Виды пожарных насосов принцип работы ттх. Работа на пожарных насосах: подготовка, проверка, забор и подача воды с помощью гидроэлеватора

Пожарные насосы

Насосы — это гидравлические машины, предназначенные для перемещения капельных жидкостей.

Пожарный насос — это устройство для подачи воды и огнетушащих средств к месту тушения пожара. Пожарные насосы устанавливаются на пожарную технику — пожарные автоцистерны, мотопомпы, насосные станции и другие устройства.

Насосная установка – это пожарный насос с коммуникациями всасывания, нагнетания, забора, смешения и дозирования пенообразователя.

История их создания уходит за пределы нашей эры. Первое упоминание о существовании приспособлений для перемещения жидкостей относятся к III-II векам до нашей эры. Первый пожарный насос для пожарных целей был изобретен примерно за 120 лет до нашей эры древнегреческим механиком из Александрии Ктесибием (учеником Герона). Насос имел два деревянных цилиндра, нагнетательный и всасывающие клапаны, уравнительный воздушный колпак, т.е. практически все конструктивные элементы, которые сохранились в современных поршневых насосах.

В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы различных типов. Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ, функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления.

Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.

Насосы нормального давления - это одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 1,6 МПа.

Насосы высокого давления - это многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 1,6 до 5,0 МПа.

Насосы комбинированные - это насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.

Работа всех насосов с механическим приводом характеризуется двумя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, развиваемой напором, высотой всасывания и величиной коэффициента полезного действия.

Классификация насосов

Насосы классифицируются по нескольким признакам :

• принципу действия;
• конструктивному исполнению;
• назначению;
• отраслевому применению;
• величине подачи и напора.

Наиболее общей классификацией насосов является классификация по принципу действия. Пожарные насосы делятся по данному признаку на две группы: динамические и объемные .

Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающиеся с входом и выходом насоса.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающееся со входом и выходом насоса.

Динамические насосы подразделяются на лопастные и насосы трения и инерции .

Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Эти насосы объединяют две основные группы насосов: центробежные и осевые .

В насосах трения и инерции жидкость перемещается под действием сил трения и инерции. Данная группа включает насосы: дисковые, вихревые, червячные и насосы без движущихся деталей. Среди насосов этой группы выделяют насосы без движущихся частей (без учета клапанов): струйные, гидравлические тараны (гидротараны), вытеснители, эрлифты .

Группа объемных насосов включает насосы возвратно-поступательного действия, в которую входят поршневые, плунжерные, диафрагменные и роторные насосы , объединяющие шестеренные, пластинчатые, винтовые и подобные им насосы.

Конструкции насосов весьма разнообразны. В пожарной технике находят применение лишь ограниченное число представителей различных групп насосов. Поэтому приводить полную классификацию насосов по другим признакам не представляется необходимым. Наибольшее применение в пожарной технике нашли следующие насосы: центробежные, струйные, шестеренные, шиберные, шиберно-роликовые, водокольцевые, поршневые, плунжерные и диафрагменные .

Принцип работы пожарных насосов, их достоинства, недостатки и область применения в пожарной технике

Центробежный насос

Центробежный пожарный насос имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса. Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, т.к. количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, т.е. «сами на себя».

Данный фактор является весьма важным, т.к. в случае перекрытия напорного патрубка не требуется осуществлять остановку насоса. При тушении пожаров такое условие возникает достаточно часто. Особенно это ценно для зимнего периода работы на пожаре, поскольку работа насоса «на себя» при закрытом напорном патрубке снижает вероятность замерзания воды в насосе.

Наряду с этим, центробежные насосы обладают одним из таких существенных недостатков, как неспособность самостоятельного подсасывания жидкости в начальный период работы насоса без предварительного его заполнения, т.к. масса воздуха мала и его движение под действием центробежных сил практически не происходит. Вторым, существенным недостатком данных насосов является срыв подачи жидкости в случае попадания воздуха во всасывающую рукавную линию.

В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин. Они устанавливаются на автонасосах и автоцистернах, мотопомпах и другой технике. Они также применяются в системах охлаждения автомобильных двигателей с жидкостными системами.

Струйный насос

Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводится к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного. Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается. Это позволяет осуществлять подачу жидкостями на определенное расстояние.

Струйные насосы более просты по конструкции чем центробежные. В данных насосах полностью отсутствуют сопряженные движущиеся детали. Такие насосы долговечны, могут перекачивать загрязненные жидкости. Насосы не требуют предварительного заполнения рабочей жидкостью и могут обеспечивать подачу жидкости из небольших и неглубоких источников.

Наряду с этим, для обеспечения работы таких насосов необходим определенный запас рабочей жидкости и ее подача под давлением к струйному насосу. Струйные насосы не могут работать при закрытом напорном патрубке за диффузором. При работе со струйным насосом на пожаре это означает, что на рукавной линии за струйным насосом не должно быть заломов или резких перегибов. Насосы обеспечивают лишь ограниченную подачу, соответствующую коэффициенту эжекции конкретной конструкции струйного насоса.

В пожарной технике они нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-600А и переносных мотопомпах. Струйные насосы применяются в гидроэлеваторах Г-600, приспособлениях для уборки пролитой воды и т.п.

Шестеренный насос

В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания. Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью. Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.

Насосы не могут работать «сами на себя», т.е. при закрытом напорном патрубке. Это вызывает необходимость установки редукционного клапана между напорной и всасывающей полостями. Несмотря на наличие таких недостатков, шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности, как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспособленной для целей пожаротушения. Широко применяются эти насосы в системах смазывания автомобилей, тракторов и другой технике.

Шиберные и шиберно-роликовые насосы

В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается, благодаря минимальному зазору между корпусом и расположенным в нем ротором.

Для забора и подачи жидкости данный насос не требует предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, достаточно прост по конструкции. Однако в данном насосе имеются сильно изнашиваемые детали, что требует обязательной заливки моторного масла в корпус для смазывания корпуса и шиберов, насос не может работать на загрязненных жидкостях, не может работать «сам на себя».

В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на ПН-60 и мотопомпах МП-600А.

Наряду с этим они широко используются в гидроусилителях рулевого управления автомобиля и как топливноподкачивающие насосы в системах питания дизельных двигателей и т.д.

Водокольцевой насос

Ротор в водокольцевом насосе также, как и в шиберном насосе размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой. При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора, с одной стороны, рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой - уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание.

По сравнению с шиберно-роликовыми насосами данный насос имеет меньше изнашиваемых деталей, может работать на загрязненной воде и «сам на себя».

Однако он имеет весьма существенный недостаток – нуждается в предварительной заливке перекачиваемой жидкостью. В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли. Есть попытки использовать их в качестве вакуум-аппаратов.

Поршневой насос

Поршневой насос состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую – нагнетается.

Достоинством поршневых насосов является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость подачи от противодавления.

Наряду с этим, поршневые насосы обладают большим износом из-за наличия трущихся деталей, чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости, имеют неравномерность подачи.

В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Однако в пожарной технике они находят широкое применение, особенно в автоподъемниках и автолестницах.

Диафрагменный насос

Диафрагменные насосы по принципу действия близки к поршневым насосам. Роль поршня в них выполняет гибкая мембрана. Такие насосы развивают небольшой напор и могут осуществлять дозированную подачу.

Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т.п.

Внимание!!! Если документ не открылся, обновите страницу, возможно несколько раз. Для удобного чтения разверните документ кликнув на иконку в правом верхнем углу.

