Виды судовых насосов и области их применения

Главное отличие судовых насосов от насосов другой принадлежности состоит в том, что они должны работать при затоплении того отсека, в котором они находятся. Такие насосы имеют соответствующее защищенное от воды исполнение электродвигателей и подвода к ним энергии. Поэтому судовые насосы должны иметь сертификат одобрения Регистром и могут изготавливаться только на предприятиях, допущенных к этому Регистром. Насосы зарубежных фирм должны иметь сертификат соответствующих национальных морских надзорных органов (Ллойд, Веритас и др.), однако в каждом отдельном случае требуется дополнительно разрешение Регистра на применение такого насоса.

а. Виды судовых насосов

Насосы, применяемые в судовых системах, делятся на четыре группы по принципу действия (рис.1.54):

- объемные насосы - в них жидкость через входное отверстие засасывается и заключается в замкнутый объём, перемещается к выходному отверстию насоса или напрямую выдавливается наружу (поршневой насос, рис.1.54-а) ;

- лопастные насосы - перекачка происходит за счет гидродинамических реакций на вращающихся в жидкости лопастях; у центробежных – центробежная сила (рис.1.54-б), у осевых – подъемная сила крыла (рис. 1.54-в);

- струйные насосы - эжекторы, в которых откачиваемая жидкость увлекается в движение струей т.н. «рабочей воды» (см. рис 1.60).

- «гибридные» насосы, занимающие место между объемными и центробежными – вихревые насосы, в которых жидкость заключается в отдельные ячейки и удерживается в них не за счет замыкания объема, а за счет центробежных сил.

а)	б)	в)
Рис. 1.54 Схемы основных видов насосов: а)- поршневой насос: 1-корпус, 2-поршень, 3-всасывающий патрубок, 4- нагнетательный, 5 и 6 – невозвратные клапаны; б) – центробежный насос: 1-входной патрубок, 2- выходной, 3 - корпус (улитка), 4 – рабочее колесо, 5 – приводной вал, 6 – сальниковое уплотнение вала; в) – осевой насос: 1- корпус – трубопровод, 2 – упорный подшипник, 3- пропеллер, 4- ступица вала, 5- контрпропеллер, 6 – вал, 7 – сальниковое уплотнение вала

Каждая группа имеет свои достоинства и недостатки, обуславливающие преимущественную область применения. Как уже было отмечено, наибольшее распространение имеют центробежные насосы. Но в отличии от насосов первой, третьей и четвертой группы они не обладают важнейшим качеством – самовсасыванием. Объемные насосы, струйные и вихревые , при их включении сначала высасывают из трубопровода воздух, за счет значительного разряжения на входе. При этом вода подтягивается к насосу и начинает перекачиваться.

Кроме этого, насосы различаются по типу привода :

-электроприводные насосыприводятся в действие трехфазными асинхронными двигателями (220 или 380 В);

- навешенные насосы навешиваются на главные двигатели судна и приводятся в действие от вала двигателя через специальный шкив клиноременной передачи или через редуктор;

- ручные насосы - приводятся в действие рукояткой, усилие на которой не должно превышать 120 Н.

- струйные насосы не имеют механического привода, или движущихся деталей, что является их существенным преимуществом перед перечисленными выше насосами, они приводятся в действие рабочей водой, получаемой, как правило, из пожарной магистрали (т.е. от пожарного насоса).

б. Области применения насосов в зависимости от их типа

Рис. 1.55. Паровой двухпоршневой вертикальный насос ПДВ 60/8, масса 780 кг , LxBxH = 770х640х1630 (паровой привод вверху, насосы внизу)

Область применения объемных насосов обусловлена их свойством самовсасывания (до 9 м. вод. ст. при низкой производительности) и ограничена тем, что с ростом производительности значительно возрастает из масса и габариты. Например, электронасос поршневого типа ЭПН-7 (производительность 78 м3/ч) имеет массу 2395 кг и размеры в плане 1,9х0.9 м, мощность электродвигателя 20кВт. Близкий по напору и производительности (63 м3/ч) центробежный насос НЦВС 63/30 имеет массу 365 кг, габариты в плане около 0.5х0.5 м и мощность двигателя 7.7 кВт. Понятно что несмотря на рекомендацию РМРС иметь один из осушительных насосов на судне поршневого типа, проектант навряд ли последует этому пожеланию. Такое решение может быть в некоторой степени оправдано, если судно имеет паросиловую установку, поскольку электроприводные поршневые насосы общесудового назначения отечественными предприятиями практически не выпускаются – на рынке представлены только паровые (рис.1.55),

с требуемым давлением пара 1.1 МПа, что недостижимо для обычных судовых вспомогательных котлов.

Главные недостатки поршневого насоса состоят в необходимости преобразования вращения вала электродвигателя в возвратно- поступательное движение поршня и пульсационный характер подачи жидкости.

