Какие насосы не используются в пожарной технике. Разновидности пожарных насосов и принципы их работы. Обозначение пожарных насосов

Основные сведения о центробежных насосах

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

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

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

Рис. 1. Схема центробежного насоса.

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

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

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

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

Основные рабочие параметры насосов

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

Высота всасывания

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

Рис. 2. Схема насосной установки.

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

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

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

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

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

Таким образом, обязательным условием нормальной работы насоса является:

Рn < Рвс < Ратм

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

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

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

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

Высота нагнетания

Различают геометрическую и манометрическую высоту нагнетания.

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

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

Н МАН = Н Н + h Н,

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

S – сопротивление напорной линии;

Q – подача насоса.

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

Полный напор

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

Н = Н Г + h ВС + h Н + Н СВ

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

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

Н СВ – свободный напор (м).

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

Подача насоса

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

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

Q 1 = Q 2 + Q У,

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

Мощность насоса

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

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

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

где: ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

Q – подача насоса, м 3 /с;

Н – напор насоса, м.

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

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

ω – угловая скорость вращения вала, с –1 .

Полный КПД насоса

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

Объёмный КПД

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

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

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

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

Гидравлический КПД

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

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

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

Механический КПД

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

Механический КПД определяют по формуле:

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

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

Классификация центробежных пожарных насосов

Классификация:

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

Насосы центробежные пожарные нормального давления

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 6. Съемный стакан с комплектом уплотнительных манжет.

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 8. Напорная задвижка коллектора насоса.

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

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

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

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

Таблица 1

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

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

Примечание.

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

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

Рис. 9.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 19. Клапан перепускной.

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 2

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

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

Пожарные насосы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Классификация насосов

Насосы классифицируются по нескольким признакам :

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

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

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

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

Динамические насосы подразделяются на лопастные и насосы трения и инерции .

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

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

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

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

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

Центробежный насос

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

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

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

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

Струйный насос

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

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

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

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

Шестеренный насос

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

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

Шиберные и шиберно-роликовые насосы

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

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

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

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

Водокольцевой насос

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

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

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

Поршневой насос

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

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

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

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

Диафрагменный насос

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

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

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

Вакуумная система центробежного пожарного насоса предназначена для предварительного заполнения водой всасывающей линии и насоса при заборе воды из открытого водоисточника (водоёма). Кроме того, с помощью вакуумной системы можно создать в корпусе центробежного пожарного насоса разряжение (вакуум) для проверки герметичности пожарного насоса.

В настоящее время на отечественных пожарных автомобилях применяется два типа вакуумных систем. В основе вакуумной системы первого типа лежит газоструйный вакуумный аппарат (ГВА) с насосом струйного типа, а в основе второго типа – шиберный вакуумный насос (объёмного типа).

Вывод по вопросу: на современных марках пожарных автомобилей используют различные вакуумные системы.

Газоструйные вакуумные системы

Данная вакуумная система состоит из следующих основных элементов: вакуумного клапана (затвора), установленного на коллекторе пожарного насоса, газоструйного вакуумного аппарата, установленного в выпускном тракте двигателя пожарного автомобиля, перед глушителем, механизма управления ГВА, рычаг управления которым размещён в насосном отсеке, и трубопровода, соединяющего газоструйный вакуумный аппарат и вакуумный клапан (затвор). Принципиальная схема вакуумной системы показана на рис. 1.

Рис. 1 Схема вакуумной системы центробежного пожарного насоса

1 – корпус газоструйного вакуумного аппарата; 2 – заслонка; 3 – струйный насос; 4 – трубопровод; 5 – оверстие к полости пожарного насоса; 6 – пружина; 7 – клапан; 8 – эксцентрик; 9 – ось эксцентрика; 10 – рукоятка эксцентрика; 11 – корпус вакуумного клапана; 12 – отверстие; 13 – выпускная труба, 14 – седло клапана.

Корпус газоструйного вакуумного аппарата 1 имеет заслонку 2, которая изменяет направление движения отработавших газов двигателя пожарного автомобиля либо к струйному насосу 3, либо в выпускную трубу 13. Струйный насос 3 соединён трубопроводом 4 с вакуумным клапаном 11. Вакуумный клапан установлен на насосе и сообщается с ним через отверстие 5. Внутри корпуса вакуумного клапана пружинами 6 к сёдлам 14 прижимаются два клапана 7. При перемещении рукоятки 10 с осью 9 эксцентрик 8 отжимает клапаны 7 от сёдел. Работа системы происходит следующим образом.

В транспортном положении (см. рис. 1 «А») заслонка 2 находится в горизонтальном положении. Клапаны 7 пружинами 6 прижаты к сёдлам. Отработавшие газы двигателя проходят через корпус 1, выпускную трубу 13 и выбрасываются в атмосферу через глушитель.

При заборе воды из открытого водоисточника (см. рис. 1 «Б») после присоединения к насосу всасывающей линии, рукояткой вакуумного клапана отжимают нижний клапан вниз. При этом полость насоса через полость вакуумного клапана и трубопровод 4 соединяется с полостью струйного насоса. Заслонку 2 переводят в вертикальное положение. Отработавшие газы будут направлены в струйный насос. Во всасывающей полости насоса будет создаваться разрежение, и насос будет заполнен водой под атмосферным давлением.

Выключение вакуумной системы происходит после заполнения насоса водой (см. рис. 1 «В»). Перемещая рукоятку, отжимают от седла верхний клапан. При этом нижний клапан будет прижат к седлу. Всасывающая полость насоса отключается от атмосферы. Но теперь с атмосферой через отверстие 12 будет соединен трубопровод 4, и струйный насос удалит воду из вакуумного клапана и соединительных трубопроводов. Это особенно необходимо проделать на зимний период для предотвращения замерзания воды в трубопроводах. Затем рукоятку 10 и заслонку 2 ставят в исходное положение.

