/
Text
СПРАВОЧНИК
СУДОВОГО МЕХАНИКА
Под общей редакцией канд. техн, наук Л. Л. Грицая
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
ТОМ I
МОСКВА „ТРАНСПОРТ" 1973
УДК 629.12-8(083)
Справочник судового механика (в двух томах). Изд. 2-е, перераб. и доп.
Под общей редакцией канд. техн, наук Л. Л. Грицая. М., «Транспорт», 1973,
стр. 1—696.
Справочник состоит из двух томов, включающих 21 главу, и содержит, в пре-
делах установленного объема, сведения об основном судовом энергетическом обо-
рудовании и его эксплуатации. Приводятся данные нормативного характера, в необ-
ходимых случаях даны краткие описания.
Первый том оправочника содержит одиннадцать глав и начинается общетехни-
ческими сведениями, затем рассматриваются материалы и детали общего назначения
машин и механизмов. Последующие главы посвящены теплотехнике, топливам и
маслам, воде и ее подготовке, судовым паровым котлам, турбинам, передачам и
валопроводам, теплообменным аппаратам, насосам, вентиляторам и компрессорам.
Второй том справочника имеет продолжающуюся нумерацию страниц и содер-
жит десять глав и алфавитно-предметный указатель к обоим томам. В первых гла-
вах второго тома помещены сведения о судовых главных и вспомогательных дизе-
лях, трубопроводах и системах, холодильных установках и кондиционировании воз-
духа, измерительных приборах, автоматическом регулировании и управлении и по
электрооборудованию судов. В заключительных главах содержатся данные по теории
и устройству судов, рулевым машинам, грузоподъемным механизмам. Последняя
глава относится к техническому обслуживанию судов и их оборудования.
Справочник предназначен для инженеров и техников-судомехаников, а также
может использоваться другими специалистами морского флота и учащимися учеб-
ных заведений водного транспорта. В первом томе рис. 343, табл. 583, библ. 106.
АВТОРЫ СПРАВОЧНИКА:
Канд. техн, наук Е. С. Авдеев, канд. техн, наук Б. И. Андросов, инж. Т. Н. Бе-
гагоен, инж. К. И. Берков, канд. техн, наук И. С. Блинов, канд. техн, наук
Л. Л. Грицай, инж. В. А. Деревич, д-р техн, наук В. В. Завиша, канд. техн, наук
Г. В. Козьминых, инж. Д. Н. Лещинский, канд. техн, наук И. П. Панов, канд. техн,
наук И. В. Пасечник, канд. техн, наук В. И. Печененко, д-р техн, наук В. Г. Сизов.
В подготовке отдельных разделов второго издания справочника принимали
участие: канд. техн, наук Л. П. Бурышкин, канд. техн, наук Б. Г. Декин,
д-р техн, наук В. 3. Жадан, инж. С. Е. Калюжный, канд. техн, наук А. В. Козьми-
ных, канд. техн, наук Л. А. Ликвер, инж. М. Я. Лобанов, канд. техн, наук
П. Т. Родин, канд. техн, наук Г. С. Хордас.
3185-273 л
С 049(01 )-73 273'73
© Издательство «Транспорт», 1973
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие .......................... 5
Глава 1. Общетехнические
сведения (Л. Л. Грицай)
Единицы измерения...................... 7
Элементы плоских и объемных тел 19
Вычислительные средства (П. Т. Ро-
дин) .............................. 23
Прикладная механика (В. А. Деревич) 26
Кинематика машин и механизмов 26
Трение в машинах и механизмах 32
Деформации и напряжения .... 36
Динамика машин и механизмов
(П. Т. Родин)..................... 40
Колебания............................ 46
Гидравлика........................... 58
Свойства жидкостей ................. 58
Гидравлические сопротивления ... 61
Истечение жидкости.................. 63
Глава 2. Машиностроительные
и эксплуатационные материалы
(И. С. Блинов)
Механическая прочность металлов . . 65
Чугуны ............................. 66
Стали углеродистые и легированные 66
Цветные металлы и сплавы....... 71
Припои и флюсы................. 72
Неметаллические материалы .... 76
Прокладочные материалы 80
Сальниковые набивки ................. 81
Лакокрасочные материалы........ 89
Химикаты общего назначения .... 93
Огнеупорные материалы (И. В. Пасеч-
ник) ............................. 95
Защитные покрытия и обмазки ... 98
Электротехнические материалы
(К. И. Берков)...............102
Глава 3. Детали общего назначения
машин и механизмов (В. А. Деревич)
Соединения деталей и узлов машин 109
Заклепочные соединения............109
Сварные соединения.................ПО
Резьбовые соединения..............118
Шпоночные, зубчатые (шлицевые) и
профильные соединения............126
Бесшпоночные соединения..........' 130
Клиновые и анкерные соединения,
штифты и установочные кольца . . 131
Механические передачи ............. 133
Зубчатые передачи.................133
Фрикционные передачи и вариаторы 141
Клиноременные передачи............143
Цепные передачи...................144
Муфты и пружины...................145
Подшипники .........................146
Опорные подшипники скольжения . . 146
Дейдвудные подшипники.............151
Упорные подшипники скольжения . . 158
Подшипники качения................160
Допуски и посадки (В. А. Деревич,
И. С. Блинов) .....................166
Глава 4. Теплотехника
(Л. Л. Грицай)
Техническая термодинамика...........173
Параметры состояния тела .... 173
Первый закон термодинамики ... 176
Основные законы для газов .... 176
Термодинамические процессы .... 179
Второй закон термодинамики .... 180
Циклы газовых двигателей .... 180
Рабочие процессы компрессоров . . 185
Циклы холодильных установок . . . 187
Абсорбционная и эжекторная холо-
дильные машины....................190
Циклы газотурбинных установок . . 192
Циклы пароэнергетических установок 195
Водяной пар.........................198
Влажный воздух.....................199
Истечение газов и паров............208
Теплопередача (Л. Л. Грицай,
И. В. Пасечник).....................211
Процессы теплообмена и их показа-
тели .............................211
Тепловая изоляция трубопроводов . . 214
Конвективный теплообмен............216
Теплообмен вязких жидкостей . . . 225
Поверочные расчеты теплообменников
и их характеристики...............227
Теплообмен излучением ............ 229
Горение топлива (И. В. Пасечник) . . 233
Анализ и контроль процессов горения 233
Тепловые балансы котлов и ДВС . . 237
Тепловые схемы судовых энергетиче-
ских установок......................240
Тепловые схемы пароэнергетических
установок.........................240
Тепловые схемы утилизационных
установок.........................249
Глава 5. Топливо и смазочные
материалы (Л. Л. Грицай)
Топливо ...........................
Физико-химические свойства и харак-
теристики жидких топлив ....
Сорта топлив и их применение . . .
Присадки к топливам .............
Подогрев топлива ................
Смазочные материалы................
Свойства масел ..................
Масла для ДВС....................
Масла турбинные..................
Масла для паровых поршневых ма-
шин ..............................
Смазка подшипников...............
Масла компрессорные..............
Масла для гидроприводов .........
Масла для палубных механизмов . .
Смазки...........................
Присадки к маслам................
Очистка топлива и масла ...........
Сепараторы (Т. И. Бегагоен) . . .
Фильтры топливных и масляных си-
стем ............................
Прием на судно и контроль качества
топлив и масел ....................
Нормирование расхода топлива и
масел..............................
Глава 6. Вода и водоподготовка
(И. В. Пасечник)
254
254
261
272
274
279
279
281
293
295
296
299
299
301
303
307
308
308
316
319
320
Вода и ее примеси....................324
Показатели качества и состав воды 325
Водоподготовка.......................330
Контроль качества воды ............. 336
Водоподготовка для замкнутых си-
стем охлаждения ДВС.................339
Подготовка питьевой и мытьсвой
воды ...............................340
Глава 7. Паровые котлы
(Л. Л. Грицай, И. В. Пасечник)
Типы котлов и их элементы...........347
Классификация котлов и их элемен-
тов .............................347
Главные судовые котлы...............348
Вспомогательные котлы...............355
Утилизационные и комбинированные
котлы............................370
Паропроводы и арматура котлов . . 375
Топочные устройства...................380
Внутрикотловые процессы...............392
Сепарация пара . .................. 392
Накипеобразование .................. 394
Циркуляция воды в котлах .... 395
Коррозия котлов и ее предупрежде-
ние .............................397
Внутрикотловое корректирование со-
става воды.......................399
Продувка............................403
Оценка состояния котлов в эксплуа-
тации ..............................404
Теплотехнические испытания котлов 408
Виды, объем и условия испытаний 408
Технический отчет и обработка
данных...........................411
Теплохимические испытания котла . . 413
Глава 8. Турбины (Л. Л. Грицай)
Главные турбозубчатые агрегаты
(ГТЗА)..............................415
Вспомогательные турбинные установки 424
Турбогенераторы судовых электро-
станций .........................424
Турбопитательные насосы...............427
Турбоприводы грузовых насосов . . 429
Турбины отработавшего пара . . . 430
Газотурбинные установки...............430
Детали и системы паровых турбин . . 433
Корпуса турбин ....................... 433
Сопловой и направляющий аппа-
раты. Диафрагмы.....................435
Роторы................................437
Рабочие лопатки ...................... 438
Уплотнительные устройства .... 442
Подшипники турбин.....................444
Соединительные муфты..................448
Центровка турбин......................450
Масляная система......................450
Вибрация турбоагрегатов...............456
Рабочий процесс и к. п. д. турбин . . 459
Ступени турбин ....................... 459
Характеристики турбинных решеток 460
Работа пара (газа). Потери и к. п. д.
турбин............................466
Регулирование турбин и переменные
режимы..............................475
Способы регулирования.................475
Характеристики переменных режимов 477
Зависимости и показатели перемен-
ных режимов.......................481
Реверсирование ГТЗА...................491
Аварийные режимы работы ГТЗА . . 494
Глава 9. Передачи
и валопроводы (В. А. Деревич)
Судовые редукторы (С. Е. Калюжный,
М. Я. Лобанов)......................498
Главные редукторы турбозубчатых и
дизельных агрегатов...............498
Редукторы вспомогательных турбо-
установок и механизмов............509
Требования к зубчатым передачам
турбин...........................511
Материал деталей и узлов редукто-
ров ..............................512
Работа зубчатых передач...........513
Муфты и подшипники...................519
Валопроводы (В. А. Деревич, Т. Н. Бе-
гагоен).............................524
Глава 10. Теплообменные установки
и аппараты (Л. Л. Грицай)
Водоопреснительные установки и агре-
гаты ...............................
Классификация и показатели режи-
мов водоопреснительных установок
Способы борьбы с образованием на-
кипи .............................
Типы водоопреснительных установок
Паропреобразователи .................
Конденсационные установки ...........
Классификация и параметры . . . .
Детали и узлы конденсаторов . . .
Характеристики конденсаторов . . .
Воздушная плотность конденсаторов
Деаэрация и гидравлическое сопро-
тивление в конденсаторах ....
Водяная плотность ................
Загрязнение и очистка конденсато-
ров ..............................
Оптимальные режимы работы кон-
денсационных установок ...........
Теплообменные аппараты...............
Типы теплообменных аппаратов . . .
Конструкции теплообменных аппа-
ратов ............................
Пароводяные поверхностные подо-
греватели ........................
Неполадки в работе ППВ и конден-
сатоотводчиков ...................
Деаэраторы и химическое обескисло-
роживание ........................
Водоводяные теплообменники . . .
Воздухоохладители ................
Маслоохладители....................
Подогреватели топлива ............
530
530
534
537
548
550
550
554
556
563
564
565
566
567
570
570
571
577
579
581
582
582
584
588
Глава 11. Насосы,
вентиляторы и компрессоры
(Л. Л. Грицай)
Насосы...............................591
Классификация и параметры .... 591
Поршневые насосы...................595
Роторные насосы....................606
Гидромоторы........................624
Центробежные, осевые и вихревые
насосы............................628
Работа насосов на сеть и их регули-
рование ..........................«33
Конденсатные насосы................637
Питательные насосы.................639
Циркуляционные насосы..............642
Насосы судовых систем..............648
Струйные насосы....................656
Гидродинамические передачи . . . 662
Вентиляторы и компрессоры........... 664
Центробежные вентиляторы .... 664
Осевые вентиляторы.................668
Центробежные компрессоры .... 669
Турбонагнетатели (ГТН).............670
Осевые компрессоры.................680
Характеристики и помпаж компрес-
соров ............................682
Объемные нагнетатели...............683
Поршневые компрессоры..............684
Список литературы . . . . 693
ПРЕДИСЛОВИЕ
Советский морской транспортный и
промысловый флот на основе решений
XXIV съезда КПСС непрерывно попол-
няется универсальными и специализи-
рованными судами отечественной и за-
рубежной постройки.
Значительный количественный рост
флота и его качественные изменения
обеспечивают дальнейшее увеличение
транспортного грузооборота, развитие
морского промысла и научных исследо-
ваний на море.
Повышение грузоподъемности и скоро-
сти современных судов вызывает рост
их энерговооруженности вместе с мощ-
ностью главных двигателей. Суда осна-
щаются главными и вспомогательными
дизельными, паро- и газотурбинными
энергетическими установками, разнооб-
разным по назначению и типам тепло-
энергетическим и электротехническим
оборудованием, средствами механиза-
ции, автоматического контроля, регули-
рования и управления, вычислительной
техникой. Технические средства судов,
в зависимости от их типа и назначения,
обеспечивают выполнение необходимых
транспортных и производственно-техно-
логических задач.
В технической эксплуатации судов
морского флота применяется система не-
прерывного технического обслуживания,
которая, вместе с теплотехническими
мероприятиями, обеспечивает повышение
экономичности и надежности судового
оборудования, увеличение межремонт-
ных эксплуатационных периодов. При
этом возрастает влияние на технико-
экономические и эксплуатационные пока-
затели судов построечных и режимных
характеристик, а также качественных
особенностей энергетического и другого
оборудования.
Современное развитие морского транс-
порта ставит перед судовыми механи-
ками и инженерно-техническими работ-
никами флота сложные задачи по освое-
нию и использованию новой техники,
внедрению передовых методов техни-
ческой эксплуатации и научной органи-
зации труда.
Повышаются и расширяются требова-
ния к профессиональной подготовке ин-
женеров и техников-механиков морского
флота. На автоматизированных судах
изменяются состав и характер деятель-
ности машинных команд, объем и орга-
низация выполняемых ими работ в про-
цессе эксплуатации.
Многообразие современной судовой
энергетической техники, обширный круг
вопросов, возникающих в практической
деятельности судовых механиков и дру-
гих специалистов морского флота,
а также специфические условия их ра-
боты на море вызывают настоятельную
необходимость в справочном руковод-
стве.
В настоящем двухтомном издании
справочника в основном сохранена
структура первого издания (1965 г.).
При подготовке второго издания были
приняты во внимание замечания и по-
желания читателей справочника. Все
его разделы переработаны, дополнены
и расширены.
Исключены материалы по паровым
поршневым машинам из-за их ограни-
ченного применения в качестве главных
и вспомогательных судовых двигателей.
Заводские и ведомственные техниче-
ские материалы, нормали, нормативы,
извлечения из Правил Регистра СССР,
Правил технической эксплуатации судо-
вого оборудования, инструкции, кото-
рыми руководствуются в технической
эксплуатации и при ремонте, представ-
лены в справочнике только как обобщен-
ные или выборочные по типовому и се-
рийному оборудованию.
При подготовке второго издания были
учтены замечания и рекомендации ре-
цензентов канд. техн, наук В. С. Яценко,
канд. техн, наук Е. И. Мерзлова, инже-
неров И. Д. Тумма, А. О. Фрика,
Б. Б. Сушкова, Т. А. Ренской, Е. А. Ра-
евской, А. П. Филиппова, А. С. Ясин-
ского, а также О. Д. Моралевич, кото-
рым авторы выражают свою благодар-
ность.
Критические замечания и пожелания
по содержанию справочника, которые
будут приняты с благодарностью, про-
сим направлять по адресу: 117292,
г. Москва, ул. Ивана Бабушкина, 13,
корпус 1, издательство «Транспорт».
Л. Л. Грицай
ГЛАВА 1
ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Системой единиц называется
совокупность основных и производ-
ных единиц измерения.
До 1963 г. были приняты три метри-
ческие системы единиц:
а) абсолютная физическая система
СГС (CGS) с основными единицами —
сантиметр, грамм и секунда;
б) абсолютная практическая система
МКС (MKS) с основными единицами —
метр, килограмм (килограмм — единица
массы) и секунда;
в) техническая система МКГСС
(MKGS) с основными единицами —
метр, килограмм-сила и секунда
(ГОСТ 7664—61).
В 1963 г. в СССР введена
(ГОСТ 9867—61) в качестве предпочти-
тельной Международная система единиц
СИ (SI), которая построена на шести
основных единицах — метр, килограмм,
секунда, ампер, градус Кельвина, свеча
и двух дополнительных угловых едини-
цах— радиан, стерадиан. Системой СИ
предусмотрено также двадцать семь
производных единиц.
Кроме единиц, входящих в системы,
установленные ГОСТами, допускается
применение внесистемных единиц.
Определение основных единиц
(ГОСТ 9867—61, ГОСТ 7664—61).
Метр — единица длины, определен-
ная через длину световых волн, излу-
чаемых атомами криптона (оранжевая
линия в спектре) при переходе в нем
электронов между определенными энер-
гетическими уровнями. (Определение
метра, основанное на международном
платино-иридиевом прототипе, отме-
нено.)
Килограмм (кг) — единица массы,
представлен массой международного
прототипа килограмма (платино-ириди-
евый эталон); впервые килограмм был
определен как масса одного кубиче-
ского дециметра воды при температуре
4° С.
Килограмм-сила (кгс) — си-
ла, сообщающая массе, равной массе
международного прототипа килограмма,
ускорение, равное 9,80665 м)сек2.
Секунда — единица времени (аст-
рономическая), равная 1/31556925,975
части тропического года (для 1900 г.
января 0 в 12 часов эфемеридного вре-
мени). За тропический год принимается
промежуток времени между двумя по-
следовательными прохождениями Солн-
ца через точку весеннего равноден-
ствия. Эфемеридным временем называ-
ется равномерно текущее время, входя-
щее в уравнения динамики небесных
тел.
В системе МКГСС единицей массы
является не килограмм, а «техническая
единица массы (т. е. м.), равная при-
близительно 9,8 кг. В системе СИ при-
нято четкое разграничение единиц массы
(килограмм) и силы (ньютон), что
исключает имевшуюся ранее двойствен-
ность выбора количества вещества (кг
или кгс).
Физически объективной мерой коли-
чества вещества является инертная
масса соответствующих тел, а не их
вес.
Для количества вещества, выражен-
ного в единицах веса (кгс), переводным
множителем для приведения к едини-
цам массы (кг) является величина —
кг!кгс, а для удельных величин, отне-
сенных к единице веса — величина
кгс}кг, где В — переводной множи-
В
тель единиц силы:
В = 9,80665 н/кгс=9,80665 кг м/ (кгс сек2).
Характеристикой удельного коли-
чества вещества р является плот-
ность тел — отношение массы тела tn
к его объему V-
р = -рг кг/м*.
Ампер — сила неизменяющегося тока,
который, проходя по двум парал-
лельным прямолинейным проводникам
бесконечной длины и ничтожно малого
кругового сечения, расположенным в ва-
кууме на расстоянии 1 м один от дру-
гого, вызвал бы между этими проводни-
ками силу, равную 2’10-7 единицы силы
системы СИ на каждый метр длины.
Для измерения тепловых величин за
единицу принят градус Кельвина (Т° К)
и стоградусная международная темпе-
ратурная шкала (/°C).
Градус Кельвина — единица из-
мерения температуры по термодина-
мической температурной шкале, в кото-
рой для тройной точки воды установ-
лено значение температуры в 273,16° К.
Температура тройной точ-
ки в о д ы — температура, при которой
все три фазы воды находятся в равно-
весии.
На основе термодинамической шкалы
установлена Международная практиче-
ская температурная шкала в градусах
Цельсия: °С=°К —273; °К = °С + 273.
Для мер и измерительных приборов
в СССР установлена нормальная темпе-
ратура (20° С), при которой погреш-
ности мер и измерительных приборов не
должны превышать допустимых значе-
ний. К нормальной температуре должны
приводиться результаты измерения при-
борами, требующими учета влияния тем-
пературы.
Свеча — единица силы света, зна-
чение которой принимается таким, чтобы
яркость полного излучателя при темпе-
ратуре затвердевания платины была
равна 60 св. на 1 см2.
Радиан (рад) — угол между двумя
радиусами круга, вырезающий на его
окружности дугу, длина которой равна
радиусу
Углы в радианах выражают трансцен-
дентными числами (2л,и т. п.). Один
радиан равен- 57°17'44",8; Г =ygg рад.
Стерадиан (стер)— телесный угол,
вершина которого расположена в центре
сферы и который вырезает на поверхно-
сти сферы площадь, равную квадрату
со стороной, равной радиусу сферы (ис-
пользуется в фотометрии).
Единицы энергии и количества теп-
лоты. Джоуль — производная единица
в системе СИ выражающая единицу
энергии и работы, которую совершает
сила, равная 1 н на пути в 1 м, совпа-
дающем с направлением силы.
Допускается также применение вне-
системных единиц, основанных на кало-
рии. По ГОСТ 8550—61 определение ка-
лории принимается по соотношениям:
1 калория (международная) =4,1868
джоуля;
I калория (15-градусная) =4,1855 джо-
уля;
1 ккал = 4,19-103 джоуля.
Световые единицы (ГОСТ 7932—56).
Единица светового потока — люмен ра-
вен световому потоку, испускаемому
внутри телесного угла, равного одному
стерадиану, точечным источником света
силой одна свеча в направлениях
внутри этого угла.
Единица яркости — нит — яркость све-
тящейся поверхности площадью 1 м2
при силе света 1 св.
Акустические единицы (ГОСТ
8849—58). За основную принята система
единиц МКС, в стандарт включена так-
же система СГС.
Уровень звукового давления имеет
единицей измерения децибел (дб).
Децибел — уровень звукового давле-
ния, двадцать десятичных логарифмов,
отношения которого к условному порогу
давления, равному 0,00002 н!м2 и прини-
маемому за нулевой уровень, состав-
ляют единицу: L = 20 1g 5 , где
р — звуковое давление измеряемого
звука.
Фон — уровень громкости звука, для
которого уровень звукового давления
равногромкого с ним звука частоты
1000 гц равен 1 дб.
За условный нуль громкости принята
громкость эталонного звука (частота
1000 гц), звуковое давление которого
равно 2-10-5 н/м2.
Для эталонного звука уровень гром-
кости в фонах численно равен уровню
звукового давления в децибелах (табл.
1-1).
Основная единица частоты
колебаний — герц (гц) — частота пе-
риодически изменяющейся во времени
величины, период которой равен одной
средней солнечной секунде. Человеческое
ухо воспринимает звуки с частотами от
16 до 20 000 гц; чем больше частота,
тем выше тон слышимого звука.
Увеличение частоты вдвое повышает
тон звука всегда на одну и ту же вели-
чину (октаву).
Наибольший диапазон восприятия
звуков при частоте //=1000 гц. При
этой частоте предельно минимальная
звуковая энергия, воспринимаемая
ухом («порог слышимости»), равна
10-9 эрг!см2'сек, а предельно макси-
мальная («болевой порог»)— 104 эрг/см2-
• сек. «Порог слышимости» оценивается
нулем децибел; «болевой порог»— 130 дб
(см. табл. 1-1).
Таблица 1-1
Уровень звукового давления
различных источников шума
Уровень звукового давления, дб Источники шума и его восприятие Оценка громкости шума
1 Порог слышимости Тихий,
(шум едва различа- едва
ется) различи- мый
20 Ход карманных ча- сов на расстоянии 1 м
30 Шёпот на расстоя- нии 1 м
40 Шёпот на расстоя- нии 0,3 м
50 Разговор вполголо- са на расстоянии 1 м Слабый
60-65 Разговорная речь па расстоянии 1 м Умеренный
70-75 ' Разговорная речь по телефону
80 Громкая речь на расстоянии 1 м Громкий
90 Громкий крик на расстоянии 1 м
95-105 Машинные отделе- ния с малооборотны- ми дизелями
105-115 Машинные отделе- Оглуши-
ния с высокооборот- тельно
ными дизелями громкий
120-130 Порог болевого ощущения («болевой порог»)
Единицы радиоактивности и ионизи-
рующих излучений (ГОСТ 8848—63).
Рентгеновские и гамма-излучения пред-
ставляют собой короткие электромагнит-
ные волны, обладающие значительной
ионизирующей способностью.
Такой же способностью обладают и
различного рода корпускулярные излу-
чения: альфа- и бета-лучи, потоки кос-
мических частиц, нейтронов и др.
Кюри (к) — количество радиоактив-
ных веществ, которое распадается с ин-
тенсивностью 3,7 • 1О10 распадов ядер
в секунду; рентген (р) — доза облу-
чения, соответствующая образованию
2,08 • 109 пар одновалентных ионов
в 1 см3 воздуха при нормальных усло-
виях.
Доза п о г л о щ е н и я — энергия
любого вида излучения, поглощенная
единицей массы облучаемого вещества.
Для всех ионизирующих излучений по-
глощения доза измеряется в радах
(рад).
1 рад соответствует поглощению
100 эрг энергии в 1 г облученного ве-
щества.
Таблица 1-2
Кратные и дольные единицы измерения
(ГОСТ 7663—55)
Допускается применение кратных и доль- ных единиц измерений, образуемых путем умножения (или деления) основных или производных единиц на степень числа 10. Наименование кратных и дольных единиц измерения получают прибавлением деся- тичных приставок к наименованиям пер- вичных единиц.
Наименование приставки Сокращенные обозначения Кратность и дель- ность
русские латинские или гре- ческие
Тера Гига Мега Кило Гекто Дека Деци Санти Милли Микро Т Г м к г да д к м мк Т G М к h da d с m Р- 1-^1—к I-— 1—к оооооооаоо 1 1 | | | - « Ch U3 - СП СО to н- j
Единицы физических величин и переводные коэффициенты
Величина Система единиц Единица измерений Сокращенное обозначение буквами Коэффициент для приведения к единицам СИ
русскими латинскими или греческими
Длина СИ Механически метр ie единицы ЛС m
СГС сантиметр см cm 1 см=1 . IO-2 м
МКГСС Внесистемные метр микрон м мк m И о 1 мк=1 .10-® м о
единицы ангстрем А 1 Д = 1 . 10—10 м
Масса СИ килограмм кг kg
СГС грамм г g 1 г=1 • 10-з кг
МКГСС килограмм-сила-секунда кгс. сек2/м kgf. s2/m 1 кгс- сек2/м*=9,80665 кг
Внесистемные в квадрате на метр центнер Ц q 1 ц=1 . 102 кг
» единицы карат ct 1 ct=2 • 10~4 кг
Частота СИ герц гц Hz
СГС герц ац Hz
Угловая скорость СИ радиан в секунду рад/сек rad/s
СГС радиан в секунду рад/сек rad/s
мкгсс радиан в секунду рад/сек rad/s 1—•
Внесистемные единицы оборот в минуту об/мин — 1 об/мин=* рад/сек
Угловое ускорение СИ оборот в секунду радиан на секунду в квад- об/сек рад/сек2 rad/s2 1 об/сек=2п рад/сек
СГС рзтс радиан на секунду в квад- рад/сек2 rad/s2 —
мкгсс рате радиан на секунду в квад- рад/сек2 rad/s2 —
Скорость СИ рате метр в секунду м/сек m/s —
СГС сантиметр в секунду см/сек cm/s 1 см/сек=\ . 10-2 м/сек
Ускорение мкгсс метр в секунду м/сек m/s 9-^
СИ метр на секунду в квадрате м/сек2 m/s2
СГС сантиметр на секунду в см/сек2 cm/s2 1 см/сек2=\ . 10-2 м/сек2
Площадь мкгсс квадрате метр на секунду в квадрате м/сек2 m/s2 —-
СИ квадратный метр М2 m2
СГС квадратный сантиметр СМ2 cm2 1 СЛ«2 = 1 . 10“4 М2
мкгсс квадратный метр М2 m2 «м
Внесистемные ар а a 1 а = 1 . 102 Ж2
единицы гектар га ha 1 га=\ . 104 м2
Объем СИ СГС мкгсс Внесистемные единицы кубический метр кубический сантиметр кубический метр литр мз см3 мз л ГП3 ст3 т3 1 1 1 СЖ3=1. 10-е м3 1 л=1. IO-3 м3
Плотность (объемная масса) СИ килограмм на кубический кг[ мз kg/m3 —
СГС метр грамм на кубический санти- г/см3 g/cm3 1 г/смз = \ . io3 кг/мз
МКГСС метр килограмм-сила-секунда в квадрате на метр в четвер- той степени кгс . секз/м* kgf • s2/m4 1 кгс . сек2/ж4=9,80665 кг/мз
Сила СИ СГС мкгсс Внесистемные единицы ньютон (1 кг) . (1 м) : (1 сек)2 дина килограмм-сила тонна-сила н дин кгс тс N dyn kgf 1 дин^Х . 105 н 1 кгс=9,80665 н 1 тс=9806,65 я
Удельный вес СИ СГС ньютон на кубический метр дина на кубический санти- н/мз дин/см3 N/m3 dyn/cm3 1 дин/см3 = \ . Ю н/мз
мкгсс метр килограмм-сила на кубиче- ский метр кгс/мз kgf/m3 1 кгс/мз =9,80665 н/мз
Момент инерции (ди- намический) СИ СГС мкгсс килограмм-метр в квадрате грамм-сантиметр в квадрате килограмм-сила-метр- секунда в квадрате кг . м3 г • см3 кгс • м . секз kg. m2 g • cm2 kgf.m.s2 1 г . сж2=1 . 10-7 кг . ж2 1 кгс . ж . сек2 =9,80665 кг • мз
Работа, энергия СИ СГС мкгсс Внесистемные единицы джоуль (1 «) • (1 м) эрг килограмм-сила-метр ватт-час дж эрг кгс . м вт. ч J erg kgf. m W.h 1 эрг=1 . 10-7 дж 1 кгс . ж=9.80665 дж 1 вт . ч=3,6.103 дж
Мощность СИ СГС мкгсс ватт (1 дж) : (I сек) эрг в секунду килограмм-сила-метр в се- вт эрг/сек кгс . м/сек W erg/s kgf. m/s 1 эрг/сек=1 . IO-7 вт 1 кгс . ж/сек=9,80665 вт
Внесистемные единицы кунду лошадиная сила Л. с. — 1 л. с. =735,499 вт и 1 л. с. =75 кгс . м/сек
Давление (механиче- ское напряжение) СИ СГС ньютон на квадратный метр дина на квадратный санти- н/мз дин/см3 N/m2 dyn/cm2 1 дия/сж2=1 . 10-1 н/мз
мкгсс метр килограмм-сила на квадрат- ный метр кгс/мз kgf/m2 1 кес/ж2 = 9,80665 я/ж2
Продолжение табл. 1-3
Сокращенное обозначение буквами Коэффициент для приведения к единицам СИ
Величина Система единиц Единица измерений русскими латинскими или греческими
Динамическая вяз- кость Кинематическая вяз- кость Внесистемные единицы СИ СГС мкгсс СИ СГС мкгсс бар миллиметр ртутного столба техническая атмосфера миллиметр водяного столба ньютон-секунда на квадрат- ный метр пуаз килограмм-сила-секунда на квадратный метр квадратный метр на секунду стокс квадратный метр на секунду бар мм . рт. ст. ат или кгс/см? мм вод. ст. н . сек/м2 пз кгс . сек/м2 м2/сек ст м2/сек bar mmHg at или kgf/cm2 mm H2O N • s/m2 P kgf. s/m2 m2/s St m2/s 1 бар = 105 н/м2 1 мм рт. ст. = 133,322 н/м2 1 ат=9,80665 . 10* н/м2 1 мм вод. ст. =9,80665 н/м2 1 пз=0,1 н . сек/м2 1 кгс . сек/м2 = =9.80665 н . сек/м2 1 ст=1 . 10~4 м2/сек
Тепловые единицы
Термодинамическая температура Температура Количество теплоты СИ СИ Внесистемные единицы градус Кельвина градус Цельсия джоуль (см. стр. 8) калория килокалория °К, град °C, град дж кал ккал °K, deg °C, deg J tai kcal | °К = °C 4- 273 1 кал =4,1868 дж 1 ккал=4,1868 . 103 дж
Удельная теплота СИ Внесистемные единицы джоуль на килограмм калория на грамм килокалория на килограмм дж/кг кал/г ккал/кг J/kg cal/g kcal/kg 1 кал1г | = 4,1868 X 1 ккал! кг J Х103 дж/кг
Теплоемкость системы СИ Внесистемные единицы джоуль на градус калория на градус килокалория на градус дж/град кал/град ккал/град J/deg cal/deg kcal/deg 1 кал/град=4,1868 дж/град 1 ккал/град = =4,1868 . 103 дж/град
Удельная теплоем- кость СИ Внесистемные единицы джоуль на килограмм-градус калория на грамм-градус килокалория на килограмм- градус дж/(кг . град) кал/ (г .град) ккал/(кг . град) J(kg . deg) cal/(g . deg) kcal/(kg • deg) 1 калг I =4,1868х 1 ккал!кг ) джКкг град)
Удельная энтропия СИ джоуль на килограмм-градус Кельвина калория на грамм-градус Кельвина килокалория на килограмм- градус Кельвина дж/(кг . град К) J(kg.degK) —
Внесистемные единицы кал/(г . град К) ккал/(кг . град К) cal/(g. deg K) kcal/(kg . deg K) 1 кал! (г град К) | 1 ккал! (кг град K)J — = 4,1868 103 дж1 (кг град К)
Тепловой поток СИ Внесистемные единицы ватт калория в секунду килокалория в час вт кал/сек ккал/ч W cal/s kcal/h 1 кал/сек=4,1868 вт 1 ккал/ч = 1,1630 вт
Плотность теплового СИ ватт на квадратный метр вт/м2 W/m2
потока Внесистемные единицы калория на квадратный сан- тиметр-секунду килокалория на квадратный метр-час кал/(см2. сек) ккал/м2 .ч cal/(cm2. s) kcal/(m2 . h) 1 кал/см2 . сек= =4,1868 . IO* вт/м2 1 ккал/м2 . ч=1,1630 вт/м2
Коэффициент тепло- отдачи СИ ватт на квадратный метр- градус вт/(м2 . град) W/(m2-deg) —
Коэффициент тепло- передачи Внесистемные единицы калория на квадратный сан- тиметр-секунду-градус килокалория на квадратный метр-час-градус кал/(см2 . сек . .град) ккал/(м2 . ч .град) cal/(cm2 . s • deg) kcal/(m2 . h . deg) 1 кал/(см2 . сек . град) = =4,1868 • IO* вт / (м2 . град) 1 ккал/(м2. ч . град) = = 1,1630 вт/(м2 . град)
Коэффициент тепло- СИ ватт на метр-градус вт/(м . град) W/(m . deg) —
проводности Внесистемные единицы калория на сантиметр- секунду-градус килокалория на метр-час- градус Электрические и м кал/(см . сек . .град) ккал/(м . ч .град) агнитные единицы cal/(cm . s • deg) kcal/(m . h . deg) 1 кал/(см . сек . град) = =4,1868 . 102 вт/(м.град) 1 ккал/(м . ч . град)^ = 1,1630 вт/(м . град)
Сила тока СИ СГС ампер ед. силы тока СГС а A 1 ед. силы тока СГС = = . 10-9 а
Работа и энергия СИ СГС Внесистемные единицы джоуль эрг электронвольт килоэлектронвольт мегаэлектронвольт дж эрг Эв кэв Мэв J erg eV keV MeV 1 эрг=1 • 10~7 дж 1 эв = 1,60207* 10-19 дж 1 кэв = 103 эв 1 Мэв = 10е эв
Мощность СИ СГС ватт эрг в секунду вт эрг/сек W erg/s 1 эрг/сек=1 . 10~7 вт
Количество электри- СИ кулон или ампер-секунда к C —
чества (электриче- ский заряд) СГС ед. кол. эл. СГС а . сек A • s 1 ед. кол. эл. СГС = = • 10-» к
Разность электриче- СИ вольт в V
ских потенциалов, электрическое на- пряжение, электро- движущая сила СГС ед. эл. напр. СГС 1 ед. эл. напр. СГС=3 . Ю2 в
Напряженность элек- СИ вольт на метр в/м V/m —
трического поля СГС ед. напр. эл. поля СГС — — 1 ед. напр. эл. поля СГС = =3 • Ю4 в/м
Продолжение табл. 1-3
Величина Система единиц Единица измерений Сокращенное обозначение буквами Коэффициент для приведения к единицам СИ
русскими латинскими или греческими
Электрическое сопро- СИ ом ом Q
тивление СГС ед. эл. сопр. СГС —• — 1 ед. эл. сопр. СГС=9 • 10** ом
Электрическая ем- СИ фарада Ф F
кость СГС ед. эл. емк. СГС (сантиметр) см ст 1 1 СМ = -д-. Ю-И ф
Магнитный поток СИ вебер вб Wb
СГС максвелл мкс Мх 1 мкс = \ . 10-8 аб
Магнитная индукция СИ тесла тл Т —
СГС гаусс гс Gs 1 гс = [ . 10-4 тл
Индуктивность и вза- СИ генри гн Н —
имная индуктив- ность СГС ед. инд. сист. СГС (санти- метр) см ст 1 сж = 1 . 10-9 гн
Напряженность маг- СИ ампер на метр а/м А/т 1 э = —~ 103 ав/м
нитного поля СГС ампер-виток на метр эрстед Акустическ ав/м э ие единицы At/m Ое
Интенсивность звука СИ ватт на квадратный метр вТ/М* W/m2
(сила звука) СГС эрг в секунду на квадратный сантиметр эрг(сек . см2) erg/(s • cm2) I эрг/(сек • см2) = = 1 • Ю-з вт/м2
Уровень звукового давления Внесистемные единицы децибел Световые дб единицы dB См. определение (стр. 8)
Сила света СИ свеча св cd —
Световой поток СИ люмен лм Im —
Яркость СИ нит нт nt
СГС стильб сб sb I сб = 104 нт
Освещенность СИ люкс лк lx —
СГС фот ф f 1 ф=104 ЛК
Количество освещения СИ люкс-секунда лк-сек lx . s —
СГС фот-секунда ф . сек f • s 1 ф . сек=104 лк . сек
Перевод английских и американских мер в единицы метрические и системы СИ
Величина Единица измерений Обозначение единицы измерений В единицах метрических и СИ
полное сокращенное
Длина ярд фут дюйм миля морская миля yard foot inch mile mile (nautical) in n. ml 0,9144 м 0,3048 м 0,0254 м 1609,344 м 1852 м
Площадь квадратный ярд квадратный фут квадратный дюйм square yard square foot square inch yda ft3 lna 0,836127 лса 0.0929030 лса 6„4516 см3
Объем кубический ярд кубический фут кубический дюйм галлон (англий- ский) пинта (англий- ская) жидкостная ун- ция (английская) бушель (англий- ский) галлон (США) жидкостная пинта (США) жидкостная ун- ция (США) баррель (США) бушель (США) сухая пинта (США) сухой баррель (США) cubic yard cubic foot cubic Inch gallon pint ouncl bushel gallon pint ouncl barrel bushel Dry pint barrel yd3 ft3 In3 gal Pt oz. fl bu gal (US) lig. pt (US) oz. fl (US) bbl bu (US) dry pt (US) bbl (US) 0,764555 Ма 28,3168 дм3 16,3871 см3 4,54609 дм3 0,568261 длс3 28,4130 см3 36,3687 дм3 3,78543 длс3 0,473179 дм3 29,5737 см3 158,988 дм3 35,2393 длс3 0,550614 дм3 115,628 дм3
Скорость фут в секунду миля в час узел адмирал- тейский foot per second mile per hour knot ft/sec ml/hr kn 0,3048 м/сек (точно) 0,44704 м/сек (точно) 0,5148 м/сек
Ускорение фут на секунду в квадрате foot per square second ft/sa 0,3048 м/сек3 (точно)
Масса фунт (торговый) гран унция (торго- вая) центнер корот- кий центнер (длин- ный) тонна короткая тонна англий- ская pound grain ounce hundred weight (short) hundred weight (long) ton (short) ton (long) lb. av gr oz. av cwt. sh cwt. 1 tn.sh tn. 1 0,45359237 кг 64,79891 мг 28,3495 г 45,3592 кг 50,8023 кг 907,185 кг 1016,05 кг
Плотность фунт на куби- ческий фут pound per cubic foot lb/ft3 16,0185 кг/м3
Величина Единица измерений • Обозначение единицы измерений В единицах метрических и СИ
полное сокращенное
Сила Вес Удельный вес паундаль фунт-сила фунт-сила на кубический фут poundal pound weight pound per cubic foot pdl Ibf lbf/ft3 0,138255 н 4,44822 н 157,087 w/лс3
Давление паундаль на квадратный фуг фунт-сила на квадратный фут фунт-сила на квадратный дюйм дюйм ртутного столба poundal per square foot pound per square foot pound per square Inch inch of mercury pdl/fta lbf/fta lbf/ina in Hg 1,48816 я/лса 47,8803 я/лса 6894,76 н/лса 3386,39 н/лса
Динамическая вязкость паундаль- секунда на квад- ратный фут фунт-сила- секунда на квад- ратный фут poundal second per square foot pound weight second per square foot pdl • s/fta Ibf • sec/fta 1,48816 нсек/м* 47,8803 н -сек 1м*
Кинематическая вязкость квадратный фут на секунду foot square per second fta/s 0,0929030 м*1сек
Работа, энергия Мощность Фут-паундаль фут-фунт-сила Британская теп- ловая единица фут-паундаль на секунду фут-фунт-сила на секунду лошадиная сила (английская) Британская теп- ловая единица в час foot-poundal foot-pound Britosh thermal unit (mean) foot poundal per second foot pound per second hors-power hour Britlch thermal unit per hour ft-pdl ftfbf Btu (или В) ft • pdl/s ft-lbf/s hp Btu h 0,0421401 дж 1,35582 дж 1055,06 дж = = 107,56«гс-лс = = 0,293 вт ч 0,0121401 вт 1,35582 вт = = 0,0194 ккал!мин 745,700 вт = =1,0139 л. с. 0,293071 вт
Теплопровод- ность Коэффициент теплопередачи Температуро- проводность Британская теп- ловая единица на секунду-фут-гра- дус Фаренгейта Британская теп- ловая единица на секунду-квадрат- ный фут-градус Фаренгейта квадратный фут на секунду Britich thermal unit per second per foot per degree Fahrenheit Britich thermal unit per second per sgu- are foot per degree Fahrenheit square foot per second Btu/(s-ft-degF) Btu/(sftadegF) ftas 6230,64 втЦмград) 20441,7 вт Цм*-град) 0,0929030 м*]сек
Удельная тепло- емкость Британская теп- ловая единица на фунт-градус Фа- ренгейта Britich thermal unit per pound per degree Fahrenheit Btu, (Ib-degF) 4186,8 дж/(кг-град)
Морские меры ская миля = 1,853 длины: 1 морская миля = Г земной окружности = 1854,964 ж; 1 англ, mod- км-, 1 франц, морская миля = 1,852 км\ 1 географическая миля=7,422 км.
Перевод английских мер в метрические и метрических в английские
Величина Меры
английские | метрические
Длина Площадь Объем Вес Давление Плотность Мощность дюйм (") X 25,4 фут(') = 12" X 0,305 ярд (3') X 0,9144 миля (1760 ярдов) .... X 1,609 миля морская X 1,853 кв. дюйм X 6,451 кв. фут х 0,0929 кв. ярд X 0,8361 куб. дюйм х 16,387 куб. фут х 0,0283 куб. ярд х 0,0765 галлон англ х 4,546 галлон США X 3,785 гран X 0,0648 унция X 28,35 фунт X 0,4536 тонна малая (или корот- кая) X 907,18 тонна большая (или длин- ная) X 1,16 унция на кв. дюйм X 44 фунт на кв. дюйм (техн. атм) х 0,0703 фунт на кв. дюйм .... X 0,068 гран на куб. фут . • . . . X 2,29 • гран на галлон англ. ... X 14,3 фунт на куб. фут .... X 16,0 фут-фунт на секунду X 0,1382 1 Английская мера, умноженная на эту цифру, дает метрическую меру ч миллиметр X 0,03937 метр X 3,28 метр X 1,093 километр X 0,621 километр X 0,540 кв. сантиметр кв. метр X 0,155 кв. метр . X 10,76 X 1,197 куб. сантиметр . . . куб. метр ‘ X 0,0610 куб. метр ... X 35,314 литр X 13,072 литр . X 0,220 X 0,2642 X 15,43 килограмм ' X 0,035 килограмм X 2 205 килограмм х 0010 килограмм х о,ООО984 миллиметр водяного столба х о 027 килограмм на кв. санти- ' ’ метр х 14,22 физич. атм х 14,7 грамм на куб. метр . . . х 0,436 грамм на куб. метр . . . х 0,07 килограмм на куб. метр . . X 0,0625 килограмм-сила-метр в се- X 7,23 кунду Метрическая мера, умноженная на эту цифру, дает английскую меру
Перевод лошадиных сил (л. с.) в киловатты
Таблица 1-6
л. с. ° 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9
кет
0 0,74 1,47 2,21 2.94 3,68 4,41 5,15 5,88 6,62
10 7,35 8,09 8,83 9,56 10,30 11,03 11,77 12,50 13,24 13,97
20 14,71 15,45 16,18 16,93 17,65 18,39 19,12 19,86 20,59 21,33
30 22,06 22,80 23,54 24,27 25,01 25,74 26,48 27,21 27,95 28,68
40 29,42 30,16 30,89 31,63 32,36 33,10 33,83 34,57 35,30 36,04
50 36,77 37,51 38,25 38,98 39,72 40,45 41,19 41,92 42,66 43,39
60 44,13 44,87 45,60 46,34 47,07 47,81 48,54 49,28 50,01 50,75
‘ 70 51,48 52,22 52,96 53,69 54,43 55,16 55,90 56,63 57,37 58,10
80 58,84 59,58 60,31 61,05 61,78 62,52 63,25 63,99 64,72 65,46
90 66,19 66.93 67,67 68,40 69,14 69,87 70,61 71,34 72,08 72,81
100 73,55 74,29 75,02 75,76 76,49 77,23 77,96 78,80 79,43 80,17
Соотношение между единицами давления
Единицы кгс/м* кгс/см2 (ат) кгс/мм* н!м2 бар
1 кгс/-и2 1 10“4 10“6 9,81 98,110-6
1 кгс/см2 (ат) .... 10* 1 10“2 98,1-10» 0,981
1 кгс/мм2 10е 100 1 9,81-10» 98,1
1 Н/М2 0,102 10,2-10“6 102-10“3 1 10—5
1 бар 10,2-10» 1,02 10,2 10—3 10» 1
1 мм вод. ст 1 ю-4 10“6 9,81 98,1-10-6
1 мм рт. ст. .... . 13,6 1,36-10“3 13,6-10—6 133,3 1,зззю-3
1 дюйм рт. ст 345 34,5-Ю-3 345 10—6 3,39-10» 33,9-10“3
1 англ, фунт/кв. дюйм 703 70,3-10“3 703-10-6 6,89-10» 68,9-10“3
англ, фунт 1 кгс /см2-2048,2 англ, фунт/кв. фут-14,223 —-- д—-10 кв» дюйм м вод. ст. (4е С) =
—735,559 мм рт. ст.-28,959 дюйм рт. , ст. (0е С)-393,701 дюйм вод. ст.
Таблица 1-8
Соотношение между единицами анергии
Единицы энергии ккал кгсм КВТЧ л. с.-ч
Тепловая
Килокалория (ккал) . , . 1 427 0,00116 0,00158
Механическая
Килограмм-метр (кгс • м) 0,00234 1 0,00000272 0,0000037
Электрическая
Киловатт-час (кет. ч) 860 36 767 1 1,36
Механическая
Лошадиная сила-час (л. с.~ч) 632,6 270 000 0,735 1
Таблица 1-9
Соотношение между единицами работы
Эрг Дж Кдж Кгс>м Вт-ч Квтч Кал
1 10“7 ю-ю 1,02-10—8 2,78-10“11 2,78-10“14 2,39-10“8
107 1 0,001 1,02-10—1 2,78-10“4 2,78-10“7 0,239
10«° 1000 1 102 2,78-10“1 2,78-10“4 239
9,81-ПУ 9,81 9,81-10-3 1 2,78-10“3 2,72-10“8 2,344
3,6-1010 3,6-10» 3,6 367 1 0,001 860
3,6-Ю1» З.б-Ю*5 3,6-10» 3,67 1000 1 860-10»
4,182-10* 4,182 4,182-10—3 0,427 1,1б2-10“3 1,162-10“6 1
1,0133-10° 1,0133-10» 1,0133-ю-1 10,333 2,82-10» 2,82-10“5 24,2
П р и м ( г ч а н и е. 1 л. с.-ч=2650 кдл е=2,7 • 105 кгс ' • м = 0,735 кет • ч = 633 ккал 1.
Соотношение между единицами мощности
Единицы мощности кгс-м/сек вт или дж1сек кет или кдж/сек кал/сек ккал/ч л. с. (метри- ческая)
Килограмм-метр в секунду Ватт Киловатт Калория в секунду Килокалория в час Лошадиная сила (метрическая) . . . , 1 0,102 102 0,427 0,1186 75 9,81 1 1000 4,182 1,162 736 9,81-10“3 0,001 1 0,00418 1,162-10“3 0,736 2,345 0,239 239 1 0,278 176 8,44 0,860 860 3,6 1 633 0,01333 0,00136 1,36 0,0057 0,00158 1
Примечания: ная сила Уатта (HF 2. 1 англ. л. с. pai 1 фунт • фут/сек=\,^\ 1. Принята >); HP-745, шяется 550 558 вт=0,323 1Я в Англии 7 вт—76,05 фунт • фут/t 8 кал/сек=( и США стара кгсм/сек-1,014 5,001182 HP. я единица 1 л. с. «=10,7 I мощности — скал/мин. лошади-
Таблица 1-11
Соотношение между единицами электрической и механической энергии
Единицы энергии кет сек квтч л. с. сек л. с. ч ккал кгс-м
Киловатт-секунда . . . Киловатт-час .... Лошадиная сила- секунда . Лошадиная сила-час . . Килокалория .... Килограмм (сила)-метр 1 3600 0,736 2650 4,19 0,0098 0,000278 1 0,000204 0,736 0,00116 2,72-10“® 1,36 4896 1 3600 5,69 0,0133 0,000378 1,36 0,000278 1 0,00158 3,7-10“® 0,24 860 0,176 633 1 0,00234 102 367 000 75 270 000 427 1
ЭЛЕМЕНТЫ ПЛОСКИХ И ОБЪЕМНЫХ ТЕЛ
Периметры и площади плоских фигур
Таблица 1-12
Фигура Периметр 2р Площадь F
7 С/" реугольник 4 /Г 2р = а + b + с 1 . 1 ь . = ~chc=~ ab Sln v = _ да sin 3 sin т _ 2 sin а
о а с = V Р (Р - а) (р - Ь) (р - с)
Фигура Периметр 2p Площадь F
Четырехугольник, С Z/><J \ с А^~ 2p = a + b + c-\-d р = 1 l,l.2 sin <? -1 (Л,+Ла) Z„ где Zj и /а — длины диагоналей; Л1 и Ла-длины перпенди- куляров, опущен- ных на одну и ту же диагональ
L Трапец 3 ъ c ия \c X Л 2p = a + b + c + d f = y h(h + d)
а/ h L h
d
Параллелограмм в ь c 2p = 2 (a + b) F = ad sin a = dh^ — перпендикуляр, опу- щенный на сторону d. При а = b = с = d (ромб): где li и 1.2 — диагонали ромба
z / c )
Л d b
Правил ьный многоуг( В а С J эльник }D 2p = na, где n — число сторон; a — длина стороны F=2- n^ctg1-^
fi £
Круг I L = 2тс/? = r.D, где L — длина окружности; 7? — радиус круга; D — диаметр круга F = ,/?»= 2^! 4 Круговой сектор F = ±a/?> = ±//?, где a — центральный угол, рад, 1 — длина дуги сектора Круговой сегмент Г Rd-l^ + hl,
»
О
Y JA
Фигура Периметр 2р Площадь F
Круговое кольцо / (\ \ / — F = ^k(d2-D2)
Поверхности и объемы тел
Таблица 1-13
Обозначения: 2р — периметр D — диаметр основания. основания; h — высота; Fo—площадь основания;
Геометрическое тело Полная поверхность Fn Объем V
Призли 2 Пр} Т" J 1М ая h Fn = 2pA + 2F0 V=Foh
Параллелепипед / / / 9 прял 1/^ 1 1 /6 юугольный h Fn = 2 (ab + bh +.ah) При а = b = h (куб.) V=ab!i V = a3
Геометрическое тело Полная поверхность Fn Объем V
Цилиндр прямой круговой Fn = (D + 2A) V—4<*D4*
h
Цилиндр пря h мой кру (труба) й 1 1 1 1 м говой полый Г D2 - dI ^n=4——+ + h (D-D,) - D2)
. ../
Пирамида и конус Для правильной пирамиды Fn = Pa + Fo> где a — апофема. Для круглого конуса (осно- вание — круг) Fn = >/,KD^+^.y где 1 — длина образующей V = */зМ Для кругового конуса V = ViaW’A
Пирамида и конус усеченные - И=>/,Л (л + + /TTi), где Fj и Fa — площади верх- него и нижне- го оснований
Геометрическое тело
Полная поверхность Fn
Объем V
где — диаметр шара
3
ш
Бочка
Для бочки параболической
формы
И =0,05236Л (8D2p +
+ 4DcpD+3D2).
Для бочки сферической
формы
V = 0,2618Л (2D2p + D2),
где DCp — диаметр среднего
сечения бочки;
D — диаметр дна бочки
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
Планиметры (и интеграторы) служат
для вычисления площадей. В поляр-
ном планиметре ведущей линией
является окружность; два стержня АВ
контуру обмеряемой площади; на дру-
гом конце стержня АВ насажено коле-
сико К с острым ободом; плоскость
этого колесика перпендикулярна стерж-
Рис. 1-2. Измерение площади
планиметром
и ОВ (рис. 1-1) соединяются в точке В.
В конце стержня ОВ имеется острый
штифт (полюс О), которым этот конец
укрепляется неподвижно к чертежу,
а в конце стержня АВ — обводное
стекло с точкой, которым обводят по
ню АВ. К этому колесику прикреплен
второй обод с делениями, по которым
отсчитываются угол поворота колесика
и число его полных оборотов.
Чтобы измерить площадь Q (рис. 1-2),
ограниченную контуром Г, укрепляют
полюс планиметра к чертежу, ставят
острие в любую точку на контуре, про-
изводят отсчет п0 положения колесика
указателем и затем обводят стеклом по
контуру Г; когда точка обводного стекла
после полного обхода контура Г снова
придет в исходную точку, то делают
второй отсчет П[ положения колесика.
Искомая площадь Q = k (п{ — л0),
где коэффициент пропорциональности
k = rl, г — радиус колесика, Z — длина
стержня АВ.
Если же полюс О помещается внутри
контура Q = ki + k(n — п0), где k и kx —
постоянные планиметра, определяемые
из размеров его частей. Взяв квадрат
или окружность определенной площади,
делают обвод контура, и, если отсчеты
до и после обвода соответственно равны
п0 и /I], то при положении полюса вне
контура
П1— По
Определив Л, делают обвод контура
при внутреннем положении полюса.
Пусть соответственные отсчеты /г0 и пь
тогда ki = Q — k(ni — п0).
Дисковый планиметр содержит осо-
бый диск, по которому (а не по чер-
тежу) катится колесико К. Вращение
диска пропорционально повороту
стержня ОВ, благодаря чему увеличи-
вается поворот колесика в большее
число раз, чем в полярном, а значит,
увеличивается точность отсчета угла
Hi—п0\ кроме-того, показания прибора
точнее, так как устраняется возмож-
ность скольжения колесика.
Относительная погрешность при об-
мере площади величиной около 100 см3
полярным планиметром не превосходит
0,5%, а дисковым 0,1%.
Типы и назначение вычислительных
машин. Машины вычислитель-
ные клавишные. Арифмометры
(«Феликс», ВК-1) для выполнения четы-
рех арифметических действий главным
образом умножения и деления.
Машины суммирующие (СДВ-107,
СДК-133, СД-107Д и др.) для алгебра-
ического суммирования чисел с печата-
нием исходных данных и результатов
подсчета на бумажной ленте.
Машины вычислительные для выпол-
нения основных арифметических дей-
ствий (ВК-2, «Быстрица», ВМП-2),
а также дополнительно — умножения со
сложением и вычитанием, возведения
в степень и извлечения корня («Вятка»,
«Вильнюс»), для механизации (полу-
автоматические и автоматические опера-
ции) инженерно-технических расчетов,
экономических, статистических и бухгал-
терских работ («Вега», «Искра»).
Машины вычислительные
цифровые общего назначе-
ния. Машины малой производительно-
сти цифровые (серийные типа «Про-
минь-М», «Наири», «Мир») для
решения - инженерных задач средней
сложности со средней скоростью вы-
числений в 1000—3000 операций в се-
кунду.
Машины средней производительности
(типов «Раздан-2», «Минск-22» и др.),
средняя скорость вычислений 5—200 тыс.
операций в секунду.
Машины большой производительности
для решения научно-технических и пла-
ново-экономических задач.
Аналоговые машины для реше-
ния дифференциальных уравнений при
математическом моделировании динами-
ческих систем.
Вычислительные машины в системе
централизованного контроля и управ-
ления. Специализированные
машины: машины централизованного
контроля (МЦК), производящие сбор,
первичную обработку и регистрацию
информации, получаемую от датчиков,
а также обнаружение отклонений от
норм измеряемых величин, их индика-
цию и регистрацию;
цифровые многоканальные регулято-
ры, осуществляющие функции дискрет-
ного регулирования ряда объектов по
индивидуальным законам регулирова-
ния;
логические управляющие машины, вы-
полняющие функции управления пуском,
остановкой и переводом на режим меха-
низмов и агрегатов.
Универсальные маш пн ы —
управляющие вычислительные машины
(УВМ), которые могут выполнять все
перечисленные функции специализиро-
ванных машин, а также производить
арифметическую и логическую перера-
ботку информации.
Каждая из указанных машин состоит
из трех основных частей: вычислитель-
ной части, предназначенной для перера-
ботки информации; устройства связи
с объектом, осуществляющим сбор ин-
формации от датчиков и выдачу управ-
ляющих воздействий на исполнитель-
ные органы; пульта контроля и управ-
ления, обеспечивающего связь машины
с оператором.
Техническая характеристика некоторых электронных вычислительных машин
f Характеристика Тип машины
„Вега" „Вильнюс" „Вятка" В К-3 ВМП-2 ВММ-2 „Быстрица"
Техническая скорость, циклов, мин 300 300 300-1000 — 460-480 460-480 300
Количество счетчиков — 1 1 — 2 2 -
Количество регистров 3 1 1 - - — —
Емкость разрядов:
клавиатуры - 8 8 - 9 9 -
счетчика результатов — 16 16 13 17 17 11
регистра (или барабана) множи- теля частного — 8 8 8 — 8 —
установочного барабана (или механизма) — — — 9 — — 10
счетчика (или индикатора) обо- ротов - - - 8 8 8 1
Питание от сети однофазного пе- ременного тока:
напряжение, в 127/220 127/220 127/220 127/220 110,220 110/220 220
частота, гц 50 50 50 50 50 50 50
Потребляемая мощность, кет . . 0,03 0,1 0,1 0,04 0,03 0,04 0,(И
Габаритные размеры, мм .... 500X430X240 438X414X258 438X389X250 300X260X187 440X350X240 440X350X250 270X220X120
Вес, кг 25 26 26 13 18 22 3,5
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Кинематика машин и механизмов
Таблица 1-15
Основные формулы кинематики машин и механизмов
Обозначения: г — радиус кривошипа, ж; / — длина шатуна, ж; ф —угол по-
ворота кривошипа; Hi и Яг—пути, проходимые поршнем, считая от мертвых точек, ж;
со—угловая скорость, 1/сек; v — линейная скорость, м/сек; а —ускорение, ж/сек2;
п — число оборотов в минуту, об/мин-, i — передаточное число; z — число зубьев (захо-
дов); А — межосевое расстояние, ж; d—-диаметр начального цилиндра зубчатого ко-
леса, ж; диаметр делительной окружности зубчатого колеса, ж; В — ширина зуб-
чатого колеса, ж; Лк — диаметр начального цилиндра червячного колеса, ж; йч — то же,
червяка, ж; S — длина пути по дуге начальной окружности, проходимого точкой зуба
за время контакта, жж. Индекс 1 принят для ведущего элемента, 2 — для ведомого.
Определяемая величина
Формула
Значение величин и их
размерность
Усилие в гибком элементе неподвижного
блока
Р — усилие, кгс;
Q — нагрузка, кгс;
т)н — к. п. д. неподвижно-
го блока
При работе со стальным
канатом:
*]н =5= 0,96 — блок на втул-
ке скольжения;
т]н«55 0,98— при опоре ка-
чения;
0,95 — для звездочек
с цепью;
7]п — к. п. д. подвижного
блока;
'Ип ‘Пн — 11:
То же, подвижного блока
1 + ’In
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Усилие в гибком элементе ДГк а/^1а/2 / Р,^^гуРз Ъ р,=р2=рэ- \ 2c0ST а — угол подвески блока град.
То же, ходовой конец сбегает с подвиж- ного блока '/7/////////////////Л
Р = Q 1 1-^+1 z — общее число блоков;
Определяемая величина
Формула
Значение величин и их
размерность
Усилие в гибком элементе, ходовой
конец сбегает с неподвижного блока
Р = Q--?--
л (1 - 1)г
см. стр. 26 и 27
То же, блоки спарены
d и D — диаметр соответ-
ственно грузового
и тягового блоков,
мм
/////////////////////////////л
То же, два блока спарены и один под-
вижный
Р-пD~d
* 2D
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Степень подвижности плоского механизма W = ЗК — 2Рб — Р4 (формула П. Л. Чебышева) К — число звеньев (без стойки) Р^ — число кинематиче- ских пар (индекс- класс пары)
Путь, проходимый ползуном (поршнем) кривошипно-шатунного механизма (от мерт- вых точек ЛЧ и Л^2) | . *2 . . Л . . 1 м я1, 2 = r (1-cos <?)± ±ф- Плюс (4-) при опреде- лении величины Нх, ми- нус (—) — величины (при обратном ходе)
-]Л 1- (2-sin<?)3]
у ^X/zz/z^z/zzP/.
