Практическая работа 3. Практическая работа определение технического состояния пожарного насоса общие теоретические сведения
 Скачать 420 Kb.
|
|
1 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЖАРНОГО НАСОСА 1. ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Исправная работа специальных агрегатов непосредственно влияет на оптимальное функционирование пожарного автомобиля при тушении пожара или проведении аварийно-спасательных работ. Так, время боевого развертывания автоцистерн и автонасосов в большой степени зависит от исправности системы забора воды, состояния соединительных головок пожарных рукавов и съемного гидравлического оборудования, а во время тушения пожара существенно влияет техническое состояние агрегатов, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества в очаг пожара. В процессе эксплуатации, особенно на стационарных режимах работы, изнашиваются спецагарегаты пожарных автомобилей, что ведет к ухудшению их технических параметров, таких как подача и напор пожарного насоса, степень разряжения, создаваемого вакуумной системой, скорость падения герметичности в насосном агрегате и т.д. Статистические исследования показывают, что более 60 % всех неисправностей пожарных автомобилей приходится на спецагрегаты. Для оценки технического состояния используют стенды, приборы, устройства и приспособления, позволяющие оценивать функциональные параметры: подачу и напор пожарного насоса, степень разряжения, создаваемого вакуумной системой, герметичность пожарного насоса и коммуникаций и т.д. В процессе эксплуатации в насосах изнашиваются поверхности рабочих колес, подшипники, уплотнения вала и т.д. Интенсифицируют износ присутствующие в воде абразив (взвеси), пенообразующие жидкости, смачиватели, а также кавитационные режимы эксплуатации. Для описания величин напора, развиваемого насосом ПН-40УА, и его подачи (для частоты вращения рабочего колеса, близкой к номинальной) получены следующие математические модели: для напора для подачи Н = 25,28 + 2,88*10 -2 n – 12,12 b– 1,36*10 -2 s; Q = 5,15 + 1,31* 10 -2 n – 2,56 b– 0,318*10 -2 s , 2 где Н – напор насоса, м; Q – подача насоса, м 3 /с*10 -3 ; n - частота вращения вала насоса, об/мин; b - зазор в щелевом уплотнении на сторону, мм; s - уменьшение площади проточных каналов рабочего колеса, мм 2 Анализ представленных математических моделей позволяет утверждать, что решающее влияние на характеристики насоса - величины напора, развиваемого насосом, и его подачи оказывает размер зазора в уплотнении - b. Вторым по значимости фактором является частота вращения вала насоса - n, Наконец, определенное негативное влияние оказывают также засорение полостей рабочего колеса – s . Таким образом, на основные характеристики насоса - напор и подачу - наибольшее влияние оказывают износы щелевых уплотнений. Величина b зазора в них выражается аналитически b = 0,65 lg τ - 1,11, где τ - наработка насоса, ч. Увеличение зазора в уплотнениях, уменьшение площади проточных каналов рабочего колеса, приводит к изменению характеристики насоса (см. рисунок 2.1). Н, м ННОМ НДОП Q НОМ Q, л/с Рисунок2.1. Характеристика Q-H пожарного насоса 1 - нового (исправного), 2, 3 - насоса с неисправностью Очевидно, что уменьшение износа может быть обеспечено, в частности, правильным забором воды, наличием и исправностью сеток на линии всасывания, в том числе фильтра на всасывающем патрубке насоса. ГОСТом Р 53328-2009 установлены следующие требования надежности спецагрегатов пожарных автомобилей: 3 гамма-процентная ( = 80 %) наработка пожарного насоса и его привода до отказа, не менее: -150 ч - для насоса типа ПН-40 УВ; - 200 ч - для насоса типа НЦП. гамма-процентная ( = 80 %) наработка вакуумной системы до отказа - не менее 450 циклов включений. гамма-процентный ( = 80 %) ресурс специальных агрегатов ПА до первого капитального ремонта - не менее 1500 ч. Каждый из приведенных показателей оказывает влияние на качество пожарного насоса, как составной части пожарной машины, и, следовательно, на качество и эффективность последней. Поэтому поддержание работоспособности насосной установки в процессе эксплуатации является одной из важных задач технической службы пожарной охраны. Согласно действующим нормативным документам: Приказу МЧС России от 18.09.2012 г. № 555. «Об организации материально- технического обеспечения системы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»; Типовая технология технического обслуживания пожарных автомобилей, в процессе эксплуатации проводятся следующие работы по определению технического состояния пожарного насоса. При контрольном осмотре и ежедневном техническом обслуживании (при возвращении с пожара, с аварийно-спасательных и других неотложных работ), а также при смене караулов (дежурных смен, расчетов): проверяется работоспособность вакуумной системы по величине создаваемого разряжения в насосе за нормативное время и герметичность насоса по величине падения разряжения. При ТО-1, т.