Рис. 2 Вакуумный клапан

(см. рис. 2) предназначен для соединения всасывающей полости насоса с газоструйным вакуум-аппаратом при заборе воды из открытых водоемов и удаления воды из трубопроводов после заполнения насоса. В корпусе 6 клапана, отливаемого из чугуна или алюминиевого сплава, размещены два клапана 8 и 13 . Они прижимаются пружинами 14 к седлам. При положении рукоятки 9 «от себя», эксцентрик на валике 11 отжимает от седла верхний клапан. В этом положении насос отсоединен от струйного насоса. Перемещая рукоятку «на себя», отжимаем от седла нижний клапан 13, и всасывающая полость насоса соединяется со струйным насосом. При вертикальном положении рукоятки оба клапана будут прижаты к своим седлам.

В средней части корпуса выполнен платик 2 с отверстием для присоединения фланца соединительного трубопровода. В нижней части расположены два отверстия, закрытые глазками 1 из органического стекла. К одному из них прикрепляется корпус 4 электролампочки. Через глазок контролируют заполнение насоса водой.

На современных пожарных автомобилях в вакуумных системах пожарных насосов вместо вакуумного клапана (затвора) зачастую для соединения (разъединения) всасывающей полости пожарного насоса со струйным насосом устанавливают пробковые водопроводные краны в обыкновенном исполнении.

Затвор вакуумный

Газоструйный вакуумный аппарат предназначен для создания разрежения в полости пожарного насоса и всасывающей линии при предварительном заполнении их водой из открытого водоисточника. На пожарных автомобилях с бензиновыми двигателями устанавливают одноступенчатые газоструйные вакуумные аппараты, конструкция одного из которых представлена на рис. 3

Корпус 5 (распределительная камера) предназначен для распределения потока отработавших газов и изготавливается из серого чугуна. Внутри распределительной камеры предусмотрены приливы, обработанные под сёдла поворотной заслонки 14. Корпус имеет фланцы для крепления к выпускному тракту двигателя и для крепления вакуумного струйного насоса. Заслонка 14 изготавливается из жаропрочной легированной стали или ковкого чугуна и с помощью рычага 13 закреплена на оси 12. Ось заслонки 12 собирается на графитной смазке.

Посредством рычага 7 ось 12 поворачивается, закрывая либо отверстие корпуса 5, либо полость струйного насоса заслонкой 14. Струйный вакуумный насос состоит из чугунного или стального диффузора 1 и стального сопла 3. На струйном вакуумном насосе имеется фланец для присоединения трубопровода 9, который соединяет вакуумную камеру струйного насоса с полостью пожарного насоса через вакуумный клапан. При вертикальном положении заслонки 14 отработавшие газы проходят в струйный насос, как показано стрелкой на рис. 3.25. Вследствие разрежения в вакуумной камере 2 по трубопроводу 9 отсасывается воздух из пожарного насоса при открытом вакуумном клапане. Причём, чем больше скорость прохождения отработавших газов через сопло 3, тем больше создаётся разрежение в вакуумной камере 2, трубопроводе 9, пожарном насосе и всасывающей линии, если она присоединена к насосу.

Поэтому на практике при работе вакуумного струйного насоса (при заборе воды в пожарный насос или проверке его на герметичность) устанавливают максимальные обороты двигателя пожарного автомобиля. Если заслонка 14 перекрывает отверстие в вакуумный струйный насос, отработавшие газы проходят через корпус 5 газоструйного вакуумного аппарата в глушитель и далее в атмосферу.

На пожарных автомобилях с дизельным двигателем в вакуумных системах устанавливают двухступенчатые газоструйные вакуумные аппараты, которые по устройству и принципу работы напоминают одноступенчатые. Конструкция данных аппаратов способна обеспечивать кратковременную работу дизеля при возникновении противодавления в его выпускном тракте. Двухступенчатый газоструйный вакуумный аппарат показан на рис. 4. Вакуумный струйный насос аппарата прифланцован к корпусу 1 распределительной камеры и состоит из сопла 8, промежуточного сопла 3, приёмного сопла 4, диффузора 2, промежуточной камеры 5, вакуумной камеры 7, соединяющейся с атмосферой, через сопло 8, а через промежуточное сопло – с приёмным соплом и диффузором. В вакуумной камере 7 предусмотрено отверстие 9 для соединения её с полостью центробежного пожарного насоса.

Схема работы электропневмопривода включения ГВА

1 – газоструйный вакуумный аппарат; 2 – пневмоцилиндр привода ГВА; 3 – приводной рычаг; 4 – ЭПК включения ГВА; 5 – ЭПК выключения ГВА; 6 – ресивер; 7 – клапан ограничения давления; 8 – тумблер; 9 – атмосферный выход.

Для включения вакуумного струйного насоса необходимо заслонку в распределительной камере 1 повернуть на 90 0 . При этом заслонка перекроет выход отработавших газов дизеля через глушитель в атмосферу. Отработавшие газы поступают в промежуточную камеру 5 и, проходя через приёмное сопло 4, создают разрежение в промежуточном сопле 3. Под действием разрежения в промежуточном сопле 3 атмосферный воздух проходит через сопло 8 и повышает вакуум в вакуумной камере 7. Данная конструкция газоструйного вакуумного аппарата позволяет эффективно работать струйному насосу даже при невысоком давлении (скорости) потока отработавших газов.

На многих современных пожарных автомобилях применяется электропневматическая система привода ГВА, состав, конструкция, принцип действия и особенности эксплуатации которой изложены в главе.

