Розрахунок параметрів роботи насосних установок пожежних автомобілів.

Вступ.

Основним завданням експлуатації ТЗ є організація та здійснення забезпечення безвідмовного використання ТЗ у підрозділах МНС України.

На підрозділи, що експлуатують ТЗ, покладено:

- своєчасне забезпечення підрозділів ТЗ та іншою пожежною і спеціальною аварійно-рятувальною технікою згідно із встановленими нормами, облік та перерозподіл техніки та ТЗ;

- організація належної експлуатації ТЗ;

- утримання та розвиток матеріально-технічної бази підрозділів МНС України щодо експлуатації ТЗ;

- забезпечення готовності ТЗ до дій за призначенням;

- керівництво технічною підготовкою водіїв та інших спеціалістів, що здійснюють експлуатацію ТЗ;

- узагальнення досвіду роботи щодо експлуатації ТЗ та розробка пропозицій з її удосконалення;

- контроль за експлуатацією і ремонтом ТЗ.

Готовність ТЗ до дій за призначенням (надалі готовність) визначається належним технічним станом, надійністю, наявністю підготовленого особового складу (водіїв, механіків-водіїв, операторів установок та інших спеціалістів (надалі водії)) та повним спорядженням ТЗ.

Загальне керівництво та відповідальність за організацію і діяльність підрозділів щодо експлуатації ТЗ покладено на:

- директора Департаменту МТЗ МНС України;

- начальників ГУ(У) МНС України в Автономній Республіці Крим, областях, м. Києві та м. Севастополі, а також керівників навчальних та науково-дослідних закладів МНС України;

- начальників регіональних рятувальних та спеціалізованого авіаційного загонів, начальника штабу ДСВАРС (Державна спеціальна (воєнізована) аварійно-рятувальна служба);

- начальників управлінь (відділів, відділень, секторів) матеріально-технічного забезпечення ГУ(У) МНС України в Автономній Республіці Крим, областях, містах Києві та Севастополі, а також навчальних та науково-дослідних закладів, регіональних рятувальних та спеціалізованого авіаційного загонів, ДСВАРС;

- директорів (начальників) установ та державних підприємств структури МНС України, пов’язаних із експлуатацією ТЗ;

- начальників підрозділів МНС України.

У 2007 році завдяки збільшенню граничних обсягів видатків з Державного бюджету було провелено закупівлю авіаційної, спеціальної (інженерної, РХБЗ та шкіперсько-водолазної) техніки та обладнання, потужних високо мобільних пересувних засобів механізації (близько 12 тис. одиниць).

Станом на 01.01.2008 в системі МНС з 4487 одиниць спеціальних пожежних автомобілів різного призначення підлягає списанню 4171 одиниця, що становить 92,5% загальної кількості, з них 1826 одиниць відпрацювали більше двох встановлених термінів експлуатації, тобто понад 20 років. Враховуючи, що коштів для придбання спеціальних пожежних автомобілів виділяється лише 4,5% від потреби, темпи старіння перевищують темпи оновлення в 15 разів.

Найбільш скрутне становище склалося з парком автоцистерн. Із 3361 од. техніки 3163 відпрацювали встановлені терміни експлуатації за технічним станом і підлягають списанню, а 1185 одиниць з термінами експлуатації більше 20 років.

У підрозділах майже відсутні технічні засоби для забезпечення гасіння пожеж та рятування людей з будинків висотою 10 поверхів та вище. Із 314 автодрабин 306, що становить 97,4% відпрацювали встановлені терміни експлуатації та підлягають списанню.

Розділ 1.

Розділ 2.

Розрахунок витрат палива та мастильних матеріалів на автомобільному транспорті та оформлення облікових документів.

РОЗРАХУНОК ВИТРАТ ПАЛЬНОГО НА АВТОМОБІЛЯХ ТА АГРЕГАТАХ

Розрахунок витрат пального на АЦ - 40(133)181ГЯ

Вихідні дані:

Автомобіль 1995 року випуску. Базова лінійна норма витрати пального для аварійно-рятувального автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ становить H_s = 54 л/100 км (Наказ Міністерства транспорту N 43 від 10.02.98 м. Київ Про затвердження Норм витрат палива і мастильних матеріалів на автомобільному транспорті (Із змінами, внесеними згідно з Наказами Міністерства транспорту N 893 від 17.12.2002 N 99 від 16.02.2004 Наказом Міністерства транспорту та зв'язку N 973 від 05.08.2008)).

