Пожарные насосы 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 МПа (100 м. вод. ст.).

АО "Ливенский машиностроительный завод" уже много лет серийно выпускает унифицированный для большинства пожарных автомобилей центробежный одноступенчатый консольный пожарный насосПН-40УВ(см. рис. 3.15), предназначенный

для подачи воды или водных растворов. Аналогичную конструкцию имеет насос пожарный центробежный 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 (см. рис. 3.16), пеносмесителя 2 и трёх напорных задвижек 13.

Собственно насос состоит из следующих основных частей: корпуса 3, крышки 4, вала 5, рабочего колеса 6, подшипников 7, уплотнительного стакана с комплектом манжет 9, 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 (см. рис. 3.17), 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 съёмный стакан. Для распределения смазки в съёмном стакане предусмотрено маслораспределительное кольцо 2 (см. рис. 3.17), 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 (см. рис. 3.18). 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. Внутри коллектора смонтирована напорная задвижка 1 для подачи воды от насоса в цистерну пожарного автомобиля или 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 (см. рис. 3.19) снабжены шарнирными клапанами

1, удерживаемыми в закрытом положении с помощью шпинделя 4 с резьбой. 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. 3.1.

Таблица 3.1

Технические характеристики пожарных насосов нормального давления

Напорная и энергетическая характеристики пожарного насоса ПН-40УВ представлены на рис. 3.20. Насос НПЦ-40/100 имеет сходные характеристики, отличающиеся меньшим к.п.д. и чуть большим значением потребляемой мощности.

На пожарном насосе ПН-40УВ (НПЦ-40/100) между коллектором и крышкой насоса (см. рис. 3.16) стационарно установлен пеносмеситель ПС-5, представляющий собой одноэжекторный водоструйный насос. Пеносмеситель ПС-5 служит для дозировки и подачи пенообразователя в насос. Он состоит (см. рис. 3.21) из следующих основных частей: пробкового крана 7; обратного клапана 6; водоструйного насоса, включающего сопло 8, вакуумную камеру и диффузор 13; дозирующего крана, включающего втулку 9 с пятью калиброванными отверстиями, шкалу 12 с делениями "1", "2", "3", "4" и "5" (по числу работающих ГПС-600), стрелку 5 и маховичок 11.

Пеносмеситель присоединён корпусом пробкового крана 4 к напорному коллектору пожарного насоса, корпусом диффузора струйного насоса 13 к всасывающей полости насоса (крышке насоса) и крышкой обратного клапана 10 к ёмкости с пенообразователем.

Работа пеносмесителя заключается в следующем. При открывании пробкового крана 7 (повернуть кран ручкой 3 против часовой стрелки до упора) вода из напорной полости насоса поступит в сопло 8 и далее в диффузор 13. При этом вокруг сопла, в вакуумной камере, образуется разрежение. Пенообразователь из ёмкости через обратный клапан 6 и дозирующий кран поступает в пеносмеситель. В диффузоре 13 пенообразователь смешивается с водой, после чего уже водный раствор пенообразователя поступает во всасывающую полость насоса, затем в напорную полость и через коллектор пожарного насоса по пожарному рукаву в воздушно-пенный ствол (стволы).

Дозатор осуществляет регулировку подачи пенообразователя в пяти рабочих положениях крана. Цифры на шкале дозатора 12 обозначают число одновременно работающих от данного насоса стволов ГПС-600. При подаче в пожарный насос пенообразователя маховичок дозатора 11 поворачивают до совпадения стрелки 5 с нужным делением шкалы, что соответствует определённым диаметрам отверстий дозатора (см. рис. 3.21) и, следовательно, расходам жидкости через отверстия. Их значения приводятся в табл. 3.2. При подаче раствора пенообразователя на лафетный ствол стрелку шкалы дозатора устанавливают на цифру 3.

Пеносмеситель оборудуется обратным клапаном 6 лепесткового типа, для предотвращения попадания воды в ёмкость для пенообразователя во время работы насоса с подпором.

Таблица 3.2

Нормативные значения параметров пеносмесителя ПС-5

(при перепаде напора между напорной и всасывающей полостями

пожарного насоса 50-60 м. вод. ст.)

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОЖАРНОГО НАСОСА ПН-40УВ (НПЦ-40/100)

Порядок работы

Перед пуском насоса необходимо заполнить всасывающую линию и насос водой (при заборе воды из водоёма, реки и т.п., с помощью вакуумной системы насоса), предварительно закрыв все напорные задвижки, вентили и краны, соединённые с полостью насоса.

