Пожарные насосы их классификация и характеристики

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

 

 

 

Кафедра пожарной безопасности

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа

по дисциплине  «введение в специальность»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Арсланов Р. И. ПБ-309

Проверил: Перминов В. П.

 

 

 

 

Уфа 2013

Содержание

 

Введение  3

1. Термины и определения        4
2. Классификация и основные характеристики насосов   5
3. Объемные насосы         6
1. Поршневые насосы        7
4. Динамические насосы        8
1. Вихревые насосы        8
5. Струйные насосы         9
1. Гидроэлеватор пожарный Г-600      11

Заключение          17

Список литературы         18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Пожарные автоцистерны являются основными техническими средствами, с помощью которых ликвидируется наиболее часто возникающая чрезвычайная ситуация – пожар. Главным специальным агрегатом автоцистерны является пожарный насос.

Для решения задач организации правильной эксплуатации пожарных насосов, конструирования новых их образцов необходимо изучить существующие конструкции, сделать анализ их эксплуатационных свойств. Такие знания чрезвычайно важны и на настоящем этапе, когда на пожарные автоцистерны отечественного производства устанавливаются насосы зарубежного производства. Причем их выбор не всегда обусловлен экономическими и эксплуатационными преимуществами.

В данной работе будут рассмотрены пожарные насосы их классификация и характеристики. В частности будут рассмотрены объемные насосы на примере  поршневых насосов, динамические на примере вихревого насоса и более подробно струйные насосы на примере Гидроэлеватора Г-600. Также рассмотрим характеристики насоса и способы его применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Термины и определения

 

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).

Подача насоса (Q) — это количество жидкости проходящей через насос за единицу времени, чаще всего указывают в объемных единицах м3/с или л/с. В зарубежной практике подачу насоса принято указывать в л/мин.

Напор-высота, на которую жидкость или газ способны подняться под действием статического давления, разности высот и скоростей. Его величина выражается в метрах водяного столба, условно поднятого выше уровня насоса, зависит от мощности, типа и конструкции насоса.

Пожарный центробежный насос для пожарных автомобилей - насосный агрегат, состоящий из собственно насоса, напорного коллектора, запорнорегулирующей 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 нормального давления - одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 2,0 МПа .

Насосы высокого давления - многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 2,0 МПа.

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

 

2. Классификация и основные характеристики насосов

 

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

 

Насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием массовых сил и силы жидкостного трения называются динамическими, а насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием силы поверхностного давления при изменении объема пространства занимаемого жидкостью — объемными.

 

3. Объемные насосы

 

Объемные насосы по своему конструктивному исполнению подразделяются на насосы поршневые, шестеренные, пластинчатые (шиберные), мембранные и водокольцевые.

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

- насосы нормального давления;

- насосы высокого давления;

- комбинированные.

Коэффициент полезного действия при работе насоса в номинальном режиме должен быть не менее:

- для насосов нормального  давления не ниже 0,6;

- для насосов высокого  давления не ниже 0,45.

Насосы пожарных автомобилей работают от двигателей внутреннего сгорания - это одна из основных технических особенностей, которую необходимо учитывать при разработке и эксплуатации насосов.

По энергетическим параметрам насосы пожарных автомобилей должны соответствовать параметрам двигателя, от которого они работают, иначе не будут полностью реализованы технические возможности насосов или двигатель будет работать в режиме низкого значения КПД и большого удельного расхода топлива.

Насосные установки некоторых пожарных автомобилей (например, аэродромных) должны работать на ходу при подаче воды из лафетных стволов.

Насосные установки пожарных автомобилей должны без снижения параметров работать длительное время при подаче воды в условиях низких и высоких температур.

Насосы должны иметь по возможности малые габариты и массу для рационального использования грузоподъемности пожарного автомобиля и его кузова.

Управление насосной установкой должно быть удобным, простым и при возможности автоматизированным,

Насосы должны иметь низкий уровень шума и вибрации при работе.

Одно из важных требований, обеспечивающих успешное тушение пожара, надежность насосной установки.

