Насосы центробежные пожарные
Министерство Российской Федерации
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям
и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия Государственной противопожарной службы
Безбородько М.Д.
Плосконосов А.В.
НАСОСЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ПОЖАРНЫЕ
НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Москва 2010
Министерство Российской Федерации
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям
и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия Государственной противопожарной службы
Безбородько М.Д.
Плосконосов А.В.
НАСОСЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ПОЖАРНЫЕ
НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Учебное пособие для слушателей и курсантов
1 и 2 факультетов, а также ФРК
Москва 2010
УДК 614.8
ББК 38.96
П 46
Насосы центробежные пожарные нового поколения: Учебное пособие / М.Д. Безбородько, А.В.Плосконосов. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2010.- с.
Р е ц е н з е н т ы:
Начальник учебно-научного комплекса «Пожаротушение» Ивановского института ГПС МЧС России, к.т.н., доцент Семенов Алексей Олегович
Старший инспектор отдела технических средств пожаротушения
ЦОД ФПС МЧС России Раевский Евгений Сергеевич
В учебном пособии изложены материалы для изучения устройства и эксплуатации насосов центробежных пожарных нового поколения, принятых для использования в ГПС после издания учебника «Пожарная техника» в 2004 г.
Набор рукописи на компьютере и компоновка иллюстраций осуществлена инж. Гашковой И.В.
ÓАкадемия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010.
Ó М.Д. Безбородько, 2010.
В в е д е н и е
Пожарная техника совершенствуется систематически и достаточно интенсивно. Это должно отражаться в учебниках и учебных пособиях Академии. Последний учебник «Пожарная техника» разрабатывался и готовился к изданию около 4 лет и был выпущен в 2004 году.
В течение этого времени заводы промышленности предложили для использования ряд насосов более совершенных, чем насосы, которые были описаны в указанном выше учебнике.
Таким образом, учащиеся в Академии лишены возможности самостоятельно изучить новые пожарные насосы. Они по конструкции самих насосов и их систем забора воды, подачи пенообразователя и их эксплуатации существенно отличаются от раньше описанных насосов. Информация о них имеется только в инструкциях заводов-изготовителей, которые недоступны учащимся.
Предлагаемое пособие создано на базе заводских инструкций, но систематизировано и дополнено рядом принципиальных схем, облегчающих изучение насосов.
Важно также и то, что изучение новых насосов соответствует их рекламированию и подготовит учащихся к их рациональному использованию при тушении пожаров.
Пожелания и предложения по совершенствованию пособия просим направлять на кафедру пожарной техники Академии ГПС МЧС России.
Доктор технических наук,
профессор В.П.Назаров
Насосы центробежные пожарные комбинированные (НЦПК)
Насос центробежный пожарный высокого давления НЦПВ-20/200
Общее устройство насоса
Пожарный насос (рис.2.1) представляет собой агрегат, продольный разрез которого, показан на рис.2.4, состоящий из коллектора 4, запорно-регулирующей аппаратуры 1. На насосе установлены контрольно-измерительные приборы. Они включают: манометр 6, мановакуумметр 17 и тахометр. Блок индикации 11 тахометра и времени закреплен на панели 10. На этой же панели закреплен блок управления 12 вакуумной системы.
Рис.2.1. Насос центробежный пожарный высоконапорный НЦПВ-20/200: 1 – рукоятка дисковой заслонки; 2 – патрубок; 3 – кольца уплотнительные; 4 – коллектор; 5 – кран сообщения с атмосферой; 6 – манометр МТК, 6МПа, кл.2,5; 7 – кран эжектора; 8 – кран вакуумный; 9 – серьга задняя; 10 – панель; 11 – блок индикации тахометра и времени наработки; 12 – блок управления БЦ-37,02 вакуумным агрегатом; 13 – пеносмеситель; 14 – кронштейн; 15 – кран сливной; 17 – мановакууметр МТК, 0,5МПа, кл.1,5; 18 – серьга передняя; 19 – дозатор.
Вакуумный агрегат с электроприводом и автоматическим отключением после заполнения центробежного насоса водой (см. 1.14). Источником энергии привода насоса служат аккумуляторные батареи.