Из всего многообразия пожарного оборудования насосы представляют наиболее важный и сложный их вид. В пожарных автомобилях различного назначения используется разнообразная номенклатура насосов, работающих по различным принципам. Насосы, прежде всего, обеспечивают подачу воды на тушение пожаров, работу таких сложных механизмов, как автолестницы и коленчатые подъемники. Насосы применяются во многих вспомогательных системах, таких, как вакуумные системы, гидроэлеваторы и др. Широкое применение насосов обусловлено особенностями их рабочих характеристик, что обеспечивает эффективное применение их для выполнения различных функций.

3.1. Классификация насосов

Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкости и сообщения ей механической энергии.

По принципу действия насосы разделяются на три группы: объемные, струйные и лопастные (рис.3.1). Действие объемных насосов основано на применении потенциальной энергии перекачиваемой жидкости, а струйных и лопастных – на применении кинетической энергии.

Насосы могут классифицироваться по назначению, конструктивному исполнению, величинам подачи перекачиваемой жидкости и напора, и т.д. На оперативных машинах пожарной и аварийно-спасательной службы применяются насосы всех трех видов (обозначенная область А на рис.3.1).

Устанавливаемые на пожарных автомобилях насосы, выполняют различные функции. Они прежде всего обеспечивают подачу воды из автоцистерн на тушение пожаров. Ряд из них выполняют вспомогательные функции – обеспечивают забор воды центробежными насосами из естественных и искусственных водоисточников. На специальных ПА они используются в качестве приводов механизма в гидравлических системах управления, например, автолестниц и автоколенчатых подъемников (рис.3.2).

Рис. 3.2. Область применения насосов

Работа всех насосов с механическим приводом характеризуется двумя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, развиваемым напором, высотой всасывания, величиной коэффициента полезного действия и эффективной мощности.

Подачей насоса называется объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени, Q , л/с.

Напором насоса называется разность удельных энергий жидкости после и до насоса. Его величину измеряют в метрах водяного столба, Н , м.

Напор Н , развиваемый насосом, должен (рис.3.3) подъем воды на высоту Н г, преодолеть сопротивление перемещению во всасываемых рукавах h вс и напорных рукавах h н и обеспечить требуемый напор на стволе Н ств.

Учитывая незначительное расстояние между z 1 и z 2 , принимают:

z 1 - z 2 = 0, тогда, высоту всасывания по рукавной линии принимают равной расстоянию от поверхности воды до центра насоса. Можно записать

Н = Н г + h вс + h н + Н ств, м (3.1)

Потери во всасывающей и напорной линиях определяют по формуле

h вс = S вс Q 2 , м и h н = S н Q 2 , м (3.2)

где S вс и S н – коэффициенты сопротивления рукавов линий всасывания и нагнетания.

Эффективная мощность насоса расходуется на совершение работы по перемещению определенного объема жидкости Q с плотностью ρ c напором Н , м:

N e = ρgQH , Вт (3.3)

Мощность, потребляемая насосом, равна

Рис. 3.3. Схема насоса, установленного на водо

Пожарные насосы – специальные агрегаты для подачи воды или других средств тушения пожара к очагам возгорания. Устанавливаются на пожарной специализированной технике. Делятся на три категории - комбинированные, высокого давления (2-5 МПа) или низкого давления (не более 2 МПа).

Если необходимо подать смесь воды и пены, то насос оснащается пеносмесителем. Поступление воды и пенообразователя происходит через специальные вентили, регулирующие подачу пенной смеси и воды.

Пожарный насос представляет собой гидравлический агрегат, используемый с целью подачи воды высокого давления, как . Особой характеристикой данного пожарного агрегата, отличающей его от других, является возможный объем воды, подаваемый за 1 секунду (от 40 литров в секунду).

Пожарный насос установлен на пожарную машину на базе ГАЗ «Газель»

Допускается использование пожарных насосов автономно в качестве самостоятельных машин, а также они могут быть интегрированы в насосные станции (ПНС) с гидравлической аппаратурой регулирования и контроля. ПНС чаще всего используются на крупных промышленных объектах (угледобывающих шахтах, масштабных индустриальных сооружениях и пр.). Критичным для пожаротушения является показатель давления в водопроводной сети.

Виды пожарных насосов

Пожарная техника оснащается насосами разных видов, при классификации пожарных насосов используется деление на два типа – по принципу действия: объемные и динамические.

В объемных насосах движение жидкой среды осуществляется за счет поочередного уменьшения и увеличения объема камеры. Жидкость перемещается из одного объема в другой и выталкивается. В качестве наглядного примера можно привести поршневой насос. Также к этой категории относятся пластинчатые, роторные шестеренные, водокольцевые агрегаты.

Динамические насосы работают по иному принципу: жидкая среда всасывается внутрь за счет сил инерции. К данному типу относятся центробежные, водоструйные, вихревые, диагональные и осевые насосы. Принципиальное отличие от объемных насосов заключается в возможности перекачивать очень загрязненную воду. Преимущества пожарной мотопомпы данного типа выражаются в непрерывности процесса забора жидкости, малошумности и высоком КПД.

Мотопомпы классифицируют по показателям давления на выходном патрубке и выделяют три вида:

• до 2 Мпа (нормальное);
• от 2 до 5 МПа (высокое);
• комбинация возможностей – нормальное и высокое давление.

Плавающий пожарный насос предназначен для забора воды из водоемов

Все пожарные мотопомпы обладают специфическими свойствами:

• способность создавать большой напор, что необходимо для обеспечения интенсивного воздействия струи на очаг возгорания);
• отличные всасывающие показатели;
• их можно использовать как навесной агрегат, который подключается к валу отбора мощности транспортного средства;
• простота и надежность в эксплуатации и высокая работоспособность.

Объемный пожарный насос

В объемных насосах – поршневых, пластинчатых, шестеренчатых, водокольцевых – перемещение жидкой или газовой среды происходит за счет периодического изменения объема камеры:

• В поршневых поршень является рабочим органом, который, совершая возвратно-поступательные движения в цилиндре, передает жидкости энергию. К достоинствам этого вида агрегатов относятся: способность перекачивать разные жидкие среды и создавать значительный напор. К недостаткам можно отнести тихоходность, невозможность осуществлять равномерную подачу жидкости. Поскольку насосы создают вакуум, они используются при заполнении различных видов огнетушителей, газовых баллонов, в автономных системах пожаротушения.
• Поршневые насосы двойного действия устанавливаются на ряде пожарных агрегатов в качестве дополнительных вакуумных устройств. В основном такие конструкции встречаются на оборудовании иностранного производства.
• Конструкция шестеренчатого насоса предусматривает наличие зубчатых колес, одно из которых приводится в движение усилием извне, а второе, зацепляясь за зубья первого, свободно вращается на оси. Вращение шестерен перемещает жидкость по окружности корпуса. К преимуществам этой разновидности относят возможность постоянной подачи жидкой среды, достаточно высокий КПД (до 85%) и способность обеспечивать напор до 10 МПа.
• Пластинчатый (или шиберный) насос конструктивно устроен следующим образом: корпус с запрессованной гильзой, ротор со стальными пластинами (лопасти) и закрепленным на нем приводным шкивом. При вращении ротора лопасти под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности гильзы, образуя полости, изменяющие объем по мере вращения. В полости при изменении давления поступает жидкость, такой насос способен создавать напор 16–18 Мпа.
• Водокольцевой насос также оснащен ротором, при вращении которого создается центробежная сила, под влиянием которой жидкая среда прижимается к внутренней стенке корпуса. Рабочее пространство последовательно увеличивается и уменьшается при вращательном движении ротора. Жидкость поступает при увеличении объема и выталкивается при его уменьшении. Имеет очень низкий КПД (до 27%), чтобы он заработал, в него предварительно необходимо залить воду.

