Федеральное агентство по рыболовству
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Морских технологий энергетики и транспорта
Кафедра «Эксплуатация водного транспорта»
Испытания поршневого насоса
Методические указания к лабораторным занятиям
по дисциплине «Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, систем и устройств» для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Астрахань – 2018
Авторы:
Сахно К.Н. – д.т.н., профессор кафедры «Эксплуатация водного транспорта»;
Колядин Е.А. – к.т.н., доцент кафедры «Эксплуатация водного транспорта»;
Соколов П.В. – доцент кафедры «Эксплуатация водного транспорта»
Рецензент:
Романов А.В. – Руководитель группы по контролю строительства Центральной технологической платформы Управления морских объектов обустройства ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», инженер-механик
Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании учебно-методического совета ИМТЭиТ «27» марта 2018 года, протокол №8.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Общие организационно-методические указания………….4
1. Техника безопасности при работе в лаборатории………………….....4
2. Цель работы …………………………………………..……....................5
3. Описание насосной установки………………………………….……….5
4. Методика проведения испытаний……………………………………….7
5. Обработка результатов испытаний……………………………..…….....9
6. Эксплуатация поршневых насосов и техническая диагностика........14
Литература………..……………………………………………….…………18
ВВЕДЕНИЕ
Поршневые насосы используются в системах общесудового назначения и гидродроприводе механизмов и систем, в специальных системах. Широкое применение поршневых насосов объясняется рядом их положительных свойств: надежностью, способностью всасывания без заполнения их водой, возможностью регулировать подачу независимо от напора, простотой обслуживания и достаточно высоким к.п.д.
К недостаткам поршневых насосов следует отнести большие габаритные размеры, массы и сложность конструкции в связи с установкой клапанных механизмов.
1. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
1. Насосные установки относятся к категории лабораторных установок, к эксплуатации которых допускаются лишь студенты, прошедшие собеседование с преподавателем по технике безопасности.
2. Включение установки без разрешения преподавателя категорически запрещается.
3. Перед пуском установок в работу необходимо проверить:
- исправность изоляции проводов и надежность заземления
- отсутствие посторонних предметов
- исправность манометров
- надежность защитных ограждений
4.В случае появления стуков и ударов, а также нарушения нормального
режима работы машины, установка должна быть немедленно остановлена.
5. Пуск и обслуживание установки должен быть проведен в полном соответствии с инструкцией по обслуживанию.
2.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Ознакомление с конструкцией плунжерного кривошипного дозировочного насоса.
2. Освоение правил эксплуатации насосов.
3. Получение опытным путем основных характеристик насоса
4. Изучение комплекса измерительной и регистрирующей аппаратуры.
5. Диагностирование технического состояния поршневого насоса.
3.ОПИСАНИЕ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Принципиальная схема установки представлена на рис.1. Плунжерный кривошипный насос 1 приводится в движение от электродвигателя 2 через понижающий редуктор. Передаточное число редуктора i=14. Электродвигатель постоянного тока, в связи c чем предусмотрена возможность регулирования частоты вращения ротора с помощью тиристорного преобразователя тока. Редуктор одноступенчатый с червячной передачей. Всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапана вмонтированы в клапанной коробке. Перепускной предохранительный клапан 5 отрегулирован на давление 2 МПа. Избыточное (относительно атмосферного) давление создается в гидроаккамуляторе 6 с помощью сжатого воздуха, подаваемого из баллона 7 через редукторный клапан 8. Заполнение системы рабочей жидкостью осуществляется из расширительного бачка 9 через невозвратный клапан 10. Уровень рабочей жидкости в расходной цистерне 11 определяется по водомерному устройству 12.
Лабораторная установка оборудована комплексом измерительных устройств.
Частота вращения электродвигателя замеряется частотомером с помощью датчика 13. Давления всасывания и нагнетания регистрируются, с помощью манометра 14 и вакуумметра 15.
Индицирование насоса выполняется с помощью пьезокварцевого датчика 16. Расход жидкости в системe и производительность насоса определяют о помощью мерного бачка 17. Для диагностирования технического состояния насоса измерительный комплекс оборудован усилителем 18 и шлейфовым светолучевым осциллографом 19, позволяющим вести запись индикаторной диаграммы на специальную фотобумагу.
4.МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА
4.1 Параметры, определяемые во время испытаний. Во время испытаний поршневых кривошипных насосов обычно определяются следующие параметры: частота вращения, давление на выходе из насоса, давление на входе в насос, подача, мощность, температура перекачиваемой рабочей жидкости, внешние утечки.
