Классификация насосов, применяемых в пожарной аварийно-спасательной технике.

1.2. Насосы — устройство для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом жидкости в результате сообщения ей энергии (кинетической или потенциальной). Иногда насосом называют также устройства для сжатия или разрежения газов (напр., вакуумные насосы) и для перемещения материалов (цемента и др.) потоком газа [1].

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

Таких сил три: массовая сила (инерции), жидкостное трение (вязкости), сила поверхностного давления.

Насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием массовой силы 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. В объемных насосах перемещение перекачиваемой среды происходит под действием силы поверхностного давления при изменении объема пространства занимаемого поршнем и головкой цилиндра. Объемные насосы по конструктивному исполнению подразделяются на насосы поршневые, шестеренные, пластинчатые (шиберные), мембранные и водокольцевые

Поршневые насосы

Основными конструктивными элементами поршневых насосов являются: цилиндр, всасывающий и нагнетательный клапана, поршень или плунжер, механизм движения (кривошипно-шатунный, крейцкопфный, эксцентриковый).
Недостатками поршневых насосов является неравномерность подачи, сложность конструкции, наличие подвижных уплотнений, тихоходность, невозможность регулировать подачу дросселированием (прикрытием задвижки), износ в узлах трения (поршень-цилиндр, подвижные уплотнения). Достоинства: не требуют заливки, имеется возможность создания высоких давлений, производительность прямо пропорциональна оборотам приводного двигателя.

Шиберные (пластинчатые) насосы

Схема шиберного насоса: 1-ротор; 2 - шиберы; 3 - объем между шиберами; 4 – корпус

Принцип действия шиберного насоса основан на периодическом изменении рабочего объема заключенного между статором, ротором и двумя соседними шиберами.

Достоинством шиберных насосов является отсутствие необходимости предварительного заполнения жидкостью, а их производительность прямо пропорциональна оборотам двигателя, компактны. Шиберные насосы могут создавать напоры 16 – 18 МПа, обеспечивают забор воды с глубины до 8,5 м при КПД равном 0,8 - 0,85. Они характеризуются постоянной подачей жидкости и работают в диапазоне 500-2500 об/мин. Их КПД в зависимости от частоты вращения и давления составляет 0,65-0,85. Недостатком является наличие подвижных уплотнений и необходимость изготовления деталей с высокой точностью

Водокольцевые насосы

Схема водокольцевого насоса: 1-ротор; 2 - объем между лопатками; 3 – всасывающий канал; 4 - водяное кольцо; 5 – корпус; 6 - нагнетательный канал; 7- нагнетательное окно; 8 – всасывающее окно

Принцип действия водокольцевого насоса

Ротор 1 с радиальными лопатками эксцентрично размещен в цилиндрическом корпусе 5. Корпус насоса предварительно заполняется водой. При вращении ротора в направлении стрелки вода отбрасывается к периферии, образуя водяное кольцо 4. пространственный объем 2, заключенный между лопатками ротора сначала увеличивается, а затем уменьшается. Таким образом, происходит всасывание и нагнетание воды. Всасывающий 3 и нагнетательный 6 патрубки расположены в торцевой части насоса. С помощью данного насоса можно создавать вакуум до 9 м вод.ст., поэтому он использовался в качестве вакуумного насоса для заполнения всасывающей линии и всасывающей полости центробежного насоса водой. Недостатком водокольцевого насоса является низкий КПД равный 0,2 - 0,27.

Шестеренные насосы

Шестеренные (ротационные) насосы являются объемными насосами, действующими по принципу вытеснения перекачиваемой жидкости. Всасывание и вытеснение жидкости у таких насосов осуществляют зубья, вращающихся в рабочих полостях шестерен. Существуют конструкции шестеренных насосов с внешним и внутренним зацеплением шестерен. Наиболее распространенным типом шестеренного насоса является насос с шестернями внешнего зацепления. Чаще всего применяются насосы, состоящие из пары прямозубых шестерен с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 10 МПа и реже 20 МПа

. Схема шестеренного насоса: 1- корпус; 2- шестерня: 3 – полость между зубьями (элементарный рабочий объем); 4 – шестерня; 5 – вал; 6 – всасывающая полость; 7 – вал; 8 – нагнетательная полость

При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, во всасывающей полости 6 зубья шестерен выходят из зацепления и освобождают в соответствующей впадине некоторой объем. Жидкость под влиянием атмосферного давления заполняет впадины между зубьями и переносится в нагнетательную полость 8. При входе зубьев в зацепление объем, занимаемый ими, уменьшается, и жидкость выталкивается в напорный патрубок. Таким образом, за один оборот шестерен в напорный патрубок подается объем воды, равный объему впадин между зубьями.

Достоинства — не требуется заливка водой (т.е. обладают самовсасыванием), отсутствие вакуумных систем, подача пропорциональна оборотам, простота и технологичность конструкции, давление прямо пропорционально оборотам, быстроходность, компактность, малые габариты и масса, надежность в работе при высоте всасывания до 6,5 м, пригодность для перекачивания разнообразных жидкостей, а также быстроходность, позволяющая использовать в качестве привода как электродвигатели, так и двигатели внутреннего сгорания.К недостаткам шестеренных насосов можно отнести трение в уплотнительных узлах, что обусловливает необходимость в надежных уплотнениях и чувствительность к абразивным загрязнениям.

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

Центробежный насос - это динамический насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с профильными лопатками.Центробежные насосы являются основными насосами для подачи огнетушащих веществ к месту пожара. Они монтируются на пожарных автомобилях, мотопомпах и применяются в стационарных установках пожаротушения.