Поршневый пожарный насос двойного действия ПН-40УВ

Струйный пожарный насос

В технике для тушения пожаров струйные насосы используются довольно активно. Конструктивно они просты: отсутствуют движущиеся и трущиеся детали, подверженные износу, потому надежны, просты в эксплуатации и полностью ремонтопригодны.

Струйный агрегат работает по следующему принципу:

• жидкая среда под большим давлением подается по патрубку с соплом в подводящую камеру;
• поскольку сопло сужается, жидкость обретает большую скорость и значительную кинетическую энергию;
• в подводящей камере давление снижается до уровня ниже атмосферного, поэтому происходит всасывание жидкости;
• жидкость попадает в следующую камеру, затем – в диффузор, где давление падает, потом в таком состоянии перемещается в напорный трубопровод, откуда выплескивается через патрубок.

Недостаток насосов заключается в крайне низком КПД – не более 30%.

Схема внутреннего строения струйных пожарных насосов с интенсифицирующей камерой

В основном их используют для контроля создаваемого вакуума в пожарных насосах в пределах номинальных показателей, а также для предварительного заполнения центробежного насоса водой.

Центробежный пожарный насос

Наиболее эффективный и распространенный вид – центробежный пожарный насос. Конструктивно состоит из корпуса, рабочих органов (рабочее колесо, подводы и отводы на входе и выходе из насоса), опоры вала и уплотнений. Под воздействием гидродинамической осевой силы на рабочее колесо происходит перемещение жидкости и обеспечивается напор на насосе.

Главным условием надежности и производительности является обеспечение абсолютной герметичности, что достигается за счет уплотнений, обеспечивающих вакуум в камерах. Уплотнительные элементы нуждаются в периодической замене, в противном случае возникают протечки, что снижает эффективность работы агрегата.

В устройствах нового поколения (ПНЦ) в качестве уплотнителя используется силицированный графит – износостойкий, долговечный материал.

Центробежный пожарный насос является наиболее надежным из всех видов ПН

Преимуществами являются их высокая надежность, производительность, а также возможность оснащения дополнительными приспособлениями (пеносмесителями) для повышения эффективности (очага возгорания). Современные центробежные насосы, кроме номинальных модификаций, выпускаются с автоматическими системами управления, а также с дублирующим ручным приводом для регулирования забора воды, дозирования подачи пенообразователя. Дополнительно устанавливаются счетчики продолжительности работы.

Порядок работы с пожарными насосами

В целях грамотной эксплуатации пожарных насосов руководствуются «Наставлением по эксплуатации пожарной техники», инструкциями изготовителей, техническими паспортами и прочими документами. Общими правилами являются следующие:

• Насосы предварительно обкатывают на открытых водных источниках в автономном режиме с соблюдением следующих нормативов: высота всасывания должна быть менее 1,5 м; напор не должен превышать 50 м/с; время испытания — 10 часов.
• Требуется тщательно следить за показаниями тахометра, манометра, вакуумметра, температурой корпуса, частотой вращения вала, а также смазывать сальники.

Обкатка необходима для того, чтобы все детали и элементы приработались, а также для выявления скрытых неисправностей и дефектов (недостаточность вращения вала, снижение способности всасывать воду из водного источника или способности обеспечивать соответствующее давление для напора). После завершения десятичасовой обкатки устройство проверяется под напором (должна быть установлена согласно паспорту номинальная частота вращения вала насоса).

Поддерживать работоспособность оборудования позволяют ежедневные проверки:

• чистоты и комплектности узлов и агрегатов;
• отсутствия реагентов на корпусе насоса;
• работы задвижек на напорном коллекторе,
• наличия смазки в сальниковой масленке и масла;
• герметичности вакуумной системы;
• работоспособности компонентов (всасывающий патрубок, камеры, валы)
• отсутствия воды в камере;
• точности показаний контрольных приборов (в соответствии с номинальными показателями производителя);
• подсветки.

Неисправности пожарных насосов и способы их устранения

Дефекты работы проявляются в виде отказов, которые возникают в насосном оборудовании. Это приводит к снижению эффективности тушения очагов пожаров и увеличению убытков от них. Причинами возникновения дефектов могут быть:

• неправильные действия техников, обслуживающих механизмы;
• износ деталей;
• усталость соединений, герметизирующих материалов;
• высокая частота эксплуатации оборудования без должного техобслуживания.

Наиболее распространенными дефектами работы оборудования для пожаротушения являются:

• При пуске помпа не качает воду. Решение: следует произвести дополнительно операцию по забору воды с использованием вакуумной системы.
• Сначала помпа качает воду, но затем падает частота оборотов и напор уменьшается. Решение: проверить уплотнения и заменить износившиеся; прочистить засорившуюся всасывающую сетку; проверить положение всасывающей сетки и установить ее в требуемое положение.
• Вакуумметр не фиксирует показатели давления. Решение: замена прибора.
• Стуки и вибрации во время запуска и работы. Решение: 1) проверить крепления корпуса и деталей, подтянуть болты; проверить подшипники, изношенные заменить; 2) осмотреть шейки вала рабочего колеса на предмет износа – заменить, если таковой имеется; осмотреть рабочее колесо, при обнаружении следов деформации, выкрашивания, дефектов в виде трещин, коррозии, заменить на новое.

Своевременное и регулярное техническое обслуживание в соответствии с правилами , грамотная эксплуатация оборудования являются залогом его эффективной работы.

Основные сведения о центробежных насосах

В центробежных насосах движение перекачиваемой жидкости осуществляется за счёт возникающей при работе насоса центробежной силы частиц жидкости, т.е. центробежные насосы работают по принципу использования центробежной силы:

• F = m . а = m . ω2 . R,
• где: F – центробежная сила;
• m – масса жидкости;
• а – ускорение движения жидкости;
• ω – угловая скорость;
• R – радиус рабочего колеса.

Центробежный насос (рис. 1) состоит из следующих основных конструктивных элементов: вал, рабочее колесо, всасывающитй патрубок, напорный патрубок (спиральный отвод, корпус, спиральная камера.

Рис. 1. Схема центробежного насоса.

1 – вал; 2 – рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 – напорный патрубок; 5 – корпус; 6 – спиральная камера.

Основной частью насоса является рабочее колесо 2 с профилированными лопатками. При вращении колеса, посаженного на вал 1, вода, находящаяся в каналах колеса (корпус насоса предварительно заполняется жидкостью), также начинает вращаться, под действием центробежной силы перемещаться от центра рабочего колеса к периферии и собираться в напорном патрубке (спиральном отводе) 4.В результате перемещения воды в центре рабочего колеса создаётся разрежение, куда через всасывающий патрубок 3 под действием атмосферного давления непрерывно поступает вода. В расширяющемся напорном патрубке 4 и в расположенном за ним диффузоре скорость движения потока жидкости уменьшается, и кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную (энергию давления).

Характерными признаками центробежного насоса является общее направление потока жидкости от центра к периферии.

Обязательное условие работы центробежных насосов – предварительная заливка их водой перед пуском в работу. При наличии внутри корпуса и рабочего колеса воздуха центробежная сила будет недостаточной для перемещения его по каналам рабочего колеса и создания разрежения, т.к. масса воздуха в 775 раз меньше массы воды.

Основные рабочие параметры насосов

Работа насосов состоит из двух процессов: всасывания и нагнетания. Насос любого вида характеризуется следующими параметрами: высотой всасывания, высотой нагнетания, полным напором, подачей, мощностью и полным коэффициентом полезного действия (КПД).

