Какие типы топливоподкачивающих насосов используют в топливных системах на судах

Обновлено: 26.04.2024

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые дизельные установки Топливная система дизельного двигателя Топливоперекачивающие насосы в цистерны для судовых дизелей

Для перекачки топлива на судне предусматривают не менее двух топливоперекачивающих насосов (один должен иметь ручной привод с такой производительностью, чтобы продолжительность заполнения цистерны наибольшего объема составляла не более 1 ч) (табл. 5.5).

В общем случае производительность насоса, м 3 /ч,

где V — объем жидкости, которую необходимо перекачивать на номинальном режиме работы установки, м 3 ; i — число одновременно действующих насосов; ? — время, в течение которого необходимо перекачивать заданный объем, ч; К ₁ — коэффициент запаса производительности, равный 1,15—1,18; G _гд — расход топлива на главного двигателя, кг/ч; ? ₂ = 1?2 ч; ? — плотность топлива, кг/м 3 .

Мощность электродвигателя насоса, кВт

где H — спецификационное давление, МПа; ? — общий КПД насоса; K ₂ — коэффициент запаса мощности, равный 1,1—1,5 (с увеличением мощности уменьшается).

Давление, развиваемое топливоперекачивающим насосом, принимается от 0,25 до 0,50 МПа в зависимости от условий его работы. Производительность насосов тяжелого топлива, м 3 /ч, Q = 0,0035N _{е гд} + 14, где N _{е гд} — мощность главного двигателя, кВт. Коэффициент рабочего времени насосов колеблется в пределах 0,083— 0,167. Величина Q должна быть достаточной для перекачки суточного расхода топлива за 1,5 ч. Как правило, производительность судовых топливоподкачивающих насосов к главного двигателя не превышает 10—13 м 3 /ч.

Топливоперекачивающие и топливоподкачивающие насосы бывают винтовые или шестеренные (табл. 5.6).

Шестеренные насосы просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Они выпускаются производительностью 0,2—200 м 3 /ч при давлении до 3,5 МПа с частотой вращения примерно 1500—3000 об/мин; КПД насосов составляет 0,5—0,7. Недостаток — пульсирующая подача, относительно высокий шум (до 100 дБ).

Винтовые насосы выпускаются производительностью до 1000 м®/ч с давлением до 25 МПа, КПД доходит до 0,85. Недостаток их — сложность и высокая стоимость изготовления. Современные винтовые насосы делятся на три основные группы: с циклоидальным зацеплением, с геликоидальным зацеплением (негерметичные) и героторные (одновинтовые) или насосы «Моно».

Топливоперекачивающие насосы типа «Моно» (рис. 5.20) применяют на современных ролкерах с двумя среднеоборотными дизелями.

Винтовые насосы с циклоидальным зацеплением — трехвинтовые, являются наиболее распространенными на флоте. Их достоинства: высокий КПД (до 85 %), умеренные масса и габариты, отсутствие пульсации расхода, хорошая всасывающая способность, отсутствие вибрации и шума. Недостатки: повышенная чувствительность к чистоте перекачиваемого топлива, высокая стоимость. Основными поставщиками винтовых насосов с циклоидальным зацеплением за рубежом являются фирмы IМО (Швеция), «Хамварти» (Англия), «Хуттуин» (Нидерланды), предприятия ВНР.

Винтовые геликоидальные насосы отличаются отсутствием соприкосновения между винтами с прямоугольной или трапецеидальной нарезкой. Вращение от ведущего вала к ведомому передается с помощью редуктора. Эти насосы отличаются усиленными протечками по длине винта при повышении давления нагнетания до 3,5—4,0 МПа, их КПД составляет 75—80 %. Наличие редуктора увеличивает массу и габариты насоса.

На всех судах, где для главных и вспомогательных котлов и двигателей применяют жидкое топливо, имеется топливная система, которая предназначена для приема топлива с берега или другого судна, передачи топлива на берег или другое судно, размещения топлива по запасным цистернам, подачи топлива к расходным цистернам, подачи топлива от расходных цистерн к топливным системам двигателей или котлов, отвода отсечного топлива от топливных систем двигателей в запасные цистерны, подвода топлива к фильтрам и сепараторам, отвода топлива от фильтров и сепараторов.

Движение жидкого топлива по трубопроводу осуществляется с помощью одного или нескольких топливоперекачивающих электронасосов. Для аварийных случаев предусматривают еще и ручные топливные насосы.

Топливный трубопровод делится на две ветви: всасывающую и нагнетательную. Всасывающая ветвь объединяет все участки трубопровода, которые можно подключать к всасывающим полостям насосов, а нагнетательная — все участки трубопровода, которые можно подключать к нагнетательным полостям насосов.

На рис. 3.57 показана схема топливной системы машинного отделения с двигателями внутреннего сгорания. Из главной топливной цистерны 1 топливо подается в расходную цистерну 6 насосом 3. На случай выхода этого насоса из строя имеется ручной насос 2. Наличие и уровень топлива в расходной цистерне контролируют по топливомерному прибору 7. Во избежание переполнения цистерны 6 при подкачивании в нее топлива предусмотрена сливная труба 5. Механические примеси и вода, содержащиеся в топливе, оседают на дно расходной цистерны и спускаются из нее через кран 4.

При открывании крана 8 топливо самотеком поступает к топливоподкачивающему насосу 9, который направляет его через фильтры 10, 11 и 12 к топливным насосам высокого давления 21. Последние в определенные моменты времени впрыскивают топливо в цилиндры 18 через форсунки 19. Перед форсунками устанавливают щелевые стержневые фильтры 20. Часть топлива, подаваемого топливными насосами высокого давления, может просачиваться между деталями форсунки. Это топливо собирается в сливной магистрали 17 и отводится для вторичной подачи к топливным насосам.