Я1 25йгГ С1 ~ cos ?) i ± £sin3 f
2////’AM
Скорость ползуна (поршня) кривошипно- шатунного механизма УЪГш (sin 9 4- ±Tz8i"2?) — угловая скорость кри- вошипа
То же, максимальное значение ^max тш + 2P j
Ускорение ползуна кривошипно-шатун- ного механизма при равномерном враще- нии кривошипа a rwa (cos 7 + + y- cos 2cp j
То же, максимальное значение атах^ги,а 7")
Линейная скорость толкателя кулачко- вого механизма Л * R(u sin (9 + 6) V cos 6 R — расстояние от оси вращения кулачка до точки касания с толкателем, м
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Передаточное число механизма враща- II «|«" II 3’1 s’ II — радиусы элементов
тельного движения: механизма;
с параллельными осями д II Н- ^1? II 1+ плюс (+) при наружном, минус (—) при внутрен- нем зацеплении
с пересекающимися осями CDj 1 <=. — = — = —- = — половина угла при
. j Л\ 1- ? Л4-А .У ; 41 ла Za sin аа , = — = =tg аа Zx Sin Oj 6 вершине конических элементов механизма
Радиусы начальных цилиндров колес и ' A Минус (—) для внутрен-
механизма вращательного движения при ~ I ± 1 ’ него зацепления
параллельных осях R Al Z?a I ± 1 / > 1
Передаточное число червячного меха- / = = JI* = -£? = 7 — угол подъема винто-
низма (ведущий червяк) и цилиндрических <u2 Ла Zx вой линии червяка
колес с винтовым зубом DK d4 tg 7 E>i tg 7 (по начальному ци- линдру)
| Модуль зацепления торцовый (тр, нор- dH рд — угол наклона зубьев
мальный (тп) и осевой (то) m. = 1000-^-; s z mn = ms cos Зд; к образующей дели- тельного цилиндра
Питч диаметральный (diametral Pitch) z 25,4 </д, дм ms, мм
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Соотношения нормального эвольвентного зубчатого зацепления (цилиндрические ко- леса) ^>5 | S еи 5 "ч s’ * 1 ? I ". L < < < Q Q й, й' и й’ — высота зуба, головки и ножки зуба, мм Dq И &1~~ Диаметры цилиндров, выступов и впадин, мм Минус (—) — для внут- реннего зацепления Примечание. При размерах зубьев, выражен- ных в тп, в формулы для d, De, и А вместо ms подставлять rn^/cos
То же, для конических мальному диаметру) колес (по макси- d=^ = zm5; De = ms (z + 2 cos a); Dj = ms {z—2,4 cos a) а — половина угла при вершине делитель- ного конуса зубчатки
То же, для цилиндрических колес с вин- товым зубом и червячного механизма (при ведущем червяке и угле скрещивания осей, равным 90°) ^4 = DK=^ A = 0,5ms (q + za); tgT = f; h = (1,8 4- 2,25) ms = (8 4- 13) число моду- лей в d4; ms — для колеса; 7 — угол подъема винто- вой линии червяка (по начальному ци- линдру)
Коэффициент перекрытия зубчатого за- цепления _ 5 + В tg рд s '!zms В {мм)
Некоторые соотношения ления системы Новикова колеса) L зубчатого зацеп- (цилиндрические D A . Rl ~ 1 + i ’ P Al ♦ 1 + i ’ ZCM =(°>054-0,20) Rc, rt = lCM* ra = (1,005 4- 1,05) rt; * 0,6 (кт$ — Д); ja * 0,4 (nms — Д) ZCM ~~ смеи*ение> т- е- расстояние по линии давления от полюса заце- пления до точки
1 —~т J! Av. iCM v4 контакта зубьев; jj и 5а - толщины зубьев по начальной окружности; Д — боковой зазор, равный 0,2 4- 4-0.4 мм; rt и га — радиусы боко- вых профилей зубьев
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Общее передаточное число рядового со- единения из К зубчатых колес . «i_DK 'Р’3== — диаметры колес; — диаметры шестерен
То же, зубчатого соединения с шестер- нями (число шестерен равно числу колес) II ft. р f ft. b Е Т 7 И |Г
Передаточное число для пары зацепляю- щих зубчаток планетарного механизма (формула Виллиса) II s "l 1 6 6 сс а II 1+ шв — угловая скорость водила. Плюс ( + ) — при внутреннем, минус (—) — при внешнем зацеплении
Передаточное число простого (с одной
степенью подвижности и одним закреплен-
ным центральным колесом) планетарного
механизма
Между ведущим солнеч-
ным колесом 1 и ведомым
водилом В при неподвиж-
ном корончатом колесе 2
!?„= —+1
I в zx
Генеральное уравнение простого плане-
тарного механизма
zx : z2:z3: N =
k — число сателли-
zx
тов;
N — любое
число;
Zx, z.2, z3 — число
целое
зубьев
соответственно
солнечного ко-
леса, сателли-
та, коронки
= 2Х :
2
k
Графический способ определения
длины пути поршня. Длина пути S,
Рис. 1-3, Определение пути
поршня
проходимого поршнем при данных I и г,
определяется графически (по Бриксу,-
рис. 1-3). От оси вращения криво-
шипа О на линии движения поршня от-
г~
кладывают отрезок, равный , и из
точки (?! проводят луч под углом ф до
пересечения с окружностью диаметром
2 г, затем из точки пересечения опу-
скают перпендикуляр на линию движе-
ния поршня. Отрезок AB = S.
Трение в машинах и механизмах
Различают трение скольжения,, каче-
ния и верчения (обычно — в точке),
В машинах встречаются следующие
виды трения скольжения: сухое (при
отсутствии смазки, например в тормо-
зах), граничное (при наличии очень тон-
кой масляной пленки), жидкостное
Рис. 1-4. Качение
цилиндра по плоскости
Величина силы трения скольжения
(исключая жидкостное трение) опре-
деляется по формуле Кулона:
^=7^
где f — коэффициент трения скольже-
ния;
W — сила нормального давления
между трущимися поверхно-
стями, кгс.
Сила трения определяется усилием,
необходимым для перекатывания тела
по телу. Например, для случая качения
цилиндра по плоскости (рис. 1-4)
(когда твердые поверхности полностью
разделены слоем смазки) и промежу-
точные случаи — полусухое и полужид-
костное. Кроме того, различают трение
движения и трения покоя.
где W — нагрузка от цилиндра, кгс\
k — коэффициент трения качения,
см\
R — радиус цилиндра, см.
Таблица 1-16
Основные зависимости при трении
Об означения: р — угол трения в градусах (tg p—f); коэффициенты трения:
f — скольжения; k — качения; Ro — нагрузка на опоре; диаметры: d ц — цапфы; dn —
пяты; Dk — колеса (катка).
Определяемая величина
Формула
Значение величин и их
размерность
tg <о
tg (? + р)
(1)
ср — угол подъема плос-
кости, град
К- п. д. при скольжении ползуна
вверх по наклонной плоскости
FTp=f(G cosy*Psin(f)
К. п. д. при скольжении вниз
tg (? - р)
71 tg"? (2)
=
К. п. д. винта и гайки
По формуле (1) и (2)
Чтах-нР"
Однако, практически
ср < 20° (в крепежных из-
делиях <р = 3 5°)
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
К. п. д. зацепления* эвольвентного зубчатого механизма ’>=1-3-14/(т±^) Плюс (+) при внешнем; минус (—) — при внутрен- нем зацеплении
К. п. д. зацепления червячного ме- ханизма При ведущем червяке по формуле (1); при ведущем колесе по формуле (2)
Коэффициент трения скольжения: в желобе /'=—2— J Sin р
vQ f, f
клинчатых фрикционных катков J sin3 + /cosp
Усилие, необходимое для переме- « J fdu\
щения груза на колесах „ 2°(* + ~) DK О — вес груза и тележки, кг; Ь> d^, DK (см)
Момент силы трения при враще- нии цапфы на опоре ж Лтр= O-Wu Яо, кгс б?ц, м
Момент силы трения при сплош- ной цилиндрической пяте X L yWTp = T WAi “п, * .)
Определяемая величина
Формула
Значение величин и их
размерность
Момент силы трения при коль-
цевой пяте
^тр 12 ^о
rfn, М
dn-d
d, м
Основной закон трения скольже- ния гибкого тела (канат, трос, ре- мень) по твердому РХ р, = р,е/а (формула Л. Эйлера) и Pa— нагрузки на гиб- кое тело, кгс\ а — угол обхвата, рад
Момент трения качения круглого цилиндра по плоскости (см. рис. 1-4) М = 0,01 kN кгс-м N — давление цилиндра на плоскость, кгс\ kt см
Механический к. п. д. машины _лч ’’и А^ д УУд и Nn — мощности, со- ответственно, потребная для движения машины и по- лезно в ней используемая
Общий механический к. п. д. уста- новки, состоящей из последова- тельно соединенных машин Л'п _ ^общ /уд ’I'1'4 " • Чк — к. п. д. отдельных машин; а.} — дробные числа, ха- рактеризующие рас- пределение мощно- сти между отдель- ными машинами. При этом сц + <4 4- . • • + ап = 1
То же, для параллельно соеди- ненных машин ^общ = я*7*1 + ааг2 + ... + ап71п = l=n - S Vi Z=1
Коэффициенты трения скольжения для некоторых материалов
Пара трения f Пара трения /
Сталь по стали всухую . . . > по чугуну > . . . > по бронзе > * . > по коже > ... Чугун по чугуну » . . • Бронза > > > ... Феродо > > > ... Кожа > > > ... Бронза по бронзе > ... Дерево > > > ... 0,15-0,18 0,25 0,16 0,20 0,10-0,20 0,16 0,35-0,50 0,20-0,50 0,2 0,3 Сталь по стали смазанные . . » > бронзе > . . Чугун по чугуну » . . Бронза > > » . Феродо > > > . . Кожа > > » Бронза по бронзе > . . Пластмасса по стали в мас- ляной ванне - . 0,04 0,12 0,10 0,15 0,35 0,12 0,06 0,09-0,10
Таблица 1-19
Коэффициенты трения качения
(перекатывание колеса
по плоской опорной поверхности)
Таблица 1-18
Коэффициенты трения скольжения
в уплотнительных устройствах
(сальниках) при р= 14-55 кгс!см2
Тип сальникового уплотнения f
Сальники с пеньковой или хлопчатобумажной набивкой, пропитанной в горячем сале, за- тяжка не слишком тугая . . . Сальники (манжеты) из мяг- кой кожи t . . То же, из твердой кожи . , . 0,06-0,11 0,03-0,07 0,10-0,13
Пара трения k, см
Дерево по дереву Мягкая сталь по мягкой стали Шарик из закаленной стали по стали 0,05-0,06 0,005 0,001
Деформации и напряжения
Рис. 1-5. Основные виды деформации тел
Основными характеристиками дефор-
мации (рис. 1-5) являются:
для центрального растяжения (сжа-
тия) — абсолютное удлинение (укороче-
ние) AZ = Z2—1\ (см. рис. 1-5, а), относи-
тельное удлинение (укорочение)
Д/ Z2 — /i
-j— = —j----, относительное поперечное
сжатие (расширение);
для сдвига — относительный сдвиг
= -L. (рис. 1-5,6);
для кручения — угол закручивания на
данной длине Ах бруса Д<р =
(рис. 1-5, в);
для поперечного изгиба — стрела про-
гиба f и углы поворота 0 сечений бруса
(балки), в том числе сечений, располо-
женных над опорами (рис. 1-5, г).
Один вид деформации часто сопут-
ствует другому; например, изменение
формы оси бруса при изгибе сопровож-
дается деформацией его поперечного се-
чения.
Зависимость между напряжениями и
деформациями в упругом теле (закон
Гука) в общем виде
ат = Ег.
Для большинства материалов в зна-
чительных диапазонах нагрузок т==1,
т. е. а=Ее (Е— модуль продольной
упругости, кгс!см2).
Касательные напряжения (сдвига)
пропорциональны относительному сдвигу
т=Оу (G — модуль сдвига, кгс!см2).
При удлинении бруса поперечное сече-
ние его уменьшается. При этом относи-
тельное сжатие е' = — |ле, где 0 < |л^0,5
(коэффициент Пуассона).
Для изотропных материалов
Е = 2(1 + Н) G.
Таблица 1 -20
Значения модулей продольной упругости В, сдвига G
и коэффициента Пуассона р
Материал Е, кгс1см3 G, кгс/см2 Р-
Сталь (1,984-2,20)10® (7,74-8,5)10» 0,28-0,29
Чугун серый, белый, ковкий (0,84-1,6)10» 4,5-Ю8 0,23-0,27
Медь техническая (1,14-1,3)10» 4,9-10» —
Бронза оловянистая .... 0,9-10в — —
Латунь (0,94-1,4)100 (3,54-3,7)10» 0,32-0,42
Алюминиевые сплавы . . . 0,72-10» 2,7-10» 0,26—0,33
Свинец 0,2-10» 0,7-10» 0,42
Текстолит, фибра (64-10)10* 22-10» —
Циклы напряжений. Постоянный,
переменный - знакопостоян-
ный (например, переменное растяжение
образца); пульсирующий, пере-
мен ны й-зн акопе р е мен ны й (на-
пример, следующее друг за другом ра-
стяжение и сжатие) и
симметричный.
е ременный-
Рис. 1-6. Диаграмма растяжения
материалов
Для ПОСТОЯННОГО цикла <Jmax = 0mln;
для пульсирующего amin=0; для сим-
метричного Omax = — Gmln.
' Отношение (с учетом знаков)
amin/amax=r называется характеристи-
кой цикла.
В зависимости от величины остаточ-
ных (пластических) деформаций в ма-
териалах перед их разрушением под
действием нагрузок они делятся на
пластические и хрупкие.
Диаграммы растяжения материалов
при их пластическом (рис. 1-6, а) и
хрупком (рис. 1-6,6) состоянии уста-
навливают зависимость между напря-
жениями в поперечном сечении образца
и соответствующими относительными
удлинениями. Напряжение, соответству-
ющее точке А, называется пределом
пропорциональности ап кгс!см2, точ-
ке В — пределом текучести ат кгс/см2 и
точке D — временным сопротивлением
св кгс/см2. В случае касательных на-
пряжений аналогичное значение имеют
Тп, Тт и Тв кгс!см2.
Если материал испытывает перемен-
ные напряжения, может возникнуть
явление усталости при напряжениях
ниже, чем предел текучести материала.
Если же при данном цикле изменения
напряжений их величина не превосхо-
дит определенного для каждого мате-
риала значения (называемого пределом
выносливости Ur), то явление усталости
не наступает. Величина аг определяется
опытным путем и служит для установ-
ления допускаемых напряжений при пе-
ременных нагрузках.
При любом резком изменении формы
тела (изменение размеров, надрез, от-
верстие, резьба и т. д.) происходит
местное перераспределение напряжений
(концентрация напряжений).
Эффективный коэффициент концен-
трации напряжений (рис. 1-7)
(рис. 1-8) распределяется по эллипти-
ческому закону. Максимальное контакт-
Здесь (Jr, Сгк — соответственно пре-
делы выносливости образца без концен-
трации и при концентрации напряжений.
Рис. 1-8. Контакт двух цилиндров
Рис. 1-7. График для определения коэффициента
концентрации напряжений
ное напряжение (при коэффициенте
Пуассона ц=0,3)
ак = 0,418 "|/ ЗЁ. кгс1см2
2ЕГЕ2
р- , -ь — приведенный модуль
Ci ^2
упругости, кгс!см2\
Е[ и Е2 — модули упругости ци-
линдров, кгс!см2\
q = -х— удельная нагрузка,
D
кгс1см2;
Р — нагрузка, кгс; В — дли-
на линии контакта, см\
Давление (по Герцу) в зоне контакта
двух цилиндров с параллельными осями
Р1 * р2
р = ---приведенный радиус
кривизны, см;
pi и р2 — радиусы кривизны ци-
линдров, см. у
Таблица 1-21
Эпюры изгибающих моментов и стрела прогиба
Обозначения: Р — сила, кгс\ 1 — расстояние между опорами, см; а и b — рас- стояние от опоры до точки приложения силы; Е=2,15 • 10е, кгс/см 2, — модуль упругости для стали; / — момент инерции сечения, см* (см. табл. 1—35)
Схема нагружения, эпюры изгибающих моментов Наибольший изгибающий момент, кгС'См Наибольшая стрела прогиба, см
м - Pl yWmax 4 Р1* *тах “ 48Е/
Схема нагружения; эпюры изгибающих моментов Наибольший изгибающий момент кгс см
Наибольшая стрела
прогиба, см
м -Pl
^тах 2
РР
Лпах“ 8£/
ГПТТ
^тах 12
РР
•'max — 384£ /
М = —
Jmax 8
, РР
max- 185£/
Динамика машин и механизмов
Основные формулы динамики машин
Таблица 1-22
Обозначения: Ддв — работа движущих сил за данный ©трезок времени, кгс'М\ Дп. с —работа полезных сопротивлений, кгс . м; Дв. с — работа вредных сопротивле- ний, кгс . м; Дв — работа сил собственного веса звеньев, кгс . м; ис — скорость поступа- тельного движения центра тяжести звена, м/сек; /с — момент инерции звена относи- тельно оси, проходящей через его центр тяжести, кгсм/сек*; Gm — вес маховика, кг; Dm —диаметр инерции маховика, м; со — угловая скорость вращения звена, \/сек.
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Уравнение движения ма- шины для отрезка времени /2 — й II ё i. 'Чэ Д X X ° toVa 1 1 QB •— Ю П II н- 11 а Vi и va— скорость звеньев в моменты вре- мени й /а (соот- ветственно), м/сек.
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Уравнение движения ма- шины в период пуска (разбега) = ^дв ^п. с -^в. с i -^в Знак при Дв определяется в зависимости от того, со- впадает или нет направле- ние сил веса с направле- нием движения звеньев. т — масса звена, кгс-сек2-м~~ 1
То же, при 01-02 = 0 (уста- новившееся движение) ^ДВ = ^П. С + ^в. С "F Ав
То же, в период остановки (выбега) ти* = ^п.с + -^в. с + ^в
Кинетическая энергия ме- ханизма в общем случае fK = 4-(TO'c + /X) 1с> кгс-м-сек2 1 О), сек
То же, одного звена £к = т(т^+//)
Статический момент цент- робежных сил инерции вра- щающегося динамически неуравновешенного звена — центробежный мо- мент инерции отно- сительно осей yz, кгс-м-сек2
Степень неравномерности вращения 5 = 2 <°П1ах ~~ шп11п _ штах шт!п _ штах ~~ шт1п шср б =1/200ч-1/300 — для ге- нераторов перемен- ного тока; б = =1/1004-1/200 —для генераторов посто- янного тока; б = = 1,804-1/150 — для стационарных дви- гателей внутренне- го сгорания и ком- прессоров; б = = 1/20 4- 1/100 для судовых двигате- лей; б = 1/54-1/30- для насосов
Маховой момент маховика, обеспечивающий заданную степень неравномерности движения машины Полный вес маховика I 'О ст S 1 «Г ОО О о е СО о и оо II $ V » ‘6s АИ — избыточная работа движущих сил (по диаграмме касатель- ных усилий), кгс-м,
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Силы, действующие в кривоин Силы в КШМ от давления газов. Для заданной индика- торной диаграммы (рис. 1-9) сила давления газов на пор- шень равна: ипно-шатунном механизме not t.D* Рг-^РГ = — Рг кгс> itD* P^ = FPZ = — P™KZC эилневого двигателя F — площадь порш- ня, см*; D — диаметр ци- линдра, см; р Г и Р2~ давление газов на 1 см* пло- щади поршня
четырехтактного двигателя
Таблица 1-23
Разложение сил давления газов в кривошипно-шатунном механизме (рис. 1*10)
Определяемая величина Формула Значение величин и их размерность
Усилие, действующее вдоль оси шатуна ₽ш =/Vcos 'э Рш, кгс]см*
Усилие, действующее пер- пендикулярно направлению движения поршня РН=РГ‘83 Рн, кгс1см*
Усилие, действующее вдоль оси кривошипа (радиальная сила) Рг = рш cos (а + 3) = = р cos <а +3) г cos 3 Рг, кгс1см*
Касательное усилие, вра- щающее кривошип (танген- циальная сила) /’m=/’msln(” + l’) = = Sin (а + 3) г cos 3 ’ Р = Р (Sin а + О,5Х81п2д А , щ г СОЗ 3 1 Рт ^5 Рг (sin а + 0,5 sin 2а) Р , кгс/см* . г X х= — отношение ра- диуса криво- шипа к длине шатуна; г, см; 1, см
Крутящий момент AI -- РтРт = Р Рг sln (g + кр т г cos 3 кгс' см кр
Опрокидывающий момент ^оп = -Vя- PFr sln<a+/> г cos 3 ЛГОП, кгс см Н, см ^оп= ^кр
Угол р (см. рис. 1-10) находится сле-
дующим образом: из точки О (рис. 1-11)
произвольными радиусами, равными со-
ответственно гЛ и г, проводят две кон-
Рис. 1-10. Разложение сил давления газов
центрические окружности. Для задан-
ного угла а проводится радиус ОА и
из точки D его пересечения с вспомога-
тельной окружностью проводят пря-
Рис. 1-11. Графическое
определение угла оси
шатуна
мую DE параллельно оси цилиндра до
пересечения с наружной окружностью.
Точка Е соединяется с центром О, тем
самым определяется угол 0 положения
оси шатуна.
Силы веса КШМ (табл. 1-24)
учитываются при
Рв > 0,015/%.
Таблица 1-24
Приведенные массы и веса
КШМ судовых двигателей,
отнесенные к единице площади
поршня
Тип двигателей Масса в кг!см'1 (вес кгс!см2)
поступа- тельно- движу- щихся деталей ть<рь> неуравно- вешенных вращаю- щихся деталей
Малооборотные: Тронковый .... 0,25-0,60 0,70-1,2
Крейцкопфный . . Двойного действия 0,70-1,30 1,20-1,50 0,90-1,40
Среднеоборотные: С силуминовыми или тонкостен- ными чугунными и стальными поршнями . . . 0,10-0,20 0,15-0,25
С толстостенными чугунными поршнями . . . Высокооборотные: Тронковые’ .... 0,15-0,30 0,025-0,07 0,03-0,10
Силы инерции вращаю-
щихся масс (центробежные силы)
КШМ определяются по формуле
Рг^ = тгг<^ кгс!см2,
где г — радиус кривошипа коленча-
того вала, см\
пп
со = ---угловая скорость вращения
коленчатого вала, \/сек\
п — число оборотов коленчатого
вала, об!мин.
Силы инерции от поступа-
тельно-движущихся масс учи-
тываются при силовом анализе так же,
как и силы веса, если
Ру>0,015рг.
Силы инерции от поступательно-дви-
жущихся масс КШМ находят по фор-
муле
Pj = — тьг^ (cos я ± X cos 2а) =
= Pj + PXj KlCjCM2,
где знак (—) — соответствует движе-
нию поршня от
н. м. т. к в. м. т.;
р! = zzz^rci)3 cosa —силы инерции 1-го
порядка (изменяются
один раз за оборот
вала);
py = /nfcra)aXcos2a—силы инерции 2-го
порядка (изменяются
два раза за оборот
вала),
или графическим построением (рис. 1-12).
F 1 2 J 4 D
Рис. 1-12. Графическое построение сил
инерции от поступательно-движущихся
масс КШМ
На рис. 1-12 вспомогательные вели-
чины определяются по выражениям:
Pj max = тьг<!>> (1 + X);
Pj mln = тьгир (1 — X);
EF = Зтя/Агсо2.
Силы, действующие в деталях КШМ
с учетом сил инерции и веса. Движу-
щие силы равны:
Рд = РГ + Pj + Рв кгс!см\
Для заданных а и 0 мгновенные зна-
чения сил Рш, Рн, Рг, Рт и момен-
тов Мкр и Мои с учетом сил инерции и
веса находят по формулам табл. 1-23,
в которых давление газов Рг заменяется
движущей силой Рд, определяемой при
построении развернутых диаграмм сил
Рг, Pj и Рв (рис. 1-13).
Определение движущего усилия Рд:
находят значение Рг по углу а пово-
рота кривошипа коленчатого вала. Для
этого из центра О радиусом г (в мас-
штабе чертежа) описывают полуокруж-
ность (см. рис. 1-9), откладывают no-
г.
правку Брикса и из точки 01 прово-
дят лучи на равном угловом расстоянии
друг от друга. Проектируя точки пере-
сечения лучей с полуокружностью на
ось абсцисс, определяют величину Рг
для переменных углов а;
строят развернутую индикаторную
диаграмму двигателя (см. рис. 1-13, а),
Рис. 1-13. Развернутые диаграммы четырехтактного двигателя:
а — давления газов Рг; сил инерций Ру и сил веса PQ одного цилиндра; б — тангенци-
альной силы Рт одного цилиндра; в — тангенциальной силы Е Рт многоцилиндрового
двигателя
принимая за ось абсцисс линию атмо-
сферного давления;
откладывают вниз от оси абсцисс ли-
нию веса с ординатой Рв (в масштабе
диаграммы);
строят, в том же масштабе, кривую
сил инерции Pj, откладывая их орди-
наты от линии веса. Разность ординат
Рг и Pj дает движущее усилие Рд для
каждого положения поршня (Рд — счи-
тается положительным, если направле-
ние его совпадает с направлением дви-
жения поршня);
определяют (см. табл. 1-23) касатель-
ное усилие Рта для ряда значений а и
строят диаграмму касательных усилий
(см. рис. 1-13, б);
определяют среднюю тангенциальную
силу , получаемую путем деления
суммы площадей, расположенных меж-
ду кривой Рт и осью абсцисс на длину
развернутой диаграммы. Если средняя
тангенциальная сила Р% найдена пра-
вильно, то
/1 + /з + А = А + Л + /в-
Для определения средней суммарной
тангенциальной силы многоцилиндро-
вого двигателя ось абсцисс раз-
вернутой диаграммы тангенциальных
сил одного цилиндра делится на число
цилиндров. Полученные участки (пе-
риоды) делятся на равное число отрез-
ков (не более 10), ординаты которых
Нумеруются (0, 1, 2, 3,..., 10). Одно-
именные ординаты периодов, обозначен-
ные одними цифрами, алгебраически
складываются и наносятся на разверну-
тую тангенциальную диаграмму. Полу-
ченные точки дают периодическую кри-
вую — диаграмму тангенциальных сил
многоцилиндрового двигателя (см.
рис. 1-13, в).
Среднее тангенциальное усилие опре-
деляют по формуле
УР'₽ = 71 620-^-,
т Frri
где Ni и п — мощность (и. л. с.) и
обороты (об/мин) дви-
гателя;
2 Рт = — Для четырехтактного
двигателя;
— Для двухтактного дви-
гателя простого дей-
ствия;
Q.P'Z
Zj Pm = —к-------Для двухтактного дви-
гателя двойного дей-
ствия;
Pi — среднее индикаторное
давление, кгс/см2\
z — число цилиндров.
Напряжения кручения в валопроводе:
максимальные
ттах = P^xFr кгс1см2’
минимальные
'mln = кгс1см2;
средние
тср = + Тт1п , кгс\см^,
амплитудные
т = ± KZcjcM2.
,vr nd3 _
w d — см3 — момент сопротивле-
ния скручиваемого
участка валопровода
диаметра d, см.
Уравновешивание машин и механиз-
мов. Внешняя неуравновешен-
ность — наличие периодических сил и
их моментов, передающихся на фунда-
мент и влекущих за собой неспокойный
ход и вибрацию машины. Внутрен-
няя уравновешенность — спо-
собность конструкции машины противо-
стоять действию неуравновешенных сил.
Условия полной уравнове-
шенности — геометрические суммы
всех сил инерции и их моментов соот-
ветственно равны нулю.
Уравновешивание поршневых двига-
телей. Искусственное уравно-
вешивание — применение противове-
сов, устанавливаемых на щеках колен-
чатого вала или динамических противо-
весов. В некоторых случаях веса посту-
пательно-движущихся масс КШМ (пор-
шней или поршневых штоков) изменяют.
Естественное уравновеши-
вание— выбор оптимальных схем за-
клинки кривошипов коленчатого вала,
при которых достигаются минимальные
величины суммарных сил инерции вра- ?
щающихся масс 2 Pfj » поступательно-
движущихся масс 1-го и ^'го
(S ) порядков; суммарных момен-
тов от сил инерции вращающихся масс
(S -^/) > от сил инеРПии поступатель-
но-движущпхся масс 1-го (2 /) и 2-го
(2^/) порядков и гармонических со-
ставляющих опрокидывающего мо-
мента Моп.
Условия уравновешенности многоци-
линдрового поршневого двигателя:
• Z Z
= 0;
1 1
Z Z
2 Р] - 2 тьг^2 cos а = 0;
1 1
Z Z
2 “ 2 cos 2а = 0;
1 1
Z Z
2 м' = 2 тггМ = °;
1 1
Z Z
2 2 тьг^1 cos а = о;
1 1
Z Z
2 Aly = 2 тпьг<йЧ COS 2а = О,
1 1
где / — расстояние от оси рассматри-
ваемого цилиндра до плоско-
сти симметрии (центра тя-
жести) двигателя, см\
z — число цилиндров двигателя;
а — угол поворота коленчатого
вала по направлению враще-
ния, измеряемый от первого
цилиндра.
Уравновешивание роторов и дисков
судовых механизмов—см. гл. 21.
КОЛЕБАНИЯ
Колебания могут быть стационарные
(с постоянной амплитудой) и нестаци-
онарные (затухающие и возрастающие).
Колебания различают свободные (соб-
ственные), вынужденные и резонансные;
крутильные и прямолинейные (продоль-
ные и поперечные).
Свободные колебания возникают под
действием сил упругости деформирую-
щихся участков деталей машин после
однократного воздействия возмущаю-
щих сил или моментов.
Вынужденные колебания — незату-
хающие колебания, совершающиеся
вследствие непрерывного воздействия
периодически изменяющихся возмуща-
ющих сил или моментов.
Резонансные колебания возникают
в деталях машин при совпадении ча-
стоты собственных колебаний с час-
тотой возмущающих сил или мо-
ментов.
Цикл — полная совокупность повто-
ряющихся значений периодически изме-
няющейся величины.
Период Г, сек — промежуток вре-
мени одного полного цикла.
Частота — число циклов, соверша-
ющихся в единицу времени. Единица ча-
стоты — герц (колебание в секунду)
1 __i
пс = сек \
Частоту выражают числом циклов
в минуту
яе = 60яс = -у- кол/мин,
или круговой частотой ч со — числом ко-
лебаний в 2л секунд
о 2тс -1
о» = 2кмс = — сек
Соотношение между со и пе:
ле = — о) = 9,55 ю кол1мин.
Гармонические колебания — происхо-
дят по закону синуса или косинуса
ср = Л sin (y&t + Ф),
где ф — отклонение колеблющейся точ-
ки в рассматриваемый мо-
мент времени /;
А — максимальное отклонение ко-
леблющейся точки от равно-
весного состояния, называе-
мое амплитудой;
v — порядок гармоники (при v=l
гармоника называется основ-
ной; при v = 2, 3,... соответ-
ственно, второго, третьего и
т. д. порядка);
ф — постоянная, называемая на-
чальной фазой колебания (мо-
мент начала отсчета вре-
мени) .
Формы колебаний определяются
графической зависимостью между ампли-
тудами колебаний масс и различаются
по числу узлов (одноузловые, двухузло-
вые, трехузловые и т. д.). Для каждой
частоты свободных колебаний харак-
терна своя форма колебаний. В узлах
амплитуда колебаний равна нулю.
вилах классификационных обществ и
Регистра СССР приводятся нормативы
только по крутильным колебаниям ва-
лопроводов.
Крутильные колебания по-
являются вследствие неравномерного
крутящего момента и упругих свойств
валопровода.
Свободные крутильные колебания воз-
никают за счет сил упругости системы
валопровода после прекращения дей-
ствия внешнего крутящего момента.
В зависимости от конструктивных осо-
бенностей силовой установки изменя-
ются форма и частота свободных коле-
баний.
Вынужденные крутильные колебания
валопровода происходят под влиянием
Таблица 1-25
Колебания одномассовой системы. Прямолинейные и крутильные колебания
Обозначения: Р, кгс — возмущающая сила, М, кгс . см — возмущающий момент; С, кгс . ом-i и С, кгс • см/рад — жесткость системы соответственно при прямолинейном и крутильном колебаниях; т, кгс . сек*. см-i — масса системы; /, кгс . см. сек* — момент инерции массы; v — коэффициент затухания (демпфирования) колебаний.
Определяемая величина Прямолинейные колебания Крутильные колебания
Формула Размерность величины Формула Размерность величины
Основная формула колебаний Период колебаний Собственные час- тоты колебаний Амплитуда выну- жденных колебаний при наличии синусо- идальной возмущаю- щей силы Р = - Си При шс = со И v -► 0 А -► ОО шс — частота возмущающей силы Ср см Т сек пссек~ 1 ш сек~~ 1 А см М = - С? рад Т сек пс сек~1 со сек~1
Колебания многомассовых систем.
Валопроводы судовых энергетических
установок подвержены продольным, из-
гибным и крутильным колебаниям. В Пра-
переменного возмущающего момента —
в основном от давления газов и сил
инерции поступательно-движущихся
масс КШМ (двигатели внутреннего сго-
рания) и от гребного винта (паровые
или газовые турбины).
Возмущающий момент
AfKp = Afcp + Alt sin (cDjf 4- фО +
+ Л12 sin (^ + ф2) + ... +
4-Afv sin (o>vZ +фу),
где Л1Ср — средний крутящий момент
(колебаний не возбуждает);
— амплитуда синусоидальной
составляющей возмущаю-
щего момента v-ro порядка
(амплитуда гармонической
составляющей возмущаю-
щего момента v-ro порядка);
—частота и начальнзя фаза
момента.
Порядок v гармонической составляю-
щей возмущающего момента — отноше-
ние периода одного оборота коленча-
того вала Т к периоду данной гармо-
ники 7\
Из всех гармонических составляющих
возмущающего (крутящего) момента
в двигателях внутреннего сгорания су-
щественными являются составляющие,
имеющие следующие порядки.
В четырехтактных двигателях:
Vmin=0,5; vi = l,0; Vi,5=1,5;
V2 = 2,0 и Т. Д. Vmax =16,0.
В двухтактных двигателях:
Vmin = l,0; v2 = 2,0; v3=3,0;
V4 = 4,0 и T. Д. Vmax=20,0.
Критическое число оборо-
тов. Число оборотов, при котором воз-
никают резонансы (совпадение какой-
либо частоты свободных колебаний с
частотой гармонической составляющей
возмущающего момента), называется
критическим, его находят из выражения
где v — порядок резонирующей гармо-
ники.
Допускаемые напряжения (тДОн) от
резонансных и нерезонансных вынуж-
денных колебаний - при длительной ра-
боте не должны превышать величин,
определяемых по следующим формулам
Регистра СССР.
Для коленчатых валов главных дви-
гателей и гребных валов:
т = 4-
доп -1-
± (460 — 4 V~d —130 —) кгс\см 2 ;
\ лр/
для промежуточных и упорных валов
тдоп“ i
±(700-6/^ — 200—^ кгс)см2 ;
\ ЛР/
для коленчатых валов двигателей, ра-
ботающих на генераторы, а также для
валов генераторов в диапазоне оборо-
тов от 0,85 до 1,05 пр
Son = ± (230 — 2 /5) кгс1см3,
где d — диаметр вала в наиболее сла-
бом сечении, мм\
п — исследуемое число оборотов
в минуту;
Пр — расчетное число оборотов
в минуту.
п=пр— для судов, главные двигатели
которых длительно эксплуатируются при
оборотах ниже расчетных (буксиров,
рыболовных траулеров и т. п.).
Допускаемые напряжения тдоп для
зон оборотов, запретных для длитель-
ной работы, но через которые допуска-
ется быстрое прохождение, не должны
превышать величин, определяемых по
следующим формулам.
Для коленчатых валов главных дви-
гателей и гребных валов
т — От
доп * иДОП ’
для промежуточных и упорных валов
т = 1 7 Т !
доп *»' ДОП»
для коленчатых валов двигателей, ра-
ботающих на генераторы, а также для
валов генераторов
тдоп == $тдоп •
В тех случаях, когда резонансы име-
ют место в зонах оборотов (0,85-4-1,05) пр,
напряжения от них не должны превы-
шать -^“^доп-
Формулы для определения тдоп не-
действительны для диапазона (0,85-4-
-4-1,05) Пр, в котором наличие запретных
зон не допускается. Допускаемые на-
пряжения только от крутильных коле-
баний даны применительно к валам,
изготовленным из стали с пределом
прочности от 44 до 52 кгс!см2.
Применение сталей с улучшенными
характеристиками, не может служить
основанием для увеличения норм допу-
скаемых напряжений.
Внешними признаками критических
чисел оборотов являются повышенная
метра отдельных участков валопровода,
постановкой противовесов и гидро-
муфты.
Гасители крутильных колебаний.
Основным элементом гасителей кру-
тильных колебаний (рис. 1-14) является
маховая масса (успокоитель), которая
соединяется со ступицей (корпусом),
жестко закрепленной на свободном
конце коленчатого вала, связью в виде
сухого трения, вязкой жидкости, паке-
тов пружин или пальцев.
Рис. 1-14. Гасители крутильных колебаний:
а — демпфер сухого трения; б — жидкостный демпфер; в — пружинный демпфер;
г — маятниковый антивибратор; 1 — маховая масса; 2 — ступица; 3 — поверхность сухого
трения; 4 — вязкая жидкость; 5 — пакеты пружин; 6 — пальцы
вибрация двигателя, снижение его мощ-
ности, нагрев отдельных участков си-
стемы валопровода.
Запретная зона оборотов определя-
ется равенством действующих и допу-
скаемых напряжений с увеличением
в обе стороны на 0,03 расчетного числа
оборотов; если напряжения выше до-
пускаемых находятся до рабочего или
в пределах рабочего числа оборотов,
последние необходимо проходить с воз-
можно большой скоростью. Смещение
запретной зоны оборотов двигателя за
пределы рабочих достигается при по-
стройке изменением массы маховика,
масс деталей КШМ, изменением диа-
Инерция массы успокоителя снижает
колебания угловой скорости коленча-
того вала, чем достигается уменьшение
амплитуд крутильных колебаний всей
системы валопровода и возникающих
в его сечениях дополнительных напря-
жений (рис. 1-15).
Демпферы отличаются от антивиб-
раторов тем, что в них происходит рас-
сеивание энергии крутильных колеба-
ний. В антивибраторах рассеивание
энергии крутильных колебаний не про-
исходит.
Обработка торсиограмм. По Прави-
лам классификационных обществ (Ре-
гистра СССР и др.) результаты расчета
один оборот коленчатого вала двига-
теля) .
На торсиограмме (рис. 1-16), снятой
универсальным механическим прибором
Гейгера, нанесены кривые амплитуд ко-
валопроводов вновь строящихся голов-
ных судов, а также при модернизации
силовых установок должны быть под-
тверждены торсиографированием.
Торсиографирование должно охваты-
Рис. 1-15. Амплитуды колебаний четырехтактного двигателя:
1 — без демпфера; 2 — с демпфером
максимально возможной мощности и
максимально возможных оборотов.
Для записи крутильных колебаний
(торсиограмм) применяются механи-
ческие и электрические торсиографы.
Записи на ленту торсиографа наносятся
для нескольких чисел оборотов двига-
теля от положения «стоп» до макси-
мальных. Во время записи показаний
торсиографа число оборотов двигателя
Zq^-Smm
Рис. 1-16. Торсиограмма с кривыми:
1 — главного пера; 2 — отметчика времени;
3 — отметчика числа оборотов
поддерживается постоянным. Обработка
торсиограмм сводится к определению
амплитуды колебаний, числа оборотов
двигателя и порядка гармоник возму-
щающих моментов (число колебаний за
Амплитуда колебаний
9/7
где 2а = 5 мм — удвоенная амплитуда,
равная размаху глав-
ного пера торсиографа;
/и=3 — масштаб пера торсио-
графа;
Рш=90 мм — диаметр шкива на при-
ставке к свободному
концу вала (или на
гребном валопроводе).
Число оборотов двигателя
W 1340 X 2,22 ..
п= — ---------— = 123 об/мин,
где v=1340 — число собственных ко-
лебаний отметчика вре-
мени (вибратора) в ми-
нуту, указываемое на
торсиографе;
/1 = 24,2 мм — длина ленты торсио-
граммы на участке од-
ного оборота вала;
1 = 2,22 м— длина линии торсио-
граммы по линии от-
метчика времени, соот-
ветствующая одному ко-
лебанию вибратора.
За один оборот вала на торсиограмме
записано 4 полных колебания (колеба-
ния 4-го порядка).
Амплитуды колебаний по торсио-
граммам, полученным при помощи тор-
сиографов (ЭТ-1 и «Диза Электроник»),
определяются формулой
л = А Лт рад,
где h — размах колебаний записы-
ваемого процесса на тор-
сиограмме, мм\
ат
лт = — масштаб записи, определя-
емый по данным тарировки,
рад!мм\
ат — тарировочная закрутка тор-
сиографа;
И — отметка на осциллограмме,
соответствующая тариро-
вочной закрутке, мм.
Амплитуды напряжений в
валу при торсиографировании с тензо-
датчиками определяются по графику
статической тарировки, представленному
обычно в виде зависимости Я = /(тт),
где Н — отклонение тарировочных ме-
ток на ленте осциллографа,
ММ',
Тт — соответствующее ему напря-
жение, кгс-см~2.
Амплитуды напряжений
h , .о
т = -у k кгс1см i
где h, — размах колебаний записыва-
емого процесса на торсио-
грамме (осциллограмме), мм;
k = — масштаб записи, кгс-см-2/мм.
п
Для определения запретных зон чи-
сел оборотов двигателя строят кривые
изменения дополнительных напряжений
от крутильных колебаний в опасном се-
чении валопровода и допускаемых на-
пряжений (по Правилам Регистра),
точки пересечения которых определяют
запретную зону оборотов.
Продольные колебания валопроводов
вызываются: радиальными силами в кри-
вошипно-шатунном механизме главного
двигателя внутреннего сгорания; кру-
тильными колебаниями; пульсирующим
упором гребного винта.
Радиальные силы, действующие на
мотылевые шейки коленчатого вала в по-
перечном направлении, изгибают каждое
из его колен и одновременно с этим при
достаточно жестких щеках сближают
или раздвигают рамовые шейки одну по
отношению к другой (см. рис. 1-10).
Крутильные колебания могут вызвать
продольные из-за действия осевых со-
ставляющих сил от момента сил упру-
гости в косозубых нешевронных зубча-
тых передачах и муфтах с трапециевид-
ной формой кулачков и вследствие сил
реакции воды при большой амплитуде
крутильных колебаний гребного винта.
При больших амплитудах продольные
колебания являются причиной крупных
аварий (поломок коленчатых валов, раз-
рушения упорных подшипников и
муфт), фретинг-коррозии вкладышей
подшипников и увеличения вибраций
корпуса судна.
~80 "90 100 'ПО КО 130
п т об/мин
Рис. 1-17. Демпфер вязкого трения:
а — поперечный разрез; / — поршень;
2 — цилиндр; 3 — калиброванное отверстие;
4 — масляная камера; б — кривые эффективности
работы /, II и III — соответственно при
диаметрах калиброванных отверстий в поршне:
15; 10 и 0 мм; IV — кривая амплитуд колебаний
без демпфера
На некоторых дизельных установках
ставят демпферы вязкого трения
(рис. 1-17, а), которые позволяют сни-
зить амплитуды продольных колебаний
до безопасных значений. Поршень дем-
пфера соединен со свободным концом
коленчатого вала и перемещается в осе-
вом направлении в цилиндре, заполнен-
ном маслом. Цилиндр демпфера жестко
соединяется с картером двигателя. Эф-
фективность работы демпфера (см.
рис. 1-17,6) зависит от размеров кали-
брованных отверстий в поршне, выпол-
няющих роль перепускных каналов
между масляными камерами демпфера.
Вибрация турбин. Вибрацию турбо-
агрегата во время работы контролируют
путем замера двойной амплитуды ви-
брации (табл. 1-26) на каждом подшип-
нике в трех направлениях: вертикаль-
ная вибрация измеряется по верхней
крышке подшипника над серединой
шейки, продольная вибрация — на уров-
не горизонтального разъема вдоль оси
вала, поперечная вибрация — на уровне
горизонтального разъема перпендику-
лярно оси вала. Измерение амплитуды
вибрации производится с помощью виб-
рометра или вибрографа. В случае от-
сутствия приборов, под простейший ви-
братор можно приспособить индикатор
с круговой шкалой.
Таблица 1-26
Нормы
для оценки вибрации турбин
(ориентировочные)
Скорость вращения ротора, об1мин Двойная амплитуда колебаний, мм
Отлично Хорошо Допустимо
До 1000 0,05 0,07 0,10
„ 1500 0,04 0,06 0,08
w 2000 0,03 0,05 0,07
. 2500 0,025 0,04 0,06
w 3000 0,02 0,03 0,05
, 4000 0,01 0,02 0,03
w 5000 0,005 0,01 0,02
Турбоагрегаты, после ремонта, дол-
жны иметь оценку по вибрации не ниже
«хорошо».
При устранении причин вибрации
в первую очередь проверяется и ис-
правляется ось ротора; при малой вели-
чине биения можно произвести проточку
шеек и балансировку ротора, при боль-
ших биениях необходимо произвести
правку вала, а затем устранить неба-
ланс.
Для оценки вибрации лопаток турбин
определяется частота колебаний ло-
патки в покое и динамическая частота
пакета.
Частота колебаний лопатки в покое
(статическая частота)
где Et — модуль упругости материала
при рабочей температуре в сту-
пени;
/л—длина рабочей лопатки, см;
/ — приведенный момент инерции,
см2; /=0,2/в+0,8/о (здесь
/в — момент инерции сечения
лопатки у вершины; /0 —
то же, у корня, см2);
F — приведенная площадь сечения
лопатки; Г=0,8Гв+0,2Го (здесь
Гв — площадь поперечного се-
чения у вершины, см2; Fo —
то же, у основания, см2);
— масса 1 см3 материала, кг.
Частота собственных колебаний лопа-
ток не должна совпадать или быть крат-
ной числу оборотов турбины (In, 2п, Зп
и т. д.).
Динамическая частота колебаний па-
кета лопаток связана с резонансным
числом оборотов следующим выраже-
нием:
fd = *«кр = ]/" /ст + Влкр •
где k — целое число (1, 2, 3, 4,...) —»
кратность колебаний;
пКр — критическое (резонансное) число
оборотов ротора.
Тогда
<. _ fd _ /ст
б/со
В =0,72-^ — 1
(коэффициент, учитывающий влияние
центробежных сил на жесткость пакета
лопаток).
б/Ср — средний диаметр ступени, см.
Необходимо, чтобы при малых k
число пкр не совпадало с рабочим чис-
лом оборотов турбины; чем меньше ко-
эффициент кратности, тем больше ра-
бочее число оборотов должно отли-
чаться от резонансного.
Запасы по резонансу (числу оборотов)
определяют из уравнения
Дл ------------ 100 %.
Ло
Для определения запаса по частоте
можно воспользоваться формулой
где fd — динамическая собственная ча-
стота колебаний пакета, под-
считанная для рабочего числа
оборотов, гц\
п0 — рабочее число оборотов ро-
тора в секунду.
Таблица 1-27
Нормы для оценки вибрации
лопаток по запасам от резонанса
(по Ап)
Кратность Вибрационная характеристика лопаток диска
удовлетвори- тельная, если запас от резонанса не меньше, % неудовлетво- рительная, если запас от резонанса меньше, %
2 15 15
3 8 8
4 6 6
5 5 5
6 4 4
Отстройка собственных частот колеба-
ний от резонанса требует изменения
жесткости облопачивания. Для этого не-
обходимы: уплотнение посадки хвостов
лопаток, прошивка лопаток дополни-
тельной проволокой, улучшение качества
пайки бандажной проволоки отдельных
пакетов или всего лопаточного аппарата
диска, замена отдельных лопаток в па-
кетах или целых пакетов, подрезка ло-
паток по высоте выше скрепляющей
проволоки и другие мероприятия.
Резонансные числа оборотов ротора
удобно определять по диаграмме (рис.
1-18), где по оси абсцисс отложены
числа оборотов в секунду, по оси орди-
нат — частоты колебаний лопаток (па-
кетов) в периодах в секунду. По фор-
муле для fd строят кривую динамической
частоты колебаний лопаток (пакетов).
Из начала координат проведены лучи
(1, 2, 3, 4 и т. д.), соответствующие раз-
личной кратности колебаний. Например,
ординаты луча 1 в шесть раз больше его
абсциссы. Абсциссы точек пересечения
лучей с кривой fd соответствуют резо-
нансным числам оборотов.
Рабочее число оборотов турбины ле-
жит обычно между двумя резонансными
числами оборотов различной кратности.
Рис. 1-18. Диаграмма резонансных чисел оборотов
Так как наиболее опасным является
совпадение частот при низкой кратности
(< 4), то необходимо обеспечивать бо-
лее высокую частоту собственных коле-
баний лопаток (пакетов).
Вибрация корпуса судна. Периодиче-
ские силы, действующие на корпус
судна и вызывающие его вибрацию, де-
лятся на следующие категории: силы»,
обусловленные работой гребных винтов;
силы, возникающие при обтекании вы-
ступающих частей корпуса судна при
больших скоростях хода; неуравнове-
шенные силы инерции вращающихся и
возвратно-движущихся масс отдельных
механизмов судна и, особенно, главной
силовой установки.
Корпус судна имеет ряд форм соб-
ственных колебаний. Каждой форме соб-
ственных колебаний корпуса судна со-
ответствует своя частота, зависящая от
массы и жесткости корпуса судна.
Основная собственная частота (первый
тон колебаний — двухузловая вибрация)
является наименьшей по величине ча-
стотой свободных колебаний.
Первая категория сил. При работе
гребных винтов возбуждаются три выра-
женных типа колебаний: с частотой,,
равной числу оборотов гребных винтов-
(вибрация первого порядка); с частотой,
равной произведению числа лопастей
гребного винта на число его оборотов
(вибрация третьего порядка при трех-
лопастном винте, четвертого порядка при
четырехлопастном винте и т. д.), и с ча-
стотой, равной удвоенному произведению
числа лопастей гребного винта на число
его оборотов (вибрация шестого порядка
при трехлопастном винте и т. д.).
На судах с четырехлопастными греб-
ными винтами имеют место колебания
с частотой, равной удвоенному числу
оборотов гребного винта (вибрация
второго порядка).
Вибрация корпуса судна с частотой
первого порядка вызывается различием
шага отдельных лопастей, механической
неуравновешенностью гребных винтов и
погибью линии валопровода.
Вибрацию корпуса судна с частотой,
равной произведению числа лопастей
гребного винта на число его оборотов,
вызывают пульсирующие гидродинами-
ческие силы, зависящие от неравномер-
ности поля скоростей в диске винта,
числа лопастей винта и относительного
зазора между окружностью диска греб-
ного винта и поверхностью корпуса
судна или его выступающими частями.
Вторая категория сил возникает на
больших скоростях хода судна при ка-
витационном обтекании его выступаю-
щих частей и передается корпусу судна.
Их частота определяется скоростью
хода судна и гидродинамическими ха-
рактеристиками обтекаемого профиля.
Амплитуда колебаний корпуса судна
при действии на него сил, возникающих
при обтекании выступающих частей,
в некоторых случаях соизмерима с ам-
плитудами от пульсирующих гидродина-
мических давлений гребных винтов.
Третья категория сил обусловлена воз-
действием на жесткие связи корпуса
судна неуравновешенных инерционных
сил и моментов, возникающих при ра-
боте поршневых двигателей (силы инер-
ции вращающихся масс и поступательно-
движущихся масс КШМ и моменты от
этих сил и опрокидывающий момент от
сил давления газов).
Результирующая центробежных (вра-
щающихся масс) сил инерции, а также
суммарный момент этих сил имеют ча-
стоту, равную оборотам коленчатого
вала двигателя, и воспринимаются его
фундаментом.
Так как силы инерции первого и вто-
рого порядков поступательно-движу-
щихся масс действуют в плоскостях
КШМ, находящихся у многоцилиндро-
вых двигателей на различных расстоя-
ниях от центра тяжести двигателя, то,
кроме этих сил, появляются дополни-
тельно моменты первого и второго по-
рядков, стремящиеся повернуть двига-
тель относительно его центра тяжести.
К фундаменту двигателя передается
также неуравновешенный результирую-
щий опрокидывающий момент.
При работе турбинных установок не-
уравновешенных инерционных сил и мо-
ментов, как правило, не возникает.
Таблица 1-28
Причины вибрации конструкций корпуса судна
Конструкция Причины вибрации
Днищевые перекрытия в районе гребных винтов Днищевые перекрытия в районе машинного от- деления Наружная обшивка Кронштейны гребных валов на двухвинтовых судах Валопровод Рулевое устройство Платформы и переборка Палубные перекрытия Надстройки, рубки Мачты, антенны Примечание. Общая вибрация корпус всех корпусных конструкций, указанных в таблиц новной возбуждающей силой. Гребной винт Гребной винт, силовые установки, периодиче- ские усилия от валопровода Гребной винт, механизмы, обтекание корпуса потоком воды Гребные винты, валопровод, обтекание потоком воды Гребной винт, главный двигатель, валопровод Гребной винт, обтекание потоком воды Гребной винт, силовые установки и механизмы Гребной винт, механизмы, общая вибрация корпуса Общая вибрация корпуса, силовые установки и механизмы Общая вибрация корпуса а может возбуждать местную вибрацию почти ;е; для надстроек, рубок и мачт она является ос-
Вибрация отдельных групп кон-
струкций корпуса возбуждается, как
правило, определенными видами пери-
одических сил (табл. 1-28).
Оценка уровня вибрации производится
для морских судов по «Временным тех-
ническим нормам вибрации морских
транспортных судов», утвержденным
Регистром СССР.
Общая вибрация корпуса судна на
ходу, а также вибрация основного обо-
рудования и механизмов являются до-
пустимыми, если амплитуды перемеще-
ний и ускорений не- превосходят значе-
ний, указанных в табл. 1-29.
Допускаемая амплитуда колебаний при вибрации
Таблица 1-29
Конструкции механизмов и оборудования Диапазон частот, кол/мин Допускаемая амплитуда колебаний, мм
Кормовая оконечность До 200 От 200 до 1500 0,80 1,5X10*4-85 УУ . №
Палубные и жилые помещения До 200 0,40
От 200 до 1500 0,75X10*4-42 УУ №
Гребной и промежуточный валы До 1500 0,5—2,8/У 10-4
ГТЗА (редуктор и подшипники), упорный подшипник (верх) До 850 0,35
Более 850 0,25x10я №
Вспомогательные механизмы и теплообменные аппараты Неамортизиро- ванные 0,25
Амортизированные 0,50
Навигационное и радиотехниче- ское оборудование До 300 1,0
От 300 до 1500 300 N
Неамортизированные ДВС (верх) До 1000 0,50
Более 1000 0,50хЮ8 №
Амортизированные ДВС (верх) До 1000 0,30
Более 1000 0,30 N
Неамортизированные роторные механизмы (верх) Примечание. N — частота i От 400 до 2000 0,20-6,5хЮ“б N
Более 2000 солебаний в минуту. 0,23X10° №
Наиболее вредные для человека виб-
рации находятся в двух зонах частот:
4—7 гц и 20—30 гц, при явлениях ре-
зонанса (при совпадении частот возму-
щающих сил с частотой собственных
колебаний отдельных органов человека).
На рис. 1-19 приведены кривые пре-
дельно допустимых значений амплитуд А
вибраций, зависящих от назначения
помещения и времени пребывания в нем
судового экипажа, и сравнительная
кривая, определяющая уровень вибра-
ции кормовой оконечности судна по
нормам Регистра СССР.
Для измерения вибрации применя-
ются механические приборы типов: ви-
брограф «Гейгер», тастограф и виброщуп.
Л — для кормовой оконечности судна по нормам
Регистра (сравнительная); 2 — для помещений,
где члены экипажа пребывают не более часа за
вахту; 3 — для центральных постов управления
главными двигателями и помещений, где члены
экипажа пребывают в течение всей вахты;
4 — для жилых помещений и медсанблока
Из электрической аппаратуры применя-
ется комплект приборов К001 с ос-
циллографами Н-700 и Н-004. Для про-
изводства измерений вибрации машин и
отдельных корпусных конструкций,
а также для балансировки механизмов
может применяться универсальный ба-
лансировочный прибор УБП-1.
Амортизирующие крепления механиз-
мов и оборудования. Применяют виб-
роизолирующие, противоударные и зву-
коизолирующие амортизационные креп-
ления (рис. 1-20).
Амортизация судового оборудования
осуществляется обычно с использова-
нием двухпластинчатых резино-металли-
ческих амортизаторов типов: АП, КАС
Таблица 1-30
Зазоры между диском гребного винта
и корпусом судна
Зазор
Рекомен-
дуемые
По Прави-
лам Реги-
стра СССР
Примечание. Зазор в числителе —
для пятилопастных винтов, в знаменателе —
для четырехлопастных.
Зазоры — в долях диаметра винта.
Таблица 1-31
Основные характеристики аппаратуры для измерения
вибрации и балансировки
Характеристика Виброграф „Гейгер“ Тастограф Виброщуп ВР-1 К001 УБП-1
Диапазон частиц, гЦ Диапазон амплитуд, мм Регистрация Погрешность измерений, % Отметка времени Вес, кг 5—340; с до- полнительной массой от 2,5 гц 0,03-7,5 Бумажная лента ±0,5 1500 кол}мин 8,6 8-340 0,005-20 Бумажная лента 6000 кол/мин 1,5 5-1000 0,03-3 Бумажная лента 1 сек 1,6 2-200 До 1 Осцилло- граф ±(54-10) 8 15-100 0,15 Стрелоч- ный прибор ±8 9
и АР (рис. 1-21) и амортизаторов типа Амортизаторы АКСС-И менее жестки,
АКСС (рис. 1-22). и имеют более высокие вибрационные-
Рис. 1-20. Схема установки амортизаторов:
а — общая и б — частичная амортизация агрегатов, 1 — источник энергии; 2 — соединительная муфта:.
3 — приемник энергии; 4 — рама агрегата; 5 — судовой фундамент; 6 — амортизаторы
качества, чем амортизаторы АКСС-М.
Однако при использовании последних
легче предотвратить резонансы с часто-
тами ходовой вибрации и обеспечить-
меньшие отклонения амортизированного
оборудования при качке. Амортизаторы
АКСС, в отличие от двух пластинчатых
/ — наружная скоба с отверстиями для креп-
ления к фундаменту; 2 — нижняя планка
3— резиновый массив; 4 — внутренняя втулка
с резьбовым отверстием для крепления к ра-
ме или лапе механизма
Рис. 1-21. Схема двухпластинчатого резино-металли-
ческого амортизатора типов:
а — АП; б — КАС; в — АР: 1 — нижняя пластина
для крепления к фундаменту; 2 — резиновый массив;
3 — верхняя пластина для крепления к механизму
Таблица 1-32
Характеристика сварных резино-металлических амортизаторов
(нормаль ОН9-334—62)
Тип амортизатора Количество типоразмеров Номинальная статическая нагрузка, кгс Высота амортизатора, мм Вес, кг
АП 9 500-2200 68-98 5,4-25,9
КАС 12 6-650 40-88 0,024 - 7,7
АР 6 250-2000 135 12,1-21,1
АКСС-М 11 10-400 40-65 0,2-3,5
АКСС-И 9 25-400 40-65 0,24-3,5
обеспечивают работу амортизированного
оборудования при разрушении резино-
вого массива. Для предотвращения не-
допустимых смещений механизмов в пе-
риод пуска, при крене и дифференте
судна используют резино-металлические
сварные упоры и ограничители. Двух-
пластинчатые амортизаторы распола-
гают вертикально и наклонно. Уста-
новка агрегата на наклонных опорах
уменьшает поперечные смещения меха-
низмов при качке, увеличивает надеж-
ность крепления и устойчивость амор-
тизированного оборудования.
Количество амортизаторов определя-
ется по выражению
где G — вес амортизированного обору-
дования, кг\
Р— номинальная статическая на-
грузка на амортизатор, кгс.
Необходимо избегать совпадения ча-
стот свободных колебаний амортизиро-
ванной системы с частотой ходовой виб-
рации и вынужденных колебаний.
ГИДРАВЛИКА
Свойства жидкостей
Таблица 1-33
Удельный вес некоторых жидкостей
Жидкость Удельный вес, кг/м3 Темпера- тура, ЪС
Морская вода . . 1025 4
Нефть легкая . . . 860-890 20
Нефть тяжелая . . 920 - 930 20
Керосин 806 -831 20
Лигроин 793-800 20
Бензин 725-760 20
Дизельное топливо 878 20
Мазут 933-998 20 .
Глицерин .... 1260 0
Масло:
машинное . . . 886-921 20
компрессорное . . 891-926 20
трансформатор-
ное 880 20
веретенное . . . 876-912 20
моторное .... 916-921 20
соляровое . . . 871 -889 20
Спирты .... 791-808 20
Автолы 911-926 20
Если известен уд. вес у нефтепро-
дукта при 15° С, то у его при другой
t, °C можно определить по формуле:
„ _ 715
7 1 +
где t — температура нефтепродукта, °C;
Р—коэффициент (табл. 1—34).
Таблица 1-34
Зависимость коэффициента р
от удельного веса нефтепродуктов
при 15° С
у 15 700 800 850 900 920
10* ? 8,2 7,7 7,2 6,4 6,0
Плотность р — отношение массы жид-
кости m к ее объему V
m л( .
Р = -у- кг • сек21м*.
Соотношение между удельным (объем-
ным) весом и плотностью
7 = Р£>
где g — ускорение силы тяжести, м!сек2.
Относительный вес б — отношение
веса жидкости к весу дистиллированной
воды при 4° С, взятой в том же объеме.
Увеличение объема AVt капельной
жидкости при повышении температуры
на Ы
A V, = aVQM,
где Vo — первоначальный объем жид-
кости;
а — коэффициент.
Для минеральных масел а«10-3
1/град, для воды а»4-10~4 \)град
(в диапазоне температур 20—60°С).
Вязкость (см. гл. 5) —свойство жид-
кости сопротивляться относительному
движению (сдвигу) ее частиц, обуслов-
ливающему появление силы внутреннего
трения между слоями жидкости, если
последние имеют различные скорости
движения; определяется вискозиметрами.
Динамический коэффициент
вязкости ц является количественной
мерой вязкости, зависит от рода жидко-
сти, ее температуры и давления.
Кинематический коэффици-
ент вязкое ти
р
Давление в жидкости. Давление
в любой точке покоящейся жидкости
Р = Ро + 1ft,
где h — расстояние по вертикали до рас-
положенной выше точки отсчета
с известным давлением ро
(обычно до свободного уровня
жидкости);
у — удельный вес жидкости.
Рис. 1-23. Давление жидкости на плоскую стенку
Величину давления измеряют высотой
столба жидкости.
л = А
1
Внешнее давление передается без изме-
нения во все точки жидкости (закон
Паскаля). На этом законе основана ра-
бота всех гидравлических машин объем-
ного типа: поршневых насосов, гидра-
влических прессов и домкратов, гидро-
цилиндров и т. д.
Сила давления жидкости на по-
верхности. Сила давления по-
коящейся жидкости на пло-
скую с т е н ку. Давление жидкости на
плоскую фигуру (рис. 1-23)
где hc — глубина погружения центра тя-
жести площади фигуры;
F — площадь плоской фигуры, для
которой определяется сила Р\
рс — гидростатическое давление в
центре тяжести площади f.
Точка приложения силы Р (точка D)
называется центром давления.
Координаты точки D:
7п ( /ла?/7
/ _ / I . у -------- 'J___.
ZD-'c + f/c’ XD~ lzp >
для вертикальной стенки (а = 90):
lD~ hD>
где /0 — момент инерции площади F от-
носительно 0—0 (горизонталь-
ной оси, лежащей в плоскости
фигуры и проходящей через
центр тяжести Сц. т пло-
щади F).
Рис. 1-24. К определению момента инерции и
координат центра тяжести плоских фигур
Если F имеет правильную форму и ее
осью симметрии служит линия N — N,
то центр давления лежит на этой оси
и определяется одной координатой lD.
В табл. 1-35 приведены величины мо-
мента инерции площадей плоских фигур
и координаты s их центра тяжести
(рис. 1-24).
Сила давления жидкости на
криволинейные поверхности.
Для криволинейной стенки полная сила
давления Р находится как геометриче-
ская сумма ее составляющих Рх, Ру, Рг
по осям координат:
Р=УР\ + Ру + Р2г-
Если ось Oz направлена по вертикали,
то проекции силы Р по координатным
осям будут равны:
^Х = X ’
ру = Х/у;
где fx и fv — площади проекции задан-
ной поверхности стенки на
плоскости, нормальные
осям Ох и Оу\
h'z, hz —. глубины погружения цент-
ров тяжести площадей fx
И fv',
W — объем вертикального
столба, опирающегося на
заданную поверхность и
ограниченного сверху плос-
костью свободной поверх-
ности жидкости;
у — объемный вес жидкости.
вертикальная составляющая
Pz =
где со — площадь, указанная на рис. 1-25
вертикальной штриховкой.
Равнодействующая сила
Р==-|/р2+р2
и направлена под углом а
Рис. 1-25. Давление жидкости на цилиндрическую
поверхность
Сила да в лени я жидко сти на
цилиндрические поверхности.
Если длина цилиндрической поверхности
(считая перпендикулярно чертежу, рис.
1-25) равна Ь, то горизонтальная состав-
ляющая силы давления жидкости на эту
поверхность:
//2
tga =
Рх~ Н2'
Равновесие твердых тел в жидкости.
Закон Архимеда. Условия
равновесия твердых тел
в жидкости.
Результирующая сила давления жид-
кости на поверхность погруженного
в него твердого тела (выталкивающая
сила) равна весу жидкости в объеме
погруженной части тела V и направлена
вверх по вертикали:
Р=
Центр водоизмещения — центр
тяжести вытесненного объема жидко-
сти; в общем случае не совпадает
с центром тяжести тела.
Равновесие плавающего тела может
быть устойчивым или неустойчивым.
Таблица 1-35
Моменты инерции /0 и координата центра тяжести
плоских фигур (см. рис. 1—24)
Название фигуры 'о <s
Прямоугольник kbha ТА
Треугольник ^bh>
Равнобедрен- ная трапеция 1 ъ, а3 + 4аЬ 4- Ь* 36 а + b 1 1, 3 л a + b
Круг R
Полукруг V R Зл
Кольцо R
Эллипс 1 — nab* 4 b
Надводное плавание устойчиво, если
метацентр М (точка пересечения линий
действия силы Р и оси симметрии тела)
находится выше центра тяжести С
(рис. 1-26).
Метацентрическая высота
МС — расстояние от центра тяжести
тела С до метацентра, является мерой
жение потока, изменение направления
течения)
hw = ht + hr .
Гидравлические режимы — ламинар-
ный (параллельно-струйный) и турбу-
лентный (беспорядочное перемешивание
остойчивости: чем больше величина МС,
тем выше остойчивость, т. е. способность
плавающего тела сохранять устойчивое
равновесие при кренах.