Рис. 4 Двухступенчатый газоструйный вакуумный аппарат

Порядок работы с вакуумной системой на основе ГВА приведён на примере автоцистерн модели 63Б (137А). Для заполнения пожарного насоса водой от открытого водоисточника или проверке пожарного насоса на герметичность необходимо:

• убедиться в герметичности пожарного насоса (проверить плотность закрытия всех кранов, вентилей и задвижек пожарного насоса);
• открыть нижний клапан вакуумного затвора (рукоятку вакуумного клапана повернуть «на себя»);
• включить газоструйный вакуумный аппарат (соответствующим рычагом управления с помощью заслонки в распределительной камере перекрыть выпуск отработавших газов через глушитель в атмосферу);
• увеличить обороты холостого хода двигателя до максимальных;
• наблюдать за появлением воды в смотровом глазке вакуумного клапана или за показанием мановакууметра на пожарном насосе;
• при появлении воды в смотровом глазке вакуумного клапана или при показаниях мановакууметра разрежения в насосе не менее 73 кПа (0,73 кгс/см 2), закрыть нижний клапан вакуумного затвора (рукоятку вакуумного клапана установить в вертикальное положение или повернуть «от себя»), уменьшить обороты двигателя до минимальных холостого хода и выключить газоструйный вакуумный аппарат (соответствующим рычагом управления с помощью заслонки в распределительной камере перекрыть поступление отработавших газов в струйный насос).

Время заполнения пожарного насоса водой при геометрической высоте всасывания 7 м должно быть не более 35 с. Вакуум (при проверке пожарного насоса на герметичность) в пределах 73…76 кПа должен достигаться за время не более 20 с.

Система управления газоструйным вакуумным аппаратом так же может иметь ручной или электропневматический привод.

Ручной привод включения (поворота заслонки) осуществляется рычагом 8 (см. рис. 5) из насосного отсека, соединенным через систему тяг 10 и 12 с рычагом оси заслонки газоструйного вакуумного аппарата. Для обеспечения плотного прилегания заслонки к седлам распределительной камеры газоструйного вакуумного аппарата в процессе эксплуатации пожарного автомобиля требуется периодическая регулировка длины тяг с помощью соответствующих регулировочных узлов. Плотность прилегания заслонки в ее вертикальном положении (при включении газоструйного вакуумного аппарата) оценивается по отсутствию прохождения отработавших газов через глушитель в атмосферу (при целостности самой заслонки и исправности её привода).

Вывод по вопросу:

Электрический шиберный вакуумный насос

В настоящее время в вакуумных системах центробежных пожарных насосов с целью повышения технических и эксплуатационных характеристик устанавливают шиберные вакуумные насосы, в т.ч. АВС-01Э и АВС-02Э.

По своему составу и функциональным характеристикам вакуумный насос АВС-01Э является автономной вакуумной системой водозаполнения центробежного пожарного насоса. АВС-01Э включает в себя следующие элементы: вакуумный агрегат 9, блок (пульт) управления 1 с электрокабелями, вакуумный клапан 4, трос управления вакуумным клапаном 2, датчик заполнения 6, два гибких воздухопровода 3 и 10.

Рис. 4 Комплект вакуумной системы АВС-01Э

Вакуумный агрегат (см. рис. 4) предназначен для создания необходимого при водозаполнении разрежения в полости пожарного насоса и всасывающих рукавах. Он представляет собой вакуумный насос 3 шиберного типа с электроприводом 10. Собственно вакуумный насос состоит из корпусной части, образованной корпусом 16 с гильзой 24 и крышками 1 и 15, ротора 23 с четырьмя лопатками 22, установленного на двух шарикоподшипниках 18, системы смазки (включающей масляный бачок 26, трубку 25 и жиклёр 2) и двух патрубков 20 и 21 для присоединения воздухопроводов.

Принцип работы вакуумного насоса

Вакуумный насос работает следующим образом. При вращении ротора 23 лопатки 22 под действием центробежных сил прижимаются к гильзе 24 и образует, таким образом, замкнутые рабочие полости. Рабочие полости за счёт вращения ротора, происходящего против часовой стрелки, перемещаются от всасывающего окна, сообщающегося с входным патрубком 20, к выходному окну, сообщающемуся с выходным патрубком 21. При прохождении через область всасывающего окна каждая рабочая полость захватывает порцию воздуха и перемещает её к выхлопному окну, через которое воздух по воздухопроводу выбрасывается в атмосферу. Движение воздуха из всасывающего окна в рабочие полости и из рабочих полостей в выхлопное окно происходит за счёт перепадов давлений, которые образуются из-за наличия эксцентриситета между ротором и гильзой, приводящего к сжатию (расширению) объёма рабочих полостей.

Смазка трущихся поверхностей вакуумного насоса осуществляется моторным маслом, которое подаётся в его всасывающую полость из масляного бачка 26 за счёт разрежения, создаваемого самим вакуумным насосом во входном патрубке 20. Заданный расход масла обеспечивается калиброванным отверстием в жиклёре 2. Электропривод вакуумного насоса состоит из электродвигателя 10 и тягового реле 7. Электродвигатель 10, рассчитан на напряжение 12 В постоянного тока. Ротор 11 электродвигателя одним своим концом опирается на втулку 9, а второй конец через центрирующую втулку 12 опирается на выступающий вал ротора вакуумного насоса. Поэтому включение электродвигателя после отстыковки его от вакуумного насоса не допускается.

Крутящий момент от двигателя к ротору вакуумного насоса передаётся через штифт 13 и паз на конце ротора. Тяговое реле 7 обеспечивает коммутирование контактов силовой цепи «+12 В» при включении электродвигателя, а также осуществляет перемещение жилы троса 2, приводящее к открытию вакуумного клапана 4, в системах где он предусмотрен. Кожух 5 защищает открытые контакты электродвигателя от случайного замыкания и от попадания на них воды при эксплуатации.