На небольших по габаритам двигателях все топливные насосы высокого давления монтируют в общем корпусе. В этом случае каждый из них называется насосным элементом, а все они вместе — насосом блочного типа. В верхней части схемы изображен двигатель 15 с таким насосом 13. Подача топлива от него осуществляется по форсуночным трубкам 14 к форсункам 16 каждого цилиндра двигателя. Для очистки топлива от имеющихся в нем механических примесей установлены фильтры грубой и тонкой очистки. Сдвоенный фильтр 10 служит для грубой очистки топлива, а одинарный 11, сдвоенный 12 и стержневой 20 — для окончательной очистки.

Имеющиеся на судне топливные цистерны подразделяются на цистерны для хранения основного запаса топлива (запасные цистерны) и расходные цистерны или баки, из которых двигатели и котлы непосредственно получают топливо. Количество и вместимость запасных цистерн зависят от назначения судна, состава и мощности его энергетической установки и обычно принимаются из расчета ее непрерывной работы на эксплуатационном режиме в течение 25—30 сут.

Запасные топливные цистерны устанавливают чаще всего в междудонном пространстве или по бортам в районе машиннокотельных отделений. При несоблюдении правил приема топлива на судно в запасные цистерны может попасть некоторое количество воды и грязи, что приводит к засорению цистерн и выходу из строя топливной аппаратуры двигателя внутреннего сгорания или котла. С целью защиты топливной аппаратуры двигателей всасывающий патрубок в запасной цистерне размещают на некотором расстоянии от дна цистерны и на его конец надевают приемную сетку, а на пути движения топлива ставят фильтры. Периодически из запасных цистерн удаляют отстой грязи и воды.

Для контроля за наличием топлива в цистернах предусмотрены колонки, а на расходных цистернах — мерные рейки, мерные бачки или указатели поплавкового типа. На цистернах иногда ставят измерительные трубы с футштоками.

Расходные цистерны или баки предусматривают для каждого двигателя и котла отдельно. Их размещают по бортам на высоте, обеспечивающей необходимый статический напор топлива у форсунок котлов и топливоподкачивающих насосов двигателей. Расходные цистерны и баки одного отсека иногда соединяются между собой уравнительным трубопроводом.

Топливо, хранящееся в запасных и расходных цистернах, испаряется, особенно при высоких температурах. Во избежание взрывов топливных паров цистерны необходимо постоянно вентилировать. Для этого к ним подводится трубопровод естественной вентиляции. Вентиляционные головки снабжены огнезащитными сетками и выводятся на верхнюю палубу судна в места, защищенные от попадания искр и наиболее безопасные в отношении возникновения пожара.

Для снижения вязкости топлива при низких температурах, особенно в хранилищах котельного топлива, устанавливается система обогрева топлива. На случай возникновения пожара к цистернам для топлива подводится трубопровод парового тушения.

Топливо, принимаемое на судно, проходит две стадии фильтрации: первую — перед поступлением в топливную систему двигателя и вторую — через фильтры тонкой очистки или сепараторы. Окончательная очистка топлива происходит в топливной системе самого двигателя. Особые требования к очистке топлива предъявляются на судах с двигателями внутреннего сгорания, топливная аппаратура которых чувствительна даже к малейшим механическим частицам ввиду высокой точности обработки и пригонки деталей.

Чтобы обеспечить беспрерывную подачу топлива из расходных цистерн к топливным насосам высокого давления, в топливную систему включают топливоподкачивающие насосы. Благодаря создаваемому ими давлению топлива (0,02—0,5 МПа) обеспечивается устойчивая работа топливной системы.

В судовых дизелях применяются поршневые, шестеренные и роторные топливоподкачивающие насосы.

Поршневые саморегулируемые насосы. На вспомогательных высокооборотных двигателях устанавливают поршневые топливоподкачивающие насосы, обладающие свойством саморегулирования (рис. 109).

Нагнетательный ход поршня 5 (рис. 109, а) происходит в момент, когда кулачковая шайба 1 не воздействует на толкатель 2. Последний отжимает пружина 12, и шток 4 отходит, от поршня 5. Топливо, находящееся в полости 6 и вытесняемое поршнем, направляется в дизель. Поршень 5 перемешается под действием пружины 7 лишь по мере расходования топлива. Во время работы дизеля под нагрузкой большой расход топлива, т. е. оно покидает полость б быстро, без нагрузки — медленно. В первом случае скорость перемещения поршня 5 под действием пружины 7 будет выше, чем во втором. Значит, насос подает столько топлива, сколько его расходует двигатель. Таким образом, насос является саморегулируемым, не нуждающимся в перепускном клапане. При рассмотренном направлении движения поршня 5 в полости а создается разрежение, поэтому в нее через клапан а - нагнетательный ход: б - подготовительный ход поступит топливо из расходной цистерны.

Рис. 109. Схема поршневого саморегулируемого топливоподкачивающего насоса:

Когда кулачковая шайба 1 набежит на ролик 2 толкателя 3 (рис. 109,6), поршень 5 будет перемещаться в обратном направлении, сжимая пружину 7. Топливо из полости а начнет выходить через клапан 6 в полость б. Часть топлива направится на дизель, но основная его масса перейдет из полости а в полость б. Иными словами, ход поршня 5 под действием кулачковой шайбы является подготовительным, т е. поршень возвращается в исходное положение начала нагнетательного хода.

