Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация (стр. 15 )

11. Запишите уравнение Д.Бернулли для полной энергии удельной единицы массы жидкости.

12. Запишите и объясните характер изменения величины Е, из условий движения жидкости.

13. Запишите уравнение Д.Бернулли для полного гидродинамического напора в любом сечении трубопровода и объясните значение его членов.

14. Рассмотрите работу насоса, расположенного ниже уровня перекачиваемой жидкости и определите величину напора всасывания для этой установки.

15. Рассмотрите работу насоса, расположенного выше уровня перекачиваемой жидкости и определите величину напора всасывания для этой установки.

 

Глава 2

ВОЗДУШНЫЕ КОМПРЕССОРЫ И СУДОВЫЕ ВЕНТИЛЯТРОЫ

 

ПОРШНЕВОЙ ВОЗДУШНЫЙ КОМПРЕССОР

Сжатый воздух широко применяется на судах, например, для пуска дизелей или для очистки механизмов при уходе за ними. Воз­дух под давлением 2,5 МПа и выше обычно получают в многосту­пенчатом компрессоре.

 

Двухступенчатый воздушный компрессор:

1 — масляный насос; 2 — ручной клапан продувания; 3 — поршень второй ступени; 4 — вса­сывающий клапан второй ступени; 5 — нагнетательный клапан второй ступени; 6 —всасываю ­- щий клапан первой ступени; 7 — нагнетательный клапан первой ступени в компрессоре.

Воздух в компрессоре сжимается сначала в первой ступени, охлаждается и затем сжимается до более высокого давления во второй ступени, затем снова охлаждается и сжимается в следующей ступени. Наиболее часто применяется двухступенча­тый компрессор; (один из таких компрессоров показан на рисунке.

При ходе всасывания воздух заполняет цилиндр первой ступени через глушитель, фильтр и всасывающий клапан первой ступени. Всасывающий клапан закрывается, когда поршень будет в н. м. т., после чего начинается сжатие воздуха. Когда давление воздуха до­стигает значения, заданного для первой ступени, начинается нагне­тание воздуха через нагнетательный клапан в холодильник первой ступени. Таким же образом происходит всасывание и сжатие в ци­линдре второй ступени, в котором благодаря его меньшему объему достигается более высокое давление. После выхода через нагнета­тельный клапан второй ступени воздух снова охлаждается и по­дается в баллон сжатого воздуха.

Компрессор имеет жесткий картер, в котором устанавливают три рамовых подшипника коленчатого вала. Блок цилиндров имеет сменные цилиндровые втулки. К движущимся частям компрессора относятся поршни, шатуны и цельный двухколенный коленчатый вал. Сверху на блок цилиндров устанавливается головка цилиндра первой ступени, а на нее — головка цилиндра второй ступени. В обеих головках помещаются всасывающие и нагнетательные кла­паны. Приводимый от коленчатого вала цепным приводом масля­ный зубчатый насос обеспечивает подачу смазки к рамовым под­шипникам, а через сверления в коленчатом валу — к обоим шатун­ным подшипникам. Вода для охлаждения компрессора подается от собственного насоса или от системы охлаждения в машинном отделении. Вода поступает в блок цилиндров, в котором помещаются холодильники обеих ступеней, в головку первой ступени, а затем в головку второй ступени.

Предохранительный клапан на блоке цилиндров служит для предотвращения аварии компрессора в случае, если разорвется трубка холодильника и сжатый воздух начнет поступать в полость охлаждения. Воздушные предохра­нительные клапаны устанавливают на выходе воздуха из первой и второй ступеней. Клапаны рас­считываются на 10%-ное избы­точное давление. На выходе из холодильника второй ступени ус­танавливается плавкая предохра­нительная пробка для контроля за температурой подаваемого компрессором воздуха, благодаря чему осуществляется защита воздушных баллонов и трубопроводов от чрезмерно нагретого воздуха. Из-за того что приводные электродвигатели компрессоров работают на переменном токе и имеют постоянную частоту вращения, для уменьшения подачи применяют различные виды устройств, разгружающих цилиндры компрессора. Такое устройство осуществляет удержание всасывающих клапанов ком­прессора в открытом положении.

На холодильниках устанавливают краны продувания. При их открытии компрессор разгружается и воздуха не подает. При пуске компрессор должен работать без нагрузки. В этом случае пусковой момент будет небольшим, а воздушные каналы будут очищаться от накопившейся влаги, которая может оказывать отрицательное воз­действие на смазку, вызывать образование водомасляной эмульсии внутри воздушных трубок, что в свою очередь может привести к воспламенению и взрыву в трубках.

После пуска приводного электродвигателя частота вращения вала компрессора постепенно увеличивается. В это время необхо­димо следить за тем, чтобы давление смазочного масла поднялось до заданного значения. Прекращается продувка холодильника пер­вой, а затем второй ступени, и компрессор начинает работать. Про­веряют краны к манометрам ступеней, чтобы показания маномет­ров были правильными. Если продувка холодильников осуществ­ляется вручную, то краны продувки необходимо периодически при­открывать для удаления влаги из холодильника.

Во время работы, компрессора периодически контролируется подача охлаждающей; воды и температура воздуха, воды и масла.

При остановке компрессора вначале открывают краны продув­ки первой и второй ступеней, а затем дают компрессору поработать на холостом ходу в течение 2—3 мин. За это время холодильники очищаются от конденсата. После этого двигатель компрессора оста­навливают, а краны продувки оставляют открытыми.

Если компрес­сор останавливают на длительное время, разобщительные клапаны охлаждения компрессора следует закрыть.

В последнее время на судах компрессоры работают обычно в автоматическом режиме. В этом случае требуется лишь немного дополнительного оборудования. Необходимо наличие разгрузочного устройства, которое гарантировало бы пуск компрессора без на­грузки, и включение его под нагрузку лишь после того, как будет достигнута необходимая частота вращения.

ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР.

Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30 %.

Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.

Рис. 32. Винты компрессора.

Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.

Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.

Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.

Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.

При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.

Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.

Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.

Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.

 

ВОЗДУХОХРАНИТЕЛИ.

Каждый вновь изготовленный баллон подвергают первоначальному освидетельствованию; гидравлическому испытанию на прочность давлением, равным 1,5 рабочего давления - для сварных и цельнотянутых с любым рабочим давлением, рабочему плюс 1,4 МПа - для клепаных с давлением больше 2,8 МПа; воздушному испытанию (после гидравлического) рабочим давлением в течение 4 часов.

После установки на судне, воздухохранители со всеми трубопроводами и арматурой подвергают воздушному испытанию в течение 24 часов.