Частота вращения определяется либо тахометром, либо с помощью специального измерительного электромагнитного устройства - частотомером.
Давление измеряется манометрами и вакуумметром. Колебания стрелки приборов не должны выходить за предел трех делений шкалы.
Подача определяется объемным способом. Объемный способ предпочтительнее, т.к. пульсирующий характер потока жидкости не влияет на точность измерения. Измерение подачи осуществляется с помощью тарированного мерного бачка. Расстояние между отсчетными уровнями следует выбирать так, чтобы время замера составляло не менее 20 секунд.
Мощность насоса определяется измерением потребляемой мощности электродвигателя с учетом к.п.д. электродвигателя на заданном режиме его работы.
Температура жидкости измеряется термометром в подводящем трубопроводе. Измерение температуры должно выполняться с точностью не ниже 1°c.
Перед испытаниями насоса необходимо ознакомиться с графиком, выражающим зависимость вязкости рабочей жидкости от температуры.
4.2. Пуск и порядок проведения испытаний
Перед пуском насоса производят внешний осмотр установки и проверяют уровень рабочей жидкости в расходной цистерне.
Включают электродвигатель на малые обороты вращения и проверяют визуально герметичность всех соединений системы. С помощью запорного крана 20 устанавливается заданное давление в нагнетательном патрубке насоса. С помощью редукционного клапана 8 устанавливаем необходимое давление воздуха в гидроаккумуляторе 6. После пятиминутной работы насоса постепенно увеличивают нагрузку насоса, увеличивая частоту вращения приводного электродвигателя. Замеры на режимах необходимо выполнять после стабилизации показаний основных приборов.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
По результатам испытаний определяются характеристики насоса (см. рис.2). Результаты замеров заносятся в таблицу. Обработка результатов производится с применением расчетных формул (ом. ГОСТ 17335-79). Теоретическая подача, м4 /с, насоса рассчитывается по формуле:
где a=1 т.к. насос одностороннего действия
F - площадь поршня, м (
, где диаметр плунжера d=0.018 м)
S - ход плунжера, м (S=0.03 м)
n — число двойных ходов плунжера
где ip - передаточное число редуктора.
Напор насоса
(1)
Где Рн и Рвс – давление нагнетания и всасывания, Па
ρ- плотность рабочей жидкости,
Вторым слагаемым в формуле (1) пренебрегаем ввиду малой величины по сравнению о первым слагаемым
Секундная подача насоса, м3/с
где Q1- объем жидкости, м2
t1- время отсчета, с
Мощность на валу насоса определяется по активной мощности электродвигателя:
где U - напряжение, В
J - величина тока, А
- к.п.д. электродвигателя.
Сводная таблица результатов испытания насоса
ηэ – к.п.д. электродвигателя (см. рис.3)
Полезная мощность насоса
Nэ= (3)
Тогда общий к.п.д. насоса:
η=Nп/N (4)
Объемный к.п.д.
η=NП/N
| Наименование | Способ определения | Режимы | ||||||||
| n1= | n2= | n3= | ||||||||
| 1. Частота вращения электродвигателя, об/мин; nэ 2. Передаточное число 3.Частота вращения кривошипа насоса 4.Объем воды за отсчет времени t1-Q1, м 5. Время отсчета, t1, с 6. Секундная подача м3/с 7. Теоретическая подача 8. Объемный к.п.д. 9.Давление на выходе из насоса Pн, Па 10.Давление всасывания Рвс, Па 11.Напор Н, Дж/кг (м2/с2) 12.Температура воды 13.Полезная мощность, Вт 14.Мощность на валу насоса, Вт 15.К.п.д. насоса 16.Давление регулирования предохранительного клапана, Рпр, Мпа 17.Давление редукционного клапана, Рред | по тахометру i p=16 n=nэ /i p при помощи мерного бака по секундомеру Q=Q1/t1 Qт=F·S·n/60 η0=Q/Qт по манометру по вакуумметру по формуле (1) t °C Nп= N=U·J·ηэ·ηр η=Nп/N по манометру по манометру |
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ
Установки, оборудованные поршневыми насосами, требуют квалифицированного ухода. Неправильное обслуживание может привести к сокращению их срока службы либо даже к аварии.
Для надежной и долговечной эксплуатации следует обращать внимание на следующие, моменты их обслуживания: - при осмотре насосов следует обращать внимание на состояние сальниковых набивок я при большом износе - ставить новые:
- если насос работает с большой высотой всасывания, то рабочие камеры следует заполнять перекачиваемой жидкостью.