К топливоподкачивающему насосу присоединен топливопрокачивающий для предпускового прокачивания топливной системы дизеля.

При разборке и сборке топливной аппаратуры в систему может попасть воздух. Для его удаления и для предпускового прокачивания топлива головку 8 (см. рис. 109, а) вывинчивают из крышки цилиндра и начинают перемещать вверх - вниз поршень 10. При движении поршня 10 вверх топливо из расходного бака засасывается в цилиндр 9 через клапан 11, при перемещении поршня вниз оно через полость а, клапан 6 пойдет к двигателю.

После прокачивания головку 8 ввинчивают в крышку цилиндра 9 и поршень 10, сместившись вниз, перекроет канал (отверстие), соединяющий цилиндр 9 с пространством под клапаном 11.

На рис. 110 изображен продольный разрез насоса двигателя 6Л160ПНС, работающего по рассмотренному принципу. Поршень 18 нагружен с передней стороны пружиной 14, упирающейся в пробку 13, ввернутую в корпус 6 насоса. С задней стороны поршня предусмотрен колпачок 4, внутри которого заключен нагнетательный клапан 1. Через колпачок 4 на поршень 18 воздействует толкатель 2, примыкающий другим торцом к эксцентрику 3 кулачкового вала блочного топливного насоса. В нижней части корпуса 6 помещены всасывающий клапан 15 и сетка 16. Под ними находится отстойник 17, в который по трубе, не изображенной на рисунке, поступает топливо.

Рис. 110 Топливоподкачивающий насос двигателя 6Л160ПНС

Когда эксцентрик 3 сбегает с торца толкателя 2, поршень 18 под действием пружины 14 движется влево, вытесняя топливо из полости а через штуцер 5 к двигателю. Справа от поршня, т. е в полости в, создается разрежение и топливо из отстойника 17 засасывается в нее через сетку 16 и клапан 15. При набегании эксцентрика 3 на толкатель 2 поршень 18 движется вправо, снимая пружину 14 Всасывающий клапан 15 закрывается, и топливо из полости в через нагнетательный клапан 1 вытесняется в полость а. Просачивающееся вдоль толкателя топливо по каналу б стекает в отстойник.

Для заполнения системы топливом при неработающем двигателе предусмотрен ручной насос, цилиндр 10 которого ввернут в корпус 6. При необходимости прокачать систему, головку 7 штока 9 вывертывают из пробки 8, после чего за эту головку начинают перемещать поршень 11 попеременно вверх и вниз. При движении поршня 11 вверх топливо засасывается через клапан 15 и полость в в цилиндр 10, при движении его вниз топливо поступает через полость в, клапан 1 полость а и штуцер 5 к двигателю. После прокачивания головку 7 ввертывают в пробку 8 и поршень 11 прижимается к прокладке 12, благодаря чему герметизируется полость в.

Шестеренные насосы.

Наиболее часто для подачи топлива применяют шестеренные топливоподкачивающие насосы вследствие их простоты. В корпусе 1 насоса (рис 111, а) находятся ведущая 2 и ведомая 4 шестерни, сцепленные между собой Ведущая шестерня 2 насажена на вал 3 с помощью шпонки и приводится во вращение от коленчатого вала Шестерня 4 свободно сидит на оси 5. Ведомая шестерня вращается против часовой стрелки, а ведущая 2 — по часовой. Каждая из шестерен при вращении переносит топливо во впадинах зубьев в направлении справа налево. Значит, топливо к шестерням должно быть подведено через отверстие д, а отведено от них через отверстие а.

Переносимое между зубьями шестерен — во впадинах топливо будет накапливаться в левой части корпуса насоса. При этом в ней будет создано давление, а в первой части — разрежение.

При конструировании насоса стремятся обеспечить избыток поступления топлива по сравнению с его расходованием. Для перепуска избыточного топлива предусмотрен клапан 6, нагруженный пружиной 7. В связи с избытком поступления топлива давление слева от клапана 6 возрастает, он отжимается от седла и топливо по каналам б, в и г перетекает в правую полость.

Как видно из рассмотренного, для нереверсивного насоса всасывающий и нагнетательный клапаны не нужны, тогда как у реверсивного насоса их должно быть по два всасывающие 12, 17 (рис 111,6) и нагнетательные 13, 15. Полостью всасывания служит канал ж с отверстием е для подвода топлива, полостью нагнетания — канал в с отверстием г для штуцера, через который топливо отводится.

Если щестерни 14 и 18 будут вращаться по направлению сплошных стрелок, над клапаном 17 будет разрежение Топливо, двигаясь по каналу д поднимет клапан 17 и пройдет к шестерням, перемещаясь по каналу в, оно поднимет клапан 13 и поступит к выходному отверстию г. При обратном направлении вращения шестерен путь топлива изображен пунктирными стрелками В этом случае шестерни его будут переносить слева направо. Всасывающий клапан 12 откроется, и из канала ж чёрез полость а топливо поступает к шестерням.

Рис. 111 Шестеренные насосы

Нагнетаемое топливо поднимет клапан 15 и направится на выход из насоса через отверстие г.

Избыточное топливо перепускает клапан 11, к которому подходит канал б. Давление, создаваемое насосом, можно регулировать натяжением пружины 10 посредством пробок 9, 8 На всех клапанах предусмотрены ограничители подъема 16.

Роторный насос.

В быстроходных двигателях применяют роторные топливоподкачивающие насосы. На двигателях ЗД6 устанавливают роторный насос БНК-12ТК (рис 112).