При напряжении аккумуляторной батареи 12 В, потребляемый ток не более 150А. Количество потребляемой энергии за один цикл 0,5…2,0Ач. Допустима продолжительность непрерывной работы 60 с. Одна заправка масляного бачка обеспечивает до 15 циклов включения агрегата.
Вакуумный агрегат насоса монтируется отдельно от насоса в насосном отсеке пожарного автомобиля как и в пожарных автоцистернах с насосами НЦПН-40/100. Его всасывающая магистраль соединена с полостью насоса рукавом через вакуумный кран 8.
Вакуумная система создает в полости насоса разрежение до 0,08 МПа. При этом заполнение всасывающих рукавов диаметром 125 мм осуществляется в течение 20 или 40 с при их длине, равной 4 или 8 м, соответственно (т.е., с высоты всасывания 3,5 или 7,5 м).
На насосе установлен пеносмеситель 13 с ручным управлением. Эжектор пеносмесителя, выключаемый рукояткой 7, обеспечивает забор воды от третьей ступени насоса к дозатору 19. К его левой части на двух шпильках подсоединяется шланг с обратным лепестковым клапаном, подводящий пенообразователь от пенобака. Для дозирования пенобака в дозаторе вырезано отверстие с переменным сечением (вместо пяти отверстий в пеносмесителе типа ПС-5). При повороте маховичка пеносмесителя изменяется сечение проходного отверстия для перетока пенообразователя. Этим обеспечивается его дозирование от 1 до 6%. Разрешается одновременная работа двух пеногенераторов типа ГПС-600. На шкале дозатора 19 указывается положение маховичка при его выключенном положении.
На пеносмесителе у эжектора имеется кран соединения полости насоса с атмосферой (поз. 5 на рис.2.1).
На кронштейне 14 установлена масломерная стеклянная трубка с двумя рисками, указывающими уровень масла для смазывания подшипника 5-309, установленного в задней крышке насоса (см. рис.2.4, поз.14). Она соединена с полостью задней крышки насоса трубкой, соединенной с масломерной трубкой на кронштейне.
На насосе в коллекторе устанавливают дисковые заслонки с ручным приводом. Принципиальная схема такой заслонки представлена на рис.2.2. Внутренняя поверхность корпуса 2 заслонки покрыта слоем 4 материалом уплотнения. Обычно это может быть резина или пластмасса. Заслонка 5 поворачивается на неподвижной оси 3. Подвижная ось 7 прочно соединена с заслонкой 5. На оси 7 закрепляют элемент рукоятки ручного (поз.1 на рис.2.1) или пневматического привода (см. рис. 2.2, поз.8).
Рис.2.2. Принципиальная схема заслонки:
1 – трубы (с фланцами) водопенных коммуникаций; 2 – корпус заслонки 5; 3 – неподвижная ось заслонки; 4 – слой резиноуплотнения заслонки; 5 – заслонка; 6 – положение заслонки при повороте ее оси на 900; 7 – ось заслонки; 8 – зубчатое колесо (см. поз.10 на рис. 2.3); 9 – болты стягивающие фланцы
Корпус 2 заслонки на прокладках (на схеме не показаны) зажимается болтами 9 стягивающими фланцы трубопроводов 1. В положении, указанном на рисунке, диск 5 плотно перекрывает трубопровод. При повороте диска 5 вокруг осей 3 и 7 на 900 он займет положение, указанное цифрой 6. При этом соединяемые трубы почти полностью свободны для протекания жидкости. Независимо от привода в конструкции предусмотрено плавное регулирование положения заслонки 5, т.е. становится возможным регулировать подачу воды.
Описанные заслонки характеризуются значительно меньшей массой по сравнению с другими типами заслонок, применяемых на пожарных автомобилях. Их ряд включает размеры по диаметру от 45 до 200 мм. Они характеризуются высокой надежностью.
Поворот заслонок может осуществляться вручную или, используя пневмоприводы различной конструкции. Один из вариантов привода показан на рис.2.3.