- рекомендуется перед пуском проверять предохранительный клапан насоса. '
- запуск насоса следует производить при возможно пониженном числе оборотов, а затем доводить их до нормального.
- в воздушном колпаке следует поддерживать требуемый запас воздуха (примерно 2/3 его объема)
- контрольно-измерительные приборы необходимо периодически проверять в соответствии с требованиями инструкции по уходу за насосом.
Оценку технического состояния поршневого насоса можно производить исходя из анализа действительных индикаторных диаграмм. Наряду с оценкой мощности, развиваемой в цилиндре насоса, по форме диаграмм можно контролировать характер работы насоса, правильность работы клапанов, уплотнений поршня, работы воздушных колпаков и других элементов насоса.
Нормальная действительная диаграмма (рис.4,а) отличается от идеальной наклоном боковых линий bc и ad. Наклон левой боковой линии объясняется тем, что нагнетательный клапан закрывается в начальной стадии всасывания, а наклон правой - постепенным закрытием всасывающего клапана в ходе нагнетания.
Всасывающий и нагнетательный клапаны имеют значительное сопротивление отрыву от седла; и поэтому, давление в момент отрыва отличается от соответствующего давления всасывания и нагнетания. В процессе подъема над седлом клапаны совершают колебательные движения, что приводит к колебаниям давления, показанным на диаграмме волнистой линией.
Индикаторная диаграмма 4,6 показывает, что в рабочую камеру попадает воздух. Упругая воздушная подушка замедляет открытие напорного клапана.
На рис.4.в можно наблюдать позднее закрытие всасывающего клапана, а на рис.4.г - позднее закрытие напорного клапана. В первом и во втором случае следует подтянуть или поставить более сильную пружину.
На рис.4.д представлена диаграмма насоса, у которого пропускает всасывающий клапан. В случае пропуска напорного клапана получается диаграмма, изображенная на рис.4.е.
- если стрелка прибора не устанавливается в нулевое положение необходимо прочистить каналы крана.
- при внезапном самопроизвольном изменении режима работы или появлении ненормального стука насос следует остановить для выявления и устранения неисправности.
-если предусматривается остановка насоса на длительный период, то необходимо произвести консервацию насоса в соответствии с заводской инструкцией.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Э. В. Корнилов, П. В. Бойко, Э. И. Голофастов Вспомогательные механизмы и судовые системы: справочник; Ассоц. морских инж.-мех. – Одесса: Експресс-Реклама, 2009. – 272 с.
2. Тормашев Д.С.Эксплуатация насосов судовых систем: учебное пособие; Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования "Гос. морской ун-т им. адм. Ф. Ф. Ушакова". - Новороссийск: ГМУ им. адм. Ф. Ф. Ушакова, 2012. – 168 с.
3. Чиняев И,А, Поршневые кривошипные насосы. Л: Машиностроение, 1983 г. — 176 с.
4. ГОСТ. 17336 - 79 (Испытания поршневых насосов)
5. Певзнер Б.М, Насосы судовых установок и систем. М: Судостроение, 1971. – 384 с.
6. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года (ПДНВ-78) с поправками (консолидированный текст) = International Convention on standards of training, certification and watchkeeping for seafarers, 1978 (STCW 1978), AS AMENDED (consolidated text) / М-во транспорта Рос. Федерации; отв. за вып. В.Я. Васильев. - СПб.: ЦНИИМФ, 2016. – 823 c.
7. Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций: РД 31.21.30-97: утв. распоряжением Минтранса России от 07.04.1997 N МФ-34/684; введён в действие с 1 июля 1997 г. (23 экз. на кафедре ЭВТ)
8. OFFICER IN CHARGE OF AN ENGINEERING WATCH (Model course 7.04). IMO, 2014. – 238 p.
ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какие параметры поршневого насоса и c помощью каких устройств, регистрируются на лабораторной установке?
2. Взаимосвязь каких параметров насоса можно анализировать о помощью регулировочной характеристики?
3. Какие потери поршневого насоса характеризирует его коэффициент полезного действия? Каким образом можно производить оценку технического состояния поршневого насоса о помощью индикаторных диаграмм?
4. Назовите характерные отказы и неисправности поршневых насосов способы их устранения?
5.
ДОСТИГАЕМЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ В СООТВЕТСТВИИ С МК ПДНВ-78
| Код | Определение | Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы | ||
| Знать | Уметь | Владеть навыками и (или) иметь опыт | ||
| ПСК-7 | знание основных принципов конструкции и работы механических систем, включая: 1. судовой дизель; 2. судовую паровую турбину, 3. судовую газовую турбину; 4. судовой котел; 5. установки валопроводов, включая гребной винт; 6. другие вспомогательные установки, включая различные насосы, воздушный компрессор, сепаратор, генератор питьевой воды, теплообменник, холодильные установки, системы кондиционирования воздуха и вентиляции; 7. рулевое устройство; 8. системы автоматического управления; 9. расход жидкостей и характеристики систем смазочного масла, жидкого топлива и охлаждения; 10. палубные механизмы | основные принципы конструкции и работы судовых механических систем, характеристики элементов СЭУ, принципы действия; конструкцию, преимущества и недостатки элементов СЭУ одинакового назначения; конструкции, схемы, принципы работы узлов, агрегатов, отдельных деталей СЭУ с учетом назначения и условий работы, требований к конструкции, материалам, обслуживанию, ремонту и эксплуатации; | проводить безопасные и аварийные процедуры эксплуатации механизмов двигательной установки, включая системы управления; читать принципиальные схемы систем СЭУ | навыками подготовки, эксплуатации, обнаружения неисправностей для предотвращения повреждений; навыком безопасной эксплуатации и технического обслуживания осушительной и балластной систем |
| ПСК-8 | знание безопасных и аварийных процедур эксплуатации механизмов двигательной установки, включая системы управления | основные принципы конструкции и работы судовых механических систем | проводить безопасные и аварийные процедуры эксплуатации механизмов двигательной установки, включая системы управления | навыками подготовки, эксплуатации, обнаружения неисправностей для предотвращения повреждений |
| ПСК-9 | умение осуществлять подготовку, эксплуатацию, обнаружение неисправностей и меры, необходимые для предотвращения причинения повреждений следующим механизмам и системам управления: 1. главный двигатель и связанные с ним вспомогательные механизмы; 2. паровой котел и связанные с ним вспомогательные механизмы и паровые системы; 3. вспомогательные первичные двигатели и связанные с ними системы; 4. другие вспомогательные механизмы, включая системы охлаждения, кондиционирования воздуха и вентиляции | рабочие испытания оборудования управления и предохранительных устройств | устранять неисправности оборудования управления; устранять неисправности в системах наблюдения; управлять программным обеспечением | навыками деятельности по техническому обслуживанию в соответствии с техническими спецификациями, требованиями законодательства, а также инструкциями по безопасности и процедурами |
| ПСК-10 | знание эксплуатационных характеристик насосов и трубопроводов, включая системы управления | безопасную эксплуатацию оборудования, включая: клапаны и насосы | эксплуатировать насосы и их системы управления; | проводить техническое обслуживание механизмов, включая системы насосов и трубопроводов |
| ПСК-11 | умение осуществлять эксплуатацию насосных систем: 1. обычные обязанности при эксплуатации насосных систем; 2. эксплуатация льяльной, балластной и грузовой насосных систем умением осуществлять эксплуатацию насосных систем: 1. обычные обязанности при эксплуатации насосных систем; 2. эксплуатация льяльной, балластной и грузовой насосных систем | работу льяльной, балластной и грузовой систем | безопасное функционирование, эксплуатацию и техническое обслуживание льяльной, балластной и грузовой систем | правильно измерять уровни в танках и сообщать о них |
| ПСК-12 | знание требований к сепараторам нефтеводяной смеси (или подобному оборудованию) и их эксплуатацию | эксплуатацию топливной системы, смазочного масла, балластной и связанных с ними систем управления | эксплуатационные характеристики насосов, трубопроводов, сепараторов | навыками выполнения эксплуатационных требований, которые предъявляются к сепараторам нефтеводяной смеси |
| ПСК-35 | умение читать схемы трубопроводов, гидравлических и пневматических систем | устройство и элементы трубопроводов, гидравлических и пневматических систем | понимать схемы трубопроводов, гидравлических и пневматических систем | навыками работы со схемами |
| ПСК-37 | знание мер по борьбе с загрязнением и всего связанного с этим оборудования | меры предотвращения загрязнение морской среды при проведении топливных и балластных операций | применять меры по борьбе с загрязнением | навыками проведения операции и технического обслуживания в соответствии с установленной практикой безопасности и инструкциями по эксплуатации оборудования и избегается загрязнение морской среды |