В корпусе 5 помещен неподвижный стакан 1, во внутренней полости которого эксцентрично вращается ротор 4 с четырьмя лопатками 2, вставленными свободно в его пазы. Внутренние грани лопаток упираются в плавающий палец З, а внешние соприкасаются с цилиндрической поверхностью стакана 1. В верхней части ротор 4 плотно прилегает к внутренней поверхности стакана 1.

При вращении ротора по часовой стрелке его лопатки нагнетают топливо в направлении, изображенном сплошными стрелками. Избыточное топливо перепускает клапан 6, как показано пунктирными стрелками. Перепускной клапан 6 нагружен пружиной 7. Натяжение ее, а следовательно, и давление, создаваемое насосом, можно изменять с помощью пробки 5, ввернутой в крышку 11 насоса. При регулировке натяжения пробку 8 поворачивают квадратным стержнем 10, на головке 9 которого предусмотрен шлиц для отвертки.

Под тарелкой перепускного клапана 6 помещен заливочный клапан 12 со слабой пружиной 13. Он служит для пропуска топлива в систему при подготовке двигателя к пуску. Под давлением топлива из расходного бака клапан 12 опускается и через отверстия в тарелке перепускного клапана 6 поступает в полость насоса. Во время работы насоса вследствие давления топлива заливочный клапан прижимается к тарелке перепускного.

Рис. 112 Роторный насос

Как и шестеренные, роторные насосы могут быть реверсивными, если их оборудовать всасывающими и нагнетательными клапанами или золотником.

Судовые насосы предназначены для перемещения жидкостей или газовых сред по трубопроводам внутри судна, с берега или из-за борта на судно и из судна на берег или за борт. Перемещаются пресная и морская вода, жидкое топливо, смазочная и охлаждающая жидкость, воздух, паровоздушная смесь и т. д.

Количество устанавливаемых на судне насосов и их параметры зависят от размеров и назначения судна, от типа, состава и мощности силовой установки. Кроме того, в соответствии с «Правилами классификации и постройки морских судов» (1964 г.) существуют определенные требования, предъявляемые к судовым насосам различного назначения Регистром.

Регистр допускает взаимосвязь и взаимозаменяемость большинства общесудовых насосов и использование одного насоса для выполнения нескольких функций, вследствие чего повышается надежность и живучесть общесудовых устройств и судна и сокращается общее количество судовых насосов. Так, например, в качестве балластного насоса может быть использован любой общесудовой насос достаточной производительности; в качестве стационарных пожарных насосов могут использоваться санитарные, балластные, осушительные и другие насосы, если они имеют соответствующие производительность и напор; пожарные насосы разрешается использовать для других судовых надобностей.

Принцип действия любого насоса состоит в том, что при его работе в отсасывающем трубопроводе создается разряжение, а в нагнетательном - избыточное давление. В результате этого жидкость под атмосферным давлением устремляется в полость разряжения и далее к рабочим органам насоса, а затем через напорную полость по трубопроводам в перекачиваемую емкость или за борт.

По назначению насосы делятся на:

общесудовые – обслуживают общесудовые системы (осушительные, балластные, питьевой воды, пожарные, фекальные и т.д.);
специальные – установлены в специальных системах (креновые, дифферентные, грузовые, зачистные и т.д.);
насосы СЭУ (охлаждения двигателя, топливные насосы высокого давления ТНВД, топливоподкачивающие, масляные, питательные и т.д.)

По виду перекачиваемого вещества насосы бывают:

водяные
топливные
масляные
конденсатные
рассольные
воздушные

Различают автономные и неавтономные (навесные) насосы. Неавтономные насосы не имеют своего двигателя и навешиваются на обслуживаемое устройство. Автономные насосы по типу двигателя бывают: электрические, мотопомпы (привод от ДВС), турбонасосы и гидроприводные. Наибольшее применение на судах получили электрические насосы, мотопомпы применяют как аварийные насосы. Турбонасосы встречаются на танкерах старой постройки в качестве грузовых насосов, где необходима большая производительность.

По конструкции (принципу действия) насосы подразделяются на:

объемные – поршневые, ротационные (шестеренные, пластинчатые, винтовые, водокольцевые, аксиально- и радиально-поршневые)
лопастные (центробежные, осевые и вихревые);
струйные (эжекторы и инжекторы);
мембранные;

Каждый насос характеризуется основными параметрами:

объёмная производительность – объём жидкости, перекачиваемый насосом в единицу времени.
напор - это давление, создаваемое насосом, выражается в метрах водяного столба или в кг/смІ (давление).
вакуумметрическая высота всасывания – способность насоса поднимать жидкость по всасывающему трубопроводу, выражается также в метрах водяного столба или в кг/смІ. Характеризует сумму высоты столба воды и потерь напора на преодоление сопротивления во всасывающей магистрали.
мощность – энергия, отдаваемая насосу приводным двигателем, выражается в киловаттах или лошадиных силах.
коэффициент полезного действия (к. п. д.) – представляет собой отношение полезной мощности к мощности насоса
число оборотов в минуту или число ходов поршня - параметр, от которого зависит производительность, напор и мощность.

Объемными называются насосы, перекачивающие жидкости или газы определенными объемами или порциями. В свою очередь объемные насосы делятся на поршневые и ротационные . Поршневым называется насос, поршень которого имеет прямолинейное возвратно-поступательное движение. Ротационным называется насос с равномерно вращающимся в корпусе ротором. Элементы ротора передают энергию перекачиваемой жидкости или газу.

Лопастными называются насосы, у которых необходимая энергия сообщается перекачиваемой жидкости вращающимися рабочими лопастями. В зависимости от характера движения потока в лопастных насосах последние подразделяются на центробежные, вихревые и осевые (или пропеллерные).