 

Робота АЦ-40(133)181ГЯ в липні 2009 року.

v При прийомі і здачі чергування автомобіль працював 5 хв кожного дня. На роботу з обладнанням витрачається 3 хв, а на роботу без обладнання – 2хв.

Вихідні дані при роботі з обладнанням:

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %.

Нормативна витрата палива на пробіг і роботу автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 31·(Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} )= 31·(21·0,05·(1+0,01·5)+ 2,574·0,03)= 36,57л.

1. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 10 км в важких дорожніх умовах, 120 км – по асфальтобетону, та 120 хв. працював з агрегатом при виїзді на гасіння пожежі по вул. Конота 48.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в важких шляхових умовах – К₂ = 20 %.

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням 240000 чол. – К₃ = 2,4%

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·130·(1+0,01·27,4)+21·2·(1+0,01·5)+ 2,7·0,16=133,96 л.

2. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 2 км в важких дорожніх умовах, 80 км – по асфальтобетону, та 108 хв. працював з агрегатом при виїзді на навчання з гасіння пожеж на елеваторах.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням 240000 чол. – К₃ = 2,4%

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40 (133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·82·(1+0,01·27,4)+21·1,8·(1+0,01·5)+ 2,7·0,25=96,7 л.

3. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 11 км в важких дорожніх умовах, 189 км – по асфальтобетону, та 180 хв. працював з агрегатом при виїзді на гасіння пожежі по вул. Муна 4.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням більше 1,0 млн.чол. – К₂ = 15 %.

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·200·(1+0,01·27,4)+21·3·(1+0,01·5)+ 2,7·0,33=204,63 л.

 

Робота АЦ-40(133)181ГЯ в вересні 2009 року.

v При прийомі і здачі чергування автомобіль працював 5 хв кожного дня. На роботу з обладнанням витрачається 3 хв, а на роботу без обладнання – 2хв.

Вихідні дані при роботі з обладнанням:

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %.

Нормативна витрата палива на пробіг і роботу автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 31·(Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} )= 31·(21·0,05·(1+0,01·5)+ 2,574·0,03)= 36,57л.

1. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 21 км в важких дорожніх умовах, 220 км – по асфальтобетону, та 130 хв. працював з агрегатом при виїзді на гасіння пожежі по вул. Йошича 448.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в важких шляхових умовах – К₂ = 20 %.

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням 240000 чол. – К₃ = 2,4%

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·241·(1+0,01·27,4)+21·2,16·(1+0,01·5)+ 2,7·0,16=213,85 л.

2. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 10 км в важких дорожніх умовах, 200 км – по асфальтобетону, та 100 хв. працював з агрегатом при виїзді на навчання з гасіння пожеж на комбікормовому заводі.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням 240000 чол. – К₃ = 2,4%

- надбавка за роботу в важких шляхових умовах – К₂ = 20 %.

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40 (133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·210·(1+0,01·27,4)+21·1,6·(1+0,01·5)+ 2,7·0,25=180,42 л.

3. З дорожнього листа установлено, що автомобіль АЦ-40(133)181ГЯ здійснив загальний пробіг 12 км в важких дорожніх умовах, 258 км – по асфальтобетону, та 160 хв. працював з агрегатом при виїзді на гасіння пожежі по вул. Лонека 1.

Вихідні дані:

- базова лінійна норма витрати палива для автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ - Hs = 54,0 л/100 км;

- надбавка за експлуатацію більше 8 років – К₁ = 5 %;

- надбавка за роботу в важких шляхових умовах – К₂ = 20 %.

- надбавка за роботу в умовах міста з населенням більше 1,0 млн.чол. – К₂ = 15 %.

Нормативна витрата палива на пробіг автомобіля АЦ-40(133)181ГЯ складає:

Q_н = 0,01·H_s·S·(1+0,01·КЕ)+Н_об·Т_об· (1+0,01· КЕ_c)+Н_{без об}·Т_{без об} = 0,01·54·270·(1+0,01·27,4)+21·2,6·(1+0,01·5)+ 2,7·0,33=243,97 л.

Вступ.

Основним завданням експлуатації ТЗ є організація та здійснення забезпечення безвідмовного використання ТЗ у підрозділах МНС України.

На підрозділи, що експлуатують ТЗ, покладено:

- своєчасне забезпечення підрозділів ТЗ та іншою пожежною і спеціальною аварійно-рятувальною технікою згідно із встановленими нормами, облік та перерозподіл техніки та ТЗ;

- організація належної експлуатації ТЗ;

- утримання та розвиток матеріально-технічної бази підрозділів МНС України щодо експлуатації ТЗ;

- забезпечення готовності ТЗ до дій за призначенням;

- керівництво технічною підготовкою водіїв та інших спеціалістів, що здійснюють експлуатацію ТЗ;

- узагальнення досвіду роботи щодо експлуатації ТЗ та розробка пропозицій з її удосконалення;

- контроль за експлуатацією і ремонтом ТЗ.