Высота всасывания

Различают теоретическую, вакуумметрическую и геометрическую (практическую) высоту всасывания.

Рис. 2. Схема насосной установки.

Подъём воды во всасывающем патрубке насоса происходит под действием разности атмосферного давления и давления (разряжения) в самом насосе. Поэтому теоретическая высота всасывания насоса (Н Т) равная 1-ой атмосфере и составляющая 10,33 метра водного столба, или 760 мм ртутного столба, или 1 кгс/см 2 , или 10 5 Па практически недостижима.

Улучшая конструкцию и материалы насоса, высоту его всасывания можно приближать к значению Нт.

Вакуумметрическая высота всасывания (Нв) – это величина вакуума, создаваемая насосом, а в энергетическом смысле – это энергия, выраженная в метрах, которая необходима жидкости для подъёма на высоту всасывания. Н В зависит, как правило, от мощности насоса, создающего вакуум, и измеряется в метрах водного столба. Показания вакуумметра, установленного на насосе, соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Для пожарного насоса серии ПН-40 и его аналогов Н В = 8 м. вод. ст.

Геометрической (практической) высотой всасывания Н Г называется разность отметок между поверхностью воды и осью насоса. Геометрическая высота всасывания зависит от значений и величин нескольких параметров:

• прямое влияние на величину Н Г оказывает атмосферное давление, которое заметно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Например, при высоте над уровнем моря 0 метров атмосферное давление равно 10,33 м. вод. ст., а на высоте над уровнем моря 2000 метров – 7,95 м. вод. ст.
• Н Г сильно зависит от давления насыщенных паров всасываемой жидкости. Давление насыщенных паров – это давление, при котором жидкость при данной температуре закипает (речь идёт о давлении жидкости ниже атмосферного). Давление насыщенных паров и, следовательно, высота всасывания в значительной степени зависят от температуры и вида перекачиваемой жидкости. Известно, что с уменьшением давления понижается температура кипения жидкости. Если давление всасывания (оно естественно ниже атмосферного) Р ВС будет ниже давления насыщенных паров всасываемой жидкости Рn, то начнется образование пара и произойдет срыв в работе насоса.

Таким образом, обязательным условием нормальной работы насоса является:

Рn < Рвс < Ратм

Например, при температуре воды 100 0 С Рn = Ратм = 1 кг/см 2 (10 м. вод. ст.), а при температуре воды 20 0 С Рn = 0,024 кг/см 2 (0,24 м. вод. ст.), следовательно, чем выше температура жидкости, тем сложнее забрать её насосом. С этим явлением связана кавитация – процесс образования пузырьков воздуха в жидкости.

При кавитации происходит самовскипание жидкости, пузырьки пара увлекаются движущимся потоком и, встречая твёрдые поверхности корпуса и рабочего колеса, разрушаются («схлопываются»). При этом выделятся большая энергия, из-за чего повреждаются и даже при длительном воздействии разрушаются поверхности внутренней полости насоса (явление кавитационной эрозии). Кавитация сопровож-дается шумом и треском внутри насоса. Во избежание преждевременного износа рабочих органов насоса не допускается его работа в кавитационном режиме.

Значение кавитационного запаса устанавливается таким, чтобы не было значительного снижения напора, и была ограничена скорость кавитационной эрозии. Например, для насосов серии ПН-40 кавитационный запас составляет 3 метра.

Кавитационные явления могут также возникать при больших подачах насоса, вследствие понижения давления (увеличения вакуума) во входном патрубке насоса. Поэтому при появлении кавитации необходимо уменьшить подачу насоса.

Высота нагнетания

Различают геометрическую и манометрическую высоту нагнетания.

Геометрическая высота нагнетания – это расстояние в метрах по вертикали от оси насоса до наивысшей точки нагнетания Н Н.

Манометрической высотой нагнетания называется давление, создаваемое насосом Н МАН. Манометрическая высота нагнетания (показание манометра) всегда больше геометрической высоты нагнетания (реальной точки подачи жидкости) из-за возникающих потерь в напорной линии.

Н МАН = Н Н + h Н,

где: hн – потери напора в напор ной линии, hн = S·Q 2 ;

S – сопротивление напорной линии;

Q – подача насоса.

Для высоты нагнетания теоретически пределов не существует, а практически она ограничивается прочностью отдельных деталей насосов и трубопроводов, а также мощностью двигателей привода насосов.

Полный напор

Полный напор Н, развиваемый насосом, расходуется на подъем жидкости, преодоление сопротивлений во всасывающем и напорном трубопроводе и на создание свободного напора.

Н = Н Г + h ВС + h Н + Н СВ

где: Нг – геометрическая высота подъема воды (м);

h ВС + h Н – потери напора во всасывающей и напорной линии (м);

Н СВ – свободный напор (м).

На практике полный напор, развиваемый насосом, оценивают по показаниям манометра и вакуумметра.

Подача насоса

Подача насоса – это количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени. Различают массовую подачу (кг/с) и объёмную подачу (м 3 /мин или л/с). Чаще всего подачу пожарных насосов указывают в объёмных единицах: м 3 /мин или л/с.

Существует соотношение между количеством жидкости, входящей в насос Q 1 и жидкости, выходящей из насоса Q 2:

Q 1 = Q 2 + Q У,

где: Q У – объёмные утечки жидкости через щелевые уплотнения.

Мощность насоса

Рабочие органы насоса во время работы предают энергию потоку жидкости. Эта энергия подводится от двигателя.

Для правильной оценки энергетических показателей мотор-насосной установки следует различать полезную (эффективную) и потребляемую мощность.

Полезная (эффективная) мощность (N е) насоса идет на совершение работы по перемещению определенного объема жидкости Q на высоту Н и определяется по формуле:

где: ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

Q – подача насоса, м 3 /с;

Н – напор насоса, м.

Мощность, потребляемая насосом, всегда больше, чем полезная, т.к. часть энергии затрачивается на механические, гидравлические и объемные потери в насосе. Потребляемой мощностью называется мощность N, подводимая к рабочим органам насоса. Она определяется по формуле:

где: М – крутящий момент на валу насоса (двигателя), Н м;

ω – угловая скорость вращения вала, с –1 .

Полный КПД насоса

При передаче энергии от насоса к перекачиваемой жидкости происходят объемные, гидравлические и механические потери энергии.

Объёмный КПД

Известно, что фактическая подача насоса всегда меньше теоретической подачи, т.е. количество жидкости, выходящей из насоса всегда меньше количества жидкости, входящей в насос. Это происходит вследствие:

• просачивания жидкости через сальники, клапаны и поршни, причем степень просачивания зависит от точности изготовления и состояния указанных деталей насоса;
• запоздания открытия и закрытия клапанов;
• наличия воздуха в жидкости.

Величина объемного КПД характеризует степень герметичности насоса, и определяется по формуле:

• где: Q – количество жидкости выходящей из насоса;
• Qу – утечки жидкости в насосе;
• Q + Qу – количество жидкости входящей в насос.

Гидравлический КПД

Гидравлический КПД – это потери напора в насосе на трение и местные сопротивления. Результатом гидравлических потерь является уменьшение напора.

Значение гидравлического КПД показывает меру расхода энергии в насосе на преодоление сопротивления движения жидкости, и определяется по формуле:

• где: Н – действительный (развиваемый) напор насоса;
• ΔН – потери напора на преодоление сопротивлений внутри насоса;
• Н + ΔН – теоретический напор насоса.

Механический КПД

Механический КПД – это потери мощности на трение в подшипниках, уплотнениях вала и т.п. Значение механического КПД характеризует качество изготовления и рациональность конструкции подшипников, сальников (манжет) и других узлов, где происходит трение деталей.