е. через 1500 км приведенного пробега, но не реже 1 раза в месяц: проверяется пожарный насос и коммуникации на герметичность, вакуумная система на создаваемое разряжение; - производится проверка состояние и исправность пожарного насоса год): При ТО-2 (через 7000 км приведенного пробега, но не реже 1 раза в проверяется работоспособность вакуумной системы по величине создаваемого разряжения в насосе за нормативное время и герметичность насоса по падению разряжения за единицу времени. проверяется техническое состояние насоса забором воды из водоема. Кроме того, подобные испытания, согласно НПБ 176-98, проводятся также при сертификации насосов, а именно: герметичности и прочности насоса при испытательном статическом и динамическом давлениях; вакуумной системы заполнения; параметров при работе с максимальной геометрической высоты всасывания; 4 времени непрерывной работы. Цель работы Практическая работа проводится с целью закрепления теоретических знаний обучаемых по теме «Пожарные насосы» и практического освоения методики проверки технического состояния центробежного пожарного насоса по фактическим значениям параметров характеристик, а также работоспособности ваккумаппарата и герметичности вакуумной системы, согласно требованиям действующих нормативных документов. Задачи работы Изучить вводные теоретические положения. Экспериментально определить по опытным данным степень износа пожарного центробежного насоса. Подготовить отчет по работе и ответы на контрольные вопросы. Практическое значение приобретенных навыков методики проверки технического состояния насосных установок пожарных автомобилей важно для: Организации правильной и эффективной эксплуатации насосных установок пожарных автомобилей. Определения остаточного ресурса пожарного насоса, его вакуумной системы и принятия решения о проведении ремонтных воздействий. Обеспечения подготовки выпускников института к эффективному участию в организации и проведении проверок, сертификационных (и иных) испытаний насосных установок и обработке полученных результатов. 2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 2.1. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Установка для проверки технического состояния пожарного насоса типа ПН-40 состоит из пожарного автомобиля, оборудованного насосом центробежным пожарным, который оснащен штатными манометром, мановакууметром (оба класса точности 1,5), а также тахометром. Для определения технического состояния вакуумной системы пожарного насоса необходимо закрывать все задвижки, вентили и сливной кран насоса, а также закрыть заглушкой всасывающий патрубок. Для определения технического состояния пожарного насоса пожарный автомобиль установлен на водоисточник по схеме (рисунок 2.2) с подключенным пожарным гидравлическим оборудованием: всасывающей рукавной линией, состоящей из двух всасывающих рукавов и сетки всасывающей СВ-125; двух трехходовых разветвлений РТ-80 с отверстиями мерных шайб диаметром 22 и 19 мм – на центральных выходных и 13 мм – на боковых штуцерах; шести напорных пожарных рукавов диаметром 77 мм или 66 мм. 5 2.2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ Проверка работоспособности вакуумаппарата и герметичности вакуумной системы При этом испытании должна проверяться величина разряжения, создаваемого вакуумным аппаратом в объеме пожарного насоса и герметичность насоса по падению разряжения в единицу времени. Для этого запорно-регулирующая арматура насоса должна быть закрыта. 1. Если вакуумный аппарат газоструйного типа необходимо запустить двигатель пожарного автомобиля. 2. Открыть вакуумный кран. 3. Включить вакуум-аппарат не включая насоса. 4. Довести разряжение до 0,073-0,075 МПа (550-670 мм рт. ст.). При нормально работающей вакуумной системе эти показатели должны быть достигнуты не более чем за 20 секунд. 5. Закрыть вакуум-кран, уменьшить обороты двигателя, выключить вакуум-аппарат, выключить зажигание двигателя. С помощью секундомера определить падение разряжения в вакуумной системе насоса за 2,5 минуты. По разности показаний мановакуууметра подсчитывают падение разряжения в вакуумной системе, которое не должно превышать 0,013 МПа (100 мм. рт. ст.). 6. При снижении этих показателей выяснить причины и устранить неисправность. Обнаружить места неплотностей можно опрессовкой насоса водой или воздухом. Опрессовка водой производится созданием в насосе давления от исправного насоса. При этом напорные задвижки должны быть закрыты, а рабочее колесо - вращаться. Опрессовка воздухом производится от внешнего источника воздуха созданием давления в насосе 0,2-0,3МПа. Во время опрессовки воздухом неработающий насос нужно покрывать мыльной пеной. Рисунок 2.2. Схема лабораторной установки для осуществления проверки технического состояния насосных установок типоразмера ПН-40 пожарных автомобилей Определение технического состояния пожарного насоса 6 1. Установить пожарный автомобиль на водоисточник по схеме - рисунок 2.2. 2. Расставить участников испытания для измерения параметров. 3. Запустить двигатель и забрать насосом воду из водоисточника. 4. Включить сцепление. 