Струйными называются насосы, использующие в работе кинетическую энергию струи воды или газа, вытекающих с большой скоростью из рабочего сопла. В зависимости от рабочего тела струйные насосы подразделяются на водоструйные (жидкоструйные) и пароструйные (газоструйные).

Если насос предназначен для перемещения жидкости или газа только в одном направлении и не может работать при обратном вращении или движении рабочих органов, то его называют нереверсивным.

Реверсивным называется насос, способный работать и перемещать жидкость или газ в прямом и обратном направлениях. Реверсивными могут быть все объемные, вихревые и осевые насосы. Реверс (перемена направления вращения или движения) производится изменением направления вращения или движения привода или манипуляцией соединительных реверсивных муфт. У некоторых типов ротационных насосов перемена направления движения жидкости производится при помощи специальных регулировочных устройств без изменения направления вращения вала насоса.

Общесудовые насосы

Балластные — предназначены для перемещения жидкого балласта, осушения и заполнения балластных емкостей на судах.

По Правилам Регистра на судне должен быть, по крайней мере, один самостоятельный балластный насос. На нефтеналивных судах устанавливается дополнительный балластный насос для обслуживания носовых балластных цистерн.

Балластные насосы современных судов в основном центробежные самовсасывающие электроприводные с напором 15— 50 м вод. ст.

Осушительные — предназначены для удаления воды из форпиков и ахтерпиков, из трюмов машинно-котельных отделений и т. п., т. е. из тех отсеков, куда попадание воды носит систематический характер. Иногда осушительные насосы называют трюмными и наоборот, ибо строгого разграничения между функциями этих насосов нет.

Согласно Правилам Регистра, каждое судно должно иметь не менее двух самостоятельных осушительных насосов с механическим приводом. Наибольшее распространение на современных судах получили поршневые автономные насосы с паровым и электрическим приводом, реже самовсасывающие центробежные. Напор насосов 15—35 м вод. ст. при производительности 20—200 м 3 /ч.

Пожарные — предназначены для обеспечения забортной водой противопожарных водяных систем. Все пожарные насосы автономные самовсасывающие центробежные многоступенчатые с электроприводом. Аварийные пожарные стационарные насосы часто имеют дизельный привод. Напор пожарных насосов зависит от размерений судна и составляет 35—180 м вод. ст.

Водоотливные — предназначены в качестве аварийных средств для откачки больших масс воды из затопленных помещений.

Выполняются водоотливные насосы переносными и стационарными. Применяются электро- и пневмоприводные центробежные насосы, водоструйные эжекторы и мотопомпы.

Санитарные насосы питьевой, мытьевой и забортной воды предназначены для обеспечения водой санитарно-гигиенических нужд и создания нормальных бытовых условий на судне.

Применяются автономные электроцентробежные, реже вихревые насосы производительностью 3—12 м 3 /ч при напоре 20— 40 м вод. ст. Производительность насосов забортной воды до 40—50 м 3 /ч.

Санитарные фекальные насосы предназначены для удаления сточных вод из фекальных цистерн за борт. Насосы автономные электроцентробежные консольные. Напор 8—15 м вод. ст.; производительность зависит от числа членов экипажа и пассажиров.

Специальные насосы

Креновые и дифферентыые предназначены для подачи забортной воды в креновые и дифферентные танки и удаления этой воды затем за борт. Применяются автономные электроприводные центробежные и осевые насосы с производительностью 120—4000 м 3 /ч.

Грузовые — предназначены для перемещения жидкого груза внутри наливного судна, на берег или на другие суда. Насосы автономные центробежные с электрическим или паротурбинным приводом. В последнее время на крупных танкерах появляются насосы с дизельным приводом. Производительность насосов 300—2200 м 3 /ч при напоре 70—100 м вод. ст.

Зачистные — предназначены для удаления остатков жидкого груза и отходов моечных веществ из грузовых танков.

Применяются обычно поршневые насосы с производительностью до 150 м 3 /ч при напоре до 100 м вод. ст.

Моечные насосы предназначены для подачи горячей воды к моечным устройствам грузовых танков. Применяются автономные с электрическим или паротурбинным приводом центробежные насосы. Производительность их определяется из расчета подачи 3—3,5 м 3 /ч воды на каждую тысячу тонн дедвейта при напоре 100—150 м вод. ст.

Насосы главных и вспомогательных механизмов

Форсуночные — предназначены для подачи топлива из расходных цистерн к форсункам. Котельные форсуночные насосы — автономные электроприводные ротационные или центробежные. На некоторых паротурбинных судах применяются дополнительные растопочные насосы.

Топливоперекачивающие —предназначены для подачи топлива из основных цистерн в расходные. Насосы автономные ротационные или центробежные электроприводные. Напор насосов достигает 20—30 м вод. ст., а производительность определяется из условия подачи за 0,5—1 ч работы насоса такого количества топлива, которого достаточно для работы котлов или ДВС при номинальной нагрузке в течение 24—36 ч.

Питательные котельные — предназначены для подачи питательной воды в паровые котлы.

Питательные насосы главных паровых котлов центробежные электро- или паротурбоприводные. Питательные насосы вспомогательных и утилизационных котлов на теплоходах — поршневые или центробежные с электроприводом.

Максимальная производительность питательного насоса составляет 150% от нагрузки котла или группы котлов, обслуживаемых насосом, при напоре на 30% выше рабочего котельного давления.

Циркуляционные котельные — предназначены для создания принудительной циркуляции в прямоточных котлах. Насосы автономные электроцентробежные с напором 30—60 м вод. ст.

