1. POMOĆNI BRODSKI UREĐAJI 1.1. Osnove rada pumpi Svaka pumpa na brodu radi unutar nekog sustava. Kapljevina se usisava (iz mora, teretnih tankova, tankova goriva i maziva, kolaktora mora idr.), prolazi kroz usisni cjevovod i ulazi u pumpu. Pumpa povedava ukupnu mehaničku energiju kapljevine koja odlazi iz pumpe u tlačni cjevovod, te prema izlazu iz cjevovoda (iskrcajnom tanku tereta, dnevnom tanku goriva, natrag u more i sl.). Radni dio pumpe sastoji se od dva dijela i to usisnog dijela (Hs) koji obavlja radnju usisa od najniţe razine tekućine do osovine pumpe i drugog dijela od osovine pumpe do najviše razine tlaĉne tekućine u spremištu (Ht). Zbroj usisne i tlaĉne visine daje nam ukupnu geodetsku visinu pod kojom pumpa radi (Hg). Hg = Hs + Ht Osim razlike visine pumpa mora svladati i razliku tlakova Dp = pt – ps i razliĉite otpore (h) koji se sastoje od otpora trenja u cijevima. Zbroj geodetske visine, visine razlike tlaka (Hp), visine razlike kinetiĉkih energija (Hu) i visine otpora (Htr) naziva se manometarska visina (H) H = H g + H p + H u + H tr Pri protjecanju tekućine kroz cjevovod pojavljuju se otpori koji ovise: - o duljini cjevovoda i o tome da li je cijev ravna, ili ima zavoja - o promjeru cjevovoda - o vrsti i koliĉini ugraĊene armature - o brzini protjecanja - o hrapavosti, tj. o kvaliteti i materijalu izraĊenog cjevovoda Najveća usisna visina pumpe ovisi o temperaturi i gustoći tekućine. Pumpa moţe besprijekorno raditi samo ako se unutar pumpe ne pojavljuje para, tj. sve dok tlak ne padne ispod tlaka zasićenja. U praksi se ne moţe postići visina usisa veća od 5 –6, a u najpovoljnijem sluĉaju 8m. Kroz pumpu prolazi tekućina. Koliĉina koju pumpa usiše jednaka je tlaĉnoj. Osim usisnog tlaka pumpa posjeduje svoj tlak (tlaĉna visina) koji ovisi o predanoj energiji. protok tekućine : Q = A W (m 3 / s) A = popreĉni presjek ; W = srednja brzina tekućine dobavna visina (visina energije) : g m W H
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1. POMOĆNI BRODSKI UREĐAJI
1.1. Osnove rada pumpiSvaka pumpa na brodu radi unutar nekog sustava. Kapljevina se usisava (iz mora, teretnih tankova, tankova goriva
i maziva, kolaktora mora idr.), prolazi kroz usisni cjevovod i ulazi u pumpu. Pumpa povedava ukupnu mehaničku
energiju kapljevine koja odlazi iz pumpe u tlačni cjevovod, te prema izlazu iz cjevovoda (iskrcajnom tanku tereta,
dnevnom tanku goriva, natrag u more i sl.).
Radni dio pumpe sastoji se od dva dijela i to usisnog dijela (Hs) koji obavlja radnju usisa od najniţe razine
tekućine do osovine pumpe i drugog dijela od osovine pumpe do najviše razine tlaĉne tekućine u spremištu (Ht).
Zbroj usisne i tlaĉne visine daje nam ukupnu geodetsku visinu pod kojom pumpa radi (Hg). Hg = Hs + Ht
Osim razlike visine pumpa mora svladati i razliku tlakova Dp = pt – ps i razliĉite otpore (h) koji se sastoje od
otpora trenja u cijevima.
Zbroj geodetske visine, visine razlike tlaka (Hp), visine razlike kinetiĉkih energija (Hu) i visine otpora (Htr) naziva se
manometarska visina (H)
H = Hg + Hp + Hu + Htr
Pri protjecanju tekućine kroz cjevovod pojavljuju se otpori koji ovise:
- o duljini cjevovoda i o tome da li je cijev ravna, ili ima zavoja
- o promjeru cjevovoda
- o vrsti i koliĉini ugraĊene armature
- o brzini protjecanja
- o hrapavosti, tj. o kvaliteti i materijalu izraĊenog cjevovoda
Najveća usisna visina pumpe ovisi o temperaturi i gustoći tekućine.