Вакуумный клапан предназначен для автоматического перекрывания полости пожарного насоса от вакуумного агрегата по окончании процесса водозаполнения и установлен в дополнение к вакуумному затвору 5. 2, закреплённая на тяге 7 соединяется с жилой троса от тягового реле вакуумного агрегата. При этом оплётка троса фиксируется втулкой 4, имеющей продольный паз для установки троса. При включении тягового реле жила троса тянет шток 6 за серьгу 2, и проточная полость вакуумного клапана открывается. При отключении тягового реле (т.е. при отключении вакуумного агрегата), шток 6 под действием пружины 9 возвращается в исходное (закрытое) положение. При таком положении штока проточная полость вакуумного клапана остаётся перекрытой, а полости центробежного пожарного насоса и шиберного насоса – разобщёнными. Для смазки трущихся поверхностей клапана предусмотрено смазочное кольцо 8, в которое при эксплуатации вакуумной системы через отверстие «А» необходимо добавлять масло.

Датчик заполнения предназначен для подачи сигналов в блок управления о завершении процесса водозаполнения. Датчик представляет собой электрод, установленный в изоляторе в верхней точке внутренней полости центробежного пожарного насоса. При заполнении датчика водой, изменяется электрическое сопротивление между электродом и корпусом («массой»). Изменение сопротивления датчика фиксируется блоком управления, в котором формируется сигнал на отключение электродвигателя вакуумного агрегата. Одновременно на пульте (блоке) управления включается индикатор «Насос заполнен».

Блок (пульт) управления предназначен для обеспечения работы вакуумной системы в ручном и автоматическом режимах.

Тумблер 1 «Питание» служит для подачи питания к цепям управления вакуумным агрегатом и для задействования световых индикаторов о состоянии вакуумной системы. Тумблер 2 «Режим» предназначен для изменения режима работы системы – автоматического («Авт.») или ручного («Ручн.»). Кнопка 8 «Пуск» используется для включения двигателя вакуумного агрегата. Кнопка 6 «Стоп» служит для выключения двигателя вакуумного агрегата и для снятия блокировки после загорания индикатора «Не норма». Кабели 4 и 5 предназначены для соединения блока управления, соответственно, с двигателем вакуумного агрегата и датчиком заполнения. На пульте имеются следующие световые индикаторы 7, служащие для визуального контроля за состоянием вакуумной системы:

1. Индикатор «Питание» загорается при включении тумблера 1 «Питание»;

2. Вакуумирование – сигнализирует о включении вакуумного насоса при нажатии кнопки 8 «Пуск»;

1. Насос заполнен – загорается при срабатывании датчика заполнения, когда пожарный насос полностью заполнен водой;
2. Не норма – фиксирует следующие неисправности вакуумной системы:
   • превышено максимальное время непрерывной работы вакуумного насоса (45…55 секунд) вследствие недостаточной герметичности всасывающей магистрали или пожарного насоса;
   • плохой или отсутствующий контакт в цепи тягового реле вакуумного агрегата из-за подгорания контактов реле или обрыва проводов;
   • электродвигатель вакуумного насоса перегружен вследствие засорения шиберного вакуумного насоса или других причин.

На модели АВС-02Э и последних моделях АВС-01Э вакуумный клапан (поз 4 на рис. 3.28) не устанавливается.

Вакуумный насос АВС-02Э обеспечивает работу вакуумной системы только в ручном режиме.

В зависимости от комбинации положения тумблеров «Питание» и «Режим» вакуумная система может находится в четырёх возможных состояниях:

1. В нерабочем состоянии тумблер «Питание» должен находиться в положении «Откл», а тумблер «Режим» — в положении «Авт». Данное положение тумблеров является единственным, при котором нажатие на кнопку «Пуск» не приводит к включению электродвигателя вакуумного агрегата. Индикация отключена.
2. В автоматическом режиме (основной режим) тумблер «Питание» должен находится в положении «Вкл», а тумблер «Режим» — в положении «Авт». При этом электродвигатель включается кратковременным нажатием кнопки «Пуск». Отключение производится либо автоматически (при срабатывании датчика заполнения или одного из видов защиты электропривода), либо принудительно – нажатием кнопки «Стоп». Индикация включена и отражает состояние вакуумной системы.
3. В ручном режиме тумблер «Питание» должен находиться в положении «Вкл», а тумблер «Режим» — в положении «Ручн». Двигатель включается нажатием кнопки «Пуск» и работает до тех пор, пока кнопка «Пуск» удерживается в нажатом состоянии. В данном режиме электронная защита привода отключена, а показания световых индикаторов только визуально отражают лишь процесс водозаполнения. Ручной режим предназначен для возможности работы в случае сбоев в системе автоматики, при ложных срабатываниях блокировок. Контроль момента окончания процесса водозаполнения и отключения двигателя вакуумного насоса в ручном режиме осуществляется визуально по индикатору «Насос заполнен».
4. Для обеспечения выполнения боевой задачи на пожаре в случае отказа электронного блока, когда в автоматическом режиме система не работает, а в ручном режиме световые индикаторы не отражают реально происходящих процессов, существует аварийный режим, при котором тумблер «Питание» необходимо выключить, а тумблер «Режим» перевести в положение «Ручн». При этом режиме электродвигатель управляется так же, как и в ручном режиме, но индикация при этом отключена, и контроль момента окончания процесса водозаполнения и отключения двигателя вакуумного насоса осуществляется по факту появления воды из выхлопного патрубка. Систематическая работа в этом режиме недопустима, т.к. может привести к серьезным поломкам элементов вакуумной системы. Поэтому сразу же по возвращению в пожарную часть следует выявить и устранить причину неисправности блока управления.

Воздуховоды 3 и 10 (см. рис. 3.28) предназначены соответственно для соединения полости центробежного пожарного насоса с вакуумным агрегатом и для направления выхлопа из вакуумного агрегата.