Гидравлические сопротивления
Потеря напора hw на преодоление
гидравлических сопротивлений опреде-
ляется по уравнению Бернулли для двух
сечений (1, 2) потока реальной жидкости
где z — напор положения (геометриче
ский), м;
—-----пьезометрический напор или на-
пор давления, м;
V2
2^- — скоростной напор, м\
а=1,024-1,10 — коэффициент кине-
тической энергии, зависящий от
числа Рейнольдса и шерохова-
тости стенок (для труб при тур-
булентном движении а = 1,0).
Гидравлические сопротивления hw де-
лятся на путевые hi и местные hr. Пу-
тевые сопротивления возникают от тре-
ния между слоями жидкости в потоке
и трения жидкости о твердые поверхно-
сти, а местные — от деформации поля
скоростей потока (расширение или су-
частиц и пульсация местных скоростей) —
характеризуются критерием Рейнольдса.
Критическое значение числа Рей-
нольдса
ReKp = > 2300,
где уКр — критическая скорость (сред-
няя), при которой поток жид-
кости из одного режима пере-
ходит в другой;
d — диаметр трубопровода;
v — коэффициент кинематической
вязкости.
Ламинарный режим течения — при
ReKp 2300; турбулентный режим те-
чения — при ReKp 3000; критическая
зона — при Re=20004-3000.
Гидравлические путевые сопротивле-
ния определяются по формуле Дарси—
Вейсбаха (турбулентный режим)
hl = ^^ =
= 0,0827Х/ м вод. ст,
где I — длина трубы, м\
d — диаметр трубы, м\
v — средняя скорость, м!сек\
g — ускорение силы тяжести, м/см2-,
Q — расход жидкости, м?/сек\
X — коэффициент сопротивления
трения.
Определение X зависит от области
турбулентного потока. В области глад-
кого трения X зависит только от Re;
в переходной области X зависит от Re
и шероховатости стенок; в области
вполне шероховатого трения X опреде-
ляется шероховатостью стенок и не за-
висит от Re (квадратичный закон сопро-
тивления).
Для гидравлически гладких труб
(Re С 105)
. 0,316
л = .
Re /4
Шероховатость труб характеризуется
отношением средней высоты выступов
шероховатости е к радиусу трубы г
(относительная шероховатость). Обрат-
ное отношение этих величин называется
относительной гладкостью.
Для оценки шероховатости труб при-
Д
нимается также отношение -3-. Здесь
а
Д — условная линейная характеристика
шероховатости, мм; d — диаметр трубы,
мм.
Значения Д зависят от материала и
способа изготовления трубы, продолжи-
тельности ее эксплуатации и свойств
жидкости (коррозионные свойства и
способность выделять осадки).
Для стальных труб средние значения Д (в мм):
Трубопроводы из новых цельно-
тянутых труб.................. 0,06—0,10
Трубопроводы из цельнотянутых
и сварных встык труб при незна-
чительной коррозии............ 0,20
Паропроводы перегретого пара . . 0,10
Паропроводы насыщенного пара 0,20
Воздухопровод сжатого воздуха 0,80
Конденсаторы, работающие пери-
одически ..................... 1,0
Для незначительно корродированных
стальных труб в средних расчетных
условиях (Д »0,20 мм)
. _ 0,014.
- ^0,25
При плохой защите от коррозии гид-
равлические потери могут возрасти по
сравнению с расчетными значениями
в два и более раз (Д=14-2 мм).
Местные сопротивления в напорных
трубопроводах. Потери напора, обус-
ловленные местными сопротивлениями,
определяются по формуле
Лм = ’ 2^ 7 кгс!м2-
где Z — коэффициент местного сопро-
тивления;
v — средняя скорость в трубопро-
воде (за местным сопротивле-
нием), м/сек.
Ориентировочные значения
коэффициентов местного сопротивления
Местное сопротивление Коэффициент сопротивле- ния £
Вход в трубу без округ- ления входного отверстия 0,5
То же, при хорошо округ- ленной кромке 0,1
Выход из трубы в бак больших размеров .... 1,0
Резкий поворот трубы без переходного закругления (угол поворота 90°) .... 1,25-1,5
Колена на трубе с углом 90° при R*> 2d 0,5
Задвижка на круглой тру- бе при среднем открытии 5,5
Задвижка на круглой тру- бе открытая 0,1
Кран, повернутый на 30° 5-7
Таблица 1-37
Значение коэффициента £
местных сопротивлений
в теплообменных аппаратах
Характер местных сопротив- лений С
Входная или выходная ка- мера (удар и поворот) . . Поворот на 180° между хо- дами или секциями .... Поворот на 180° около пе- регородки в межтрубном пространстве Поворот на 180° в U-образ- ной трубке Огибания перегородок, под- держивающих трубки . . . Вход в междутрубное про- странство Вход в трубное простран- ство и выход из него . . . Выход из межтрубного пространства Круглые змеевики .... Поперечное омывание тру- бок в межтрубном простран- стве 1,5 2,5 1,5 0,5 0,5 1,5 1,0 1,0 0,5п (п — чис- ло витков) 3 ш Re°.2 (их — число рядов трубок, омываемых поперечным потоком)
Таблица 1-38
Допускаемые скорости рабочей среды
в трубопроводах
Характер среды Назначение трубопроводов Допускае- мая скорость, м/сек
Пар:
перегретый Магистраль 40-60
Ответвления 35-40
насыщен- Магистраль 30-40
ный Ответвления 20-30
отработав- ший — 80-100
Конденсат — 0,5-1,5
Масло Подводящие трубы 0,8-1,2
Вода: Отводящие трубы 0,2-0,3
охлаждаю- Подводящие 1,5-2,0
щая трубы
Отводящие трубы 2-2,5
питатель- прием 1,0-2,0
ная нагнетание 1,5-2,5
Истечение жидкости
Истечение жидкости через малые
отверстия в тонкой стенке в свободное
пространство или под уровень. Ско-
рость с и объемный расход Q опреде-
ляются из выражений:
с = <р У 2gHQ м/сек;
Q = ри» у2gHQ м31сек,
где ср — — -----коэффициент ско-
У 1 + с
рости (здесь $ —
коэффициент мест-
ного сопротивле-
ния);
р. — еср — коэффициент рас-
хода;
е = —---коэффициент сжа-
\ 10
тия струи, равный
отношению площа-
дей поперечного
сечения сжатой
струи и отвер-
стия <о);
Н§ — Н +~—— напор истечения, м
(если — р, то
Hq = Н— гидроста-
тический напор).
Здесь pQ и р — дав-
ления над свобод-
ной поверхностью
жидкости, кгс1м2.
Значения коэффициентов <р, е и ц за-
висят от формы отверстия, формы и
толщины кромки, гидростатического на-
пора и числа Рейнольдса Re.
Для приближенных расчетов истече-
ния маловязких жидкостей из круглых
и прямоугольных отверстий в тонкой
стенке можно принимать: <р = 0,974-0,98
(£=0,06); 8=0,624-0,64; |Л = 0,60 4-0,62.
Время G истечения жидкости в коли-
честве, равном объему сосуда V = FH,
определяется формулой
V FH РУН
где F— поперечная площадь сосуда;
Н — гидростатический напор.
Истечение через отверстия в толстой
стенке (толщина стенки в 3—5 раз
больше размера отверстия) аналогично
истечению через внешнюю цилиндриче-
скую насадку с острой входной кром-
кой.
Расход через большие отверстия лю-
бой формы в тонкой стенке прибли-
женно определяется по выражению
Q = |ло> y2gHc м31сек,
где <0 — площадь отверстия, м2;
Нс — гидростатический напор в цент-
ре тяжести отверстия, м;
1^=0,654-0,75 — коэффициент рас-
хода, отнесенный к выходному
сечению.
Истечение через щели (рис. 1-27).
Расход жидкости
где (о — проходная площадь щели, м2;
Pi—р2 — перепад давления в щели,
кгс/м2 (см. рис. 1-27,6).
При обтекании цилиндра (см. рис.
1-27, а), с 6/d<0,l и Z/6>10 для
Re = 2bQ/vo> < 500 (v — кинематический
коэффициент вязкости); коэффициент
расхода р- = с У"Re (с — см. табл. 1-39).
Таблица 1-39
Значения величины с
иь 20 40 60 80 100 120
10ас 2,30 1,83 1,59 1,43 1,30 1,20
Если Z/6 > 120, то с = 0,144)^5//. ^Ри
Re > 2000 коэффициент расхода р, не
зависит от Re и для
//6 = 84-20; ц=0,624-0,70.
Рис. 1-27. Истечение жидкости через кольцевую
щель
Истечение под переменным напором.
Если приток Qo (рис. 1-28) не равен
Рис. 1-28. Истечение
жидкости под перемен-
ным напором
расходу Q из резервуара с ограниченной
площадью свободной поверхности, то
напор Н и расход Q изменяются со вре-
менем (неустановившееся движение).
Когда Qo<V-fV’lgHb то резер-
вуар опорожняется до уровня
Q2
Нй~ VK*2gMi
если Qo > VZgHi, то Резервуар
наполняется до уровня Яо. (ц =
= 0,654-0,75 —коэффициент расхода);
Когда Г=const и ц=const, то
2F
v-fV^g
ун.-}Гн2 +
+ X Яо in
ее..
Гн, - Гн,)
При F=const и Qo = 0.
t = -?F= (- УНг) сек.
rfV2g
Время полного опорожнения (Я2 = 0)
t = —4=1 =----L—— сек,
wfV^g ^fV^gH.
т. e. оно в два раза больше времени
истечения такого же объема жидкости
Рис. 1-29. Поступление воды через про-
боины следующих размеров (в числителе—
диаметр, мм; в знаменателе — площадь,
см'):
1 - 25/4,9; 2 - 30/7,25; 3 - 75/44,2; 4 - 100/78,5;
5 - 125/122,7; 6 - 150/176,7; 7 - 175/240,5;
8 - 200/314,2; 9 - 250/490,9; 10 - 300/706,9;
11 - 500/1963.5
V=FH\, под напором Н\ — const. Коли-
чество воды, поступающей через про-
боину, может быть приближенно опре-
делено по графику (рис. 1-29). Напри-
мер, пробоина с f = 314 см2 при напоре
воды Я1=5лс вод. ст., расход (кривая 8)
составляет 14 м3!мин.
ГЛАВА 2
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Механическая прочность металлов
Таблица 2-1
Основные характеристики механической прочности металлов
Характеристика Обозначение Размер- ность Содержание характеристик
Предел прочности (временное сопротив- ление) Ов кгс мм1 Напряжение, соотв. наиб, нагрузке, раз- рушающей образец В зависимости от характера нагрузки различают: при растяжении Овр, сжатии Ове, изгибе сгви, кручении Тв и срезе Тер
Предел текучести От кгс, мм* Напряжение, начиная с которого деформа- ция образца происходит без заметного уве- личения нагрузки
Относительное удли- нение после разрыва г % Отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к его расчетной длине Расчетная длина образца по отношению к диаметру указывается в индексе: 6ю — для образца с расчетной длиной, равной 10 диаметрам; 65 — образец с расчетной длиной 5 диа- метров и т. д.
Ударная вязкость ан кгс м! см? Работа, расходуемая на удар, который приводит к излому образец
Твердость по Бри- НВ кгс!мм2 Отношение величины вдавливающей на-
неллю грузки к площади поверхности отпечатка шарика (размерность опускается)
Твердость по Рок- HR усл. Измеряется осевым перемещением нако-
веллу: шкала А HRA единицы нечника. По шкалам А и С испытываются твердые материалы алмазным конусом, по шкале В — менее твердые стальным шари-
шкала В шкала С HRB HRC ком. Величина нагрузки по шкалам, кгс: 150 (С), 100 (В) н 60 (А)
3 Заказ 323
65
Характеристика Обозначение Размер- ность Содержание характеристик
Стрела прогиба / мм Величина прогиба чугун, образца в мо- мент разрушения при испытании его на изгиб
Относительное суже- ние после разрыва Ф % Отношение уменьшения площади по- перечного сечения образца в месте раз- рыва к начальной площади поперечного сечения
Предел текучести (условный) 5 0,2 кгс/ мм1 Напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% длины расчет- ного образца
Чугуны
Таблица 2-2
Условные обозначения марок чугуна
Серый чугун (ГОСТ 1412—70) СЧ 18-36, СЧ 21-40 и т. д. СЧ — серый чугун, первые две цифры — минимально допустимый предел прочности при растяжении овр кге/мм*, а вторые, то же, но при изгибе Ови кге/ммг
Антифрикционный чугун (ГОСТ 1585-70) АСЧ-1, АСЧ-2 и т. д., А — антифрикционный, СЧ — се- рый чугун; цифры 1, 2 — порядковый номер марки
Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293-70) ВЧ 45-5, ВЧ 42-12 и т. д., ВЧ — высокопрочный чу- гун, первые две цифры — минимально допустимый Овр кге/ммг, вторые — минимально допустимое удлинение в % (пятикратное)
1 Жаростойкий чугун (ГОСТ 7769-63) 1 ЖЧХ-1,5, ЖЧС-5,5, ЖЧЮШ-22 и т. д. ЖЧ - жаростой- кий чугун. Остальные буквы указывают легирующие элементы: X — хром, С — кремний, Ю — алюминий, Ш— шаровидная форма графита; цифры — процентное содер- жание легир. элемента
Серый легированный чугун с повышенным содержанием фосфора (МВН4-40/9-64) СПЧФ 24-44 и СПЧФ 28-48. СЧ — серый чугун, П — область применения (для поршневых колец), Ф — повы- шенное содержание фосфора. Цифры означают то же, что и для чугуна по ГОСТ 1412—70
Стали углеродистые и легированные
Условные обозначения марок конструкционной стали
Таблица 2-3
Наименование стали, ГОСТ Краткая характеристика стали и условное обозначение марок
Сталь углеродистая качествен- ная конструкционная (ГОСТ 1050-60) Горячекатаная сталь. По степени раскисления под- разделяется на спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую (кп). Маркировка — двузначное число, указы- вающее содержание углерода в сотых долях процента; например: сталь 15 содержит 0,15% углерода, а сталь 40 — 0,40%. К обозначению марки добавляют индекс, ха- рактеризующий степень раскисления.
Наименование стали, ГОСТ Краткая характеристика стали и условное обозначение марок
Сталь углеродистая обыкно- венного качества (ГОСТ 380—71) Горячекатаная сталь. В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик подразделяется на три группы: А — поставляется по механическим свойствам, маркируется Ст. 0, Ст. 2, Ст. 5 и т. д.; Б — поставляется* по химическому составу, маркируется БСт. 3, БСт. 0, БСт. бит. д.; В — поставляется одновременно по меха- ническим свойствам и химическому составу, маркируется ВСт. 3, ВСт. 4 и т. д. По степени раскисления сталь изготовляют кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп). Полуспо- койная сталь производится с обычным содержанием марганца и повышенным (Г). По нормируемым показателям сталь каждой группы подразделяют на категории: 1; 2; 3; и т. д. — указы- ваются в конце марки стали, после индекса, характери- зующего раскисление, например: Ст. Зпс2, БСт. Зкп2, ВСт. 4пс2 и т. д. Цифра марки характеризует сталь по Овр или От кгс/мм*, которые тем выше, чем больше цифра. Определить химический состав стали по марке невозможно.
Сталь листовая углеродистая и низкоуглеродистая для котло- строения и сосудов, работающих под давлением (ГОСТ 5520—69) Маркировка: углеродистая — 12К, 15К, 16К. 18К; низко- углеродистая — 16ГС, 09ГС2, 10Г2С1. Цифры в начале марки — содержание углерода в сотых долях процента, буквы означают: К — котельная, остальные — легирующие элементы. Сталь выпускается в виде листов различной толщины. Применяется для нормальной, повышенной и отрицательных температур
Сталь углеродистая литейная (ГОСТ 977-65) Маркировка, как и стали углеродистой качественной (ГОСТ 1050—60), только в конце марки добавляется буква «Л»—литая, например сталь 25Л — литая сталь с содержанием углерода около 0,25%. Применяется для отливок
Сталь легированная конструк- ционная (ГОСТ 4543—71) Горячекатаная сталь. По наличию легирующих элемен- тов подразделяется на ряд групп: хромистую, марган- цевую хромоникелевую и т. д., а по содержанию вредных примесей — на качественную, высококачествен- ную и особо высококачественную. Обозначения: двузнач- ное число в начале марки — содержание углерода в со- тых долях процента; В — вольфрам, Г — марганец, М — молибден, Н — никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, X — хром, Ф —ванадий, Ц — цирконий, Ю — алюминий; цифры после букв — процентное содержание легирующего элемента, если оно выше 1,5%; А (справа от марки) указывает на высококачественность стали. Ш — справа от марки через тире показывает, что сталь особо высоко- качественная. Например: 12ХНЗА — хромоникелевая высо- кокачественная сталь с содержанием углерода около 0,12%, хрома до 1,5% и никеля около 3%, 12ХНЗА-Ш— особо высококачественная сталь
Сталь качественная рессорно- пружинная (ГОСТ 14959—69) Горячекатаная сталь. По содержанию вредных приме- сей подразделяется на качественную и высококачествен- ную. Маркируется так же, как сталь по ГОСТ 4543—71
Стали и сплавы высоколегиро- ванные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-61) В марках сталей буквы обозначают химические эле- менты, находящиеся в стали, следующие за ними цифры — содержание этих элементов в процентах, если оно выше 1,5%. Число впереди марки указывает содер- жание углерода в десятых долях процента: например, сталь 2X13 содержит около 0,2% углерода и около 13% хрома. Если количество углерода не ограничено нижним пределом, при верхнем — не более 0,15%, число не ста- вится. При содержании углерода до 0,04% вместо числа ста- вится 00, а до 0,08% — 0. В марках сплавов указывается среднее содержание ни- келя в процентах
Механические
Марка стали Термическая обработка Твердость НВ Предел прочности при растя- жении % Предел текучести ат Предел выносли- вости а-1
кгс1мм*
15 Нормализация 135-149 35-45 20 17
Цементация с закалкой в воде на твердость HRC 56—62 . . . . и отпуск — 51-55 30-35 23
35 Нормализация 187 52-65 28 24
Улучшение - 68-72 48-50 30
Закалка в воде и отпуск на HRC 33-43 твердость 321-375 90-95 70-85 40
45 Отжиг 149-187 52-58 28-30 24
Нормализация 179-207 60-75 32 28
Улучшение 228-250 75-82 50-52 38
Закалка в воде и отпуск на HRC 38-48 твердость 375-430 90-103 70-80 42
20Х Нормализация 143-179 46-60 30-40 24
Улучшение 217-235 70 50 30
Цементация с закалкой в масле на твердость HRC 56—62 . . . . и отпуск - 95 80 42
40Х Отжиг . . . . 187-217 62-75 40 30
Улучшение 230—260 85-95 65-73 40
Закалка в масле и отпуск на HRC 37-41 твердость < . • - 120-130 110-120 55
Закалка в масле и отпуск на HRC 46-50 твердость - 150-160 135-145 68
12ХНЗ Нормализация 217 60-70 45 28
Цементация с закалкой в масле и отпуск на твердость HRC 55—61 . » . . , ь . . — 100-105 80 45
Примечание. Вид нагрузки: I — статическая; I метричная). Запас прочности для I случая 1,4—1,8; для I — переменная, действующая от 0 II и III случаев —2.
характеристики сталей
Допускаемые напряжения, кгс/см*
при изгибе <?ви при растяжении аВр при кручении тв при срезе тСр
I II ш I 11 | III I II HI I П III
950 800 600 850 700 500 700 600 450 800 600 450
1500 1150 800 1300 1000 800 ' 1100 850 600 1200 900 600
1350 1100 800 1200 950 700 1000 800 600 1100 850 650
2100 1550 1000 1000 1300 850 1550 1150 750 1700 1250 800
2700 2000 1350 2350 1750 1200 2000 1500 1000 2100 1600 1100
1350 1100 800 1200 950 700 1000 800 600 1100 850 600
1550 1250 950 1350 1100 880 1150 900 700 1250 1000 750
2200 1750 1300 1950 1550 1150 1650 1300 950 1800 1400 1050
3000 2200 1450 2600 1900 1250 2200 1600 1050 2400 1800 1150
1500 1150 800 1350 1000 700 1150 950 600 1200 850 650
2100 1550 1000 1800 1300 850 1550 1150 750 1700 1250 800
3000 2200 1400 2600 1900 1250 2200 1600 1050 2400 1800 1150
1800 1400 1000 1550 1200 850 1300 1000 750 1450 1100 800
2700 2000 1350 2300 1750 1200 2000 1500 1000 2200 1650 1100
4300 3100 1900 3700 2700 1650 3200 2300 1400 3400 2450 1500
5100 3700 2300 4400 3100 2000 3800 2800 1700 4100 3000 1850
1900 1400 950 1650 1200 800 1400 1050 700 1500 1150 750
3200 2400 1550 2800 2100 1350 2350 2250 1150 2500 1900 1250
до максимума и от максимума до 0 (пульсирующая); III — знакопеременная (сим-
Кроме элементов, перечисленных в
ГОСТ 4543—71 в марках встречаются
следующие легирующие элементы:
азот — А (буква в конце обозначения
марки не ставится), ниобий — Б,
медь — Д, селен — Е. Помимо сталей,
указанных в табл. 2-4 промышлен-
ность по различным ТУ выпускает
стали специального назначения; напри-
мер, стали низколегированные 08ГДНФ
и 08ГДН; для турбостроения 34ХМ1А,
40Н, 34XH3M и др. Марки расшифро-
вываются так же, как и марки легир.
сталей (ГОСТ 4543—71).
Таблица 2-5
Стальная проволока для изготовления пружин
Стальная проволока, ГОСТ Краткая характеристика проволоки
Углеродистая пружинная (ГОСТ 9389-60) Материал — стали по ГОСТ 1050—60, ГОСТ 1435—54 (с пониженным содержанием серы и фосфора) или ма- рок КТ-2 и ЗК7 (для клапанных пружин). Выпускаются классов: I, II, ПА и III, диаметром от 0,14 до 8 мм, нормальной и повышенной прочности. Предназначена для пружин, работающих при температуре до 120° и нави- ваемых в холодном состоянии без последующей термо- обработки
Пружинная термически обра- ботанная (ГОСТ 1071-67) Материал — стали: 65ГА, 68ГА, 68А и 50ХФА. Выпу- скается двух классов: I и II диаметром от 1,2 до 5,5 мм, повышенной прочности. Предназначена для пружин от- ветственного назначения без последующей термообра- ботки, либо подвергающихся только низкому отпуску (воронению), работающих при температуре до 250°
Пружинная легированная (ГОСТ 14963-69) Материал — стали: 60С2А, 65С2ВА, 60С2ХФА и 50ХФА, диаметром от 0,50 до 14,0 мм. Предназначена для пру- жин, подвергающихся после навивки в холодном или горячем состоянии термообработке (закалке и отпуску)
Нержавеющая и кислотостой- кая (ГОСТ 5548-50) Материал — высоколегированные стали. Проволока с различной чистотой поверхности (полированная, шлифо- ванная, светлая, темная), диаметром от 0,20 до 6 мм, а по состоянию поставки — термически обработанная и нагартованная. Предназначена для пружин, работающих в коррозионных средах и после навивки не подвергаю- щихся термообработке и защитным покрытиям
Классификация пружинной проволоки:
а) по форме поперечного се-
чения: круглая, плоская, квадратная,
прямоугольная; б) по обработке
после навивки: термически обра-
батываемая и термически не обрабаты-
ваемая; в) по пределу проч-
ности нри растяжении овр
кгс/мм2 — нормальная —80—125, повы-
шенной прочности — 125—200, высокой
прочности — 200—320, особо высокой
прочности, свыше 320 кгс)мм2\ г) п о
виду поверхности: полированная,
шлифованная, светлая, оксидированная,
с защитным покрытием; д) п о виду
изготовления: холоднотянутая, хо-
лоднокатаная, горячекатаная.
Таблица 2-6
Основные инструментальные стали и твердые сплавы
Наименование, ГОСТ, марки Краткая характеристика
Сталь инструментальная угле- родистая, ГОСТ 1435—54, У7, У8ГА, У10, У12А и т. д. Две группы: качественная и высококачественная. Обо- значения: У — углеродистая, цифры — содержание угле- рода в десятых долях процента (например, сталь У12, содержит 1,2% углерода). А —сталь высококачественная, Г — повыш. содержание марганца
Наименование, ГОСТ, марки Краткая характеристика
Сталь инструментальная леги- рованная, ГОСТ 6950—63, 7ХФ, 1IX, ХВГ, 5ХНМ, 4ХС и т. д. Цифры впереди марки — содержание углерода в деся- тых долях процента (цифры не ставятся, если содержа- ние углерода около 1% или более). Остальные обозначе- ния те же, что и у легир. констр. стали по ГОСТ 4543—71 (см. табл. 2—4)
Сталь инструментальная быст- рорежущая, ГОСТ 9373—60, Р18, Р9, Р18Ф2, Р18К5Ф2 и т. д. Сохраняет режущие свойства при нагреве до 700е, Обозначения: Р — быстрорежущая, цифры за ней — со- держание вольфрама в процентах; Ф — ванадий и К — кобальт, цифры за буквами Ф и К — ср. процентное со- держание этих элементов. Содержание углерода во всех марках около 1% или выше, хрома 4% (марка этого не отражает)
Сплавы твердые металлокера- мические, ГОСТ 3882-67, ВК6, ТЗОК4, ТТ7К12 и т. д. Изготовляются в виде пласТинок разнообразной формы для напайки на различный инструмент. Сохраняют режу- щие свойства при нагреве до 1000° С. Три группы: воль- фрамовые (ВК), титано-вольфрамовые (ТК) и титано-тан- тало-вольфрамовые (ТТК). Связующим веществом для всех групп является кобальт. I группа применяется для обработки всех материалов, а II и III —только для об- работки стали. В сплавах ВК цифра — процентное содер- жание кобальта; в сплавах ТК цифры, стоящие после букв Т и К - процентное содержание соответственно кар- бидов титана, кобальта; в сплаве ТТК цифра после букв ТТ •—суммарное содержание карбидов титана и тан- тала, после буквы К — процентное содержание кобальта
( продолжение)
Цветные металлы и сплавы
Таблица 2-7
Наиболее распространенные
цветные сплавы
Сплавы ГОСТ или нормаль
Бронзы безоловянные ГОСТ 493-54
Бронзы оловянные вто- ричные, литейные ГОСТ 613—65
Бронзы оловянные, обра- батываемые давлением ГОСТ 5017-49
Сплавы медно-цинковые (латуни) ГОСТ 1019—47
Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением ГОСТ 15527-70
Сплавы ГОСТ, или нормаль
Сплавы алюминиевые формируемые де- ГОСТ 4784—65
Сплавы алюминиевые тейные ли- ГОСТ 2685—63
Баббиты оловянные свинцовые и ГОСТ 1320-55
Припои твердые и мягкие * ОН 9-21-67
Припои твердые медно- цинковые (ПМЦ) ГОСТ 1534-42
Припои мягкие оловянно- свинцовые (ПОС) ГОСТ 1499—70
* Твердым называется припой с темпе- ратурой плавл. не менее 500° С, а мяг- ким — с темп-рой плавл. ниже 500° С.
Условные обозначения марок металлов и сплавов
Металлы и сплавы Условное обозначение
Технические цветные металлы Марка обозначается заглавной буквой: А — алюминий, М — медь, Н — никель, О — олово, С — свинец и цифрой, характеризующей чистоту металла; чем цифра меньше, тем металл чище
Сплавы на медной основе:
латуни и бронзы Все марки латуней начинаются с буквы «Л» — латунь, а бронз — с «Бр» — бронза.' Последующие буквы обозна- чают элементы сплава: А — алюминий, Б — бериллий, Ж — железо, К — кремний, Мц—марганец, Н — никель, О — олово, С — свинец, Ф — фосфор, Ц — цинк е В марках латуней первые цифры указывают сред, со- держание меди в процентах, последующие — сред, содер- жание элементов в той последовательности, в которой расположены буквы, остаток — цинк. Например: ЛЖМц 59-1-1 — латунь железомарганцевая, содержащая в среднем 59 % меди, 1% железа и 1% марганца, осталь- ное — цинк. В марках бронз дается сред, процентное со- держание только элементов, указанных буквами в той последовательности, в которой буквы расположены, оста- ток—медь. Например, Бр.ОЦСН 3-7-5-1 — бронза оловян- но-цинково-свинцово-никелевая, содержащая в среднем 3% олова, 7% цинка, 5% свинца и 1% никеля, осталь- ное — медь. Буква «Л» в конце марки латуни или бронзы обозна- чает литейный сплав
Баббиты В марках «Б> означает баббит, а «Н» — никель. Число, стоящее после буквы «Б>, указывает процентное содер- жание олова
Припои (кроме ЛОК59-1-0.3 и Буквы означают: «П> — припой, а последующие — его
ЛК62-05) основные компоненты (см. сплавы на медной основе). Число указывает процентное содержание элемента, отме- ченного в марке буквой, стоящей за буквой «П». Напри- мер, ПОС 90 — припой оловянно-свинцовый, содержащий 90% олова. ПСр45 — припой серебряный, содержащий 45% серебра; ЛОК 59-1-0,3 и ЛК 62-05 расшифровываются как латуни
Примечание, Детали из алюм. сплавов нельзя окрашивать красками на свинцо-
вой и цинковой основе. Для этого применяют краски на феноловой основе, либо спец, лаки.
Припои и флюсы
Таблица 2-9
Рекомендуемые марки припоев
Марка Область применения
Припой твердый ЛОК59-1-0,3 Пайка меди, латуни, углеродистых и нерж, сталей, никеля, алюм. и оловянных бронз; пайка разнородных металлов: стали, меди, латуни, алюм. и оловянных бронз; пайка чугуна
Припой твердый ЛК62-0.5 Пайка меди, латуни, стали: пайка разнородных метал- лов. Применять в случаях, когда припой не имеет кон- такта с морской водой
Марка Область применения
Припой твердый ПМЦ-36 Пайка латуни, содержащей до 68% меди
Припой твердый ПМЦ-54 Пайка меди, томпака, бронзы и стали
Припой твердый ПСр-12м Пайка латуней, алюм. и оловянных бронз, меди и стали с латунями, алюм. и оловянными бронзами. Применять в тех случаях, когда требуется затекание припоя в пазы между кромками и во избежание оплав- ления изделия в местах спая
Припой твердый ПСр25 Пайка тонких деталей, где требуется чистая работа
Припой твердый ПСр45 Пайка нерж, сталей, пайка турбинных лопаток, особые случаи пайки латуней и оловянных бронз между со- бой, а также с медью и сталью. Применять в тех слу- чаях, когда требуется затекание припоя в глубокие пазы между соединяемыми кромками, электропроводность или коррозионная стойкость. Пайка медно-никелевых отрост- ков штуцеров и бобышек из бронзы марки Бр. АМц 9-2 к медно-никелевым трубопроводам морской воды, по- стоянно заполненным или часто действующим
Припой твердый ПСр70 Пайка проводов и других деталей, где должна быть сохранена высокая электропроводность
Припой твердый 34А Пайка алюминия марок А1 и А2 и его сплавов: пайка алюм. бронз; пайка деталей, работающих в морской воде: пайка алюминиевых проводников
Припой мягкий ПОС40 Пайка: латуни стали и медных проводов проволочных бандажей и обмоток
Припой мягкий ПОСЗО Пайка и лужение низкоуглеродистой и низколегирован- ной стали, латуни, меди. Пайка цинка и оцинкованного железа. Лужение подшипников из специальной латуни и бронз всех марок под заливку оловянно-свинцовыми баб- битами. Пайка бандажной проволоки и обмоток, деталей радиоаппаратуры
Припой мягкий ПОС18 Пайка неотв. деталей из свинца, стали, латуни, цинка, оцинкованной и луженой жести. Лужение железа перед пайкой
Припой мягкий ПОСС4-6 (оло- вянно-свинцово-сурмянистый) Пайка белой жести, железа, латуни, меди, свинца при наличии клепаных замочных швов
Припой мягкий АВИА-1 Пайка тонкостенных деталей из алюминия и его спла- вов: пайка алюминиевых шин и проводов
Марка Область применения
Сплав Вуда Пайка деталей, нагрев которых не должен превышать 90° С
Прочие сплавы, применяемые в судоремонте Применяются в судоремонте: а) для заделки повреждений на рабочих поверхностях чугунных деталей, например, задиров втулок — припой из 55% Sn; 43,5% Zn; 1,5% Ag. При этом необходимо тщательно очистить поврежденную поверхность и осто- рожно прогреть ее паяльной лампой или горелкой. Затем большим паяльником нанести необходимый слой припоя, применяя в качестве флюса парафин; лишний материал аккуратно снять напильником или шабером; б) для пайки алюминия и алюм. сплавов — припой из 40% Sn; 25% Zn; 15% Al и 20% Cd с темп, плавл. 150— 250е С. Место пайки зачищают напильником или шабе- ром, промывают бензином и нагревают паяльной лампой. Когда введенная в пламя палочка припоя начнет течь, поверхность вторично зачищают, не удаляя пламя. После того, как необходимый слой припоя будет нанесен, пламя удаляют и снова зачищают скребком поверхность под слоем припоя. Флюс при пайке не применяется; в) для пайки чугуна — припой из 57—60% Си; 38— 41% Zn, около 1% Fe, около 1% Sn и около 0,5% Mg (та- кой припой позволяет паять чугун без применения спе- циальных средств); г) для пайки в местах, где недопустим даже местный нагрев —припой ПОС61 (третник): 67% Sn и 33% РЬ, с темп, плавл. 183° С. Он применяется также для пайки проводов диам. 0,05—0,08 жж, сопротивлений, конденсато- ров при необходимости повышенной электропроводности и мех. прочности
Таблица 2-10
Рекомендуемые флюсы
Состав флюса Применение
Для пайки твердыми припоями
Плавленые фтористый калий 46,6% и борная кислота 53,4% (по весу) При пайке алюм. бронз припоями ЛОК-59-1-0,3, ПСр12м и ПСр45, а также нерж, сталей припоями ЛОК59-1-0.3 и ПСр45
Плавленая бура При пайке припоями ЛК62-0.5, ПМЦ-36, ПМЦ-54, а также при пайке припоем ЛОК59-1-0,3, кроме алюм. бронз и нерж, сталей
Мех. смесь плавленой буры 90% и бор- ной к-ты 10% При пайке припоем ПСр12м, кроме алюм. бронз, а также при пайке припоем ПСр45, кроме алюм. бронз и нерж, сталей
Хлористые: литий 25—35% и цинк 8—15%, фтористый калий 8—15%, остальное хлори- стый калий При пайке алюминия и его сплавов припоем 34А. После окончания работы остатки флюса тщательно удалить во избежание появления коррозии на запаянном соединении
Для пайки мягкими припоями
ЛТИ-120: спирт-сырец или ректификат 63—74%, канифоль 20—25%, диэтил а мин солянокислый 3—5%, триэтаноломин 1—2% Универсален, пригоден для всех мягких при- поев, кроме АВИА-1 и ПОС18, при пайке свинца
Состав флюса Применение
Раствор хлористого цинка и нашатыря При пайке припоями ПОС90, ПОС40 и ПОСЗО, кроме алюм. бронз, кремнистых латуней, цин- ка и оцинкованного железа
Канифоль * При пайке припоями ПОС90, ПОС40 и ПОСЗО меди, латуни и оловянных бронз
Фосфорно-кислый аммоний При пайке припоем ПОСЗО алюм. бронз и кремнистых латуней, а также при пайке при- поем ПОС18 свинца
Соляная кислота При пайке припоем ПОСЗО алюм. бронз и и оцинкованного железа
Хлористый цинк—15%, нашатырь — 5% **, соляная кислота — 0,6—0,7% (удель- ный вес 1,15), остальное — вода При пайке припоями ПОСЗО и ПОС18 угле- родистых, легированных и луженых сталей
Хлористые: цинк — 12%, калий — 40%, натрий — 20%, литий — 15%, магний — 6%, фтористый натрий —7%; или состава: хлористые — барий —48%, калий —29%, натрий—19% и фтористый кальций —4% При пайке алюминия и его сплавов припоем АВИА-1. После окончания работы остатки флюса тщательно удалить во избежание по- явления коррозии на паяном соединении
* В электротехнике, во избежание коррозии в месте пайки в качестве флюса при мяг-
ких и твердых припоях, применяют канифоль или насыщенный раствор канифоли в де-
натурированном спирте, а при напаивании наконечников на нелуженые жилы пользуются
так называемыми пастами. Один из рецептов пасты (в % по весу); хлористый цинк
(ГОСТ 4529—69) — 10%, глицерин технический — 15, вазелин технический — 60, канифоль
(ГОСТ 797—64) — 15%. Для изготовления пасты следует нагреть глицерин до 100° С и
в нем растворить хлористый цинк; канифоль растворить в вазелине и затем обе массы
смешать, тщательно размешивая.
При отсутствии нашатыря количество хлористого цинка надо увеличить до 25%.
Таблица 2-11
Основные свойства баббитов и припоев
Марка сплава (припоя) ГОСТ ТУ, ОН Удельный вес, г/см9 Твердость, НВ Коэффициент линейного расширения Температура, °C
начала затвер- девания конца затвер- девания сплава(припоя при заливке или пайке) подогретого изделия
Б83 1320—55 7,38 30 22Х10-в 370 240 400 250
Б16 1320—55 9,29 30 24x10“» 410 240 460 250
Б6 1320—55 9,60 32 28x10-е 416 232 460 —
БН 1320—55 9,55 29 27,4 X 10-е 400 240 450 260
ЛОК59-1-0.3 ТУ ЦМО 1334—54 8,20 — — 890 860 —
ЛК62-0.5 ТУ ЦМО 1327—54 8,20 — —J 905 —
ПМЦ36 1534-42 8,00 — •—• 849 833 — —
ПМЦ54 1534-42 8,30 90 21X10—« 885 876 — —
ПСр12м 8190-56 8,50 — 825 780 — —
ПСр25 8190—56 8,70 — »—• 775 745 — —
ПСр45 8190-56 9,10 — •— 725 660 — —
ПСр72 9,80 — 755 730 — —
34А ОН 9-21—67 4,40 — 525 — —
ПОС90 1499—70 7,67 13,0 26X10“» 222 183 250 200
ПОС40 1499—70 9,31 12,6 235 183 250 200
ПОСЗО 1499—70 9,69 10,1 10,5 26,0 X 10-е 256 183 250 200
ПОС18 1499—70 10,23 — 277 183 — —
ПОСС4-6 1499-70 10,70 14,2 265 245 250 200
АВИА-1 ОН9-21-67 7,50 — — 250 150 — —
Неметаллические материалы
Применение неметаллических материалов
Материал, марка, ГОСТ (ТУ) Вид и свойства материала Область применения
Полиэтилен: а) низкой плотно- сти разных ма- рок, ГОСТ 16337—70 б) высокой плот- ности разных марок, ГОСТ 16338-70 Гранулы разных свойств и цвета. Высокие диэл. свойства; низкая теплостойкость; высокая стойкость к кислотам, щелочам, растворам со- лей и органическим растворителям. При нагреве растворяется в бен- золе, толуоле а) Детали судовой арматуры и аппаратуры; малонагруженные зубчатые колеса; емкости для агрессивных жидкостей. б) Трубы, краны, шланги, вен- тили; малонагруженные зубча- тые колеса
Полипропилен, МРТУ 6-05-1105-67 Порошок белого цвета. Высокие диэл. свойства; повышенные по ср. с полиэтиленом жесткость, износо- устойчивость и стойкость к ударам. Стоек к кислотам и щелочам при высоких температурах Трубы для холодных и горя- чих жидкостей, зубчатые колеса, крыльчатки насосов, втулки, хим. аппаратура, изоляция про- водов
Винипласт, ВН, ВП, ВНТ, ГОСТ 9639-61 и ВТУ НИХП 28-65 Листы толщиной 2—20 мм\ трубы и стержни разных размеров. Высо- кие: водостойкость, прочность на удар, антикоррозионные и диэл. свойства; стойкость в тропических условиях; стойкость к кислотам, ще- лочам, керосину, бензину, мине- ральным маслам и спиртам Детали механизмов, устройств и аппаратов; трубопроводы и арматура, работающие в агрес- сивных средах при темп, от 0 до +40° С. Марка ВНТ —для изго- товления деталей, соприкасаю- щихся с продуктами питания
Графитвннипласт, ВТУ ГХПК М353-53 Трубы и втулки. Высокие анти- фрикц. свойства Подшипники и подшипниковые втулки
Фторопласт-4, А, Б, В, ГОСТ 10007—62 Рыхлый порошок белого цвета. Высокие антифрикц. и диэл. свой- ства, высокие тепло- и морозостой- кость; стойкость в тропических условиях; абс. хим. инертность; стойкость к кислотам и щелочам; хладотекучесть при комнатной темп, под нагрузкой свыше 30 кгс/см* Уплотнительные изделия: про- кладки, сальниковые набивки, манжеты, сильфоны; детали в агрессивных средах: трубы, кра- ны, мембраны, корпусы насосов, втулки и вкладыши; электро- и радиотехн. изделия
Фторопласт-3, ВТУ М-518-54 Порошок белого цвета. Отсутствие хладотекучести; стойкость в тропи- ческих условиях Уплотнительные детали, рабо- тающие при высоких давл. при темп, от —70 до +50° С
Стекло органиче- ское (плексиглас), СО-95, СО-120, СО-140, ГОСТ 10667—63; СОЛ, СТ-1, 2-55, ГОСТ 15809-70 Листы толщиной 0,8—30 мм. Удовл. мех. прочность и диэл. свойства; высокие антикоррозионные свойства; отличные оптические свойства; стой- кость в тропиках; стойкость к сла- бым щелочам, кислотам, маслам и бензину Детали декоративного назна- чения: ручки, рукоятки, таблич- ки, а также стекла для иллюми- наторов и различных приборов
Фенопласты разных марок, ГОСТ 5689—66 Порошок различного цвета. Удовл. мех. прочность; стойкость к маслам Детали достаточной прочности и хорошего внешнего вида: руч- ки, маховички, корпусы прибо- ров и т. д.
Текстолитовая кро- шка, ТУ 16-503-012-67 Измельченные куски ткани ко- ричневого цвета. Высокие анти- фрикц. свойства и прочность; стой- кость к маслам Втулки и вкладыши подшип- ников, работающие под болып. нагрузками; зубчатые колеса и т. д.
Материал, марка, ГОСТ (ТУ) Вид и свойства материала Область применения
Волокнит Волокнистая прессмасса темного цвета. Повышенные антифрикц. и невысокие диэл. свойства; стой- кость к слабым растворам кислот и щелочей; устойчивость к мине- ральным маслам Детали с повышенной прочно- стью на удар, изгиб, кручение: рукоятки, ручки, маховички, штурвалы, шкивы, зубчатые ко- леса малого размера и т. д.
Асбоволокнит, К-41-5 Волокнистая масса. Очень высо- кая теплостойкость и удовл. мех. прочность; стойкость к нефти, кис- лотам и щелочам Корпусы и детали приборов; электроаппаратура и электро- оборудование, нагреваемое до 300° С
Материал прессо- вочный АГ-4, ГОСТ 10087—62 Путанка или ленты. Высокие мех. диэл. свойства и теплостойкость в тропиках; стойкость к маслам и слабым растворам кислот Детали судовой вентиляции, трубопроводной арматуры, судо- вых дверей и т. д.
Капрон (поликапро- лактам), А и Б, ОСТ 6-06-7-70 Гранулы. Высокие мех. антифрикц. и антикоррозионные свойства; высо- кая устойчивость к истиранию; стойкость к спиртам, эфирам, аце- тону, бензину, керосину, маслам, со- лям и слабым щелочам; стойкость в тропиках. При охлаждении ниже 0° С материал теряет эластичность Детали судовой арматуры; зубчатые колеса; подшипнико- вые втулки и вкладыши различ- ных механизмов: брашпилей, ручных рулевых машин; ручных валиковых приводов. При смаз- ке водой валы облицовывать бронзой или латунью
Полиамидные смо- лы разных марок, ГОСТ 10589-63 Гранулы различного цвета. Ха- рактеризуются такими же свой- ствами, как и капрон марок А и Б. При небольших нагрузках и малых скоростях могут работать без смазки Изготовление тех же деталей, что и из капрона; допускают та- кие же режимы работы. Хорошо работают в паре: полиамид — полиамид и полиамид — сталь
Полиформальдегид стабилизированный, А и Б, СТУ 36-13-8-64 Белый кристаллический порошок. Высокие мех. и антифрикц. свой- ства; стойкость к истиранию; стой- кость к маслам при комнатной темп. Разрушается концентрированными растворами кислот и щелочей Зубчатые колеса, втулки и вкладыши подшипников, арма- тура для трубопроводов
Пластикат поли- хлорвиниловый, ТУ6-05-1335-70 Листы толщиной 1—5 мм. Высо- кие антикоррозионные свойства и эластичность; при низких темп, по- вышенная хрупкость; стойкость к кислотам, щелочам, бензину, ке- росину, минеральным маслам, спир- там Прокладочный и герметизи- рующий материал для работы при темп, от —15 до +40° С
Асботекстолит, ГОСТ 16360-70 Листы толщиной 6—8 мм\ плиты толщиной 8—30 мм. Высокие фрикц. свойства и теплостойкость; стой- кость к слабым растворам кислот и щелочей; ароматическим углево- дородам, бензину, минеральным маслам, этиловому спирту Тормозные устройства детали механизмов сцепления, проклад- ки; пластины ротационных ком- прессоров (холодильные)
Гетинакс электро- технический, листо- вой, I; II; III; IV; V—1; V-2; VI; VII; VIII, ГОСТ 2718-66 Листы толщиной 0,2—50 мм. Вы- сокая эл. прочность и стабильность диэл. свойств; достаточная мех. прочность; стойкость к слабым рас- творам кислот и щелочей, аромати- ческим углеводородам, бензину, ми- неральным маслам, этиловому спирту Панели электрораспредели- тельных устройств, крышки, про- кладки, шайбы и др. электро- изоляционные детали. Основной конструкционный материал, при- меняемый в электро- и радио- технике
Материал, марка, ГОСТ (ТУ) Вид и свойства материала Область применения
Текстолит: а) поделочный, птк, ПТ, ПТ-1. ГОСТ 5-52 б) плиты, марка 2, ТУ МХП 398—41 в) стержни, ГОСТ 5385-68 Листы и плиты толщиной 0,5— 50 мм. Стержни диам. 8—60 мм. Высокие мех. и антифрикц. свой- ства; стойкость к слабым растворам кислот, щелочей, ароматическим углеводородам, бензину, минераль- ным маслам, этиловому спирту Подшипники и подшипниковые втулки; зубчатые и червячные колеса; поршневые кольца, ра- ботающие при низких темпера- турах; амортизационные про- кладки и т. д.
Текстолит листовой электротехнический, А, Б, ВЧ, Г, СТ, ГОСТ 2910-67 Листы толщиной 0,5—50 мм. Вы- сокие диэл. свойства, а также все свойства, указанные выше для тек- столита Электро- и радиотехнические детали
Текстолит прокла- дочный, МА, ТУ МХП 488—50 Листы толщиной 0,2—3,5 мм. Вы- сокая эластичность и гибкость, а также все свойства, указанные выше для текстолита Уплотнительные и выравни- вающие прокладки
Текстолит специаль- ный птк-с, ТУ П 401-69 Плиты. Высокая износостойкость и малый коэф, трения при смазке водой, а также повышенные мех. свойства Вкладыши дейдвудных под- шипников крупнотоннажных су- дов (см. гл. III)
Пластики древес- ные слоистые, ДСП-А, ДСП-Б. ДСП-В, ДСП-Г, ГОСТ 8697-58 Листы толщиной 15—60 мм. Высо- кие мех., антифрикц. и диэл. свой- ства; стойкость к слабым растворам кислот и щелочей, ароматическим углеводородам, бензину, этиловому спирту, минеральным маслам ДСП-A; вкладыши дейдвудных подшипников (см. гл. III) втул- ки шпилей, брашпилей, шлюп- балок и т. д. Остальные марки: зубчатые колеса, подшипники, электро- и радиотехнические де- тали
Эпоксидная смола, ЭД-5, ЭД-6, ГОСТ 10587-63 Эпокси-1200 Прозрачная вязкая жидкость. В отвержденном состоянии весьма высокая адгезия к металлам, стек- лу, дереву и ряду др. материалов, кроме полиэтилена и органического стекла; хим. стойкость; высокая мех. прочность В виде эпоксидных компаун- дов. Защита или восстановление поверхностного слоя; заделка трещин или литейных пороков и т. п.
Самотвердеющие пластмассы: а) АСТ-Т, СТУ 79-56-Х—62 б) Стиракрил ТШ, ТУ 30027-59 ЛенСНХ Бесцветная с резким запахом жидкость и отдельно — белый поро- шок. В отвержденном состоянии хо- рошая адгезия к металлам и стеклу: высокие мех. прочность и диэл. свойства; не растворяется в маслах, щелочах и неконцентрированных кислотах; после смешения компо- нентов затвердевает в течение 15— 30 (АСТ-Т) и 30-70 мин (ТШ) Заделка раковин и др. дефек- тов, восстановление резьбы и т. д.
Наирит — НТ Высокоэластичная, хорошо рас- творимая масса из хлоропренового каучука. Основа для приготовления гуммировочного состава. Обладает хорошими защитными и демпфи- рующими свойствами Покрытие стенок водяных по- лостей: втулок цилиндров, насо- сов и т. д.
Пластмасса ФМВ (формируемая — ма- лоусадочная — волок- нистая) Эпоксидная смола ЭД-5 и отдель- но — отвердитель, пластификатор, наполнители. Высокая адгезия к металлу; высокая мех. прочность; хим. стойкость; малая усадка Прокладки под опорные по- верхности главных и вспомога- тельных механизмов и судового оборудования, при установке их на фундамент
Материал, марка, ГОСТ (ТУ) Вид и свойства материала Область применения
Быстротвердеющая пластмасса БКД (ба- келит — контакт — де- рево) Жидкий бакелит, контакт Петрова КПк-1, древесные опилки, вода. Стойкость к воде, машинному мас- лу и жидкому топливу. При повы- шении темп-ры не размягчается Прокладки под опорные по- верхности вспомогательных су- довых механизмов при уста- новке их на фундамент
Резина антифрик- ционная 1626 Вулканизированные резино-метал- лические втулки. Средняя твердость и хорошие антифрикц. свойства. В масле разбухает и разрушается. Сохраняет свойства на воздухе, в пресной и морской воде при темп- рах от —30 до +50° С Опорные подшипники вало- проводов небольших судов, под- шипники водяных насосов
Резина антифрик- ционная 8075 Вулканизированные резино-метал- лические планки. Средняя твер- дость; хорошие антифрикц. свой- ства; стойкость к маслам, бензину, керосину. Сохраняет свойства на воздухе, в пресной и морской воде при темп-pax от —45 до +70° С Набор дейдвудных подшипни- ков судов, кроме крупнотон- нажных
Резина антифрик- ционная 8130 Вулканизированные резино-метал- лические планки и вулканизирован- ные уплотнительные манжеты. По- вышенная твердость; хорошие анти- фрикц. свойства; стойкость: к мас- лам МК, МС; бензину, бензолу, топ- ливу Т-1. Сохраняет свойства на воздухе, в пресной и морской воде при темп, от —30 до +70° С Набор дейдвудных подшипни- ков судов, кроме крупнотоннаж- ных; герметизация поршневых, гидравлических и пневматиче- ских устройств и забортных сальников, работающих при давл. жидкости до 150 кгс [см^
Эбонит А и Б, ГОСТ 2748-53 Пластины толщиной 0,5—32 мм; палки диам. 5—75 мм, длиной 250 мм; трубки с внутр, диам. 8—50 мм, длиной 400 мм. Стойкость к щело- чам, кислотам, маслам, бензину, ке- росину, едким парам и газам Поршневые кольца, работаю- щие при низких темп, в среде жидкого топлива, масла и воды; пластинчатые клапаны; рукоят- ки и подобные детали
Фибра *; а) техническая ФТ б) прокладочная кислородно- стойкая ФПК в) касторово- гли- цериновая КГФ ГОСТ 14613—69 Листы разной толщины. Толщина 0,4—25 мм Толщина 0,6—5 мм Толщина 0,6—2,5 мм Детали в машино-, электро- машине- и приборостроении, де- тали, соприкасающиеся с кисло- родом уплотнительный материал, предохраняющий от течи воды, масла, керосина, бензина
Бакаут Твердая вязкая тяжелая древе- сина. Высокие антифрикц. свойства при смазке водой Вкладыши дейдвудных под- шипников
Капролон В, МРТУ 6-05-988-66 Твердый высококристаллический полимер: 7=1,15-^1,16 г/см^; НВ = = 18 -н 26 кгс/см^; /=0,01 н- 0,02; водопоглощение 4,5-г- 5%. Отливки болванками или цилиндрами Втулки и планки различных размеров, получаемые литьем. Втулки дейдвудных подшипни- ков и баллера руля
* Кроме перечисленных, имеются марки фибры: ФК — для козырьков; ФП — поделоч- ная для чемоданов; ФЭ — электротехн.; ФСВ — спец, высокопрочная для особо прочных изделий; ФКДГ — листовая клееная для уплотнительных колец к гидравлическим си- стемам; все они непригодны для изготовления прокладок.
Свойства пластмасс для узлов трения
Марка материала Характер нагрузки л* is v, мсек и X м iS & Рабочая °C Коэффициент трения
при смазке морской водой без смазки
не более
Капрон А и Б Спокойная 25 3 25 60 0,30 0,11
Полиамидные смо- » 30 3 30 70 0,20 0,13
Л ы Текстолит ПТК-С Подшипники дейд- вуда 3 10 — 40 0,003-0,008 —
ДСП-А ДСП-Б Спокойная » 20 18 5 5 40 36 701 7DJ 0,005-0,008 -
Резина 1626 | » 8075 ? Спокойная и удар- ная 5 20 10 10 15 60 501 70? 0,004-0,007
» 8130 1 25 10 75 70J
Бакаут Подшипники дейд- вуда 2,5 10 — 40 0,09 —
Примечания: 1. Характеристики: р. и, pv , а также рабочая Г приведены для
работы в паре с бронзами или латунями при смазке: вода — для резины и ДСП; вода
или масло — для капрона и полиамидных смол.
2. При твердости шеек более 45HRC и чистоте поверхности не ниже V 9 и надежной
смазке табличные значения р допускается увеличивать в 4 раза, а при малых скоро-
стях скольжения (0,9—0,1 м/сек) и применении консистентных смазок- — до 8 раз.
Прокладочные материалы
Таблица 2-14
Прокладочные материалы и область их применения
Материал, марка и ГОСТ Характеристика и область применения
Неметаллические материалы
Картон прокладочный Марка А (пропитанный) Марка Б (непропитанный) ГОСТ 9347—60 Для высоких темп-ур непригоден Уплотнения керосино- и бензинопроводов Уплотнения масло-, нефте- и водопроводов; перед по- становкой рекомендуется намочить в воде, просушить, а затем на 20—30 мин опустить в горячую, но не кипя- щую олифу
Прессшпан, А и Б, ГОСТ 6983-54 Лощеный картон, пропитанный изолирующими веще- ствами. Для высоких темп, и давл. непригоден. Уплот- нения масло-, нефте- и водопроводов.
Фибра ФПК и ФТ, ГОСТ 14613—69 Эластичный и упругий материал. Набухает в воде, масле, керосине и бензине, но не пропускает их. Уплот' нения топливных, масляных и углекислотных трубопро- водов
Пластикат полихлорвинило- вый, А и Б, ГОСТ 5960—51 Хим. стойкий материал при темп, от —40 до -4-60° С. Разные прокладки
Материал, марка и ГОСТ Характеристика и область применения
Резина техническая листо- вая 1. ГОСТ 7338—65 Изготовляется пяти типов: кислотощелочностойкая тепло-, морозо-, масло-, бензостойкая и пищевая, толщи- ной 0,5—50 мм. Подразделяется на мягкую, средн, и по- вышенной твердости. Все типы термостойки при темп, от —30 до -|-50оС Морозостойкая резина работоспособна при темп, до —45°, а теплостойкая — при температурах: в среде воз- духа до 90°, а в среде водяного пара до 140° С
Паронит 2; общего назначения — ПОН; маслобензостойкий — ПМБ; армированный сеткой — ПА; ГОСТ 481—71 Композиция из асбеста, каучука и наполнителей. Для уплотнения неподвижных соединений типа: «глад- кие» с давлением рабочей среды не более 40 кгс/см2; «шип-паз»; «выступ — впадина» — у сосудов и аппара- тов, насосов, арматуры трубопроводов, компрессоров, ДВС. Перечень уплотняемых сред, максимально допу- стимые давления и температуры приведены в табл. 2—15
Картон асбестовый, ГОСТ 2850—58 Плотный картон из асбестового волокна с минераль- ными наполнителями. Огнестоек, маслотеплопроводен, кислото- и щелочеупорен. Размокает в нефти, масле и теплой воде. Уплотнения трубопроводов выхлопных га- зов
Нить кручения и шнур асбес- товый, ГОСТ 1779—55 Термостоек при темп, до 600° С. Уплотнения и изоля- ция в тепловых агрегатах и теплопроводных системах котельных и силовых установок
Металлические материалы
Медь листовая 3, Ml и М3, ГОСТ 495-70 Выдерживает давл. до 800 кгс/см2 и темп, до 400° С в среде дизельного топлива, нефти, минеральных масел, углекислоты, выхлопных газов, фреона, воздуха и пара. Прокладку перед постановкой на место необходимо от- жечь при темп. 550—700° С, с последующим охлаждением в воде
Сталь малоуглеродистая 4 ГОСТ 1050—60, Марка 10 ГОСТ 380—71 и Ст. 2 Уплотнения трубопроводов перегретого пара при давл. до 60 кгс/см2 и темп, до 425° С. Применяется в отожжен- ном состоянии
1 Таких же пяти типов и с теми же свойствами — резиновый шнур круглого и пря- моугольного сечений для уплотнительных целей, а также резина с тканью, применяемая в тех же случаях, что и резина техническая, но при больших давлениях. 2 Паронитовые прокладки перед постановкой во избежание прикипания к горячим фланцам рекомендуется смачивать в горячей воде и обмазывать графитом, разведенным на олифе. 3 С целью предотвращения образования гальванической пары в местах соприкосно- вения меди со сталью и предохранения их от коррозии прокладку перед постановкой рекомендуется обмазать графитом. 4 Стальные прокладки изготовляются с концентрическими лабиринтами. Прокладки из малоуглеродистой стали могут выполняться гофрированными (штампованными) и гребенчатыми (точечными), а прокладки из легированной стали — только гребенчатыми (точеными). Перед установкой на место гофрированных прокладок углубления (волны) на них рекомендуется заполнять прографиченным асбестовым шнуром с проклейкой его на шеллаке, бакелите или на пасте из графита и патоки. Кроме того, эти про- кладки можно промазывать графитом, разведенным на олифе. Гребенчатые прокладки перед постановкой рекомендуется обмазывать слоем графитовой обмазки или мастики толщиной 0,2—0,3 мм (состав мастики: свинцовый глет —45%, железные опилки —21, охра сухая — 17, мел — 12, графит —5%. Приготовленный состав разводится до нужной густоты на чистой льняной олифе).
Материал, марка и ГОСТ Характеристика и область применения
Железо «Армко» Чрезвычайно мягкий и стойкий в отношении коррозии материал. Уплотнения соединений: трубопроводов, ци- линдров, золотниковых крышек — насыщенного и пере- гретого пара при давл. до 64 кг/см* и_ темп, до 450* С. Применяется в отожженном состоянии
Сталь хромомолибденовая 4, марка 15ХМ, ГОСТ 4543—71 Для уплотнения перегретого пара с давл. до 60 кгс/см* и темп, от 425 до 475° С. Применяется после нормализа- ции при 950е С и отпуске при 650—700е С
Сталь коррозионностойкая < марка Х1810Т, ГОСТ 6632-61 Уплотнения трубопроводов перегретого пара с давл. до 100 кгс/см* и темп, до 510е С
Сталь хромомолибденоалюми- ниевая *, марка 35ХМЮА, ГОСТ 4543—71 Уплотнения трубопроводов перегретого пара с давл. до 140 кгс/смъ и темп, до 600е С
Свинец листовой, ГОСТ 9559—60 Стоек против высокоагрессивных сред, например кис- лот. Пригоден для давл. не выше 40—50 кгс/смч и темп, до ККгС при гладких фланцах. При фланцах с выточ- кой и уступом можно применять при давл. 500 кгс/см*, но при невысокой темп, порядка 15—30° С
Комбинированные материалы
Полотно армированное, ГОСТ 2198—66 Прорезиненная и прографиченная ткань саржевого или миткалевого переплетения с основой из латунной проволоки, а утком из асбестовой ровницы, скрученной вместе с латунной или медной проволокой в нить. Про- кладки для уплотнения мест соединения деталей, рабо- тающих при темп, до 150е С и давл. до 25 кгс/см*
Ферронит Листовой материал толщиной от 0,8 до 1,2 мм, состоя- щий из асбеста и каучука, армированный металлической сеткой. Уплотнения деталей, работающих в бензине, ке- росине, минеральном масле и продуктах их сгорания при давл. до 75 кгс/см2
Примечания: 1. Кроме комбинированного прокладочного материала, широко применяются комбинированные прокладки, состоящие из сердцевины (асбестовый кар- тон, резина, паронит и т. д.), окантованной или заключенной в металлическую оболочку из меди, латуни, алюминия и т. д., либо имеющие металлическую основу, на которую накладывается неметаллический материал, как, например, асбометаллические волнистые прокладки с концентрическими лабиринтами: гофрированные (штампованные из листовой меди или нержавеющей стали) или гребенчатые (точеные на станках из тех же мате- риалов), в углубления (впадины) которых укладывается на клею асбестовый шнур, а затем поверхность прокладки покрывается графитом. 2. Комбинированные прокладки значительно долговечнее неметаллических, поэтому рекомендуются для соединений, подверженных частым разборкам. Изготовляются они в заводских условиях.
4 См. сноску на стр. 81.
Применение прокладочных материалов, в зависимости от уплотняемой среды
Среда Максимальные Материал прокладок
давление, кгс i см* температура, °C
Пар насыщенный и перегретый 64 60 100 100 140 200 450 450 450 500 600 400 Паронит ПОН Железо «Армко»; сталь Ст. 2 Паронит ПА Сталь XI8H10T Сталь 35ХМЮА Медь
Вода питьевая 6 50 Резина пищевая
Вода техн, соленая (морская) 6 10 40 50 50 50 Резина кислотощелочностойкая Картон; прессшпан Паронит ПМБ
Вода техн, горячая и пере- гретая 10 10 64 100 90 140 250 250 Картон Резина с тканью теплостойкая Паронит ПОН Паронит ПА
Углекислота 80 200 32 32 Фибра Медь
Аммиак газообразный и жид- кий 25 60 от —40 до + 150 50 Паронит ПОН и ПМБ Алюминий
Фреоны 60 120 Паронит ПОН
Выхлопные газы 25 600 Картон асбестовый; шнур асбесто- вый; асбестткань
Воздух, нейтральные и инерт- ные газы 6 25 32 75 200 90 40 50 250 250 Резина теплостойкая Пластикат; фторопласт-4 Фторопласт-3 Паронит ПА Медь
Вентиляционные газы 6 6 40 90 Пластикат Картон; резина теплостойкая
Растворы слабощелочные и слабокислотные 6 25 50 50 Резина кислотощелочностойкая Фторопласт-3
Топливо нефтяное легкое и тяжелое 10 25 75 800 50 150 200 150 Картон; прессшпан Паронит ПОН и ПМБ Паронит ПА Медь
Масло минеральное 10 25 25 75 50 40 150 200 Картон; прессшпан Пластикат Паронит ПМБ Паронит ПА
Максимальные
Среда 1 давление, кгс [см? температура, °C Материал прокладок
Кислород и азот: жидкий газообразный 25 50 -182 150 Паронит ПОН и ПМБ
Примечания: 1. При давлении свыше 25 кгс!см2 соединительные фланцы, во из- бежание прорыва прокладок (кроме стальных), должны иметь выточки и уступы. 2. Соединительные фланцы, уплотняющие газообразный аммиак и фреон, всегда должны иметь выточки и уступы. 3. Паронит, уплотняющий фреон, перед постановкой пропитать в глицерине. 4. При уплотнении выхлопных газов прокладку перед постановкой смазать графитом. 5. При отсутствии пропитанного картона, для уплотнения бензина можно использо- вать картон с предварительной пропиткой его 20%-ным водным раствором столяр- ного клея.