Механический КПД определяют по формуле:

• где: N – мощность на рабочем колесе насоса;
• ΔN – потери мощности на трение в подшипниках и сальниках насоса;
• N + ΔN – мощность на валу насоса.

Полный КПД насоса учитывает все потери, которые возникают в нем при перекачивании жидкости. Он представляет собой произведение трех частных коэффициентов и характеризует отношение полезной мощности Nе к потребляемой N:

Классификация центробежных пожарных насосов

Классификация:

• – нормального давления
• – высокого давления
• – комбинированного давления

Насосы центробежные пожарные нормального давления

В настоящее время в нашей стране широкое распространение на пожарных автомобилях имеют пожарные насосы нормального давления, обеспечивающие подачу 40 л/с с напором 1,0 М Па (100 м. вод. ст.).

АО «Ливенский машиностроительный завод» уже много лет серийно выпускает унифицированный для большинства пожарных автомобилей центробежный одноступенчатый консольный пожарный насос ПН-40УВ (рис. 4), предназначенный для подачи воды или водных растворов. Аналогичную конструкцию имеет насос НПЦ-40/100, выпускаемый ФГУП «Варгашинский завод противопожарного и специального оборудования».

Пожарный насос ПН-40УВ (НПЦ-40/100) в сборе состоит из насоса, коллектора 1 (рис. 5), пеносмесителя 2 и трех напорных задвижек 13.

Рис. 5. Пожарный насос ПН-40УВ с коллектором и пеносмесителем.

1 – коллектор; 2 – пеносмеситель ПС-5; 3 – корпус насоса; 4 – крышка насоса; 5 – вал; 6 – рабочее колесо; 7 – подшипники; 8 – червяк привода тахометра; 9 – комплект уплотнительных манжет (сальниковый стакан); 10 – муфта-фланец; 11 – шланг от колпачковой масленки; 12 – сливной краник; 13 – напорная задвижка.

Собственно насос состоит из следующих основных частей: корпуса 3, крышки 4, вала 5, рабочего колеса 6, подшипников 7, уплотнительного стакана с комплектом манжет 9 (сальниковый стакан), червячного привода тахометра 8, муфты-фланца 10. Муфта-фланец соединяется с карданным валом привода насоса.

Корпус насоса и его крышка изготовлены из алюминиевого сплава. Рабочее колесо закреплено на валу с помощью конического соединения и шпонки, а в осевом направлении удерживается гайкой. Рабочее колесо ПН-40УВ, наружный диаметр которого 289 мм, имеет семь лопаток и семь разгрузочных (перепускных) отверстий. Щелевые уплотнения между рабочим колесом и корпусом насоса выполнены в виде уплотнительных колец из серого чугуна.

Для эффективной работы насоса важно разделение напорной и всасывающей полостей насоса. Чем больше зазоры между рабочим колесом и корпусом, тем большее количество жидкости будет циркулировать в насосе. Это приведет к уменьшению подачи воды насосом и снижению его коэффициента полезного действия, поэтому в насосе устанавливаются щелевые уплотнения с очень малыми зазорами. Так, номинальный зазор между уплотнительными кольцами корпуса и рабочего колеса насоса 0,13 мм, а допустимый – 0,8 мм.

Вал насоса изготовлен из закаленной легированной стали, и установлен на двух шарикоподшипниках. Направление вращения вала по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода насоса. Уплотнение вала насоса достигается применением трех каркасных резиновых манжет 1.1-45×65-1, расположенных в съемном стакане (рис. 6), причем две манжеты работают на давление, а одна (первая от рабочего колеса) на разряжение, т.е. манжеты располагаются таким образом, что препятствуют утечке воды из насоса и подсосу воздуха в него. С целью повышения надежности манжет на корпусе насоса установлена колпачковая масленка, с помощью которой через шланг производится подпрессовка солидола Ж ГОСТ 1033-79 в съемный стакан.

Рис. 6. Съемный стакан с комплектом уплотнительных манжет.

• 1 – манжета 1.1-45×65-1;
• 2 – маслораспределительное кольцо;
• 3 – стакан;
• 4 – упорное кольцо;
• 5 – стопорное кольцо;
• 6 – резиновое кольцо.

Для распределения смазки в съёмном стакане предусмотрено маслораспределительное кольцо 2 (рис. 6), которое соединено каналами со шлангом колпачковой масленкой и дренажным отверстием. Обильная утечка воды из этого отверстия при работе насоса указывает на износ уплотнительных манжет. Для смазки подшипников и червячной пары привода тахометра полость в корпусе насоса между уплотнительным стаканом и манжетой муфты фланца, служащая масляной ванной, заполняется трансмиссионным маслом ТАп-15В ГОСТ 23652-79 в количестве 0,5 л. Масло заливают через специальное отверстие в масляной ванне, закрываемое пробкой со щупом. Уровень масла должен быть между верхней и нижней метками на щупе. Удаление масла из масляной ванны производится через сливное отверстие с пробкой в нижней части корпуса масляной ванны.

Рабочее колесо насоса в корпусе закрывается крышкой, к которой крепится всасывающий патрубок. В крышке предусмотрено отверстие с резьбой для установки мановакуумметра и специальный прилив для присоединения диффузора пеносмесителя. Воду из насоса сливают путем открытия крана, расположенного в нижней части корпуса насоса.

Улиткообразный отвод корпуса насоса выполнен в виде диффузора и заканчивается фланцем, к которому крепится коллектор (рис. 7). Коллектор предназначен для распределения воды, подаваемой насосом, и, в какой-то мере, выполняет роль направляющего аппарата. К фланцам торцевых поверхностей коллектора крепятся две напорные задвижки и пробковый кран пеносмесителя.

Рис. 7. Коллектор пожарного насоса ПН-40УВ.

1 – напорная задвижка; 2 – корпус; 3 – отверстие для монтажа манометра.

Внутри коллектора смонтирована напорная задвижка 1 для подачи воды от насоса в цистерну пожарного автомобиля или в лафетный ствол. На корпусе 2 коллектора предусмотрены отверстия для подсоединения вакуумного клапана, трубопровода к змеевику системы дополнительного охлаждения двигателя и отверстие 3 с резьбой для установки манометра. Напорные задвижки насоса (рис. 8) снабжены шарнирными клапанами 1, удерживаемыми в закрытом положении с помощью шпинделя 4 с резьбой.

Рис. 8. Напорная задвижка коллектора насоса.

1 – клапан; 2 – корпус; 3 – втулка; 4 – шпиндель; 5 – уплотнение; 6 – гайка; 7 – маховик.

Проходное отверстие закрывается клапаном под действием его собственной массы или под давлением жидкости извне, а открывается напором воды из пожарного насоса; при этом шпиндель ограничивает ход клапана.

Применение данной конструкции позволяет при подаче воды на высоты использовать шарнирный клапан в качестве обратного и обезопасить основные элементы насоса от возможного гидравлического удара.

Сравнительные технические характеристики пожарных насосов ПН-40УВ и НПЦ-40/100 представлены в табл. 1.

