всасывающих рукавов диаметром 125 мм. Сливной краник насоса расположен в нижней части насоса и направлен вертикально вниз (в насосе ПН-40УА сбоку). Пожарный насос ПН-110, центробежный нормального давления, одноступенчатый, консольный, без направляющего аппарата с двумя спиральными отводами и напорными задвижками на них (рис. 4.28). Основные рабочие органы насоса ПН-110 также геометрически подобны насосу ПН-40У.

В насосе ПН-110 имеются лишь некоторые  конструктивные отличия, которые рассмотрены  ниже. Корпус 3 насоса, крышка 2, рабочее колесо 4, всасывающий патрубок 1 изготовлены из чугуна (СЧ 24-44). Диаметр рабочего колеса насоса 630 мм, диаметр вала в месте установки сальников 80 мм (сальники АСК-80). Сливной краник находится в нижней части насоса и направлен вертикально вниз. Диаметр всасывающего патрубка 200 мм, напорных патрубков – 100 мм. Напорные задвижки насоса ПН-110 имеют конструктивные отличия (рис. 4.29).

В корпусе 7 размещен клапан с резиновой  прокладкой 4. В крышке корпуса 8 установлен шпиндель с резьбой 2 в нижней части и маховичком 9. Уплотнение шпинделя осуществляется сальниковой набивкой 1, которая уплотняется накидной гайкой. При вращении шпинделя гайка 3 поступательно перемещается по шпинделю. К цапфам гайки прикреплены две планки 6, которые соединены с осью клапана 5 задвижки, поэтому при вращении маховичка происходит открытие или закрытие клапана. Комбинированные пожарные насосы.

К комбинированным пожарным насосам  относятся такие, которые могут  подавать воду под нормальным (напор  до 100) и высоким давлением (напор до 300 м и более). ВНИИПО МВД СССР в 80-е годы разработал и изготовил опытно-экспериментальную серию самовсасывающих комбинированных насосов ПНК-40/2 (рис. 4.30.). Всасывание воды и подача ее под высоким напором осуществляется вихревой ступенью, а под нормальным давлением – рабочим колесом центробежного типа. Вихревое колесо и рабочее колесо нормальной ступени насоса ПНК-40/2 размещены на одном валу и в одном корпусе. Прилукским ОКБ пожарных машин разработан комбинированный пожарный насос ПНК-40/3, опытная партия которых находится на контрольной эксплуатации в гарнизонах пожарной охраны. Насос ПНК-40/3 (рис. 4.31.) состоит из насоса нормального давления 1, который по конструкции и размерам соответствует насосу ПН-40УА; редуктора 2, повышающего обороты (мультипликатора), насоса (ступени) высокого давления 3. Насос высокого давления имеет рабочее колесо открытого типа. Вода от напорного коллектора насоса нормального давления по специальному трубопроводу подается во всасывающую полость насоса высокого давления и к напорным патрубкам нормального давления. От напорного патрубка насоса высокого давления вода подается по шлангам к специальным напорным стволам для получения тонкораспыленной струи.

Техническая характеристика насоса ПНК-40/3

Насос нормального давления: подача, л/с...................................................40

напор, м.................................................................................100

частота вращения вала насоса, об/мин..............................2700 КПД..............................................................................................................0,58 кавитационный запас........................................................................................ 3

потребляемая мощность (при номинальном режиме), кВТ........................67,7

Насос высокого давления (при последовательной работе насосов):

подача, л/с..................................................................................................11,52

напор, м....................................................................................................... 325

частота вращения, об/мин........................................................................ 6120

КПД общий................................................................................................ 0,15

потребляемая мощность, кВТ................................................................... 67,7

Совместная работа насосов нормального  и высокого давления:

подача, л/с, насоса:

нормального давления................................................................................ 15

высокого давления...................................................................................... 1,6

напор, м: насоса нормального давления.................................................... 95

общий для двух насосов............................................................................. 325

КПД общий.................................................................................................. 0,27