Эксплуатация вакуумной системы с шиберным насосом

Порядок работы вакуумной системы:

1. Проверка пожарного насоса на герметичность («сухой вакуум»):

а) подготовить пожарный насос к проверке: установить на всасывающий патрубок заглушку, закрыть все краны и вентили;

б) открыть вакуумный затвор;

в) включить тумблер «Питание» на блоке (пульте) управления;

г) запустить вакуумный насос: в автоматическом режиме запуск производится кратковременным нажатием кнопки «Пуск», в ручном режиме – кнопку «Пуск» нужно нажать и удерживать в нажатом положении;

д) произвести вакуумирование пожарного насоса до уровня разряжения – 0,8 кгс/см 2 (при нормальном состоянии вакуумного насоса, пожарного насоса и его коммуникаций эта операция занимает не более 10 сек);

е) остановить вакуумный насос: в автоматическом режиме останов производится принудительно – нажатием кнопки «Стоп», в ручном режиме – нужно отпустить кнопку «Пуск»;

ж) закрыть вакуумный затвор и при помощи секундомера проверить скорость падения разрежения в полости пожарного насоса;

з) выключить тумблер «Питание» на блоке (пульте) управления, а тумблер «Режим» установить в положение «Авт».

1. Забор воды в автоматическом режиме:

б) открыть вакуумный затвор;

в) установить тумблер «Режим» в положение «Авт» и включить тумблер «Питание»;

г) запустить вакуумный насос – нажать и отпустить кнопку «Пуск»: при этом одновременно с включением привода вакуумного агрегата загорается индикатор «Вакуумирование»;

д) после окончания водозаполнения привод вакуумного агрегата отключается автоматически: при этом загорается индикатор «Насос заполнен» и гаснет индикатор «Вакуумирование». В случае негерметичности пожарного насоса через 45…55 секунд должно произойти автоматическое отключение привода вакуумного насоса и загореться индикатор «Не норма», после чего необходимо нажать кнопку «Стоп»;

ж) выключить тумблер «Питание» на блоке (пульте) управления.

В результате отказа работоспособности датчика заполнения (это может произойти, например, при обрыве провода) автоматическое отключение вакуумного насоса не срабатывает, и индикатор «Насос заполнен» не загорается. Данная ситуация является критической, т.к. после заполнения пожарного насоса вакуумный насос не отключается и начинает «захлебываться» водой. Такой режим сразу же обнаруживается по характерному звуку, вызванному выбросом воды из выхлопного патрубка. В этом случае рекомендуется, не дожидаясь срабатывания защиты, закрыть вакуумный затвор и отключить вакуумный насос принудительно (кнопкой «Стоп»), а по окончании работы обнаружить и устранить неисправность.

1. Забор воды в ручном режиме:

а) подготовить пожарный насос к забору воды: закрыть все вентили и краны пожарного насоса и его коммуникаций, присоединить всасывающие рукава с сеткой и погрузить конец всасывающей линии в водоем;

б) открыть вакуумный затвор;

в) установить тумблер «Режим» в положение «Ручн» и включить тумблер «Питание»;

г) запустить вакуумный насос – нажать кнопку «Пуск» и удерживать ее в нажатом положении до тех пор, пока не загорится индикатор «Насос заполнен»;

д) после окончания водозаполнения (как только загорится индикатор «Насос заполнен») остановить вакуумный насос – отпустить кнопку «Пуск»;

е) закрыть вакуумный затвор и начать работу с пожарным насосом в соответствии с инструкцией по его эксплуатации;

ж) выключить тумблер «Питание» на блоке (пульте) управления, а тумблер «Режим» установить в положение «Авт».

В случае срыва напора необходимо остановить пожарный насос и повторить операции «в» – «е».

1. Особенности работы в зимнее время:

а) После каждого использования насосной установки необходимо продуть воздухопроводы вакуумного насоса, даже в тех случаях, когда подача воды пожарным насосом производилась из цистерны или гидранта (вода может попадать в вакуумный насос, например, через неплотно закрытый или неисправный вакуумный затвор). Продувку следует производить путем кратковременного (на 3÷5 сек.) включения вакуумного насоса. При этом с всасывающего патрубка пожарного насоса необходимо снять заглушку и открыть вакуумный затвор.

б) Перед началом работы следует проверять вакуумный клапан на отсутствие примерзания его подвижной части. Для проверки необходимо убедиться в подвижности его штока, потянув за серьгу 2 (см. рис. 3.30), к которой присоединена жила троса. При отсутствии примерзания серьга вместе со штоком вакуумного клапана и жилой троса должна перемещаться от усилия примерно 3÷5 кгс.

в) Для заправки масляного бачка вакуумного насоса применять зимние марки моторных масел (с пониженной вязкостью).

Вывод по вопросу: в вакуумных системах центробежных пожарных насосов с целью повышения технических и эксплуатационных характеристик устанавливают шиберные вакуумные насосы.

Техническое обслуживание

При одновременно с проверкой пожарного насоса на герметичность проверяют работоспособность газоструйного вакуумного аппарата, вакуумного клапана и осуществляют (при необходимости) регулировку тяг привода газоструйного вакуумного аппарата.

ТО-1 включает операции ежедневного технического обслуживания. Кроме того, при необходимости, производится демонтаж, полная разборка, смазка, замена изношенных деталей и монтаж газоструйного вакуумного аппарата и вакуумного клапана. Для смазки оси заслонки в распределительной камере газоструйного вакуумного аппарата применяется графитная смазка.

При ТО-2 , помимо операций ТО-1, проверяется работоспособность вакуумной системы на специальных стендах станции (поста) технической диагностики.