Таблица 1

Технические характеристики пожарных насосов нормального давления ПН 40УВ и НПЦ 40 100

Наименование показателей	Значение показателей
		НПЦ-40/100
Подача насоса в номинальном режиме, л/с (м 3 /с)	40 (0,04)	40 (0,04)
Напор насоса в номинальном режиме, м.вод.ст.	100	100
Мощность в номинальном режиме, кВт (л.с.)	62,2 (84,6)	65,3 (88,9)
Номинальная частота вращения вала, об/мин	2700	2700
Коэффициент полезного действия насоса, %, не менее	63	60
Допускаемый кавитационный запас, м, не более	3	3
Максимальное рабочее давление на входе в насос, кгс/см 2 , не более	6	6
Максимальное рабочее давление на выходе из насоса, кгс/см 2 , не более	15	15
Наибольшая геометрическая высота всасывания, м	7,5	7,5
Подача насоса при наибольшей геометрической высоте всасывания, л/с, не менее	20	20
Габаритные размеры, мм, не более (длина-ширина-высота)	700-900-650	700-900-700
Масса (сухая), кг	65	65
Максимальный размер твердых частиц в рабочей жидкости, мм	6	3
Установочные и присоединительные размеры обоих насосов одинаковые, что позволяет беспрепятственно производить замену одного насоса на другой.

Примечание.

• Пожарные насосы ПН-40УВ установлены на АЦ-3,2-40(433124), АЦ-40(130)63Б, АЦ-40(131)137А, АЦ-2,5-40(433362)ПМ590.
• Пожарные насосы НПЦ-40/100 установлены на АНР-40-1500(433112)35ВР и АЦ-5,0-40(43253)22ВР.

Пожарный насос НЦПН-40/100 В1Т производства ООО «Пожгидравлика»

Рис. 9.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ:

• Общая конфигурация и габаритно-присоединительные размеры насоса НЦПН-40/100В1Т полностью соответствуют насосу старой конструкции, что позволяет применять его в пожарных автоцистернах старой конструкции.
• Путем особого профилирования рабочих органов насоса (рабочего колеса и «улитки») получены существенные запасы по напорно-энергетическим показателям .
• Имеется возможность дополнительного форсирования режимов. В частности, на частоте вращения 2800 об/мин. напор 100 м обеспечивается при подачах до 60 л/с и высокий КПД (в 1,2 раза выше, чем у насоса старой конструкции), что дает экономию ГСМ (примерно 2 литра за 1 час работы).
• Уплотнение вала насоса (сальник) выполнено на основе специальных графитосодержащих материалов, которые обеспечивают большой ресурс работы при малом трении, сохраняют работоспособность в условиях мощных механических и температурных воздействий и не требуют обслуживания при работе за все время эксплуатации насоса.
• Дозатор ПО усовершенствованной конструкции обеспечивает возможность плавной (бесступенчатой) регулировки уровня дозирования в пределах от 0 до 10 %. Управление дозатором осуществляется рукояткой со встроенным редуктором, за счет чего обеспечиваются малые усилия при управлении.
• Наличие автономного электропривода вакуумного насоса обеспечивает удобство работы и позволяет производить проверку насоса и коммуникаций на «сухой вакуум» без запуска двигателя автомобиля. Отключение вакуумного насоса по окончании процесса водозаполнения осуществляется автоматически (дополнительно предусмотрен ручной режим управления).

Рис. 13. Внешний вид насоса НЦПК-40/100-4/400.

Насос НЦПК-40/100-4/400 предназначен для подачи воды и водных растворов пенообразователей температурой до 30 0С, плотностью до 1010 кг/м3 и массовой концентрацией твёрдых частиц до 0,5 % при их максимальном размере 3 мм.

Насос устанавливается в закрытых отсеках пожарных автомобилей, в которых во время работы обеспечивается положительная температура воздуха, и обеспечивает подачу воды (водных растворов пенообразователя) от цистерны пожарного автомобиля, пожарного гидранта водопроводной сети или открытого водоисточника в трех режимах:

• подача огнетушащей жидкости насосом нормального давления при отключённом насосе высокого давления;
• подача огнетушащей жидкости насосом высокого давления на один или два высоконапорных ствола-распылителя (СРВД 2/300) при нулевой подаче насоса нормального давления;
• одновременная подача огнетушащей жидкости насосами нормального и высокого давления.

Пожарный насос НЦПК-40/100-4/400 (рис. 14) представляет собой агрегат, состоящий из ступени (насоса) нормального давления 14, ступени (насоса) высокого давления 17 с приводным редуктором и механизмом включения, напорного коллектора нормального давления 2, напорного коллектора высокого давления 22, полуавтоматической вакуумной системы водозаполнения (см. выше), пеносмесителя 6 и контрольно-измерительных приборов.

Рис. 14. Насос центробежный пожарный комбинированный НЦПК-40/100-4/400.

1 – напорный вентиль нормального давления; 2 – коллектор нормального давления; 3 – панель управления; 4 – рукоятка включения эжектора пеносмесителя; 5 – указатель тахометра; 6 – пеносмеситель; 7 – рукоятка дозатора пеносмесителя; 8 – счетчик моточасов; 9 – дозатор пеносмесителя; 10 – напорный вентиль подачи воды в цистерну; 11 – патрубок подвода пенообразователя; 12 – манометр нормального давления; 13 – рукоятка включения привода высокого давления; 14 – ступень нормального давления; 15 – сливной кран ступени нормального давления; 16 – рукоятка управления сливными кранами ступени высокого давления; 17 – ступень высокого давления; 18 – манометр высокого давления; 19 – мановакууметр; 20 – проушина для переноски насоса; 21 – клапан перепускной; 22 – коллектор высокого давления; 23 – кран высокого давления; 24 – патрубок всасывающий; 25 – вакуумный кран; 26 – заглушка выхода на лафетный ствол; 27 – механизм управления сливными кранами ступени высокого давления; 28 – сливные краны ступени высокого давления; 29 – первичный преобразователь тахометра; 30 – фильтр.

Ступень нормального давления (рис. 15) представляет собой центробежный одно-ступенчатый насос консольного типа с осевым подводом, выполненным в крышке 12, и спиральным отводом, выполненным в корпусе 18.

Рис. 15. Ступень нормального давления насоса НЦПК-40/100-4/400.

1 – полумуфта; 2, 10, 11, 21 – кольца уплотнительные; 3 – подшипник 307 ГОСТ 8338; 4 – прокладки регулировочные; 5 – муфта фрикционная; 6 – гайка регулировочная; 7 – болт стопорный; 8 – вилка; 9 – подшипник 309 ГОСТ 8338; 12 – крышка насоса; 13 – рабочее колесо; 14 – сливной кран; 15 – блок уплотнительный; 16 – сливная пробка; 17 – втулка нажимная; 18 – корпус насоса; 19 – кольцо упорное; 20 – кольцо прижимное; 22 – червяк; 23 – корпус задней опоры; 24 – манжета 2-55х80-3 ГОСТ 8752.

По своему устройству ступень нормального давления напоминает пожарный насос ПН-40УВ (НПЦ-40/100). Принципиальным отличием является установка на валу ступени нормального давления фрикционной муфты 5 привода ступени высокого давления. В крышке 12 ступени нормального давления установлена защитная сетка для предотвращения попадания в насос посторонних предметов. Уплотнение рабочего колеса 13 щелевого типа (как и на насосах и НПЦ-40/100); уплотнение вала – торцевого типа. Торцевое уплотнение состоит из двух уплотнительных колец, одно из которых вращается вместе с рабочим колесом, а второе неподвижно и установлено в уплотнительном блоке (рис. 16). Уплотнение обеспечивается за счёт плотного прилегания рабочих поверхностей уплотнительных колец друг к другу и сжатия их между собой набором пружин 8. Уплотнительные кольца выполнены из силицированного графита, обладающего высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения в воде. В то же время, графит является достаточно хрупким, поэтому уплотнительные кольца вклеены в металлические обоймы. Работа насоса без воды приводит к сильному нагреву узла, что влечёт за собой нарушение прочности клеевого соединения и растрескивание или даже полное разрушение колец.