 

1. Поршневые насосы

 

Основными конструктивными элементами поршневых насосов являются: цилиндр, всасывающий и нагнетательный клапана, поршень или плунжер(, механизм движения (кривошипно-шатунный, крейцкопфный, эксцентриковый).

Принцип действия поршневого насоса основан на периодическом изменении рабочего объема заключенного между поршнем и головкой цилиндра.

Рисунок 2. Схемы поршневых насосов а - простого действия; б - двойного действия; в - дифференциального действия; S - ход поршня

 

В зависимости от особенностей процесса нагнетания поршневые насосы бывают:

простыми — за два хода поршня (один цикл) происходит одно всасывание и одно нагнетание жидкости (а);

двойного действия — за один цикл происходит два всасывания и два нагнетания (б);

дифференциальными — за один цикл происходит одно всасывание и два нагнетания по половине объема (в).

Недостатками поршневых насосов является неравномерность подачи сложность конструкции, наличие подвижных уплотнений, тихоходность, невозможность регулировать подачу дросселированием.

 

4. Динамические насосы

4.1 Вихревые насосы

 

Вихревые насосы по принципу действия относятся к смешанным насосам, т.к. их работа основана на действии сил трения и инерции. Рабочее колесо вихревого насоса аналогично колесу центробежного насоса, засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю часть, в результате чего возникает продольный вихрь. При прохождении жидкости через рабочее колесо в вихревом насосе, как и в центробежном, увеличиваются кинетическая энергия жидкости и потенциальная энергия давления.

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками, помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцовыми зазорами. В боковых и периферийных стенках корпуса имеется концентрический канал 2, начинающийся у входного отверстия и заканчивающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Перекачиваемая жидкость поступает во входной патрубок 5 , перемещается по нему рабочим колесом к напорному патрубку 3 и выходит через него.

Рисунок 3. Схема закрытовихревого насоса

 

5. 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.

Жидкость (газ), подаваемая к струйному насосу под давлением, называется рабочей, а подсасываемая жидкость (газ) - эжектируемой.

Рисунок 4. Схема струйного насоса: 1- вакуумная камера, 2- подвод эжектирующей среды, 3- сопло, 4- диффузор, 5- отвод эжектируемой и эжектирующей.

 

Рабочая (эжектирующая) среда под давлением подходит к соплу 3. На выходе из сопла рабочая среда, имеет максимальную скорость и обладает определенной кинетической энергией. Увеличение скорости потока рабочей среды приводит к уменьшению давления в струе и вакуумной камере 1 ниже атмосферного. Эжектируемая среда под действием атмосферного давления поступает в вакуумную камеру и уносится струей рабочей среды в расширяющуюся камеру диффузора 5, где скорость течения эжектируемой и эжектирующей среды падает (скоростной напор), а ее пьезометрический напор (давление) соответственно возрастает.

Иными словами, действие струйного насоса состоит из трёх процессов:

1. Преобразование потенциальной  энергии рабочей среды в кинетическую (в коническом сходящемся насадке, сопле насоса);

2. Сложение количеств  движения потока рабочей среды  и эжектируемой среды в вакуумной  камере 1;

3. Переход кинетической  энергии смеси рабочей эжектирующей  и транспортируемой (эжектируемой) сред в потенциальную в диффузоре.

 

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.

Большое влияние на подачу струйных насосов оказывают физические свойства перекачиваемой среды. Подача насоса резко снижается при откачивании более вязкой жидкости или жидкости с высоким значением упругости паров. Так, например подача пенообразователя, имеющего большую вязкость и бромэтила, имеющего более высокую упругость паров, чем эти характеристики у воды, снижается соответственно на 15 и 40% по отношению к подаче воды.

В пожарной аварийно-спасательной технике нашли применение струйные насосы двух видов — газоструйные и водоструйные. Газоструйный насос используют в вакуумной системе, а водоструйный насос используется в качестве пеносмесителя и как гидроэлеватор.

 

1. Гидроэлеватор пожарный Г-600

 

Гидроэлеватор пожарный Г-600 предназначен для забора воды из открытых водоисточников, которые находятся ниже уровня насоса до 20 м и удалены от пожарного автомобиля на расстоянии до 100м или из открытых источников водоснабжения.