Для обеспечения постоянной технической готовности вакуумной системы предусматриваются следующие виды технического обслуживания : ежедневное техническое обслуживание (ЕТО) и первое техническое обслуживание (ТО-1). Перечень работ и технические требования для проведения указанных видов технического обслуживания приведены в табл.

Перечень работ при проведении технических обслуживания вакуумной системы АВС-01Э.

Вид технического обслуживания	Содержание работ	Технические требования (методика проведения)
Ежедневное техническое обслуживание (ЕТО)	1. Проверка наличия масла в масляном бачке.	1. Поддерживать уровень масла в бачке не менее 1/3 его объема.
	2. Проверка работоспособности вакуумного насоса и функционирования системы смазки шиберного насоса.	2. Проверку провести в режиме испытания пожарного насоса на герметичность («сухой вакуум»). При включении вакуумного насоса маслоподводящая трубка должна полностью заполниться маслом до жиклёра.
Первое техническое обслуживание	1. Проверка затяжки крепежных деталей.	1. Проверить затяжку крепежа составных частей вакуумной системы.
	2. Смазка штока и троса управления вакуумного клапана.	2. Закапать несколько капель моторного масла в отверстие А корпуса вакуумного клапана. Отсоединить трос от вакуумного клапана и закапать в трос несколько капель моторного масла.
	3. Проверка осевого люфта оплетки троса управления вакуумным клапаном в месте его соединения с тяговым реле электропривода вакуумного насоса.	3. Осевой люфт допускается не более 0,5 мм. Люфт определить путем перемещения взад-вперед оплетки троса. При несоответствии исключить люфт.
	4. Проверка правильности положения серьги 2 вакуумного клапана.	4. Проверить величины зазоров: — Зазора «Б» — при неработающем электроприводе; — Зазора «В» — при работающем электроприводе. Величины зазоров «Б» и «В» должны быть не менее 1 мм. При необходимости зазоры следует отрегулировать. Для регулировки отсоединить трос от вакуумного клапана, ослабить контргайку и выставить необходимое положение серьги; контргайку затянуть.
	5. Проверка расхода масла.	5. Средний расход масла за цикл работы в 30 сек. должен быть не менее 2 мл.
	6. Очистка рабочих поверхностей датчика заполнения.	6. Вывинтить датчик из корпуса, очистить электрод и видимую часть поверхности корпуса до основного металла.

Вывод по вопросу: проведение ТО необходимо для поддержания вакуумных систем в работоспособном состоянии.

Неисправности вакуумных систем

При эксплуатации вакуумной системы в составе насосной установки наиболее характерна следующая неисправность вакуумной системы: насос не заполняется водой (или не создаётся требуемый вакуум) при включённой вакуумной системе. Данная неисправность, при исправном двигателе пожарного автомобиля, может быть вызвана следующими причинами:

1. Не полностью перекрыт заслонкой выход отработавших газов через глушитель в атмосферу. Причинами могут быть наличие нагара на заслонке и в корпусе ГВА, нарушение регулировки привода тяги его управления, износа оси заслонки.
2. Засорён диффузор или сопло вакуумного струйного насоса.
3. Имеются неплотности в соединениях вакуумного клапана и пожарного насоса, трубопровода вакуумной системы или трещин в ней.
4. Имеются деформации или трещины корпуса ГВА.
5. Имеются неплотности в выпускном тракте двигателя пожарного автомобиля (происходят, как правило, из-за прогара выпускных труб).
6. Засорение трубопровода вакуумной системы или замерзание в нём воды.

Возможные неисправности вакуумной системы АВС-01Э и методы их устранения

Наименование отказа, его внешние признаки	Вероятная причина	Метод устранения
При включении тумблера «Питание» индикатор «Питание» не загорается.	Перегорел предохранитель блока управления.	Заменить предохранитель.
	Обрыв в цепи питания блока управления.	Устранить обрыв.
При работе в автоматическом режиме после забора воды автоматического отключения вакуумного насоса не происходит.	Обрыв цепи от электрода или от корпуса датчика заполнения.	Устранить обрыв цепи.
	Снижение электропроводности поверхности корпуса и электрода датчика заполнения	Снять датчик заполнения и очистить электрод и поверхность его корпуса от загрязнений.
	Недостаточное напряжение питания на блоке управления.	Проверить надёжность контактов в электрических соединениях; обеспечить напряжение питания блока управления не менее 10 В.
В автоматическом режиме вакуумный насос запускается, но через 1-2 сек. останавливается; гаснет индикатор «Вакуумирование» и загорается индикатор «Не норма». В ручном режиме насос работает нормально.	Ненадежный контакт в соединительных кабелях между блоком управления и электроприводом вакуумного насоса.	Проверить надёжность контактов в электрических соединениях.
	Окислены наконечники проводов на контактных болтах тягового реле или ослабли гайки их крепления.	Зачистить наконечники и затянуть гайки.
	Большое (более 0,5 В) падение напряжения между контактными болтами тягового реле при работе электродвигателя.	Снять тяговое реле, проверить лёгкость перемещения якоря. Если якорь перемешается свободно, то зачистить контакты реле или заменить его.
Вакуумный насос не запускается ни в автоматическом, ни в ручном режиме. Через 1-2 сек. после нажатия кнопки «Пуск» гаснет индикатор «Вакуумирование» и загорается индикатор «Не норма»	Затруднено перемещение жилы троса управления вакуумным клапаном.	Проверить легкость перемещения жилы троса, при необходимости устранить сильный изгиб троса или смазать моторным маслом его жилу.
	Затруднено перемещение штока вакуумного клапана.	Смазать клапан через отверстие А. В зимнее время принять меры, исключающие примерзание деталей вакуумного клапана.
	Обрыв силовой цепи питания	Устранить обрыв цепи.
	Нарушено положение серьги вакуумного клапана.	Отрегулировать положение серьги.
	Обрыв электрических цепей в кабеле, соединяющем блок управления с электроприводом вакуумного агрегата.	Устранить обрыв цепи.
	Подгорели контакты тягового реле.	Зачистить контакты или заменить тяговое реле.
	Электродвигатель перегружен (шиберный насос заторможен замерзшей водой или посторонними предметами).	Проверить состояние шиберного насоса. В зимнее время принять меры, исключающие взаимное примерзание деталей шиберного насоса.
При работе вакуумного насоса отмечается, что расход масла слишком мал (в среднем менее 1 мл за цикл работы)	Смазочное масло не соответствующей марки или слишком вязкое.	Заменить на всесезонное моторное масло по ГОСТ 10541.
	Засорилось дозирующее отверстие жиклера 2 в маслопроводе.	Прочистить дозирующее отверстие маслопровода.
	Имеет место подсос воздуха через стыки маслопровода.	Подтянуть хомутики крепления маслопровода.
При работе вакуумного насоса не обеспечивается необходимое разрежение	Подсос воздуха во всасывающих рукавах, через незакрытые вентили, сливные краны, через поврежденные воздуховоды.	Обеспечить герметичность вакуумного объема.
	Подсос воздуха через масляный бак (при полном отсутствии масла).	Заправить масляный бак.
	Недостаточное напряжение питания электропривода вакуумного агрегата.	Зачистить контакты силовых кабелей, полюсные выводы аккумуляторной батареи; смазать их техническим вазелином и надежно затянуть. Зарядить АКБ
	Недостаточная смазка шиберного насоса.	Проверить расход масла.