Включить насос путём передачи крутящего момента на муфту-фланец и вал насоса. После того, как насос разовьёт напор (min 20-30 м. вод. ст.) плавно открыть напорные задвижки на коллекторе насоса.

При работе насоса необходимо:

1. Контролировать режим работы по показаниям манометра, мановакуумметра и тахометра, так чтобы номинальный напор насоса не превышал 100 м. вод. ст. (10 кгс/см²), а обороты вала - 2700 об/мин.

2. При работе от водоёма следить за тем, чтобы сетка всасывающего рукава была погружена в воду не менее чем на 300 мм ниже поверхности воды, а всасывающие рукава не имели резких перегибов.

3. Через каждый час работы смазывать уплотнительные манжеты поворотом на 2-3 оборота крышки колпачковой маслёнки[8] согласно карте смазки (см. рис. 3.22).

4. Следить за величиной утечки из дренажного отверстия, которая не должна иметь струйный характер (допускается течь не более отдельных капель).

5. В случае возникновения посторонних шумов или вибрации насоса проверить гайки, крепящие его к раме автомобиля. Если шумы или вибрации не пропали, необходимо остановить насос и при неработающем приводном двигателе проверить момент затяжки гайки крепления рабочего колеса к валу насоса, а также убедиться в отсутствии в полости насоса посторонних предметов. Наличие посторонних шумов в насосе может быть и следствием кавитационных явлений, вызванных работой насоса с большой геометрической высоты всасывания и больших подачах (при высоте всасывания 7 – 7,5 м производительность насоса не может быть больше 20 л/с). Кавитация может возникнуть и в случае, если размеры проходного сечения всасывающей линии от штатной цистерны и всасывающей задвижки недостаточны для данной подачи насоса. То же самое происходит при засорении всасывающей сетки или при сплющивании всасывающего рукава или отслоении его внутреннего покрытия. При появлении кавитации давление на выходе из насоса резко уменьшается, а величина разрежения на входе в насос увеличивается (более 0,08 МПа). Для выхода из кавитационного режима необходимо уменьшить подачу насоса, снизив частоту вращения его вала. Если кавитация вызвана дросселированием всасывающей магистрали (уменьшением площади её сечения), следует устранить местное сужение магистрали (открыть задвижку от цистерны, выправить или заменить всасывающий рукав и т.д.).

6. В случае необходимости временного прекращения подачи воды допускается не останавливать насос, а закрыть напорные задвижки и продолжать работать на малых оборотах.

7. При работе насоса в зимний период эксплуатации включить систему обогрева насосного отделения при температуре воздуха ниже 0⁰С.

8. При подаче воздушно-механической пены перед подачей пенообразователя в пеносмеситель насоса установить минимальный перепад напора между напорной и всасывающей полостями насоса 60-70 м. вод. ст.(6-7 кгс/см²) и увеличивать его в зависимости от длины и диаметра рукавных линий (для нормальной работы воздушно-пенных стволов). При этом, в случае забора воды в насос с подпором (от водопроводной сети), напор во всасывающем патрубке насоса должен быть не более 25 м вод. ст. (2,5 кгс/см²).

9. По завершению подачи воздушно-механической пены и перекрытия подачи в насос пенообразователя необходимо произвести промывку пеносмесителя и насоса в следующей последовательности: не закрывая пробковый кран пеносмесителя установить стрелку дозатора на деление «5» и поработать насосом в течении 3…5 мин., засасывая пеносмесителем воду из вспомогательной ёмкости или цистерны пожарного автомобиля. В процессе промывки необходимо несколько раз повернуть рукоятку пробкового крана из положения «ОТКР» в положение «ЗАКР» и обратно, а также несколько раз провернуть маховичок дозатора. После чего закрыть пробковый кран пеносмесителя.

По окончанию работы насоса необходимо:

1. Выключить насос, отсоединив его от привода.

2. Открыть сливной краник, полностью слить воду, после чего закрыть краник и все задвижки насоса.

3. Устранить дефекты, замеченные во время работы насоса.

С наступлением холодов сливной краник и напорные патрубки насоса необходимо держать открытыми, закрывая их только при работе насоса и проверки его на герметичность.

С целью обеспечения постоянной технической готовности насоса предусматриваются следующие виды его технического обслуживания: ежедневное техническое обслуживание (ЕТО), первое техническое обслуживание (ТО-1) и второе техническое обслуживание (ТО-2). Сроки проведения технического обслуживания насоса соответствуют срокам проведения технического обслуживания пожарного автомобиля.

ЕТО насоса включает следующие операции:

1. Произвести внешний осмотр насоса на предмет его комплектности, чистоты, отсутствия повреждений и крепежа его коммуникаций.