Pumpa moţe besprijekorno raditi samo ako se unutar pumpe ne pojavljuje para, tj. sve dok tlak ne padne ispod
tlaka zasićenja.
U praksi se ne moţe postići visina usisa veća od 5 –6, a u najpovoljnijem sluĉaju 8m.
Kroz pumpu prolazi tekućina. Koliĉina koju pumpa usiše jednaka je tlaĉnoj.
Osim usisnog tlaka pumpa posjeduje svoj tlak (tlaĉna visina) koji ovisi o predanoj energiji.
protok tekućine : Q = A W (m3 / s) A = popreĉni presjek ; W = srednja brzina tekućine
dobavna visina (visina energije) :
gm
WH
5.2. Pumpe (podjela, osnovne karakteristike i primjena na brodu
Pumpe su radni strojevi pomoću kojih se fluidu dodaje energija radi njegovog transporta dobave na višu razinu, ili
na viši tlak. Mehaniĉki rad koji se od pogonskog stroja predaje na pumpi pretvara se u potencijalnu i kinetiĉku
energiju tekućine. Pumpe su hidrauliĉni strojevi, ali postoje i zraĉne pumpe (vakuumske pumpe) za odvoĊenje zraka
i plinova iz kondenzatora ili cjevovoda.
Pumpe na brodu moţemo podijeliti prema namjeni, visini dizanja, protoku tekućine, konstrukciji.
Prema namjeni razlikujemo pumpe:
- za rad glavnih porivnih strojeva, kotlova i kondenzatora
- za sigurnost broda: kaljuţne, balastne i protupoţarne
- za upravljanje brodom: pumpe kod hidrauliĉnih kormilarskih ureĊaja
- za potrebe posade na brodu: pumpe pitke vode, tople vode, morske vode, pumpe sluţbe evaporatora...
- za brodsku sluţbu: pumpe balastiranja broda, za pretakanje goriva i maziva
- za sluţbu tereta: pumpe za ukrcaj i iskrcaj tekućeg tereta
Prema visini dizanja razlikujemo:
- pumpe koje diţu tekućinu na malu visinu: kaljuţne, balastne, rashladne
- pumpe koje diţu tekućinu na velike visine: napojne, protupoţarne, pumpe tekućeg tereta
Prema protoku tekućine pumpe dijelimo:
- na pumpe za velike protoke: rashladne, balastne, tekućeg tereta
- na pumpe za male protoke: napojne, pitke, tople i morske vode za brodske potrebe
Prema konstrukciji pumpe dijelimo s obzirom na element koji pokreće tekućinu:
- pumpe s linearno pokretnim elementom (stapne, klipne, membranske)
_ mlazne pumpe (su ejektori kod kojih ne postoje pokretni dijelovi i pogonski stroj, već se koristi
pogonski fluid koji tjera tekudinu, giba se i miješa s tekudinom – para, zrak, voda odgovarajudeg tlaka
i brzine)
5.3. Turbopumpe
- Dinamičke pumpe
Radna komora dinamiĉke pumpe stalno je ispunjena tekućinom. Iz usisnog voda tekućina neprekidno ulazi u radnu
komoru, preuzimajući energiju od radnog dijela pumpe (rotora) i neprekidno napušta komoru kroz tlaĉni vod.
Prema naĉinu djelovanja dinamiĉke se pumpe mogu razvrstati u dvije glavne grupe:
- centrifugalne pumpe (turbopumpe)
- pumpe na principu posebnih hidrodinamičkih učinaka
Osnovni su djelovi centrifugalnih pumpi: pogonsko vratilo, koje se spaja s pogonskim motorom (11), brtvenica (6)
koja spreĉava da kapljevina izlazi iz kuĉišta (statora) pumpe (2), u koju je smješten rotor s lopaticama pumpe (9).
Tekućina dolazi kroz usisnu cijev (1) u kuĉište (2) i rotor (9). Rotor hvata lopaticama tekućinu i mijenja joj smijer
iz aksijalnog u radijalni. Centrifugalna sila koja pritom nastaje uzrokuje gibanje tekućine od središta prema obodu
rotora. Tekućina se od središta prema obodu giba povećanom brzinom, pa u središtu nastaje podtlak, te se usisava
nova tekućina. Iz kuĉišta se tekućina potiskuje u tlaĉni cjevovod.