Сальниковые набивки
Сальниковые набивки и их характеристики
Таблица 2-16
Мягкие Полуметаллические Твердые
Изготовляются из хлопковой или льняной пряжи, из асбесто- вой пряжи с хлопковым волок- ном или резиной в виде сплетен- ных или скрученных (скатан- ных) шнуров. В зависимости от среды на- бивки изготовляются сухими, либо пропитываются разнообраз- ными составами — рафинирован- ным техн, салом, парафином, техн, вазелином, тяжелым сма- зочным маслом, графитовой и тальковой смазкой Набивка в одной оплетке Скрученный жгут пряжи квад- ратного или круглого сечения, оплетенный одним слоем оплет- ки. Мягкая и износоустойчивая. Применяется для уплотнения малоподвижных деталей — саль- ников, вентилей, задвижек, ар- матуры, невысокого давления и т. п. Изготовляются из прорези- ненной или асбесто-прово- лочной ткани со вставкой по внутр, периметру мягкого антифрикц. материала, либо полого кольца (из сплава олова и свинца, меди, мо- нель-металла) круглого или квадратного сечения. Кольцо заполнено упругим и мягким материалом (асбестовым во- локном с графитом, тальком и вазелином), который при подтягивании сальника вы- давливается через отверстия, имеющиеся на внутренней окружности кольца. Набивка более износоустойчива, чем мягкая Применяется в случаях, когда нужно обеспечить про- должительную работу меха- низма при высоких темп, и давл., а также при больших скоростях движения уплот- няемой детали (в сальнико- вых уплотнениях главных су- довых паровых машин, порш- невых паровых насосов, вра- щающихся валов и т. п.) Износоустойчивые и незна- чительно изнашивают сопри- касающиеся с ними движу- щиеся детали, во время ра- боты не требуют подтяжки нажимной втулки Для нормальной эксплуа- тации набивок необходимы шлифованные сальниковые камеры, валы и штоки, тща- тельно отработанные и точно собранные кольца набивки. Применяются для уплотне- ния штоков паровых машин, компрессоров, насосов и ва- лов турбин Металлические полукольца треугольного сечения. Обра- щенные основанием к уплот- няемой детали и выполняю- щие роль набивки, изготов- ляются из различных мягких антифрикц. сплавов, которые выбираются в зависимости от темп, рабочей среды
Мягкие Полуметаллические Твердые
Набивка многослойного пле- тения Сердцевина (прядь) оплетена неск. слоями оплетки. Применя- ется для сальниковых уплотне- ний тихоходных штоков В холодной жидкой среде выдерживает давл. до 300 кгс/см\ а в среде насы- щенного и перегретого па- ра — до 25 кгс/см*. Предель- ная темп., которую выдержи- вает набивка, определяется темп, плавл. металла, и$ ко- торого изготовлены вставка и оболочка набивки Обращенные основанием в сальниковую коробку и вы- полняющие роль нажимных колец изготовляются из пер- литного чугуна или бронзы. Для нормальной эксплуа- тации набивки требуется принудительная смазка саль- ника
Набивка насквозь плетеная. Несколько крученых жгутов, переплетенных между собой. Сравнительно жесткие и из- носоустойчивые. Применяются для сальнико- вых уплотнений вращающихся валов и валов и штоков с воз- вратно-поступательными движе- ниями Металлические разрезные кольца имеют прямоугольное или квадратное сечение. Каждое кольцо состоит из трех частей. Изготовляются из перлитного чугуна с твер- достью НВ 140—160. Кольцо прижимается к валу надетой на него спиральной кольце- вой пружиной. Требуется принудительная смазка саль- ника
Набивка комбинированная Насквозь плетеная набивка, внутри которой для повышения упругости введен резиновый сер- дечник, а для улучшения при- рабатываемости к движущимся частям механизмов — проволо- ки или пластинки из анти- фрикц. металлов. Применяется для уплотнения арматуры водо-, паро-, нефте- и маслопроводов Угольные разрезные коль- ца квадратного сечения изго- товляются из смеси пекового кокса, графита, каменно- угольного пека и битума. Каждое кольцо состоит из трех частей. В сальниках удерживаются на валу спи- ральными кольцевыми пру- жинками из нерж, стали. Не требуют смазки при ра- боте, обладают большой жаростойкостью
Скатанные набивки Прорезиненные хлопчатобу- мажные, льняные и асбестовые без сердечника или с резиновым сердечником Применяются для уплотне- ния многооборотных валов i турбин и турбомеханизмов при давл. пара до 65 кгс/см* и темп, до 500° С, особенно когда присутствие смазки не- допустимо
Кольцевые набивки Манжеты хлопчатобумажные, льняные или асбестовые и коль- ца асбестоалюминиевые разрез- ные фигурного сечения с раз- личным внутр, и наружным диаметром Углеграфитометаллические разрезные кольца квадрат- ного, прямоугольного или трапецеидального сечения (РТМ МВР-103—64). Каждое кольцо состоит из трех ча- стей. В сальниках удержи- вается спиральными кольце- выми пружинами или спец, разрезными уплотнитель- ными кольцами из чугуна. Применяется для уплотне- непия поршневых и золот- никовых штоков
Марки мягких набивок (ГОСТ 5152—66)
Плетеные Скатанные Кольцевые (манжеты)
Хлопчатобумажные: сухая ХБС, пропитанная ХБП Прорезиненные: хлопчатобумажная ПХБ хлопчатобумажная с рези- новым сердечником ПХБРС Манжеты: хлопчатобумажные МХБ, льняные МЛ, асбестовые МА
Пеньковые: сухая ПС, пропитанная ПП Льняная ПЛ Льняная с резиновым сердеч- ником ПЛРС Кольца разрезные асбесто- алюминиевые КРА
Асбестовые: сухая АС, пропитанная АП, маслобензостойкая АМБ. Асбестовая с резиновым сер- дечником ПАРС Асбестовая ПА Асбесто-металлическая ПАМ
Тальковые: сухая ТС, пропитанная ТП Асбесто-металлическая с рези- новым сердечником ПАМРС
Асбестовые прорезиненные: сухая АПС, пропитанная АПП Компенсирующие: хлопчатобумажная КХБ льняная КЛ
Асбестопроволочные АПР Асбестопроволочные проре- зиненные: сухая АПРПС, пропитанная АПРПП Примечание. Плет в виде шнура квадратной и КЛ в виде многослойных в виде цельноскатанных ( сечения с различными внут; еные и скатанные набивки, кром ) или круглого сечения различи! полос различной ширины и высс кроме КРА) или разрезных мно р. и наруж. диаметрами. е КХБ и КЛ, выпускаются >ix размеров; набивки КХБ »ты, а кольцевые набивки — гослойных колец фигурного
Из ассортимента уплотнительных ма-
териалов, выпускаемых отечественной
промышленностью, наибольшее примене-
ние на судах морского флота нашли
набивки типа ХБП, ПП, АП. Они
работают удовлетворительно только
в сальниках механизмов с низкими пара-
метрами рабочей среды (продолжи-
тельность работы меньше 300 ч.) Раз-
работаны и внедряются комбинирован-
ные набивки с синтетическими материа-
лами (фторопласт, материал ФУМ-В),
они не требуют смазки, имеют низкий
коэф, трения, стабильны и не взаимо-
действуют с жидкостями и газами. При-
меняется также широкий ассортимент
материалов и патентованных набивок
зарубежных фирм.
Кроме стандартных набивок, в судо-
строении ' и судоремонте распространена
86
универсальная пластическая набивка
«Термопласт» — для уплотнения сальни-
ков арматуры насыщенного и перегре-
того пара с давл. до 20 кгс/см2 и темп,
до 400° С, а также воды холодной и
горячей, слабых растворов кислот и
щелочей, тяжелого и легкого топлива,
всякого рода газов и минеральных
масел.
Набивка состоит из смеси асбесто-
вого распушенного волокна, пропитан-
ного минеральными маслами с чешуй-
чатым или коллоидальным графитом,
который частично заменяют тальком.
Для повышения теплопроводности,
а также с целью уменьшения трения
в набивку вводят медь в виде стружки
либо тонкой проволоки или свинец
в виде стружки. Такая упрочненная на-
бивка обладает хорошей износостой-
костью.
Таблица 2-18
Применение мягких сальниковых набивок и их заменителей
Условия применения Марка набивки Марка набив- ки за- мени- теля
Среда Предель- ное дав- ление, кгс/см* Предель- ная тем- пература,
Пар насыщенный перегретый 10 45 100 160 200 300 130 400 400 100 300 450 Тальковая сухая ТС Асбестовая сухая АС Прорезиненная асбестовая ПА Пеньковая сухая ПС Манжеты асбестовые МА Асбестовая прорезиненная сухая (АПС) ПАМ
Вода питьевая 100 100 Хлопчатобумажная сухая ХБС
Вода пресная техн. 10 45 100 160 200 200 300 130 400 400 100 100 300 450 Тальковая сухая ТС Асбестовая сухая АС Прорезиненная асбестовая ПА Пеньковая сухая ПС Хлопчатобумажная пропитанная ХБП Манжеты асбестовые МА Асбестовая прорезиненная сухая АПС ТП ПАМ ПП КХБ
Вода соленая 160 100 Пеньковая пропитанная ПП * КХБ
Воздух 45 160 200 200 300 100 100 300 Асбестовая пропитанная АП Пеньковая сухая ПС Хлопчатобумажная сухая ХБС Манжеты асбестовые МА АС ПП ХБП
Инертные газы и пары 45 160 200 200 400 100 100 300 Асбестовая сухая АС Пеньковая пропитанная ПП Хлопчатобумажная пропитанная ХБП Манжеты асбестовые МА
Агрессивные газы и пары 45 300 Асбестовая пропитанная АП
Слабокислотные растворы 10 45 300 130 300 450 Тальковая сухая ТС Асбестовая пропитанная АП Асбестовая прорезиненная сухая АПС ТП
Слабощелочные растворы 45 160 300 400 100 450 Асбестовая сухая АС Пеньковая пропитанная ПП • Асбестовая прорезиненная сухая АПС
• Пеньковую пропитанную набивку (ПП) перед постановкой на место рекомендуется проварить в говяжьем сале для предотвращения гниения.
Условия применения Марка набив- ки за- мени- теля
Среда Предель- ное дав- ление, кгс;см* Предель- ная тем- пература, °C Марка набивки
Топливо: нефтяное тяжелое 30 160 200 200 300 100 100 300 Асбестовая маслобензостойкая АМ Б Прорезиненная асбестовая ПА Хлопчатобумажная пропитанная ХБП Манжеты асбестовые МА
Топливо: нефтяное легкое 300 400 900 900 450 100 200 450 Асбестовая прорезиненная сухая АПС Манжеты хлопчатобумажные МХП Асбестопроволочная прорезинен- ная пропитанная АПРПП Асбестопроволочная прорезинен- ная сухая АПРПС МЛ
Масла минеральные 30 160 200 900 900 300 100 100 200 450 Асбестовая маслобензостойкая АМ Б Пеньковая сухая ПС Хлопчатобумажная сухая ХБС Асбестопроволочная прорезинен- ная пропитанная АПРПП Асбестопроволочная прорезинен- ная сухая АПРПС ПП ХБП
Таблица 2-19
Рекомендуемые рецепты набивки «Термопласт»
Условия работы Состав набивки (в % по весу)
Давление, кгс, см2 Темпера- тура, VC Асбест Графит Тальк Свинец Медь Смазка*
До 20 я 20 „ 20 * Состав горячей и х слабых раст! образных ве уплотнения < ляется из п механизмов, 25% и вазел! До 200 „ 300 , 400 смазки мож олодной вох зоров КИСЛО' нцеств — 60°/( сальников м етралатума работающи: 1на — 75%. 30 40 30 ;ет быть ра 1Ы, насыще г и щелоче > и техн, [еханизмов, -75% и т: к в кероси 20 25 20 зличным и иного и пе й смазку с вазелина, работающи яжелых ма не, бензин< 10 10 10 зависит от регретого п оставляют тяжелых IX на смаз< сел — 25%, 2, дизтопли 15 условий ра iapa, водны из техн, са масел — 40е эчных мае.' а для уп; [ве, газойле 15 боты набив х растворо лз, воска 1 ’/о (по вес iax, смазка ютнения се ;, — из пар. 25 25 25 ки. Для в солей, и воско- у); для СОСТаВ- ^ЛЬНИКОВ афина —
Таблица 2-20
Сплавы для изготовления уплотняющих полуколец треугольного сечения
Номер сплава Содержание элементов, % веса Темп, плавл. сплава, °C
Свинец | Олово Сурьма Медь Никель Алюминий
1 80 12-18 8-2 190
2 45 45 10 — — — 192
3 — 89 7 4 — — 230
4 65 20 15 — — 240
5 60,1 0,4 0,4 36,8 2,3 — 370*
6 — — 2,0 96,0 — 2,0 430 *
* Предельная температура применения сплава.
Лакокрасочные материалы
Лакокрасочные материалы и их применение
(МВН51—67 «Правила окраски судов ММФ»)
Материал, марка, ТУ или ГОСТ Цвет Растворители Краткая характеристика и область применения
Шпаклевка ПФ-00-2 ГОСТ 10277-62 Красно- коричневый Уайт-спирит, скипидар Поставляется в готовом виде для шпаклевки металлических и дере- вянных поверхностей. Применяется при темп, от 4-5 до 4-35° С
Шпаклевки лаковые № 1 и 2 Желтый, иногда с коричневым оттенком Уайт-спирит, скипидар Состав шпаклевок по весу, %: шпаклевка № 1 — лак шпаклевочный № 75 или 74 — 20, олифа натураль- ная льняная — 2, скипидар—2, охра сухая — 6, мел сухой — 66, вода пресная —4; шпаклевка № 2 — лак шпаклевочный № 75 или 74 — 35, охра сухая—5, сурик железный су- хой — 3, мел сухой — 57. Для шпак- левки металлических и деревянных поверхностей. Применяется при темп, от 4-5 до 4-35° С
Грунты феноль- но-форм альдегидные: ФЛ-ОЗК, ФЛ-ОЗКК, ФЛ-ОЗЖ ГОСТ 9109-59 Коричневый Красно- коричневый Желтый Сольвент, ксилол, смесь (1:1) уайт-спирита с ксилолом или сольвен- том Поставляются в готовом виде. Перед применением добавляют сиккатив № 63 или 64, но не более 5% веса грунта. ФЛ-ОЗК и ФЛ-ОЗКК предназна- чены для грунтовки стальных и де- ревянных поверхностей, а ФЛ-ОЗЖ— поверхностей алюминиевых сплавов и оцинкованных. Применяется при темп, от 4-5 до 4-35° С
Грунт смешанный № 83 Красно- коричневый Уайт-спирит, скипидар Приготовляется в двух вариантах. Состав по весу, %: 1-й вариант — сурик свинцовый марки 3 или 4 — 35±2,5, сурик железный густотер- тый—43±3,3, олифа натуральная льняная — 22±5,4; 2-й вариант — су- рик свинцовый марки 3 или 4 — 35±2,5, сурик железный сухой мар- ки А —35±2,5, олифа натуральная льняная — 30±5. Предназначен для тех же целей, что и грунты ФЛ-ОЗК, ФЛ-ОЗКК. Применяется при темп, от 4-5 до 4-30° С
Краска негорючая ПФ-218 ВТУ № ЛФ-39-62 Различный * Уайт-спирит, скипидар Поставляется в готовом виде. Для получения отсутствующих цветов допускается смешение кра- сок. Предназначена для окраски машинно-котельных помещений, ме- ханизмов и оборудования, установ- ленных в них. Применяется при темп, от 4-5 до 4-35° С
Материал, марка, ТУ или ГОСТ Цвет Растворители Краткая характеристика и область применения
Краски маслостой- кие: ФЛ-724-1, ФЛ-724-2 и паростой- кая ФЛ-723 Серебристый с зеленоватым оттенком Спирт этило- вый или изо- пропиловый Состоит из трех компонентов**: ба- келитового лака марки А, спиртовой пасты цинкового крона и пудры алюминиевой ПАК-3 или ПАК-4. Предназначены для масло- или паростойкой защиты, при темп, от -10 до 35е С
Эмаль ПФ-11Б ГОСТ 6465-63 Различный • Сольвент, уайт-спирит, скипидар Поставляется в готовом виде. Предназначена для окраски меха- низмов, установленных на открытых палубах. При отсутствии красок ПФ-218 может применяться для окраски механизмов в машинном отделении
Эмали жаростой- кие: АЛ-70, ТУ КУ 312—53; КО-813, ГОСТ 11066-64 Серебристо- алюминиевый Смесь ••• уайт-спирита и ксилола Состоят из двух компонентов лака и алюминиевой пудры. Предназначены для окраски по- верхностей в серебристый цвет, в том числе нагревающихся свыше 100е: АЛ-70 до 320°, а КО-813 до 500е С
Эмали: ГФ-156, ВТУ ГИМП № 105-64; ПФ-167, ВТУ ГИМП № 119-65 Белый и серый Сольвент, уайт-спирит Поставляются в готовом виде. Являются заменителями эмали ПФ-115 и предназначены для тех же целей. Температура применения от +5 до +35° С
Эмали огнестойкие «Олива» ПНР Различный * Ксилол Заменители негорючих красок ПФ-218, предназначены для тех же целей
♦ Необходимый цвет выбирать по табл. 2-23. ** Процентное содержание компонентов и технология приготовления красок приве- дены в ведомственой нормали МВН 51—67. ♦♦♦ Для АЛ-70-70 и 30%, а для КО-813 —50 и 50%.
Таблица 2-22
Вспомогательные материалы для приготовления лаков и красок
Материал, марка, ТУ или ГОСТ Краткая характеристика и назначение
Олифа натуральная льняная, ГОСТ 7931-56 Продукт переработки льняного масла с добавлением сиккативов. Поставляется в готовом виде. Предназначена для изготовления и разведения масляных красок, грун- тов и масляных шпаклевок, грунтовки древесины и про- олифки металлических поверхностей
Лаки шпаклевочные № 75 и 74, ГОСТ 6807—53 Поставляются в готовом виде. Бесцветны. Предназна- чены для приготовления лаковых шпаклевок
Материал, марка, ТУ или ГОСТ Краткая характеристика и назначение
Охра сухая, ГОСТ 8019—56 Минеральный пигмент. Цвет от золотисто-желтого до красно-коричневого. Предназначена для приготовления масляных красок и шпаклевок
Сурик железный сухой, ГОСТ 8135-62 Минеральный пигмент. Цвет кирпично-красный. Пред- назначен для приготовления масляных красок и грунтов
Сурик железный густотертый, ГОСТ 8866-58 Паста, состоящая из сурика железного сухого и олифы. Цвет кирпично-красный. Предназначен для приготовле- ния грунтов и масляных красок
Сурик свинцовый 3, 4, ГОСТ 1787—50 Минеральный пигмент. Состоит в основном из красной окиси свинца. Цвет ярко-красный или оранжевый. Предназначен для приготовления грунтов, а разведен- ный на олифе является уплотняющим материалом. Обладает хорошей антикоррозионностью
Пудра алюминиевая ПАК-3 и ПАК-4, ГОСТ 5494-71 Минеральный пигмент. Цвет серебристый. Предназна- чена для приготовления красок
Лак бакелитовый, ГОСТ 901—56 Поставляется в готовом виде. Предназначен для при- готовления красок
Лак спиртовой шеллачный, ГОСТ 7573-55 Раствор щеллака и канифоли в этиловом спирте. Предназначен для покрытия изделий, эксплуатируемых внутри помещения, а также в качестве уплотнительного материала
Сиккативы свинцово-марганце- вые № 63 и 64, ГОСТ 1003-41 Поставляются в готовом виде. Предназначены для ускорения процесса высыхания олиф, масляных грунтов, красок, эмалей и лаков. Вводятся в пределах 2—5% веса лакокрасочного материала; избыток ухудшает каче- ство покрытия
Бензол, ГОСТ 8448—61 т~г _ п»па Плаnuаоиопоии ттпа Паа.
Ксилол каменноугольный, ГОСТ 9949—62
Скипидар, ГОСТ 1571—66 11UUI аВЛИЛЛ сл В 1U1UDUM олдь. мрсдпаопилъпи! лк**'* бавления грунтов, красок и эмалей до необходимой вяз- кости. Все растворители огнеопасны, а большинство из них взрывоопасны, поэтому требуют особо осторожного обра- щения и хранения
Сольвент каменноугольный, ГОСТ 1928—67
Спирт этиловый, ректификат, ГОСТ 5962—67 кОксоль» (ГОСТ 190—68) не рекомендуется применять ном отделении.
Уайт-спирит, ГОСТ 3134—52 Примечание. Олифу < для покраски в машинно-котелы
Таблица 2-23
Цвета, принятые для окраски МКО, механизмов и оборудования
Окрашиваемая поверхность Цвет
Борта, переборки, шахты, подволоки, световые люки, тетивы трапов и решеток с наружной стороны, поддержи- вающие их стойки и кронштейны, в помещениях МКО и вспомогательных механизмов, а также днища котлов, выходящих в МО, и стены туннелей гребных валов Белый с голубым оттенком. Краска составная (вес. %): белая — 98 голубая — 2
Панель по бортам и переборкам высотой от настила не выше 600 мм, в помещениях МКО и вспомогательных механизмов, а также стенки туннелей гребных валов Салатный или серый
Главные двигатели, независимо от типа Светло-зелено-голубой *
Насосы, сепараторы и др. механизмы, а также цис- терны, баллоны и емкости: а) топливной системы б) масляной системы в) забортной воды г) пресной воды д) воздушной системы Светло-оранжевый Светло-желтый Салатный Светло-серый Голубой
Электромоторы, дизель-генераторы, распределительные электрощиты и др. электрооборудование Слоновая кость
Дизель-генератор аварийный, гребные валы и их под- шипники Светло-серый или серый
Корпусы котлов (по изоляции), за исключением днищ, выходящих в МО, топочные фронты, дымники и воздуш- ные рукава к топкам, кожухи дымовых труб в шахте, воздушные экономайзеры, а также поверхности механиз- мов и оборудование, нагревающиеся свыше 60° С Серебряный
Листы машинного настила сверху палубы и ступени трапов, в помещениях МКО и вспомогательных механиз- мов •* Серо-голубой или красно-ко- ричневый
Судовые трубопроводы (см. главу «Судовые трубопро- воды и системы»)
Примечания: 1. Для настила двойного дна, льял, фундаментов механизмов ниже машинного настила и обрешетника машинного настила, в помещениях МКО и вспомогательных механизмов цвет окраски не устанавливается. 2. Фундаменты и отделочные угольники всех механизмов, а также оборудование выше уровня настила или палубы окрашивать в цвет окраски настила или палубы. * Краска составная: ПФ-218 белая — 98, ПФ-218 голубая —1,7 и эмаль ПФ-115 светло-зеленая — 0,3 (% веса). * * Окрашивают только неходовые участки настила, а также ступеней; среднюю часть ступеней и проходы протирают машинным маслом.
Химикаты общего назначения
Характеристика химикатов и область применения
Таблица 2'24
Наименование, формула, ГОСТ Характеристика и область применения
Аммоний хлористый техн, (на- ; шатырь), NH4C1, ГОСТ 2210-51 Аммониевая соль хлористоводородной кислоты. Постав- ляется в виде белого или слегка желтоватого кристал- лического порошка. Легко растворяется в воде; при на- гревании не плавится, а разлагается на аммоний и хло- ристый водород. Применяется в качестве флюса при пайке мягкими припоями
1 Ацетон техн., СНзСОСНз, ГОСТ 2768—69 Бесцветная, прозрачная горючая жидкость, пахнущая эфиром. Смешивается во всех пропорциях с водой, спир- том, эфиром, бензином. Огнеопасен, а пары в смеси с воздухом — взрывоопасны. Поставляется в железной и стеклянной таре. Применяется в качестве растворителя жиров, смол, масел, лаков и ацетилцеллюлозы. Резину не растворяет
Ацетилен растворенный техн., С2Н2. ГОСТ 5457-60 Газ, получаемый из карбида кальция при взаимодей- ствии его с водой. Огнеопасен, в смеси с воздухом легко взрывается. Поставляется в стальных баллонах белого цвета, заполненных пористой массой и растворителем (ацетоном) при давлении не выше 19 кгс/сл<2. Использо- ванные баллоны должны возвращаться с остаточным давлением 0,5—1,0 кгс/см2, во избежание попадания воз- духа. Применяется для газовой сварки и резки металлов
Бура, Na2B4O7*10H2, ГОСТ 8429-69 Порошок, крупинки или кристаллы белого цвета. Темп, плавл. 741° С. Поставляется в плотных мешках весом 30—40 кг. Применяется в качестве флюса при пайке твердыми припоями и газовой сварке
Газ углекислый сжиженный (углекислота жидкая), СОг, ГОСТ 8050-64 Бесцветная жидкость с темп. кип. —78,2° С, получаемая путем сжатия газообразной двуокиси с последующим охлаждением. При быстром испарении образуется «сухой лед», который, нагреваясь, переходит в газ, минуя жид- кую фазу. Применяется в качестве хладагента рефриже- раторных установок (см. гл. 15) и для зарядки противо- пожарных устройств
Глицерин сырой, СзН5(ОН)з, ГОСТ 6823-54 Бесцветная вязкая жидкость без запаха. Растворяется в воде и спирте. Применяется для обработки прокладок и кожаных уплотнений, а также для приготовления прити- рочных паст, рабочих жидкостей гидроприводов
Канифоль сосновая, ГОСТ 797—64 Хрупкая стекловидная масса от светло-желтого до темно-оранжевого цвета. Размягчается при темп. 54— 68° С. Легко растворима в эфире, ацетоне, спирте, скипи- даре и бензине. Применяется в качестве флюса в элект- ротехнике, при пайке мягкими припоями, а также для натирания кожаных ремней с целью придания им фрикц. свойств
Кислород, О, ГОСТ 5583—68 Бесцветный газ без запаха. Поставляется в стальных баллонах синего цвета давл. 150 кгс/см2. При хранении необходимы меры предосторожности. Применяется для газовой сварки и резки металлов
Кислота серная, аккумулятор- ная, H2SO4, ГОСТ 667—53 Маслянистая прозрачная жидкость концентрации 92— 94%. Поставляется в стеклянных бутылях или спец, кон- тейнерах. Применяется для зарядки аккумуляторов. При работе с кислотой соблюдать осторожность во избежание ожогов
Наименование, формула, ГОСТ Характеристика и область применения
Кислота серная техническая, H2SO4, ГОСТ 2184-67 Бесцветная прозрачная маслянистая жидкость без за- паха. Поставляется в стеклянных бутылях. Применяется в качестве компонента моечных растворов.
Кислота соляная техническая, НС1, ГОСТ 1382—69 Прозрачная жидкость желтоватого цвета, без осадка и механических примесей. Поставляется в стеклянных бу- тылях. Применяется в качестве флюса при пайке мяг- кими припоями и в качестве компонента моечных и вы- щелачивающих составов
Литий едкий аккумуляторный, L1OH, ГОСТ 8595-57 Белый кристаллический порошок, сильная щелочь, хо- рошо растворимая в воде. Поставляется в железных ба- рабанах или мешках из пластиката. Добавляется в электролит для увеличения зарядной емкости аккумуля- тора и удлинения срока его службы
Натр едкий технический (каустик, сода каустическая), NaOH, ГОСТ 2263—71 Сильная щелочь. Выпускается в твердом и жидком виде. Сильно гигроскопичен, хранить в плотно закрытой посуде. Применяется как компонент моечных и выщела- чивающих составов
Пенообразователь, ПО-1, ГОСТ 6948-70 Темно-коричневая жидкость без посторонних включе- ний. Применяется для зарядки огнетушителей
Порошок пеногенераторный, ГОСТ 7005-58 Сыпучий порошок желтовато-серого цвета. Транспорти- руется и хранится в плотно закрывающихся металличе- ских барабанах, в сухих помещениях. Применяется для зарядки спец, противопожарных установок
Сода кальцинированная (сода), ЫагСОз, ГОСТ 5100—64 Мелкокристаллический порошок белого цвета. Постав- ляется в бумажных четырех-, шестислойных мешках ве- сом до 50 кг. Применяется в качестве компонента обез- жиривающих и моечных составов
Спирт этиловый ректификат, ГОСТ 5962-67 Применяется в качестве разбавителя и моечного сред- ства, главным образом в электротехнике
Стекло натриевое жидкое (жидкое стекло), ЫагЭЮз, ГОСТ 13078-67 Водный раствор силикат-глыбы. Применяется в каче- стве компонента огнеупорных кладок, для обмазки элек- тродов, а также цементных составов с целью ускорения отвердевания
Тринатрийфосфат технический, NasPO4 . 12НгО, ГОСТ 201-58 Белая или окрашенная в желтый или розовый цвет кристаллическая масса, легко слеживающаяся в монолит. Поставляется в бочках весом 250 кг или в бумажных мешках весом 40—50 кг. Применяется в качестве водо- умягчителя, для удаления масла, жира и чистки метал- лических поверхностей, в качестве компонента ингиби- тора коррозии, при обработке металлов резанием на стан- ках и т. д.
Хромпик бихромат калия тех- нический, К2СГ2О7, ГОСТ 2652—67 Калиевая соль двухромовой кислоты, кристаллы красно- оранжевого цвета. Поставляется в железных барабанах. Применяется для умягчения циркуляционной воды, в охлаждающих полостях
Ингибиторы
и влагопоглотители:
Растворители:
натрий бензойнокислый (бензоат нат-
рия) — ВТУ 520—71;
натрий технический азотистокислый —
ГОСТ 6194—69;
силикагель марок КСМ и ЩСМ —
ГОСТ 3956—54;
силикагель индикатор —
ГОСТ 8984—59;
летучий ингибитор НДА — МРТУ
6-02-336—65;
технический уротропин —
ГОСТ 1381—73.
бензин растворитель БР-1 —
ГОСТ 443—56;
бензин авиационный Б-70 —
ГОСТ 1012—72;
бензин автомобильный А-66, А-72 —
ГОСТ 2084—67;
керосин осветительный —
ГОСТ 4753—68;
керосин тракторный —
ГОСТ 1842—52;
растворитель РС-2 — ТУ
МХП 1763—52;
смывка СД —ТУ МХП 906—42;
Огнеупорные материалы
Основные показатели. Химический
состав определяет вид и группу огне-
упорных изделий.
Огнеупорность — свойство ма-
териала противостоять воздействию вы-
сокой температуры.
Температура деформации
под нагрузкой — при которой на-
чинается размягчение огнеупора (под
действием нагрузки) и его деформация;
ей предшествует темп, интервал размяг-
чения.
Температура начала и конца дефор-
мации характеризует сопротивляемость
огнеупорных изделий мех. нагрузкам
при высоких температурах.
Таблица 2-25
Область применения огнеупорных материалов
Котлы Топки Ассортимент огнеупоров
основной заменяющий
Главные огне- трубные Неэкраниро- ванные Шамотный кирпич, ГОСТ 390—69, не ниже чем класс «А> Шамотный кирпич, ГОСТ 390—69, не ниже чем класс «Б>
Главные водо- трубные То же Многошамотный каолино- вый кирпич, ГОСТ 7940—56, не ниже чем класс «О> Многошамотный кирпич, ГОСТ 10352—63, не ниже чем класс «А> Каолиновый кирпич, ЧМТУ 5119-55
Главные водо- трубные с высо- ким давлением пара Экраниро- ваные Высокоглиноземистый кир- пич, ТУО 10-49 Многошамотный каолино- вый кирпич, ГОСТ 7940—56, не ниже чем класс «О» Многошамотный кирпич, ГОСТ 10352—63, не ниже чем класс «А>
Вспомогатель- ные Неэкраниро- ванные Высокоглиноземистый лег- ковес, ТУ—УНИИО, марка ВГЛ-1,5; многбшамотный као- линовый кирпич, ГОСТ 7940—56, не ниже чем класс «О>; многошамотный кирпич, ГОСТ 10352—63, не ниже чем класс «А> Каолиновый кирпич, ЧМТУ 5119-55 Шамотный кирпич, ГОСТ 390—69, не ниже чем класс «А>
Предел прочности при сжа-
тии, кгс/см2, характеризует строитель-
ную прочность огнеупора до нагре-
вания.
Постоянство объема при
высоких температурах. В пе-
риод работы при высоких температурах
происходит дальнейшее изменение свойств
огнеупора и изменение его объема.
Дополнительная усадка огнеупоров
определяется их повторным обжигом
при температурах, установленных для
каждой группы и вида изделий.
Для определения термической стой-
кости кирпич нормальных размеров
быстро нагревают с торцовой стороны,
а затем охлаждают на воздухе или
в проточной холодной воде (теплсг
смена). Термическая стойкость изделий
оценивается по числу теплосмен, кото-
рые выдерживает кирпич до потери им
20% своего первоначального веса за
счет откалывающихся частей.
Таблица 2-26
Температурные условия футеровки топок
Температуры начала деформации
огнеупорных материалов
(под нагрузкой 2 кгс[см*)
Материал Температура, °C
начала разру- шения (сжатие 0,6%) при сжатии, %
4 10
Динасовый . t . . Полукислый . . . Шамотный класса «В> Шамотный класс «А» (40% А1гОз) . . Каолиновый (42% А120з) Высокоглиноземи- стый (70% AI2O3) . . Корундовый (99% А1гОз) Магнезитовый (90% MgO) 1650 1400 1250 1400 1450 1600 1870 1550 1430 1320 1470 1550 1660 1900 1670 1500 1500 1600 1650 1800 1580
Темпера- тура горя- чих газов или факела, °C Максимальная температура рабочей поверхности, °C
Неэкрани- рованные стенки топок Стенки топок за глад- котрубным экраном при отношении:
s/d=2,41 | sid=i ,25
900 892 555 415
1000 993 630 455
1100 1094 695 490
1200 1194 760 520
1300 1294 835 565
1400 1394 910 610
1500 1495 980 670
Приме ч а н и е. Температуры экран-
ных труб приняты равными 250 С.
Таблица 2-28
Термическая стойкость
огнеупорных материалов
Материал Число теплосмен
Динасовый Шамотный из масс мелко- зернистого состава .... Шамотный из масс круп- нозернистого состава . . . Каолиновый Магнезитовый Хромомагнезитовый . . , Магнезитохромитовый . , 1-2 5-8 10-12 15-30 2-3 2 з Более 30
Таблица 2-29
Свойства огнеупорных изделий, применяемых в топках
Топки Тип огнеупора Содержание А1а0а, % Огнеупор- ность, °C Темература начала дефор- мации под на- грузкой, 2 кгс1см*, °C Дополнителная осадка, %, при температуре Пористость (кажущаяся), % Предел проч- ности при сжатии, кгс1см2
1400 ° 1500 °
Главных кот- лов Высоко- глиноземи- стый То же, но легковес 44-53 57 1770-1780 1800 1450-1550 1360 0,2 0,5 0,3 5,5 19,7-20,6 42,0-42,3 184-584 125-135
Вспомога- тельных кот- лов Высокогли- ноземистый легковес 80 1850 Под на- грузкой 1 кгс/см2 1390-1540 Нет При 1600° 1,0 57,0-58,0 35-50
Стандарты огнеупорных изделий для топок котлов судов морского флота
Физико-керамические свойства огнеупоров Изделия огнеупор- ные для топок котлов судов морского флота, ГОСТ 10352-63 ГОСТ 390-69- класс »А“ ГОСТ 7940-56 Иностранные
Класс •О“ Класс •А“
Содержание окиси алюминия (с двуокисью титана), %, не менее 39 30 Не регламентировано, 40-43
Огнеупорность, °C, не ниже . . 1730 1730 но не м 1750 енее 30 1730 1750-1770
Температура начала деформа- ции под нагрузкой 2 кгс/см2, °C, не ниже 1400 1300 1300 1300 1450-1550
Дополнительная усадка при 1400°, %, не более 0,5 0,7 0,7 0,7 0,2
Предел прочности при сжатии, кгс/см2 150-200 100-125 100-125 100-125 190-565
Пористость (кажущаяся) для изделий нормальных размеров, %, не более То же, для фасонных изделий, %, не более 24 26 30 30 30 20
Термическая стойкость (на- грев 1300° С) водяных теплосмен, не менее 10 - 10 10 -
Шлакоустойчивость — сопро-
тивляемость огнеупора хим. реагентам,
вступающим с ним во взаимодействие.
Шлакоустойчивость оценивается сте-
пенью разъединения или потери веса.
Допускаемые отклонения для изделий
нормальных размеров: по длине ±3,
по ширине ±2, по толщине ±1% «мле;
для фасонных изделий по всем разме-
рам ±1% мм.
Стандарт распространяется на огне-
упорные шамотные и шамотно-каоли-
новые изделия, изготовленные из мно-
Та блица 2-31
Предельно допустимые дефекты
поверхности изделий
Характер дефекта На рабо- чей по- верхности, мм На нера- бочей по- верхности, мм
Кривизна, прогиба . . стрела 1,5 2
Отбитость глубина . . углов, 5 8
Отбитость глубина . . ребер, 5 7
Отдельные ки, диаметр вы пл а в- 3 5
Посечки отдельные шириной 0,25—0,5 мм, длина 15 80
гошамотных масс для топок судовых
котлов, работающих при температуре не
выше 1550°С (на горячей поверхности).
При заказе огнеупорных изделий тре-
буется четко указывать на чертежах
рабочую и нерабочую стороны изделия.
Срок службы огнеупоров, изготовлен-
ных по ГОСТ 10352—63, составляет
15 000—20 000 ч. Применение изделий
с дефектами, величина которых превы-
шает указанные в табл. 2-31, не допу-
скается.
Таблица 2-32
Огнеупорные свойства шамотных
и многошамотных изделий
Изделие Класс Огнеупор- ность, °C не ниже Содержание AlgOg, % Дополнитель- ная усадка, %
Шамотное (ГОСТ 390-69) А 1730 38-42 При 1490° С не более 0,7
Б 1670 34-38 При 1350° С не более 0,7
В 1610 30-34 При 1259° С не более 0,7
Изделие Класс Огнеупор- ность, °C, не ниже Содержание А1аО3, % Дополнитель- ная усадка, %
Многоша- мотное (ГОСТ 1598—53) А Б 1730 1700 Не менее 39 Не менее 35 При 1400° С не более 0,2 При 1400° С не более 0,3
Таблица 2-33
Физико-механические свойства
легковесных огнеупорных материалов
Температура начала дефор- мации под нагрузкой 1 кгс1см*, °C Коэффициент теплопровод- ности, ккал!мчград (при 800°С) Дополнитель- ная усадка, %, при t° СХ № н X СХ х о а» 5 S S X " схО Н Ео
1190-1210 1210-1340 1360 1540 1610 0,4-0,5 0,39-0,56 0,5-0,6 0,5-0,6 0,5-0,6 1300-1,0 1300-0,7 1400-0,5—1,0 1600-0,6—0,8 1450 — рост + + 0,5 Не более 1250 1350-1400 1400 1600 1550
Защитные покрытия и обмазки
Таблица 2-34
Состав и свойства защитных покрытий
(обмазок)
Состав и свойства обмазок после
нагревания при температуре 1500° С
Показатели Обмазка
ХОЛ О-1
Химический состав, %: SiO2 AI2O3 ЫагО+КгО СггОз Огнеупорность, °C ... . Усушка+усадка (при 1500° С), % . Пористость (кажущаяся), % Предел прочности при сдви- ге, кгс!смг 9,47 4,20 1,87 47,25 1£00 7,2 30 86 57,12 38,00 1,70 1750 8 25 70
Жидкое стекло поступает в виде
силикат-глыбы (ГОСТ 13078—67), по-
рошка или сиропообразной жидкости
плотностью 30—36° Боме (одинарное)
или 50—60° Боме (двойное), что соот-
ветствует уд. весу 1,27—1,34 или
1,52—1,69. Модуль определяется по фор-
муле М= 1,032 ,т Д , где SiO2 — весо-
1\а2и
вое содержание, %; Na2O — весовое
содержание, %. Силикат-глыбы раство-
ряются в кипящей воде при давлении
4—6 ата в течение 4—6 ч или при атмо-
сферном давлении в течение 24 ч.
Таблица 2-36
Состав жидкого стекла, %
Показатели Содержание, %
Обмазка ХО Обмазка ХОЛ Обмазка О-1
Сырьевой состав Хромитовая ру- да 94 90
Каолиновый ша- мот 90
Огнеупорная глина 6 10 10
Зерновой состав Размер зерен от 5 до 1 мм .... 25-40
Размер зерен меньше 0,54 мм 45-60 80-90 100
Размер зерен меньше 0,088 мм Не 50-60 50—60
Огнеупорность, °C, не менее . . норми- руется 1900 1900 1750
Химический состав СггОз, не менее 38 38
SiOs, не более 14 14 58
АЬОз, не менее — — 38
Ком- поненты Стекло
содовое содово- сульфат- ное сульфат- ное
S iO<j 32-34,5 28—32 28-32
AlaO3+FeO4 0,25 0,40 0,50
СаО 0,20 0,30 0,35
so3 0,18 1,00 1,50
NaaO 11-13,5 10-12 10-12
Вода 57 60 60
М 2,6-3 2,56-3 2,56-3
7, кг/м3 1,5-1,55 1,43-1,50 1,43-1,50
Состав и свойства обмазок зарубежных фирм
Обмазка Температура стеклования, °C Макс, темпе- ратура приме- нения, °C Содержание, %
SiOa SiC ZfOjj А1аО.+ + тюа FeaO3 PbO СаО MgO в»оа NaaO + + КаО SO3 СОа
Brick seal 1600 790 1040 34,66 8,37 0,27 43,56 3,18 0,32 5,04 0,21
2000 1040 1430 39,42 —’ — 8,99 0,30 36,99 2,86 0,42 — 4,75 0,20 —
2600 1370 1570 54,21 — 17,19 0,11 0,36 9,88 0,66 — 6,18 0,41 —
3000 1540 1760 46,23 — 18,69 11,87 0,24 — 8,80 0,63 — 2,78 0,46 —
Drew — 1650 12,06 70,36 — 4,5 0,95 — 0,65 0,56 1,20 1,32 0,62 —
Hiloset Выше 1500 1500 51,60 — — 37,25 1,10 — 0,52 0,30 — 4,58 0,84 2,18
Таблица 2-38
Состав и свойства каолиновой набивной массы
Максимальная крупность зерен 3 о, зерен размером 0,088 мм — 20%. Смесь: 90% шамота и 10 К каолина. Огнеупорность набивной массы
1750° С, температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см* — 1420—1440° С
Показатели Для нагрева- ния после сушки После нагревания при температуре, °C
400 600 800 1000 1200 иоо
Предел прочности при сжатии, кгс/с м2 Пористость (кажущаяся), % • . . . Усадка, % 150-156 18,2-20,3 62—68 21,6—22,8 125-127 23,4—23,9 136—138 24,4-24,9 181—193 24,2—24,6 216-237 24,2—24,8 0,3-0,7 210-220 22,7—23,0 0,4—0,46
Формы и размеры огнеупорных изделий общего назначения
(ГОСТ 8691—58)
ГОСТ 8691—58 предусматривает 105 моделей огнеупорных кирпичей. Наиболее ходовые
изделия подчеркнуты, для амбразур применяются фасонные (специальные) формы
Форма кирпича № изделия Размеры, мм Объем, см3 Вес изделия, кг
шамот- ного легковесного
Прямой 1 230X113X100 2 600 4 2-3,4
. 2 230X113X75 1 950 3,7 —
3 230X113X65 1 690 3,2 1,35-2,2
4 230X113X40 1 040 2 0,83-1,36
5 250X123X75 2 300 4 —
6 250X123X65 2 000 3,8 1,6-2,6
7 300X150X65 2 930 5,6 —
8 230X171X75 2 950 5,6 —
9 230X171X65 2 560 4,9 2-3,3
10 250X186X75 3 480 6,6 —
11 250X186 X65 3 020 5,7 —
12 300X225X65 4 39-0 8,3 —
Клин торцовый 17 230ХПЗХ75-Н65 1 820 3,5 —
(двусторонний и одно- 18 230X113x75^-55 1 690 3,2 —
сторонний) 19 230x113 X75-^-55 1 560 3 1,2-2
20 230X113x65-^-45 1 430 2,7 1,1-1,9
21 250X123x75-^-65 2 150 4,1 —
22 250Х123Х65-Н55 1 845 3,5 1,5-2,4
Клин ребровый 23 250Х123Х65-Н45 1 685 3,2 о -
36 230x113 X75-5-65 1 820 0,0
37 230XU3X75-J-55 1 690 3,2
38 230XU3X65H-55 1 560 3 1,25—2
39 230ХИЗХ65-5-45 1 430 2,7 1,1-1,9
40 250Х123Х75-5-65 2 150 4,1
41 250Х123Х65-5-55 1 845 3,5 1,5—2,4
Плита 42 250X123X65-5-45 1 700 3,2 -
79 460X230X75 7 940 15,1
80 575X170X80 7 820 14,9
81 690X170X100 11 70U 22,2
Огнеупорные бетоны (набивные массы),
состав и характеристики
Материалы, свойства набивных масс Бетоны для топок
хромо- магнези- товый (стенки) каолино- вый (форсу- ночные фурмы)
Состав (вес. ч.) Хромитовая руда, ЧМТУ 2943—51 . . . 75
Портландцемент марки 500 и выше, ГОСТ 10178-62 . . . 25
Шамот, ГОСТ 6137-61 . . . 90
Каолин, ГОСТ 6138—61 — 10
Сульфитно-спирто- вая барда, уд. вес 1,1-1.15, ГОСТ 8518-57 . . . 4 4
Вода пресная . . . 7 7
Материалы свойства набивных масс Бетоны для топок
хромо- магнези- товый (стенки) каолино- вый (форсу- ночные фурмы)
Характеристики
Огнеупорность вы- ше, °C 1790 1750
Температура начала
деформации под на- грузкой 2 кгс/см2, °C 1370 1420-1440
Предел прочности при сжатии, кгс/см^ 450 210-220
Дополнительная усадка при 1450° С, % 1 0,4-0,46
Термическая стой- 55 55
кость, теплосмен . .
Пористость кажу- щаяся, % — 22,7-23
Примечание. Огнеупорные бетоны применяют для выполнения конструктив-
ных элементов топок вместо огнеупорного
(фасонного или простого) кирпича.
Таблица 2-41
Торкрет-масса огнеупорная. Состав (вес. ч.)
Материалы Варианты составов
на жидком стекле на фосфорной кислоте
1 1 2 3 1 2 3
Шамотный торкретный порошок СТУ 77-15-48-63 100 100
П-22 ' '
Жидкое стекло, ГОСТ 13078—67 . . . . 3 3 3 — — —
Шамот молотый, ГОСТ 6137—61 . ... . — 1 90 50 — 90 50
Глина ТУО-51 — 10 — — 10 —
Мертель ШТ-1, ГОСТ 6137-61 — — 50 — — 50
Вода пресная 25-30 25-30 25-30 30-35 30-35 30-35
Фосфорная кислота, ГОСТ 10678-63 — — — 12 12 12
футеровки
топок
паровых
котлов с
ма-
разрушений.
Примечание. Применяется для защиты
зутным отоплением от термических и шлаковых
Набивные массы рекомендуется при-
менять с пеношамотным легковесом
в качестве подслоя.
Приготовление торкрет-массы. Гото-
вят ее путем смешивания составных
частей. Вариант торкрет-массы зависит
от наличия материалов.
Тщательно перемешивают сухие ком-
поненты. Жидкое стекло или фосфорную
кислоту растворяют в воде. Раствор по-
степенно добавляют к сухой массе и
тщательно перемешивают.
Готовую массу загружают в резер-
вуар переносной торкретной установки
и под давлением сжатого воздуха при
помощи спец, ствола наносят на поверх-
ность футеровки топки, предварительно
очищенной от шлаковых и коксовых не-
сплавленных отложений.
Лучшие результаты достигаются при
нанесении торкрет-массы на горячую
поверхность футеровки.
Электротехнические материалы
Характеристика проводниковых материалов
Таблица 2-42
Материал Плотность, г]сма 1 Уд. эл. сопротив- ление при 20° С, ОМ-ММ^М Ср. темп, коэфф, сопротив- ления (от 0 до 100° С) Темпера- тура плавления, °C Прочность на разрыв, кгс/мм* Теплопро- водность, вт 1см град
Алюминий • « « . 2,7 0,0283 0,004 657 17-18 2,0-2,1
Альдрей 2,8 0,029 0,004 1100 32-38
Бронза 8,3-8,9 0,066 0,004 900 60-50 1,05
Вольфрам . . * . 19,32 0,055 0,005 3380 200-415 0,92
Константан .... 8,9 0,5 0,000003 1270 40-65 0,23
Латунь 8,6 0,07 0,002 960 30-32 1,09
Магний 1,74 0,0427 0,0038 651 9,8 1,57
Манганин .... 8,44 0,4-0,48 0,000006 960 42 0,42
Молибден .... 10,2 0,048 0,00473 2500 80-200 1,45
Медь 8,89 0,0175 0,00393 1083 39-46 3,85
Никелин ..... 8,5 0,42 0,0001 1060 53 —
Никель 8,9 0,07 0,0061 1451 40-45 0,86
Нихром 8,4 1,05 0,0001 1360 49-84 —
Олово . . , г . . 7,31 0,12 0,00438 232 2 4,840
Ртуть 13,64 0,958 0,009 38,9 —> 0,062-0,08
Свинец . . , . . 11,34 0,222 0,0038 327,4 1,2-2,3 0,347
Серебро 10,5 0,016 0,0036 960 18 0,042
Сталь . 7,85 0,15 0,00625 1400 70-75 0,586
Фехраль 7,6 1,2-1,4 0,0008 1450 70 —
Хромель 7,1 1,35 0,0004 1500 80 —
Цинк ...... 7,14 0,06 0,00419 4,19 15-30 1,11
Обмоточные провода
Таблица 2-43
Марка провода Класс изоляции ГОСТ Характеристика изоляции Назначение
ПБО А 16512-70 I. Волокнистая Один слой . обмотки из Для полюсных ка-
ПБД А 16513-70 хл.-бум. пряжи Провод изолирован двумя тушек машин пост, тока с изоляцией класса А Для обмоток эл.
ПОД. Н 7019-71 слоями хлопчатобумажной изоляции Два слоя обмотки из стек- машин. При напря- жении до 550 в допол- нит. изоляции между витками не нужно Для обмоток эл. ма-
ПСДТ псдк Н 7019-71 ловолокна с подклейкой и пропиткой нагревостойким лаком То же, но с подклейкой и шин влаго- и тепло- стойкого исполнения. Граб, до 150—180° С То же
ПДА В 7019—71 пропиткой кремнийорганиче- скими лаками Один слой асбестового во- Для обмоток машин
локна с подклейкой и про- питкой нагревостойким ла- ком теплостойкого испол- нения. Рабочая температу- ра до 130° С
Марка провода Класс изоляции ГОСТ Характеристика изоляции Назначение
—
П1ДДК А 6225—66 Константановый, два слоя шелковой обмотки
пшдмт А 6225—66 Манганиновый твердый и
пшдмм мягкий, два слоя шелковой обмотки
//. Эмалевая
ПЭЛ А 2773—69 Провод, покрытый лако- Для обмоток малых
стойкой изоляцией низковольтных машин, и намотки полюсных катушек
ПЭЛУ А 2773-69 То же, с утолщенной изо- ляцией Соответственно один, два То же
ПЭВ-1 А 7262-70 Для обмоток ЭЛ.
ПЭВ-2 и три слоя высокопрочной машин, длительно ра-
изоляции (винифлекс) ботающих при темпе- ратуре до 110° С
ПЭЛР-1 А ТУК. ОММ То же, высокопрочной эма- То же
ПЭЛР-2 073-54 ли
ПЭТ Н 2773-69 Лакостойкая эмаль с по- выш. теплостойкостью »
ПЭК А 6225-66 Константановый, покрытый
эмалью
ПЭМТ А 6225—66 Манганиновый твердый и
ПЭММ мягкий, покрытый эмалью
III. Комбинированная
ПЭЛБО А 16507-70 Лакостойкая эмаль и один Для статорных об-
пэлко слой обмотки из х.-б пря- жи или один слой из утол- щенного шелка капрон моток эл. машин низ- кого напряжения Для якорных обмо-
ПЭЛБД А 16507-70 Лакостойкая эмаль и два
слоя обмотки из х.-б. пряжи ток машин тока и
для автотракторного оборудования
пэлшд А 16507-70 Лакостойкая эмаль и два Для обмоток малых
пэлшкд слоя обмотки из натураль- низковольтных машин
ного шелка или шелка кап- с бензино- и лако-
ПЭТВ рон стойкой изоляцией, но с повыш. прочностью ВИТКОВОЙ изоляции
А 5661-70 Изолированный теплостой- Для обмоток ЭЛ.
ПЭТСО ким высокопрочным лаком машин теплостойкого исполнения
В 7019—71 Теплолакостойкая эмаль и Для обмоток эл. ма-
один слой обмотки из стек- ловолокна, с подклейкой и пропиткой нагревостойким шин, работающих в тяжелых условиях (частые перегрузки,
лаком пуски и реверсы, на- личие в воздухе вред- ных хим. веществ)
ПЭТКСО Н 7019—71 Теплолакостойкая эмаль и /раб. -125° С То же; /раб. = 150—
один слой обмотки из стек- ловолокна с подклейкой и пропиткой кремнийорганиче- 180° С
пэшок скими лаками
А 6225—66 Константановый, покрытый
пэшомт пэшомм эмалью и одним слоем шел- ковой обмотки
А 6225-66 То же, манганиновый твер- дый и мягкий
Реостатные сплавы
Сплав Состав, % р при 20° С, ом-ммУм Макс. /раб., °C Температур- ный коэф. эл. сопротив- ления, град-i
Цинк Медь Ни- кель Марга- нец
Константан .... 59 40 • 1 0,50 400 0,000003
Манганин .... — 84 4 12 0,42 200 0,00002
Никелин — 55 45 — 0,52 500 0,00010
Никелин 20 60 20 — 0,42 500 0,00015
Примечание. Сплавы высокого электрического сопротивления применяются для реостатов, сопротивлений и нагревательных приборов.
Таблица 2-45
Сплавы для нагревательных элементов
Сплав Состав, % р при 20° С, оммм'Чм Макс. /раб., °C
Никель Хром Кремний Алюми- ний Железо
Нихром 85 15 1,05 1150
Нихром 65 15 — — 20 1,1 1100
Фехраль — 15 — 5 80 1.,3 1100
Хромель (меганир) — 30 — 5 65 1,35 1250
Новый меганир . . — 37,5 —> 7,5 55 1,8 1350
Сплав № 1 ... . — 17 1 5 77 1,4 1000
Сплав № 2 . . . . 25 1 6 68 1,5 1200
Сплав № 3 . . . . — 27 — 7 66 1,4 1300
Таблица 2-46
Характеристика изоляционных материалов
Материал Плот- ность, ZiCM3 Диэлек- трическая проницае- мость Пробивная прочность, кв/см Удельное объемное сопротив- ление при 20° С, ом . см* Допустимая рабочая тем- пература, °C
Асбест 2,6 20 10“ 450
Асбоцемент .... 2,0 7,0 20-30 IO’ 250
Бакелитовая смола 1,25 7,0 150-200 10*4 150
Битум 1,0 3,0 250 10*4 18-90
Бумага 0,7-1,0 2,5-3,0 80-90 1012 90
Воздух 0,00121 1,0006 30 101®
Гетинакс 1,35 7,0 150-230 1010 150
Дерево 0,6-0,9 3-4 20-60 1012 100-110
Канифоль .... 1,08 3,5 100-150 1015 65
Карболит .... 1,1 6,0 140 1012 120
Лакоткань .... 1,0 4-5 240-650 1011 150
Мрамор 2,8 7-8 5-10 1011 100
Мягкая резина . . 1,7-2 2-8 150-250 1015 50
Парафин 0,9-0,93 2,25 300 1015 50
Полихлорвинил . . 1,3 4,7 100-200 1014 65
Слюда 2,8 6,7 1000 1015 500
Савол 1,55 5,1 150-280 1013 150
Стекло 2,6-6 7,5-5,3 100-150 1014
Трансформаторное
масло 0,89 2,2 70—120 1014 95
Фарфор 2,4 5,5-6 100—200 10“
Шеллак 1,0 3,1 120 г—240 1015 80
Шифер . « , . , 2,8 6-7 6-10 10» 200
Эбонит 1,4 3,2 350 1014 90
Электрокартон . . 0,01-11,5 3 90-130 1012 90
Электроизоляционные материалы. X а-
рактеристики изоляционных
м атериалов. Диэлектрическая проч-
ность выражается в киловольтах на
1 мм толщины материала.
Наряду с высокой диэлектрической
прочностью, изоляционные материалы
должны быть термостойкими, иметь хо-
рошую теплопроводность и достаточную
механическую прочность. Большинство
изоляционных материалов обладает спо-
собностью поглощать влагу из окружа-
ющей среды, что значительно снижает
изоляционные свойства этих материа-
лов.
Для улучшения изолирующих свойств
материалы пропитывают специальными
лаками.
Таблица 2-47
Характеристики классов электроизоляционных материалов
Класс изоляции Предельно допустимая температура изоляции, °C Краткая характеристика основных групп материалов, соответствующих данному классу
А 105 Хлопок, шелк, бумага и др. органические материалы, пропи- танные или погруженные в жидкие электроизоляционные мате- риалы (лаки, компаунды), а также органические составы (эмали), применяемые для изготовления эмалированных проводов (ПЭЛ)
Е 120 Некоторые органические синтетические пленки и пластмассы (эмалевая изоляция проводов — ПЭВ)
В 130 Материалы из слюды, асбеста и стекловолокна, содержащие вяжущие органические вещества (миканит, микафолий, мика- лента, асбестовая бумага и лента, стеклоткани и стеклоленты) Материалы из слюды, асбеста, стекловолокна, содержащие связующие синтетические вещества повыш. теплостойкости
F 155
Н 180 Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна в со- четании с кремнийорганическими связующими и пропитываю- щими составами, кремнийорганические эластомеры
С Более 180 Слюда, керамические материалы (фарфор, стеатит), стекло, кварц, асбест и др. неорганические материалы, применяемые без связующих составов или с органическими или неорганиче- скими связующими составами. Ввиду большой теплостойкости доп. температура для них отдельно не устанавливается
Таблица 2-48
Электроизоляционные лаки и эмали
Название, марка, ГОСТ или ТУ Режим сушки Электриче- ская проч- ность, кв 1мм Характеристика Применение
Темпера- тура, °C Время, ч
Масляно-битум- ный лак, № 447, ГОСТ 6244-70 То же, № 458 » № 460 Глифтале-масля- ный лак. КФ-95 <6. 321>, ГОСТ 8018—70 105 105 105 105 Про 5-6 2-3 8-10 1-2 питочт 55-60 75-80 60-70 60-70 не лаки Влагостойкий, высо- кая пропитывающая способность, доста- точно стоек против кислот и температу- ры; немаслостоек. Растворитель: смесь уайт-спирита, бензола и толуола (или кси- лола) То же Влаго- и маслостой- кий, ускоренного вы- сыхания при печной сушке. Для эл. машин с классом изоляции А То же То же, с классом изоляции А
Название, марка, ГОСТ или ТУ Режим сушки j Электриче- ская проч- ность, кв{мм Характеристика Применение
Темпера- тура, °C Время, ч
То же, ГФ-95 (б. 1154) Алкидно-мела- миновый лак, МЛ-92 (б. МГМ-16), ВТУ УХП 13-57 Кремнийоргани- ческий лак, К-47, МРТУ 6-02-287—64 То же, К-55, МРТУ 6-02-316—64 То же, К-57. М^ТУ 6-02-318—64 105 105 200 20 200 1-2 1-2 10—15 мин 2,5-3,0 25—30 мин 70-75 60-70 60-100 50-80 50-90 Растворитель: уайт- спирит, скипидар, ксилол То же Растворитель: уайт- спирит, ксилол Разбавитель — то же, что и для лака № 447 Ускоренное высыха- ние, повышенная вла- го- и маслостойкость. Растворитель и раз- бавитель: смесь уайт- спирита с толуолом в отношении 1 : 1 Влагостойкий с вы- сокой теплостой- костью. Растворитель и разбавитель^ кси- лол или этилцелло- золь В Высокая влаго- и теплостойкость, уско- ренная воздушная сушка. Растворитель и разбавитель: толуол Высокая влаго- и теплостойкость. Ра- створитель и разба- витель: толуол Для подвижных об- моток эл. машин и обмоток масляных трансформаторов, с классом изоляции В В эл. машинах, длит. работающих при темп-ре до 130° С, с классом изоляции В В эл. машинах, длит. работающих при темп-ре до 180° С, с классом изоляции Н В эл. машинах тропического исполне- ния, с классом изо- ляции Н В эл. машинах тропического исполне- ния, длит, работаю- щих при темп-ре 180— 200° С, с классом изо- ляции Н
Лаки и эмали для покрытия
Масляно-битум- ный лак, БТ-99 (б. 462п), ГОСТ 8017—70 20 2-3 50-60 Влагостойкий, воз- душной сушки. Ра- створитель и разбави- тель: ксилол, толуол, бензин, уайт-спирит и смеси в соотношении Для эл. машин с классом изоляции А
Эмаль глифта- Лемасляная, ГФ-92ГС (б. СПД) серая, ГОСТ 9151-59 То же, ГФ-92ХС (б. СВД), серая, ГОСТ 9151-59 То же, ГФ-92ХК (б. КВД), крас- ная, ГОСТ 9151—59 105 20 20 2-3 20-40 20-24 30-40 30-35 30-35 1 : 1 Эмаль горячей суш- ки, пленка обладает маслостойкостью и дугостойкостью. Ра- створитель и разбиви- тель: ксилол, толуол, сольвент и смесь одного из них с уайт- спиритом Эмаль воздушной сушки влаго- и мас- лостойкая. Раствори- тель и разбавитель: то же, что и эмаль ГФ-92ГС То же Для эл. машин с классом изоляции В Для неподвижных обмоток эл. машин с классом изоляции Е То же
Название марка, ГОСТ или ТУ Режим Темпера- тура, °C сушки Время, ч Электриче- ская проч- ность, кв/мм Характеристика Примечание
Эмаль глифта- лемасляная № 1495. серая, ТУ МХП 1604-47 Эмаль ЭП-91 на основе эпоксид- ных смол, темно- зеленая, МРТУ 6-10-530-67 Эмаль кремний- органическая, КО-911 (б. ПВЭ-6), розовая, ВТУ ОАИ 504-045-63 То же, ПКЭ-14, розовая, ТУ ОЭПП-503-Ю9—59 То же, ПКЭ-19. розовая, ТУ ОЭПП-504 Эмаль кремний- органическая, ПКЭ-22, красная, ТУ ОЭПП 504- 060-58 П р и м е ч а эмали: Nt 460, Г 105 20 20 200 120 120 н и е. Для Ф-95, КФ-95 5-10 1-2 20-24 2-3 1-2 1-2 покрытия , МЛ-92, к- 10-20 40-50 50-60 40-55 40-60 40-60 могут 47, К-55 Эмаль горячей суш- ки. Пленка масло- и бензостойкая. Раство- ритель и разбавитель: уайт-спирит, соль- вент Эмаль холодной сушки. Влагостойкая. Растворитель и раз- бавитель: этилцелло- золь Эмаль холодной сушки. Влаго- и мас- лостойкая. Раствори- тель и разбавитель: толуол Эмаль горячей суш- ки. Влаго- и масло- стойкая. Растворитель и разбавитель: толуол Пленка эмали об- ладает повышенной твердостью, масло- и водостойкая. Раство- ритель и разбави- тель: толуол Эмаль горячей суш- ки, масло- и водо- стойкая. Раствори- тель и разбавитель: толуол применяться след, п] >, К-57. Для эл. машин с классом изоляции Е Для обмоток эл. ма- шин, трансформато- ров, дросселей и эл. аппаратов, длит, ра- ботающих при 150° С Для покрытия и ре- монта лобовых частей обмоток эл. машин с классом изоляции Н Для эл. машин, длит. работающих при 180° С с классом изоляции Н Для электрических машин, работающих во влажной атмосфе- ре и в тропических условиях с классом изоляции Н Для покрытия и ремонта лобовых ча- стей обмоток эл. ма- шин, работающих в тропических условиях и влажной атмосфере эопнточные лаки и
Таблица 2-49
Выбор лаков и эмалей
Условия работы (среда) эл. машины Марка
пропиточного лака покровного лака и эмали для покрытия
Повышенная влажность Минеральное масло Высокая температура Влага и масло Влага и высокая температура 447, 458, 460, ГФ-95, КФ-95, МЛ-92, К-47, К-55, К-57, ЭФ-3 МЛ-92, ГФ-95, КФ-95 К-47, К-55, К-57 МЛ-92, ГФ-95, КФ-95 МЛ-92, К-47, К-55, К-57, ЭФ-3 Лаки: БТ-99, 460, ГФ-95, МЛ-92, К-47, К-55, К-57. Эмали: ГФ-92, ЭП-91, КО-91. ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: ГФ-95, КФ-95, МЛ-92. Эмали: ГФ-92ГС, 1495, КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: К-47, К-55, К-57. Эмали: КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: ГФ-95, КФ-95, МЛ-92. Эмали: КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: К-47, К-55, К-57. Эмали: КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22
Условия работы (среда) эл. машины Марка
пропиточного лака покровного лака и эмали для покрытия
Масло н высокая температура Масло, влага и бензин Влага и масло в тропических условиях Требования ускоренного высыха- ния при срочном ремонте и холод- ной сушке МЛ-92 К-55 К-55 Лаки: МЛ-92. Эмали: КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: К-47, К-55, К-57. Эмали: 1495 Лаки: К-55. Эмали: КО-911, ПКЭ-14, ПКЭ-19, ПКЭ-22 Лаки: БТ-99, К-55. Эмали: ГФ92ХС, КО-911
Растворители электроизоляционных
лаков. В практике в качестве раствори-
телей используются: ацетон, бензол,
бензин, уайт-спирит (бензин-раствори-
тель), керосин, скипидар, спирт этило-
вый и др.