Бустерные — предназначены для подачи перемещаемой жидкости в приемные патрубки основных насосов с целью создания дополнительного подпора.

Мокровоздушные (конденсатно-воздушные) — предназначены для совместного удаления воздуха и конденсата из конденсаторов. Главные насосы навешиваются на главную машину, вспомогательные — автономные.

Конденсатные — предназначены для удаления конденсата из конденсаторов, а также из устройств, работающих с конденсацией пара. Насосы автономные центробежные электро- или паротурбоприводные. Иногда применяются поршневые насосы. Напор конденсатных насосов 30—90 м вод. ст.

Вакуумные (конденсационных установок) —предназначены для удаления воздуха из конденсаторов и поддержания вакуума в них. Применяются пароструйные эжекторы одно-, двух- и трехступенчатые. В водоопреснительных установках применяются и водоструйные эжекторы.

Дренажные — предназначены для удаления конденсата из дренажных или сточных цистерн и подачи его в питательную магистраль. Насосы автономные электроцентробежные.

Циркуляционные (забортной воды) —предназначены для прокачки забортной водой судовых конденсаторов и тепло-обменных аппаратов. Применяются в основном центробежные насосы с электроприводом.

Циркуляционные (пресной воды) — предназначены для прокачки пресной воды через охлаждаемые узлы и детали судовых механизмов. Насосы автономные электроцентробежные с напором 18—50 м вод. ст.

Охлаждающие топливные и масляные — предназначены для прокачки масла или топлива через охлаждаемые форсунки и поршни мощных дизелей. Насосы автономные, ротационные, электроприводные.

Насосы смазочного масла предназначены для подачи масла на смазку поверхностей трущихся деталей судовых механизмов.

Маслоперекачивающие — предназначены для перемещения смазочного масла внутри судна. Насосы грязного масла предназначены для перекачки отработанного и загрязненного масла внутри судна.

Насосы ВРШ предназначены для подачи рабочей жидкости к гидроприводу лопастей винта регулируемого шага. Применяются автономные или навешенные ротационные насосы с производительностью 80—500 л/мин.

Рассольные — предназначены для создания циркуляции или удаления за борт рассола в судовых холодильных и водоопреснительных установках. Применяются электроприводные насосы центробежного типа, а в водоопреснительных установках — иногда водоструйные эжекторы.

Дистиллятные насосы предназначены для отвода дистиллята из конденсаторов водоопреснительных установок. Применяются автономные электроприводные центробежные насосы и водоструйные эжекторы.

Назначение топливных насосов — отмерить необходимую порцию топлива и подать его в цилиндр двигателя через форсунку в определенное время под нужным давлением.

Давление впрыска зависит от вида смесеобразования и системы впрыска и колеблется от 250 до 800 бар.

Существуют две системы впрыска: косвенная и непосредственная. При косвенной системе топливо насосом подается в толстостенную трубу-аккумулятор. Специальные дозирующие устройства сообщают аккумуляторную трубу с форсунками цилиндров в момент подачи топлива. При непосредственной системе впрыска для каждого цилиндра устраивают отдельный топливный насос, связанный с форсункой форсуночной трубкой.

Все топливные насосы современных дизелей — плунжерного типа и классифицируются по способу регулирования количества подаваемого в цилиндр топлива: клапанные, золотниковые, аккумуляторные. При клапанном распределении специальные клапаны, один или два, в определенное время сообщают надплунжерное пространство с перепускными каналами и отсекают подачу топлива. У золотниковых топливных насосов отсечку осуществляет сам плунжер, который сообщает в определенное время надплунжерное пространство с перепускным каналом. У клапанных и золотниковых насосов подача топлива осуществляется за счет набегания кулачной шайбы на толкатель плунжера, а заполнение надплунжерного пространства — за счет пружины, которая перемещает плунжер вниз при сбегании кулачной шайбы с толкателя.

У аккумуляторных топливных насосов надплунжерное пространство заполняется топливом под воздействием кулачной шайбы. При этом пружина сжимается и в ней аккумулируется энергия, в момент впрыска пружина заставляет плунжер резко переместиться вверх. Регулировка количества подаваемого топлива осуществляется за счет изменения хода плунжера. Топливные насосы аккумуляторного типа не нашли широкого применения в дизелях.

Если в начале хода плунжера топливо через открытый клапан у клапанных насосов или через специальный канал у золотниковых насосов идет на перепуск, то считают, что регулировка количества подаваемого топлива осуществляется в начале подачи (или началом подачи). Если топливо в начале подачи идет к форсунке, а в конце подачи — на перепуск, то такие насосы регулируют концом подачи. Очень часто насосы первого типа называют насосами с переменным началом, а насосы второго типа — с переменным концом подачи. В настоящее время как в клапанных, так и в золотниковых насосах регулируются и начало и конец подачи, т. е. топливо перепускается как в начале движения плунжера, так и в конце. Несмотря на явное усложнение конструкции, такие насосы получили наибольшее распространение, так как топливо подается к форсунке только при высоких скоростях движения плунжера, т. е. при максимальных давлениях, этим достигается качественный распыл топлива и хорошее смесеобразование.

Топливный насос двигателей ДР 30/50-3. Насос имеет стальной кованый корпус 11, в котором нажимной гайкой 12 крепится плунжерная втулка 14; пружина 13 для осуществления всасывающего хода опирается на нажимную гайку 12 и тарелку 16. В стальной части смонтированы также нагнетательный клапан 10; всасывающий клапан 8, который выполняет одновременно роль отсечного клапана, закрыт заглушкой 9. Стальной корпус крепится к чугунной станине 18, которую, в свою очередь, устанавливают и крепят на специаль- ной полке дизеля над распределительным валом топливных насосов. В станине 18 насоса смонтированы толкатель 2 и система воздействия на отсечной (всасывающий) клапан 8.