Centrifugalna pumpa djeluje tako da se vrtnjom rotora s lopaticama tekućini daje velika brzina zbog koje tekućina
na izlazu iz lopatica dobiva kinetiĉku energiju. Kapacitet ovisi o promjeru rotora i koliĉini tekućine u rotoru.
Visina tlaka kod centrifugalnih pumpi ovisi o obliku lopatica, promjeru rotora i broju okretaja.
Što je veći broj okretaja, veća je centrifugalna sila, tj. veća je brzina i snaga pumpe.
NEDOSTATCI:
- Ako centrifugalna pumpa nije napunjena vodom, onda ne moţe raditi tj. sisati tekućinu.
Mora uvijek biti napunjena tekućinom bez zraka. S zrakom tj. plinom se zagrijava i dolazi do eksplozije.
Zbog toga na tankerima u pumpama postoje termostati. Kad temperatura preĊe 100oC, pumpa se automatski
iskljuĉuje.
Ukoliko nije montirana ispod razine tekućine, tada prije pogona mora biti napunjena tekućinom.
Dobavna visina (H) jednog rotora je ograniĉena, pa se kod većih dobavnih visina stupnjevi pumpe moraju spojiti u
seriju, tako da tekućina prolazi redom iz jednog rotora u slijedeći, pa se ukupni porast tlaka ostvaruje u nekoliko
stupnjeva.
Postoje dakle jednostupanjske i višestupanjske centrifugalne pumpe.
Kod višestupanjske centrifugalne pumpe u prvom stupnju usisna tekućina pritjeĉe iz usisnog cjevovoda prvom
rotoru. Rotorske lopatice usisavaju tekućinu, zatim je povećanom brzinom istiskuju iz rotora prema obodu.
Kada tekućina izaĊe iz prvog stupnja (rotora), skreće s njegova oboda i pritjeĉe ulazu u drugi rotor. U drugom
rotoru opet se djelovanjem centrifugalne sile povećava tlak i brzina tekućine i ona se na isti naĉin usmjerava k
idućem rotoru, te nakon zadnjeg rotora s povišenim tlakom protjeĉe u tlaĉnu cijev.
Gubici u dinamiĉkoj pumpi jesu:
- hidrauliĉki (trenje tekućine u lopaticama i kućištu pumpe)
- volumetrijski (propuštanje tekućine izmeĊu rotora i statora)
- mehaniĉki (trenje u leţajevima i brtvenicama)
Na osnovi ovih gubitaka svaka pumpa ima svoj ukupni stupanj djelovanja koji obiĉno iznosi:
- hp = 0,65 – 0,75 za visokotlaĉne pumpe
- hp = 0,70 – 0,80 za srednjetlaĉne pumpe
- hp = 0,75 – 0,85 za niskotlaĉne pumpe
Za pogon pumpe potrebna je snaga:
pri ĉemu je :
P = snaga pumpe [W]
Q = volumetarski protok [m3/s]
hp = stupanj djelovanja pumpe [%]
r = gustoća tekućine [kg/m3]
g = ubrzanje sile teţe [m/s2]
Kada minimalni apsolutni tlak tekućine u nekoj toĉki padne na vrijednost tlaka isparavanja, u toj toĉki poĉinje
isparavanje i stvaraju se mjehurići pare, tj dolazi do pojave KAVITACIJE. Kad kavitacijski mjehur dospije u
podruĉje statiĉkih tlakova većih od tlaka isparavanja, tj kada u tekućini poraste tlak, mjehur pare trenutno
kondenzira u obliku implozije (negativne eksplozije). Implozija kavitacijskih mjehura djeluje kao lokalni hidrauliĉki
udar koji uzrokuje visoka lokalna opterećenja na vrlo maloj površini. Posljedica toga je ubrzana erozija materijala
stijenke pumpe.
Kavitacija se prepoznaje po jakom šumu pri radu pumpe, smanjenju protoka i naglim trzajima kazaljke tlaĉnog
manometra.