Вывод по вопросу: Зная устройство и возможные неисправности вакуумных систем, водитель может быстро найти и устранить неисправность.

Вывод по занятию: Вакуумная система центробежного пожарного насоса предназначена для предварительного заполнения водой всасывающей линии и насоса при заборе воды из открытого водоисточника (водоёма), кроме того, с помощью вакуумной системы можно создать в корпусе центробежного пожарного насоса разряжение (вакуум) для проверки герметичности пожарного насоса.

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

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

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

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

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

Виды пожарных насосов

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

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

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

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

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

Плавающий пожарный насос предназначен для забора воды из водоемов

Все пожарные мотопомпы обладают специфическими свойствами:

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

Объемный пожарный насос

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

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

Поршневый пожарный насос двойного действия ПН-40УВ

Струйный пожарный насос

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

Струйный агрегат работает по следующему принципу:

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

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

Схема внутреннего строения струйных пожарных насосов с интенсифицирующей камерой

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

Центробежный пожарный насос

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

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

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

Центробежный пожарный насос является наиболее надежным из всех видов ПН

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

Порядок работы с пожарными насосами

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

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

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

Поддерживать работоспособность оборудования позволяют ежедневные проверки:

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

Неисправности пожарных насосов и способы их устранения

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

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

Наиболее распространенными дефектами работы оборудования для пожаротушения являются:

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

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

Устройство насоса ПН-40У

Неисправности пожарного насоса ПН-40У.

Шестеренчатые и струйные насосы

Пожарные насосы, их эксплуатация

Насосы - устройство для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом жидкости в результате сообщения ей энергии (кинетической или потенциальной). Различают динамические насосы и объемные насосы. Иногда насосом называют также устройства для сжатия или разрежения газов (напр., вакуумные насосы).

Пожарный центробежный насос для пожарных автомобилей - насосный агрегат, состоящий из собственно насоса, напорного коллектора, запорно-регулирующей арматуры, вакуумной системы заполнения, системы подачи и дозирования пенообразователя.

Динамические насосы - насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием массовых (центробежных) сил и силы жидкостного трения.

Объемные насосы - насосы, в которых перемещение перекачиваемой среды происходит под действием силы поверхностного давления при изменении объема (рабочего объема) пространства занимаемого жидкостью.

Насосы для пожарных автомобилей в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на:

Насосы нормального давления - одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 2,0 МПа (20 кгс/см 2).

Насосы высокого давления - многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 2,0 МПа (20 кгс/см 2) до 5,0 МПа (50 кгс/см 2).

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

Классификация и основные характеристики насосов

Насосы классифицируют в зависимости от природы сил, под действием которых происходит перемещение перекачиваемой среды в насосе

Рисунок 1 Классификация насосов

2. Устройство насоса ПН-40У

Центробежные насосы являются основными насосами для подачи огнетушащих веществ к месту пожара. Они монтируются на пожарных автомобилях, мотопомпах и применяются в стационарных установках пожаротушения.

Центробежные насосы - это динамический насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с профильными лопатками

Основной частью центробежного насоса является рабочее колесо 2, соединенное с валом 1. Внутри рабочего колеса имеются лопасти изогнутые в сторону вращения. Корпус насоса 5 выполнен в виде спиральной камеры 6 переходящей в напорный патрубок 4.

Перед началом работы насос и всасывающий трубопровод заполняют водой при помощи вакуум-аппарата, иногда воду заливают из цистерны или другой емкости.

Схема центробежного насоса:

1-вал, 2 - рабочее колесо; 3 - всасывающий патрубок: 4 - напорный патрубок; 5 - корпус; 6 – спиральная камера; 7 – уплотнение вала рабочего колеса.

Классификация центробежных насосов:

По числу рабочих ступеней (одноступенчатые, многоступенчатые);

По расположению вала - горизонтальные и вертикальные насосы и насосы с наклонным расположением вала;

По величине развиваемого напора (применительно к пожарным центробежным насосам) - нормального (до 200 м.в.с.) и высокого (свыше 200м.в.с.);

По конструкции рабочего колеса - с открытым или закрытым рабочим колесом;

По виду подводов с одно или двухсторонним входом;

Пожарные насосы по их расположению в автомобиле могут быть с передним, средним и задним расположением.