2. Открыть сливной краник и убедиться в отсутствии воды (водного раствора пенообразователя) в корпусе насоса.

3. При не работающем насосе визуально убедится в отсутствие во входном патрубке и корпусе насоса посторонних предметов.

4. Проверить работоспособность всех кранов и вентилей насоса, в том числе и пеносмесителя.

5. Проверить наличие смазки в корпусе (масляной ванне) и колпачковой маслёнке насоса (см. рис. 3.22).

6. Проверить исправность контрольно-измерительных приборов насоса – стрелки приборов должны находиться в нулевом положении.

7. Проверить герметичность насоса по величине падения разряжения.

Для проведения проверки насоса на герметичность (сухой вакуум) необходимо закрыть все задвижки, вентили, всасывающий патрубок и сливной кран насоса. С помощью вакуумной системы создать в насосе разряжение и довести его до 0,074-0,078 МПа (0,73-0,76 кгс/см²), ориентируясь на показания мановакууметра насоса. Герметичность насоса считается удовлетворительной, если падение разряжения не превышает величины 0,013 МПа (0,13 кгс/см²) за 2,5 мин. При превышении этой величины необходимо выявить причину неисправности (обнаружить места неплотностей) путём опрессовки насоса водой или воздухом. Чаще всего опрессовку производят путём подачи во всасывающий патрубок насоса воды от другого насоса под напором до 60 м.вод.ст. (6 кгс/см²). Неплотности выявляются внешним осмотром по утечкам воды из насоса. При этом необходимо помнить, что качество уплотнения вала насоса (целостность уплотнительных манжет) проверяется не только по утечкам воды из дренажного отверстия в корпусе насоса, но и по состоянию смазки в масляной ванне насоса. Опрессовку насоса можно также производить на работающем насосе путём развития в нём напора 120-130 м. вод. ст. (12-13 кгс/см²) при закрытых напорных задвижках. Опрессовка воздухом производится от внешнего источника воздуха, созданием давления в насосе 0,2–0,3 МПа. Во время опрессовки воздухом шланг от компрессора или другого источника давления целесообразно присоединить к сливному кранику насоса, предварительно открыв его, а неработающий насос покрыть мыльной пеной. Неплотности устраняются путём затяжки резьбовых соединений, заменой изношенных уплотнений, притиркой сопряжённых деталей (например, для сливного краника), герметизацией (с помощью ленты ФУМ) резьбы манометров, очисткой поверхностей прилегания клапанов вакуумного крана.

При ТО-1 пожарного насоса необходимо произвести следующие операции:

1. Выполнить полный объём работ ежедневного технического обслуживания насоса.

2. Произвести частичную разборку насоса. Проверить надёжность крепления рабочего колеса к валу, отсутствие посторонних предметов в полости корпуса насоса, состояние переднего подшипника и червячной пары привода тахометра.

3. Демонтировать пеносмеситель. Произвести его разборку, очистку, сборку и монтаж на насосе.

4. Проверить затяжку крепёжных деталей насоса.

5. Проверить техническое состояние насоса и пеносмесителя путём испытания по упрощённой методике (см. гл. 7.3).

6. Восстановить при необходимости лакокрасочные покрытия насоса и арматуры

При ТО-2 пожарного насоса необходимо произвести следующие операции:

1. Выполнить полный объём работ ТО-1 пожарного насоса.

2. Произвести замену смазки в корпусе (масляной ванне) насоса согласно карте смазки (см. рис. 3.22 и табл. 3.3).

3. Осуществить метрологическую поверку контрольно-измерительных приборов насоса: манометра, мановакууметра и тахометра;

4. Восстановить лакокрасочные покрытия насоса и арматуры.

Таблица 3.3

Карта смазки пожарного насоса ПН-40УВ (НПЦ-40/100)

При частичной разборке насоса дополнительными точками смазки являются:

- уплотнения шпинделей задвижек и вентилей, а также сами шпиндели (смазка Солидол Ж и заменители (см. сноску 8));

- резьбовые соединения (кроме резьб манометров) на насосе и болты крепления насоса к раме (смазка графитная УСсА по ГОСТ 3333-** или её аналоги).

Для насоса ПН-40УВ.01, имеющего встроенный приводной шиберный вакуумный аппарат (см. рис. 3.15), дополнительной точкой смазки является бачок системы автоматической смазки шиберов (тип масла и периодичность заправки определяются согласно Руководству по эксплуатации насоса).

Наиболее вероятные неисправности пожарного насоса ПН-40УВ (НПЦ-40/100) и способы их устранения изложены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Характерные неисправности насосного агрегата ПН-40УВ (НПЦ-40/100)

и способы их устранения