5.4. Stapne (klipne) pumpeOve pumpe pripadaju skupini volumetrijskih pumpi.
Za promjenu volumena koristi se linearno gibanje stapa, ili klipa. Mehaniĉka energija pogona pretvara se u energiju
tlaka fluida tako da se periodiĉki mijenja volumen radnog prostora, a transport fluida ostvaruje se periodiĉki.
Prema naĉinu rada ove pumpe dijelimo:
- na jednoradne, kod kojih se usis i tlaĉenje vrši samo s jedne strane stapa ili klipa
p
gHQP
h
r
- na dvoradne, kod kojih se usis i tlaĉenje vrši s obje strane stapa ili klipa
- na diferencijalne, kod kojih se usis vrši samo s jedne, a tlaĉenje s obje strane stapa ili klipa
Prostor u cilindru ovih pumpi sluţi za usisavanje i tlaĉenje tekućine. Pri linearnom gibanju stapa ili klipa u cilindru se
stvara podtlak i nadtlak kojim se regulira otvaranje i zatvaranje ventila.
Razlikujemo stap i klip. Ukoliko je promjer pokretnog cilindra pumpe većeg dijametra u odnosu na hod, naziva se
stap, a ako je promjer pokretnog cilindra manjeg dijametra u odnosu na hod, naziva se klip.
Kada klip ide iz GMT u DMT
stvara podtlak i usisava fluid.
Kada je u DMT i ide u GMT
zatvara se usisni ventil, a pod
tlakom se otvara tlačni ventil
i kretanje klipa izbacuje fluid.
Dvoradna stapna pumpa na brodu se ĉesto koristi
kao kaljužna pumpa. Kod ovih pumpi protok je
jednoličniji jer koristimo rad s obje strane stapa.
Bolje su od jednoradnih stapnih pumpi, ali su
vede, glomaznije.
Diferencijalna pumpa izvedena je kao dvoradna stapna pumpa s ventilom manje. Pri kretanju stapa prema gore
otvara se usisni ventil (1) i tekudina ulazi u prostor ispod stapa. Istovremeno tekudina koja se nalazi iznad stapa
izlazi kroz ventil (3) u potisni cjevovod. Za vrijeme hoda cilindra ventil (2) je zatvoren. Pri kretanju stapa prema
dolje zatvara se ventil (1), a otvaraju se ventili (2) i (3) i dio tekudine usisava gornji dio stapa, a dio tekudine ide u
potisni cjevovod.
Klipne pumpe ugraĊuju se u hidrauliĉni sustav na brodu, u kormilarske ureĊaje, dizalice i druge ureĊaje.
Na brodu se primjenjuju za sustave kaljuţe, za dobavu i transfer goriva, kao napojne i hidrauliĉne.
Kućište im je od lijevanog ţeljeza ili ĉelika, cilindri od lijevanog ţeljeza, stapovi i stapajice od bronce.
- Najosjetljiviji je dio pumpe zaporni ureĊaj, odnosno ventili koji se izraĊuju od bronce.
karakteristike:
- mali broj okretaja
- pogonjena elektromotorom, mora imati reduktor za smanjenje broja okretaja
- samousisne, mogu stvarati vakuum ili podtlak
- glomazne su i teške
5.4. Ostale (vijčane, zupčaste, lamelaste, mlazne)
Mlazne pumpe
Kao pogonsko sredstvo sluţi fluid pod tlakom.
Od mlaznih pumpi na brodovima se primjenjuju injektori i ejektori.
U pogonsku mlaznicu dovodi se pogonski fluid visokog tlaka. Fluid strujeći kroz mlaznicu zahvaća okolni fluid i
predaje mu dio svoje kinetiĉke energije. Tako velikom brzinom strujanja stvara podtlak u usisnoj komori i usisava
sekundarni fluid. U sapnici miješaju se pogonski i sekundarni fluid.
Fluidi mlazne pumpe mogu biti kapljevine, pare i plinovi.
Za ove pumpe upotrebljavaju se razni nazivi: ejektori, injektori, eduktori.
Ejektori na brodu sluţe kao vakuum pumpe. Upotrebljavaju se za kondenzatore parnih postrojenja, isušivanje
tankova tereta na tankerima...
Injektori su se koristili na ratnim parnim brodovima.