Готовність ТЗ до дій за призначенням (надалі готовність) визначається належним технічним станом, надійністю, наявністю підготовленого особового складу (водіїв, механіків-водіїв, операторів установок та інших спеціалістів (надалі водії)) та повним спорядженням ТЗ.

Загальне керівництво та відповідальність за організацію і діяльність підрозділів щодо експлуатації ТЗ покладено на:

- директора Департаменту МТЗ МНС України;

- начальників ГУ(У) МНС України в Автономній Республіці Крим, областях, м. Києві та м. Севастополі, а також керівників навчальних та науково-дослідних закладів МНС України;

- начальників регіональних рятувальних та спеціалізованого авіаційного загонів, начальника штабу ДСВАРС (Державна спеціальна (воєнізована) аварійно-рятувальна служба);

- начальників управлінь (відділів, відділень, секторів) матеріально-технічного забезпечення ГУ(У) МНС України в Автономній Республіці Крим, областях, містах Києві та Севастополі, а також навчальних та науково-дослідних закладів, регіональних рятувальних та спеціалізованого авіаційного загонів, ДСВАРС;

- директорів (начальників) установ та державних підприємств структури МНС України, пов’язаних із експлуатацією ТЗ;

- начальників підрозділів МНС України.

У 2007 році завдяки збільшенню граничних обсягів видатків з Державного бюджету було провелено закупівлю авіаційної, спеціальної (інженерної, РХБЗ та шкіперсько-водолазної) техніки та обладнання, потужних високо мобільних пересувних засобів механізації (близько 12 тис. одиниць).

Станом на 01.01.2008 в системі МНС з 4487 одиниць спеціальних пожежних автомобілів різного призначення підлягає списанню 4171 одиниця, що становить 92,5% загальної кількості, з них 1826 одиниць відпрацювали більше двох встановлених термінів експлуатації, тобто понад 20 років. Враховуючи, що коштів для придбання спеціальних пожежних автомобілів виділяється лише 4,5% від потреби, темпи старіння перевищують темпи оновлення в 15 разів.

Найбільш скрутне становище склалося з парком автоцистерн. Із 3361 од. техніки 3163 відпрацювали встановлені терміни експлуатації за технічним станом і підлягають списанню, а 1185 одиниць з термінами експлуатації більше 20 років.

У підрозділах майже відсутні технічні засоби для забезпечення гасіння пожеж та рятування людей з будинків висотою 10 поверхів та вище. Із 314 автодрабин 306, що становить 97,4% відпрацювали встановлені терміни експлуатації та підлягають списанню.

Розділ 1.

Розрахунок параметрів роботи насосних установок пожежних автомобілів.

Вихідні дані:

Визначити сумарний ККД η відцентрового пожежного насоса, ефективну та споживану потужності Nк₁ Nсп₁, повний напір на насосі Н₁, втрати напору у всмоктувальній та напірній лініях h_вс h_н, вакууметричну Н_в та геометричну Н_вс висоту всмоктування, якщо при заборі та подачі води з відкритого вододжерела в цілях пожежогасіння по n_р.в=1_. всмоктувальним та n_р.н.=1 напірним прогумованим рукавам діаметром d_р=66мм, отримано певні покази мановакууметра низького тиску р_н=0,012 МПа, та мановакууметра високого тиску р_в=0,56 МПа, насос створює продуктивність Q₁ =18л/с при кількості обертів валу насоса n₁=1450об/хв. Пожежний автомобіль встановлений на висоті h_{н.р.м .}=0м. над рівнем моря. Умовою задається вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків ∆z=0,7м, діаметри всмоктувального d_вс=200мм та напірного d_нп=70мм патрубків насосу, об'ємні втрати рідини в насосі Q_о=5,2л/с, втрати напору на подолання гідравлічних опорів в насосі Н_г=5,36м.в.ст. та втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу N_м=9,14кВт.

Через певні проміжки часу кількість обертів валу насоса було змінено у декількох режимах до величин n₂=1690об/хв, n₃=1515об/хв, n₄=960об/хв, n₅=1710об/хв, n₆=1665об/хв. Визначити продуктивність Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆ споживану потужність Nсп₂, Nсп₃, Nсп₄, Nсп₅, Nсп₆ та напір Н₂ Н₃, Н₄, Н₅, Н₆ на насосі після зміни режимів роботи двигуна та відобразити залежність продуктивності, напору та потужності від кількості обертів валу насосу.