Ступени нормального и высокого давления включены последовательно: вода с выхода (из напорного коллектора) ступени нормального давления через фильтр 30 поступает на вход (всасывающий патрубок) ступени высокого давления.

Ступень высокого давления (рис. 18) представляет собой центробежный двухступенчатый насос консольного типа со встречно расположенными рабочими колёсами 15, 17 и отводящими устройствами лопаточного типа (направляющими аппаратами) 14 и 16.

Уплотнение рабочих колёс и межступенное уплотнение – щелевого типа, концевое уплотнение вала – торцевого типа, конструкция которого аналогична уплотнительному блоку (рис. 16) ступени нормального давления.

Ввиду высокой частоты вращения вала ступени высокого давления (до 6300 об/мин.) подшипники и вал-шестерня могут сильно нагреваться. Для охлаждения задней опоры вала через корпус 3 подшипника (рис. 17) пропускается вода, которая через штуцеры 29 поступает по трубопроводу с выхода ступени нормального давления и сбрасывается затем на вход той же ступени. Охлаждение вала-шестерни также обеспечивается водой, которая прокачивается через полый вал за счёт разности давлений между выходом и входом первой ступени насоса высокого давления.

1 – подшипник 308 ГОСТ 8338; 2, 8, 18, 24, 26 – кольца уплотнительные; 3 – корпус подшипника; 4 – вал-шестерня; 5 – корпус насоса; 6 – шайба упорная; 7 – винт фиксирующий; 9 – шайба; 10 – гайка корончатая; 11 – шплинт; 12 – втулка; 13 – корпус насоса; 14 – направляющий аппарат; 15 – рабочее колесо с лопатками, закрученными направо; 16 – направляющий аппарат; 17 – рабочее колесо с лопатками, закрученными налево; 19 – блок уплотнительный; 20 – кольцо регулировочное; 21 – колесо зубчатое (промежуточная шестерня); 22 – подшипник 304 ГОСТ 8338; 23 – ось; 25 – прокладка регулировочная; 27, 28 – крышки; 29 – штуцеры системы охлаждения; 30, 31 – краны сливные.

К выходному патрубку ступени высокого давления присоединён напорный коллектор 22 (рис. 14), на котором установлен один запорный кран 23 шарового типа и перепускной клапан 21. Штуцер 1 (рис. 19) перепускного клапана при монтаже насоса соединяется с цистерной пожарного автомобиля.

Рис. 19. Клапан перепускной.

1 – штуцер; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – прокладки регулировочные; 4 – пружина; 5 – клапан; 6 – прокладка уплотнительная; 7 – втулка.

Перепускной клапан обеспечивает обмен воды в насосе за счёт частичного перетока воды в цистерну пожарного автомобиля, предотвращая тем самым перегрев насоса при нулевой подаче ступени высокого давления (при закрытом запорном кране или стволе-распылителе). Усилие пружины 4 обеспечивает открытие клапана при давлении свыше 2 МПа (20 кгс/см2). Поэтому при работе только ступени нормального давления клапан закрыт, а открывается только после включения ступени высокого давления.

К напорному коллектору высокого давления присоединён патрубок для соединения с напорной линией высокого давления. Патрубок имеет отвод с обратным клапаном для продувки пожарного насоса и напорной линии высокого давления сжатым воздухом.

Механизм включения ступени высокого давления состоит из фрикционной муфты 5 (рис. 15) и механизма включения фрикционной муфты, показанного на рис. 20 в положении «Отключено» (рукоятка 1 – в верхнем положении). При переводе рукоятки 1 в нижнее положение «Включено» вилкой 8 (рис. 15) происходит перемещение втулки 17 влево.

Рис. 21. Пеносмеситель насоса НЦПК-40/100-4/400.

1 – кран эжектора; 2 – дозатор; 3 – патрубок подвода пенообразователя; 4 – клапан обратный (лепестковый); 5 – заслонка регулирующая; 6, 9, 10, 17, 18, 20 – кольца уплотнительные; 7 – патрубок; 8 – диффузор; 11 – корпус пеносмесителя; 12 – сопло; 13 – корпус крана эжектора; 14 –пробка; 15 – винт ограничительный; 16 – крышка; 19 – диск; 21 – втулка опорная; 22 – штифт; 23 – зубчатый сектор; 24 – зубчатое колесо; 25 – упор.

Для контроля параметров работы насоса на нём установлены мановакуумметр 19 (рис. 14) на входе в насос и два манометра 12 и 18 для контроля давления на выходе, соответственно, ступеней нормального и высокого давления. Измерение частоты вращения приводного вала насоса осуществляет тахометр магнитоиндукционного типа. Тахометр состоит из первичного преобразователя 29 (рис. 14) и указателя (измеритель-ного прибора) 5, соединённых между собой электрическим кабелем. Первичный преобразователь закреплён на корпусе задней опоры вала ступени нормального давления и приводится во вращение от червяка 22 (рис. 15).

Пожарный насос НЦПК-40/100-4/400 оборудуется автономной вакуумной системой водозаполнения АВС-01Э или АВС-02Э (см. выше).

Таблица 2

Техническая характеристика пожарного насоса НЦПК-40/100-4/400

Наименование параметра	Значение
Параметры ступени нормального давления:
	2700 об/мин
Номинальная подача	40 л/с
Номинальный напор на выходе ступени нормального давления	100 м.вод.ст.
Номинальная потребляемая мощность в режиме ступени нормального давления	не более 60 кВт (82 л.с.)
Максимальное давление на входе насоса	6 кгс/см 2
Максимальное давление на выходе из насоса	15 кгс/см 2
Параметры ступени высокого давления (при последовательной работе двух ступеней):
Номинальная частота вращения приводного вала насоса	2700 об/мин
Номинальная подача	4 л/с
Номинальный напор на выходе ступени высокого давления	400 м.вод.ст.
Номинальная потребляемая мощность в режиме ступени высокого давления	не более 55 кВт (75 л.с.)
Параметры насоса при совместной работе двух ступеней:
Номинальная подача ступени нормального давления	15 л/с
Номинальная подача ступени высокого давления	2 л/с
Напор в номинальном режиме ступени нормального давления	100 м.вод.ст.
Напор в номинальном режиме ступени высокого давления	400 м.вод.ст.
Мощность (общая) в номинальном режиме	не более 58 кВт (80 л.с.)
Наибольшая геометрическая высота всасывания	7,5 метров
Подача насоса при наибольшей геометрической высоте всасывания и номинальном напоре	20 л/с
Уровень дозирования пенообразователя	6,0 ± 1,2 и 3,0 ± 0,6 %
Наибольшее число одновременно работающих стволов типа ГПС-600 или «Пурга-5»	5 шт.
Габаритные размеры вакуумного агрегата	750×750×800 мм
Общая масса (сухая)	не более 150 кг

Насос ПН-40УВ предназначен для подачи воды или водных растворов при тушении пожаров и устанавливается на пожарных автомобилях.

Пожарный насос ПН-40УВ (Рисунок 35, Рисунок 36) состоит из следующих основных узлов: центробежного насоса, коллектора с задвижками, пеносмесителя ПС-5; в верхней части коллектора устанавливается вакуумный клапан системы водозаполнения (вакуумной системы).

Рабочее колесо 16 укрепляется на валу 29 с помощью конического соединения, шпонки, гайки, шайбы и шплинта.

Крепление крышки к корпусу насоса осуществляется шпильками; для обеспечения герметизации соединения устанавливается резиновое кольцо 18.

Вал насоса уплотняется манжетами 22, установленными в стакан 21.

Стакан уплотнен резиновым кольцом 23 и крепится к корпусу болтами, законтренными проволокой.

