Пожарные насосы, их эксплуатация

Пожарные насосы, их эксплуатация

Устройство насоса ПН-40У

Техническая характеристика насоса ПН-40У

Неисправности пожарного насоса ПН-40У.

Шестеренчатые и струйные насосы

 

 

Пожарные насосы, их эксплуатация

Насосы — устройство для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом жидкости в результате сообщения ей энергии (кинетической или потенциальной). Различают динамические насосы и объемные насосы. Иногда насосом называют также устройства для сжатия или разрежения газов (напр., вакуумные насосы).

Пожарный центробежный насос для пожарных автомобилей - насосный агрегат, состоящий из собственно насоса, напорного коллектора, запорно-регулирующей арматуры, вакуумной системы заполнения, системы подачи и дозирования пенообразователя.

Динамические насосы - насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием массовых (центробежных) сил и силы жидкостного трения.

Объемные насосы - насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием силы поверхностного давления при изменении объема (рабочего объема) пространства занимаемого жидкостью.

Насосы для пожарных автомобилей в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на:

Насосы нормального давления - одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 2,0 МПа (20 кгс/см²).

Насосы высокого давления - многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 2,0 МПа (20 кгс/см²) до 5,0 МПа (50 кгс/см²).

Насосы комбинированные - пожарные насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.

 

Классификация и основные характеристики насосов

Насосы классифицируют в зависимости от природы сил, под действием которых происходит перемещение перекачиваемой среды в насосе

Рисунок 1 Классификация насосов

2. Устройство насоса ПН-40У

Центробежные насосы являются основными насосами для подачи огнетушащих веществ к месту пожара. Они монтируются на пожарных автомобилях, мотопомпах и применяются в стационарных установках пожаротушения.

Центробежные насосы - это динамический насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с профильными лопатками

Основной частью центробежного насоса является рабочее колесо 2, соединенное с валом 1. Внутри рабочего колеса имеются лопасти изогнутые в сторону вращения. Корпус насоса 5 выполнен в виде спиральной камеры 6 переходящей в напорный патрубок 4.

Перед началом работы насос и всасывающий трубопровод заполняют водой при помощи вакуум-аппарата, иногда воду заливают из цистерны или другой емкости.

Схема центробежного насоса:

1-вал, 2 - рабочее колесо; 3 - всасывающий патрубок: 4 - напорный патрубок; 5 - корпус; 6 – спиральная камера; 7 – уплотнение вала рабочего колеса.

 

Классификация центробежных насосов:

- по числу рабочих ступеней (одноступенчатые, многоступенчатые);

- по расположению вала — горизонтальные и вертикальные насосы и насосы с наклонным расположением вала;

- по величине развиваемого напора (применительно к пожарным центробежным насосам) — нормального (до 200 м.в.с.) и высокого (свыше 200м.в.с.);

- по конструкции рабочего колеса — с открытым или закрытым рабочим колесом;

- по виду подводов с одно или двухсторонним входом;

- пожарные насосы по их расположению в автомобиле могут быть с передним, средним и задним расположением.

Принцип действия центробежных насосов

При вращении рабочего колеса вода, заполняющая каналы между его лопатками, под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса с большой скоростью, поступает в спиральную камеру и далее в нагнетательный трубопровод — выкидную линию. В центральной части насоса, т. е. перед входом воды в рабочее колесо, создается разрежение (вакуум).

Под атмосферным давлением вода из водоема по всасывающему пожарному рукаву устремляется к насосу. Таким образом, вода непрерывно подается насосом.

Пожарный насос ПН-40У. Насосы этой серии устанавливают на автоцистернах и автонасосах. Они обозначаются так: ПН-40У. В этом обозначении ПН – пожарный насос; 40 – максимальная подача насоса 40 л/с; У – универсальный.

Состоит из:

1. корпуса насоса
2. рабочего колеса
3. вала
4. шарикоподшипников
5. масляной ванны
6. сальниковых уплотнителей
7. коллектора
8. напорных задвижек
9. газоструйно- вакуумного аппарата
10. пеносмесителя с обратным клапаном
11. дозатора
12. вакуумного крана
13. сливного краника
14. всасывающего трубопровода

Насос оборудован манометром, мановакуумметром и тахометром. Разрежение в насосе и всасывающем пожарном рукаве создают при помощи вакуум-аппарата, который приводится в действие струей отработавшего газа (газоструйного эжектора).

Эксплуатация.