РІШЕННЯ:

1.1. Визначення абсолютних швидкостей потоку рідини на вході в насос і на виході з насоса:

- на вході

- на виході

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_вс – діаметр всмоктувального патрубка, м

d_нп – діаметр напірного патрубка, м

 

1.2. Визначення напору, що розвиває в заданих умовах насос за показами мановакууметрів низького та високого тисків.

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, Н/м²

р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, Н/м²

∆z – вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків, м

ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

С₂ – абсолютна швидкість потоку рідини на виході з насосу, м/с

 

1.3. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

де S _вс та S _н – коефіцієнти опору ліній всмоктування та нагнітання (Додаток А)

Q – кількість рідини, що входить та виходить із насосу, л/с

n_р – кількість рукавів

 

1.4. Визначення ефективної потужності пожежного насоса.

 

де ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

Q – продуктивність насоса, м³/с

Н – висота підйому рідини (напір на насосі), м.в.ст.

 

1.5. Визначення повного ККД насосу при номінальних режимах роботи двигуна.

 

де η _о, η _г, η _м – ККД об’ємний, гідравлічний та механічний

Об’ємний ККД визначають за формулою:

де Q – кількість рідини, що виходить із насосу, л

Q + Q_{о –} кількість рідини, що входить у насос, л

Q_о – об’ємні втрати (витікання) рідини в насосі, л

 

Гідравлічний ККД вираховують за формулою:

де Н – дійсний напір насосу, м.в.ст.

Н + Н_г – теоретичний напір насосу, м.в.ст.

Н_г – втрати напору на подолання гідравлічних опорів, м.в.ст.

 

Механічний ККД визначають за формулою:

де N_к – ефективна потужність насосу, Вт

N_к + N_м – потужність на валу насосу, Вт

N_м – втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу, Вт

 

1.6. Визначення потужності, яка використовується насосом (споживана потужність).

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

 

1.7. Визначення вакууметричної та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

Вакууметричну висоту всмоктування визначають за формулою:

де р_б – барометричний тиск, м.в.ст. (додаток Б)

ρ – густина рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

p_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, м.в.ст.

 

Геометричну висоту всмоктування визначають за формулою:

де Н_в – вакууметрична висота всмоктування, м.в.ст.

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

g – прискорення вільного падіння, м²/с

h_вс – втрати напору у всмоктувальній лінії, м.в.ст.

1.8. Визначення продуктивності Q_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

Визначення продуктивності насоса Q₂ при кількості обертів валу насоса 1690 об/хв.

Визначення продуктивності насоса Q₃ при кількості обертів валу насоса 1515 об/хв.

Визначення продуктивності насоса Q₄ при кількості обертів валу насоса 960 об/хв.

Визначення продуктивності насоса Q₅ при кількості обертів валу насоса 1710 об/хв.

Визначення продуктивності насоса Q₆ при кількості обертів валу насоса 1665 об/хв.

 

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

Рис.1.1. Графічна залежність продуктивності насосу від зміни режимів роботи двигуна

 

1.9. Визначення напору на насосі Н_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

Визначення напору на насосі Н₂ при кількості обертів валу насоса 1690 об/хв..

Визначення напору на насосі H₃ при кількості обертів валу насоса 1515 об/хв.

Визначення напору на насосі H₄ при кількості обертів валу насоса 960 об/хв.

 

Визначення напору на насосі H₅ при кількості обертів валу насоса 1710 об/хв.

 

Визначення напору на насосі H₆ при кількості обертів валу насоса 1665 об/хв.

 

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

 

 

Рис.1.2. Графічна залежність напору на насосі від зміни режимів роботи двигуна

 

 

1.10. Визначення споживаної потужності Nсп_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

Визначення споживаної потужності Nсп₂ при кількості обертів валу насоса 1690 об/хв.

Визначення споживаної потужності Nсп₃ при кількості обертів валу насоса 1515 об/хв.

Визначення споживаної потужності Nсп₄ при кількості обертів валу насоса 960 об/хв.

Визначення споживаної потужності Nсп₅ при кількості обертів валу насоса 1710 об/хв.

Визначення споживаної потужності Nсп₆ при кількості обертів валу насоса 1665 об/хв.

 

де N₁ – споживана потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, кВт.

N₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

 

Рис.1.3. Графічна залежність споживаної потужності насосу від зміни режимів роботи двигуна

 

 

Розділ 2.