Принцип действия насоса. Заполнение надплун-жерного пространства топливом происходит при сбегании кулачной шайбы с ролика 1 толкателя 2 и движении плунжера 15 вниз за счет пружины 13. Всасывающий клапан 8 при этом находится в открытом состоянии автоматически — за счет разности давления в надплунжер-ном пространстве и всасывающей магистрали. В конце всасывающего движения плунжера, т. е. перед началом нагнетания, всасывающий клапан 8 — через фигурный рычаг 17, эксцентрическую шейку 3 и промежуточный толкатель (4, 5, 6, 7) — поддерживается в открытом состоянии. Таким образом, при набегании кулачной шайбы на ролик 1 толкателя 2 и движении плунжера вверх топливо будет перепускаться через открытый всасывающий клапан 8 во всасывающую магистраль. Перепуск будет продолжаться до тех пор, пока левое плечо фигурного рычага 17, опускаясь вниз, не даст возможность всасывающему клапану 8 перекрыть всасывающую магистраль. В этот момент произойдет отсечка перепуска и топливо, оставшееся в надплунжерном пространстве, пойдет к форсунке. Изменение количества подаваемого топлива осуществляется поворотом рычага 19 и изменением положения эксцентрической шейки 3 валика 20 в пространстве. Очевидно, если шейку перемещать вверх, то зазор между клапаном и его седлом увеличится и на перепуск пойдет больше топлива.

Поскольку топливо перепускается во всасывающую магистраль в начале хода плунжера вверх, то насос имеет переменное начало и постоянный конец подачи. При опускании левого плеча фигурного рычага вниз зазор между клапаном и его седлом уменьшится и количество топлива, подаваемого к форсунке, увеличится.

Определенную подачу топливного насоса можно отрегулировать, изменив длину нижнего толкателя 4 за счет болта 6 и контргайки 5.

Все топливные насосы двигателя связаны между собой через рычаг 19 общей планкой (рейкой), которая, в свою очередь, связана одним концом с постом управления, другим—с регулятором двигателя.

По такому же принципу работают топливные насосы двигателей 8ДР 43/61, а также насосы многих моделей двигателей фирмы «Зульцер».

Топливный насос клапанного типа (рис. 51, б) с регулированием по началу и концу подачи двигателей ДКРН 70/120 (МАН). К стальному корпусу 8 крепится плунжерная втулка 6 (гайкой 7). В корпус также вмонтированы: всасывающий клапан 9 вместе с корпусом, нагнетательные клапаны 10 и 11 в общем корпусе, отсечной клапан 19 в корпусе 20 и демпферное устройство, состоящее из поршня 18, нагруженного пружиной 17. Система воздействия на отсечной клапан, состоящая из фигурного рычага 29, двухрожкового рычага 23, стержня 26 и толкателя 2 облицованного бронзовой втулкой 4, размещена в нижнем чугунном корпусе. Нагнетательный трубопровод 14 подключен к насосу ниппельным соединением.

Принцип действия насоса. При сбегании кулачной шайбы с ролика 1 толкателя 2 пружина 3 перемещает плунжер 5 вниз. В результате этого всасывающий клапан 9 открывается и топливо поступает в надплунжерное пространство. Перед началом поступательного хода плунжера вверх левое плечо фигурного рычага 29 находится в нижнем крайнем положении, а правое плечо — через упорный винт 25, двухрожковый рычаг 23 и промежуточный стержень 26 — поддерживает отсечной клапан 19 в открытом положении. Таким образом в начале нагнетания топливо по перепускным каналам А и Б пойдет во всасывающую систему (магистраль). Подача топлива к форсунке начинается в момент появления зазора между упорным винтом 25 и нижним рожком рычага 23, т. е. в момент посадки отсечного клапана 19 в гнездо под действием пружины 16 (упругость которой регулируется болтом 15 с контргайкой). Отсечка в конце подачи произойдет, когда левое плечо фигурного рычага 29, перемещаясь вверх, через упорный сухарь 28 и промежуточный толкатель 26 откроет отсечной клапан 19 и топливо снова пойдет на перепуск. Количество подаваемого топлива изменяют поворотом валиков 27 и 24, связанных между собой зубчатыми секторами; верхний валик системой рычагов, тяг и валиков связан с постом управления и регулятором. Шейки, на которых качаются рычаги 23 и 29, выполнены эксцентрично относительно осей валиков, поэтому при повороте рычаги опускаются вниз или перемещаются вверх. При перемещении рычагов вниз зазор между отсечным клапаном 19 и его седлом уменьшается, а между промежуточным толкателем и упорным сухарем 28 увеличивается. В результате происходит ранняя посадка клапана в гнездо и позднее его открытие, и тогда больше топлива поступает в цилиндр. Для уменьшения подачи топлива рычаг перемещают вверх, и зазор между клапаном и седлом увеличивается, а зазор между упорным сухарем и промежуточным толкателем уменьшается, в результате чего клапан по времени больше открыт и к форсунке поступает малая доза топлива. Такой способ регулирования дает возможность использовать на малой частоте вращения наибольшие скорости движения плунжера и автоматически изменять угол опережения подачи топлива в цилиндр в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Индивидуальную регулировку насосов производят изменением длины промежуточного толкателя 26 при помощи гайки 22 и контргайки 21, а также упорным винтом 25. Мгновенное отключение насоса осуществляют индивидуальным открытием всасывающего клапана — через штифт 12 и кнопку 13.