Рис.2.3. Пневматический привод заслонки: 1 – крышка; 2 – корпус; 3 – ограничитель; 4 – пружина; 5 – уплотнительное кольцо (круглое в сечении); 6 – поршневые кольца; 7 – поршень; 8 – направляющие штифты; 9 – зубчатая рейка на поршне; 10 - зубчатое колесо с осью для заслонки (см. поз.8 рис.2.2); 11 – отверстие для подвода и стравливания сжатого воздуха.
Крышками 1 закрыт корпус 2 пневматического привода. Внутри его размещены два поршня 7, имеющими в разрезе (в плане) «Г» - образную форму. На утонченной части поршней нарезаны зубья зубчатой рейки. Их вершины обозначены цифрой 9. между образовавшимися зубчатыми рейками в зацеплении размещено цилиндрическое зубчатое колесо 10 (см. поз.8 рис.2.2). Поршни уплотняются кольцами 5 круглого сечения из эластичных материалов и поршневыми кольцами 6. Следовательно, между поршнями 7 образуется замкнутая полость «А», соединяемая через отверстие 11 с системой подачи (стравливания) сжатого воздуха. Поршни 7 в исходном положении, как показано на рисунке, удерживаются силами пружин 4. При подаче сжатого воздуха через отверстие 11 давление воздуха будет преодолевать силу пружин, сжимая их. Под влиянием давления воздуха поршни начнут перемещаться, скользя по штифтам-ограничителям 8, в противоположных направлениях. При этом зубчатые рейки поршней будут поворачивать, находящееся в зацеплении с ними, зубчатое колесо 10. Оно и будет поворачивать заслонку, открывая ее (см. поз.8 рис.2.2) Движение поршней прекращается при достижении их доньев упоров 3. Для закрывания заслонкой проточных каналов стравливается воздух из полости А через отверстие 11. Под влиянием сил пружин поршни 7 займут исходное положение.
Возможные неисправности
При эксплуатации насоса вследствие изменения его технического состояния могут появляться различные неисправности, приводящие к отказам в его работе. Они выявляются по внешним признакам. Внешние признаки неисправностей, вскрытие причины и рекомендованные способы устранения изложены в приведенной ниже табл.2.2.
Таблица 2.2
Наименование неисправностей, их внешние признаки | Вероятная причина | Способы устранения |
1. При работе насоса наблюдаются стуки и вибрации | 1. Ослабли детали крепления насоса 2. В полость насоса попали посторонние предметы 3. Износ рабочих органов насоса (колес) | 1. Подтянуть крепеж 2. Удалить посторонние предметы 3. Насос подлежит ремонту |
2. Полумуфта насоса не прокручивается | 1. В летний период засорение насоса 2. В зимний период примерзание рабочих колес или уплотнений 3. Коррозия щелевых уплотнений колес из-за недостаточной или несвоевременной промывки насоса | 1. Очистить полость насоса 2. Прогреть теплым воздухом или горячей водой 3. Удалить коррозию |
3. Снизилась подача, давление на выходе ниже нормы | 1. Засорена всасывающая магистраль 2. Засорены рабочие полости насоса (каналы рабочих колес или направляющих аппаратов) | 1. Очистить магистраль 2. Очистить рабочие полости насоса |
4. Из дренажного отверстия струйкой течет вода | Нарушена герметичность концевого уплотнения вала | Отрегулировать степень обжатия уплотнительных колец |
5. Из сливного крана течет вода | Износ деталей сливного крана | Заменить сливной кран |
6. Подтекание масла из насоса | Износ манжеты | Заменить манжету |
7. Вал насоса вращается, индикатор тахометра не горит или показывает ноль | 1. Обрыв цепи питания тахометра 2. Обрыв электрической цепи между датчиком и блоком индикации 3. Нарушен рабочий зазор между датчиком и зубцами ротора | 1. Устранить обрыв цепи 2. Устранить обрыв цепи 3. Проверить значение зазора Б (рис.1). При необходимости подрегулировать |