Рис. 1.56. Ручной поршневой насос типа ГАРДА

Эти недостатки несущественны для небольших ручных поршневых насосов (рис.1.56), которые применяются в качестве осушительных на речных судах с мощностью главных двигателей менее 220кВт, или морских несамоходных судов без собственных механизмов. Объемные насосы другого типа (роторные, винтовые и пр.) легко сочетаются с асинхронными двигателями, но имеют малое к.п.д. и поэтому их производительность находится в пределах 3÷5 м3/ч, когда можно мириться с излишними затратами энергии. Поскольку они обладают самовсасыванием, то используются в системе сбора и осушения нефтесодержащих вод в МО. . За ними сохранилось старое название «льяльные насосы», возникшее в эпоху клепаных судов, у которых в районе перехода от двойного дна к борту устраивались льяла –технологически необходимое уменьшение высоты двойного дна для его

приклепывания к скуловому листу в виде каналов вдоль бортов. В эти углубления заодно собиралась трюмная (льяльная) вода . На сварных судах льяла были заменены сточными колодцами (см. рис. 1.30).

Рис. 1.57. Вихревой насос марки ВК	Вихревые насосы занимают промежуточное положение между льяльными и центробежными насосами (рис.1.57). Их к.п.д. ненамного выше льяльных, они обладают самовсасыванием, но с ростом производительности, из–за конструктивных особенностей, их масса и габариты существенно возрастают, поэтому верхний уровень производительности составляет 10 м3/ч.
Рис. 1.58. Центробежный фекальный насос марки 2СМ	Применяются они в качестве балластно -осушительных на небольших судах. Центробежные насосы без самовсасывания применяются в системах, где они постоянно заполнены водой, например, в противопожарных системах водотушения ( только их требуется устанавливать ниже ВЛ судна порожнем, чтобы в любом случае вода поступала к ним самотеком), фекальные насосы (устанавливаются ниже сточных цистерн).

Особенностью фекальных насосов (рис. 1.58) является способность перекачивать загрязненную воду с большим количеством твердых включений, бумаги и пр.

Небольшие центробежные насосы (производительностью 1÷10 м³/ч) используются в качестве циркуляционных в системах отопления и горячего водоснабжения, в качестве напорных в системах бытового водоснабжения.

Рис.1.59. Насос марки НЦВС: 1 - вакуум­ный воздушный насос; 2-центро­бежный насос; 3- электро­двигатель; 4- поплавковый клапан; 5-входной патрубок; 6-выходной патрубок воды

Самовсасывающие центробежные насосы находят применение в балластно-осушительных системах. Также самовсасывающим должен быть аварийный водопожарный насос, если он установлен выше ВЛ судна порожнем. Для обеспечения самовсасывания центробежных насосов они снабжены водокольцевыми вакуумными насосами вращающимися от одной оси с рабочим колесом центробежного насоса; поплавковый клапан отключает их в момент, когда воздух из трубопровода выкачан, и вода начинает поступать на крыльчатку насоса. На рисунке 1.59 показан насос центробежный вертикальный самовсасывающий (НЦВС). Следует отметить, что для обеспечения всасывания Правилами допускается

использование отдельного средства откачки воздуха из насоса для подъема воды к крыльчатке. В этом качестве может использоваться ручной поршневой насос. Электродвигатели стационарных насосов, сертифицированных Регистром имеют исполнение, позволяющее им работать в затопленном состоянии под напором 10 м вод. ст. (0.1 МПа) в течение 30 минут [158] или сохранять работоспособность после погружения в воду. Кроме того, при вертикальном исполнении электродвигатель может накрывается герметичным колпаком, под которым остается воздушная подушка при затоплении отсека. Это обеспечивает нормальную работу насоса под водой

Эжекторы (рис. 1.60)применяются,как правило, для автономного осушения форпика и балластных цистерн в носовой оконечности судна. Это обусловлено тем, что проводка балластных и осушительных магистралей в носовую оконечность из МО увеличивает массу системы не только за счет длины труб, но и из-за необходимости увеличения диаметра этих труб для снижения гидравлического сопротивления и обеспечения работоспособности системы.

Рис. 1.60. Судовой водоотливной эжектор типа ВЭЖ: 1- патрубок рабочей воды; 2- всасывающий патрубок; 3- сопло; 4 – ребро жесткости; 5 – диффузор; 6 – выходной патрубок

Эжектор удобен еще тем, что к нему не требуется подводка электроэнер­гии со всеми сложными и дорогими сопутствующими атрибутами (кабель, электрощит управления, сигнализация и пр.). Он не требует обслуживания, так как в нем нет движущихся частей. Эжектор действует за счет энергии т.н. «рабочей воды», поступающей из пожарной магистрали.

Количество этой воды равно производительности эжектора, т. е. из выходного патрубка эжектора выдается вдвое больше воды, чем он откачивает (паспортная производительность). При установке эжектора требуется увеличение спецификационной производительности главного водопожарного насоса для компенсации дополнительного расхода воды из пожарной магистрали.

РРР допускает использование эжектора как средства осушения речного судна, дополнительного к основному осушительному насосу, а РМРС разрешает такое использование эжектора только для морских транспортных судов длиной менее 91.5 м, а также барж без собственного источника энергии.

Следует выделить еще одну группу насосов – переносные. Они могут быть различного типа – ручные поршневые, погружные центробежные, погружные эжекторы и др. Эти насосы используются для откачки воды из отсеков, где отсутствуют общесудовые средства осушения.