К недостаткам насоса следует отнести сложность конструкции и регулирования, поэтому фирма МАН и ее лицензиаты на последних моделях дизелей ряда ДКРН 70/120 устанавливают золотниковые топливные насосы.

Топливные насосы золотникового типа в настоящее время получили наибольшее применение в судовых дизелях. От других насосов их отличает прежде всего простота конструкции, возможность регулирования начала и конца подачи, длительная работа без индивидуального регулирования, так как у них отсутствует отсечной клапан со сложной системой привода.

Принцип действия топливного насоса (рис. 52, а). Плунжерная втулка 2 топливного насоса запрессована в общий корпус (для небольших насосов). Топливоподкачивающий насос подает топливо в приемную полость вокруг плунжерной втулки. Когда плунжер 1 находится в н. м. т. топливо заполняет надплунжерное пространство насоса через отверстия 3 и 4. При движении плунжера вверх до перекрытия впускных отверстий 3 и 4, топливо перетекает в приемную полость. После перекрытия отверстий плунжером начинается подача топлива к форсунке. Момент отсечки наступает тогда, когда винтовая кромка 5 на плунжере соединяет надплунжерное пространство с отверстием 3. С этого момента, несмотря на поступательное движение плунжера вверх, топливо будет перетекать в приемную полость насоса. Уменьшение количества подаваемого топлива ocуществляют поворотом плунжера против часовой стрелки, при этом надплунжерное пространство раньше соединится с приемной полостью насоса. Для выключения насоса плунжер поворачивают настолько, чтобы фрезерованный паз 6 оказался против перепускного канала 3— и надплунжерное пространство соединяется с приемной полостью насоса во время всего хода плунжера вверх.

У топливных насосов с нижним расположением винтовой кромки регулируется конец подачи. Если верхнюю кромку плунжера сделать винтовой, а нижнюю — прямой, то начало подачи будет переменным,а конец постоянным, и, наконец, если обе кромки выполнить винтовыми, то и начало и конец подачи будут переменными (рис. 52, б).

Конструкция топливного насоса золотникового типа мощного судового дизеля 8ДКРН 74/160-2 (БМЗ) изображена на рис. 53. На кронштейне 1, который крепится к остову дизеля, установлен чугунный корпус 4. На корпус 4 установлена промежуточная втулка 9. К ней через фланец 22 и стойку 11 крепится стальной кованый корпус 19. В корпусе 19 запрессована плунжерная втулка 17, в которой находится плунжер 15. Поступательное движение плунжера вверх осуществляется от кулачной шайбы 2 через промежуточный ролик 3, ролик 5 толкателя и толкатель 6. Возвратный ход плунжера, находящегося длительное время в верхнем положении, происходит при сбегании промежуточного ролика 3 с кулачной шайбы 2 под действием пружин 7 и 8. Топливо подается к насосу высокого давления от топливоподкачивающего насоса по трубе 16. При движении плунжера 15 вниз топливо через всасывающий клапан 18 попадает в надплунжерное пространство (необходимость установки всасывающего клапана вызвана незначительным временем, отведенным на заполнение надплунжерного пространства из-за специального профиля кулачной шайбы). При движении плунжера вверх всасывающий клапан 18 закрывается и топливо но трубе 27 подается к двум форсункам цилиндра.

Для отсечки топлива на плунжере выфрезеровано два паза, заканчивающихся винтовыми кромками, которые в определенный момент соединяют нагнетательную полость с приемной.

Для предотвращения резких колебаний давления при перепуске топлива в приемную полость насоса предусмотрено демпферное устройство 21.

Наличие двух отсечных кромок и двух перепускных отверстий снимает с плунжера боковые нагрузки, что предотвращает односторонний износ плунжера и втулки, характерный для насоса с одним отсечным каналом.

Изменение количества топлива, подаваемого за один впрыск, осуществляется поворотом плунжера 15 — через крестовину плунжера 12, поворотную втулку 13 и цапфу 14.

Цапфы всех насосов связаны между собой и с постом управления двигателя системой тяг и рычагов. При повороте плунжера 15 отсечные кромки раньше или позднее соединяют надплунжерное пространство с приемной полостью насоса и при этом изменяется полезный ход плунжера. Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется по концу подачи.

Так как производительность топливоподкачивающего насоса выше максимального расхода топлива топливными насосами высокого давления, то часть топлива по трубе 20, снабженной невозвратным клапаном, отводится к расходным цистернам. При такой схеме обеспечивается постоянная циркуляция топлива через насосы, что предотвращает образование газовых пробок.

Изменение угла опережения подачи топлива в цилиндр осуществляется поворотом эксцентрика 23, который перемещает посредством рычага 24 ролик 3 и изменяет время начала поступательного хода плунжера и, следовательно, время начала подачи. Нужно заметить, что при таком способе регулировки угла опережения подачи топлива изменяется в сторону ухудшения время начала подачи топлива при работе двигателя на задний ход, так как для переднего и заднего хода используется одна кулачная шайба и реверс двигателя осуществляется за счет углового поворота распределительного вала в сторону требуемого вращения коленчатого вала. Для периодического контроля давления впрыска нагнетательную полость можно сообщить через клапан 25 с манометром 26. Выключение насоса осуществляют тягой 10.

Система смазки насосов высокого давления — индивидуальная.

Отсутствие нагнетательного клапана в насосе обеспечивает отсечку топлива при высоком давлении, что обусловливает быструю посадку иглы форсунки и отсутствие дополнительного вспрыска и подтекания топлива.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: