Суднові насоси: види, класифікація, характеристики, призначення

Історія суднобудування своїми корінням сягає у далеку давнину – перші згадки про плавальних засобах з'явилися більше п'яти тисяч років тому. Тоді люди пересувалися по річках і морях на суднах, що приводяться в рух веслярами. З тих пір кораблебудування вчинила колосальний прорив, і сьогодні ця промислова галузь займає провідне місце в економічному і політичному секторі розвитку країни. На сьогоднішній день загальноприйнята термінологія, згідно з якою морське судно – це великогабаритне плавальний засіб, призначене для морського промислу, транспортування вантажів або перевезення пасажирів. Морський корабель – це військове плавальний засіб. Для нормальної роботи будь-якого з цих видів судів необхідна надійна робота всіх елементів і систем. В першу чергу потрібно забезпечити оптимальну експлуатацію суднових насосів, адже переміщення різних рідин по трубопроводах судна відбувається постійно.

Навіщо потрібні на судні насоси?

Спочатку насоси створювалися виключно для підйому води. Першою моделлю суднового гідравлічного пристрою, призначеного для відкачування води з трюмів, став ручний поршневий насос. Зараз він широко відомий як помповий. Впровадження парових енергетичних установок на суднах забезпечило появу поршневих насосів з паровим приводом. Інші, більш сучасні види гідравлічних механізмів, стали поширюватися в суднобудуванні разом з розвитком техніки. Величезну роль в розробці нових насосів зіграло поява електродвигунів. Їх впровадження забезпечило збільшення частоти обертання робочого органу пристрою та потужності насоса.


Сьогодні насоси знайшли широке застосування у всіх галузях народного господарства. Не стала винятком і суднобудівна галузь. В даний час в морському суднобудуванні активно застосовуються всі існуючі типи таких пристроїв.

Що таке насос?

Насос – це пристрій, призначений для переміщення рідини з нижнього рівня на верхній. Іноді з допомогою цього механізму рідина транспортують для надання їй певної кількості енергії або підвищення тиску. В основних системах морського судна насоси використовуються практично повсюдно: розміщуються в системах енергетичних установок, гідроприводах, системах життєзабезпечення екіпажу і т. д.

Принцип дії насоса

Перетворюючи енергію двигуна суднового насоса в енергію рухомої рідини, ці пристрої примушують її рухатися в потрібному напрямку (підніматися вгору, рухатися горизонтально або циркулювати всередині замкнутої системи). Створюючи необхідну транспортування певної робочої рідини, такі гідравлічні пристрої в будь-якому випадку входять до складу насосної системи, принципова схема якої не підходить до умов водопостачання або водовідведення.

Принципова схема будь-насосної станції судна

В якості приводного механізму в цій схемі використовується електродвигун, підключений до електромережі. Паркан робочої рідини відбувається з нижнього басейну і переміщається по лінії напірного трубопроводу на верхній рівень за рахунок перетворення енергії. При цьому енергія робочої рідини, що пройшла через насос, завжди більше, ніж енергія перед насосом.
Напір виходить рідини залежить від подачі, потужності і коефіцієнта корисної дії пристрою. Він являє собою збільшення питомої енергії переміщуваної рідини від точки входу в насос до її виходу. Висловлюючись в метрах, він визначає висоту підйому або відстань переміщення робочого агента.

Основні характеристики гідравлічного пристрою

Подача рідини характеризується її об'ємом в одиницю часу. Оптимальна потужність насоса потрібна для створення необхідного напору і подолання всіх видів втрат, неминучих при русі рідини по трубопроводу. Потужність насоса, що виражається в кВт, визначає потужність приводного двигуна і встановлену потужність всієї насосної станції. Коефіцієнт корисної дії насоса визначає доцільність його використання при зміні основних параметрів насосної станції.

Як поділяють суднові насоси

Всі види встановлюються на судні насосів класифікують за такими ознаками:

По розташуванню приводного валу (горизонтальні або вертикальні).

За типом приводу (електропривод, турбінний привід або привід від поршневого механізму). Приводний механізм насоса може бути приєднаний безпосередньо до приводного валу або через редуктор. Він може працювати автономно або неавтономно. Автономні насоси можуть працювати незалежно від інших установок, а неавтономні (навішені) приводяться в дію від обслуговується ними механізму.

По силі створюваного напору (низьконапірні, середньонапірні або високонапірні).

Є і класифікація суднових насосів за призначенням . Вони можуть бути спеціальними, общесудовими або призначеними для обслуговування певних вузлів і механізмів плавального засобу або суднової енергетичної установки.

Спеціальні насоси можуть бути використані для переміщення води в креновие або дифферентние танки плавального засобу, для транспортування рідких вантажів або видалення їх залишків з вантажних відсіків. З їх допомогою можуть подавати гарячу воду до мийним пристроїв цих відсіків. Суду-рятувальники можуть бути оснащені потужними водовідливними насосами, а пожежні суду – пожежними насосами величезної продуктивності.
Насоси, що використовуються в оснащенні головних і допоміжних вузлів судна, застосовуються для безперебійної та ефективної роботи цих елементів. Зазвичай їх впроваджують у машинно-котельних відсіках та енергетичних установках. До них відносять: паливно-перекачують, паливні, масляні, поживні, конденсатні, водяні та інші види пристроїв.

Суднові насоси і їх характеристика

В залежності від принципу дії бувають об'ємні насоси – лопатеві, шестеренні, гвинтові. Насоси можуть бути відцентровими або струминними. Їх можна класифікувати за призначенням і видом використання. Так, наприклад, бувають баластні насоси, трюмні, поживні (використовуються для подачі масла або води в систему охолодження), пожежні, нагнітальні та інші. Суть роботи об'ємних насосів полягає в періодичній подачі окремого кількості робочої рідини з камери всмоктування в камеру стиснення. Найпростішими об'ємними гідравлічними механізмами вважаються роторно-поршневі насоси. Поршневі насоси зазвичай використовують у загальносуднових системах, гідроприводних палубних пристроїв і механізмів, системі головного двигуна і обслуговування рульових машин. Відцентрові насоси відносяться до пристроїв гідродинамічного дії. Основним робочим органом у них є обертове колесо, на якому присутні лопаті або лопатки. Саме вони передають рідини необхідну енергію і направляють потік. Ці пристрої забезпечують суцільне струминну течію рідини, тобто подача відбувається рівномірно. На подачу робочого агента (продуктивність насоса) впливає розмір робочого колеса і частота його обертання. Великі діаметри робочого колеса при високій частоті обертання забезпечують більшу продуктивність гідравлічного механізму. Відцентрові насоси відрізняються суцільним струменевим плином рідини і, отже, рівномірністю подачі. Подача (продуктивність) насоса залежить від розмірів робочого колеса і частоти його обертання: чим більше діаметр і частота обертання робочого колеса, тим вище продуктивність насоса. Дуже часто для збільшення подачі рідини відцентрові насоси виконують многоколесном виконанні. По виду напрямки робочого агента лопатеві насоси діляться на відцентрові і осьові (іноді їх називають пропелерними). Сюди ж відносять і вихрові гідравлічні пристрої. У відцентрових і вихрових насосах робоча рідина може пересуватися радіально, а в осьових (пропелерних) – уздовж осі вала. У струминних насосів енергія підводиться разом з потоком робочого агента (рідиною або пором). Потенційна енергія потоку в соплі насоса перетворюється в кінетичну. Завдяки високошвидкісного вступу робочого потоку у всмоктувальну камеру, сам робочий агент захоплює за собою рідину або газ з цієї камери. Змішаний потік рухається по нагнітаючого трубопроводу через дифузор. Здатність до сухого всмоктуванню і створенню глибокого вакууму може забезпечити роботу насоса під водою. Однак низький коефіцієнт корисної дії і неавтономность цього виду насосів є їх недоліком. Струменевий насос, призначений для нагнітання робочої рідини, тобто для підвищення її тиску, називають інжектором. Інжекторні насоси часто використовують для живлення парогенераторів невеликих суден. Інжекторами називають струминні насоси, забезпечують всмоктування робочої рідини. Їх використовують при видаленні повітря або конденсату з будь-яких приміщень або агрегатів.

Види

Досить поширеним видом гідравлічного пристрою є насос шестерний (НШ). Живлячий елемент являє собою пару зубчастих коліс, що знаходяться в герметично закритому корпусі. Коли колеса починають обертатися, зубці, не входять у контакт, створюють збільшення обсягу і відбувається всмоктування рідини через нижній вхідний патрубок. Порційні кількості надходить рідини поступово накопичуються в просторі між колесами і продавлюються до їх зовнішній стороні. Так робочий агент поступає в камеру стиснення і проходить в виводить патрубок. Даний вид суднових насосів використовують при викачуванні в'язких рідин з хорошими мастильними характеристиками, наприклад палива або масла. Гвинтові насоси на судах теж відносяться до об'ємним. В залежності від того, скільки робочих елементів має насос, розрізняють одно-, двох-, трьох - або многовінтовие пристрою. При обертанні приводного вала гвинт здійснює складний обертальний рух, при якому робоча рідина, що надходить від всмоктувального патрубка, потрапляє в межвинтовое простір. При повороті шнека на певний кут робочий агент у гвинтовій камері як би замикається. Робота гвинтів призводить до нагнітання робочого агента в напірний трубопровід. Якщо рідини накопичується занадто багато і відбувається підвищення тиску в камері стиску відкривається спеціальний запобіжний клапан - відбувається скидання зайвої рідини назад у впускну камеру. Принцип дії вертикального відцентрового насоса судна заснований на безперервній подачі робочої рідини. Робочим органом є ротор насоса зі спеціальними лопатками, закріпленими на обертовому приводному валу. Привід здійснюється електродвигуном. При роботі відцентрового насоса енергія двигуна передається рідини обертовими лопатками. При цьому ними створюється необхідний тиск, під дією якого забезпечується рух робочого агента від входу до виходу. Вертикальні багатоступінчасті відцентрові насоси застосовуються практично повсюдно, у всіх енергетичних установках. Багатоступінчасті суднові насоси використовують там, де необхідно створити високі тиску робочих середовищ. Принцип дії таких пристроїв полягає в тому, що рідина, яка досягла необхідного тиску в одній щаблі, тече до виводящему патрубка через наступну сходинку, де тиск її знову підвищується. В залежності від потужності, насоси можуть мати різну конструкцію. Величезні потужності нагнітальних насосів великогабаритних танкерів можуть досягати порядку десятків тисяч тонн рідини в годину.

Призначення насоса на судні

Насоси на судах потрібні для перекачування морської води або використання їх у різних основних системах плавзасобу. Зазвичай це такі общесудовие системи, як:

Протипожежна.

Осушувальна.

Охолоджуюча

Санітарна.

Водовідливні.

Баластна.

Найважливіші системи плавальних засобів, де застосовують різні види насосів

Для забезпечення пожежної безпеки на борту кожного судна повинен бути судновий пожежний насос. Зазвичай ці агрегати компактні і легковажна. Щоб ефективно відреагувати на спалах і швидко локалізувати вогнище, насос повинен швидко запускатися. При цьому пожежний насос повинен забезпечувати необхідний напір і подачу, щоб забезпечити потужний струмінь води. У разі заповнення трюмів морською водою застосовується осушувальний суднової насос. За вимогами техніки безпеки, на промислових або транспортних суднах має бути не менше двох осушувальних насосів. Для пасажирських лайнерів необхідна наявність трьох таких насосів. Причому один з них повинен проводити тільки осушення, а два інших можуть бути використані в інших цілях, але вони обов'язково повинні бути включені в загальну осушувальну систему. Охолоджуюча або подогревающая системи потрібні для нагрівання або пониження температури робочих середовищ суднових установок. Так, наприклад, перед подачею палива в двигун внутрішнього згоряння його необхідно очистити і підігріти. А ось мастило необхідно, навпаки, охолодити. Рух робочої рідини забезпечується завдяки роботі спеціальних насосів. Для забезпечення комфортного проживання екіпажу необхідна санітарна система судна. Дія такої системи забезпечують санітарні насоси. З їх допомогою відбувається подача питної води або забірною води у санвузли. Баластна система служить для осушення і заповнення баластних цистерн судна морською водою.