ГЛАВА 3
ДЕТАЛИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МАШИН
Заклепочные соединения
В металлоконструкциях применяют
прочные швы, в котлах и резервуа-
рах — прочноплотные. Материалы за-
клепок и деталей в соединении должны
быть однородными.
Заклепки изготавливают по ГОСТ
10304—70 и МН5341—64 из углероди-
стых сталей марок 10 кп (Ст. 2), 20 кп,
Основные схемы
легированных 09Г2, Х18Н9Т и др.; цвет-
ных металлов и сплавов Л62, М3; лег-
ких металлов и сплавов АД1, Д18П.
Пример обозначения на чертеже. За-
клепка 8Х20—011 ГОСТ 10303—68,
диам. 8 мм, дл. 20 мм, материал под-
группы 01 (сталь 20 кп) с покрытием
группы 1 (цинковые, хроматированные).
Таблица 3-1
заклепочных швов
Таблица 3-2
Основные соотношения элементов заклепочных швов
Элементы шва Тип шва
Прочно-плотный | Прочный
Диаметр d, мм заклепки (отверстия) /55-4 | /55-2 5 — толщина соединяемых деталей
Элементы шва Тип шва
Прочно-плотный Прочный
Шаг заклепочного соединения t, мм 3d+5 (3—3,5)rf
Расстояние от кромки е, мм 0,5 t (1,5- 2,0)rf
Длина непоставленной заклеп- ки 1, мм
Сварные соединения
Основные конструкции сварных швов — соединения встык, внахлестку и втавр.
Таблица 3-3
Конструкции и проверочный расчет сварных соединений
Обозначения: b — ширина детали, слс; s — толщина детали, см\ k — катет
шва, см\ I — длина шва, см\ d — диаметр детали или сварной точки, см\ z — число свар-
ных точек; Z — число плоскостей среза; [o'] и [т'] — допускаемые напряжения в шве на
растяжение (сжатие) и срез, кгс/см^\ Р — допускаемая нагрузка, кгс; Ми — допускаемый
изгибающий момент, кгс • см.
Тип шва Конструкция шва Расчетные формулы
Нормальный
Расчетная схема
1 2 3
Высота опасного сечения
h = k sin 45° 0,7Л
1 — нормальный; 2 — вогнутый;
3 — выпуклый
Внахлестку — угловой (валиковый)
Фланговый
Фланговый с прорезным
Р < 2/0,7Л [х' ]
Р<2Л (0,7/+ Л) [г']
При к = s
Фланговый
(приварка уголка)
Равнопрочность швов обеспечи-
вается при условии
— ga
Р с 0,7Л(/1 + /а) [г']
Фланговый,
нагруженный моментом
< G,lklb [т']
При I < b
р Лобовой Для двух швов Р < 2-0,Ikb [т']
р _ & § —а- — © в я Р~ -
Лобовой,
нагруженный моментом
и
0,7 kb*
6
Комбинированный
(фланговый и лобовой)
Р<О,7й(2/ф+Гл) [T-J
Суммарные напряжения:
а) нормальное
6МИ । Р „ . ,, .
б) касательное
6ЛТИ . Р г
2-0.7ЛР Г 2-0,Iki Г
а — стыковой, с разделкой кромок;
б — валиковый, без разделки кромок
Соединение труб
Напряжение кручения
2AfK
Хк = 0,7Лк^
Напряжение изгиба
4Л1и
’'и 0,7*itd’
Суммарное напряжение
Примечания: 1. Минимальная величина Л=3 мм, если толщина листа s>3 мм.
Для большинства швов k=s.
2. Для повышения прочности стыкового соединения применяют косые швы.
3. В ответственных соединениях и при действии перем, нагрузок рекомендуется
вогнутый шов.
4. Максимальная длина фланговых швов — не более 50 k.
5. При недостаточной прочности коротких фланговых швов их усиливают прорезными
швами.
6. Валиковый косой шов рекомендуется применять совместно с фланговым, а точеч-
ные сварные швы как связующие соединения.
Допускаемые напряжения в сварных швах
Таблица 3-4
Допускаемые напряжения, кгс1см* Вид нагрузки
I постоянная II пульсирующая III переменная
И S00 600 200
м 750 500 Применять нежелательно
Дефекты сварных швов
Дефект Основные причины появления Способы проверки и устранения
Не шва: н ый 1 1 соответствие формы и размеров / — заниженный; 2 — завышен- 1 ' /2 Неправильный режим свар- ки; большой угол раскрытия кромок; неправильная уста- новка конуса электрода, не- равномерность скорости свар- ки и др. Подварка неполномер- ных швов
Подрез (/) —1 Чрезмерная сила тока и напряжения; большой диа- метр электродов; неправиль- ное движение электродов; плохая сборка под сварку Зачистка или вырубка канавки и ее заварка
Нате! {, наплыв (/) То же Зачистка или вырубка. При необходимости до- полнительная сварка
Незаварснные кратеры шва, про-
жог
То же
Дополнительная сварка
; о))
Дефект Основные причины появления Способы проверки и устранения
Her УМ 1 i [ровар (/) / йжЖ \ / \ Некачественная сварка; низкая квалификация свар- щика; неправильные режим сварки и подготовка кромок. Некачественные электроды, неудовлетворительное состоя- ние сварочной аппаратуры Проверка: сверление, рентгеновское и гамма- просвечивание, магнит- ные способы контроля, ультразвуковая дефекто- скопия. Исправление: вырубка дефектного участка шва и повторная сварка
ILL 1 таковые включения в Тугоплавкость и повышен- ная вязкость шлаков; плохая очистка поверхности кромок То же
Пор! 1 истость Не Влажность электродного покрытия; загрязненность кромок ржавчиной, маслом и др.; некачественные элек- троды То же
На тостъ 1 я ружная пористость и ноздрева- > »@и То же То же
Трещины
Дефект
Основные причины
появления
Способы проверки
и устранения
Повышенное содержание в
сварочной проволоке серы,
фосфора и углерода; склон-
ность металла к закалке;
сварка в жестких закрепле-
ниях; сварка при низкой тем-
пературе окружающего воз-
духа и др.
Проверка: внешний
осмотр; рентгеновское
и гамма-просвечивание,
ультразвуковая дефекто-
скопия; магнитные спо-
собы контроля; металло-
графическое исследова-
ние; испытание непрони-
цаемости.
Исправление: то же
а — продольные по шву; б — про-
дольные в основном металле; в и
г —поперечные и вертикальные
внутри шва
Деформации сварных конструкций
Неправильная последова-
тельность сварки, некачест-
венная сборка, недостаточ-
ная точность заготовок
Проверка:
осмотр.
Исправление:
правка
внешний
тепловая
Способы контроля качества сварных
соединений. Внешний осмотр.
Шов и основной материал очищают от
шлака и капель металла, определяют
наличие наплывов, прожогов, незаде-
ланных кратеров и газовых пор. Пере-
ход шва к основному металлу должен
быть плавным, а чешуйчатость поверх-
ности мелкой и равномерной. Границы
трещин выявляются шлифованием и
травлением 10%-ным раствором кис-
лоты или смачиванием керосином и на-
несением слоя мела. На месте трещины
показывается желтая пленка.
Сверлением выявляют внутренний
дефект сварного шва (непровар на гра-
нице шва или между отдельными его
слоями, трещины, газовые и шлаковые
включения). Диаметр сверла на 2—3 мм
больше ширины шва, угол заточки 90°
для угловых и 115° — для стыковых
швов. Поперечное сеч. стыкового шва
вскрывают на глубину не менее 2/3
толщ, материала. В угловых швах пол-
ностью вскрывают поперечное сеч. и
углубляются на 1—1,5 мм в осн. металл.
Стенки углубления шлифуются и про-
травливаются 10%-ным раствором кис-
лоты.
Допускается наличие газовых и шла-
ковых включений размером до 1 мм,
если общее число дефектов не превы-
шает 2—3 при s^lO мм и 3—4 при
s>10 мм\ в противном случае сверле-
ние производят через 100 мм до места
с удовл. качеством шва.
Контроль непроницаемости
шва керосином. Перед обмазкой
керосином противоположные стороны
швов покрывают водным раствором
мела.
Таблица 3-6
Продолжительность выдержки
сварного шва под керосином, мин
Толщина стали и катет шва, мм Водонепрони- цаемые соединения Нефтенепро- ницаемые соединения
Ниж- нее Верти- кальное Ниж- нее Верти- кальное
До 6 2-0 30 40 60
6-25 30 45 60 90
Свыше 25 45 60 90 120
Если в течение указанных в табл. 3-6
сроков на поверхности шва, окрашенной
мелом, не выступят пятна керосина, шов
считается выдержавшим испытания.
Контроль непроницаемости
шва воздушной струей произво-
дится продуванием сварных швов
струей сжатого воздуха и обмазкой их
(с противоположной стороны) мыльным
раствором. Давление сжатого воздуха
в магистрали должно быть не менее
5 атм, а расстояние ниппеля шланга от
шва — не более 100 мм. При темп-ре
испытаний ниже 0°С в мыльный раст-
вор необходимо добавлять спирт или
подогревать проверяемое соединение.
Швы, не выдержавшие испытание на
непроницаемость, подлежат вырубке
и повторной заварке.
Для уменьшения или предотвращения
деформаций при сварке рекомендуется:
применять симметричное расположение
швов; уменьшать кол-во наплавленного
металла (например, применением преры-
вистых или вогнутых швов); наносить
сварные швы в определенной технологи-
ческой последовательности; предвари-
тельно/ собирать или деформировать со-
Таблица 3-7
Выбор диаметра электрода при ручной сварке
Толщина метал- ла, мм 0,5-1,0 1*2 2-5 5-10 Больше 10
Диаметр электро- да, мм 1-1,5 2,0 3,0-4,0 4,0-5,0 5,0-6,0
сваркой, обозначение вида сварки — Э — н&
проставляется).
у 10 500
единяемые детали с учетом возмож-
ной деформации после сварки.
Режимы ручной сварки. Тип
электрода выбирают, исходя из необхо-
димости получить мех. показатели ме-
талла шва, равные показателям осн.
материала.
Сила тока ориентировочно
/св = >
где /св — сила сварочного тока, а;
k — коэффициент; 6=30 при
с/э = 3 мм и k=404-50 при
с/э = 44-6 мм;
с1э — диаметр электрода, мм.
При вертикальной и потолочной
сварке /св уменьшается на 10—20% по
сравнению со сваркой в нижнем поло-
жении.
В сварных швах не должны допу-
скаться подрезы глубиной > 0,3 мм при
s^5 мм\ глубиной > 0,5 мм при
s > 5 мм. Суммарная протяженность
подрезов не должна превышать 10%
длины шва.
Для получения удовл. формы шва
(без разделки кромок) рекомендуется,
чтобы площадь поперечного сеч. каж-
дого прохода была не свыше 12d3,
а при сварке со скосом кромок площадь
первого прохода в вершине шва не
должна превышать 8d3.
Обозначения на чертежах.
По ГОСТ 2.312—68 установлены осн. и
доп. обозначения швов сварных соеди-
нений. Сварные швы обозначают одно-
сторонней стрелкой; буквы указывают
на вид, метод и способ сварки; услов-
ный графический знак (Д; V; О и др.)
указывает форму подготовленных кро-
мок и тип выполненного ‘ шва; цифры
устанавливают размер сечения и длину
шва (в мм)\ вспомогательный знак
обозначает особые требования, предъя-
вляемые к шву.
Примеры. Односторонний стыковой шов со
скосом двух кромок, выполненный дуговой
электросваркой: толщ. 10 мм и дл. 500 мм.
(Для швов, выполненных дуговой электро-
Двусторонний угловой шов без скоса кро-
мок: катет 5 мм, выполнен по замкнутому
контуру газовой сваркой
Двусторонний прерывистый тавровый шов-
со скосом одной кромки: катет шва 5 мм,
длина провариваемого участка 50 мм и шаг
200 мм; выполнен ручной дуговой электро-
сваркой
^Р5 \^50/200
Односторонний точечный шов внахлестку:
диаметр точки 5 мм и расстояние между
точками 20 мм
метров от 1 до 600 мм и основные по-
казатели цилиндрической резьбы пока-
заны на рис. 3-1.
Кт5
20
К дополнит, обозначениям относятся буквы,
определяющие вид сварного соединения (С —
стыковое, У — угловое, Т — тавровое, Н —
внахлестку), и цифры, определяющие тип
сварного соединения по соотв. стандарту или
нормативно-техническому документу на кон-
структивные элементы.
h-0,5WZ6-8
Резьбовые соединения
Основные определения для цилиндри-
ческой и конической резьбы общего на-
значения установлены ГОСТ 11708—66.
Цилиндрические резьбы.
Профиль метрической резьбы для диа-
Рис. 3-1. Профиль метрической
резьбы:
/ — гайка; 2 — болт; диаметры:
d — наружный; dx — внутренний;
d^ — средний; 5 — шаг резьбы (рас-
стояние между парал. сторонами двух
соседних винтов); а — угол профиля;
Я — высота теоретич. профиля; h — вы-
сота профиля; г — радиус скругления
Цилиндрические и конические резьбы
Таблица 3-8
Резьбы и угол профиля ГОСТ Диаметр, мм, или дюймы Шаг, мм, или число ниток на 1" Обозначение и расшифровка
Цилиндрические
Метрическая а=60° 8724-58 9150-59 9000-59 1-600 0,25-0,9 0,2-6 0,075-0,225 М24 — резьба с крупным шагом: наружи, диам., мм М24Х2 — резьба с мелким шагом: диам. и шаг, мм
Дюймовая а=55° ОСТ НКТП 1260 * 3/16"-4" 24-3 нитки на 1" 11/2" — наружи. диам., дюймы
Трубная а=55° 6357-52 1/8"—6" 28-11 ниток на Г Труб. 2"—условно, внутр, диам. трубы
Трапецеидальная а=30° 9484-60 10-640 2-48 Трап. 60X12 — наружи, диам. и шаг, мм
Упорная а=30° 10 177-62 10-600 2-24 Уп80х16 — то же
Коническая дюймовая а=60° 6111-52 1/16"—2" 27-11*/а ниток на 1" КГ' — то же
Конические
Трубная а—60° 6211-69 1/8 "-6" | 28-11 ниток на 1" КГ' труб. — то же
Для вентилей и горло- вин баллонов для газа а=55° 9909-70 20,2-31,704 14 ниток на 1" К31.7 ГАЗ —наружи, диам. у большего торца вентиля
* Применяется только при восстановительном ремонте машин.
Диаметр и шаг метрической резьбы, мм
(ГОСТ 8724—58)
Диаметр d Шаг 5
1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд круп- ный мелкий
1 0,25 0,2
1,1 0,25 0,2
1,2 0,25 0,2
1,4 0,3 0,2
1,6 0,35 0,2
1,8 0,35 0,2
2,0 0,4 0,25
2,2 0,45 0,25
2,5 0,45 0,35
3 0,5 0,35
3,5 (0,6) 0,35
4 0,7 0,5
4,5 (0,75) 0,5
5 0,8 0,5
(5,5) 0,5
6 1 0,75; 0,5
7 0,75; 0,5
8 1,25 1; 0,75; 0,5
9 (1,25) 1; 0,75; 0,5
10 1,5 1,25; 1; 0,75; 0,5
11 (1,5) 1; 0,75; 0,5
12 1,75 1,5; 1,25; 1; 0,75
Диаметр d Шаг 5
1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд круп- ный мелкий
0,5
14 2 1,5; 1,25; 1,0
• 0,75; 0,5
15 1,5; (1)
16 2 1,5; 1; 0,75; 0,5
17 1,5; (1)
18 2,5 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5
20 2,5 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5
22 2,5 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5
24 3 2; 1,5; 1,0; 0,75
25 2; 1,5; (1)
(26) 1,5
27 3 2; 1,5; 1; 0,75
28 2; 1,5; 1
30 3,5 (3); 2; 1,5; 1; 0,75
(32) 2; 1,5
33 3,5 (3); 2; 1,5; 1; 0,75
35 1,5
36 4 3; 2; 1,5; 1
Диаметр d Шаг $
1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд круп- ный мелкий
(38) 1,5
39 4 3; 2; 1,5; 1
40 (3); (2); 1,5
42 4,5 (4); 3; 2; 1,5; 1
45 4,5 (4); 3; 2; 1,5; 1
48 5 (4); 3; 2; 1,5; 1
50 (3); (2); 1,5
52 5 (4); 3; 2; 1,5; 1
55 (4); (3); 2: 1,5
56 5,5 4; 3; 2; 1,5; 1
58 (4); (3); 2; 1,5
60 (5,5) 4; 3; 2; 1,5; 1
62 (4); (3); 2; 1,5
64 6 4; 3; 2; 1,5; 1
65 (4); (3); 2; 1,5
68 6 4; 3; 2; 1,5; 1
70 (6); (4); (3); 2; 1,5
72 6; 4; 3; 2; 1,5; 1
75 (4); (3); 2; 1,5
Диаметр d Шаг 5
1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд круп- ный мелкий
76 6; 4; 3; 2; 1,5; 1
(78) 2
80 6; 4; 3; 2; 1.5; 1
(82) 2
85 6; 4; 3; 2; 1,5
90 6; 4; 3; 2; 1,5
95 6; 4; 3; 2; 1
100 Пр предпо 2. I менять и м е ч i чтителы Цифры, допуск 1 н и я: 1ЫЙ. взятые :ает, но 1. Пе1 В СКОбК! не рек 6; 4; 3; 2; 1,5 эвый ряд — 4, ГОСТ при- :омендует.
Конические резьбы позволяют
получить герметичность соединения без
применения уплотнительных материа-
лов; применяются в соединениях топ-
ливных, масляных, водяных и воздуш-
ных трубопроводов. Шаг резьбы изме-
ряется параллельно оси трубы. При
давлении не свыше 4 атм наружную ко-
ническую резьбу можно соединить
с внутренней, цилиндрической при одном
и том же шаге и угле профиля. Шаг
конической резьбы для вентилей и гор-
ловин газовых баллонов измеряется
параллельно образующей конуса (угол
конусности ф = 3°26'02").
Трапецеидальная и упор-
ная резьбы применяются для ходо-
вых и грузовых винтов.
Крепежные резьбовые детали —
болты, шпильки, винты, гайки, шайбы и
шплинты — стандартизованы (см. табл.
3—10), за исключением некоторых спе-
циальных (например, шатунные болты).
Крепежные резьбовые детали
Особенность детали ГОСТ Примеры обозначений и характеристика
Болты с шестигранной головкой
Нормальной точности 7 795-70 М12Х60 кл. 2-011 ГОСТ 7795—70:
7 796-70 7 798-70 болт с крупной метрической резьбой диа- метром 12 мм, длиной 60 мм, второго класса
точности, из материала подгруппы 01 (сталь 20), с покрытием группы 1 (цинко-
10 602-63
10 603-63 вое, хроматированное), исполнение I
Повышенной точности 7 805-70 7 808-70 10 604-63
С полукруглой головкой и усом 7 801-62 ПМ 12X1X60 кл. 2-011 ГОСТ 7795-70:
С потайной головкой и усом 7 785-62 то же, с мелким шагом, исполнение II
С полукруглой головкой, подго- ловком и усом 7 783-62
Анкерные П 440-65
Шпильки
Чистые 11 765-66 Резьба метрическая крупная или мелкая. Два вида: А — без проточки, Б —с проточ- кой в месте сбега резьбы. Два типа — по глубине завинчивания: I —Zi«l,35d, II — /1«1 ,0d
Двусторонние для фланцевых со- 9 066-69 М10Х60А1 — к ГОСТ 11765-66:
единений на Ру > 40 кгс/см* шпилька с крупной метрической резь- бой диаметром 10 мм, длиной 60 мм, без проточки, с глубиной завинчивания /i«l,35d под обыкновенную гайку (О) 1М10Х60БП - к ГОСТ 11765-66: то же с первой мелкой резьбой, с про- точкой сбега резьбы, с глубиной завинчи- вания /i«l,0d под корончатую (К) или обыкновенную гайку со шплинтовкой
Гайки
Шестигранные 5 915-70 5 927—70 Нормальная высота гайки H=*>Q,3d
Прорезные и корончатые 5 918-62 5 932-62
Фланцевых соединений для Р у> 40 кгс/см* Круглые: с отверстием на торце «под ключ»; 9 064-59 6 393-66
со шлицем на торце 10 657-63
Примечание. Технические требования к к шплинтам — ГОСТ 397—66. шайбам регламентированы ГОСТ 6960—68,
Материалы резьбовых изделий
Марка материала Термическая обработка ’в 1 °т 1 Ipi Область применения
Темпера- тура закалки, °C; среда Темпера- тура отпуска, °C кгс!мм*
Ст. 3 38-47 24 13 Неответственные и средне-
Ст. 4 — 45-52 26 15 напряженные соединения об-
Ст. 5 — — 50-62 28 17 щего назначения
А12 45-60 24 16 Машины средней напря-
Сталь 35 850, вода 600 50-65 30 18 женности
Сталь 45 850, вода 650-700 70-85 65 21
38ХА 860, масло 550 90-95 80 30 Машины высокой напря-
ЗОХГСА 880, масло 510-570 110 85 30 женности при i < 400° С и
40ХНМА 810, масло 580 115 105 44 действии переменных на-
18ХНВА 860, масло 525 -575 105 80 45 грузок
16ХСН 925, вода 400 120 90 —
Для повышения прочности, коррози-
онной стойкости и жаропрочности при-
меняют специальные виды термической
и химикотермической обработки. ГОСТ
1759—70 для болтов, винтов и гаек пре-
дусматривает следующие металлические
покрытия (и окисные пленки): цинковые
и хроматированные при /<300° С; мед-
ные при /<600° С; серебряные при
/<700° С. Последние два покрытия пре-
дохраняют резьбу от пригара. Для за-
щиты резьбовых изделий от коррозии
применяют оловянное и др. покрытия.
Выбор толщины покрытия б зависит
от шага $ резьбы:
$, мм
<0,4
0,4—0,8
> 0,8
&, мм
3-6
6-9
9-12
Болтовые соединения (или соедине-
ния на шпильке) делятся на ненапря-
женные (без предварительной затяжки)
и напряженные (с затяжкой).
Таблица 3-12
Выбор и проверочный расчет болтов, шпилек и винтов
Обозначения: Р — нагрузка на болт, кгс; d и di •— наружный и внутренний
диаметры болта, см; de — диаметр стержня болта, см; Рб= — площадь поперечного се-
чения, см2. для проверочных расчетов можно принимать di = d—1,08s, где s — шаг
резьбы, см; [<7р], [Тер] и [(Тем] — допускаемые напряжения на растяжение, срез и смя-
тие, кгс/см2.
Вид и схема нагрузки
Растягивающая (сжимающая)
внешняя нагрузка
Болты не затянуты
Формулы Область применения, коэффициенты
Напряжение растяже- ния 4Р ’₽=77<1’р] (1) 1С Крюки и скобы грузо- подъемных машин, скобы и петли стяжных устройств, шарнирные болты, рым- болты и т. п.
Вид и схема нагрузки
Внешняя нагрузка отсутствует
Болты затянуты
Поперечная внешняя нагрузка:
болты поставлены с зазором
болты поставлены без зазора
Формулы Область применения, коэффициенты
Сила затяжки Q = фР (2) Эквивалентное напря- жение (с учетом растя- жения и кручения) ’эк= к 2 < 1’р] (3) — "1 Крепление герметичных крышек и люков корпусов машин Коэффициент затяжки по условию герметичности стыка при прокладке: мягкой ф = 1,3 4- 2; металлической фасонной ф = 2 4-3,5; металлической плоской ф = 3 4-5
Сила затяжки Q = (4) Прочность болтов про- веряется по формуле (3) Фланцевые соединения валов /==0,10 4-0,15 — коэффи- циент трения для чугун- ных и стальных поверх- ностей без смазки При наличии масляной пленки / = 0,06. k = 1,3 4- 2 — коэффициент запаса. При переменных нагрузках k = 1,8 4- 2, 1 — число стыков
Напряжение среза 4Р (5) Напряжение смятия %м= < [асм] (6) CM L vmj Посадка болтов в отвер- А А стие ~н : Т ' 1 — число плоскостей среза; Л —высота участка смятия, см —
Вид и схема нагрузки
Болты затянуты, внешняя на-
грузка раскрывает стык
Болты клеммных соединений
Ступица разъемная
Формулы Область применения, коэффициенты
Сила, открывающая крышку и растягиваю- щая болты Сила, передаваемая одному болту Р=-?-. Z Сила затяжки Р = фР. Расчетная нагрузка па болт Рр= Q + (0.2 4- 0,3) Р. Напряжение растяже- ния — Крепление круглых и прямоугольных крышек, нагруженных давлением жидкостей или газов. D — внутренний диаметр цилиндра, см; р — давление газа, пара кгс или жидкости, — см* z — число болтов; ф = 1,25 4- 2 — коэффи- циент затяжки по условию нераскрытия стыка
Сила затяжки: при действии момента v z'lfifd ’ при действии осевой силы 5 0 = -^; Zbf ' при совместном действии момента п сдвигающей силы Л /₽2 +$2 О = М, где р = ¥L- м d сдвигающая (равнодей- ствующая) сила от дей- ствия момента и осевой силы. Прочность болтов про- веряется по ф-ле (3). k — (1,3 4- 1,8) — коэффи- циент надежности; Р — сила, сжимающая клеммы и растяги- вающая болт, кгс; 1 — расстояние от оси болта до упора вала, (0Д5 4- 0,18) — коэф- фициент трения для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки; d — диаметр соединения, см; z — число болтов, располо- женных с одной сто- роны вала. Болты клеммового сое- динения выполняются под А Аз посадку или . Наличие больших зазо- ров в соединении не допу- скается
Вид и схема нагрузки
Формула
Область применения,
коэффициент
Фланцевые соединения:
болты поставлены с зазором
Крутящий момент
N — мощность, КОТ-,
Af == 97400--... кгс-см
к п
Сила затяжки
2ЛЛ1К
° = zDo/ '
Прочность болтов про-
веряется по ф-ле (3)
п — число оборотов,
об .
мин '
k = 1,3 4- 2 — коэффициент
запаса;
f = 0,15 ч- 0,2 — коэффи-
циент трения для су-
хих чугунных и сталь-
ных поверхностей;
z — число болтов;
Do— диаметр центровой
окружности, на кото-
рой размещены бол-
ты, см
Расчетная нагрузка на
болт
болты поставлены без зазора
Прочность болтов про-
веряется по формулам
(5) и (6)
Суммарное напряже-
ние растяжения и изгиба
е — расстояние от точки
приложения силы Р
до осн болта, см,
Болты с эксцентричной
нагрузкой следует приме-
нять только в случае край-
ней необходимости
Для устранения эксцен-
тричного нагружения необ-
ходимо черновые поверх-
ности деталей под гайками
и головками цековать, под-
кладывать под гайку косую
шайбу и т. п.
Примечание. Проверку на прочность группы болтов проводят по наиболее нагру-
женному болту, который определяют исходя из конструкции стыка и условия нагрузки.
Допускаемые напряжения: касатель-
ные [тсР]« (0,74-0,75) [сгр]; на смятие
[Осм]^ (0,34-0,4) ат — для сталей и
[аСм]~ (0,254-0,30)(Тв — для чугунов;
при симметричном цикле изменения на-
пряжения [o-ip] по табл. 3-11 и 3-13.
Таблица 3-13
Допускаемые напряжения в крепежных деталях
Марка стали стт' кгс[мм* Отношение [Зр] : зт
Нагрузка постоянная при d, мм Нагрузка переменная при d, мм
16-30 30-60 16-30 | 30-60
Ст. 3 Ст. 4 Ст. 5 45 22 24 27 35 | 0,25-0,40 0,40-0,60 0,12 0,12-0,08
40Х зохн 70 70 } 0,20-0,30 0,30 0,15 0,15-0,10
Достаточная величина предваритель-
ной затяжки Q, обеспечивающая нерас-
крытое стыка деталей, является необ-
ходимом условием надежности и гер-
метичности соединения.
Практически нераскрытое стыка за-
висит не только от величины затяжки
Q, но и от сохранности ее (в процессе
эксплуатации), которую определяют сле-
дующие факторы:
Качество обработки поверх-
ностей стыка. Грубо обработанные по-
верхности постепенно сминаются и ос-
лабляют затяжку. В ответственных со-
единениях поверхности стыка рекомен-
дуется шлифовать.
Число поверхностей стыка.
Чем больше поверхностей, тем хуже со-
храняется затяжка.
Качество поверхности и
точность резьбы. Грубая резьба
сминается и уменьшает силу затяжки.
В ответственных соединениях рекомен-
дуется применять специальные гайки.
Надежность способа стопо-
рения резьбы.
Качество прокладок. Упругие
прокладки в стыке лучше сохраняют за-
тяжку.
При температурах свыше 150° С для
легких сплавов и 300° С для конструк-
ционных сталей в затянутых соедине-
ниях становятся существенными явления
релаксации и заедания. Для уменьше-
ния релаксации необходимо, повышать
упругую податливость деталей соеди-
нения, применять материалы с высоким
пределом ползучести, например хроми-
стые и хромоникелевые стали, снижать
допускаемые напряжения.
Для борьбы с заеданием необходимо
изготавливать гайки из перлитного чу-
126
гуна, бронзы, латуни, жаропрочной стали;
применять крупные резьбы с медным
или хромированным покрытием; осуще-
ствлять смазку дисульфит-молибденом.
Температурные напряжения в болтах
могут быть понижены за счет примене-
ния материалов с близкими коэффи-
циентами температурного расширения
или путем установки упругих прокладок,
шайб или болтов.
Если резьбовые соединения должны
выдерживать большие растягивающие и
срезывающие напряжения, то применяют
специальные посадочные пояски, а также
конструктивные элементы в виде шпо-
нок, втулок, замков и др., которые раз-
гружают болты от перерезывающих сил.
Шпоночные,
зубчатые (шлицевые)
и профильные соединения
Шпоночные соединения. Основные
виды шпонок стандартизованы и разде-
ляются на призматические и клиновые.
Кроме того, применяют шпонки: на
лыске, фрикционные, трапецеидальные,
круглые, квадратные и др., которые из-
готовляют по ведомственным нормалям.
Материал шпонок—углеродистая сталь
с Ов^бО кгс 1мм2.
Допускаемые напряжения, кгс! см2:
[(Тем] = 8004-1500 — для неподвижных
соединений. При этом меньшие значения
для чугунных ступиц и при резких изме-
нениях нагрузки. Для посадок с натя-
гом [(Тем] повышается на 30—50%;
[(Тс м]=2004-300 — для подвижных соеди-
нений; [тср]=1000 — для всех видов
шпонок.
При ручной пригонке необходимо
обеспечивать устойчивое положение
шпонки в пазах, так как перекос (выво-
рачивание) шпонки значительно ослаб-
ляет соединение.
Посадка шпонок. При посадке
шпонки должны иметь гарантированный
Шпоночные
зазор — призматические по высоте не
менее 0,1 мм (при b 20 мм) и 0,2 мм
(при b > 20 мм), а по боковым граням
щуп 0,03 мм не должен проходить; кли-
новые по боковым граням не менее
0,1 мм. Характеристика шпоночных со-
единений и выбор шпонок — см.
табл. 3-14 и 3-15.
Таблица 3-14
соединения
Особенность ГОСТ* Примеры обозначений и характеристика
Шпонки призматические
Обыкновенные 8 789-68 Создают ненапряженное соединение, не влияют
Направляющие 8 790-68 на положение втулки относительно вала и при
Высокие 10 748-68 монтаже не деформируют втулку (или любую де-
Сегментные 8 795-68 Шпонки клин таль, насаженную на вал). Шпонка 20X12X160, ГОСТ 8789—68 (шириной 6=20 мм, высотой Л = 12 мм, длиной L = 160 мм; исполнение А с закругленными торцами); шпонка Б20Х12X160, ГОСТ 8789—68 (то же, ис- полнение Б с прямыми торцами); шпонка сегм. 10X24, ГОСТ 8795—68 (6 = 10 мм, Л =24 мм) сегментная овые и тангенциальные
Клиновые: 8792-68
обыкновенные, Обеспечивают напряженное соединение, но при
с головкой 8793-68 монтаже деформируют втулку и изменяют ее положение относительно вала на величину поса- дочного зазора
Тангенциальные: 8796-68 8797-68 Обозначение: то же, что призматических
нормальные, усиленные
* ГОСТы предусматривают размеры поперечного сечения шпонки в зависимости от
диаметра вала.
Таблица 3-15
Выбор и проверочный расчет шпонок
Обозначения: М к=97 400——крутящий момент, кгс' см; h, 6,/ — высота, ши-
рина и длина шпонки, см; d — диаметр вала, см; k — высота смятия шпонкп, см;
?=0,15—0,20 — коэффициент трения скольжения (для сухих стальных и чугунных поверх-
ностей); [Осм] и [Тер] — допускаемые напряжения смятия и среза, кгс/см^.
Вид шпонки Формулы
Вид шпонки
Формулы
Сегментная
2Л!К
Хср = bld < 1хср]
Клиновая:
1 — ступица; 2 — вал; 3 — шпонка
Для одной шпонки
12ЛГК
асм = bl (b + 6fd) < 1асм]
Зубчатые (шлицевые) соединения. соединений стандартизированы (ГОСТ
Размеры, допуски и посадки зубчатых 1139—58, 6033—51).
Таблица 3-16
Выбор и проверочный расчет зубчатых (шлицевых) соединений
Тип соединения
Формулы
Тип соединения
Формулы
Зубчатое эвольвентное с центри-
рованием:
* по боковым граням
Напряжение смятия
AfK
°см = 0,75zFZ/?cp < 1асм]’
где z — число шлицев;
/ — рабочая длина шлицев, равная длине
ступицы, см;
D D + d
Z?Cp = —4----средний радиус;
F — расчетная боковая поверхность шлицев,
см;
F = — (f + г) — Для прямобочных шлицев;
F 0,8m — для эвольвентных шлицев (т —модуль);
₽ D-d
г =—--------для треугольных шлицев.
D и d — наружный и внутренний диаметр шлицев
Зубчатое треугольное
Центрирование по диаметрам D и d
обеспечивает более высокую соосность
вала и ступицы, а по боковым граням
дает более равномерное распределение
нагрузки по шлицам.
Допускаемые напряжения, кгс/см2;
[ос м]=3504-2000 — соединение непод-
вижное;
[огсм]= 1504-700 — соединение подвиж-
ное без нагрузки;
[огсм]=304-200 — соединение подвиж-
ное под нагрузкой.
Меныпие значения принимают для
подвижных соединений при: знакопере-
менной нагрузке с ударами, вибрации
5 Заказ 323
большой частоты и амплитуды, плохой
смазке.
Обозначение: зубчатое прямо-
бочное соединение (ГОСТ 1139—58)
D 8X36X40 ---центрирова-
Л о {Л
ние по D, число шлицев z=8, внутрен-
ний диаметр d = 36 мм, наружный диа-
метр Z) = 40 мм, посадка по D — и
и с ^2
по боковои грани о----,
зубчатое эвольвентное соединение
(ГОСТ 6033—51)
А
Эв 60X3,5X16 — диаметр
соединения D = 60 мм, модуль т = 3,5мм,
число зубьев z=16 с центрированием по
Д S3a
D и посадкой /у по D и х п0 $•
Бесшпоночные соединения
Профильные соединения имеют две
разновидности, которые применяются
для неподвижных (рис. 3-2, а) и под-
вижных (рис. 3-2,6) посадок. Профиль-
ные соединения с треугольным конту-
ром выполняют с цилиндрическим ва-
лом для передачи момента или с кони-
ческим — для передачи момента и
осевого усилия.
Рис. 3-2. Профильные соединения:
а — с треугольным контуром; б — с че-
тырехугольным контуром.;
Соединения с пружинно-затяжными
кольцами осуществляются посредством
конических пружинных колец, свободно
вставляемых попарно в пространство
между гладким цилиндрическим валом
и втулкой и затягиваемых в осевом на-
правлении гайкой (рис. 3-3).
Рис. 3-3. Соединение пружинными кольцами
с центральной затяжкой:
1 — втулка; кольца: 2 — наружное, 3 — внут-
реннее, 4 — упорное; 5 — вал
Материал колец — сталь 55, 60; 55С2;
60С2. Обработка посадочных мест — не
ниже V 8. Затяжка гаек или винтов
должна производиться ключами с регу-
лируемым крутящим моментом
(ГОСТ 7068—54).
Наибольшее осевое усилие затяжки
р = 2МкЛ£а \ кгс>
d \ f }
где Мк — крутящий момент, кгс-см;
d — внутренний диаметр кольца,
см\
k = 2 — односторонняя затяжка; k=l —
двусторонняя затяжка; /=0,14-0,16 —
коэффициент трения; а= 144-17° (tg а =
=0,254-0,3).
При последовательно поставленных
комплектах пружинно-затяжных колец
и затяжке их с одной стороны (см.
рис. 3-3) радиальное давление отдель-
ных колец по мере удаления от нажим-
ной гайки падает; момент, передава-
емый вторым комплектом, составляет
50%, третьим — 25% от момента, ука-
занного в паспортных данных.
При двусторонней затяжке каждый
комплект колец и затяжных гаек счита-
ется действующим самостоятельно и пе-
редаваемый ими суммарный момент
удваивается.
Соединения с гарантированным на-
тягом. Соединения с гарантированным
натягом выполняются путем приложе-
а1 a 1
Рис. 3-4. Гидропрессовое соединение вало-
провода судов типа «Ленинский комсомол":
1 — муфта; 2 — гильза с конусностью 1 : 100
ния осевого усилия, обеспечивающего
посадку, или с помощью нагрева охва-
тывающей или охлаждения охватывае-
мой детали (рис. 3-4). В первом случае
применяются прессы, во втором — мас-
ляные ванны, горелки, горны либо ка-
меры с твердой двуокисью углерода,
жидким азотом и т. д. Соединения, по-
лученные за счет тепловых деформаций,
оказываются прочнее.
Если в процессе эксплуатации соеди-
нение испытывает осевое усилие Р или
крутящий момент AfKP, то удельное дав
ление q на поверхности контакта соеди
ценных элементов должно быть:
Р
в первом случае q > »
2Л1Кр
во втором случае q > fr.d2l ’
где f — коэффициент трения скольже-
ния (равный в среднем при
сборке под прессом 0,08 и при
сборке с нагревом 0,14);
d — диаметр, см\
I — длина поверхности контакта, см.
Натяг А определяется из выражения
где d2 и di — соответственно на-
ружный диаметр
охватывающей и
диаметр расточки
(внутреннего от-
верстия) охваты-
ваемой деталей,
см\
Еа и Еъ, На и ць — соответственно мо-
дули продольной
упругости, кгс!см2,
и коэффициенты
Пуассона охваты-
вающей и охваты-
ваемой деталей.
При сплошной охватываемой детали
^1 = 0. Для стальных деталей ца = ць =
=0,3.
Если посадка осуществляется прило-
жением осевого усилия, к величине А
необходимо прибавить поправку Ai=l,2
(RzRz^\ учитывающую сглаживание
неровностей на поверхностях деталей
при запрессовке. Здесь RZi и Rz* — вы-
соты неровностей на поверхностях до
посадки (см. табл. 3-63).
При наличии промежуточной детали
(гильзы) давление на ее наружной по-
верхности (см. рис. 3-4) должно быть:
=: О -4- ----х------ «
где X — монтажный зазор между гиль-
зой и валом, см\
ЕГ— модуль продольной упругости
материала гильзы, кгс/см2-,
d3 — наружный диаметр гильзы в
средней части конуса, см.
Клиновые и анкерные
соединения, штифты
и установочные кольца
Соединение клином — разъемное, мо-
жет быть ненапряженным и напряжен-
ным. Последнее используется в боль-
шинстве случаев при переменной или
знакопеременной нагрузке. Клинья вы-
полняются с одним или двумя скосами.
Действия их равноценны. Угол наклона
а определяется условием самоторможе-
ния. При этом для односкосных клиньев
а^2р, для двухскосных — (ai + ct2) ^2р,
где р —угол трения. Коэффициент тре-
ния скольжения на опорных поверхно-
стях клина стали по стали (чугуну)
f = 0,l; то же при смазке f=0,03.
Самотормозящиеся клинья выполни-
ЮТСЯ С уклоном tga=rJ5;^;^.(
1 1 1
а установочные tg a = ; —г ;
1U о 4
. / 1 1
толщина клипа о = i —:--т- ) a,
\ 4 о /
где d — размер стержня; высота клина
/i>2,5d.
Материал клиньев — углеродистая
сталь с Ов^504-60 кгс/мм2.
Допускаемые напряжения, кгс)см2'.
[ои]=1500 и более, но не свыше 0,8от;
[ос м] 2000.
Штифты — соединительные или коор-
динирующие элементы: цилиндрические
(ГОСТ 3128—70); цилиндрические па-
сечные (ГОСТ 10773—64); цилиндриче-
ские с засверленными концами (закле-
почные, ГОСТ 10774—64); конические
(ГОСТ 3129—70); конические с внутрен-
ней резьбой (ГОСТ 9464—70) и кони-
ческие с резьбовой цапфой
(ГОСТ 9465—70).
Условные обозначения: штифт
цилиндрический 16С3Х120, ГОСТ
3128—70: диаметр d=16 мм, длина / =
= 120 мм\ штифт конический 12Х50Х
Х1Ю, ГОСТ 9465—70: диаметр d =
= 12 мм, длина конуса /=50 мм, общая
длина L= 110 мм, с резьбовой цапфой.
Выбор и проверочный расчет клиновых соединений
Обозначения: Р — рабочая нагрузка, кгс (для напряженного соединения Р
увеличивается на 15—25%); b и Л — толщина и высота клина, см; d и D, см; [<Ти]
и [Осм] — допускаемое напряжение на изгиб и смятие, кгс/смг.
Схема соединения
Формула
Напряжение изгиба клина
3PD
СТи^ 4г>Ла ** Гиг
Напряжение смятия:
клина и втулки
р
асм= b (D — d) < [стсм] ’
клина и стержня
Просечные штифты используются вме-
сто шпонок, шплинтов, осей, шурупов и
резьбовых соединений. Посадка штиф-
тов производится ударом по торцу.
Прочность и надежность соединения
обеспечивается за счет напряжения смя-
тия на сопряженной со штифтом детали.
Материал штифтов — пружинная сталь
с ов ~140 кгс]мм2. Штифты имеют одну
(реже три) выштампованную сквозную
или несквозную просечку. Находят при-
менение просечные штифты диаметром
от 1,5 до 20 мм, длиной от 4 до 125 мм.
Рис. 3-5. Наружные и внутренние
кольца:
а — для валов; б — для корпусов
Установочные кольца применяются
для создания искусственных заплечиков
на гладких валах и в корпусах
(рис. 3—5).
Находят применение кольца, состоя-
щие из двух половин, фиксируемые
с помощью ушков, а также «жесткие»
кольца, когда на валу нельзя выполнить
глубоких канавок. Материал колец —
пружинная сталь.
Анкерные соединения (рис. 3—6).
К группе стяжных соединений отно-
сятся бандажи, скобы, анкеры и кольца,
насаживаемые на сопряженные детали
с предварительным нагревом или разъ-
емные.
Рис. 3-6. Анкерные соединения:
а — стяжной анкер; б — Т-образный анкер
Толщина b
Таблица 3-18
Выбор и проверочный расчет штифтовых соединений
Обозначения: Р — нагрузка, кгс-, d —диаметр штифта, см; It, h и s — см;
[Ои] и [асы] — допускаемые напряжения изгиба и смятия, не свыше 2000 кгс/см^.
Конструкция и тип
соединения
Формулы
Коэффициенты
асм db < [стсм]
Шарнирное соединение
аи о,1 d9 < [аиЬ
l.SkPh _ .
асм— ds9 1асм]
Коэффициент ослабления
сечения:
k = 1,5 4- 1,7 — для соеди-
няемой детали из чугуна или
стального литья:
k = 1,3 4- 1,35 — для соеди-
няемой детали из незакален-
ной стали
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Зубчатые передачи
Зацепление пары зубчатых колес ха-
рактеризуют следующие основные эле-
менты:
21 и z2 — число зубьев шестерни
и колеса;
пх z2
i-= —- =--------передаточное число;
t — шаг по делительной ок-
ружности б/д;
t ^д
т =—— —-—модуль зацепления, яв-
Z
ляется основной харак-
теристикой размеров
зубьев.
Значения модулей стандартизованы в
диапазоне от 0,05 до 100 мм. Наиболее
употребительные ряды модулей (ГОСТ
9563—60):
1-й ряд (предпочтительный): 1; 1,25;
1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25;
32; 40.
2-й ряд; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5;
7; 9; 11; 14; 18; 22; 28; 36; 45.
Модуль для некорригированного за-
цепления определяют по диаметру ок-
ружности выступов.
De
z ± 2
,( + )—зацепление внешнее;
(—) — внутреннее.
Виды разрушения зубьев и способы их предупреждения
Виды разрушения
Основные способы предупреждения
Проверка напряжений изгиба. Увеличение
модуля, коррекция зацепления, термообра-
ботка, наклеп, уменьшение концентрации на-
пряжений (устранение рисок от обработки,
раковин и трещин в отливке, микротрещин
от термообработки и т. п.) и концентрации
нагрузки по краям (зубья со срезанными
углами, бочкообразные зубья и пр.)
Усталостная поломка
Усталостное выкрашивание
Проверка контактных напряжений; термо-
обработка; угловая коррекция, повышение
вязкости масла, степени точности (особенно
по контакту зубьев)
Повышение твердости и чистоты поверхности
зубьев; защита от абразивных частиц; умень-
шение скорости скольжения путем коррекции
или уменьшения высоты головки зубьев; при-
менение масел с химически активными добав-
ками (типа гипоидных)
Основные способы предупреждения
То же, что и против износа. Дополнитель-
ные меры: фланкирование зубьев и интенсив-
ное охлаждение смазки; применение противо-
задирных масел с повышенной вязкостью и
химически активными добавками (гипойдное
масло)
Пластические сдвиги — у полюсной линии
зубьев ведомого колеса образуется хребет,
а у ведущего — соответствующая канавка
Повышение твердости материала зубьев
Отслаивание твердого поверхностного
слоя с азотированных, цементированных и
закаленных поверхностей зубьев
Термообработка
Таблица 3-20
Силы, действующие в зубчатом зацеплении
Тип передачи и схема сил
Формулы
Прямозубая
Окружная сила
2МК
N
где Л4к=97 400 ---крутящий момент, кгс • см-,
п
N —• квт\ п — об/мин\
d=mz —диаметр делительной окруж-
ности.
Радиальная сила
Т = P-tg а,
где а—20° — угол зацепления.
Тип передачи и схема сил
Формулы
Окружная сила
Радиальная сила
где 3 — угол наклона зуба.
Осевая сила
S = Р tg 3
Окружная сила
dcp
где dcp — средний диаметр делительной окруж-
ности.
Радиальная сила
Т = Р tg a cos би
где о, — уют начального конуса шестерни;
при б = 90э
I = tg б2 = ctg б, и 6j = arc ctg i = arc tg
Осевая сила
S = P tg a sin би
Тип передачи и схема сил
Формулы
Окружная сила червяка, равная осевой силе ко-
леса
ч — ок
Окружная сила колеса,
вяка
2МЧ
равная осевой силе чер-
2Л1К
к — оч — —з—
“к
Радиальная сила
Т = РК tg а
Таблица 3-21
Проверочный приближенный расчет зубчатых передач
Обозначения: А и L — межосевое и конусное расстояния, см; N — мощ- ность, кет; пк — число оборотов колеса, об/мин; В — длина зуба, см; с1к и дч — диаметр делительной окружности колеса и червяка, см; он и [Ок] — действительные и допускае- мые контактные напряжения, кгс/см2; НВ — твердость по Бринеллю, кгс/см*, HRC — твердость по Роквеллу (1 HRC — 10HB); иск — скорость скольжения, м/сек; m — мо- дуль, см; mn— нормальный модуль, см; тер —средний модуль, см; у — коэффициент формы зуба; Ож и [Ож] — действительные и допускаемые напряжения на изгиб, кгс/см^
Тип передачи. Формулы Коэффициенты. Допускаемые напряжения, кгс'см2
/. На выносливость по контактным напряжениям
Прямозубая, косозубая и шевронная
340 000 1/ (1 ± I)’ kN т п °к= Al V впк Коническая Плюс ( + ) — внешнее, минус (—) — внутреннее зацепление Коэффициент режима нагрузки: Л = 1,3—колеса расположены симметрично относительно опор; k = 1,5 — несимметрично или консольно.
Г л. а _ 340 000 1/ (Za+ 1) 2 kN [Ок]«26НВ — для стальных колес; [Ок]«15НВ — для чугунных колес; [Ок]=470 4- 570 — для пластмассовых шестерен в
к (£ — 0,5В) * 0,85Влк ММ (Для колес из стали и чугуна вместо 340 000 будет 280 000; для пары чугунных колес — 230 000.) паре со стальными или чугун- ными колесами НВ — см. табл. 2-4
Червячная 170 000 п /вЛЛГ При скорости скольжения иск=0,54-8 м/сек: [сгк]« 1300 4- 2100 — оловянные бронзы; [сгк]~ 900 4- 2500 — безоловянные бронзы. (При малых скоростях скольжения ве- личину [Ок] принимать ближе к верхнему пределу.)
Тип передачи. Формулы Коэффициенты. Допускаемые напряжения, кгс/см^
2. На выносливость по напряжениям изгиба
Прямозубая аи~ Вшу < 1сти] Л —см. пункт Г, Р — см. табл. 3-20; и —см. табл. 3-22; [Ож] — см. табл. 3-23
Косозубая и шевронная ЬР аи— ВтпуЬЛ < [*и] k, — см. пункт 1 Р — см. табл. 3-20 тп = т cos 3, где р — угол наклона зуба; у — (см. табл. 3-22) принимается по приведен- ному числу зубьев _ Z Znp— COS83 ’ Ли«1,34-1,4 для р—8 4- 25°, [Ои] — см. табл. 3-23;
Коническая — kP аи“о,85Втсру <ги] k — см. пункт 1; Р — см. табл. 3-20 у — см. табл. 3-22 по _ Z ?ПР cos о ’ где б — см. табл. 3-20, В sin о т^ = ; ср z [Ои] — см. табл. 3-23
Червячная _ = PKfeKU , , И 2kKBmny < 1 и] Рк — см. табл. 3-20; kxц« 1,1 4- 1,3 — коэффициент концентрации на- грузки; тп = т cos 3, где Р — угол наклона зуба; - kn «0,84- 0,55 — коэффициент при износе зубьев 10—25%; [Ои] —500 4- 700 — для оловянных бронз; [Ои]«800—для безоловянных бронз; у — см. табл. 3-22 по _ Z *ПР — COS3 р
Таблица 3-22
Коэффициент формы зуба у (а=20°; f0=l; со=О,25)
Z или znp Коэффициент коррекции
-0,6 -0,2 0 +0,2 I +0,6 + 1,0 +1,8
10 0,366 0,530
15 — 0,268 0,334 0,400 0,530 0,618
20 0,313 0,371 0,425 0,530 0,604
30 0,285 0,376 0,417 0,460 0,529 0,585
50 0,355 0,423 0,458 0,488 0,528 0,560 0,564
>100 0,426 0,468 0,482 0,496 0,518 0,525 0,490
Таблица 3-23
Допускаемые напряжения на изгиб
Тип передачи и формулы Коэффициенты
Нереверсив- ная [’и1 = (1,44-1,6) Реверсивная а-1 1аи1 — nkQ П р и м е ч а дач допускав! личивать до до 25-50%. Предел выносливости О-1 ~ (0,4 4-0,5) Ов, где Ов — временное сопротив- ление (см. гл. 2) Коэффициент безопасности Для кованых или прока- танных колес: нормализованных или улучшенных п«1,5; закаленных л «1,8 4-2,0 Для литых колес: нормализованных или улучшенных л «1,8; без термообработки л«2. Коэффициент концентра- ции напряжений у корня зуба Для стальных нормализо- ванных и улучшенных зубьев ka * 1,8; подвергнутых объем- ной закалке А?3*2; поверх- ностной закалке ka * 1,2; для чугунных и пластмассовых колес * 1 н и е. Для косозубых пере- мыв напряжения можно уве- 20%, для шевронных —
Для повышения несущей способности
зубчатых передач осуществляют угло-
вое или высотное корригирование (ис-
правление).
При угловой коррекции изменяют ве-
личину стандартного угла зацепления
(а=20°):
«кор>20° — увеличивается нагрузоч-
ная способность по контактным напря-
жениям; к. п. д. передачи уменьшается;
аКор<20° — увеличивается изгибная
прочность и к. п. д.
При высотной коррекции уменьшают
коэффициент высоты зуба f0=l (чаще
всего fo=O,8). При этом контактные на-
пряжения постоянны, а напряжения
изгиба меньше, т. е. прочность зубьев
больше.
К. п. д. зубчатых закрытых пе-
редач (без учета потерь в подшипни-
ках) : цилиндрическими колесами — 0,97;
коническими — 0,96; червячная пере-
дача— 0,7; 0,8 и 0,85 (соответственно
при числе заходов червяка 1, 2 и 3).
Материалы. Зубчатые колеса: серый
чугун с СЧ 15—32 до СЧ 35—56; сталь-
ное литье 35Л, 40Л, 45Л, 55Л и др.;
нормализованные или улучшенные ста-
ли до твердости НВ 200—280 (шестерни
НВ 320—350); углеродистые стали 40,
45, 50,50Г и легированные — 40Х, 40ХН,
ЗОХМА, ЗОХНЗ и др.; цементированные
стали до HRC 56—63: углеродистые
стали 15, 20 и легированные—15Х, 20Х,
12МЗА, 20ХНЗА, 20ХФ, 18ХГТ и др.;
азотированные стали 38МЮА и 35ХЮА.
Червяки: стали марок 40, 45, 40Х,
Ст. 6 (с закалкой до HRC 40—50); 15Х,
15ХА, 35ХМЮА, 20ХФ (с цементацией
и закалкой до HRC 56—62).
Червячные колеса: серый чугун
СЧ 12-28 до СЧ21-40 (при скорости
Таблица 3-24
Выбор необходимой вязкости смазочных масел
для зубчатых передач (°ВУ при 50°)
Материалы зубчатых колес Вязкость при окружной скорости зубьев, м/сек
До 0,5 0,5-1 1-2,5 2,5-5 5-12,5
Чугуны, бронзы, пластмассы . » . . , Стали (0в=47 4- 100 кгс/мм2) . ... г Стали (Ов=100 4- 125 кгс/мм2) , , , , , Стали (цементированные или закаленные с поверхности) Примечания: 1. Предпочтительнее благоприятно отражается на повышении г 2. Нормальная глубина погружения к две-три высоты зуба. 24 36 36 60 применя* юверхност олеса в 16 24 36 36 гь более НОЙ ПРОЧ1 масляную И 16 24 36 вязкие с юсти маг • ванну 1 8 И 16 24 орта смаз! ериала зуб не более 6 8 11 16 ки, что ъев. чем на
скольжения иСк < 2 м/сек); бронза
Бр. ОФ10-1, Бр.АЖ9-4 и др.
Требования к монтажу и смазке.
При отсутствии данных завода-изго-
товителя можно пользоваться величи-
нами, приведенными в табл. 3-254-3-29
(для сопряжения колес с нормальным
гарантированным зазором).
Таблица 3-25
Допуски бокового зазора
и межосевого расстояния
для цилиндрических зубчатых колес
(ГОСТ 1643—56)
Межосевое расстояние А, мм Допуски, мк
Гарантирован- ный боковой зазор Верхнее и нижнее откло- нение меж- осевого расстояния
До 50 85 ±60
. 50-80 105 ±80
. 80-120 130 ±90
. 120-200 170 ±105
. 200-320 210 ±120
. 320—503 260 ±160
. 500-800 340 ±180
. 800-1250 420 ±200
. 1250-2С00 530 ±250
. 2000-3150 710 ±280
. 3150-5000 850 ±340
для зубчатых. Повышение сопротивля-
емости заеданию может быть достиг-
нуто также добавлением к минераль-
ным маслам 3—10% растительных или
животных жиров.
Червяк обычно погружается в масло
до оси, а минимальная глубина погру-
жения должна быть не менее двойной
высоты витка.
Расход масла при циркуляционной
смазке зубчатых и червячных редукто-
ров ориентировочно принимают 3—4,5 л
в минуту на один киловатт потери мощ-
ности (по к. п. д.) в зацеплении. При
этом перепад температуры масла, пода-
ваемого в корпус и вытекающего из
него, должен быть в пределах 5—8° С.
С целью повышения сопротивляемости
заеданию червячных передач вязкость
масел для них должна быть выше, чем
Таблица 3-26
Допуски бокового зазора и межосевого
угла для конических зубчатых колес
(ГОСТ 1758—56)
Длина образующей делительного конуса, мм Допуски, мк
Гарантиро- ванный боко- вой зазор Верхнее и нижнее откло- нение меж- осевого угла
До 50 85 ±45
. 50-80 100 ±58
. 80-120 130 ±70
. 120-200 170 ±80
. 200-320 210 ±95
. 320-500 260 ±100
. 500-800 340 ±130
. 800-1250 420 ±160
Таблица 3-27
Допуски бокового зазора для червячных передач
(ГОСТ 3675—56)
Допуск Межосевое расстояние А, мм
До 40 40-80 I 80-160 | 160-320 320-630 630—1250 | свыше 1250
Гарантированный боковой зазор, мк . . 55 95 130 190 260 380 530
Таблица 3-28
Допуски межосевого расстояния для червячных передач
(ГОСТ 3675-56)
Допуск Степень точности Межосевое расстояние А, мм
До 40 40-80 80-160 | 160-320 320-630 630-1250
Верхнее и нижнее 7 ч 30 ±42 ±55 ±70 ±85 ±110
отклонение межосево- 8 ±48 ±65 ±90 ±103 ±130 ±180
го расстояния, мк 9 ±75 ±105 ±140 ±180 ±210 ±280
Нормы пятна контакта зубьев, %
(ГОСТ 1643—56; 1758—56; 3675—56)
Пятно контакта (не менее) Степень точности Вид передачи
5 6 7 8 9
По высоте .... 55 50 45 40 30 Цилиндрическая
По длине .... 80 70 60 50 40
По высоте .... 75 70 60 50 40 Коническая
По длине .... 75 70 60 50 40
По высоте .... 60 60 60 50 30 Червячная
По длине .... 75 70 65 50 35
Таблица 3-30
Возможные дефекты ведущего
и ведомых валов зубчатых передач
Дефект Причина
Погибь Эллиптичность и конусность шеек Задиры и наработки Износ шеек Примечание. При дефе средних номинальных величин, з конусность 0,05 мм и биение ва Заклинивание силовой передачи при попадании твердых предметов под лопасти гребного винта или наматывание на него троса и т. п. Плохая -балансировка вращающихся деталей или не- параллельность осей, валов, втулок и опор Повышенное радиальное биение вала, загрязнение смазки твердыми частицами и др. Недостаточная чистота обработки соприкасающихся поверхностей, некачественная смазка, неправильная по- садка подшипников и др. ктации валов устанавливают отклонения от следующих >аданных по чертежу: эллиптичность шеек вала 0,03 мм, ла 0,08 мм
Фрикционные передачи и вариаторы Нормальная работа фрикционной пе- нарушение этого условия приводит редачи обеспечивается, если передавав- к буксованию и усиленному износу мая окружная сила меньше сил трения; катков.
Основные кинематические схемы фрикционных передач и вариаторов
Обозначения: Di и £>2 — диаметры ведущего и ведомого катков; е — коэффи-
циент проскальзывания; Q — сила прижатия, кгс-, Р — окружная сила, кгс-, k — запас
сцепления; / —коэффициент трения скольжения; и 63 — половины углов при верши-
нах образующих конусов; Д — диапазон регулирования передаточного числа.
Схема передачи
(вариатора)
Передаточное число и
диапазон регулирования
Сила прижатия
< = -..Р2_.
D, (1 - е)
= (2)
е * 0,01 — текстолит по стали;
е * 0,02 — сталь по стали или
чугуну;
е * 0,03 — резина по стали
k =& 1,25 1,5 — силовая
передача;
k tat 3 — передача
приборов;
/ 0,04 4-0,05 — сталь по
стали в
масле;
/^s 0,154-0,2 — сталь по
стали или
чугуну
без смаз-
ки;
/ 0,2 4- 0,3 — сталь по
текстоли-
ту или
фибре без
смазки
По формуле (1)
Коническая
Лобовой
i ~~ ^*тах.
max *
, ^am!n.
*mln * dx ’
Д — - max = 3-r4
^mln
По формуле (2)
Схема передачи
(вариатора)
Передаточное число и
диапазон регулирования
Сила прижатия
С раздвижными конусами
, = ^Этах-
га“ D-mln’
; _ ^amln
fmin n,
^‘max
д _ /^max^amax
Д < 1,5 — для стандартных
клиновых ремней;
Д < 5 — для специальных
ремней
По формулам для кли-
ноременных передач
Дисковый
Д С 4,5
Регулирование достигается
за счет изменения межосевого
расстояния Д, т. е. рабочего
диаметра D9
kP _ 2kMx
mfDi ’
где m — число мест кон-
такта, равное уд-
военному числу
ведущих дисков
Основными факторами, определяю-
щими качество работы фрикционной пе-
редачи, являются: буксование, упругое
и геометрические скольжения. Они вы-
зывают износ, уменьшение к. п. д. и не-
постоянство передаточного числа. Раз-
рушения поверхностей катков зависят от
величины напряжений в месте контакта.
К. п. д. передачи т] «0,93.
Клиноременные передачи
Передача вращающего момента осу-
ществляется клиновыми ремнями трапе-
цеидального сечения. По ГОСТ 1284—68
стандартизовано семь сечений: О, А, Б,
В, Г, Д, Е (рис. 3-7) и, кроме того,
пять сечений вентиляторных ремней
(ГОСТ 5813—64). Регламентированы
Рис. 3-7. Профили клиновых ремней
расчетная длина Lp по нейтральному
z 1 г
слою (на расстоянии около от
о
большего основания) и длина L по
меньшему основанию (£ = 0,5-4-14 м).
Наибольшая скорость ремней t/max =
= 25-4-30 м!сек. Шкивы снабжаются ка-
навками с углом 34—40° (угол ремней
40°). Расчетный диаметр шкива D со-
ответствует расположению нейтраль-
ного слоя ремня.
Напряжение первоначального натяже-
ния o’о ~ 12 кгс!см2. Передаточные чис-
ла i до 10; к. п. д. передачи т)рп~0,96.
Таблица 3-32
Конструктивные данные ремней
Необходимая суммарная площадь
ремней
о 102&V
2Г —----------'
(17-22) г/’
наибольшее напряжение в ремне
, 102£У tv2 Л
°шах=ао + + ущ, + £р -Q-KZClCM*
долговечность ремня
72а \атах/
где z — число ремней;
F — площадь сечения ремня, см2\
N — передаваемая мощность, квт\
v — скорость ремня, м!сек\
k — коэффициент режима, k « 1-4-1,5;
у — удельный вес материала ремня,
кг/дм3;
Ер — модуль продольной упругости
ремня (Ер=800-4-1100 кгс/см2);
Di — диаметр меньшего шкива, см\
и — число пробегов ремня в се-
кунду, равное отношению ско-
рости ремня (м]сек) к его
длине (jw);
g — ускорение силы тяжести;
[оу] — предел выносливости ремня,
кгс)см2.
Допускаемые напряжения
[ау] ~ 1ар] 9° кгс/см2.
Цепные передачи
Цепи делятся на втулочные, ролико-
вые (рис. 3-8, а) и зубчатые (рис. 3-8, б).
Звенья зубчатых цепей ложатся на
зубья звездочек боковыми поверхно-
стями пластин; угол относительного по-
ворота звеньев 30°; угол между боко-
выми поверхностями пластин <р = 60°.
Рис. 3-8 Типы цепей для передач:
а — роликовая; б — зубчатая
Таблица 3-33
Основные параметры цепей
(ГОСТ 10947—64, 13552—68)
Тип цепи Шаг, мм Разруша- ющая нагрузка, кгс
Роликовая типа ПР, 2ПР, ЗПР и 4ПР . . 8-63,5 460-90 000
Пластинчатая зуб- чатая с шарнирами качения 12,7-31,75 2400-30 300
Пластинчатая зуб- чатая с шарнирами скольжения .... 12,7-31,75 1900-69 500
Цепи изготовляются из сталей марок
40, 45, 50 (пластины); 10, 15, 20 (ва-
лики, втулки) с термообработкой до
твердости HRC=404-50; звездочки — из
чугуна СЧ21-40 (при безударной на-
грузке и скорости цепи и<3 м/сек), из
модифицированного чугуна или из угле-
родистых сталей с термообработкой до
И RC=404-50.
Максимальные скорости роликовых
цепей Vmax = 18 м/сек\ зубчатых vmax =
=22 м/сек. К. п. д. передачи при-
мерно 0,96; обычно передаточные числа
t'^7, реже 10.