Фланец привода 28 соединяется с карданным валом привода насоса.

Направление вращения вала по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.

Для смазки подшипников и червячной пары привода тахометра полость в корпусе между уплотнительным стаканом 21 и манжетой 22 заполняется трансмиссионным маслом ТАп-15В. Для слива масла в нижней части корпуса предусмотрено отверстие 24 с пробкой. Для слива воды служит краник 19.

На конце вала 29 при помощи гайки закреплены червяк привода тахометра 32 и фланец 28. Корпус привода тахометра 27 уплотнен манжетой 31.

Рисунок 35. Пожарный насос ПН-40УВ (общий вид): 1 - левая напорная задвижка; 2- маховичок дозатора пеносмесителя ПС-5; 3 – кран пеносмесителя; 4 – вакуумный клапан; 5 – задвижка в цистерну; 6 – правая напорная задвижка; 7 –корпус насоса.

На отводе насоса расположен коллектор 8, к которому крепятся пеносмеситель и две напорные задвижки (Рисунок 37).

Конструкция напорной задвижки представлена на Рисунок 37.

Особенностью конструкции задвижки является отсутствие связи между шпинделем 4 и клапаном 1, что позволяет задвижке выполнять функции обратного клапана и препятствовать обратному току воды через насос.

Рисунок 36. Насос ПН-40УВ (продольный разрез):

8 – коллектор; 9 – пробка крана пеносмесителя; 10 – корпус крана пеносмесителя; 11 – сопло пеносмесителя; 12 – дозатор пеносмесителя; 13 – корпус (диффузор) пеносмесителя; 14, 15 – кольца торцового уплотнения; 16 – рабочее колесо; 17 – крышка насоса; 18 – уплотнительное кольцо крышки насоса; 19 – сливной кран насоса; 20 – кольцо стопорное; 21 – корпус стакана уплотнительного; 22 – манжета резинокаркасная (сальник); 23 – кольцо уплотнительное; 24 – отверстие сливное; 25 – щуп маслоуказательный; 26 – корпус масляной ванны; 27 – корпус привода тахометра; 28 – фланец привода; 29 – вал рабочего колеса; 30 – пыльник; 31 – манжета резинокаркасная (сальник); 32 – червяк привода тахометра; 33 – подшипник; 34 – подшипник; 35 – шланг смазки уплотнительного стакана.

Рисунок 37. Задвижка насоса ПН-40УВ: 1-клапан; 2-корпус; 3 - втулка; 4-винт (шпиндель); 5-уплотнение; 6 - гайка; 7 – маховик; 8 – ось клапана; 9 – подушка клапана; 10 – накладка; 11 - винт.

Внутри коллектора (Рисунок 38) смонтирована задвижка для подачи воды в цистерну и лафетный ствол. В корпусе коллектора 8 (Рисунок 36) имеются отверстия для подсоединения вакуумной системы, системы дополнительного

охлаждения и мановакуумметра.

Рисунок 38. Коллектор (продольный разрез по оси задвижки «В цистерну»): 1 – корпус задвижки; 2 – коллектор; 3 – клапан; 4 – шпиндель; 5 – втулка; 6 – уплотнение; 7 - маховик.

Для уплотнения вала рабочего колеса насоса применены резинокаркасные манжеты,помещенные в уплотнительном стакане (Рисунок 39).

Рисунок 39. Уплотнительный стакан:

1 - манжета резинокаркасная; 2 - кольцо; 3-стакан; 4 - упорное кольцо; 5 - стопорное кольцо; 6 - резиновое кольцо; 7 – кольцо упорное. Стакан прикреплен к корпусу насоса через резиновую прокладку болтами. Во избежание самопроизвольного выкручивания болты через

специальные отверстия зафиксированы проволокой Во время разборки и сборки насоса следует соблюдать осторожность при снятии и установке манжет, чтобы исключить повреждение уплотняющей поверхности манжеты.

Если уплотняющие поверхности манжеты по каким-либо причинам получили значительное повреждение, то узел уплотнения следует собирать в определенном порядке: установить в стакан 3 манжету 1, кольцо 4, кольцо 2, упорное кольцо 7, две манжеты 1, упорное кольцо 7, стопорное кольцо 5, надеть на стакан прокладку и резиновое кольцо 6. После сборки закрепить

стакан болтами в корпус насоса, зафиксировав их проволокой.

Подготовка пожарного насоса ПН-40УВ к работе и порядок работы с ним

При подготовке насоса к работе необходимо провести профилактический

осмотр и проверить герметичность на сухой вакуум.

Порядок проверки герметичности на сухой вакуум:

1) закрыть все задвижки, вентили и сливной краник насоса;

2) закрыть заглушкой всасывающий патрубок;

3) открыть вакуумный кран;

4) включить вакуумный насос и, не включая привод пожарного насоса,

довести разрежение до 0,73 - 0,76 кгс/см2м(0,073-0,076 МПа) по мановакуумметру;

5) закрыть вакуумный кран, после чего выключить вакуумный насос.

Указанное разрежение при исправной вакуумной системе должно создаваться не более чем за 20 с.

При нормальной герметичности насоса и его коммуникаций разрежение должно уменьшаться не более 0,13 кгс/см2 (0,013 МПа) за 2,5 мин.

При большем значении падения разрежения обнаружить места нарушения герметичности путем опрессовки насоса водой давлением 12... 13 кгс/см2

(1,2-1,3 МПа). Опрессовка водой производится при работающем насосе и закрытых напорных задвижках. Обнаруженную негерметичность необходимо устранить. Насос опрессовывается только через всасывающий патрубок от водопровода или другой автоцистерны.

Пожарный насос ПН-60

Пожарный насос ПН-60 - это центробежный насос нормального давления, одноступенчатый, консольный, без направляющего аппарата. Насос ПН-60 является геометрически подобной моделью насоса ПН-40УВ, поэтому принципиально от него не отличается. Корпус насоса, крышка насоса и рабочее колесо отлиты из чугуна. Отвод жидкости от колеса происходит по спиральной однозавитковой камере, заканчивающейся диффузором. Рабочее колесо диаметром 360 мм закреплено на валу при помощи двух диаметрально расположенных шпонок, шайбы и гайки.

Уплотнение вала насоса осуществляется каркасными манжетами.

Сальники размещены в специальном стакане. Смазка сальников производится через масленку.

Для подачи воды из открытого водоисточника на всасывающий патрубок насоса навинчивают водосборник с двумя патрубками для всасывающих рукавов диаметром 125 мм.

Сливной краник насоса расположен в нижней части насоса и направлен

вертикально вниз (в насосе ПН-40УВ в сторону).

Пожарный насос ПН-110

Пожарный насос ПН-110 – центробежный насос нормального давления, одноступенчатый, консольный, без направляющего аппарата с двумя спиральными отводами и напорными задвижками на них.

Основные рабочие детали и узлы насоса ПН-110 также подобны деталям и узлам насоса ПН-40УВ. В насосе ПН-110 имеются лишь некоторые непринципиальные конструктивные отличия. Корпус насоса, крышка, рабочее колесо, всасывающий патрубок изготовлены из чугуна.

Диаметр всасывающего патрубка 200 мм, напорных патрубков - 100 мм.

19. Особенности конструкции комбинированных насосов ПНК-40/2 и ПНК-40/3.

Насосы пожарные комбинированные – насосы, состоящие из последовательно соединённых насосов нормального и высокого давления и имеющих общий привод.

К комбиниро­ванным пожарным насосам относятся такие, которые могут подавать воду под нормальным (напор до 100) и высоким давлением (напор до 300 м и более).