Zupčaste pumpe
Zupĉaste su pumpe rotacijske pumpe u kojima se kapljevina
transportira kroz prostor što ga ĉine prostori meĊu zupcima
zupčanika i kudišta pumpe. Sastoji se od kudišta i od dvaju ili
više zupĉanika, od kojih je jedan pogonski.
Pri rotaciji zupĉanika napuni se prostor izmeĊu zubaca i kućišta
tekućinom i ulaskom zubaca jednog zupĉanika u meĊuzublje
drugog zupĉanika nastaje tlak u potisnom vodu.
Volumenski stupanj djelovanja iznosi hv = 0,6 – 0,7.
Na brodu se upotrebljavaju za ulje ili gorivo. Kućište se izraĊuje
od lijevanog ţeljeza, a zupĉanici i osovina od ĉelika.
Tekućina u zupĉastim pumpama mora biti potpuno ĉista, jer bi
neĉistoća oštetila zupĉanike. Zato se ispred pumpe uvijek
ugraĊuje filter za otklanjanje mehaniĉkih neĉistoća iz tekućine.
Vijčana pumpa
Sastoji se od jednog ili više spiralnih vijaka, pravokutnog ili okruglog navoja, u kojima se tekućina zahvaća i
potiskuje u smijeru kretanja spirale.
Prema smijeru strujanja tekućine kroz pumpu razlikujemo:
- jednovijĉana jednostrujna pumpa (na brodu se koristi kao pumpa kaljuţnog separatora u strojarnici)
- dvovijĉana jednostrujna pumpa (koristi se za transport nafte i ulja u strojarnici)
- trovijĉana dvostrujna pumpa (koristi se na brodu kao pumpa tereta)
- Zauzimaju manji prostor, vrlo su jednostavne i pouzdane u radu, gibanje tekućine je ravnomjerno, kontinuirano,
pa su gubitci kroz pumpu vrlo mali.
- UgraĊuju se horizontalno, koso i okomito, a radni tlak im iznosi i preko 200 bara pri 2800 o/min
5.4. Centrifugalna pumpa sa zračnim ejektoromDinamiĉke pumpe nisu samous. Za normalan rad usisni cjevovod i kućište pumpe moraju biti napunjeni tekućinom.
Brodske pumpe koje su smještene ispod lake vodene linije i imaju direktnu vezu s morem uvijek su naplavljene.
Pumpe kaljuţe, te protupoţarne pumpe, koje nisu naplavljene tekućinom, izvode se sa samousisnim ureĊajem koji
moţe biti sastavni dio pumpe, ili neovisan o pumpi.
Sustav se sastoji od cijevi, pumpe i ejektora koji radi na komprimirani zrak, elektriĉne tlaĉne sklopke, te
magnetskog ventila koji propušta zrak za rad ejektora.
Kada padne tlak na tlaĉnoj strani pumpe, tlaĉni prekidaĉ (2) ukljuĉi magnetski ventil (6), koji se otvori i propusti
komprimirani zrak u ejektor (5). Protok komprimiranog zraka preko cijevi (4) otvara
pneumatski ventil (8) a strujanjem komprimiranog zraka kroz ejektor stvara se podtlak u cijevi (7) i kućištu pumpe
(1). Kada se usisna cijev i kućište napune tekućinom, djelovanjem stvorenog podtlaka, pumpa poĉinje normalno
raditi. Na tlaĉnom cjevovodu poveća se tlak i preko tlaĉne sklopke (2) zatvara magnetski ventil (6) i dotok zraka u
ejektor (5). Zbog mogućnosti kvara magnetskog ventila i tlaĉne sklopke ugraĊena je vremenska sklopka kao zaštita.
Automatski ejektorski uređaj centrifugalne pumpe
- Ejektori mogu imeti funkciju kod kaljuţe, isisavanja iz tankova tereta i kod centrifugalnih pumpi za ĉiji rad je
potrebno da budu uvijek pune tekućine.
5.4. Kompresori (osnove rada, podjele, primjena na brodu)
Kompresori su toplinski radni strojevi koji zrak, plin ili paru stlaĉivanjem prevode iz jednog energetskog stanja u
drugo, energetski vrijednije stanje (pri višem tlaku), trošeći energiju dobivenu od elektromotora, motora s unutarnjim
izgaranjem i sl.
Veliĉine koje utvrĊuju energetsko stanje plina jesu tlak, temperatura i volumen.