Допустимая передаваемая мощность
цепной передачи
.. cPv
N < —— л. с.,
где Р — нагрузка, кгс\
v — скорость цепи, м/сек\
k3 — коэффициент эксплуатации,
учитывающий условия работы
передачи;
= k{k2kz (здесь = 1 — при по-
стоянной нагрузке и работе
с остановками; ^ = 1,34-1,5—
при нагрузке с толчками и
непрерывной работе; &2=1 —
при непрерывной смазке и
k2 = 1,3 — при периодической
смазке; &з=1—при распо-
ложении линии центров звез-
дочек под углом не более 45°
к горизонту и &3=1,3 — при
большем угле);
с — множитель (с=0,0136 для
втулочно-роликовых цепей и
с = 0,0014 для зубчатых);
пр — коэффициент безопасности.
Таблица 3-34
Величина коэффициента безопасности
Роликовая цепь | Зубчатая цепь
Шаг цепи t, мм При скорости меньшей звездочки, об1мин
200 400 600 800 200 400 600 800
12,7-15,87 7,8 8,55 9,35 10,2 22,2 24,4 26,7 29,0
19,05-25,4 8,2 9,35 10,3 13,2 11,7 23,4 25,8 26,7 30,0 33,4
31,75-38,1 8,55 10,2 14,8 32,0 36,7 41,5
Муфты и пружины
Типы соединительных муфт. Попе-
речно-свертная (фланцевая) муфта
(МН 2726—614-МН 2729—61). Соединяет
валы «наглухо». Число цилиндрических
или конических болтов z = 44-8, натяг
конических болтов — затяжкой гайки.
Материал болтов — Ст. 4, Ст. 5. Не-
параллельность валов 0,002—0,05 мм.
Продольно-свертная муфта (МН 2600—
— 614-МН 2601—61). Соединяет валы
«наглухо». Число болтов z — 64-12. Для
уменьшения дисбаланса болты уста-
навливаются через один головками
в разные стороны. Материал болтов —
Ст. 5 и стали 35, 45 и 40Х улучшенная.
Зубчатая (универсальная) муфта
(ГОСТ 5006—55). В зависимости от раз-
мера допускает смещение валов: осевое,
радиальное (0,7—10,5 мм, при отсут-
ствии перекоса) и угловое (до 1°30',
при отсутствии поперечного сдвига).
Зубья (404-80) эвольвентного профиля
с вершинами, описанными по сфере из
центра на оси втулок. Для повышения
компенсирующей способности приме-
няют муфты с эвольвентными бочкооб-
разными зубьями. Крепление втулок на
валах — и призматическими шпонками.
Материал втулок — стали 45, 50, обой-
мы — стали 35, 40.
Типы зубчатых муфт: нормальная (Я),
увеличенной длины (У), для соединения
конического хвостовика вала (электро-
двигателя) с цилиндрическим валом (Э),
для соединения с промежуточным ва-
лом-вставкой (Я).
Упругая втулочно-пальцевая муфта
(МН 2096—64). Состоит из двух полу-
муфт, в конических отверстиях одной из
них закреплены хвостовики пальцев с на-
детыми на них стальными кольцами и
упругими (резиновыми или кожаными)
элементами (кольца или втулки). Паль-
цы с упругими элементами входят в ци-
линдрические отверстия второй полу-
муфты. Отверстия в ступицах полумуфт
выполняют цилиндрическими или кони-
ческими с торцовым креплением концов
валов. Число пальцев 2=44-12. Непа-
раллельность валов 0,3—0,6 мм.
Полумуфты изготовляют из серого чу-
гуна марок не ниже СЧ21-40, пальцы —
из стали марок не ниже 45.
Зубчато-пружинная муфта перемен-
ной жесткости. В зависимости от раз-
мера допускает осевое (44-20 мм), pa*
диальное (0,54-3 мм) и угловое (до
1°15') смещение валов. Между зубьев
заложено 6—8 секций змеевидных пру-
жин прямоугольного сечения. Без на-
грузки пружины касаются зубьев в
крайних точках. При нагружении пру-
жины изгибаются и крайние точки каса-
ния перемещаются (сближаются), вслед-
ствие чего жесткость пружины увели-
чивается.
Упругие элементы машин (пружины).
Основные виды пружин: витые
(винтовые) растяжения и сжатия, ви-
тые кручения; плоские спиральные; та-
рельчатые; листовые рессоры. По форме
витые пружины бывают цилиндри-
ческие, конические, фасонные, призма-
тические (навиваемые на призмати-
ческую оправку). По виду возникающих
напряжений пружины работают на
скручивание (цилиндрические винтовые
пружины растяжения и сжатия), на из-
гиб (цилиндрические винтовые пружины
кручения и плоские спиральные пру-
жины). Винтовые пружины растяжения
имеют закрытые (т. е. прилегающие
друг к другу) витки, а сжатия — от-
крытые, с шагом (0,34-0,5) dn, где dn—
средний диаметр пружины.
При больших нагрузках применяют
составные пружины, т. е. 2—3 концен-
трически смонтированные винтовые пру-
жины, а также одинарные с витками
прямоугольного сечения.
Пружины изготовляются из рессорно-
пружинной стали по ГОСТ 7419—55.
Используются углеродистые стали 65,
70, 55С2, 60С2, 60С2Н2А и 65Г. Для
пружин, работающих в условиях, спо-
собствующих коррозии, применяются
бронзы: Бр.ОЦ4-3 (ГОСТ 5017-49),
Бр.КМцЗ-1 (ГОСТ 493-54), Бр.Б2,
Бр.Б2,5 (ГОСТ 1789—70).
подшипники
Опорные подшипники скольжения
Режимы трения в подшипниках. Важ-
нейшие эксплуатационные характери-
стики опор — несущая способность и по-
тери на трепие. Условная оценка рабо-
тоспособности и надежности опор сколь-
жения в режимах граничного и полу-
жидкостного трения производится на ог-
раничение нагрева: по величине среднего
удельного давления q и произведению
qv. Устойчивое жидкостное трение
(рис. 3-9) обеспечивается при опреде-
ленном сочетании температуры и вяз-
кости масла с окружной скоростью
цапфы, средним удельным давлением на
опоре, а также при достаточном количе-
стве, правильном подводе и распре-
делении смазки.
Таблица 3-35
Проверка режимов трения в подшипниках скольжения
Обозначения: Q — среднее удельное давление, кгс/см^; R — радиальная на- грузка на опоре, кгс; d и / — диаметр и длина цапфы, см; v — скорость скольже- ния, м/сек; п — число оборотов цапфы в минуту; ф — относительный зазор; ц —динами- ческая вязкость масла, кгс • сек/м*; RZ{ и Rz^ — высота неровностей обработки цапфы и вкладыша, мк; Лир и ftmin — критическая и минимальная высота масляного слоя, лк; б — абсолютный зазор, мк; % — относительный эксцентриситет; — коэффициент запаса надежности.
Формулы Допускаемые величины
Полужидкостное трение
9 =
Условная проверка на нагрев qv < [да] [<?]; М — по табл. 3-36
itdn v~ 60-100' м сек
Жидкостное трение
Коэффициент нагруженности подшипника q — кге/м*;
C„=«i Угловая скорость _ кп 1 ф = 0,003 4- 0,001 — для d < 100 мм ф = 0,002 4- 0,001 - для 100 < d < 500 мм ф =, 0,0015 4- 0,0003 - для 500 < d < 1000 мм р. = по графику, рис. 3—10. При этом принимают /ср = 45-?75°С
Ш “ 30 * ” сек
Обычно в процессе приработки
лкр=(1,5-2) (RZl+Rz,) Rz 2 -ь 4 мк — для цапфы Rz^ 1 3 мк — для вкладыша
9 или по ГОСТ 2789—59 (табл. 3-63)
^min = ~2~ X — по графику, рис. 3-11
6 = tyd
„ _ ^min r„ i rth Z < lrthl "кр [лЬ] =2 4-4
Примечание. Температура масла должна удовлетворять условию: подшипника при установившемся режиме
/ =35 4-45° С и / = 80-Ь 120°С. Од вых . К. п. д. одной пары подшипников ц <* 0,98.
MUO50 60 10 8090*Г
Рис. 3-11. Грузоподъемность подшип-
ника в режиме жидкостного- трения
Рис. 3-10. Зависимость
динамической вязкости
масла от температуры:
1, 2, 3 и 4 — индустриаль-
ные масла марок 45, 30, 20
и 12; 5 — турбинное масло
марки 22
Таблица 3-36
Допустимые величины удельного давления и скорости в подшипниках скольжения
Марка материала ГОСТ 1<71, в кгс1см* [<7^1, п кгс. м1см*Х X сек М. Ml сек
Бр.ОФЮ-1, Бр.ОФ6,5-0,15 5017-49 150 150 10
Бр.ОЦС 5-5-5, Бр. ОЦС 6-6-3, Бр.ОЦС 4-4-17 613-65 60 100 5
Бр.АЖ9-4, Бр.АЖ9-4Л, Бр.АЖМц 10-3-1,5 493-54 200 120 5
Бр.АЖС 7-1, 5-1,5 493-54 80 120 5
Бр.СЗО 493-54 * 250 300 12
ЛАЖМц 66-6-3-2. ЛМцОС 58-2-2-2 1019-47 120 100 2
ЛМцЖ 52-4-1, ЛМцС 58-2-2 1019-47 40 60 2
Л КС 80-3-3 1019-47 120 100 2
Б92, Б90, Б89, Б83 1320-55 200 150 60
Б16 1320-55 150 100 12
Б6 1320-55 50 50 6
БК, БК2 1209-59 150 60 15
Заменители: ЦАМ 10-5, ЦАМ 10-1,5 120 120 10
Примечания: 1. Чистота обработки цапфы не ниже V 8, вкладыша — V7.
2. В тихоходных машинах и механизмах величину [tj] принимают: 80—90 — сталь по баббиту; 50—80 —сталь по бронзе; 20—30 — сталь по чугуну.
Таблица 3-37
Конструктивные элементы заливки стальных вкладышей
Диаметр
цапфы, мм
k v I
q г r\ h
От 25 до 50
50-75
75-100
100-150
150-200
200-300
300-400
400-500
2,0 1,5 8
2,5 2,0 10
3,0 2,0 12
3,5 2,5 14
4,0 2,5 17
5,0 3,5 20
6,0 3,5 24
7,0 4,0 28
Примечание.
8
9
10
12
15
18
20
22
Число продольных пазов
d=100 4- 250 мм — трем, при d > 250 мм — четырем.
5
6
7
8
9
10
11
12
при
18
20
25
30
35
40
45
50
7
9
10
12
16
20
24
28
22
23
35
2,5
4
4
б
10
15
18
22
1,5
2,5
2,5
4,0
4,0
6,0
10,0
15,0
d < 100 мм равно двум,
1
1
1
1
1,5
1,5
2
2
при
Таблица 3-38
Толщина заливки вкладыша, мм
Диаметр цапфы, мм Материал вкладыша
Чугун Сталь Бронза
25-50 50-75 75-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 350-400 400 -450 3 3 3,5 4,0 4,5 5-6 6-7 7 8 9 2 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3„5 4,0 4,5 5
Распределение смазки в подшипниках.
Вкладыши снабжаются масляными ка-
навками для распределения смазки
вдоль цапфы.
В подшипниках, работающих на кон-
систентной смазке при высоких нагруз-
ках и малых скоростях, канавки рас-
полагают вблизи или в самой зоне дав-
ления. При скоростях вращения цапфы
более 1,5 м!сек, канавки целесообразно
выполнять ближе к ненагруженной зоне.
Канавки служат также резервуарами
для смазки. Поэтому их следует делать,
шире и глубже на 40—50%, чем при
жидкой смазке.
В подшипниках, смазываемых жидкой
смазкой, канавки должны выполняться
только в ненагруженной части вклады-
шей. В местах разъема вкладышей де-
лают карманы (холодильники), служа-
щие резервуарами масла. При неревер-
сивном вращении может быть только -
один карман перед нагруженной зоной,.
считая по направлению вращения.
Во всех случаях канавки не должны-
доходить до торцов подшипника, во >
избежание вытекания смазки и резкого'
снижения грузоподъемности опоры.
Наиболее благоприятным местом под-
вода смазки в подшипник, работающий
в режиме жидкостного трения, является
ненагруженная зона между вкладышем
и цапфой, т. е. зона наибольшего за-
зора. На рис. 3-9 эта зона расположена
на дуге АВ. Для нереверсивных валов
подвод смазки осуществляется обычно
ближе к точке В или в самой этой
точке; для реверсивных валов — в точ-
ке А или около нее.
Если подшипник имеет значительную
длину (свыше 200 мм), то смазку под-
водят в 2—3 точках, располагаемых
вдоль одной продольной канавки вкла-
дыша.
Масляные канавки располагаются ли-
бо вдоль оси вала (продольные прямые
канавки), либо перпендикулярно оси
(полукольцевые канавки).
Широко применяются, в частности при
кольцевой смазке, продольные прямые
несквозные канавки, хорошо распреде-
ляющие масло по трущимся поверх-
ностям.
Полукольцевые канавки используются
как резервуар для циркулирующего
масла.
Таблица 3-39
Размеры продольных масляных канавок
опорных подшипников, мм
Диаметр подшип- ника, d Ц 1 г R h
До 40 3 5-10 1,5 7 1,5
40-80 5 5-10 2 10 2
80-100 8 8-15 2,5 16 3
100-130 10 10-20 2,5 20 3,5
130-210 12 15-25 3 24 4
210-320 14 20-35 4 30 5
320-400 16 30-50 4 36 6
400 и выше 18 30-50 5 48 8
Прим е ч а н и е. При L d < 1 размер
1 берется меньшим, нием — наибольшим при смазке под давле-
Размеры холодильников подшипников, мм
Элементы подшип- ника При диаметре подшипника, мм
до 40 40-80 80-100
b г 3 1,5 4 1,6 5 3
Диаметр подшип- ника d, мм Величина
R h
101-120 • 121-140 141-160 161-180 181-200 201-220 221-240 241-260 261-280 281-300 301-320 321-340 341-360 361-380 381 и выше 22,5 30 37,5 45 52,5 60 65 72,5 80 87,5 95 102,5 110 117,5 125 3 3 3 3,5 3,5 3,5 4 4 4 4,5 4,5 4,5 5 5 5
Нормы зазоров в подшипниках. Вели-
чины масляных зазоров в опорных под-
шипниках скольжения промежуточных
валов—(см. табл. 3-41), или:
АСр^0»001^ш + (0,10 4- 0,15) мм,
где dm — диаметр шейки вала, мм.
Диаметральные зазоры в опорных подшипниках скольжения
промежуточных валов
Диаметр шейки ВЭЛЭу мм Диаметральный зазор, мм Диаметр шейки вала, мм Диаметральный зазор, мм
монтажный предельно- допустимый монтажный предельно- допустимый
До 100 0,17-0,20 0,30 251-300 0,33-0,42 0,75
101-125 0,19-0,24 0,35 301-400 0,38-0,50 0,75
126-150 0,21-0,27 0,40 401-500 0,45-0,57 0,80
151-200 201-250 0,25-0,32 0,30-0,37 0,50 0,60 501-600 0,52-0,63 0,85
Примечание. Зазор между приемной кромкой маслоуловителя и ободом диска должен лежать в пределах 0,15 Н-0,25 мм.
Дейдвудные подшипники
Дейдвудные трубы изготавливают из
стального литья марок 25Л, 35Л; стали
Ст. 3; бесшовных труб или чугуна
СЧ 18-36 и выше. Надежность работы
опорного узла зависит от общей жест-
кости дейдвудного устройства. Дейд-
вудную трубу и втулку обычно уста-
навливают с натягом 0—0,03 мм для
диаметров до 500 мм и 0,03—0,06 мм
для диаметров свыше 500 мм.
При работе подшипников на проточ-
ной водяной смазке дейдвудная труба
уплотняется сальником с промысленной
пеньковой или хлопчатобумажной на-
бивкой. При наличии циркуляционной
смазки дейдвудная труба дополни-
тельно снабжается также кормовым
сальниковым уплотнением. В зимнее
время дейдвудные трубы обогреваются
при помощи змеевиков.
Таблица 3-42
Физико-механические свойства бакаута
Характеристика Величина
Удельный вес, г/см* . . . Коэффициент трения по бронзе Предел прочности на сжа- тие вдоль волокон, кгс1смъ Твердость в торцовой пло- скости, кгс/см* Допустимое удельное дав- ление, кгс/смь 1,1-1,4 0,005 140-240 1520 2,5
Бакаутовые подшипники. Бакаут
(табл. 3-42) применялся как основной
материал для изготовления дейдвудных
подшипников.
Антифрикционные свойства бакаут со-
храняет при температуре до 50° С. При
ее повышении коэффициент трения рез-
ко возрастает. До набора бакаут обыч-
но хранят под слоем влажных опилок
при температуре не ниже 0° С. Пе-
ред набором бакаут вымачивают 15—
30 суток.
Внутренний набор бакаутовых планок
производится способом «бочка» или
«ласточкин хвост». Набор «ласточкин
хвост» более прочен и надежен, создает
хорошие условия смазки, охлаждения и
промывки подшипников, а также удо-
бен при замене изношенных планок и
не требует установки упорных колец.
Между опорными планками прорезают
продольные канавки сечением ЮХ 10 мм
для стока воды.
Надежность работы бакаутовых под-
шипников существенно зависит от дли-
ны и сечения планок. Для валов диа-
метром до 500 мм количество планок
ориентировочно не должно превышать
30 шт., а толщина их должна быть не
менее 24—28 мм. В продольных пазах
между планками не допускается зазор
свыше 0,1 мм на длине более 20% от
общей длины планки, а в торцовых па-
зах — более 0,3 мм. Бакаут плохо вос-
принимает действие абразивной среды.
Поэтому интенсивная прокачка дейдву-
да при маневр-ах обязательна. В миро-
вой практике принято считать нормаль-
ным износ бакаута около 1 мм в тече-
ние года.
Износ бакаута резко возрастает при
•увеличении удельных давлений в дейд-
вудных подшипниках крупнотоннажных
судов.
Увеличение зазора в дейдвудном под-
шипнике приводит к повышению изги-
гасить поперечные колебания валов и
противостоять возникающим при этом
усилиям.
Некоторые конструкции дейдвудных
устройств с бакаутовыми подшипни-
ками показаны на рис. 3-12 и 3-13.
Рис. 3-12. Дейдвудное устройство с бакаутовыми подшипниками:
./ — гребной вал; 2 — стопорное кольцо; 3 — гайка; 4 — резиновое кольцо; 5 — яблоко ахтер-
штевня; 6 — дейдвудная труба; 7 — кормовая втулка; 8 — набор бакаута; 9 — носовая втулка;
10 — набор бакаута; // — переборка ахтерпика; 12 — водораспределительное кольцо; 13 — на-
дбивка ХБП; 14 — нажимная втулка; 15 — облицовка вала; 16 — труба для подвода воды; /7 —фло-
ры набора корпуса
Рис. 3-13. Дейдвудное устройство с кормовым бакаутовым подшипником и выносным подшип-
ником гребного вала:
а — схема валопровода; б — дейдвудное устройство: / — кормовой бакаутовый подшипник;
2 — гребной вал; 3 — сальник; 4 — переборка ахтерпика: 5 — выносной подшипник гребного
вала; 6 — муфта; 7 — промежуточный вал; 8 — гребной винт; 9 — стопорное кольцо; 10 — дей-
лвудная втулка: // — набор бакаута; 12— яблоко ахтерштевня; 13 — облицовка гребного вала;
14 — набивка сальника; 15 — нажимная втулка; 16 — шейка вала
гбающих напряжений в валопроводе,
особенно на судах с кормовым располо-
жением машинного отделения. При сле-
довании судна в балласте гребной вал
испытывает значительные поперечные
колебания. Бакаутовые подшипники
с водяной смазкой не могут эффективно
Резиновые подшипники. Резина ма-
рок 8130, 8075, 1626, применяемая
в дейдвудных подшипниках, должна
удовлетворять требованиям, приведен-
ным в табл. 3-43.
Резиновые подшипники нормально
работают при окружной скорости не
Физико-механические свойства резины
Характеристика- Величина
Удельный вес, г/см^ . . . Коэффициент трения по бронзе Твердость по Шору . . . Предел прочности на раз- рыв, кгс/см2 Относительное удлине- ние, % Допустимое удельное дав- ление, кгс/см2 1,08-1,45 0,02 55—S0 90-160 100-400 2,5-3,0
Физико-механические свойства
текстолита ПТК-С
(ТУ № П-401—69)
Характеристика Величина
Удельный вес, г/см^ . . . Коэффициент трения по бронзе ОЦЮ-2 Предел прочности на сжа- тие перпендикулярно слоям ткани, кгс/см2 Допустимое удельное дав- ление, кгасм.2 1,3-1,4 0,003 2500 3,0
свыше 10 м!сек и температуре не более
40° С. Нижний предел окружной ско-
рости примерно 1 м!сек, так как при
очень малых числах оборотов вала
ухудшаются условия смазки и износ
резиновых вкладышей резко возрастает.
Существует два типа резиновых дейд-
вудных подшипников: цельные и набор-
ные. Первые применяются для диамет-
ров гребных валов до 200 мм, вторые —
свыше 200 мм.
Цельные подшипники представляют
собой цилиндрическую металлическую
втулку, внутренние поверхности ко-
торой вулканизированы резиной (по
ГОСТ 7199—71). Для протока воды под-
шипник имеет 10—12 продольных кана-
вок.
Наборные подшипники состоят из ре-
зино-металлических планок, сборка ко-
торых выполняется по способу «бочка»
или «ласточкин хвост». Для протока
воды служат боковые скосы у вклады-
шей. К установке допускаются планки,
которые на рабочей поверхности имеют
не более двух раковин глубиной до
0,5 мм и площадью не свыше 25 мм2,
а на нерабочей поверхности не более
пяти раковин указанных размеров.
В условиях эксплуатации должна
обеспечиваться бесперебойная прокачка
подшипников водой. Попадание масла
в воду не допускается.
Особое внимание необходимо обра-
щать на работу резиновых подшипников
при температуре ниже 5° С, так как
в этом случае резина резко снижает
свои физико-механические свойства.
Текстолитовые подшипники. Тексто-
лит марки ПТК-С применяют для
гребных валов диаметром от 400 мм и
выше.
Текстолитовые подшипники исполь-
зуют при окружных скоростях вала до-
10 м!сек и температуре не свыше 40° С.
Текстолитовые вкладыши набирают
сухими по способу «бочка» с двумя:
металлическими упорными планками.
Между торцами вкладышей и упорным
кольцом оставляют промежуток, равный
1% длины набора. Этот зазор может
располагаться или по одну сторону на-
бора или по обеим сторонам. Вкладыши!
набираются в дейдвудные подшипники
таким образом, чтобы слои ткани рас-
полагались по касательной к окружно-
сти втулки.
Таблица 3-45*
Толщина вкладышей и водяной зазор
для текстолитовых подшипников
Диаметр подшипника, мм Толщина вкладышей, не более, мм Количество воды, не ме- нее, М3/Ч Водяной зазор, мм
Вели- чина Допуск
400-500 24 12 2,0 4-0,5
500-600 26 14 2,2 4-0,5
600-700 28 14 2,4 4-0,6
700-800 30 16 2,6 4-0,6
При наборе вкладышей (во втулке) г
ширину которых выбирают в пределах
75—90 мм, допускаются зазоры: между
соседними вкладышами — до 0,1 лмг, по-
торцам — не свыше 0,3 мм, неплотность
прилегания не более чем на 30% поверх-
ности подшипника. Для прохода воды
между вкладышами выполняют канавки
шириной 10 мм и глубиной, равной по-
ловине толщины вкладыша.
При отсутствии воды или малых уста-
новочных зазорах происходит растре-
скивание облицовки, интенсивное выго-
рание текстолита и, как следствие, быст-
рый износ вкладышей — это приводит
к недопустимому смещению линии вало-
провода.
Поэтому при эксплуатации текстоли-
товых подшипников необходимо обеспе-
чить непрерывную прокачку воды по
всей длине дейдвудной трубы и не до-
пускать повышения температуры охлаж-
дающей воды на выходе свыше 5° С.
После докования и спуска судна на
воду подшипник испытывает дополни-
тельные напряжения сжатия (порядка
40 кгс! см2), вследствие неодинакового
разбухания текстолита в разных напра-
влениях.
На судах зарубежной постройки
используют несколько марок текстолита:
туфнол, катлас, микарта, ламинекс, но-
вотекс, лигнит, феробестос и др. (см.
табл. 3-46), причем некоторые из них
равноценны по качеству или уступают
отечественному текстолиту ПТК-С.
Максимальные рабочие температуры:
туфнола (наиболее распространен)
80° С, ламинекса 110° С и феробестоса
175° С.
• Текстолит необходимо хранить в су-
хом помещении, а при транспортировке
предохранять от увлажнения.
Таблица 3-46
Физико-механические свойства
текстолитов иностранных марок
Характеристика Марка текстолита
Туфнол Лигнит Микарта Новотекс
Удельный вес, г/см3 1,36-1,38 1,4 1,4
Предел проч- ности на сжатие перпендикулярно слоям ткани, кгс/см2 .... 3030 2700 2500
Предел прочно- сти на растяже- ние, кгс/см2 . . , 630 850 665 850
Предел прочно- сти на сжатие, кгс/с м2 640 820 650 840
Подшипники из древеснослоистого
пластика (ДСП). Пластик ДСП-A ис-
пользуют для валов диаметром до
400 мм, ;
Таблица 3-47*
Физико-механические свойства
пластика ДСП-А
Характеристика Величина
Удельный вес, г/см* . . . Предел прочности на сжа- тие вдоль волокон, кгс/см2 Предельное водопоглоще- ние, % Допустимое удельное дав- ление, кгс/см* 1,33 1800 20 3.0
Подшипники ДСП-A работают при
окружной скорости до 10 м!сек и тем-
пературе не более 40° С. ДСП выпу-
скается плитами толщиной 15—60 мм.
При наборе из ДСП канавки не
делают, так как они способствуют раз-
буханию планок. В последнем случае
выполняют боковые карманы — холо-
дильники. После окончательной расточки
подшипников рекомендуется несколько
раз пропитать рабочие поверхности пла-
нок горячим маслом при температуре
75° С и вязкости 4—7,5°Е.
ДСП необходимо хранить в сухом по-
мещении, а торцы пластика смазывать
фенолформальдегидной смолой.
Капроновые и капролоновые подшип-
ники. Капрографитовые втулки (капрон
с добавкой 10% серебристого графита)
применяют в дейдвудных подшипниках
для гребных валов диаметром до 200 мм.
Таблица 3-48
Физико-механнческие свойства
капрона марки Б и капролона
Характеристика Величина
капрон капролон
Удельный вес, г/см* Предел прочности на 1,13 1,15-1,16
сжатие, кгс/см2 . . . . Твердость по Бринел- 700-800 1000-1250
лю, кгс/см2 10-12 18-26
Водопоглощение, % • • 9-10 4,5-5
Капрографитовые подшипники дейд-
вудных устройств по сравнению с тек-
столитовыми и резино-металлическими
подшипниками обладают большей из-
носостойкостью и уменьшают износ
шеек гребных валов.
Установочный зазор
& = 0,0065dr,
где dr — диаметр облицовки гребного
вала, мм.
s —толщина втулки (кольца), мм.
Давление воды для смазки и охлаж-
дения капролоновых подшипников
3 кгс/см2, расход воды 1—2,5 м3/ч при
d= 1004-250 мм.
Баббитовые подшипники работают
с масляной смазкой под давлением и
допускают удельные нагрузки до
5 кгс!см2.
Установочный масляный зазор
Ь = 0,00 lrfr 4- 0,5 мм,
где dr — диаметр гребного вала, мм.
Рис. 3-14. Конструкции уплотнений дейдвудных устройств:
1 — облицовки гребного вала; 2 — гребной вал; 3 - уплотнительное кольцо; 4 — ступица гребно-
го винта; 5 — консервирующий состав; 6 — нажимная втулка; 7 — дейдвудная втулка; 8 — упор-
ное кольцо; 9 — вкладыш (бакаут, текстолит)
Капролон используют в дейдвудных
подшипниках валов диаметром 500 мм
и более. Заготовки капролона отливают
в виде планок, колец и втулок.
Планки набирают по схеме «бочка»
в дейдвудную металлическую втулку
между металлическими упорными план-
ками. Допускается неплотность прилега-
ния планок не более 30% их поверхно-
сти. Монтажный зазор принимают по
табл. 3-49, пункт 3. —
Сборные кольца или втулки устанав-
ливают в дейдвуд с натягом (посадка
А А А \
гГл--» п п^— I И ДОПОЛНИ-
i/plga ПрО.2^ /ТрЗда у
тельно стопорят шпонками или гужо-
нами.
Установочный диаметральный зазор
для втулок и наборных колец (с учетом
набухания) для валов диаметром до
500 мм определяют по выражению:
6 = A + 0,04s,
где А — монтажный зазор для бакаута
по нормали ОН9153 — 63, мм\
Латунные подшипники марок Л62
или ЛС59-1 выполняют для валов диа-
метром до 130 мм в виде латунных вту-
лок, внутренний диаметр которых вул-
канизируется слоем резины, имеющей
продольные канавки особой формы по
ГОСТ 7199—71.
Уплотнения дейдвудных устройств.
Конструкция (см. рис. 3-14, а) преду-
сматривает осевое обжатие уплотнитель-
ного резинового кольца 3 торцом обли-
цовки гребного вала 1. Усилие обжатия
регулируется толщиной пригоночного-
кольца. На рис. 3-14,6 осевое обжатие
резинового кольца 3 осуществляется
торцом нажимной втулки 6. Свободная
полость, образующаяся между торцом
облицовки гребного вала 1 и выточкой
ступицы гребного винта 4, заполняется,
специальным консервирующим соста-
вом 5 (например, пушечной смазкой.
ПВК). Для обеспечения надежности ра-
боты уплотнения необходимо: применять
мягкую резину с твердостью по Шору
30—40 единиц; осуществлять посадку
резинового кольца на вал с небольшим
натягом; обеспечивать оптимальное уси-
лие нажатия. Недостаточное осевое уси-
лие приводит к пропускам воды по по-
верхности вала, а чрезмерное — к преж-
девременному старению резины и
нарушению уплотнения. Уплотнение с ра-
диальным натягом резинового кольца
показано на рис. 3-14, в. Уплотнительное
кольцо изготовляют цельноштампован-
ным из специальной резины с твер-
достью по Шору 75—90 единиц. В месте
вают тонким слоем смазки
ЦИАТИМ-221.
Конструкция дейдвудного
устройства с баббитовым®
подшипниками и с ко н це в ы
уплотнением типа «Симплекс^
приведена на рис. 3-15. Носовое уплотне4
ние (рис. 3-15) аналогично кормовому,!
но вместо двух манжет и уплотнитель-'!
ного кольца установлены два уплотни--;
тельных кольца.
Рис. 3-15. Дейдвудноз устройство с баббитовыми подшипниками и уплотнение типа „Симплекс":
1 — яблоко ахтерштевня; 2 — дейдвудная труба; 3 — кормовой дейдвудный подшипник; 4 — кожух;
5 — носовой дейдвудный подшипник; 6 — переборка ахтерпика; 7 — уплотнительный фланец;
8 — уплотнительное резиновое кольцо; 9 — гребной вал; 10 — носовое сальниковое уплотнение
типа .Симплекс"; 11 — прокладка; 12 — отверстие для подвода масла; 13 — прокладка;’ 14 — кор-
мовое сальниковое уплотнение типа „Симплекс"; 15 — гребной винт; 16 — установочное кольцо;
17 — уплотнительное кольцо; 18 — нажимная втулка. (Между трубой 2 и подшипниками 3 и 5 —
заливка баббитом, на рисунке не заштрихована)
установки кольца 3 диаметр облицовки
гребного вала обрабатывается под V 7
и шлифуется. Для обеспечения натяга
в соединении внутренний диаметр рези-
нового кольца выбирается на 0,5—3,0%
меньше посадочного размера. Плотность
сопряжения кольца с гребным винтом
осуществляется увеличением наружного
диаметра резинового кольца на 25—30%
больше высоты паза в ступице винта.
Для удобства заводки уплотнитель-
ного кольца 3 в ступице винта делают
скос, а трущиеся поверхности покры-
Нормы зазоров в дейдвудных подшип-
никах. Если во втулках дейдвудных под-
шипников и кронштейнов установлены
бронзовые или чугунные вкладыши, то
диаметральный монтажный зазор при-
нимают по данным табл. 3-52, увеличи-
вая его при этом на 0,003 d.
В резино-металлических дейдвудных
подшипниках диаметром до 130 мм
(ГОСТ 7199—71) наружный диаметр
шейки вала принимают на 0,3—0,4 мм
больше номинального диаметра отвер-
стия в подшипнике.
Диаметральные зазоры
в дейдвудных подшипниках
(бакаутовых, ДСП,
резино-металлических и капролоновых)
— Диаметральный зазор, мм
Диаметр шейки вала, мм монтажный | 1 предельно- допустимый
1. Набор вкладышей по схеме «бочка» (бакаут, ДСП)
201-300 1,1-1,4 4,6-5,4
301-390 1,3-1,6 5,3-6,1
391-500 1,5-1,8 6,0-6,8
2. Набор вкладышей по схеме «ласточкин хвост» (бакаут, резино-металлический)
401-520 2,0-2,4 6,0
521-650 2,5-2,9 7,0
3. Набор вкладышей по схеме «бочка» (капролон)
100-200 (0,65-1,15)±0,2 —
210-300 (1,2-2,0)±0,25 —
310-420 (2,0—2,5) +°>3 —
430-560 3,0 + 0>3 —
Таблица 3-50
Диаметральные зазоры в дейдвудных
подшипниках из текстолита марки ПТК-С
(набор по схеме «бочка»)
Диаметр подшип- ника, мм Толщина вкладыша, мм (не более) Монтажный зазор, мм
Величина зазора Допуск
401-500 24 2,0 4-0.5
501-600 26 2,2 4-0,5
601-700 28 2,4 4-0,6
701-800 30 2,6 4-0,6
Диаметральные зазоры в резиновых
подшипниках дейдвуда и кронштейнов
Диаметр шейки вала, мм Монтажные зазоры для втулок, мм Предельно- допустимые зазоры, мм
дейдвуда и крон- штейнов дейдвуда при от- сутствии крон- штейнов в носовых и кор- мовых втулках дейдвуда во втулках кронштейнов
141-190 0,5-1,0 0,35-0,70 3,3 5,0
191-240 0,7-1,3 0,50-0,90 4,0 6,0
241-300 0,8-1,4 0,55-1,00 4,5 6,6
301-3S0 1,0-1,6 0,70-1,10 5,5 7,8
391-440 1,2-1,8 0,85-1,25 6,0 8,5
П р и м । е ч а н и е. Зазор замеряют в
средних точках поперечного сечения на-
бора при установленном гребном винте
Таблица 3-52
Диаметральные зазоры в баббитовых
подшипниках дейдвуда и кронштейна
Диаметр шейки вала, мм Монтаж- ный зазор, мм Предельно допустимый зазор, мм
в носовых и кормовых втулках дейдвуда во втулках кронштей- нов
До 100 0,55-0,65 1,4 1,9
101-120 0,60-0,68 1,5 2,0
121-150 0,62-0,70 1,6 2,1
151-180 0,65-0,75 1,7 2,2
181-220 0,68-0,80 1,8 2,4
221-260 0,70-0,85 1,9 2,5
261-310 0,75-0,90 2,0 2,7
311-360 0,80-0,95 2,2 2,9
261-440 0,85-1,00 2,5 3,2
441-500 0,Г0—1,10 2,8 3,5
Таблица 3-53
Диаметральные зазоры в дейдвудных
и переборочных сальниках
Дейдвудный сальник Переборочный сальник
Диаметр шейки (облицов- ки) вала, мм Монтаж- ный зазор, мм Диаметр шейки вала, мм Монтаж- ный зазор, мм
30-140 160-400 420-650 3,0+0,3 5,0+0,4 8,0+0,4 30-190 200-290 300-600 з,о+0’3 4,о+°,3 5,0+<М
Примечания: 1. Разница замеров зазоров с двух диаметрально противопо- ложных сторон между валом и сальником должна быть не более: а) для дейдвудного сальника — 0,6 мм на 1 м длины корпуса сальника; б) для переборочного сальника — 0,5 мм. 2. Предельно допустимый зазор (внизу под шейкой от проседания вала) — не ме- нее 0,3—0,4 монтажного зазора, приведен- ного в таблице. 3. Зазоры в сальниках замеряют в четы- рех местах по окружности: вверху, внизу и по бортам.
Таблица 3-54
Диаметральные зазоры в грундбуксе
и нажимной втулке
дейдвудного устройства
Диаметр шейки вала, мм Диаметральный зазор, мм
100-190 2,5“Ь°»5
200-280 з,о4-°>6
300-400 4,0+°«$
420-520 5,0+1.0
Предельно допустимый зазор в дейд-
вудных подшипниках не должен превы-
шать следующих величин:
при наборе из бакаута, резины,
текстолита, ДСП
5 = 0,012^+1,8 мм
при диаметре вала до 600 мм\
5 = 0,005^ + 6,0 мм
при диаметре вала свыше 600 мм;
при заливке баббитом
В = 0,007d + 2,5 мм,
где d— диаметр вала (по облицовке),
мм.
Г идравлические испытания. После
окончания монтажных работ дейдвуд-
ные трубы испытывают давлением
2 кгс!см2. Уплотнения дейдвудной трубы
при масляной смазке подшипников под-
вергают гидравлическому испытанию
давлением не менее 1,5 кг!см2.
Упорные подшипники скольжения
В качестве упорных подшипников
скольжения валовых линий применяются'
подшипники с поворотными подушками
(сегментами). Число подушек с каждой
стороны упорного диска 6—20 (чаще
8-гЮ); среднее удельное давление 13—
20 кгс!см\
Материал подушек — стали 35, 25Л
или бронза с заливкой баббитом Б83.
Несущие масляные клинья образуются
между диском и подушками вследствие
наличия пары сил с моментом 1,1—-.
Рис. 3-16. К расчету упорного подшипника
с поворотными подушками
Рис. 3-17. График для определения
коэффициента k
у поворачивающихся подушек плечо
пары х->0. При х=0 подушки уста-
навливаются в рабочее положение. Ре-
жим жидкостного трения обеспечивается
при:
Л2 > /max + 0,01 ММ (рис. 3—16),
где fmax — максимальный прогиб упор-
ного гребня, (диска), мм.
Коэффициент р определяется по кри-
вой (рис. 3-18) в зависимости от отно-
шения^-. Для обеспечения равномерной
загрузки всех упорных подушек каждая
из них опирается на две уравнительные
подушки, установленные по всей окруж-
ности (рис. 3-19).
Рис. 3-19. Развертка по среднему диаметру подушек
Минимальная толщина масляного слоя
й2=
Г
где F — площадь подушки, см2\
п — число оборотов гребного вала
в минуту;
А/ — повышение температуры масла
в подшипнике (обычно 15—
20° С);
ц — вязкость, кгс-сек)см2;
с — теплоемкость, ккал!г\
у— удельный вес масла, г!см2.
Коэффициент k определяется по кри-
вым (рис. 3-17) в зависимости от отно-
b
шения — и ср (см. рис. 3-16).
г о
~ 110 TR*
/max «=11? г££/р’
где Т — упор винта, кгс\
Rv — радиус диска, см\
г — число подушек (с одной стороны
диска);
Н — толщина диска (гребня), см\
Е — модуль продольной упругости,
кгс]см2\
Таблица 3-55
Монтажные зазоры в главных упорных
подшипниках скольжения (ГУП)
Диаметр шейки вала, мм Зазор меж- ду гребнем и упорными поверхно- стями по- душек, мм Допускае- мые откло- нения за- зора, мм Диамет- ральный зазор меж- ду вклады- шем и шей- кой вала, мм
100-130 130-160 0,65-0,75 0,65—0,75 ±0,05 0,26-0,33 0,28-0,35
160-190 190-220 0,70-0,90 0,70-0,90 ±0,10 0,30-0.37 0,32-0,43
220-260 250-300 0,75-1,00 0,75-1,00 ±0,12 0,34-0,45 0,36-0,49
300-360 340-400 0,90-1,20 0,90-1,20 ±0,15 0,40-0,52 0,44-0,56
Примечание. Зазор между прием- ной кромкой маслосъемника и гребнем упорного вала для модификаций подшип- ником ИМ, ИЗ, КМ и КЗ должен быть в пределах 0,3—0,4 мм.
В упорном подшипнике с месдозами
(мембранно-поршневое устройство) упор
винта автоматически перераспределя-
ется между подушками, обеспечивая их
равномерную нагрузку.
Подшипники качения
В зависимости от направления сум-
марной нагрузки на опоре применяются
подшипники качения радиальные, упор-
ные и радиально-упорные. По числу ря-
дов тел качения подшипники подразде-
ляются на однорядные, двухрядные и
четырехрядные', по конструктивным осо-
бенностям — на несамоустанавливаю-
щиеся и самоустанавливающиеся (сфе-
рические).
Подшипники качения стандартизованы
н сгруппированы в серии. Основными
сериями являются легкая, средняя и тя-
желая. Материалами для изготовления
подшипников служат легированные
стали (марок ШХ9, ШХ15, 12ХНЗА,
ШХ15ГС и др.). Сепараторы изготовля-
ются из листовой стали, бронзы, алю-
миния и текстолита. К. п. д. одной пары
подшипников т]=0,99.
Выход из строя тяжелонагруженных
подшипников обычно является след-
ствием усталостных разрушений по-
верхностей дорожек внутренних колец
и тел качения (для радиальных и ради-
ально-упорных подшипников) или тел
качения (для упорных подшипников)./
Выход из строя высокоскоростных под-
шипников (ГТН и др.) обусловливается
разрушением или износом сепаратора.
Иногда при работе подшипников возни-
кает шум, который указывает либо на
недостаток смазки, либо на большой
износ элементов подшипника.
Посадка подшипников ка-
чен и я. Чистота обработки посадочных
поверхностей не ниже V 7. Рекомендо-
ванный способ посадки — нагрев до
80—90° С в масляной ванне. Наиболее
употребительные посадки подшипников
на вал — Н или Г в системе отверстия,
в корпус — С или D в системе вала.
Необходимый натяг б в соединении
внутреннее кольцо — вал
. 13 АТ?
6 100 (Ь — г)мк'
где R — радиальная нагрузка, кгс\
b — ширина внутреннего кольца,
мм\
г — координата фаски отверстия
кольца, мм (см. табл. 3-56);
k — коэффициент, равный для под-
шипников легкой серии — 2,8;
средней — 2,3 и тяжелой — 2,0*
Нормальные размеры подшипников
регламентирует ГОСТ 3478—68. Диапа-
зоны подшипников по внутреннему
диаметру (от 3 до 500 мм)\ от 3 до
10 мм через 1 мм\ от 10 до 20 мм— 10,
12, 15 и 17 мм\ от 20 до НО мм через
5 мм\ от ПО до 200 мм через 10 мм и
от 200 до 500 мм через 20 мм.
Условные обозначения подшипников
состоят из цифр и букв (читать справа
налево).
Две первые цифры — внутренний
диаметр подшипников (для внутренних
диаметров от 20 до 495 мм — частное
от деления d\ мм на 5).
Третья цифра — серия подшипников:
1 — особо легкая серия; 2 — легкая;
3 — средняя; 4 — тяжелая; 5 — легкая
широкая; 6 — средняя широкая.
Четвертая цифра — тип подшипника —
радиальный: 0 — шариковый (не клей-
мится), 1—шариковый сферический;
2 — с короткими цилиндрическими роли-
ками; 3 — роликовый сферический, 4 —
роликовый с длинными цилиндрическими
роликами или игольчатый; 5 — ролико-
вый с витыми роликами; 6 — радиально-
упорный шариковый; 7 — роликовый ко-
нический; 8 — упорный шариковый; 9 —
упорный роликовый (0—5 радиальные).
Пятая или пятая и шестая цифры —
конструктивные особенности подшип-
ника: угол контакта шариков или роли-
ков, наличие стопорной канавки на на-
ружном кольце, наличие встроенных
уплотнений и т. п.
Седьмая цифра — серия габаритов по
ширине. (Цифры пятая, шестая и седь-
мая вводятся не для всех подшип-
ников).
Буквы, стоящие слева перед цифровой
частью обозначения, указывают на
класс точности: Н —нормальный (не
клеймится); П — повышенный; В — вы-
сокий; А — особо высокий; С — сверх-
высокий; ВП, АВ, СА — промежу-
точные.
Буквы, расположенные справа за циф-
рами основного обозначения, указывают
изменение материала деталей подшип-
ника (колец и тел качения — буквы Ю,
X, Р, Я; сепаратора — буквы Г, Б, Д,
Л, Е); изменение конструкции п разме-
ров деталей (знак К), дополнительные
требования по шуму (знак Ш); специ-
альные технические требования (знак У)
и т. п.
Примеры обозначения под-
шипников нормального класса точности
с внутренним диаметром 80 мм:
416 — радиальный шариковый одно-
рядный тяжелой серии;
2316 — радиальный роликовый с ко-
роткими цилиндрическими роликами
средней серии;
7516 — радиально-упорный конический
легкой широкой серии;
В3536216Л — радиально-упорный ша-
риковый, легкой серии, с углом контакта
шариков 12°, со стопорной канавкой по
наружному диаметру, особо широкой
серии по ширине, высокого класса точ-
ности, с сепаратором из латуни.
Таблица 3-56
Основные типы подшипников качения и их конструктивные разновидности
по ГОСТ 3395—57
Соответствие условиям работы:
(X)—полное; (4-)—частичное; (—)—не соответствует
Эскиз основного типа подшипника
Нагруз- ка с; Л CQ
X
Конструктивные Обозначение ч сЗ
разновидности и № стандарта с§ X X
« к S ® я о о £ S о « с
Си о О S
Шарикоподшипники радиальные однорядные
00000
с Ъ
Г
ГОСТ 8338-57
С канавкой на наружном кольце и установочным кольцом 50 000 ГОСТ 2893-54
С одной защит- ной шайбой То же с двумя 60 000 80 000 ГОСТ 7242-70
С одним уплот- нением То же с двумя 160 000 180 000 ГОСТ 8882-58 X + +
С упорным бур- том (малогаба- ритные) То же и с од- ной защитной шайбой То же и с двумя защитными шай- бами 840 000 860 000 880 000 ГОСТ 10058-62
С двумя защит- ными шайбами и выступающим внутренним коль- цом 980 000 ГОСТ 9592-61
Эскиз основного типа подшипника Конструктивные разновидности Обозначение и № стандарта Нагруз- ка Самоустанавливае- | мость
радиальная осевая |
Шарикоподшипники двухрядные сферические
1000
ГОСТ 6270-51
На закрепитель-
ной втулке
Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими
2000 ♦♦
роликами однорядные
Без бортов на внутреннем коль- це Без сепараторов. С безбортовым на- ружным кольцом с двумя запор- ными шайбами 32 000 ** 102 000 ГОСТ 8328-57 X — -
С однобортным наружным коль- цом С однобортным внутренним коль- цом То же с плоским упорным кольцом Без бортов на внутреннем коль- це и фасонным упорным кольцом С однобортным внутренним коль- цом и фасонным упорным кольцом 120 000 ** 42 000 ** 92 000 *• 52 000 ** 62 000 *♦ ГОСТ 8328-57 X + -
Без внутреннего или наружного кольца 292 200 502200 ГОСТ 5377-60 X - -
Эскиз основного типа подшипника Конструктивные разновидности Обозначение и № стандарта Нагруз- ка Самоустанавливае- мость
радиальная | осевая |
Роликоподшипники радиальные двухрядные
С цилиндриче-
ским отверстием
С коническим
отверстием
282 000
182 000 * **
ГОСТ
7634-56
Роликоподшипники радиальные двухрядные со сферическими роликами
На закрепитель- ной втулке С симметричны- ми роликами 13 000* 53 000 ГОСТ 8545-57
С коническим отверстием (ко- нусность 1 : 12) 113 000 ♦ гост 5721-57
X
X
Роликоподшипники радиальные с длинными цилиндрическими роликами
4000
I
Ъ
А— длина и диа-
метр ролика
ролико-
* Допускают регулировку радиального зазора и осевой игры (только для
конических подшипников типа 7000).
** Допускают раздельный монтаж внутреннего и наружного колец (с комплектом
роликов). Могут применяться без внутренних колец.
* Могут применяться без внутренних и без обоих колец (только комплекты роли-
ков и сепараторов),
(Сноски относятся ко всей таблице.)
Эскиз основного типа подшипника Конструктивные разновидности Обозначение и № стандарта Нагруз- ка Самоустанавливае- 1 мость
радиальная 1 осевая
Роликоподшипники игольчатые радиальные
— >4, где I и А — длина и диаметр
Л иглы
С одним наруж- ным штампован- ным кольцом со сквозным отвер- стием С одним наруж- ным глухим коль- цом и штампован- ной крышкой 940 804 000 ГОСТ 4060-60
Комплектные с 74 000 **
бортами на на- 244 000 **
ружном кольце Комплектные с ГОСТ
сепаратором 4657—71
однорядные
5000 **♦
ОСТ 26 005
Роликоподшипники с витыми роликами радиальные
~-> 2, где I и
А — длина и диа-
метр ролика
Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные
Разъемные (со
съемным наруж-
ным кольцом)
Со скосом на
внутреннем кольце
6000, з = 12°
136 000,
3 = 12°
ГОСТ 831-62
С двумя разъ- емными наружны- ми кольцами То же внутрен- ними 116 000 176 000 ГОСТ 8995-59
Сдвоенные (на- ружные кольца обращены одно к другому широ- кими торцами) 236 000 3 — 12° 246 000 3 = 26° 266 000 3 = 36°
Сдвоенные (на- ружные кольца обращены одно к другому узкими торцами) 336 000 3 = 12° 346 000 3 = 26° 366 000 3 = 36°
Сдвоенные (на- ружные кольца обращены бДно к другому разно- именными тор- цами) 436 000 3 = 12° 446 000 3 = 26° 466 000 3 = 36° ГОСТ 832-66
Эскиз основного типа подшипника
Конструктивные разновидности Обозначение и № стандарта Нагруз- ка Самоустанавливае- 1 мость
радиальная осевая |
Роликоподшипники радиально-упорные конические
ГОСТ 333-71
С упорным бур- том на наружном кольце 67 000 * ГОСТ 3169-71
С большим уг- лом конуса В = = 25-:- 29° 27 000 ГОСТ 7260-70
Двухрядные с цельным наруж- ным и с двумя внутренними коль- цами 97 000 * ГОСТ 6364—68
Четырехрядные 77 000 ГОСТ 8419-57
Шарикоподшипники упорные
Двойные
8000
ГОСТ 6874-54
Роликоподшипники упорные
19 000
С цилиндриче-
скими роликами
Со сферокониче-
скими роликами
9000
39 000
ГОСТ
9942-62
Требования к монтажу под-
ши п н и к о в. Посадка подшипников ка-
чения на вал и в корпус, шероховатость
и отклонения от геометрической формы
посадочных поверхностей должны соот-
ветствовать ГОСТ 3325—55 (см. табл.
3-57, 3-58).
Таблица 3-57
Основные технические требования
при монтаже главных упорных
подшипников качения
Наименование Допуск при монтаже, мм
Неплоскостность поверхно- стей опорных лап корпусов Зазор между кромкой мас- лосъемника и поверхностью маслоспадающего диска Кольцевой зазор между корпусом подшипника и но- совой крышкой (для подшип- ника типа II с кормовой крышкой) Не более 0,07 В пределах 0,2-0,3 В пределах 0,5-2,0
Основные технические требования
при монтаже опорных подшипников
качения промежуточных валов
Наименование
Неплоскостность поверхно-
стей опорных корпусов при
длине лап:
до 300 мм
300—700 мм
свыше 700 мм
Плотность и равномерность
прилегания корпуса и крыш-
ки в разъеме подшипника
Допуск при
монтаже, мм
Не более 0,07
. . 0,10
. . 0,12
Щуп толщи-
ной 0,05 не
должен про-
ходить в
разъем при
затянутых
болтах
Примечание. Окончательно собран-
ный подшипник должен легко и плавно
вращаться от руки. Наружное кольцо под-
шипника от легких ударов по его торцу
должно перемещаться вдоль оси на всю
длину посадочного места в корпусе.
ДОПУСКИ и посадки
Основные понятия и определения.
В соединениях охватывающая поверх-
ность носит название — отверстие
(А), а охватываемая — вал (В).
Номинальный размер — основ-
ной размер соединения, служащий нача-
лом отсчета.
Действительный размер —
размер, получаемый непосредственным
измерением с допустимой погрешностью.
Предельные размеры (наи-
больший и наименьший), между кото-
рыми находится действительный размер.
Поле допуска — зона между
наибольшим и наименьшим предельными
размерами; верхняя граница поля до-
пуска соответствует наибольшему,
а нижняя — наименьшему предельным
размерам. Поле допуска (отверстия,
вала) указывается непосредственно
после номинального размера условными
(буквы) обозначениями, например: 40А;
40В; 40Х или с помощью отклонений;
например: 40+’-’2’; 4О_о 017; 40^’^;
(отклонения, равные нулю, не проста-
вляются). Одновременно с буквенными
обозначениями допускается указывать
отклонения, которые берутся в скобки,
например: 40А(+°’027); 40В(_0017. ;
40У(+°.°25).
4-0,050
Посадка — характер соединения
деталей, определяемый величиной полу-
чающихся в нем зазоров и натягов, обе-
спечивающих свободу относительного
перемещения деталей или степень сопро-
тивления их взаимному перемещению.
Посадка обозначается в виде дроби,
числителем которой является поле до-
пуска отверстия, а знаменателем —
Ад
поле допуска вала, например: озна-
чает ходовую посадку 3-го класса точ-
Х3
ности в системе отверстия, а --------хо-
&з
довую посадку 3-го класса точности
в системе вала. В зависимости от ха-
рактера сопряжения посадки подразде-
ляются на посадки с натягом, посадки
переходные и посадки с зазором.
Зазор — положительная разность
между диаметрами отверстия и вала,
создающая свободу относительного пе-
ремещения соединяемых деталей. Наи-
больший зазор — разность между наи-
большим предельным размером отвер-
стия и наименьшим предельным
размером вала, а наименьший зазор —
разность между наименьшим предель-
ным размером отверстия и наибольшим
предельным размером вала.
Натяг — отрицательная разность
между диаметрами отверстия и вала до
сборки, характеризующая степень со-
противления одной детали относительно
другой после их сборки. Наибольший на-
тяг — разность между наименьшим пре-
дельным размером отверстия и наиболь-
шим предельным размером вала, а наи-
меньший натяг — разность между
наибольшим предельным размером от-
верстия и наименьшим предельным
размером вала. Средний натяг
(зазор) — среднее арифметическое
между наибольшим и наименьшим на-
тягами (зазорами).
Допуск посадки — разность
между наибольшим и наименьшим зазо-
рами (в посадках с зазором) или наи-
большим и наименьшим натягами
(в посадках с натягом). В переходных
посадках допуск посадки равен алге-
браической разности между наибольшим
и наименьшим натягом или сумме наи-
большего натяга и наибольшего зазора.
Система допусков и основные по-
садки. Система допусков подразделя-
ется: по основанию системы — на си-
стему отверстия и систему вала; по ве-
личине допусков — на несколько (степе-
ней) классов точности; по величине за-
зоров и натягов — на ряд посадок.
Предпочтительной является система
отверстия.
Находят применение комбинированные
посадки по классам, а также классам
и системам.
Таблица 3-59
Основные посадки системы «Отверстие», применяемые при изготовлении
и ремонте деталей судовых механизмов и машин
Класс точно- сти Наименование и обозначение посадки Характеристика и применение
Посадка с натягом •
2а Прессовая 2-я А2а Обеспечивает весьма прочное соединение. Стальные стяжные кольца, облицовки плунжеров насосов, большие зубчатые венцы и т. д'. Для соединения чугунных деталей не рекомендуется
Пр22а
2а Прессовая 1-я А2а Обеспечивает прочное соединение. Грундбуксы в корпусах сальниковых коробок и насосов; втулки валиков рычагов в стой- ках; втулки в глухих подшипниках и подпятниках; втулки для штырей руля в петлях ахтерштевня; венцы зубчатых и червяч- ных колес и т. д.
Пр12а
2** Прессовая "Пр Обеспечивает надежное соединение. Рекомендуется в тех слу- чаях, когда натяги не должны иметь больших отклонений. Предназначена для втулок из чугуна или твердой бронзы с диа- метром отверстия до 80 мм при толщине стенки около 0,5 диа- метра вала и длине сопрягаемой поверхности примерно равной диаметру. Насадные венцы зубчатых колес; втулки головок ша- туна; направляющие втулки всасывающих и выхлопных клапа- нов в корпусах; втулки рычагов распределительных механиз- мов и т. д.
♦ Посадки с натягом предназначены для неподвижных соединений без дополнитель- ного крепления. Перед сборкой следует нагреть «отверстие» или охладить «вал» до температуры, определяемой расчетом. •• Во втором классе точности, как наиболее распространенном, цифру 2 принято не проставлять
Класс точно- сти Наименование и обозначение посадки Характеристика и применение
2 Глухая А Т Посадки переходные Обеспечивает точное центрирование плотно соединяемых и редко разбираемых деталей, работающих при ударных нагрузках и вибрации. При передаче усилий необходимо наличие стопоря- щих элементов. Сборка и разборка соединения возможны при приложении значительного усилия, либо с помощью нагрева охватывающей или охлаждения охватываемой детали. Насадные венцы зубчатых колес; червячные и конические шестерни на валах; неподвижная посадка штифтов в корпусы и крышки и т. д. При более широком допуске посадки до- Ада пускают комбинированную ——
2 2 Напряженная А Н Скользящая А Обеспечивает плотное соединение деталей. Сборка и разборка возможны при незначительных усилиях. При передаче усилия необходимо наличие стопорящих элементов. Зубчатые колеса, соединительные муфты, шкивы, разъемные кулачковые шайбы; поршневые пальцы; цилиндрические калиброванные болты; втулки и т. д. В ряде случаев, когда допустим более широкий допуск посадки и изготовление отверстия с полем допуска А затруднено, используют комбинированные посадки: А2а А3 _ . —и ——. Последняя обеспечивает более легкую сборку п п и разборку соединения Посадки с зазором Для подвижных и неподвижных соединений. Обеспечивает высокую соосность сопрягаемых деталей и возможность переме- щений. Посадочные места распылителей форсунок, направляю- щих клапанов и отсекателей топливных насосов; маховички, шкивы и глухие муфты, сидящие на валах, на шпонках; зубча- тые колеса и неразъемные эксцентрики, часто демонтируемые и сидящие на валах, на шпонках и т. д. Для сопряжения деталей, имеющих перемещение с минимальным зазором, применяют А3 комбинированную посадку
2 Ходовая А Т Для деталей, перемещение которых должно осуществляться с гарантированным зазором при небольшом допуске. Зубчатые колеса шестеренчатых насосов в отверстиях корпусов; цапфы валов, пальцы и валики, вращающиеся в бронзовых втулках при смазке в соединениях повышенной точности; муфты регу- ляторов, зубчатые колеса и кулачковые шайбы, имеющие осевое перемещение по валу (на шпонках, шлицах) и т. д.
2 и 3 Комбинирован- ная Аз X „ А В тех же случаях, что и , но когда величина гарантирован- ного зазора допускается в более широких пределах, чем при втором классе точности. Рычаги клапанов на валиках; рычаги распределительных механизмов во втулках и т. д.
3 Скользящая Аз “с? Для деталей, которые должны легко входить одна в другую и перемещаться. Обеспечивает центрирование при сравнительно невысоких требованиях к соосности и точности сборки. Центри- рующие выступы головок поршней с тронком, составных золот- ников, половинок бугелей и эксцентриков, тяг золотниковых с бугелем и подобных соединений
Класс точно- сти Наименование и обозначение посадки Характеристика и применение
3 Ходовая А-, Х3 Для деталей, которые должны перемещаться с гарантирован- ным зазором. Валы в подшипниках со значительной скоростью вращения; пластинчатые клапаны на штоках; шкивы, блоки и катки, свободно вращающиеся на валах; втулки баллеров рулей с баллером; втулки с осями рычагов управления и т. д.
3 и 4 Комбинирован- ная А, С3 В тех же случаях, что и скользящая 3-го класса точности, но когда допускается менее точная пригонка деталей. Рычаги с разрезной ступицей и стяжным болтом на валу; центрирующие бурты крышек клапанов ответственной паровой арматуры и т. д.
3 и 4 Комбинирован- ная а4 Хз В тех же случаях, что и ходовая 3-го класса точности, но когда разрешается более широкий допуск гарантированного за- зора. Нажимные втулки сальников штоков с корпусом сальни- ковой коробки; нажимные кольца набивочной коробки дейдвуда с корпусом коробки; посадочные уплотнительные пояски корпу- сов пускового и предохранительного клапанов с крышкой ци- линдра и т. д.
4 Скользящая а4 с4 Для деталей, которые должны легко входить одна в другую, с возможно малым зазором при больших допусках на неточ- ность изготовления. Маховички, штурвалы, рукоятки на квадра- тах валов; пальцы в переводных рычагах механизмов; ограни- чительные кольца, хомуты, зажимные скобы на валах; шарнир- ные болты в топочных дверцах. Часто эта посадка применяется при изготовлении несопряженных деталей, но требующих опреде- ленных габаритных размеров, а также при выполнении различ- ных отверстий. В этом случае ставится обозначение С4 для вала и Л4 — для отверстия. Например, С4 назначают на общую длину шатунных болтов, а А4 — на расстояние между пальцем и шей- кой вала в кривошипном механизме, на отверстие для смазки в теле поршня и т. п.
4 Ходовая а4 "х? Для сопряжений с гарантированным зазором в конструкциях малой точности, работающих в условиях запыления и загрязне- ния. Валы в подшипниках; шестерни и муфты механиз- мов, свободно сидящие на валах; штоки паровых и водяных вентилей в нажимных сальниковых втулках и отверстиях корпу- сов; съемные рычаги и рукоятки на квадратах
5 Скользящая Ад ^5 Для сопряжений, допускающих большие отклонения пре- дельных размеров. В некоторых случаях может заменять по- садку Размеры «под ключ»; распорные втулки и шайбы на валах и осях
5 Ходовая As X» Для сопряжений, допускающих большие отклонения в конструкциях малой точности. Клиновые шпонки в пазах вала и втулки; трубки конденсаторов в трубной решетке и в нажим- ных сальниковых втулках; пальцы и штыри в палубных башма- ках, талрепах, петлях, скобах. Грубообработанные валы в под- шипниках; центрирующие фланцы крышек и корпусов грубой арматуры
Примечание. В оборудовании судов иностранной постройки встречаются по-
садки, выполненные п о системе ИСА. Поля допусков по ИСА обозначают: для
отверстий заглавными, а для валов строчными буквами латинского алфавита. Рядом
с буквой ставится цифра. В табл. 3-60 и 3-61 приведены некоторые предпочтительные
поля стия. допусков по ИСА * I соответствующие им поля допусков по ОСТ в системе отвер-
Таблица 3-60
Поля допусков отверстий в системе ИСА и по OCT j
Обозначения по ИСА я7 я8 яха
Обозначения по ОСТ А=С* л2а=с2а* д4=сг Лб=С5*
А3=Са
* Поля допусков отверстий в системе вала»
Таблица 3-61
Поля допусков валов в системе ИСА и по ОСТ
Обозначения по ИСА Лв /в ka лв Га Л Й7
Обозначения по ОСТ Д С=В* П Н Г Пр X с2а=в2а*
Обозначения по ИСА S7 Ла «8 Л Лц ди А1а
Обозначения по ОСТ * Поля допусков Пр12а । отверст С3=Ва* ГИЙ в СИС' Пр22а геме вад Хз ia. х4 С4=В4* х5 с5=ва*
Таблица 3-62
Поля допусков отверстий и валов предпочтительного применения при размерах
соединений 1—500 мм
(ГОСТ 7713—62)
Классы точности и обозначение полей
Поля допусков 1 2 2а 3 За 4 5
Отверстий 1-й ряд — А=С л2а=с2а А3=С3 - А4=С4 Аа=С5
2-ряд нь пх Г, Н П, X - Хз А3а=с3а х4 -
Валов Приме 2. Поля , почтительны 3. Поле 1 размерах до 4. Допуск них сочетани 1-й ряд - Н, С=В, X Пр 22а, Пр 12а О “ и - CQ О С5=Ва
2-й ряд ч а н и я: 1. допусков О' для приме! юпуска вал 80 мм, ается прим* [ем полей д С1=В1 В первз гверстий нения в [а Пр f мнение J опусков Пр, Г п, д, л гю очередь 1 Hi, П1, основном 1вляется пр тюбых ОСНО1 отверстий 1 С2а^В2а должны npi П и поля для посадо |едпочтител1 вных и ком и валов. ук< Ша меняться п допусков в К ПОДШИПН1 >НЫМ ДЛЯ I бинированн данных в 1 оля допуске алов С1“В гков качени 1рименения ых посадок, •аблице. )В 1-го р ii. П п !Я. только , образе Ха >яда. [ред- при ван-
Допуски свободных размеров (не
входящих в размерные цепи и не влия-
ющих непосредственно на характер сое-
динения деталей) обычно назначают по
7-му классу точности, с плюсом для
охватывающих поверхностей (отверстий)
и с минусом для охватываемых (валов).