8. При включении тумблера «Питание» блока управления системой водозаполнения индикатор «Питание» не загорается. При нажатии на кнопку «Пуск» в автоматическом режиме вакуумный агрегат не запускается, в ручном режиме запускается нормально | 1. Обрыв в цепи питания блока управления 2. Неисправность блока управления (неисправен тумблер или нарушены его цепи) | 1. Работать в ручном или аварийном режиме (см.п.3.5.3). Устранить обрыв цепи 2. Для ремонта блока управления обратиться на завод-изготовитель |
9. При работе в автоматическом режиме после забора воды автоматического отключения вакуумного насоса не происходит | 1. Обрыв цепи от электрода датчика заполнения 2. Снижение электропроводности поверхности электрода датчика заполнения из-за загрязнения | 1. Остановить вакуумный насос вручную кнопкой «Стоп». Устранить обрыв цепи 2. Снять датчик заполнения и очистить электрод от загрязнений |
10. Вакуумный агрегат не запускается ни в автоматическом, ни в ручном режиме | 1. Обрыв силовой цепи питания 2. Обрыв электрических цепей в кабеле, соединяющем блок управления с вакуумным агрегатом 3. Подгорели контакты тягового реле | 1. Устранить обрыв цепи 2. Проверить кабельную часть блока от кнопки «Пуск» до вакуумного агрегата (по маркировке концов кабеля), устранить обрыв цепи 3. Заменить тяговое реле |
11. Вакуумный агрегат не запускается ни в автоматическом, ни в ручном режиме. Через 1…2 с после нажатия кнопки «Пуск» гаснет индикатор «Вакууммирова-ние» и загорается индикатор «Не норма» | Электродвигатель агрегата перегружен или заторможен | Проверить состояние вакуумного насоса. В зимнее время принять меры, исключающие примерзание деталей вакуумного насоса |
12. При работе вакуумного насоса отмечается, что расход масла слишком мал (в среднем менее 2 мл за цикл работы в 30 с) | 1. Используется масло повышенной вязкости, например, моторное летнее 2. Засорилось дозирующее отверстие маслопровода 3. Подсос воздуха через маслопровод | 1. Заменить масло моторное всесезонное ГОСТ 10541 2. Прочистить дозирующее отверстие маслопровода 3. Подтянуть хомутик крепления маслопровода |
13. При работе вакуумного насоса не обеспечивается необходимое разрежение | 1. Подсос воздуха во всасывающей магистрали через незакрытые краны, через поврежденный или плохо затянутый всасывающий воздухопровод 2. Отсутствие масла в масляном бачке 3. Недостаточное напряжение питания вакуумного агрегата 4. Недостаточная смазка вакуумного насоса | 1. Устранить негерметичность вакууммируемого объема 2.Заправить масляный бачок 3. Зачистить контакты силовых кабелей, полюсные выводы аккумуляторных батарей, смазать их вазелином и надежно затянуть. Зарядить аккумуляторные батареи 4. См. п.12 в табл.2.9 |
НЦПВ-4/400
Общее устройство насоса
Насос ПЦНВ-4/400 предназначен для тушения пожаров водой или пеной, забирая воду только из цистерны или от гидранта. Насос четырехступенчатый со встречно расположенными колесами третьей и четвертой ступени по отношению к первым двум колесам (рис. 3.1).
Рис.3.1. Компоновка рабочих колес ПЦНВ-4/400.
Рабочие колеса насоса выполнены с полуоткрытыми цилиндрическими лопатками без переднего покрывающего диска. Рабочие колеса разделены направляющими аппаратами.
К выходному патрубку насоса крепится напорный коллектор. Внутри его расположен обратный (падающий) клапан, как в ранее описанных насосах. На коллекторе установлены два вентиля тарельчатого типа, пеносмеситель и перепускной клапан. Для слива воды из коллектора предусмотрены два шаровых крана. Такой же кран установлен для слива воды из коллектора.
Пеносмеситель по конструкции аналогичен ПС-5. Однако его дозатор рассчитан на подачу пенообразователя для работы 1 или 2 стволов с 3 или 6 % его концентрации. Уровень дозирования пенообразователя при работе с одним стволом-распылителем СРВД 2/300 3±0,6 и 6±1,2%.
На приборной панели насоса установлены: два манометра, счетчик времени наработки и показывающий прибор тахометра.
Счетчик времени наработки включается автоматически одновременно с началом вращения вала насоса. Он показывает время в часах, отработанное насосом с начала эксплуатации. Автоматическое включение и выключение счетчика осуществляет блок управления счетчиком. Информация о вращении вала насоса поступает в него от первичного преобразователя тахометра. На блоке управления имеются клеммы для подключения насоса к источнику электроэнергии пожарного автомобиля напряжением 12 В постоянного тока.
Перепускной клапан (ПК) обеспечивает частичный переток воды из насоса в цистерну при закрытых вентилях или выключенных стволах в цистерну, предотвращая перегрев насоса. Он также управляет работой отсечного клапана, перекрывающего поступление пенообразователя в насос.
Схема ПК показана на рис. 3.2 для случая, когда стволы отключены, насос работает и из коллектора 7 нет поступления воды в рукавные линии.
Рис. 3.2. Клапан перепускной: 1 – пластина; 2 – корпус клапана; 3 – ось; 4 - клапан; 5 – калиброванное отверстие; 6 – рычаг клапана; 7 – коллектор.
На оси 3 установлена пластина 1, которая силой возвратной пружины удерживает ее в положении, указанном на рисунке. На этой же оси размещен и рычаг 6 с клапаном 4, удерживаемый нажимной пружиной (пружины на рисунке не показаны). В представленном положении вода в небольшом количестве из полости А коллектора 7 будет поступать через отверстие 5 к отсекающему клапану, а затем от него – в цистерну пожарного автомобиля. При включении стволов в работу поток воды в коллекторе 7 (обозначен стрелками) преодолеет силу возвратной пружины пластины 1 и она займет положение, указанное прерывистой линией. При этом рычаг 6 тоже повернется и клапан 4 перекроет отверстие 5. Перетекание воды прекратится.
Наличие перепускного клапана позволяет осуществлять подачу воды на любых режимах (в том числе, при нулевой подаче).
Отсекающий клапан (ОК) (рис. 3.3) выполняет несколько функций: регулирует количество воды, перетекающее из ПК, автоматически перекрывает поступление пенообразователя из пенобака в насос в случае отключения подачи стволами и, наконец, используется для промывки системы подачи пенообразователя.
Рис.3.3. Отсекающий клапан: 1 – корпус; 2 – обратный клапан; 3 – клапан; 4 – штуцер; 5 – шток; 6 – сильфон; 7 – штуцер для подвода воды от перепускного клапана; 8 – втулка; 9 – штуцер для слива воды; 10 – штуцер для подвода воды в цистерну; 11 – штуцер для подвода пенообразователя к пеносмесителю.
Из перепускного клапана вода поступает через штуцер 7 в полость А и из нее в полость сильфона 6. В зависимости от количества поступающей воды сильфон, деформируясь, будет перемещать шток 5 вверх. При этом изменяется проходное сечение в горизонтальном отверстии клапана 3, чем и регулируется перетекание воды в цистерну пожарного автомобиля.
При тушении пожара пеной в случае отключения пенных стволов клапаном 3 будет перекрыто поступление пенообразователя через штуцер 11, полости Г и В будут разобщены и поступление пенообразователя к пеносмесителю прекратится. При возобновлении работы стволов поступление воды из ПК прекратится. Сильфон, занимая исходное положение, вытолкнет воду через полость А и Б и штуцер 10 в цистерну.
Слив воды из системы ПК и ОК осуществляется через кран, установленный на штуцере 9 для слива воды.
Промывка системы подачи пенообразователя осуществляется водой, подаваемой к штуцеру 4. Вода поступает в полость В отсекающего клапана и через штуцер 11 в пеносмеситель.
Водопенные коммуникации насоса представлены на рис.3.4. Они являются типовыми и операции по управлению осуществляются просто.
Рис. 3.4. Водопенные коммуникации АЦ с НЦПВ 4/400
1 – насос; 2 – коллектор; 3 – пенобак; 4 – кран включения пенобака; 5 – пеносмеситель; 6 – эжектор; 7 – отсекающий клапан; 8 – сливной шаровой кран; 9 – перепускной
клапан; 10 – шаровой кран; 11 – напорный вентиль; 12 – цистерна; 13, 15 и
16 – трубопроводы; 14 – клапан
Забор воды осуществляется из цистерны 12 при открытом клапане 14 или от водопроводной сети через напорно-всасывающие рукава. При закрытом верхнем напорном вентиле 11 и открытом нижнем вентиле 11 заполняется цистерна. Подача воды в рукавную линию осуществляется при открытом верхнем напорном вентиле.