5. Снять характеристику насоса (не менее семи точек) путем дискретного увеличения расходов воды, посредством поочередного полного открытия вентилей напорных патрубков разветвлений РТ, при номинальной частоте вращения вала рабочего колеса. Если двигатель не обеспечивает номинальную частоту вращения вала насоса, проверку производить при максимально возможной частоте вращения. Для чего: 5.1. Установить частоту вращения по тахометру на насосе в соответствии с номинальным значением. При закрытых напорных задвижках правого и левого борта определить напор насоса по показаниям манометра на напорном коллекторе и мановакууметра на всасывающем патрубке и зафиксировать в протоколе эти величины. 5.2. Рычагом газа убавить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру плавно полностью открыть на коллекторе насоса правую и левую напорные задвижки. 5.3. Затем плавно полностью открыть вентиль центрального напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к правой напорной задвижке насоса, и довести частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений величин напора по манометру и разряжения по мановакууметру занести в протокол. Рычагом газа убавить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру плавно полностью открыть вентиль центрального напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к левой напорной задвижке насоса, и довести частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений напора по манометру на коллекторе насоса и разряжения по мановакууметру также занести в протокол. Вновь понизить частоту вращения вала рабочего колеса насоса до0,15- 0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру и плавно полностью открыть вентиль крайнего напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к правой напорной задвижке насоса. Затем повысить частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений напора по манометру и разряжения по мановакууметру запротоколировать. Снова убавить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру плавно открыть вентиль другого крайнего напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к правой напорной задвижке насоса, и довести частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений напора по манометру и разряжения по мановакууметру занести в протокол. Убавить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру плавно открыть вентиль крайнего напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к левой напорной задвижке насоса, и увеличить частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений напора по манометру и разряжения по мановакууметру занести в протокол. Убавить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм) по манометру плавно открыть вентиль другого крайнего напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к левой напорной задвижке насоса (таким образом будут открыты все вентили на обоих разветвлениях РТ, и представится возможность снять не менее трех точек при подаче от 35 л/с до максимально возможной при данной частоте вращения), и довести частоту вращения вала рабочего колеса насоса до номинальной. Результаты измерений напора по манометру и разряжения по мановакууметру занести в протокол. 6. Затем следует произвести подобные опыты, но уже в обратном порядке, т.е. при 7 дискретном уменьшении расходов воды посредством поочередного прикрытия вентилей напорных патрубков разветвлений РТ, при номинальной частоте вращения вала рабочего колеса насоса и фиксированием результатов замеров в протоколе. 7. Зарегистрированные величины напоров по манометру (равно как и разряжений по мановакууметру), создаваемых насосом при различных расходах, будут, таким образом, определяться как среднее арифметическое результатов соответствующих измерений. 8. Для достоверности результатов подобные опыты при номинальной частоте вращения вала рабочего колеса насоса следует повторить трижды. 3. ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ Измеренные и рассчитанные величины занести в протокол – таблицу 2.1. Объемная подача насоса определяется по известным диаметрам отверстий мерных шайб после разветвлений РТ, давлению на выходе из насоса (по манометру) и справочным числовым данным таблицы 1.2 лабораторной работы № 1 настоящего практикума (либо см. НПБ 163-97 «Пожарная техника. Основные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний» таблица 2.1). Величину полного напора, создаваемого насосом Н Н , -определяют по показаниям штатных манометра Н М и мановакуумметра Н В . При работе от открытого водоисточника модули показаний приборов складываются Н Н = |Н М | + |Н В | . (1) Построить напорную характеристику насоса на графике вручную. Однако для повышения эффективности при обработке полученных экспериментальных данных целесообразнее воспользоваться возможностями пакета прикладных программ MathCAD или табличного процессора Excel, которые предоставляют средства интерполяции данных: позволяют построить график аппроксимирующей кривой; автоматически получить уравнение функции; предсказать дальнейшее поведение функции. Сравнить полученные значения с графиком на рисунке 2.3. Они должны находиться в зоне