Например, отверстие диаметром 20 мм
надо выполнять с размером 20+0’52, а вал
с тем же диаметром — 2О-о,52.
При этом допуски на свободные раз-
меры на чертеже не проставляют, а ого-
варивают общей надписью. Например,
«Свободные размеры выдержать по 7-му
классу точности ОСТ 1010».
Допуски на свободные размеры между
центрами отверстий, а также между об-
работанной поверхностью и центром от-
верстия назначают по 7-му классу точ-
ности, но с симметричным расположе-
нием поля допуска (например, вместо
4-0,52 берут ±0,26); в этом случае на
чертеже необходимо указывать допуск.
Таблица 3-63
Классификация чистоты поверхности по среднему арифметическому отклонению
профиля Ra и высоте неровностей Rz
Класс чистоты поверх- ности Обозначе- ние класса чистоты Параметры не более, мк Базовая длина, Z, мм Класс чистоты поверх- ности Обозначе- ние класса чистоты Параметры не более, мк Базо- вая длина, Z, мм
Ra Ra Rz
1 V1 80 320 8,0 7 V7 1,25 6,3 0,8
О V2 40 160 8,0 8 V8 0,63 3,2 0,8
3 V3 20 80 8,0 9 v9 0,32 1,6 0,25
4 V4 10 40 2,5 10 V10 0,16 0,8 0,25
5 V5 5 20 2*5 11 vll 0,08 0,4 0,25
6 v6 2,5 10 0,8 12 vl2 0,04 0,2 0,25
Примечания: 1. Из установленных ГОСТ 2789—59 14 классов чистоты поверх-
ности в таблице приведены только применяемые в судостроении.
2. Числовое значение шероховатости поверхности ограничивает только максимальную
величину по параметрам Ra или Rz. Если требуется ограничить также и минимальную
величину шероховатости, в обозначении необходимо указывать два номера классов;
например, V 9—10 обозначает, что поверхность должна быть не ниже 9-го и не ъыше
10-го класса чистоты*
3. Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса обозначается знаком V , над кото-
рым указывается высота неровностей Rz, мк; например V500.
4. Знак °° обозначает, что шероховатость поверхностей не устанавливается данным
чертежом и по данному чертежу они не подлежат обработке, так как степень их
чистоты регламентирована другими техническими документами. Поэтому знак может
быть нанесен на поверхностях, имеющих любую степень чистоты, т. е. не только на
грубых, но и на шлифованных, полированных, со специальным покрытием и других.
Таблица 3-64
Рекомендуемые классы чистоты для поверхностей основных деталей судовых машин
Класс чистоты Характеристика поверхности
vl, V2 Поверхности при межоперационной обработке: черновая обработка заготовок точением, фрезерованием, строганием, резка ножницами и пилами, машинная и ручная газорезка и т. д.
V3 Опорные поверхности сопряжений с большими зазорами или поверхности, не требующие плотного прилегания
V4 Опорные поверхности сопряжений при точной сборке, поверхности несопря- гаемые, а также сопрягаемые, но неответственные
Класс чистоты Характеристика поверхности
Поверхности чисто обработанные, сопрягаемые и несопрягаемые, но ответ- ственные
V6 Поверхности чисто обработанные средней точности, а также центрирующие
v7 Поверхности чисто обработанные или шлифованные; поверхности трения при невысоких скоростях взаимного перемещения сопрягаемых деталей либо при периодическом перемещении; центрирующие поверхности ответственных соеди- нений
v8 Поверхности чисто обработанные или шлифованные; поверхности трения; центрирующие посадочные поверхности при необходимости обеспечения плот- ности
v9 Поверхности чисто обработанные и шлифованные; поверхности трения; по- верхности точного центрирования или повышенной точности; поверхности посадочные, особо ответственные при необходимости обеспечения высокой плотности
vio Поверхности шлифованные (тонкая шлифовка), доведенные или притертые
J vll Поверхности тщательно притертые и доведенные
ГЛАВА 4
ТЕПЛОТЕХНИКА
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Параметры состояния тела
Давление газа. Абсолютное давление
(Рабе» йТй)
Рабе — Рбар i /?ман,
где Рбар — атмосферное давление,
кгс!см2\ рМан, ати — давление маномет-
рическое ( + ) или вакуумметрическое
(—), кгс/см2. Техническая атмо-
сфера: 1 ат=\ кгс/см2=№‘ кгс/м2 =
= 735fi мм рт. ст. (при 0°С).
Физическая барометрическая атмос-
фера: 1 физ. атм= 10332 кгс!м2 =
= 1,0332 ат=760 мм рт. ст. (при 0°С);
1 мм рт. ст. «13,6 мм вод. ст.\
1 мм вод. ст.=0,0001 ат=1 кге/м2.
При измерении давления ртутными
манометром или вакуумметром
Рабе — Рбар i ^7»
где h — высота столба ртути, см. рт. ст.\
у — удельный (объемный) вес ртути,
кг/см2,
1,36
7 ~ 1 + 0,0001815/ ’
здесь t — температура, °C.
Абсолютное давление в конденсаторе,
выраженное: в долях технической атмо-
сферы,
__ Во — ho.
Рк~ 735,6 ’
в барах
г> _ во —
Рк ~ 750 ’
где Во — барометрическое давление, при-
веденное к 0°С, мм рт. ст.\
Bq^B (1 —0,00017/),
здесь В — замеренное барометрическое
давление, мм рт. ст.\
t—температура ртути, прини-
маемая равной температуре
окружающего воздуха;
hQ— показание вакуумметра, при-
веденное к 0°С, мм рт. ст.\
Ло« А(1 — 0,00017/).
Приведение показаний вакуумметра
к нормальному барометрическому давле-
нию (BQ=760 мм рт. ст.)
Р"Р-Л + (76О-В),
где рк — замеренное вакуумметрическое
давление, мм рт. ст.
Вакуум в процентах от барометри-
ческого давления
V= -§-100%.
Вакуум, приведенный к барометри-
ческому давлению (760 мм рт. ст.)
Зависимость абсолютного давления и
вакуума
Рк = Во(1 - loo) .
ИЛИ
Температура. Применяются шкалы
Реомюра (R), стоградусная или Цель-
сия (С) и Фаренгейта (F).
Таблица 4-1
Основные точки шкал
Температура Шкала, град
R 1 С F
Точки плавления льда 0 0 32
Точки кипения воды при 760 мм рт. ст. . . 80 100 212
Г соответствует де- лению шкалы на рав- ные части 80 100 180
Формулы перевода градусов
разных шкал:
/°C = у - 32°) = R;
9 9
/°F = 32° + 4- е с = 32° + 4- ? R;
о 4
4 4
t° R = 4- t°C = 4- (t° F — 32°).
У У
Термодинамическая или
абсолютная шкала — °К илиТJ6c •
Отсчет по этой шкале ведется от абсо-
лютного нуля:
Т"бс=/°С + ^°.
Удельные объемы и вес газа:
V
V = ~G' Т =
±__G_
v ~ V
где V — объем газа, м?\ G— вес газа, кг.
Энтальпия (теплосодержание) газа.
Для идеального газа
I = « + Apv = (cvm + АЛ) Т = сртТ,
где cvm и сРт — соответственно средние
весовые изохорная и изобарная тепло-
емкость газа в интервале температур
/2 — Л, ккал/кг° С;
А — механический эквивалент тепла
(см. «первый закон термодинамики»);
R — газовая постоянная; и — внут-
ренняя энергия — энергия всех со-
ставляющих тело частиц, равная сумме
их кинетической и потенциальной энер-
гий (функция состояния). Для опреде-
ления внутренней энергии принимают
условную нулевую точку за начало от-
счета; определяют лишь изменение
энергии, связанное с переходом из од-
ного состояния в другое, т. е. разность
энергий в конечном и начальном состоя-
ниях. Для воды и водяных паров за
начало отсчета принимается «тройная
точка воды» (/=0,0075° С; р =
= 0,00623 кгс/см2).
Изменение энтальпии Д/ в процессе ;
р=const определяет количество тепла,
которое нужно подвести к газу, чтобы
нагреть его от 0° К до Т° К.
Внешнее тепло в процессе р=const
Яр = ^2 Л-
Для газа
Яр — срт (^2 ^1)-
Величины энтальпии и внутренней энер-
гии продуктов полного сгорания нефтя-
ного топлива при различных коэффи-
циентах избытка воздуха а и темпера-
турах (диаграмма i—1) показаны на
рис. 4-1.
Энтропия $ (ккал/кг°С, ккал/моль °C) —
термодинамическая функция состояния
тела; изменение энтропии тела в круго-
вых замкнутых процессах (циклах)
равно нулю. Для обратимых процессов
. dq du 4- Apdv
ds = ~Y~ =-----» или
2
dq = Tds\ As = s2— =
где s2— энтропия начального и ко-
нечного состояния газа. Для изолиро-
ванной системы dq=b и ds=0; следова-
тельно s =const, т. е. при осуществлении
обратимых процессов в изолированных
системах энтропия не изменяется. Изме-
нение энтропии в необратимых про-
цессах
т. е. энтропия изолированной системы
при необратимых процессах возрастает,
что является мерой необратимости про-
цесса.
В технических расчетах начальное
значение энтропии ($0=0) принимают
при нормальных условиях (р=760 мм
рт. ст.\ /=0°С). При этом, если тепло-
емкости принять постоянными, энтропия
может быть найдена для идеального
газа из следующих выражений:
s = CPZK~~ARXn~^'’
1 V . . р
s = сn In--------h cv ,
Р Рн
Рис. 4-1. Диаграмма I (и) — t продуктов полного сгорания жидкого топлива
1 — энтальпия; 2 — внутренняя энергия
где символы с индексом «н» соответ-
ствуют нормальным условиям.
Для воды и водяных паров нулевое
значение энтропии принимается при со-
стоянии воды, соответствующем «трой-
ной точке» (см. стр. 174).
Первый закон термодинамики
Удельное количество тепла, сообщае-
мое рабочему телу (или отводимое от
него) в элементарном процессе:
Д</ = Ди 4- ЯД/,
(в единицах СИ — \q = Au + AZ),
где Ди = м2 — Wi — изменение внутренней
энергии;
Д/ — удельная работа в
процессе, соверша-
емом системой;
л 1
Л = 427 ккал I кгс-м =
= 1 дж/дж — тепловой
эквивалент работы;
-4- =427 кгс-м/ккал=1 дж/дж — механи-
ческий эквивалент
тепла.
Уравнение энергии для потока сжи-
маемой жидкости (газ, пар)
(знаки «минус» и «плюс» соответственно
для ступеней турбины и компрессора).
Для энергетически изолированного
течения (Д^=ДД/=0)
Ас2
/ -I = const,
— кинетическая энергия в сече-
ниях потока, кгс-м!кг.
Основные законы для газов
Уравнение состояния (характеристи-
ческое) идеального газа:
для 1 кг 10‘pv = RT\
для G кг = GRT, где р [кгс/см2];
для 1 моля (уравнение Менделеева)
|xpv = pRT = 848 Г,
где |1 — молекулярный вес газа;
R — газовая постоянная, кгс-м/кг-
•град\
y\.R — универсальная газовая постоян-
ная, равная 848 кгс-мкмоль-град;
для любого газа при нормаль-
ных условиях
Д7 = Д/ + Д
±ЛД/
Р-
Таблица 4-2
Основные физические характеристики газов
Вещество Химиче- ская формула Молеку- лярный вес, М Удель- ный вес То, кг1нм3 Плот- ность относи- тельно воздуха Объем моля, НМ3; моль Температуры
кипения ^КИП’ °C крити- ческая ^кр’ °C
Азот (элементарн.) Na 28,016 1,2505 0,9673 22,4 -195,81 -147,0
Аммиак NH3 17,031 0,7714 0,6967 22,08 -33,4 132,3
Ацетилен СаНа 26,04 1,1709 0,9057 22,22 -83,6 35,7
Ацетон с3нв 58,08 (2,595) 2,005 (22,41) 56,1 235,5
Водород на 2,0156 0,08987 0,06952 22,43 -252,78 -239,9
Воздух (сухой) 28,96 1,2928 1,000 22,4 -193 -140,7
Двуокись углерода соа 44,01 1,9768 1,5291 22,26 -78,48 31,04
Дихлорметан CHoCl 84,94 (3,79) 2,93 (22,41) -40 245
Кислород оа 32,000 1,42895 1,1033 22,39 -182,97 118,4
Метан сн4 16,04 0,7168 0,5545 22,36 -161,5 -82,1
Метиловый спирт СН4О 32,04 1,426 1,103 22,47 64,51 240
Окись углерода со 28,01 1,2500 0,9669 22,40 -191,5 -140
Сернистый ангидрид soa 64,06 2,9263 2,2635 21,89 -10,0 157,5
Серный ангидрид ' SO3 80,06 (3,575) 2,765 (22,41) 46 218,2
Сероводород H2S 34,08 1,5392 1,1906 22,14 -60,4 100,4
Фреон-11 CF3C1 137,4 (6,13) 4,74 (22,41) ' 23,65 198,0
Фреон-12 CFa С1а 120,92 5,510 4,262 21,95 -29,8 111,5
Фреон-13 CFC13 114,47 (5,11) 3,95 (22,41) -81,50 28,75
Хлор С1а 70,914 3,22 2,49 22,02 -33,95 144
Этиловый спирт СоН(1О 46,07 2,043 1,5Г0 22,55 78,3 243,1
Газовая постоянная /? равна
работе, производимой в изобарном про-
цессе 1 кг газа при его нагревании на
ГС; характеризует плотность газа.
В единицах СИ:
7? = 8,31 ‘103 дж/кг° С, или
Р*
г.
R — Ср — cv — Ср — .
Параметры состояния реальных газов
определяют по данным таблиц и диа-
грамм.
Газовые процессы. При T = const:
Р2 ^1 72 ’
при p = const:
~ = -¥1: vt = Mi + «0;
02 12
при u=const:
-TL = -^1; Pt = a(1 + W.
Ръ 1 2
где vt, pt—удельный объем и давление
при температуре /;
и0, Pq — удельный объем и давление
при температуре 0°С.
Для идеального газа
а = р = 0,00366 = 4, .
Закон Авогадро. В равных объемах
разных газов, находящихся при одина-
ковых температуре и давлении, заклю-
чается одинаковое число молекул.
Следствия: а) отношение весов рав-
ных объемов разных газов, находящихся
при одинаковых температуре и давле-
нии, равно отношению их молекулярных
весов
<J1 _ р-1 .
G3 р.2 ’
б) объемы молей разных газов, взя-
тых при одинаковых температуре,
и давлении, равны между собой.
При нормальных условиях (р =
= 760 мм рт. ст. и /=0°С)
= 22,4 нм31моль.
При технических условиях (р =
= 1 кгс/см2 и / = 15° С)
= 24,4 мкмоль.
Удельный (объемный) вес газа (см.
табл. 4-2)
— кг
7о - 22,4 й^з •
Смеси газов. Закон Дальтона. Общее
давление смеси газов равно сумме
давлений отдельных газов (парциаль-
ных), образующих смесь (закон Даль-
тона) :
J>=~Pl + Рг + +Pn = ^Pi-
1=1
Газ, входящий в состав смеси, занимает
ее объем V и имеет температуру
смеси Т.
Объем смеси газов равен сумме пар-
циальных объемов, т. е. объемов от-
дельных компонентов, приведенных
к давлению и температуре смеси.
Для газовой смеси справедливо урав-
нение состояния идеального газа, если
в него вводится газовая постоянная
смеси /?см (табл. 4-3): pV=GRCvT.
Теплоемкость. Удельная тепло-
емкость — количество тепла (ккал),
необходимое для повышения темпера-
туры единицы количества вещества на
ГС.
Различают теплоемкости: мольную
рс ккал) моль -гр ад; весовую с ккал /кг •'
•град и объемную С ккал/нм3-град.
Зависимости между весовой, мольной
и объемной теплоемкостями:
с = = 22,4С;
Р 7о
г - -±£_ - с,
~ 22,4 ~ С7о‘
Здесь |1 — молекулярный вес; у0 —
удельный вес газа при нормальных фи-
зических условиях (760 мм рт. ст. и
/=0°С).
Теплоемкость реальных га-
зов. В зависимости от условий под-
вода тепла различают теплоемкости при
постоянном давлении:
Ср, Ср
и при постоянном объеме:
Су,
ср — Су = AR ккал] кг • град.
В единицах СИ:
ср — Су = R дж]кг-град;
рср — рсу = pAR «s 2 ккал!моль град',
Ср —Су = 0,0886 ккал!нм3 • град.
Таблица 4-&
Основные зависимости газовых смесей
Способ задания Удельные л объем и вес Средний или кажущийся молекулярный вес Выражения весовых долей через объем- ные и объем- ных через весовые Газовая постоянная Парциальное давление
В весовых долях S\t git • • • > gfi <3 , ° о 2 sll 11 X 21 г?" SE II л=1л? 1 с* *СМ =2 или *см ~ = 848 Rl Pl = glR~P VCM
В объемных до- лях Г1, fj, ..., Гд ^см п S3 1 Тем “2 1 п 1 2irPl 1 р * СМ или р - 848 см pt=rtp
Средняя теплоемкость (рис. 4-2)
с_________________L-
где q — количество подведенного тепла,
ккал-,
/ь 12 — начальная и конечная темпера-
туры процесса.
коэффициентах избытка воздуха х (состав топ-
лива: С = 86%, Н=13%, Оа = 1%)
Истинная теплоемкость с — теплоем-
кость вещества в момент процесса (при
данных р и Т или v и Г).
Теплоемкость в политропном процессе
Если параметры двух точек политропы
соответственно
Ръ А и р2) v2t то
A — 1g Р2
lgv2 —lg Vi ‘
Показатели политропы процесса рас-
ширения: для дизелей п = 1,20-М,30, для
карбюраторных двигателей п = 1,20-4-1,35.
Показатели политропы процесса сжа-
тия: дизели без наддува п= 1,36-4-1,38;
дизели с наддувом п= 1,34-М,37; карбю-
раторные двигатели /1 = 1,27-4-1,35.
Отношение теплоемкостей газа при
постоянных давлении и объеме — пока-
затель адиабаты (изоэнтропы):
ср р-Ср Ср
К •— ~~ — — *
Су P-Су С v
для двухатомных газов £ = 1,4; для
перегретого пара £ = 1,3; для сухого на-
сыщенного пара £ = 1,135.
Весовые теплоемкости:
Л/? _ k
j, Ср - J AR.
Мольные теплоемкости:
1,985. шок k
№v ~ k___ ] ’ ~~ 1 >98$ &_j •
Теплоемкость смеси газов в зависи-
мости от способа задания смеси:
п
CcM=glCl + &2С2 + . . . + g2nPn — J
1
£см = rl^l + r2Q+ • • - + rnPn = ^glCl\
1
P^CM = Г+ Г2^2C2 -h...+
n
+ rn^ncn = 2 Wb
1
где £2, ...» gn — весовые доли ком-
понентов смеси;
гь Гг> • • •, гп — объемные доли
компонентов смеси.
Количество тепла, участвующего в про-
цессе,
q = с | (t2 — ккал1кг.
Теплоемкость рабочей массы мазутов
(табл. 4-6) в интервале температур 0 —
t° С можно определять по формуле
с = 0,01lFp + (1 — 0.011FP) X
X (0,415 + 0,00060-
Таблица 4-4
Зависимость теплоемкости
от температуры
(от 0 до 1500° С)
Газ Формула (средняя мольная изобарная теплоемкость)
Кислород Оа Азот Na Воздух Окись углерода СО Водяной пар НаО Углекислый газ СОа Р-Срт = 7,06 + 0,000813 t \^с ptn = 6,92 + 0,000613 t pc pm = 6,954-0,000576 t V-C pm = 6,94+0,000673 t pCpm =7,855 + 0.0013 t pcpm ^8,61+0,00484 t (в пределах от 0° до 600°C)
Таблица 4-5
Мольные теплоемкости газов
Газ
Одноатомный . . , 2,98 4,97
Двухатомный . . . 4,96 6,95
Многоатомный . . 5,96 7,25
Примечание. 1 Геплоемкост ь принята
постоянной и равной ее значению при 0° С.
Таблица 4-6
Теплоемкость нефтепродуктов,
(ккал/кг-град)
Темпера- тура, ЪС Плотность
0,7 0,3 0,9
0 0,433 0,450 0,424
20 0,502 0,468 0,441
40 0,52° 0,486 0,457
60 0,540 0,504 0,474
во 0,559 0,522 0,491
100 0,578 0,540 0,503
120 0,593 0,559 0,526
140 0,617 0,577 0,543
160 0,637 0,595 0,561
180 0,656 0,613 0.578
200 0,676 0,631 0,594
Таблица 4-7
Теплоемкость морской воды
(ккал1кг°С)
Темпе- ратура, °C Соленость, г/л (°/оо)
0 10 20 30 40
0 1,009 0,977 0,959 0,947 0,941
10 1,002 0,970 0,953 0,941 0,935
20 0,999 0,967 0,950 0,938 0,932
30 0,998 0,966 0,949 0,937 0,931
Термодинамические процессы
Работа газа (пара). Удельная работа
в процессе (расширение, сжатие)
v2 2
I = J pdv^J^pAv
является функцией процесса, т.е. зави-
сит от пути его протекания. Графически
в координатах р — v (рис. 4-3) изобра-
жается площадью рабочей диаграммы
а!2в, ограниченной кривой процесса,
осью абсцисс и крайними ординатами.
Работа, не связанная с изменением объ-
ема системы и производимая ею над
некоторым внешним объектом или под-
веденная к системе, называется полез-
ной внешней или технической работой
(табл. 4—8).
Второй закон термодинамики
Невозможно осуществить периоди-
чески действующую машину, которая
все тепло одного источника превращала
бы в работу.
В круговых циклах лишь часть теп-
лоты qlt сообщаемой рабочему телу,
превращается в работу, другая же
часть q2 отдается в холодильник:
А1 = Ях — Я2,
Ди = 0.
Наибольший к. п. д. тепловой ма-
шины не зависит от рода рабочего тела
и определяется только предельными
температурами, между которыми маши-
на работает.
Процессы обратимые и необратимые.
Обратимый процесс протекает
при бесконечно малом отклонении от
равновесного и может быть проведен
в обратном направлении через все про-
межуточные состояния прямого про-
цесса так, что единственным результа-
том будет возвращение системы в пер-
воначальное состояние.
Необратимый процесс (лю-
бой реальный процесс) характеризуется
тем, что система тел, участвующая
в нем, не может быть возвращена в свое
исходное положение без энергетических,
изменений в системе; энтропия системы
при осуществлении в ней необратимых,
процессов возрастает.
Потеря работы вследствие необрати-
мости
ДЛ/ = Г0Д$,
где Го — абсолютная температура хо-
лодильника (практически тем-
пература среды — воздуха, ох-
лаждающей воды);
As — изменение энтропии системы,
ккал! кг
Максимальную работу можно получить
при обратимом протекании процессов.
Эксергия
Е = I'—Iq — T (s — s0),
где Z, s — относятся к параметрам со-
стояния рабочего тела; индекс «0» обо-
значает состояние тела в равновесии
с окружающей средой. При термодина-
мическом анализе по изменению эксер-
гии определяют потери в необратимых
процессах преобразования тепловой
энергии и эксергетический к. п. д.
В процессах преобразования тепловой
энергии и теплообмена должно быть
обеспечено уменьшение степени необра-
тимости, чем достигается увеличение
экономичности тепловых двигателей и
аппаратов.
Циклы газовых двигателей
В прямом цикле тепловых двигателей
к рабочему телу подводится (от источ-
ника высокой температуры) количество
тепла q\ и отводится от него (в холо-
дильник) q2.
Термический к. п. д. цикла
Ях — д^ = А1_
?i 71 ’
Для оценки эффективности обратного
цикла используют холодильный
коэффициент е (отношение коли-
чества тепла q^ отнятого от охлажда-
емого источника, к затраченной в цикле
работе),
Основные зависимости термодинамических процессов
Таблица 4-8
Процесс и его уравнение Зависимости между параметрами Работа, кгс м1кг Тепло, ккал1кг
р И V V и t р и t
Изохорный v = const - - 11 1=0 q = ^u = cv - tx)
Изобарный р = const - II £ - l=P (^ - ^i) = R - Л) q = M = cp (/а - /,)
Изотермный pv = const Pi Pi - - t = RT In — = RT In о. ₽□ q = Al = ART In = = ART In Pi
Изоэнтропийный (адиа- батный) = const; cv Pi = Pi \^i/ ЫйГ k-1 М-)к Л \piJ _ - p2V.2 _ R k-1 Л-1(1 а) ~ Л-1" q = о
Политропный pvn = const Примечание. каждый политропный npoi Pi \vj Формулы огн цесс имеет опре Ь(5Г овных газовых п] деленное отноше! п—1 п -=(-) Г2 \р,) роцессов отнесе! Дн ние —- = а и ур , _ PiVi - PiVj _ R _ л_1 - п-1 ( 1 /а) “ Г и —1 ~| = PiVl 1 _ (£1^ п п -1 L \Pi) J 1ы к 1 кг газа. Для идеального газа с постоя авнение pvn = const обобщает частные проце - cv n _ 1 ('» ') 1нной теплоемкостью cp и ССЫ.
т
Vr>' w,)
Рис. 4-5. Цикл с подводом тепла при v = const
Цикл Карно (рис. 4-4) состоит из
.двух изотерм (/—2); (3—4) и двух адиа-
бат (2—3; 4—1).
Термический к. п. д. в заданном ин-
тервале температур является наивыс-
шим для любой тепловой машины
Qi * 1
.Максимальная работа кругового про-
цесса при температурах горячего источ-
ника 7\ и холодильника Т2\
f _ Уг<71 _ Л ^2 \
тах“~“Щ1-” т7/‘
Цикл с подводом тепла при v = const
(рис. 4-5) состоит из двух адиабат
(1—2; 3—4) и двух изохор (2—3; 4—1).
•Степень сжатия e=Ui/t>2, степень повы-
шения давления X=pi/p2.
Термический к. п. д. цикла
Работа цикла
ЛУй(^-в)(Х-1)
(Л-1)(е-1)
или
/ = 427^7, (l-lH?-1-!),
где Vh — рабочий объем цилиндра.
Количество тепла:
подведенного
<Л = с11Т1г-1а-\у,
отведенного
<?2 = CVT 1 1 )•
Среднее индикаторное давление
Z A(efe_£)(X_l)
Pi vh (k-\)(t-\) •
Цикл с подводом тепла при р=const
(рис. 4-6) состоит из двух адиабат
(1—2; 3—4), одной изобары (2—3 —
подвод тепла Pi) и одной изохоры
(4—1 — отвод тепла q2). Степень сжа-
тия Ei = —-; степень предварительного
v2
v3
расширения р = — .
Термический к. п. д.
, р* — 1
% = 1 — к-1,---77 •
Л(р —1)
Таблица 4-9
Термический к. п. д. цикла с подводом
тепла при p=const
Степень предвари- тельного расшире- ния р Степень сжатия е
10 12 14 16 18
1г5 0,52 0,54 0,57 0,59 0,62
2,0 0,49 0,52 0,55 0,57 0,59
2,5 0,46 0,49 0,52 0,54 0,57
Количество тепла:
подведенного
* = ср (Гз - Тг) = Ср7\1к-' (Р -1);
отведенного
Ч2 ~ cv (7\ — ^1) — cvT 1 (р* — !)•
Работа цикла
Среднее индикаторное давление
_ / Ae^-^p-D-fP*-!)]
Pi Vh (Л-1)(е-1)
Цикл со смешанным подводом тепла
(рис. 4-7) состоит из двух адиабат
(1—2\ 4—5), двух изохор (2—3 с под-
водом тепла и 5—1 с отводом
тепла q2) и одной изобары (3—4) с под-
водом тепла qr .
Таблица 4-10‘
Соотношения параметров в процессах
цикла
Процесс Параметры
1—2 ^1^ II <п 1 II
2—3 1, и,
3—4 Л у— р: Pi — Рз *3
4-5 1^°- 11 I 1 И
5-1 '1 Pl
Рис. 4-6. Цикл с подводом тепла при р = const
Рис. 4-7. Цикл со смешанным подводом тепла
Объемы газа:
„ _ Vh? . „ _ vh .
Работа цикла
I = 427 (q{ — q2) кгсм.
Давление в конце расширения
•> * fl &
где о = — -----------степень после-
v4 р
дующего рас-
ширения;
v4 р
п — средний пока-
затель политро-
пы расширения.
Термический к. п. д.
1 Хрл — 1
— 1-------z-----------------------•
е*"1 [(X- 1) + М(р- 1)1
Количество тепла:
я\ = cv (Т3 — Т2) ккал)кг;
= ср (^4 —7"з) ккал/кг;
Я\ = я\ + Яг =
[(Х-1) + Н(р-1)];
?2=MW.)=^i (₽*Х-1).
процессов: 1—2 — изоэнтропийное сжа-
тие в наддувочном агрегате; 2—3 — про-
межуточное охлаждение воздуха после
наддувочного агрегата; 3—4 — изоэнтро-
пийное сжатие в цилиндре поршневого
двигателя; 4—5—6 — подвод тепла при
постоянных v и р; 6—7 (или 6—7') —
изоэнтропийное расширение в цилиндре
поршневого двигателя; 7—8—9 (или
7'—S'—9) — процесс перетекания газов
из цилиндра двигателя в ресивер (ус-
ловно); 9—10 — изоэнтропийное расши-
рение в турбине; 10—1 — отвод тепла
при постоянном давлении.
Основные параметры цикла
и их соотношения. Степени:
Ух
6j = —---сжатия нагнетателя;
V 2
V*
о) = ----промежуточного охла-
У з
ждения;
Уз
е2 = ----сжатия поршневого
У 4
двигателя;
X = — — повышения давления;
Р*
VG
р = ---предварительного рас-
ширения;
V7 / Vy\
6 = ту- 77— — последующего расши-
6 \ У G /
рения;
— изменения объема пор-
v з
шневого двигателя (на
рис. 4-8 сплошная ли-
ния — для цикла с
*ф>1, пунктирная —
для цикла с гр<1);
т -= —---уменьшения давления
в ресивере перед тур-
биной;
Р2
~ =------повышения давления
Pi
в нагнетателе;
z =------падения давления в
Рю
турбине;
уменьшения наружного
объема;
ео = еге2 — общая степень сжатия
комбинированного дви-
гателя.
Количество тепла, отданное в процессе
7—8 (или 7'—S'), полностью возвраща-
ется в процессе S—9 (или 5'—9), т. е.
= Qi11 (площади в диаграмме Т — S,
находящиеся под изохорой 7—8 и изо-
барой 9—8, равны).
Количество подведенного тепла
Таблица 4-11
Параметры в характерных точках цикла
Точка цикла Давление Температура
2 Р2 = Р1тс =Р[ т — т tfi—l 1 2 —'1е1
3 Рз — Рч г°=г4
4 р4 = рЗе2 = Р1 е0 г4=М-1 = “ 11 ео 77
5 Р5 = Хр4=ХР1 8* £*-! е0 ть = Т4Х = ГД — <0
6 Рв = Р5 Г6 = Г5Р = 7'зЧ_1
7 _ Хр1ео г*
8 Р» = у- = Plz
9 Рй = Ра л k [ф»-1 т + ф(» -1)
Q1 — cv (Ть — т*) + ср (^в — Тъ) —
= ^7>о-1-^[х-1 + *Чр-1)].
Количество отведенного тепла
Q2 = @21 =
= -^7 (<>—1) + «> (<?—1)].
Термический к. п. д. цикла
Рабочие процессы компрессоров
Рабочий процесс одноступенчатого
компрессора (рис. 4 9). Процессы АВ —
всасывание при pi = const; ВС (Сь С2)—
сжатие изотермное (изоэнтропийное, по-
литропное); CD(CiZ), C2D) — нагнетание
в резервуар при р2 = const.
Р2
Степень повышения давления ек— —
Pi.
и температура сжатого воздуха
х п-1
Р2_ j П
Pi )
Изотермное сжатие. Вся за-
траченная работа переходит в теплог
передаваемое охлаждающей воде,
/из = Р1У1 In ек=Р2^2 In eK = /?Ti In ек.
Работа является наименьшей по срав-
нению с другими процессами при оди-
наковом ек.
Г2 = Т'1(
k - 1
kiz к (а> - 1) +
। —1 Г h_________1 1
“Ь -4т—т- Хр* -|----— km
1 I ‘ т ‘ J
е*-1^ • 1Х-1 +АХ(р-1)]
Изоэнтропийное (адиабат- сжатия; КСВА— работа изотермного
или
Для воздуха
/а = 102,5Т1(е°'286— 1).
Политропное сжатие
Показатель политропы сжа-
тия воздуха в нагнетателе (компрес-
соре): для поршневых нагнетателей 1,4—
1,6; для поршневых компрессоров с за-
рубашечным охлаждением 1,2—1,25; для
объемных рототативных нагнетателей
1,55—1,75; для центробежных нагнетате-
лей: с неохлаждаемым корпусом 1,8—2,0,
с охлаждаемым корпусом 1,5—1,75. По-
литропные процессы: BCi— без охла-
ждения, ВС\—с охлаждением (поршне-
вые компрессоры с охлаждением зару-
башечного пространства).
В диаграмме TS (см. рис. 4-9) пло-
щади: АВС[М — количество тепла, экви-
валентное гидравлическим потерям,
ккал; ВС2Сх — дополнительная работа
сжатия из-за увеличения объема сжи-
маемой среды в результате нагрева;
KCCiBA — работа политропного сжа-
тия; КСС2А — работа изоэнтропийного
Изоэнтропийный (адиабат-
н ы й) к. п. д. компрессора (ступени)
л-1
л 1
/ £к ~
*а
Ъ = -у- = -у-------->
*К * 2 _ 1
Ti
где /к — полная работа, затраченная на
сжатие 1 кг газа (площадь KCCiM).
Обычно т|а=0,804-0,88.
Зависимость между изоэнтропийным
и политропным к. п. д.
к
Полный к. п. д. компрессора
GKl
1)к “ 102Уе ’
где I — работа, принятая в качестве
полезной (изоэнтропийная, по-
литропная или для охлажда-
емых машин — изотермная);
кгс-м;
GK — расход воздуха, кг/сек;
Ne — потребляемая компрессором
мощность, кет.
Приведенные коэффициенты служат
для оценки эффективности компрессо-
ров и не являются собственно к. п. д.,
а определяют степень приближения дан-
ного реального процесса к какому-либо
теоретическому процессу.
Одноступенчатые компрессоры исполь-
зуются для получения сжатого воздуха
давлением не выше 10—12 ат а. Работа
поршневого компрессора возрастает
с увеличением объема вредного про-
странства, что уменьшает также его
производительность; объемный к. п. д.
уменьшается с увеличением вредного
пространства и конечного давления сжа-
тия.
В центробежном (осевом) нагнетателе
расходуется работа
г2 г2
. л , ккал
А1К + A + q
где и и i2 — энтальпия воздуха, соот-
ветственно при входе в на-
гнетатель и при выходе из
него, ккал/кг\
Ci и с2 — абсолютные скорости по-
тока, соответственно при
входе и выходе, м!сек\
qa — потери тепла в окружаю-
щую среду, ккал!кг.
Рабочий процесс многоступенчатого
компрессора. Воздух сжимается после-
довательно в нескольких ступенях ком-
прессора с охлаждением в промежуточ-
ных холодильниках (иногда перед пер-
вой ступенью или после последней).
При охлаждении сжатого воздуха до
начальной температуры Т\ количество
тепла, отдаваемого 1 кг воздуха в холо-
дильнике:
<71 — Ср (7*2 Т—C]JI\
Выигрыш в затрачиваемой работе при
промежуточном охлаждении определя-
ется в диаграмме pv (рис. 4-10) пло-
щадкой ЕЩ)С.
Оптимальная степень повышения дав-
ления в ступени поршневого компрес-
сора
е°ПТ = т/Рк,
где рк — конечное давление, ата\
m — число ступеней.
Небольшое отклонение степени повы-
шения давления от оптимальной не вы-
зывает заметного увеличения мощности.
Рис. 4-10. Промежуточное охлаждение
в процессе сжатия
При числе холодильников пг и равен-
стве по ступеням степеней повышения
давления и к. п. д.
. ср тх
/к = т—----------
у<а
где X — коэффициент потери давления
в промежуточных холодильниках; Х=
=0,904-0,99 (меньшие значения отно-
сятся к холодильникам поршневых ком-
прессоров).
Выигрыш в работе от промежуточ-
ного охлаждения (/и=24-3) составляет
15—20%.
Циклы холодильных установок
Компрессионный газовый (воздуш-
ный) цикл состоит из двух изоэнтро-
пийных (адиабатных) и двух изобарных
процессов.
Холодильный коэффициент цикла
_ 1_____ Л — ^4
(/2-/1)-(/з-и’
₽ * —1
где р — отношение верхнего и ниж-
него давления цикла.
ii и 12 — энтальпия соответственно
начала и конца изоэнтро-
пийного процесса сжатия;
1*з и 1*4 — энтальпия изоэнтропийного
процесса расширения.
Затрачиваемая работа
,=4--иг
Холодопроизводительность
qQ = Л — h ккал/кг.
Компрессионный паровой цикл (рис.
4-11) состоит из процессов: 1—2 — сжа-
тие в компрессоре («сухой» ход ком-
прессора) ; Г—2' — сжатие перегретого
пара агента; 2—3(2'—3) и 3—4 — от-
вод тепла перегрева и конденсации;
4—5 — переохлаждение конденсата; 5—
6 — дросселирование с переохлажде-
нием (4—6' — то же, без переохлажде-
ния); 6—1 — парообразование.
Холодопроизводительность
qo = ii — /G = ''O— •*) ккал/кг,
тле г — теплота парообразования;
х — паросодержание за регулирую-
щим вентилем.
Рис. 4-11. Компрессионный паровой цикл
холодильной установки
Затрата работы в компрессоре (на 1 кг
агента)
А1 = /2 — ккал/кг.
Объемная холодопроизводительность 1 м3
агента, поступающего в компрессор,
qv = — = -------- ккал]м3,
V1 V1
где vi — удельный объем пара, засасы-
ваемого компрессором, м3!кг.
Холодильный коэффициент цикла
е — — Z1 — Z‘G —
Al /2 — ^8 — ^*1
Количество циркулирующего агента
С?а = — кг\ч,
Яо
где Qo — заданная холодопроизводи-
тельность, ккал!ч.
Тепловая нагрузка конденсатора, отне-
сенная к 1 кг агента,
^к = Яо + = /2 — ккал1кг.
Необходимый объем, описываемый^
поршнем компрессора,
Vn = -2° = GaVl мЦч.
4v
Мощность, подводимая к компрессору
кт GzAl
^=~шГквт-
Удельная холодопроизводительность (ин-
дикаторная)
Qo /
qtt = ккал/кет • ч.
Переохлаждение жидкого
холодильного агента (процесс
4—5, см. рис. 4-11) достигается в про-
тивоточном теплообменнике (охлажда-
ющая вода — жидкий агент) или в ре-
генеративном теплообменнике, где про-
исходит обмен тепла между паром, иду-
щим из испарителя, и жидким агентом.
Выигрыш от переохлаждения и холо-
дильный коэффициент возрастают с уве-
личением средней разности температур
охлаждающей воды и агента. Примене-
ние регенеративного подогрева агента
увеличивает холодильный коэффициент
при низких температурах кипения: для
фреона-12, СО2; для фреона-22 ерег = е,
а для аммиака — холодильный коэффи-
циент уменьшается. Для сравнительной
оценки холодопроизводительности уста-
новлены определенные температурные
условия работы (нормальные, стандарт-
ные) и кондиционирования воздуха
(табл. 4-12).
Таблица 4-12
Температурные условия нормального,
стандартного циклов и цикла
кондиционирования воздуха
Температура, °C
Условия работы о вр Ж Ж ж । ь? «
холодильной и я Л о „ х О. S
машины Ж во ж Ж
S 3 % ж я <ugo
Е ж 0.2 ж
Ж о ж <и
а W »- е о.с
Нормальные . . -10 -10 25 15
Стандартные . . -15 -10 30 25
Кондициониро- вание воздуха . . 5 20 35 30
Сложные циклы. Двухступепча-
т о е сжатие с одним регули-
рованием (рис. 4-12). Наиболее про-
стой цикл двухступенчатой холодильной
Двухступенчатое сжатие с
двойным регулированием (рис.
4-13 и 4-14). Промежуточное охлажде-
ние между ступенями сжатия может
Рис. 4-12. Двухступенчатое сжатие с одинарным регулированием:
а — схема; б — цикл в i — р диаграмме
машины обеспечивает только сокраще-
ние необратимых потерь при сжатии без
изменения характера процесса в регули-
рующем вентиле (РВ). Суммарная ра-
бота в двух ступенях меньше работы
одноступенчатого компрессора.
быть полным (КВД всасывает сухой
насыщенный пар) и неполным (пар на
всасывании перегрет). Если промежу-
точное охлаждение осуществляется во-
дой, то оно, как правило, будет непол-
ным. Полное промежуточное охлажде-
Рис. 4-13. Двухступенчатое сжатие с двойным регулированием и с неполным охлаждением:
а — схема; б — цикл в Г - $ диаграмме
Холодильный коэффициент
___________zi ~ к
Оптимальное промежуточное давление
Pol ~ V Р*Ро2 •
Расход рабочего агента одинаков в сту-
пенях низкого и высокого давления:
G = кг/ч.
*1 — Z6
ние достигается понижением темпера-
туры пара за водяным холодильником
(ПХ) с помощью кипящего агента пос-
ле его первого дросселирования.
В системе с неполным охлаждением
пар из промежуточного холодильника
(после КНД) смешивается с паром, от-
деленным в промежуточном сосуде ПС
(состояние 3, расход Gx); состояние
жидкости в ПС характеризуется точ-
кой 6, сухого пара — точкой 3.
Смесь паров (состояние 5") посту-
пает в КВД. В системе с полным про-
межуточным охлаждением (см. рис. 4-14)
поток пара, выходящий из промежуточ-
ного сосуда ПС, состоит из трех пото-
ков: G2 — после испарителя низкого дав-
ления И2, Gx — отделенного после пер-
вого дросселирования, G' — полученного
в результате полного промежуточного
охлаждения (контактное охлаждение
в ПС до температуры, близкой к fOi)«
сжатие может быть выполнено системой
отдельно работающих холодильный
одноступенчатых машин. В нижнем кас-'
каде конденсатор охлаждается испари-
телем верхнего каскада (конденсатор —i
испаритель). В каскадной схеме можно
осуществить цикл холодильной машины
с применением различных холодильных!
агентов в отдельных каскадах; в ниж-<
нем каскаде используют агент с более;
низкой температурой замерзания.
Рис. 4-14. Двухступенчатое сжатие с двойным регулированием и полным промежуточным охлажде-
нием:
а — схема; б — цикл в I — р диаграмме
В системе с двумя испарителями к
этому потоку добавляется количество
пара Gi из второго испарителя И\.
В схемах с полным охлаждением
иногда исключены ПХ. Холодильный
коэффициент является функцией проме-
жуточного давления, которое выбирают
по условию
А)1 р4Ро^Рк ,
В низкотемпературных фреоновых уста-
новках применяют регенеративный теп-
лообмен между паром, выходящим из
испарителя н. д., и жидкостью, посту-
пающей к РВ.
Двухступенчатое сжатие с
теплообменником в проме-
жуточном сосуде (ПС) осущест-
вляется также с охлаждением основ-
ного потока жидкости, проходящей теп-
лообменник, расположенный в ПС (пе-
ред РВ), за счет кипения части жидко-
сти, поступающей в ПС через вспомо-
гательный РВ.
Цикл каскадной холодиль-
ной машины. Многоступенчатое
Абсорбционная и эжекторная
холодильные машины
В абсорбционной . холодильной ма-
шине (рис. 4-15) используются бинар-
ные смеси, которые состоят из компо-
нентов с резко различными температу-
рами кипения при p=idem: водо-амми-
ачная (холодильный агент — аммиак,
абсорбент — вода; разность нормальных
температур кипения компонентов
133°С), водяная бромистолитиевая (хо-
лодильный агент — вода, абсорбент —
неиспаряющаяся соль бромистого ли-
тия) с высокой температурой испарения
(>0°С). Применение воды в качестве
холодильного агента требует создания
в испарителе глубокого вакуума, обес-
печивающего кипение при низких темпе-
ратурах. Температура кипения бинарной
смеси зависит от концентрации одного
из компонентов. Процесс перехода теп-
ла из области низких температур (испа-
ритель) к охлаждающей среде более
высокой температуры сопровождается
процессами абсорбции (термохимическая
компрессия) и генерирования. В генера-
гОре образуется пар высокой концен-
трации (£d) легкокипящего агента при
давлении более высоком, чем давле-
ние Р2 в испарителе и абсорбере.
Для испарения жидкости к генератору
подводится тепло Qh при температуре
выше температуры кипения для данных
давления и концентрации бинарной сме-
си. Пар хладагента проходит конден-
сатор, а жидкий агент дросселируется
в регулирующем вентиле РВ-П до
Рис. 4-15. Схема абсорбционной холодильной
машины: 7 —генератор; 2— конденсатор; 3 — испа-
ритель; 4 — абсорбер; 5 — водоаммиачный насос
давления р2 с соответствующим пони-
жением температуры. После испарителя
пар агента (р2, ^г) поступает в абсор-
бер, где поглощается жидким агентом
при /з>^2, отдавая тепло охлаждающей
воде.
Для поддержания неизменной кон-
центрации агента в генераторе и абсор-
бере между ними осуществляется цир-
куляция (естественная или с помощью
насоса); по пути из генератора в абсор-
бер жидкость дросселируется регулиру-
ющим вентилем PB-I.
Коэффициент использования тепла
е __ <7о
Qh'
где q$ — холодопроизводительность;
Qh — тепло, подведенное в генера-
торе.
Для реальной холодильной машины
с водо-аммиачным раствором £=0,17
(простейшая схема), £ = 0,5 (сложная
схема с противоточным теплообменни-
ком между абсорбером и генератором,
переохлаждением, ректификацией и др.).
Термодинамические диаграммы раст-
воров используются для анализов про-
цессов с бинарными растворами (рис.
4-16). В £ — t диаграмме сплошной ли-
нией представлена зависимость между
температурами кипения и концентра-
Рис. 4-16. Диаграмма раствора:
а — £, 7; б — I, для одного давления
циями насыщенной жидкости при р =
= const; пунктирной — температуры кон-
денсации насыщенного пара того же
давления.
Область, расположенная ниже сплош-
ной линии, относится к жидкости, выше
пунктирной линии — к перегретому па-
ру, между сплошной и пунктирной ли-
ниями — к влажному пару.
Концентрация пара легко кипящего
компонента больше концентрации жид-
кости. Изотерма 1—Г соединяет равно-
весные состояния жидкости (точка 1)
и пара (точка /')• В процессе кипения
(а — А1) жидкости с начальной концен-
трацисй постепенно повышается тем-
пература до /м (точка М); состояние
точки М характеризуется равновесными
концентрациями жидкости gi и пара .
В процессе конденсации пара (а'а)
при постоянной общей концентрации
температура постепенно изменяется от
начального значения (точка а') до ко-
нечного (точка а) с непрерывным изме-
нением концентрации жидкой и паро-
вой фаз. В £ — i диаграмме (см. рис.
4-16,6) изотермы в области влажного
применяют водный раствор поваренной
соли или хлористого кальция (охлажде-
ние рассола до —12° С, получение льда,
вакуумное охлаждение пищевых про-
дуктов). Через испаритель циркулирует
охлажденная вода или рассол, являю-
щиеся одновременно рабочим телом и
теплоносителем. Охлаждение воды —
путем ее частичного испарения в ваку-
уме, создаваемого паровым эжектором.
Отвод тепла — в конденсаторе и камере
атмосферного давления.
Рис. 4-17. Схема эжекторной холодильной машины:
1 — вход воды (или рассоча), подогретой в холодильной камере; 2 — поплавковый регулятор
уровня; 3 — трубопровод рабочего пара: 4 — главный эжектор; 5 — испаритель; 6 — главный
кондеи .а гор; 7 — выход охлаждающей конденсатор воды; 8 и 9 — вспомогательные эжекторы;
10— камера атмосферного давления; 11 — холодильник; 12 — трубопровод охлажденной воды,
поступающей в камеру
пара — прямые линии с различным на-
клоном. При концентрации g = 0 раз-
ность между энтальпиями пара и жид-
кости равна теплоте парообразования
первого компонента (с более высокой
температурой кипения: например, воды
в водо-аммиачном растворе), а при
£=1 — теплоте парообразования дру-
гого компонента с более низкой темпе-
ратурой кипения.
Пароводяные эжекторные холодиль-
ные машины (рис. 4-17) на судах при-
меняют для охлаждения воды в уста-
новках кондиционирования воздуха
(одноступенчатые машины). В качестве
рабочих тел используют воду, аммиак,
фреон-12 и др. Характеризуются низ-
кими давлениями испарения; при необ-
ходимости иметь температуру ниже 0°С
Циклы газотурбинных установок
Действительный цикл ГТУ. Внутрен-
ний к. п. д. цикла со сгоранием при
p=const
_ _ 1т(1— — т/т)к(ат — 1)
™ 1 — т——1) ’
где
Pt
а =-----степень повышения давления:
Pi
Г3
т = у---температурный коэффициент:
отношение абсолютных тем-
ператур воздуха на всасыва-
нии в компрессор (Тз) и га-
за перед турбиной (Ti);
и т]к — коэффициенты полезного дей-
т ствия турбины и компрессора;
ь__1
т = -г- = 0,286.
к
Циклы ГТУ имеют оптимальные сте-
пени повышения давления по к. п. д. и
удельному расходу газа. К. п. д. ГТУ
простого цикла достигает 24—30%.
Основные характеристики ГТУ.
Внутренний к. п. д. — отношение
удельной полезной работы к расходу
тепла, отнесенного к 1 кг газа.
Коэффициент избытка воздуха в совре-
менных ГТУ а «54-7, уменьшается с
увеличением начальной температуры
газа.
Удельный расход тепла и
топлива:
632,3
q = —-— ккал[л. с.-ч;
. 632,3 ,
Ъ ------- кг л. с.-ч,
где Qp — теплота сгорания топлива,
ккал!кг
Рис. 4-18. Схема и диаграмма регенеративного цикла ГТУ
Полезная мощность ГТУ (для
1 кг газа)
т4/д — —
= W/Jl (1 - а""1) - Т3 (ат- 1),
где А1Т, А1к — теоретическая работа со-
ответственно турбины и
компрессора, ккал/кг.
Коэффициент полезной ра-
боты — отношение полезной мощности
ГТУ и мощности, развиваемой турби-
ной:
-Г)ТЯ/Т — 1/т|К^К = J
Т<ТЛ/Т
Удельный расход газа
, 632,3
rfr= Л7Г =
________________632.3_________
ср7\ k (1 - а"т) - (а"1 - 1
Внутренний к. п. д. увеличивается при:
1) повышении начальной температуры,
t\ (увеличение 6 на 50° С повышает
абсолютное значение к. п. д. примерно
на 2%); 2) снижении температуры воз-
духа на входе в компрессор. В среднем
понижение температуры воздуха на
каждые 10° С сокращает расход топ-
лива на 4—5%; 3) использовании мно-
гоступенчатых циклов с промежуточ-
ными охлаждением воздуха и нагревом
газа (дожигание в промежуточной ка-
мере); 4) регенерации тепла (нагрев
воздуха отработавшими газами); 5) по-
вышении к. п. д. турбины и компрессора
(снижение тц на 1% приводит к умень-
шению т)г на 4—5%); 6) снижении гид-
равлических сопротивлений и потерь
давления.
Регенеративный цикл ГТУ (рис. 4-18).
Процессы: 3—4 — сжатие воздуха в ком-
прессоре, 4—5 — нагрев воздуха в реге-
нераторе (количество подведенного
тепла — площадь а45Ь); 5—1 — подвод
тепла к камере сгорания; 1—2 — расши-
рение газа в турбине; 2—6 — охлажде-
ние газа в регенераторе (количество от-
веденного тепла —площадь d62f) .6—3 —
отвод тепла с отработавшими газами.
Равенство подведенного и отведенного
тепла в регенераторе: площадь а45в=
= пл. d62f.
Степень регенерации — отно-
шение количества тепла, полученного
Рис. 4-19. Принципиальная схема ГТУ-20
воздухом в регенераторе, к количеству
тепла, которое воздух мог бы получить
будучи нагретым до температуры газов,
покидающих турбину,
где f4, f5, t2 — температура воздуха со-
ответственно за компрессором, после ре-
генератора и за турбиной.
Использование регенерации снижает
оптимальную степень повышения давле-
ния, увеличивает коэффициент полезной
работы и ослабляет влияние эксплуата-
ционных изменений к. п. д. турбины и
компрессора. Обычно ц=0,65-е-0,78, что
обеспечивает экономию топлива до 30%
При степени регенерации р о,8
в диапазоне начальных температур газа
750—850° С внутренний к. п. д. ГТУ
с двухступенчатым сжатием и промежу.
точным охлаждением достигает
=354-40% (без учета потерь давления
в трактах, от утечек, охлаждения и ме-
ханических). Удельный расход жидкого
топлива в современных ГТУ (рис. 4-19)
составляет 215—225 г/л. с.-ч\ для вспо-
могательных ГТД — 300—360 г/л. с.-ч.
Цикл ГТД с СПГГ (рис. 4-20). Про-
цессы: f — а — сжатие в компрессоре;
а — с сжатие в дизельном цилиндре;
с — у — подвод тепла при v—const
в дизельном цилиндре; у — z— подвод
тепла . при p = const в дизельном ци-
линдре; z — b — рисширение в дизель-
ном цилиндре; b — а — отвод тепла при
v=const (выпуск газов); а — d — под-
вод тепла при p=const в количестве,
равном отведенному на линии b — а\
d — е — расширение газа в турбине;
е — f — отвод тепла (газов) при
p=const.
К. п. д. цикла
= 1____________кр*_ 1_________
W’1 [X- 1+^(р- 1)] ’
Vf
Гдеек= —-----степень сжатия (по объ-
ему) в компрессоре;
Va / zr
ея = —— — степень сжатия (по объ-
vc
ему) в цилиндре;
р = ^,
Рс Ус
[-[олезная работа
/r = ^Ti(8K-1-1)(x?ft + A—о
(То — абсолютная температура воздуха
На всасывании в компрессоре).
Циклы пароэнергетических
установок
Цикл Ренкина (рис. 4-21). Процессы:
/—2 — адиабатное расширение пара
в двигателе (от до р2); 2—2' — пол-
Таблица 4-13
Значение термического к. п. д.
цикла Ренкина (/1==400°С)
Начальное давление Pi, ата Конечное давление ра, ата
1,0 0,2 0,04
10 0,191 0,251 0,324
20 0,255 0,300 0,351
40 0,272 0,332 0,380
60 0,294 0,351 . 0,396
Рис. 4-21. Цикл Ренкина
ная конденсация отработавшего пара
при р2=const; 2'—3 — повышение давле-
ния воды насосом от р2 до pi; 3—4 —
подогрев воды при pi = const до начала
кипения; 4—5— испарение воды (при
pi=const и /в1 = const); 5—1 — перегрев
пара при pi=const до температуры t\.
Термический к. п. д.
к — ^2
К ---V
где i‘i — энтальпия пара при началь-
ных параметрах в точке 1
(Р1, 6);
/2 — энтальпия пара при пара-
метрах в точке 2 (р2, /2);
iK «tK — энтальпия конденсата;
1,-12=/70 — располагаемый теплопере-
пад, который в тепловых
единицах выражает собой
работу 1 кг пара.
Удельный расход пара
632,3
d~ h-h
кг1л. с.-ч.
Регенеративный цикл. Термический
к. п. д. регенеративного цикла с п сту-
пенями подогрева
„рег 2 ап (Но ^л)
—
где Но — изоэнтропийный теплоперепад
от начального состояния пара
до давления конденсации,
ккал!кг\
hn — изоэнтропийный теплоперепад
от начального состояния пара
до давления в n-й ступени от-
бора;
ап—доля отбора (коэффициент ко-
личества отборов) в n-й сту-
пени;
i0 — начальная энтальпия пара,
ккал!кг\
in. в — энтальпия питательной воды,
ккал/кг.
Удельный расход пара при работе
с отборами
632,3 ,
dner = г----1------------i--кг1л-С’Ч>
[//о—S Дп (Но—hn)] "Чое
где т|о е — относительный эффективный
к. п. д.
Удельный расход тепла
^рег = ^рег Go — *п. в) =
632,3
=----------- ккал л. с.-ч.
В соответствии со схемой (рис. 4-22,
каскадный сброс конденсатов греющего
Рис. 4-22. Схема регенеративного подогрева
питательной воды
пара) относительный отбор пара опре-
деляется по следующим выражениям:
для первого подогревателя
Z1 “ Z2
,
/от __ /
Ч ---- *1
для второго подогревателя
Z2 — е + (1 — ai) ZK
До — —-----------------
70т — /
*2 1к
где Gi , Z2 — энтальпия воды, кипящей
при давлениях греющего
пара, соответственно pi и
р2. ккал/кг;
е — температурный напор (не-
догрев воды) в поверх-
ностных подогревателях,
°C;
iK — энтальпия конденсата,
ккал/кг;
Z°T , /2Т— энтальпия пара в отборах,
ккал/кг\
Здесь т)Ог — относительный внутрен-
ний к. п. д. отсека турбины (или ци-
линдра поршневой машины), располо-
женных до отбора.
Оптимальная температур;
подогрева питательной водь
Св = <?опт(^ — М + *К-
где t, — температура насыщенного napaj
°C;
tK — температура конденсата, °C;
Фонт — оптимальная степень регенера^
ции. 1
Число ступеней подогрева ?опт
1................................ 0,42
2................................ 0,59
3................................ 0,69
4................................ 0,75
5................................ 0,79
При р0=40ч-45 ата и 2—3 отборах
экономия от регенерации составляет
8—9% (по топливу). С повышением на-
чального давления пара экономия от
регенерации увеличивается. Приблизи-
тельно одинаковая температура нагрева
питательной воды во всех ступенях,
включая последнюю, приходящуюся на
долю котла, достигается при наивыгод-
нейшем назначении мест отборов и их
параметров (см. рис. 4-22).
В этом случае температура питатель-
ной воды после последнего подогрева-
теля является наивыгоднейшей (предель-
ной) температурой регенеративного по-
догрева. Регенеративный подогрев воз-
духа (танкера типа «Прага» — «София»)
применяется как дополнительная сту-
пень к регенеративному подогреву пита-
тельной воды, позволяет предотвратить
низкотемпературную коррозию в котлах.
Таблица 4-14
Температуры регенеративного подогрева
питательной воды
Тип судна Начальные параметры пара Число подогрева- телей питатель- ной воды Температура пи- тательной воды после подогрева- телей, °C
Давле- ние, ата Темпе- ратура, °C
«Ленинский КОМСОМОЛ" 45/40,5 460/450 Три 167
«Прага" 45/40,5 470/460 Два, паровой экономай- зер 124
Примечание. Параметры: в числи-
теле — котельные, лами ТВД. знаменателе — перед соп-
Использование парового подогрева
воздуха в судовых паротурбинных уста-
новках приводит к перерасходу топлива
d f
I'I 8
Рис. 4-23. Цикл с промежуточным перегревом
пара
Рис. 4-24; Процесс расширения пара в тур-
бине при промежуточном перегреве
на 0,5—2,0% по сравнению с установ-
ками, имеющими газовый подогрев.
Цикл с промежуточным перегревом
пара (рис. 4-23, 4-24). Промежуточный
перегрев пара повышает среднюю тем-
пературу подвода тепла к рабочему
телу и увеличивает термический к. п. д.
цикла
_ + — ^As)
’1/_ _ + д/ ’
где Hq = HQ +
+ (AZ — TKAs) — располагаемый
теплоперепад,
Ai = *n. п — t2o — повышение эн-
тальпии в процес-
се промежуточного
перегрева;
As — приращение энтро-
пии в процессе
промежуточного пе-
регрева;
Тк—температура кон-
денсации, °К;
—lK + AZ — количество тепла,
подведенного в па-
рогенераторе;
Z1 — начальная энталь-
пия пара;
/к — конечная энталь-
пия пара (теорети-
ческий процесс рас-
ширения).
Рис. 4-25. Зависимость термического к. п. д.
цикла от давления промежуточного перегрева
и начальных параметров пара (сплошные
кривые — для температуры перегрева 450° С;
штриховые — для температуры перегрева
Повышение экономичности и к. п. д.
цикла (рис. 4-25) зависит от мощности
установки, способа промежуточного
перегрева (газовый, паровой, промежу-
точным теплоносителем), начальных па-
раметров пара, давления и температуры
промежуточного перегрева, степени реге-
неративного подогрева питательной
воды. Наиболее эффективно производить
температуры пара (/п.и = /1) (рис. 4-23).
При этом /?п. п = (V* + 1/б)Pi-
ВОДЯНОЙ пар
Паром называется реальный газ,
близкий к состоянию насыщения. Н а-
сыщенный пар — находится в дина-
мическом равновесии с жидкостью, из
которой он образуется. Температура на-
сыщенного пара является функцией
только его давления. Влажный на-
сыщенный пар образуется при не-
полном испарении жидкости и является
смесью пара с взвешенными в нем ка-
пельками жидкости (двухфазная си-
стема) . Сухой насыщенный пар
получается при полном испарении всей
жидкости.
Состояние влажного пара определя-
ется двумя параметрами: давлением
(или температурой) и степенью сухо-
сти. Степень сухости (х) —весовая доля
сухого пара во влажном паре. Степень
влажности (1-х)—весовая доля жидко-
сти во влажном паре.
Перегретый пар имеет темпе-
ратуру выше температуры насыщенного
пара того же давления ta\ температура
перегретого пара зависит от его давле-
ния и удельного объема: t=f (p,v).
Степень перегрева — разность между
температурами перегретого и насыщен-
ного паров при равном давлении.
Теплота жидкости — количество тепла,
затрачиваемое на нагревание при по-
стоянном давлении 1 кг жидкости
от 0°С до температуры кипения; при
невысоких давлениях равна энтальпии
жидкости.
Теплота парообразования (г)—коли-
чество тепла, необходимое для превра-
щения 1 кг жидкости при температуре
кипения в сухой насыщенный пар;
г=р+ф.
где р — внутренняя теплота парообра-
зования, расходуемая на изме-
нение внутренней энергии;
ф — внешняя теплота парообразова-
ния, расходуемая на работу
расширения.
Параметры критического
состояния
Температура
Давление . .
Объем . . .
Энтальпия
Энтропия . .
374,15° С
225,65 ата
0,00326
501,5 ккал!кг
1,058 ккал1кг-град
Дросселирование (мятие) газов и
паров — необратимый процесс течения
через суженное проходное сечение (кла-
пан, кран, лабиринтовое уплотнение
и т. п.), которое сопровождается расши-
рением газа (пара) и снижением его
давления.
Термодинамическая характеристика
процесса дросселирования: i0 = const.
Температура реального газа при дроссе-
лировании изменяется (эффект Джоуля-
Томсона); при дросселировании перегре-
того пара его перегрев увеличивается,
влажный насыщенный пар при дроссе-
лировании подсушивается и может
стать перегретым (вместе с падением
температуры пара).
Термодинамические расчеты. Анализ и
расчеты процессов с водяным паром
производят при помощи термодинамиче-
ских таблиц и диаграмм р — v, Т — s,
i — s (рис. 4-26).
Влажный воздух
Влажный воздух — смесь сухого воз-
духа и водяного пара.
Давление влажного воздуха
Р = РП+Рв = В,
где рл — парциальное давление водя-
ного пара;
рв — парциальное давление сухого
воздуха;
В — барометрическое давление.