Принцип действия центробежных насосов

При вращении рабочего колеса вода, заполняющая каналы между его лопатками, под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса с большой скоростью, поступает в спиральную камеру и далее в нагнетательный трубопровод - выкидную линию. В центральной части насоса, т. е. перед входом воды в рабочее колесо, создается разрежение (вакуум).

Под атмосферным давлением вода из водоема по всасывающему пожарному рукаву устремляется к насосу. Таким образом, вода непрерывно подается насосом.

Пожарный насос ПН-40У. Насосы этой серии устанавливают на автоцистернах и автонасосах. Они обозначаются так: ПН-40У. В этом обозначении ПН – пожарный насос; 40 – максимальная подача насоса 40 л/с; У – универсальный.

Состоит из:

1. корпуса насоса
2. рабочего колеса
3. шарикоподшипников
4. масляной ванны
5. сальниковых уплотнителей
6. коллектора
7. напорных задвижек
8. газоструйно- вакуумного аппарата
9. пеносмесителя с обратным клапаном
10. дозатора
11. вакуумного крана
12. сливного краника
13. всасывающего трубопровода

Насос оборудован манометром, мановакуумметром и тахометром. Разрежение в насосе и всасывающем пожарном рукаве создают при помощи вакуум-аппарата, который приводится в действие струей отработавшего газа (газоструйного эжектора).

Эксплуатация.

В процессе эксплуатации следят за показаниями контрольно-измерительных приборов, своевременно смазывают трущиеся детали, проверяют надежность крепления и сальниковые уплотнения, герметичность насоса. После работы воду из насоса выпускают через сливной краник.

Существует несколько способов подачи воды пожарным насосом: из цистерны, открытых водоемов, от водопроводной сети, в перекачку. Им можно также подавать воздушно-механическую пену различной кратности.

Пеносмеситель. На насосах ПН-40У установлены пеносмесители ПС-5. Регулируя маховичком 4 положение дозатора 2, возможно подавать 5 различных доз пенообразователя (ПО). При включении рукояткой 7 крана 8 вода из коллектора поступит в сопло 9, а затем в диффузор 10 и во всасывающий патрубок насоса.

Образующееся в камере ПС разрежение обеспечит поступление ПО из пенобака через отверстие 6.

Положение дозатора 2 фиксируется стрелкой 5 на диске 3. Обратный клапан установлен в патрубке с отверстием 6.

Пеносмеситель ПС-5:

1 – корпус; 2 – дозирующий кран; 3 – диск; 4 – маховичок; 5 – стрелка; 6 – отверстие в штуцере подвода; 7 – рукоятка; 8 – кран включения; 9 – сопло; 10 – диффузор

Техническая характеристика насоса ПН-40У

Максимально геометрическая высота всасывания 8м,

Практическая высота всасывания -7 м.

число рабочих колес - одно.

Обозначение насосов ПН-40У;

КПД более 0,58

напор: – до 100 м.

подача 40 л/с.

номинальная частота вращения 2700 об/ мин.

Потребляемая мощность при при номинальном режиме – 64,4 кВт. (92 л.с.)

Условный проход всасывающего патрубка -125 мм.

Условный проход напорных патрубков -70 мм.

Диаметр рабочего колеса – 320 мм.

Длина- 700 мм.

Ширина – 960 мм.

Высота- 660 мм.

Масса- около 80 кг.

Кавитация

Кавитация (от лат. cavitas - пустота), образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация разрушает поверхность рабочих колес насосов, гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

В центробежных насосах вследствие кавитации снижаются напор, подача и КПД, разрушаются (эрозия) лопатки рабочего колеса. Кавитация ведет к быстрому износу насоса или к его разрушению из-за вибрации (чаще всего подшипниковых узлов).

Явлению кавитации способствуют растворенный в воде воздух, повышенная температура воды в источнике водоснабжения, большая высота всасывания и негерметичность, малый диаметр и большая протяженность всасывающей линии, эксплуатация насоса на максимальном режиме работы.

При большой высоте всасывания может произойти разрыв сплошного потока всасываемой воды и прекращение работы насоса. Признаком возникновения кавитации служит появление характерного шума и треска и полости насоса.

Снижения возможности появления кавитации в центробежных пожарных насосах достигают выбором источника водоснабжения с минимальной высотой всасывания и минимальной температурой воды, а также обеспечением надежной герметичности всасывающей линии и насоса и уменьшением частоты вращения вала насоса.

Основным средством предупреждения кавитации, обеспечивающим надежную работу насоса, является поддержание достаточного избыточного давления на входе в насос над давлением парообразования, то есть соблюдение такой высоты всасывания насоса, при которой кавитация не возникает.

Достоинствами

Быстроходность;

Возможность привода от ДВС или электродвигателя;

Конструктивная простота и надежность в эксплуатации;

Низкая чувствительность к механическим примесям;

Непрерывность подачи огнетушащих веществ и возможность ее регулирования в широких пределах;

Возможность работы на себя, что очень важно при временном прекращении подачи воды или при низких температурах в зимнее время;

Высокий КПД при больших значениях подачи огнетушащих веществ по сравнению с другими динамическими насосами (не менее 0,6 для пожарных центробежных насосов (ПЦН) и до 0,9 у центробежных насосов других конструкций).

Недостатками центробежных насосов являются:

Необходимость предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, как самого насоса, так и всасывающей линии (необходимость в устройстве вакуумных или иных заливных систем для предварительного заполнения насоса);

Падение напора с увеличением подачи жидкости;

Подверженность рабочих органов насоса кавитационной эрозии на максимальных режимах работы;

Ограничение частоты вращения рабочего колеса кавитационными явлениями.