допустимых значений 1. Снижение расхода насоса более чем 15 % по сравнению с номинальным значением (см. таблица 2) свидетельствует о засоренности каналов рабочего колеса насоса или износе щелевых уплотнений. В этом случае необходимо произвести осмотр внутренней полости насоса и удалить посторонние предметы и/или заменить кольца щелевых уплотнений. Таблица 2.2. Номинальные значения основных параметров пожарных насосов Тип насоса Подача, м 3 ·с 1 (л·с 1 ) Напор, м Частота вращения вала, с -1 (об·мин 1 ) ПН-40У 0,040 (40) 100±5 45 (2700) НЦПН-40/100 0,040 (40) 100±5 45 (2700) НЦПН-70/100М 0,070 (70) 100±5 33 (2000) НЦПН-100/100М 0,100 (100) 100±5 33 (2000) НЦПВ-20/200 0,020 (20) 200 45 (2700) 8 Рисунок2.3. Напорная характеристика насоса типа ПН-40: 1 - зона допустимых значений При необходимости произвести измерения на пониженной частоте вращения вала и пересчитать полученные значения расхода Q' и напора H'на номинальную (в данном случае n = 2700об·мин 1 ) по формулам подобия Q = Q' ( n/ n' ) ; Н = H' ( n/ n' ) 2 , где Q и H - подача и напор при номинальной частоте вращения вала насоса (n = 2700об*мин 1 ); n' – частота вращения вала при испытаниях. В выводах по лабораторной работе перечислить выявленные неисправности и сформулировать задания по их устранению. Например. При проверке работоспособности вакуумаппарата и герметичности вакуумной системы встречаются следующие признаки неисправностей. • Мановакуумметр не показывает разрежения. • Разрежение есть, но меньше нормы. • Разрежение создается медленно. • Разрежение создается, но быстро падает. Когда мановакуумметр не показывает разряжение, следует убедиться, что мановакуумметр исправен. Например, заменить его заведомо исправным или проверить на другом насосе. Опрессовать насос водой от водопровода или другого насоса, осмотреть насос под давлением и устранить неплотность. Когда не обеспечивается необходимое разрежение или создается, но медленно, следует проверить наличие и уровень масла в масляном бачке, величину напряжения питания вакуумного агрегата; дозирующее отверстие маслопровода на предмет засора. Когда разряжение создается, но после выключения вакуум быстро падает, необходимо опрессовать насос и устранить негерметичность вакууммируемого 9 объема. При определении технического состояния пожарного насоса: Если сравнить результаты испытаний за несколько месяцев, хорошо видно, как происходит износ насоса и двигателя. Резкое снижение показателей помогает своевременно обнаружить засорение или пoломку. Постепенные снижения показателей позволяют определить ресурс в часах, как для насоса, так и для двигателя. Сетка на всасывающем патрубке предотвращает засор насоса. Однако на практике имеют место случаи ее утраты / демонтажа. При появлении признаков засорения, сначала рабочее колесо следует осмотреть через всасывающий патрубок. Крупные предметы остаются на входе колеса. Их хорошо видно и можно удалить при помощи крючков. На некоторых конструкциях пожарных автоцистерн устранить засор рабочего колеса без разборки насоса удается следующим образом. Сперва на коробке перемены передач следует включить «Задний ход». Далее - полностью открыть задвижку «Из цистерны». Затем включить КОМ, сцепление и максимально увеличить частоту вращения коленчатого вала двигателя. Засоренное колесо вызывает биение и быстро выводит насос из строя. Учитывая это, при появлении признаков засорения, следует принимать срочные меры к чистке насоса даже в том случае, когда на напор и подачу это не оказывает практического влияния. Контрольные вопросы 1. Опишите устройство и принцип действия центробежных пожарных насосов. 2. Назначение направляющего аппарата и спирального отвода. 3. Какими конструктивными решениями достигается уплотнение вала центробежного насоса. 4. Гидравлические характеристики центробежных насосов. 5. Как найти рабочую точку при работе центробежного пожарного насоса на рукавную систему? 6. Неисправности центробежных насосов их признаки, причины и способы устранения. 7. Перечислите работы по техническому обслуживанию насосов пожарных автомобилей при КО, ЕТО, на пожаре, ТО-1, ТО-2. 8. Высота всасывания насосов и факторы, влияющие на ее величину. 9. Устройство вакуумных систем центробежных пожарных насосов: газоструйных, шиберных, поршневых, водокольцевых, вихревых. Их достоинства и недостатки. 10. Методика проверки пожарных насосов на герметичность. 11.Неисправности вакуумных систем центробежных насосов их признаки, причины и способы устранения. Таблица 2.1. Протокол испытаний насоса пожарного центробежного марки п /п Частота вращения вала, об/мин, с -1 Условия опыта Давление на выходе из насоса Давление на входе в насос Напор насоса, м Подача насоса, л/с Прим. МПа м МПа м 1 2700 45 Закрыты обе напорные задвижки 0 2 « Открыт центральный вентиль правого РТ 3 « Открыт центральный вентиль левого РТ 4 « Открыт боковой вентиль правого РТ 5 « Открыт 2-й боковой вентиль правого РТ 6 « Открыт боковой вентиль левого РТ 7 « Открыт 2-й боковой вентиль левого РТ Подпись обучаемого № Подпись преподавателя Группа Дата 11 |