Габариты, мм: длина................................................................................... 600 ширина......................................................................................................... 350 высота........................................................................................................... 650

Масса, кг...................................................................................................... 140

 

3.  Основы эксплуатации центробежных  насосов

Эксплуатацию  и техническое обслуживание насосов пожарных автомобилей выполняют в соответствии с “Наставлением по эксплуатации пожарной техники”, инструкциями заводов-изготовителей на пожарные автомобили, паспортами на пожарные насосы и другими нормативными документами. насос пожарный центробежный

При получении  пожарных автомобилей необходимо проверить  сохранность пломб на насосном отсеке. Перед постановкой в боевой расчет необходимо произвести обкатку насосов  при работе на открытых водоисточниках. Геометрическая высота всасывания при  обкатке насосов не должна превышать 1,5 м. Всасывающая линия должна быть проложена на два рукава со всасывающей сеткой. От насоса должны быть проложена две напорные рукавные линии диаметром 66 мм, каждая на один рукав длиной 20 м. Вода подается через стволы РС-70 с диаметром насадков 19 мм.

При обкатке  напор на насосе необходимо поддерживать не более 50 м. Обкатка насоса осуществляется в течение 10 ч. При обкатке насосов  и их установке на пожарные водоемы  не допускается направлять стволы и  струи воды в водоем. В противном случае в воде образуются мелкие пузырьки, которые через сетку и всасывающую линию попадают в насос и тем самым способствуют возникновению кавитации. Кроме того, параметры насоса (напор и подача) даже без кавитации будут ниже, чем в обычных условиях работы.

Обкатку насосов  после капитального ремонта осуществляют также в течение 10 ч и в том  же режиме, после текущего ремонта  – в течение 5 ч. Во время обкатки  необходимо следить за показаниями  приборов (тахометра, манометра, вакуумметра) и за температурой корпуса насоса в месте установки подшипников и сальников. Через каждый 1 ч работы насоса необходимо на 2...3 оборота повернуть масленку для смазки сальников. Перед обкаткой масленка должна быть заполнена специальной смазкой, а в пространство между передним и задним подшипниками залито трансмиссионное масло.

Целью обкатки  является не только приработка деталей  и элементов трансмиссии и  пожарного насоса, но и проверка работоспособности насоса. Если при  обкатке будут обнаружены мелкие неисправности, их следует устранить, после чего производить дальнейшую обкатку.

При обнаружении  дефектов во время обкатки или  в течение гарантийного срока  эксплуатации необходимо составить  акт-рекламацию и предъявить его  заводу-поставщику пожарного автомобиля. Порядок предъявления акта-рекламации заводу-поставщику изложен в “Наставлении по эксплуатации пожарной техники”. Перед составлением акта-рекламации на крупный дефект необходимо телеграммой вызвать представителя завода-поставщика.

Если в  трехдневный срок представитель  завода не прибыл или известил телеграммой о невозможности прибытия, составляют односторонний акт-рекламацию с участием специалиста незаинтересованной стороны. Запрещается разбирать насос или другие узлы, в которых обнаружен дефект, до прибытия представителя завода или сообщения о получении акта-рекламации заводом. Гарантийный срок для насосов пожарного автомобиля в соответствии с ОСТ 22-929-76 установлен 18 мес со дня получения. Ресурс работы насоса ПН-40УА до первого капитального ремонта по паспорту – 950 ч.

Обкатка насосов должна заканчиваться их испытанием на напор и подачу при номинальной частоте вращения вала насоса. Испытание удобно выполнять на специальных стендах станции технической диагностики ПА в отрядах (частях) технической службы. Если таких стендов в гарнизоне пожарной охраны нет, то испытание производят в пожарной части. В соответствии с ОСТ 22-929-76 уменьшение напора насосов при номинальной подаче и частоте вращения рабочего колеса не должно быть более 5% номинального значения для новых насосов. Результаты обкатки насоса и его испытаний записывают в формуляр пожарного автомобиля.