Подача пенообразователя осуществляется следующим образом. При работающем насосе включают эжектор 6 и кран 4. Пенообразователь будет поступать к отсекающему клапану 7, затем к эжектору 6 и из него по трубопроводу 16 во всасывающую полость насоса и через напорный вентиль 11 в рукавную линию.
Промывка системы подачи пенообразователя производится только при заборе воды от гидранта. Перед началом промывки к напорному вентилю должен быть подсоединен ствол-распылитель, а краном 4 необходимо отключить подвод пенообразователя из пенобака 3 к отсекающему клапану 7.
Регулируя обороты насоса, устанавливают давление на выходе из насоса в пределах 1 – 3 МПа, кран включения эжектора ставят в положение «открыто» и открывают шаровой кран 10. При этом вода из первой ступени насоса по трубе 13 поступит в отсекающий клапан 7, из него в эжектор 6 и по трубе 16 во всасывающую полость насоса. В насосе промывочная вода будет смешиваться с водой, поступающей из гидранта, и выливаться через ствол-распылитель. Насос должен работать 3 – 5 мин, при этом следует поворачивать на полный оборот 3 – 5 раз ручку дозатора пеносмесителя.
Периодически производится проверка работоспособности перепускного клапана 9. Для этого необходимо отсоединить трубопровод 15 от цистерны 12 и направить его конец в мерную емкость. Создав давление в насосе, равное 2 – 3 МПа, измерить расход воды. Он должен быть не менее 0,1 л/с. Открыв напорный вентиль 11 и включив ствол-распылитель при давлении воды 3,5 – 4 МПа, переток воды должен прекратиться. Полностью перекрыв ствол-распылитель при давлении в насосе 4 – 4,5 МПа, переток воды должен возобновиться с подачей не менее 0,1 л/с.
Проверка производится не менее двух раз.
После окончания работы насос следует привести в исходное состояние, для чего необходимо:
промыть систему подачи пенообразователя;
перевести двигатель на холостые обороты и выключить привод насоса;
закрыть задвёижки внешних водоисточников (гидранта, цистерны);
слить воду из насоса, открыв все краники (рукоятка крана эжектора должна быть в положении «ВКЛ»);
закрыть все сливные краники, дозатор и все задвижки и вентили;
установить ручку дозатора в положение «0» и поставить заглушки на всасывающий патрубок.
Параметры технической характеристики насоса представлены в табл.3.1.
Таблица 3.1
№ п/п | Наименование показателей | Размер-ность | Значения показателей |
Номинальная частота вращения вала насоса Подача Напор в номинальном режиме Потребляемая мощность Коэффициент полезного действия Максимальный напор на входе в насос | об/мин л/с м кВт - МПа | 0,4 0,69 |
Техническая характеристика насоса при номинальной частоте вращения вала насоса представлена на рис.3.5.
Рис.3.5. Характеристика ПЦНВ-4/400: 1 – напор, м; 2 – мощность, кВт;
3 – кпд, %.
Насос обеспечивает подачу воды из цистерны пожарного автомобиля или водоисточника с подпором (до 6 кГ/см2) на один или два высоконапорных ствола-распылителя.
Использование насоса со стволами-распылителями высокого давления позволяет тушить пожары мелкораспыленными струями воды.
Работа насоса позволяет уменьшать расход воды за счет повышения огнегасящих свойств распыленной воды, эффективно осаждать дым и охлаждать воздух в замкнутых объемах, защищать ствольщика водяной завесой.
Использование насоса позволяет тушить пожары в зданиях повышенной этажности.
Министерство Российской Федерации
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям
и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия Государственной противопожарной службы
Безбородько М.Д.
Плосконосов А.В.
НАСОСЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ПОЖАРНЫЕ
НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Москва 2010
Министерство Российской Федерации
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям
и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия Государственной противопожарной службы
Безбородько М.Д.
Плосконосов А.В.