В процессе эксплуатации следят за показаниями контрольно-измерительных приборов, своевременно смазывают трущиеся детали, проверяют надежность крепления и сальниковые уплотнения, герметичность насоса. После работы воду из насоса выпускают через сливной краник.

Существует несколько способов подачи воды пожарным насосом: из цистерны, открытых водоемов, от водопроводной сети, в перекачку. Им можно также подавать воздушно-механическую пену различной кратности.

 

	Схема центробежного насоса
	1 — краник сливной; 2 — корпус насоса; 3 — кольцо уплотнителыюе; 4 — стакан уплотнительный; 5 — шарикоподшипник радиальный; 6 — вал насоса; 7 — шарикоподшипник радиальный; 8 — корпус привода тахометра; 9 — фланец; 10 —сальник; 11 — червяк привода тахометра; 12 — пробка со щупом; 13 — шестерня привода тахометра; 14 — сальник резиновый каркасный; 15 — пеносмеситель; 16 — гайка; 17 — крышка насоса; 18 — рабочее колесо

 

Пеносмеситель. На насосах ПН-40У установлены пеносмесители ПС-5. Регулируя маховичком 4 положение дозатора 2, возможно подавать 5 различных доз пенообразователя (ПО). При включении рукояткой 7 крана 8 вода из коллектора поступит в сопло 9, а затем в диффузор 10 и во всасывающий патрубок насоса.

Образующееся в камере ПС разрежение обеспечит поступление ПО из пенобака через отверстие 6.

Положение дозатора 2 фиксируется стрелкой 5 на диске 3. Обратный клапан установлен в патрубке с отверстием 6.

Пеносмеситель ПС-5:

1 – корпус; 2 – дозирующий кран; 3 – диск; 4 – маховичок; 5 – стрелка; 6 – отверстие в штуцере подвода; 7 – рукоятка; 8 – кран включения; 9 – сопло; 10 – диффузор

 

 

Кавитация

Кавитация (от лат. cavitas — пустота), образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация разрушает поверхность рабочих колес насосов, гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

В центробежных насосах вследствие кавитации снижаются напор, подача и КПД, разрушаются (эрозия) лопатки рабочего колеса. Кавитация ведет к быстрому износу насоса или к его разрушению из-за вибрации (чаще всего подшипниковых узлов).

Явлению кавитации способствуют растворенный в воде воздух, повышенная температура воды в источнике водоснабжения, большая высота всасывания и негерметичность, малый диаметр и большая протяженность всасывающей линии, эксплуатация насоса на максимальном режиме работы.

При большой высоте всасывания может произойти разрыв сплошного потока всасываемой воды и прекращение работы насоса. Признаком возникновения кавитации служит появление характерного шума и треска и полости насоса.

Снижения возможности появления кавитации в центробежных пожарных насосах достигают выбором источника водоснабжения с минимальной высотой всасывания и минимальной температурой воды, а также обеспечением надежной герметичности всасывающей линии и насоса и уменьшением частоты вращения вала насоса.

Основным средством предупреждения кавитации, обеспечивающим надежную работу насоса, является поддержание достаточного избыточного давления на входе в насос над давлением парообразования, то есть соблюдение такой высоты всасывания насоса, при которой кавитация не возникает.

Достоинствами центробежных насосов являются:

- быстроходность;

- возможность привода от ДВС или электродвигателя;

- конструктивная простота и надежность в эксплуатации;

- низкая чувствительность к механическим примесям;

- непрерывность подачи огнетушащих веществ и возможность ее регулирования в широких пределах;

- возможность работы на себя, что очень важно при временном прекращении подачи воды или при низких температурах в зимнее время;

- высокий КПД при больших значениях подачи огнетушащих веществ по сравнению с другими динамическими насосами (не менее 0,6 для пожарных центробежных насосов (ПЦН) и до 0,9 у центробежных насосов других конструкций).

Недостатками центробежных насосов являются:

- необходимость предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, как самого насоса, так и всасывающей линии (необходимость в устройстве вакуумных или иных заливных систем для предварительного заполнения насоса);

- падение напора с увеличением подачи жидкости;

- подверженность рабочих органов насоса кавитационной эрозии на максимальных режимах работы;

- ограничение частоты вращения рабочего колеса кавитационными явлениями.

 

Струйные насосы

Струйный насос, устройство для нагнетания (инжектор) или отсасывания (эжектор) жидких или газообразных веществ, транспортирования гидросмесей (гидроэлеватор), действие которого основано на увлечении нагнетаемого (откачиваемого) вещества струей жидкости, пара или газа. Соответственно различают жидкоструйные, пароструйные и газоструйные насосы.