Основные конструктивные элементы центробежного насоса

1-вал, 2 - рабочее колесо; 3 - всасывающий патрубок (подвод); 4 - напорный патрубок (отвод); 5 - корпус; 6 - спиральная камера;уплотнение вала рабочего колеса

Принцип действия ЦН

Обязательным условием работы центробежного насоса является предварительное заполнение его перед пуском жидкостью.

Достоинства — быстроходны, удобны для привода от ДВС или электродвигателя, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, обладают малой чувствительностью к механическим примесям, т.к. не имеют клапанов, обеспечивают непрерывную подачу и возможность ее регулирования в широких пределах, обеспечивают возможность работы на себя, что очень важно при временном прекращении подачи воды, а также в зимнее время, при больших подачах имеют более высокий КПД чем другие динамические насосы (не менее 0,6 для пожарных центробежных насосов (ПЦН) и до 90% у других конструкций). Недостатки — требуют заполнения водой как самого насоса, так и всасывающей линии, что требует устройства вакуумных или заливных систем, напор падает с увеличением подачи, подвержены кавитации на максимальных режимах работы, частота вращения рабочего колеса ограничена кавитационными явлениями.

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.

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

Достоинства — Струйные насосы следующие достоинства: простота конструкции, малые габариты, отсутствие движущихся, быстро изнашивающихся частей; простота эксплуатации (легко осуществляется пуск в работу и остановка), допускают переноску и перестановку во время работы; невозможность срыва вакуума при обнажении вакуумной камеры (всасывающей сетки). Недостатки: струйных насосов следует отнести малый коэффициент полезного действия (10-26%); сложность регулировки подачи; отказы в работе при увеличении сопротивления на выходе из диффузора; высокое давление рабочей Среды. Большое влияние на подачу струйных насосов оказывают физические свойства подсасываемой среды. Подача насоса резко снижается при подсасывании более вязкой жидкости или жидкости с высоким значением упругости паров. Так, например, пенообразователя, имеющего большую вязкость, подсасывается 85% по отношению к воде, а бромэтила-60%, так как у них плотность и упругость паров выше этих показателей воды.

Номинальная подача насоса (Q ном) - подача насоса при номинальном давлении Рном, номинальной геометрической высоте всасывания hг.ном и номинальной частоте вращения рабочего колеса nном.

n 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, которая зависит от мощности, типа и конструкции насоса и имеет размерность - метр (м. вод. ст.).

n Мощность (N) - физическая величина, измеряемая отношением работы A к промежутку времени t, в течение которого она совершена. Если работа совершается равномерно, то N = A / t. Измеряется в ваттах. Различают полезную и потребляемую мощности. Насосы обычно характеризуются не полезной, а потребляемой мощностью. Потребляемой мощностью насоса N называется мощность, подводимая к рабочим органам насоса. Она всегда больше полезной мощности на потери, которые оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД) насоса η.

n Коэффициент полезного действия насоса (η) – это характеристика эффективности насоса в отношении преобразования энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии (превращенной в работу при перемещении перекачиваемой среды) к суммарному количеству энергии, переданной насосу.

n Высота всасывания (Н) представляет собой разность отметок оси насоса (zв.о) и свободного уровня жидкости (z1), которую всасывает насос.

17. Организация технической службы: назначение, основные задачи, структура.

техническая служба органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям - вид службы, организуемой в органах и подразделениях по чрезвычайным ситуациям в целях технического обеспечения при проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ, а также хозяйственной деятельности органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям

Органы областного (Минского городского) управления технической службы возглавляет заместитель начальника УМЧС по тылу (он же начальник отдела техники и вооружения УМЧС).

В состав технической службы УМЧС входят следующие структурные подразделения:

· отдел техники и вооружения;

· отдел материально-технического обеспечения;

· отделение связи и оповещения;

· вещевая служба.

Непосредственное поддержание парка технических средств в исправном работоспособном состоянии, а также контроль за надлежащей эксплуатацией пожарной аварийно-спасательной техники в оперативных подразделениях каждого гарнизона осуществляют специализированные подразделения технической службы. Помимо проведения полного объема работ по ТО-2 данные подразделения осуществляют:

· восстановление работоспособности технических средств путем проведения всех видов ремонта;

· испытание пожарного и аварийно-спасательного оборудования;

· изготовление отдельных видов новых образцов техники;

· материально-техническое обеспечение оперативных подразделений.

В зависимости от объема выполняемых работ по техническому обслуживанию и ремонту подразделения технической службы делятся на производственно-технические центры (наиболее крупные подразделения технической службы, обслуживающие 200 и более единиц находящихся в эксплуатации пожарных аварийно-спасательных автомобилей и других транспортных средств), части и отдельные посты технической службы. Особенностью подразделений технической службы является то, будучи подразделениями областных (Минского городского) УМЧС, они специализируются на производственной деятельности по техническому обслуживанию и ремонту технических средств гарнизона.

Основными задачами технической службы являются:

обеспечение технической готовности технических средств, оборудования, инструмента и средств связи, находящихся на вооружении органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям;

техническое обеспечение деятельности подразделений по чрезвычайным ситуациям;

организация эксплуатации технических средств, оборудования и инструмента;

изготовление отдельных видов новых образцов технических средств, оборудования и инструмента.

 

 

18. Устройство, принцип действия, техническая характеристика насоса ПН-40УВ, конструктивные особенности центробежных насосов ПН-60, ПН-110.