Гидроэлеватор пожарный входит в комплект ПТВ каждого пожарного автомобиля. Он используется для забора воды из водоисточников с уровнем воды, превышающим высоту всасывания пожарных насосов. С его помощью можно забирать воду из открытых водоисточников с заболоченными берегами, к которым затруднен подъезд пожарных машин. Он может быть использован как эжектор для удаления из помещений воды, пролитой при тушении пожаров.

Пожарный гидроэлеватор представляет собой устройство эжекторного типа. Вода (рабочая жидкость) от пожарного насоса поступает по рукаву, подсоединенному к головке 7, в колено 1 и далее в сопло 4. При этом потенциальная энергия рабочей жидкости преобразуется в кинетическую энергию. В камере смешения происходит обмен количества движения между частицами рабочей и всасываемой жидкости: при поступнении смешанной жидкости в диффузор 5 осуществляется переход кинетической энергии смешанной и транспортируемой жидкости в потенциальную. Благодаря этому в камере смешения создается разрежение. Этим обеспечивается всасывание подаваемой жидкости. Затем в диффузоре давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения. Это позволяет осуществлять нагнетание воды.

Гидроэлеватор пожарный Г-600А:

1 – колено; 2 – камера; 3 – решетка; 4 – сопло; 5 – диффузор; 6 – головка со-единительная ГМ-80; 7 – головка соединительная ГМ-70

 

Струйные насосы просты по устройству, надежны и долговечны в эксплуатации. Существенным их недостатком является низкий коэффициент полезного действия, его величина не превышает 30 %.

Газоструйный эжекторный насос используется в газоструйных вакуумных аппаратах. С их помощью обеспечивается заполнение всасывающих рукавов и центробежных насосов водой.

Рабочим телом этого насоса являются отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания АЦ. 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, в камере 3 создается разрежение. Эжектируемый из пожарного насоса воздух обеспечивает создание в нем вакуума и, следовательно, заполнение всасывающих рукавов и пожарного насоса водой.

Газовый струйный эжектор:

1 – сопло высокого давления; 2 – корпус насоса; 3 – камера разрежения; 4 – камера смешения; 5 – диффузор

 

Газовые струйные насосы на АЦ используются также для проверки создаваемого вакуума в пожарных насосах.

Газовые струйные насосы обеспечивают заполнение систем всасывания и центробежных насосов при заборе воды с глубины 7 м в течение 30–60 с.

Струйный насос вакуумной системы автоцистерн с дизельными двигателями имеют одну особенность. Для уменьшения сопротивления в системе используется двухступенчатый струйный насос с постоянным подсосом воздух

В насосе имеются два сопла: малое 2 и большое 4. В камеру между ними подводится трубка в, соединяющая струйный и центробежный насосы. При поступлении отработавших газов дизеля по стрелке а большое сопло создает разрежение в камере в и происходит поступление в нее воздуха из насоса по трубке 3 и дополнительное всасывание его из атмосферы (стрелка б). Этот подсос способствует стабилизации работы струйного насоса. Такие струйные насосы используются на АЦ с шасси «Урал» и двигателями ЯМЗ-236(238).

 

Струйный аппарат для вакуумных систем ПН с приводом от дизеля:

1 – экран; 2 – сопло; 3 – трубка от вакуумного крана насоса; 4 – сопло большое; 5 – корпус; 6 – горловина диффузора; 7 – диффузор

Струйные насосы просты по устройству, надёжны и долговечны в эксплуатации, но их КПД не превышает 30%.

Для струйных насосов энергетическим параметром питания служит давление подводимой жидкости.

Достоинствами струйных насосов являются:

- малые габариты;

- простота конструкции;

- простота эксплуатации (легко осуществляется пуск в работу и остановка), допускают переноску и перестановку во время работы;

- отсутствие движущихся, быстро изнашивающихся частей, и как следствие, они долговечность в эксплуатации;

- стабильность разрежения даже при неполном погружении заборной сетки.

К недостаткам струйных насосов следует отнести:

- низкий коэффициент полезного действия (10-30%);

- сложность регулирования подачи;

- отказы в работе при увеличении сопротивления на выходе из диффузора;

- необходимое высокое давление рабочей среды.

 

Пожарные насосы, их эксплуатация

Устройство насоса ПН-40У