Таблица 4-15
Основные зависимости параметров водяного пара
Параметры пара Сухой насыщен- ный пар Влажный насы- щенный пар Перегретый nap
Температура насыщения и перегрева ^ = /(Р) <5 = /(р) t = f(P> v)
Удельный объем Vx 'и”Х v = f(P, t)
Удельный вес =v* 1 1
Полная теплота 1" = Г + т ix = i + rx 1“ = i' +r + + cpm
Внутренняя энергия ип 1' + р их=Г + ?x u = I — Apv
Энтальпия Г = ип + Apvn lx = ux + APvx I = и + Apv
Параметры пара Сухой насыщен- ный пар Влажный насы- щенный пар Перегретый пар Н
Энтропия Примечания: 1. Вел жидкости при температуре i величины параметров см. в ' 2. Энтальпию 1 кг водян< Т. s’ =2,303 1g + ч ичины со знаком ' сипения, со знаком габл. 4-16. ого пара принято oi zn= 597 + 0,45/ 5_=2,3°3 1g^+ т + ~т~ х S или индексом 5 со " — состоянию сухо тределять по следу! ккал!кг. 2,303 1g +-L-+ + 2,303cpmIg2_ ответствуют состоянию то насыщенного пара; Г ющей формуле: В
Таблица 4-16
Параметры насыщенного водяного пара (в системе единиц, основанных на калории)
Р t v' 7" Г I" г s' s"
0,020 17,204 0,0010013 68,27 0,01465 17,24 604,8 587,6 0,0612 2,0847
0,025 20,776 0,0010020 55,28 0,01809 20,80 606,4 585,6 0,0735 2,0655
0,030 23,772 0,0010027 46,53 0,02149 23,79 607,7 583,9 0,0836 2,0499
0,035 26,359 0,0010034 40,23 0,02486 26,37 608,8 582,4 0,0923 2,0366
0,040 28,641 0,0010041 35,46 0,02820 28,65 609,8 581,1 0,0998 2,0253
0,045 30,69 0,0010047 31,73 0,03152 30,69 *610,7 580,0 0,1065 2,0153
0,050 32,55 0,0010053 28,73 0,03481 32,55 w611,5 578,9 0,1126 2,0064
0,060 35,82 0,0010064 24,19 0,04134 35,81 612,9 577,1 0,1232 1,9908
0,070 38,66 0,0010074 20,92 0,04780 38,64 614,1 575,5 0,1324 1,9779
0,080 41,16 0,0010084 18,45 0,05421 41,14 615,2 574,1 0,1402 1,9664
0,090 43,41 0,0010093 16,51 0,06056 43,38 616,2 572,8 0,1474 1,9564
0,10 45,45 0,0010101 14,95 0,01688 45,41 617,0 571,6 0,1538 1,9478
0,11 47,33 0,0010108 13,67 0,07315 47,29 617,8 570,5 0,1596 1,9399
0,12 49,06 0,0010116 12.60 0,07938 49,01 618,5 569,5 0,1650 1,9326
0,13 50,67 0,0010123 11,68 0,08559 50,62 619,2 568,6 0,1700 1,9259
0,14 52,18 0,0010130 10,89 0,09177 52,13 619,9 567,8 0,1747 1,9197
0,15 53,60 0,0010137 10,21 0,09791 53,54 620,5 567,0 0,1790 1,9140
0,20 59,67 0,0010170 7,795 0,1283 59,61 623,1 563,5 0,1974 1,8903
0,25 64,56 0,0010196 6,322 0,1582 64,49 625,1 560,6 0,2120 1,8718
0,30 68,68 0,0010221 5,328 0,1877 68,61 626,8 558,2 0,2241 1,8567
0,40 75,42 0,0010261 4,069 0,2458 75,36 629,5 554,1 0,2437 1,8394
0,50 80,86 0,0010296 3,301 0,3029 80,81 631,6 550,8 0,2592 1,8150
0,60 85,45 0,0010326 2,783 0,3594 85,41 633,4 548,0 0,2721 1,8001
0,70 89,45 0,0010355 2,409 0,4152 89,43 634,9 545,5 0,2832 1,7874
0,80 92,90 0,0010381 2,125 0,4705 92,99 636,2 543,2 0,2930 1,7767
0,90 96,18 0,0010405 1,904 0,5253 96,19 637,4 541,2 0,3018 1,7673
1,0 99,09 0,0010428 1,725 0,5797 99,12 638,5 539,4 0,3096 1,7587
1,5 110,79 0,0010521 1,180 0,8472 100,92 642,8 531,9 0,3408 1,7260
2,0 119,62 0,0010599 0,9016 1,109 119,87 645,8 525,9 0,3638 1,7029
2,5 126,79 0,0010666 0,7316 1,367 127,2 648,3 521,1 0,3820 1,6851
3,0 132,88 0,0010725 0,6166 1,622 133,4 650,3 516,9 0,3973 1,6703
3,5 138,19 0,0010780 0,5335 1,874 138,8 651,9 513,1 0,4106 1,6579
4,0 142,92 0,0010828 0,4706 2,125 143,6 653,4 509,8 0,4221 1,6474
4,5 147,20 0,0010875 0,4213 2,374 148,0 654,7 503,7 0,4326 1,6380
5,0 151,11 0,0010918 0,3816 2,621 152,1 655,8 503,7 0,4422 1,6297
6,0 158,08 0,0010999 0,3213 3,112 159,3 657,8 498,5 0,4591 1,6151
7,0 164,17 0,0011072 0,2778 3,600 165,6 659,4 493,8 0,4737 1,6029
8,0 169,61 0,0011140 0,2448 4,085 171,3 660,8 489,5 0,4865 1,5922
9,0 174,53 0,0011203 0,2189 4,568 176,4 662,0 485,6 0,4980 1,5827
10,0 179,04 0,0011262 0,1981 5,049 181,2 663,0 481,8 0,5085 1,5740
11,0 183,20 0,0011318 0,1808 5,530 185,6 663,9 478,3 0,5180 1,5661
12,0 187,08 0,0011373 0,1664 6,010 189,7 664,7 475,0 0,5269 1,5592
13,0 190,71 0,0011425 0,1541 6,488 193,5 665,4 471,9 0,5352 1,5526
14,0 194,13 0,0011476 0,1435 4,967 197,1 666,0 468,9 0,5430 1,5464
15,0 197,36 0,0011524 0,1343 7,446 200,6 666,6 466,0 0,5503 1,5406
р t v’ vn 7’ i' i" r 5' s"
16,0 200,43 0,0011571 0,1262 7,925 203,9 &>1A 463,2 0,5572 1,5351
17,0 203,35 0,0011619 0,1190 8,405 207,1 667,5 460,4 0,5638 1,5300
18,0 206,14 0,0011663 0,1126 8,886 210,1 667,9 457,8 0,5701 1,5251
19,0 208,81 0,0011707 0,1068 9,366 213,0 668,2 455,2 0,5761 1,5205
20,0 211,38 0,0011751 0,1016 9,846 215,8 668,5 452,7 0,5820 1,5160
21,0 213,85 0,0011794 0,09682 10,83 218,5 668,7 450,2 0,5875 1,5118
22,0 216,23 0,0011834 0,09251 10,81 221,2 668,9 447,7 0,5928 1,5078
23,0 218,53 0,0011874 0,08856 11,29 223,6 669,1 445,5 0,5978 1,5038
24,0 220,75 0,0011914 0,08492 11,78 226,1 669,3 443,2 0,6026 1,5000
25,0 222,90 0,0011952 0,08157 12,26 228,5 669,4 440,9 0,6074 1,4962
26,0 224,99 0,0011991 0,07846 12,75 230,8 669,5 438,7 0,6120 1,4926
27,0 227,01 0,0012029 0,07557 13,23 233,0 669,6 436,6 0,6164 1,4891
28,0 228,98 0,0012068 0,07288 13,72 235,2 669,6 434,4 0,6206 1,4857
29,0 230,89 0,0012106 0,07037 14,21 237,4 669,7 432,3 0,6248 1,4825
30 232,76 0,0012142 0,06832 14,70 239,5 669,7 430,2 0,6290 1,4793
32 236,35 0,0012214 0,06375 15,69 243,6 669,7 426,1 0,6368 1,4732
34 239,77 0,0012285 0,05995 16,68 247,5 669,6 422,1 0,6443 1,4673
36 243,04 0,0012355 0,05658 17,68 251,2 669,5 418,3 0,6515 1,4617
38 246,17 0,0012424 0,05353 18,68 254,8 669,3 414,5 0,6584 1,4564
40 249,18 0,0012493 0,05078 19,69 258,2 669,0 410,8 0,6649 1,4513
42 252,07 0,0012561 0,04828 20,71 261,6 668,8 407,2 0,6712 1,4463
44 254,87 0,0012627 0,04601 21,73 264,9 668,4 403,5 0,6773 1,4415
46 257,56 0,0012695 0,04393 22,76 268,0 668,0 400,0 0,6832 1,4369
48 260,17 0,0012762 0,04201 23,80 271,2 667,7 396,5 0,6889 1,4324
50 262,70 0,0012828 0,04024 24,85 274,2 667,3 393,1 0,6944 1 4280
55 268,69 0,0012989 0,03636 27,50 281,4 666,2 384,8 0,7075 1*4176
60 274,29 0,0013150 0,03310 30,21 288,4 665,0 376,6 0,7196 1*4078
Таблица 4-17
Параметры перегретого пара
(в системе единиц, основанных на калории)
t 16 ата 18 ата 20 ana
V / 5 V / J V I J
100 0,0010427 100,3 0,3118 0,0010424 100,3 0,3117 0,0010425 100,4 0,3117
120 0,0010595 120,5 0,3644 0,0010595 120,5 0,3644 0,0010593 120,5 0,3643
140 0,0010791 140,8 0,4147 0,0010789 140,9 0,4147 0,0010788 140,9 0,4146
160 0,0011014 161,4 0,4633 0,0011013 161,4 0,4633 0,0011011 161,4 0,4632
180 0,0011270 182,3 0,5104 0,0011268 182,3 0,5103 0,0011267 182,3 0,5102
200 0,0011565 203,6 0,5562 0,0011563 203,6 0,5561 0,0011561 203,6 0,5560
220 0,1338 679,9 1,5610 0,1175 677,0 1,5438 0,1043 674,4 1,5280
240 0,1411 691,4 1,5843 0,1242 689,3 1,5681 0,1108 687,2 1,5530
260 0,1482 702,3 1,6056 0,1307 700,6 1,5900 0,1168 698,9 1,5756
280 0,1551 713,2 1,6257 0,1369 711,8 1,6104 0,1225 710,2 1,5967
300 0,1618 724,0 1,6447 0,1430 722,8 1,6298 0,1281 721,3 1,6166
320 0,1683 734,7 1,6630 0,1490 733,6 1,6484 0,1334 732,4 1,6354
340 0,1747 745,4 1,6807 0,1548 744,3 1,6663 0,1386 743,4 1,6534
360 0,1811 756,0 1,6977 0,1605 755,0 1,6835 0,1438 754,1 1,6707
380 0,1875 766,6 1,7140 0,1661 765,6 1,7000 0,1491 764,8 1,6874
400 0,1937 777,1 1,7299 0,1717 776,2 1,7160 0,1542 775,5 1,7035
420 0,2000 787,5 1,7453 0,1773 786,7 1,7315 0,1592 786,1 1,7190
440 0,2062 798,0 1,7600 0,1829 797,3 1,7465 0,1642 796,6 1,7341
460 0,2123 808,4 1,7745 0,1884 807,8 1,7610 0,1692 807,1 1,7486
480 0,2184 818,9 1,7886 0,1938 818,3 1,7751 0,1741 817,9 1,7628
500 0,2245 829,5 1,8024 0,1992 828,9 1,7889 0,1790 828,5 1,7762
t 25 ата 30 ата 35 ата '
V i 5 V 1 5 V i 5
200 0,0011556 203,6 0,5558 0,0011552 203,6 0,5556 0,0011547 203,7 0,5553
220 0,0011899 225,4 0,6009 0,0011892 225,4 0,6006 0,0011886 225,4 0,6004
240 0,08643 681,4 1,5200 0,06987 675,0 1,4900 0,0012290 247,8 0,6448
260 0,009158 694,1 1,5443 0,07459 688,9 1,5167 0,06234 683,8 1,4919
280 0,09640 706,2 1,5665 0,07889 701,9 1,5405 0,06630 697,7 1,5173
300 0,1010 717,8 1,5874 ' 0,08294 714,2 1,5624 0,06998 710,5 1,5104
320 0,1055 729,2 1,6071 0,08680 726,1 1,5827 0,07344 722,8 1,5615
340 0,1098 740,5 1,6255 0,09055 737,7 1,6019 0,07675 734,8 1,5812
360 0,1141 751,6 1,6432 0,09421 749,2 1,6202 0,07997 746,5 1,6000
380 0,1183 726,6 1,6603 0,09780 760,4 1,6376 0,08314 758,0 1,6180
400 0,1225 773,4 1,6767 0,1013 771,4 1,6542 0,08624 769,3 1,6350
420 0,1266 784,2 1,6924 0,1048 782,4 1,6703 0,08927 780,4 1,6513
0,1308 795,1 1,7077 0,1084 793,3 1,6858 0,09228 791,5 1,6671
440 0,1347 805,7 1,7225 0,1118 804,1 1,7008 0,09525 802,5 1,6822
480 0,1387 816,4 1,7368 0,1151 815,0 1,7153 0,09820 813,5 1,6969
500 0,1426 827,1 1,7509 0,1185 825,8 1,7295 0,1011 824,5 1,7112
40 ата 45 ата
t V 1 5 V 1 5
200 0,0011542 203,7 0,5551 0,0011537 203,8 0,5549
220 0,0011889 225,4 0,6001 0,0011874 225,4 0,5999
240 0,0012282 247,8 0,6445 0,0012274 247,8 0,6442
260 0,05302 678,0 1,4684 0,04567 671,6 1,4458
280 0,05679 693,0 1,4957 0,04935 687,9 1,4757
300 0,06022 706,6 1,5201 0,05260 702,5 1,5017
320 0,06338 719,6 1,5423 0,05556 716,0 1,5250
340 0,06636 731,9 1,5631 0,05830 728,7 1,5463
360 0,06927 743,8 1,5823 0,06095 741,2 1,5560
380 0,07212 755,6 1,6003 0,06356 753,3 1,5848
400 0,07490 767,2 1,6177 0,06610 765,1 1,6026
420 0,07763 778,5 1,6345 0,06856 776,6 1,6194
440 0,08030 789,8 1,6505 0,07098 788,1 1,6357
460 0,08293 801,0 1,6659 0,07337 799,4 1,6513
480 0,08555 812,1 1,6808 0,07572 810,7 1,6662
500 0,08816 823,1 1,6953 0,07804 821,8 1,6809
50 ата 60 ата
t
V 1 5 V 1 5
200 0,0011532 203,8 0,5547 0,0011522 203,9 0,5543 0,5991
220 0,0011868 225,5 0,5996 0,0011857 225,5
240 0,0012266 247,8 0,6439 0,0012251 247,8 0,6433
260 0,0012751 271,1 0,6885 0,0012729 270,9 0,6878
280 0,04330 682,7 1,4564 0,03405 671,0 1,4188
300 0,04646 698,4 1,4842 0,03711 689,0 1,4512
320 0,04927 721,5 1,5087 0,03976 705,1 1,4788
340 0,05186 725,8 1,5308 0,04213 719,6 1,5029
360 0,05432 738,5 1,5512 0,04432 733,1 1,5246
380 0,05671 750,8 1,5703 0,04642 746,1 1,5448
400 0,05904 762,9 1,5885 0,04845 758,7 1,5635
420 0,03130 774,7 1,6057 0,05042 770,9 1,5813
440 0,06352 786,3 1,6222 0,05233 782,7 1,5983
460 0,06571 797,8 1,6380 0,05420 794,4 1,6146
480 0,06786 809,2 1,6532 0,05604 806,1 1,6302
500 0,06999 820,5 1,6880 0,05785 817,6 1,6453
Примечание. Параметры над горизонтальной чертой относятся к состоянию
воды до начала кипения.
Насыщенный воздух — смесь
сухого воздуха с насыщенным водяным
паром. Содержит максимально возмож-
ное количество водяного пара при дан-
ных температуре и давлении; парциальное
давление пара равно давлению насыще-
ния при данной температуре воздуха.
Температура точки росы, t? — темпе-
ратура, при которой парциальное давле-
ние водяного пара рп, содержащегося
во влажном воздухе, равно давлению
насыщенного водяного пара ра при
той же температуре. При понижении
температуры воздуха ниже температуры
насыщения при данном парциальном
давлении (ниже точки росы) происходит
конденсация водяного пара.
Абсолютная влажность воздуха — вес
пара, содержащегося в 1 м3 воздуха
при данной его температуре. Насыщен-
ному воздуху данной температуры соот-
ветствует максимальная абсолютная
влажность.
Относительная влажность — отноше-
ние удельного веса водяного пара во
влажном воздухе уп к максимально воз-
можному удельному весу водяного пара
Утах при данных давлении и темпера-
туре смеси
ср =---,
7тах Ртах
где рп — парциальное давление водяного
пара во влажном воздухе;
Ртах — максимально возможное парци-
альное давление водяного пара;
при температуре влажного воз-
духа равной или ниже
температуры насыщения водя-
ного пара (при данном давле-
нии воздуха) равно соответ-
ствующему давлению насыще-
ния при температуре влажного
воздуха рп, а при более высо-
ких температурах — давлению
смеси (р).
Утах и ртах находят по таблицам во-
дяного пара. Качественная оценка со-
стояния воздуха: ф 30% — сухой,
Ф = 504-60%—нормально влажный,
Ф>80 + 90% — влажный.
Весовое в лагосодержание влажного
воздуха d — отношение содержащейся
во влажном воздухе влаги W (в грам-
мах) к весу сухого воздуха L, кг.
d = = 622 — = 622 Рп
L Рв Р — Рп
При этом:
_ Pd
Pa~&12+d’
_ &22р
Pt~m + d'
Если температура влажного воздуха
ниже температуры насыщения водяного
пара при давлении смеси, то максималь-
ное значение влагосодержания
d = —
max Рв ’
где рн — давление насыщения водяного
пара при температуре смеси.
Связь между влагосодержанием и от-
носительной влажностью:
</ = 622-?£»”« ;
Р — ?Ртах
= Р
622 -р d Ртах
При температурах влажного воздуха
выше температуры насыщения водяного
пара и давлении смеси ртах = р отно-
сительная влажность зависит только от
влагосодержания воздуха и при по-
стоянном d остается неизменной.
Удельный вес влажного воздуха
7 = 29^77 ~ °>0129 ^7^ кг!м3>
где р — давление смеси, кгс/м2;
Т — абсолютная температура смеси.
Удельный вес влажного воздуха
можно также определить по формуле
1000 + d , .
7 = 7П —а— кг1м
Газовая постоянная влажного воздуха
определяется по выражению
* = V Тоо^кгс-м1кг град-
Энтальпия влажного воздуха равна
сумме энтальпий составляющих его ком-
понентов. Для ненасыщенного влажного
воздуха атмосферного давления i=
=0,24 t+0,001 d (597+0,45 t) ккал на 1 кг
сухого воздуха. Для определения пара-
метров воздуха составлены таблицы,
в которых даны величины влагосодер-
жания и энтальпии насыщенного и су-
Рис. 4-27. Диаграмма l—d вдажного воздуха при 760 ммрт.ст±
хОго воздуха в зависимости от темпе-
ратуры.
Диаграмма i — d. Для расчетов, свя-
занных с процессами влажного воздуха
(кондиционирование), используют ди-
аграмму i — d. На диаграмму i — d
с косоугольной системой координат
(рис. 4-27) нанесены линии постоянных
энтальпий, температур и относительной
влажности, а также зависимостей пар-
циального давления водяного пара рп
от влагосодержания d. Диаграмма по-
строена для давлений р=745-?
-^760 мм рт. ст. Каждая точка ди-
аграммы характеризуется взаимно со-
гласованными параметрами состояния
влажного воздуха: t, d, i, ф, рп, /pi каж-
дому конкретному сочетанию t и d соот-
ветствуют определенные числовые зна-
чения всех остальных величин: рп,
ср, i, /Р; е — угловой коэффициент —
отношение подведенного тепла к погло-
щенной влаге.
Все точки диаграммы (см. рис. 4-27),
лежащие на кривой ф=1 (или 100%),
определяют состояние насыщенного воз-
духа; точки лежащие над кривой ф=1,
характеризуют состояние ненасыщен-
ного воздуха; под кривой ф=1—соот-
ветствуют состоянию насыщенного воз-
духа, содержащего, кроме насыщенного
пара, частицы капельно-жидкой воды
или льда. Под кривой ф=1 и над изо-
термой 7=0° С находится область ту-
мана; по другую сторону изотермы
7=0° С, ниже ее, расположена область
ледяного тумана. Изотермы после пере-
сечения с кривой ф = 1 резко меняют
свое направление, приближаясь к изо-
эптальпам.
Диаграмма i — d позволяет решать
графическим путем ряд практических
задач.
Термодинамический цикл обработки
воздуха в кондиционере представляет
собой комбинацию простых процессов.
Охлаждение и нагрев влаж-
ного воздуха (рис. 4-28) при di =
= const изображаются на i — d —
диаграмме вертикальной прямой в пре-
делах температур подогрева или охлаж-
дения.
При охлаждении (процесс 1—2) воз-
дух проходит состояние насыщения; для
воздуха с влагосодержанием dlt tA = tp
(температура точки росы). При дальней-
шем охлаждении (точка 2) воздух ста-
новится пересыщенным, состоящим из
смеси насыщенного воздуха (состоя-
ние 2") и выпавшей воды.
Количество выпавшей из влажного
воздуха воды
dw = dy d2„ = d2 — d2* .
Если после выпадения влаги оставшийся
насыщенный воздух нагреть до перво-
начальной температуры t\y то его новое
состояние будет соответствовать точке 3
(процесс 2"—3). Таким образом удается
произвести осушение воздуха от d\ до
d2„. Процессы отвода и подвода тепла
происходят при постоянном давлении.
При этом:
<71—2 — ^- ^2» S2n— 3 ~ ^3—^2" >
где 1<^12» (изотерма t2 пересыщенного
воздуха 2"—2 близко совпадает с ли-
нией энтальпии i2 = const).
Смешение потоков влаж-
ного воздуха (без подвода
тепла). Точка пг на i — d — диаграмме
(рис. 4-29) определяет состояние смеси
(im, фт, dm, tm)', расположена на пря-
мой, соединяющей точки, которые ха-
рактеризуют состояние первого 1 и вто-
рого 2 потоков. Положение точки на
этой прямой определяется следующим
соотношением:
отрезок 1 — m _ dm —
отрезок/и — 2 d2— dm
_ Im
h Im L2
где t’l, d\, i2t d2t im, dm—энтальпия и
влагосодержание соответственно для
каждого из потоков (/ и 2) и смеси;
Lh L2 — массы (кг) сухого воздуха
во влажном воздухе (в потоках).
Рис. 4-29. Смешение потоков влажного воз-
духа без подвода тепла
Смешение потоков влаж-
ного воздуха с подводом
тепла (рис. 4-30). Энтальпия точки
2'
Рис. 4-30. Смешение потоков влажного воз-
духа с подводом тепла
смешения при подводе тепла Q состав-
ляет
^т'= »
где Lm — количество сухого воздуха
в смеси потоков.
Смешение влажного воз-
духа с водой или водяным
паром. Если воздух смешивается с су-
хим насыщенным паром того же давле-
ния, то при достаточном его количестве
может произойти пересыщение воздуха
и образование тумана. Если подводится
перегретый воздух, то при достаточно
большом количестве пара смесь, пройдя
состояние тумана, может снова превра-
титься в насыщенный воздух. При впры-
Рис. 4-31. Психрометры:
а — Августа; б — Ассмана
скивании холодной воды происходит
быстрое увлажнение воздуха до насы-
щения, причем температура воздуха
снижается.
Определение влажности воздуха. Для
нахождения величин ф, уп и d в прак-
тике применяют методы: психрометри-
ческий, гигроскопический, точки «росы»
и весовой.
Психрометрический метод.
Применяются психрометры системы Ав-
густа (с естественной циркуляцией воз-
духа) и Ассмана (аспирационный,
с вентилятором для омывания термо-
метров воздухом со скоростью 2,5—
3 м!сек и защитой их от солнечного об-
лучения); дистанционные психрометры
(типа П-9) — электронные, с логомет-
ром.
Основные элементы психрометра Ав-
густа (рис. 4-31) —сухой и мокрый
(пли влажный) термометры. Шарик
мокрого термометра заключен в обо-
лочку из батиста или другой хлопчато-
бумажной неаппретированной ткани, не-
прерывно смачиваемой дистиллирован-
ной водой из небольшого сосуда. По
истечении некоторого времени от начала
экспозиции воздух, омывающий поверх-
ность шарика мокрого термометра, ста-
новится насыщенным (процесс «адиабат-
ного» насыщения).
Температура воды, находящейся в по-
рах ткани, устанавливается на уровне
/м (температура мокрого термометра)
и в дальнейшем не изменяется, если
постоянно состояние воздуха.
Разность показаний сухого и мокрого
термометров tc — tM называется «пси-
хрометрической» разностью. Она тем
больше, чем суше воздух (т. е. чем
ниже ф). Психрометрическая формула
(для психрометра, смоченного водным
раствором)
Ри — Рм А (^с ^м) Ро>
где рп — парциальное давление водя-
ного пара в воздухе, мм рт. ст.;
рм—парциальное давление насы-
щенного пара при температуре
по мокрому термометру,
мм рт. ст.;
Ро — барометрическое давление,
мм рт. ст.;
А — психрометрический коэффи-
циент, выбираемый в зависи-
мости от скорости воздуха,
омывающего смоченный термо-
метр (табл. 4-18).
Таблица 4-18
Психрометрический коэффициент А
(для упругости пара, мм рт. ст.)
Скорость воздуха, м/сек Коэффи- циент А Скорость воздуха, м/сек Коэффи- циент А
0,13 0,16 0,20 0,30 0,40 0,0013 0,0012 0,0011 0,0010 0,0009 0,8 2,3 3,0 4,0 0,0008 0,0007 0,00069 0.00067
Относительная влажность воздуха
ф = fjL . £» _ л *с~ <м Ро.
Рп Рп Рп
где рв — упругость насыщенного пара
при температуре tc.
Для аспирационного психрометра
ср = — = -2k — 6 8 —
Рп Рп ’ Рп 10 330
(если ро, Рм, Рн имеют размерность,
кгс/м2), или
_ Рп _ Рм ____Q г Ро
Рп Рп Рп 760
(если рм, рн, Ро выражаются в мм рт. ст.).
Для определения относительной влаж-
ности по показаниям термометров пси-
хрометра Ассмана можно пользоваться
диаграммой (рис. 4-32).
Рис. 4-32. Определение относительной влаж-
ности по показаниям психрометра Ассмана
Определение влажности ды-
мовых газов производится также
как и воздуха, но с предварительным
охлаждением газов — регулируя раз-
ность температур мокрого и сухого тер-
мометров в пределах не менее 5° С.
Психрометр устанавливается в герме-
тичной коробке, куда подводится газ.
Метод точки росы. Применяются ги-
грометры, основными элементами кото-
рых являются два термометра, заклю-
ченные своими шариками в тонкостен-
ные металлические резервуары. Внешние
поверхности резервуаров отполированы
до зеркального блеска для защиты тер-
мометров от теплового облучения. Сво-
бодное пространство одного из резер-
вуаров заполняется эфиром, в его верх-
нюю крышку впаяны две трубки. Через
трубку резиновой грушей нагнетается
воздух, который вызывает интенсивное
испарение и охлаждение жидкого эфира.
При понижении температуры наруж-
ной поверхности резервуара до точки
«росы» воздуха, на ней образуются
капли выпадающего из воздуха конден-
сата. В этот момент отмечают темпе-
ратуры по обеим термометрам /р и /с,
находят по таблицам водяного пара ве-
личину упругости пара, соответственно
для
^(Рр). <с(Рс)
и определяют
Гигроскопический метод — основан на
способности гигроскопических материа-
лов деформироваться (удлиняться или
сокращаться) при изменении их влаж-
ностного состояния, которое находится
в равновесии с влажностью воздуха.
Деформация материала преобразуется
в движение стрелки прибора, шкала
которого градуирована в величинах ф.
Определение влажности
воздуха при помощи диа-
граммы i — d (см. рис. 4-27).
По известным /м и /с графически
определяют влажность воздуха. Для
этого на линии ф = 1 находят точку А,
соответствующую /м, а от нее проводят
прямую iA=const до пересечения с изо-
термой, отвечающей показанию сухого
термометра /с- Полученная точка пере-
сечения характеризует состояние влаж-
ного воздуха ф, d, i.
Истечение газов и паров
Сопла и диффузоры. Сопло — про-
филированный канал (суживающийся,
расширяющийся), в котором при дви-
жении по нему газа (пара) происходит
расширение и увеличение скорости по-
тока вместе с уменьшением давления и
увеличением объема газа.
Расширяющиеся сопла (Лаваля) при-
меняются для создания сверхзвуковых
скоростей потоков. Используются в ре-
активных двигателях, ступенях вспомо-
гательных турбин, ТЗХ, эжекторах и
других струйных аппаратах.
Применяются также сопла постоян-
ного профиля сечений, в которых не
происходит превращения потенциальной
энергии в кинетическую энергию потока.
Диффузор — канал, профиль кото-
рого при движении по нему газа (пара),
вызывает сжатие, увеличение давления
газа, уменьшение скорости и кинетиче-
ской энергии потока. Для дозвукового
потока диффузор имеет расширяющийся
профиль, а для сверхзвукового — сужи-
вающуюся входную (конфузор) и рас-
ширяющуюся выходную части (см.
эжекторы).
Течение газа: дозвуковое
(М < 1), сверхзвуковое (М > 1), крити-
ческий режим течения (М = 1).
Скорость звука — скорость рас-
пространения в газовой среде малых
возмущений или слабых волн:
a^V^kfi^VgkRT; для воздуха
а ^>20 УТ.
Скорость звуковой волны и отноше-
ние скорости течения к местной скоро-
сти звука М = (число Маха) харак-
теризует способность газа изменять
свою плотность; чем больше скорость
звука, тем меньше сжимаем газ, и чем
меньше число М, тем меньшее относи-
тельное изменение плотности происхо-
дит в газовом потоке.
Связь параметров потока газа с чис-
лом М. Для изоэнтропийных течений
газа:
£°- = (1+*_
р \ 2 /
-у? = 1 + —2~~-М-;
VQ
V
k — 1
2
где ро, Vq, То — начальные параметры
потока, изоэнтропийно
заторможенного до нуле-
вой скорости (рис. 4-33).
Уравнение расхода пара через сопло
G fyltl FeCj
vu Vt ’
где Сц и С\—теоретическая и действи-
тельная скорости истече-
ния, м!сек\
Fc — площадь узкого сечения
(горла), сопла, м2\
vlt и Vi — удельный объем пара
в конце изоэнтропийного
и действительного про-
цессов расширения, м3/кг\
Р4 = g----коэффициент расхода
(GT — теоретический рас-
ход, кг/сек). Средние зна-
чения коэффициента рас-
хода сопел: для перегре-
того пара 0,97, для влаж-
ного пара 1,01—1,025.
Рис. 4-33. Процесс расширения пара в I — s диаг-
рамме:
са
энтальпия заторможенного потока 10 = 10 4-
(с0 — начальная скорость потока, м1сек)
Критическое отношение дав-
лений — отношение давлений за и пе-
Pi
ред соплом еКр= —, при котором рас-
Ро
ход пара (газа) становится максималь-
ным и при дальнейшем понижении дав-
ления pi и 8i<eKp не изменяется:
ft
/ 2 V-i
Определение скорости и расхода.
Для суживающегося сопла при изоэн-
тропийном истечении могут иметь место
следующие режимы:
= 91,53 K/o—-Z1f м1сек.
Б. “ екр»
Ро
*кР= у 2£k^lPQVo =
= 91,53/ 70 —/кр
где 1*п, iKp — энтальпия в конце изоэн-
тропийного расширения со-
ответственно до давлений
Р\ и Ркр-
Расход насыщенного и перегретого
пара определяют по общей формуле
G = 203,5Fck
где р0 [кгс1см2], v0 1м3/кг], Fc [л<2]-
Таблица 4-19
Формулы для критических параметров
Рабочее вещество
Параметр Обозна- чение Двухатомные газы (воздух и др.) Перегретый пар Сухой насыщен- ный пар
Показатель изоэнтропы . . Л 1,41 1,30 1,135
Критическое отношение давлений екр 0,528 0,546 0,577
Критическая скорость . . скр 338 1^* Pq v0 333 Pq Vq 323 Pq Vq
Предельный расход . . . °кр 2157> V * v0 209Fc 199FC
Примечание. Если со~0, то метров заторможенного потока pQ> pQ [кгс/см2], uQ [мз/кг]. в_соответствующие выражения входят вместо пара- начальные параметры р0- В формулах
Коэффициент k определяют из гра-
фика (рис. 4-34).
Расширяющееся сопло (Лаваля).
Применяется для полного расширения
Длина расширяющейся части сопла
/ — & ^mln
2 tga/2 ’
Рис. 4-34. График коэффициента k
где d и dmin — диаметры соответственно
выходного и минимального сечений;
а = 5ч-18° — угол конусности расширя-
ющейся части.
Рис. 4-35. Осесимметричное расширяющееся
сопло
пара при е < екр и достижения сверх-
критических (сверхзвуковых) скоростей.
Плошадь минимального сечения паро-
вого сопла (рис. 4-35)
•^min —--------•
203,51/
Г «'о
Расходимость сопла
F max
F min
Расширение в косом срезе
суживающегося сопла. Отклонение струи
в косом срезе при давлениях за соплом
ниже критического (е < екр) определя-
ется по формуле
Рис. 4-36,- Сетка относительных расходов пара через суживающиеся сопла; относитель-
ные давления:
начальное е0 = конечное et = р0 = const — перед сопловым клапаном; р__—
Ро Ро ОП
перед соплом; pt — за соплом; OQ— максимальный расход пара через сопло при p0=pQn
Предельное понижение давления в ко-
сом срезе сопла
2k
Pl пр = Лер sln al+i-
Сопловая решетка при пере-
менном режиме. Сетка относи-
тельных расходов пара через суживаю-
щиеся сопла (рис. 4-36) может быть
использована для определения при дан-
ных Fc, ро» Vo- 1) изменения расхода
при переменных роп и р\ (для pi > ркр)
и их отношений е-о и ей 2) давления за
(перед) соплом при переменном расходе
пара и давлении перед (за) соплом.
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Процессы теплообмена
и их показатели
Теплопроводность (кондук-
ция) — распространение тепла вслед-
ствие теплового движения частиц веще-
ства.
Конвекция — процесс распростра-
нения тепла в результате теплопровод-
Рис. 4-37. Теплопередача через стенку:
а — однослойную; б — многослойную
ности и перемещения среды; конвектив-
ный перенос тепла имеет место в дви-
жущихся жидкостях, газах, сыпучих
телах.
Тепловое излучение — превра-
щение внутренней энергии тела в лучи-
стую и ее передача в пространство,
окружающее тело. Процесс передачи
тепла, обусловленный взаимным излу-
чением и поглощением тепловой энергии
между двумя или несколькими телами,
имеющими разную температуру назы-
вается теплообменным излучением.
Теплоотдача — теплообмен между
твердой стенкой (телом) и обтекающей
ее средой (жидкой, газообразной или
сыпучей).
Теплопередача — процесс тепло-
обмена между двумя средами (рис.
4-37), разделенными перегородкой
(обычно твердой, состоящей из одного
или нескольких слоев).
Формулы для расчета стационарных
процессов теплоотдачи и теплопередачи:
Q = ai (^ж1 *«) Л >
Q = а2 (^С2 ^Ж2)
Q = kMF,
где Q — количество тепла, ккал/ч]
Fi и F2 —наружные поверхности
стенки, At2;
F — условная поверхность, через
которую проходит тепло
(поверхность нагрева или
охлаждения), м2\
tiKi и ^ж2 — средние температуры соот-
ветственно греющей и на-
греваемой сред, °C;
fci и tc2 — средние температуры стенки,
соответственно восприни-
мающей и отдающей тепло,
°C;
ой и а2 — коэффициенты теплоотдачи
соответственно от греющей
среды к стенке и от стенки
к нагреваемой среде,
ккал/м2-ч-°С\
в системе СИ а [вт/м2-
• град] = 1,163 а [ккал/м2 •
-ч-град];
k — коэффициент теплопередачи
от одной среды к другой,
отнесенной к F, ккал/м2-ч-
•°C.
Термическое сопротивле-
ние — величина, обратная коэффициен-
там теплоотдачи и теплопередачи,
м2-ч-°С/ккал'.
D (^Ж1 ^С1)Л _ 1 .
Q “ «1 ’
р — ^С2— 2 — 1
а2 ’
_____ _ 1
“ Q ~ k •
Q
MF
Термическое сопротивление сложной
системы равно сумме термических со-
противлений ее частей.
Средняя разность темпера-
тур или температурный напор, Д/ —
усредненная по поверхности F нагрева
(или охлаждения) разность температур
сред, участвующих в теплообмене. Если
температура одной среды в пределах
О
Рис. 4-38. Номограмма для определения Д /ср
поверхности нагрева (охлаждения) не
изменяется, то температурный напор не
зависит от взаимного направления дви-
жения сред.
Среднелогарифмическая
разность температур для обеих
схем движения теплообменивающихся
сред
Alep-^^-C.
где Д/б — наибольшая разность темпе-
ратур теплообменивающихся
сред, °C;
Д/м — наименьшая разность их тем-
ператур, °C.
Для вычисления Д/Ср можно пользо-
ваться номограммой (рис. 4-38).
В тех случаях, когда Д/б : Д/м 1,7,
температурный напор с достаточной точ-
ностью определяется как среднеарифме-
тическая разность температур
л/ _ ^б + △/м
△/ср - 2
При любых конечных температурах
наибольший возможный температурный
напор достигается при противотоке,
наименьший — при прямотоке. Все дру-
гие схемы течения приводят к проме-
жуточным значениям температурного
напора.
Плотность теплового по-
тока
q = -р- = £Д/Ср ккал1м2-ч.
В системе СИ q [вт1м2} = 1,163 q
[ккал/м2-ч].
Таблица 4-20
Характеристика накипи и коэффициент
ее теплопроводности (Х = 0,05 :
ккал/м-ч град, где у — объем-
ный вес накипи, г/глс3)
Вид накипи Характери- стика накипи Коэффи- циент теплопро- водности X
Загрязненная маслом Твердая 0,1
Силикатная CaSiOs Твердая 0,05-0,2
Карбонатная (аморфная) СаСОз Мягкая 0,2-1
Гипсовая (суль- Твердая, 0,5-2
фатная) CaSO4 плотная 0,5-2
Карбонатная От аморфного
(кристаллическая) порошка до твердого ко- тельного камня
Смешанная Твердая, плотная 0,7
Коэффициент теплопроводности на-
гара (в цилиндрах ДВС):
Хнаг = 0,116 вг/л£-°К.
То же для накипи
Хнак = 0,696 4-2,32 вт/лг°К.
Загрязнение поверхностей теплообмена,
особенно со стороны охлаждения, вызы-
вает повышение температуры стенок и
теплонапряженности (слой накипи тол-
щиной 1 мм по термическому сопро-
тивлению эквивалентен 40 мм стальной
стенки). Образование на поверхности
поршня лаковой пленки значительно
ухудшает теплоотдачу (лаковая пленка
толщиной 0,15 мм уменьшает теплоот-
дачу через поршень более чем на 40%).
Таблица 4-21
Коэффициент теплопроводности %
некоторых сталей и сплавов
Стали и сплавы Темпе- ратура, °C и о У а
Стали:
углеродистые . . 20-500 40-30
низколегирован- ные 20-500 23,5-30
хромистые нержа- веющие .... 20-500 21-24
хромоникелевые 20-500 10-19
высоколегирован- ные 100-500 13-17
Алюминиевая бронза 20 71
Бронза 20 22-40
Сплавы: магниевые . . . 20-200 50-114
медные 20—100 11-65
Таблица 4-22
Коэффициент теплопроводности мазутов,
ккал/м ч °C
Марка мазута Температура, °C
30 40 50 | 60 70
20 0,103 0,102 0,101 0,099 0,098
40 0,116 0,115 0,114 0,113 0,112
Поверхностное натяжение
мазутов в пределах 'температур 50—
100° С составляет 0,003—0,0025 кгс/см.
Теплопередача через плоскую стенку.
Тепловой поток между наружными стен-
ками при F=F\ = F2 (см. рис. 4-37)
Q = 4- (*ci — *сз) Р ккал1ч,
где Л — коэффициент теплопроводности
материала стенки, ккал/м-ч-°C;
б — толщина стенки, м.
Термическое сопротивление стенки
Коэффициент теплопередачи через
однослойную стенку (см. рис. 4-37, а)
k = -----j- ккал/м2 • ч • °C
~ I > I ~
а1 А а2
и через многослойную плоскую стенку
(см. рис. 4-37, б)
_ 1
«= --------------------ккал\м2-ч-°С.
— + У -^- + —
«1 + к + ъ
Температура на внешних поверхно-
стях одно- или многослойной стенки, °C:
t -t Q -
tci - r*i — 7^ -
= ^ж1 ~~ (^ж1 ^жа) — ^ж1 ~~ >
ai «1
^C2 — ^Ж2 + — ^Ж2 +
+ (^ж1 — ^жг) = ^ж2 + 4“ *
а2 а2
Теплопередача через цилиндрическую
стенку. Условный коэффициент тепло-
передачи (для 1 пог. м) через много-
слойную цилиндрическую стенку
Л-+2 2T2,31g^+-^—
1=1 di
Тепловой поток через цилиндрический
трубопровод
Q = kjIM ккал\ч,
или ।
Q = Q = k2nd2lbt,
где / — длина трубопровода;
и k2 — коэффициенты теплопередачи,
отнесенные соответственно к
внутренней и наружной по-
верхностям цилиндрической
стенки; k2 = —-т- .
r.d^ r.d2
При однослойной цилиндрической
стенке, у которой d2/di ^1,25 и при
«1 « а2, коэффициент теплопередачи
можно рассчитывать как для плоской
стенки. Поверхность нагрева в этом слу-
чае рассчитывают по среднему диаметру
с _ + ^2 /
F=K---— L
Для однослойной цилиндрической
стенки при d2: dx 1,25 и оц а2 или
а2 си коэффициент теплопередачи
определяют как для плоской стенки.
При этом поверхность нагрева (охлаж-
дения) рассчитывают по тому диаметру,
при котором имеет место наименьшее
значение коэффициента теплоотдачи.
Теплопередача через оребренную по-
верхность. Оребрение повышает эффек-
тивность теплопередачи, если ребра
сделаны на стороне стенки, где коэффи-
циент теплоотдачи значительно ниже,
чем на другой, а теплопроводность
стенки высокая.
Тепловой поток
Q — k (£Ж1 £жз) F\
коэффициент теплопередачи через ореб-
ренную поверхность
_L + ^£I + jL_L’
а1 ^СТ Л)Р ®2
где а2 — средняя величина коэффи-
циента теплоотдачи со стороны
оребренной поверхности,
ккал/м-ч^С;
бет — толщина стенки, лг,
F — теплообменная поверхность
гладкой стенки, м2\
Fop — полная теплообменная поверх-
ность оребренной стенки, м2.
Тепловая изоляция
трубопроводов
При цилиндрической изоляции тепло-
вые потери трубы уменьшаются, когда
В
d2
а2^ИЗ 9 q ^ИЗ
2Х^2,3
где б — толщина изоляции, м\
d2 — наружный диаметр изолиру-
емого трубопровода, м;
dH3 — наружный диаметр изоляции, м\
Айз — коэффициент теплопроводности
изоляции, ккал/м-ч-°С\
а2 — коэффициент теплоотдачи от
поверхности изоляции в окру-
жающую среду, ккал/м2-ч-°C.
Таблица 4-23
Предельная толщина изоляции
в зависимости от диаметра трубопровода
Диаметр трубопровода, мм Толщина изоляции, мм Примечание
57 65 Для цилиндрических
108 ПО и плоских поверхностей
159 120 толщина изоляции
267 130 составляет 150 мм
376 140
427 145
Таблица 4-24
Максимально допустимые потери
тепла через изоляцию (ккал1м2 ч)
Наружный диаметр изолиро- ванной цилиндрической поверхности, мм Температура теплоносителя, °C
100 150 200 250 300 350 400 450
С 1 пог. м изолированного трубопровода
57 60 1 1 80 90 — — —
108 85 ПО 130 165 180 250 220 245
159 105 135 165 195 215 210 265 290
216 120 160 195 335 260 285 315 345
267 135 185 220 265 295 330 365 395
325 155 210 245 300 335 365 410 445
376 170 230 280 330 365 400 445 490
427 185 255 305 355 395 430 475 525
С 1 м2 наружной поверхности изоляции
Цилиндрические поверхно- 200 215 230
сти 100 130 150 170 185
Плоские поверхности . . . 100 130 150 180 200 225 250 280
Наибольшие тепловые потери
рованного трубопровода имеют
j 2ХИЗ
при а из — —-
а2
в связи с чем у
изоли-
место
одно-
слойной изоляции Хиз < 0,5 аг^из.
Теплопотери 1 пог. м изолирован-
ного трубопровода можно определить
по формуле
= nqQ 100 ккал1м'ч>
где q0 — тепловые потери (табл. 4-25);
п — поправочный коэффициент
(табл. 4-26);
А/ — температурный напор, °C.
Таблица 4-25
Тепловые потери q0 для трубопровода диаметром 107 мм
при ^ж1 — ^ж2== 100° С
Толщина изоляции, мм
из» ккал!мчсС 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 ПО | 120 130
0,06 72 60 53,5 47 43 40 37 35 33,5 31 30
0,07 82 68,5 61,5 54 50 45,5 43 40,5 39,5 36,5 34,5
0,08 93 78 68 61,5 55,5 52 48 45,5 43 41 39
0,09 103 86,5 75,5 67., 5 62 57,5 54 51 48 46 44
0,10 112 94,5 83,5 74,5 68,5 63 58,5 56 53,5 50,5 48,5
0,11 121 102 90 81,5 74,5 69 65 61,5 58,5 55,5 53,5
0,12 130 ПО 97 88 81 74,5 70,5 66,5 63 60 57,5
0,13 138 118 104,5 94 87 80 75,5 71,5 68,5 65 62,5
0,14 146,5 125 111,5 100 92,5 85,5 81 77 73 69,5 67
0,15 154,5 132 118,5 106,5 98,5 91,5 86 82,5 78 71,5 69
Таблица 4-26
Поправочный коэффициент п
Диаметр трубопровода, мм п при толщине изоляции, мм
30 | 40 | 50 60 | 70 1 80 | 90 | 100 | ПО 120 130 | 140
32 0,44 0,47 0,48 0,49
57 0,65 0,66 0,66 0,66 0,67 0,70 0,70 0,70 — —— —— —*
76 0,78 0,79 0,80 0,80 0,80 0,81 0,81 0,81 0,82 0,83 — —
89 0,87 0,87 0,88 0,88 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,91 0,91 —
133 1,18 1,18 1,16 1,15 1,14 1,14 1,14 1,13 1,12 1,12 1,12 1,12
159 1,36 1,34 1,34 1,32 1,30 1,30 1,26 1,26 1,26 1,26 1,26 1,26
219 1,78 1,76 1,72 1,67 1,64 1,62 1,60 1,56 1,56 1,56 1,56 1,54
273 2,15 2,08 2,04 1,96 1,92 1,92 1,87 1,82 1,82 1,82 1,82 1,78
325 2,55 2,48 2,40 2,32 2,27 2,25 2,16 2,13 2,10 2,10 2,10 2,05
376 2,90 2,80 2,72 2,60 2,58 2,53 2,45 2,37 2,35 2,33 2,32 2,28
Таблица 4-27
Коэффициент теплопроводности, объемный вес и температура применения
теплоизоляционных и огнеупорных материалов
Наименование материала Объемный вес, кг,м3 Коэффициент теплопроводности, ккал!м • ч • ° С При темпера- туре, °C Предель- ная темпе- ратура, ° С
Алюминиевая фольга . . . 120-130 0,055 20 550
Асбестит 1200 0,25 100 100
Асбестовый картон .... 1000-1400 0,135+0,00016Гп — 600
АТ-7 450
Асбестовая ткань .... АТ-8 1 0,106+0,000159/ — 450
АТ-9 / ср 200
Наименование материала Объемный вес, кг1м3 Коэффициент теплопроводности, ккал1М‘Ч>° С При темпера- туре, 0 С Предель- ная темпе- ратура, °C
Асбестовый шнур .... 0,12-4-0,0002/ 0,16 Р — 220
Асбозурит Д 650 100 900
Асбозурит Т 850 0,20 100 900
Асбослюда 580 0,12-0,118-0,125 0-50-100 600
Асботермит марки 500 . . 500 0,10-0,115 30-100 600
Вата стеклянная .... 130 0,034 + 0,0003/ — 450
Войлок отеплительный . . 90 0,04-0,05 Р 20 90
Вулканит 400 0,078-0,087 50-100 600
Древесноволокнистые пли- ты изоляционные 400 0,047 20 100
Изделия из ньювеля . . . 275-300 0,09 200 375
Изделия из совелита . . . 360-380 0,10 200 500
Изделия теплоизоляцион- ные диатомовые 500 0,10-0,16 50-350 900
Магнезиальная мастика . . 1000 0,2 20 100
Минеральные плиты . . . 350 0,065 30 60
Минеральная вата .... 200 0,045-0,055 30-100 600
Минеральный войлок . . . 200 0,055 30 60—200
Новоасбозурит марки 600 600 0,12—0,135 30-100 600
Ньювель 350 0,70 50 350
Полихлорвинил 100 0,050 20 70
Пробковые плиты .... 260 0,05 20 120
Совелит 500 0,085 50 450
Стекловолокно (порошок) 590 0,075 30 —
Шамотные огнеупорные из- делия 1900 0,6 + 0,00055/ср - 1670
Конвективный теплообмен
По характеру движения теплоносителя
(жидкость, газ) различают конвекцию
вынужденную под действием внеш-
них сил и свободную, при которой дви-
жение теплоносителя обусловлено не-
равномерным распределением его плот-
ностей в потоке в связи с протеканием
процесса теплообмена. Передача тепла
происходит через пограничный слой
(ламинарный, турбулентный), и коэффи-
циент теплоотдачи зависит от физиче-
ских свойств этого слоя. В случаях
конвективного теплообмена различают
две задачи: внутреннюю, когда
жидкость (газ) движется внутри канала,
и внешнюю, когда жидкость извне
омывает поверхность тела.
Коэффициент теплоотдачи от среды
к стенке и наоборот определяется через
безразмерный критерий Nu, который
находится в зависимости от критериев,
определяющих характер движения (Re)
и изменения физических свойств (Рг
и др.).
Для определения критериев Nu и Re
можно пользоваться номограммой
216
(рис. 4-39). На ней сплошные линии
используются для определения ак и Nu,
а пунктирные — для определения Re.
Критерии теплообмена
Критерий Рейнольдса
о wd
где w — средняя по сечению скорость
потока, м/сек;
d — диаметр цилиндрической по-
верхности трубы, смачиваемый
потоком, м; для некруглых ка-
налов принимается эквивалент-
ный диаметр, м, для щелей—
толщина щели, для пластин —
длина, м;
v — коэффициент кинематической
вязкости среды, м2/сек.
Критерий Прандтля
Pr=JL = 2£L,
а л
где а = —-----коэффициент температуро-
с(
проводности, м2/сек\
с — истинная изобарная те-
плоемкость, ккал/кг-°C]
X — коэффициент теплопро-
водности, ккал/м • ч • °C;
у —удельный вес, кг/м3.
Критерий состоит из физических вели-
чин, которые относятся к одной из тем-
ператур: средней потока, стенки или
пограничного слоя (среднеарифметиче-
ская между температурами потока и
потока и стенки).
Рис. 4-39. Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи ак;
/ — шахматный пучок; II — коридорный пучок; III — продольное омывание
Критерий Нуссельта
м ad
Nu = -у-,
л
где а — коэффициент теплоотдачи от
среды к стенке и от стенки
к среде, ккал/м2-ч-°С\
% — коэффициент теплопроводности,
определяемый по средней тем-
пературе потока и температуре
стенки, ккал/'м-ч-°С.
Критерий Грасгофа
ог = ££[ш,
где I — геометрический размер — ди-
аметр трубы при горизонталь-
ном течении среды или высота
стенки при вертикальном дви-
жении среды, м;
Р — объемный коэффициент расши-
рения среды;
А/ — разность температур между
средней температурой потока и
температурой стенки, °C.
В случае внутренней задачи за опре-
деляющий линейный размер принима-
ется эквивалентный диаметр
я - 4/7
“ЭКВ — >
где F — площадь поперечного сечения
канала, м2;
и — периметр сечения, по которому
происходит передача тепла, м,
ДЛЯ КруГЛЫХ Труб ^экв = ^вн.
Зависимости критерия Nu
для процессов теплообмена определяют
из опыта и представляют в виде эмпи-
рических формул, при которых указы-
вают диапазон опытных значений опре-
деляющих критериев и температур.
Коэффициент теплоотдачи находят по
критерию Нуссельта:
а = -A-Nu = / f Re, Рг, Gr,-A-).
Теплоотдача от газов к стенке. Коэф- ;
фициент теплоотдачи конвекцией ак от
продуктов сгорания или воздуха к по-
верхности нагрева или от поверхности,
нагрева к воздуху можно определять по
номограмме (см. рис. 4-39).
Номограмма построена для шахмат-
ного и коридорного пучков труб (рис.
4-40) при поперечном омывании их про- v
дуктами сгорания, для трубного пучка
при продольном омывании его воздухом ,
и среднего состава продуктов сгорания
(гНзО=0,11). Обозначения: sjd и s2/d —
относительные шаги шахматного пучка —
продольный и поперечный; d — диаметр
трубы, м\ w — скорость потока, м]сек\
Таблица 4-28
Теплофизические параметры сухого воздуха при 760 мм рт. ст.
f, °C 7, кг/м3 СР’ ккал! кг ° С х. 10а, ккал!мч-°£ а-10», м21ч И'ю6, кг‘Сек/м2 v-10e, м21сек рг
-30 1,543 0,242 1,89 5,37 1,60 10,80 0,723
-20 1,395 0,241 1,96 5,83 1,65 12,79 0,716
-10 1,342 0.241 2,03 6,28 1,70 12,43 0,712
0 1,293 0,240 2,10 6,77 1,75 13,28 0,707
10 1,247 0,240 2,16 7,22 1,80 14,16 0,705
20 1,205 0,240 2,23 7,71 1,85 15,06 0,703
30 1,165 0,240 2,30 8,23 1,90 16,00 0,701
40 • 1,128 0,240 2,37 8,75 1,95 16,96 0,699
50 1,093 0,240 2,43 9,26 2,00 17,95 0,698
60 1,060 0,240 2,49 9,79 2,05 18,97 0,696
80 1,000 0,241 2,62 10,87 2,15 21,09 0,692
100 0,946 0,241 1,76 12,11 2,23 23,13 0,688
120 0,898 0,241 2,87 13,26 2,33 25,45 0,686
140 0,854 0,242 3,00 14,52 2,42 27,80 0,684
160 0,815 0,243 3,13 15,80 2,50 30,09 0,682
180 0,779 0,244 3,25 17,10 2,58 32,48 0,681
200 0,746 0,245 3,38 18,49 2,65 34,85 0,680
250 0,674 0;248 3,67 21,96 2,79 40,61 0,677
300 0,615 0,250 3,96 25,76 3,03 48,33 0,674
400 0,524 0,255 4,48 33,52 3,37 63,09 0,678
500 0,456 0,261 4,94 41,51 3,69 79,38 0,687
600 0,404 0,266 5,35 49,78 3,99 96,89 0,699
700 0,362 0,271 5,77 58,82 4,26 115,4 0,706
800 0,329 0,276 6,17 67,95 4,52 134,8 0,713
1000 0,277 0,283 6,94 88,53 5,00 177,1 0,719
Таблица 4-29
Теплофизические параметры дымовых газов при 760 мм рт. ст.
/,°с 7. кг!м3 ср, ккал кг-°С Х-103, ккал!мч°С а-10а, м21ч И-10е, кг>сек1м2 V'10®, м21сек PZ
0 1,295 0,249 1,96 6,08 1,609 12,20 0,72
100 0,950 0,255 2,69 11,10 2,079 21,54 0,69
200 0,748 0,262 3,45 17,60 2,497 32,80 0,67
300 0,617 0,268 4,16 25,16 2,878 45,81 0,65
400 0,525 0,275 4,90 33,94 3,230 60,38 0,64
500 0,457 0,283 5,64 43,61 3,553 76,30 0,63
600 0,405 0,290 6,38 54,32 3,860 93,61 0,62
700 0,363 0,296 7,11 66,17 4,148 112,1 0,61
800 0,3295 0,302 7,87 79,09 4,422 131,8 0,60
900 0,301 0,308 8,61 92,87 4,680 152,5 0,59
1000 0,275 0,312 9,37 109,21 4,930 174,3 0,58
1100 0,257 0,316 10,10 124,37 5,169 197,1 0,57
1200 0,240 0,320 10,85 141,27 5,402 221,0 0,56
Примечание. Данные приведены СОг—13%; НгО-11%; №-76% (по объему). для дымовых газов среднего состава:
t — средняя температура потока, °C;
с9— коэффициент, зависящий от sjd и
s^d, zm—число рядов шахматного
пучка; zK — число рядов коридорного
пучка; l/d — отношение длины трубы
к диаметру.
Пунктирными стрелками показан ключ
и порядок определения коэффициента
теплоотдачи по номограмме.
Пример определения коэф-
фициента теплоотдачи. Пред-
варительно, по заданным значениям sjd
Рис. 4-40. Схема расположения пучков трубок:
а — шахматное; б — коридорное
Ординаты номограммы: / — значение
Re для шахматного пучка, И —то же
для коридорного пучка, III — то же,
для пучка при продольном омывании
воздухом. Пунктирные линии в пра-
вой нижней четверти номограммы
используются при определении Re,
а сплошные — Nu и коэффициента теп-
лоотдачи.
и s2/d находим коэффициент с9 (см. гра-
фик в верхней левой четверти номо-
граммы). При заданных оу = 5,45 м/сек,.
a = 5Q мм и ^=300° С находим Re=
= 6,2-103 на ординате 1; при гш=20 ря-
дам и св=1,3 определяем Nu=72,5
и перемещаясь по направлению пунк-
тирной линии ключа, находим ак =
= 59 ккал/м2-ч-°С.
Максимально возможная ошибка
в определении ак из-за изменения со-
става продуктов сгорания для нефтяных
топлив не превышает 1%.
Теплоотдача от газа к поверхности,
внутренних стенок цилиндров ДВС.
Колебания температуры в стенках ци-
линдра распространяются на незначи-
тельную глубину от поверхности (не бо-
лее 1-?-2-10”3 м). Количество тепла,
передаваемого газом в цилиндре путем
конвекции, составляет примерно 82%
всего количества тепла (~18% луче-
испусканием). Для определения коэффи-
циента теплоотдачи аг в цилиндрах раз-
личных типов двигателей используют
опытные зависимости (Нуссельта, Бри-
линга, Эйхельберга, Иноземцева, Пфла-
ума, Семенова и др.).
Формула Эйхельберга (судо-
вые двухтактные дизели)
3 _ ____4
аг = 2,1 V ст УргТг )/рк ккал1м2-ч-град,
здесь: ст — средняя скорость поршня,
м)сек\
Рг, Тг — давление (кгс/см2) и темпе-
ратура газа (°К) в ци-
линдре;
рк — абсолютное давление над-
дува, кгс! см2.
Ориентировочные значения среднего
коэффициента теплоотдачи от газа
к стенкам камеры сгорания:
для двухтактных малооборотных ди-
зелей
Дрр « 270 -т- 320 ккал!м2-чград\
для четырехтактных дизелей
ajp « 260 280 ккал1м2-ч-град,
Коэффициент теплоотдачи от газа
к боковой поверхности головки поршня,
расположенной над поршневыми коль-
цами, j
aj! = 280 -г- 300 ккал/м2 • ч • град. |
Теплоотдача от стенки к воде. Коэф- V
фициент теплоотдачи от стенки к воде
для турбулентного потока (Re > 105) и
гладких прямых трубок при нагревании
воды
W0’8 / / \ -0,054
г В / * \
ккал/м2-ч-°С,
где b = 1520 + 24 tcp;
I — длина трубки, м\
d3 — внутренний диаметр трубки, м.
Для приближенных расчетов при
-4- = 100 н- 400 можно пользоваться
а
формулой
“'в’8
а2 = 0,75# —тгв ккал1м2 • ч • С.
^0.2
На рис. 4-41 приведены зависимости
физических параметров у, v, А морской
воды от ее средней температуры и соле-
ности. Там же даны графики #=f(fcp)
для солености 30, 35 и 40 % 0.
Зависимость между соленостью мор-
ской воды (в градусах Брандта) и со-
держанием в ней хлора (связанного
с натрием) определяют по формуле
S = 0,3 -ь 1,805 СР/оо.
Таблица 4-30
Теплофизические параметры пресной воды
Показатели Температура- СС
20 25 30 40 50 60 70
Плотность, кг/л<2 .... 998,2 996,9 995,7 999,2 988,1 983,2 977,8
Теплоемкость, ккал/кг .°C Коэффициент теплопровод- 0,999 0,998 0,997 0,997 0,997 0,998 1,0
ности X, ккал/м. . ч . град . . Коэффициент температуро- 0,515 0,523 0,531 0,545 0,557 0,567 0,574
проводности а . 104, м2 . . . Коэффициент кинематиче- 5,16 5,20 5,35 5,51 5,65 5,78 5,87
ской вязкости v • 10е, м2/сек Коэффициент динамической 1,006 0,895 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415
вязкости ц . 10е, кг . сек/м2 Теплота парообразования 102,4 90,8 81,7 66,6 56,0 47,9 41,4
(конденсации) г, ккал/кг . . 586 583,2 580,4 574,7 569 563,2 557,3
Критерий Прандтля Рг . . 7,02 6,28 5,42 4,31 3,54 2,98 2,55
Теплоотдача в и з о г нv т ы х
трубах выше, чем на прямых \’вет-
ках. Коэффициент теплоотдачи для вин-
товых змеевиков при
Re > ReKp = 2 300 + 10 500
где wB — скорость воды относительно
стенок (для верхних поясов
втулки — 0,25—1,5 м/сек, для
крышки — 0,5— 1,5 м/сек).
Теплоотдача от стенки к пару. Коэф-
фициент теплоотдачи от стенки к пере-
гретому пару аг можно определять с по-
мощью номограммы (рис. 4-42), где дан
Рис. 4-41. Зависимость физических параметров морской воды от ее средней темпе-
ратуры и солености (вм дано при 30, 35 40 7оо солености)
рассчитывают как для прямой трубы
с введением множителя
= 1 + ,-8V'
где d — диаметр трубы, м;
R — радиус сгиба, м.
Для втулок и крышек судовых двига-
телей (табл. 4-31)
а2 = 300 + 1800 ккал/м2-ч град,
ее ключ. Разность температур стенок и
пара
где q — тепловая нагрузка, ккалм2-ч.
Для пароперегревателя
^П. П Сп. п ^н)
где Dnn — расход перегретого пара, кг/ч;
in. п, in — энтальпия соответственно пе-
регретого и насыщенного
пара, ккал/кг\
п — поверхность пароперегрева-
теля, м2.
Таблица 4-31
Средняя величина аг» кка,л]м2чгра,д
Детали ЦПГ
Втулки и крышки . . , .
Поршни:
с водяным охлаждением
с масляным охлаждением
1000-2000
~4000
~1500
Примечание.
= 1,16.10-3«1 Г “кал . I
L м?ч-град J
жидкости, а также от состояния поверх-
ности. При кипении воды в условиях
естественной конвекции и р==1 ата:
?кр ® 0,2-т- 1,3) 109 ккал1м2-ч
и Д/кр^25°С.
Режим пленочного кипения и резкое
падение коэффициента теплоотдачи на-
ступают при q > ^Кр или Д/> Д/Кр.
В области развитого пленочного кипе-
ния а почти не зависит от А/, a q возра-
стает приблизительно пропорционально
At
В случае парового обогрева при пере-
ходе через критическую точку вместе с а
падает также и q, что приводит к сни-
жению производительности теплообмен-
ного аппарата. При кипении в большом
объеме (в том числе на наружной по-
верхности пучка труб) в условиях есте-
ственной конвекции коэффициент тепло-
Рис. 4-42. Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к пе-
регретому пару аа
Надежность работы трубок оцени-
вается по сопоставлению действитель-
ного значения /Ст с допустимой темпе-
ратурой для данной марки котельной
стали.
Теплоотдача при кипении воды в тру-
бах. Кипение начинается после того,
как температура поверхности нагрева /с
станет выше температуры насыщения
пара /н при данном давлении.
Пузырьковый режим наблюдается до
критических значений тепловой нагрузки
поверхности (плотности теплового по-
тока) <?кр или A/Kp=(ic — Мкр, кото-
рые зависят от физических свойств
отдачи а можо определить по прибли-
женной формуле
а « d^q-0’* 1 ккал1м*-ч-°С,
справедливой в пределах тепловой на-
грузки 5000 < q (0,24-0,4) ^Кр и давле-
ний от 0,2 до 10 ата (здесь С — коэффи-
циент, зависящий от свойства жидкости
и поверхности нагрева).
Для воды, кипящей в трубах из цвет-
ных сплавов, С=2,6.
Для холодильных агентов при темпе-
ратуре кипения от —40° до 0° С; аммиак
ао=92<?0’25, фреон-12 (22) ао=66^°’2\
Таблица 4-32
Коэффициенты теплоотдачи при кипении воды в трубах
р, ата Плотность теплового потока, ккал/м2-ч
ЗОЮ3 50-103 100-Ю3 200-103 300-103 400-Ю3 500 10s
10 8000 10 000 12 400 144 000 15 600 16 200 16 600
20 8700 10 600 13 000 15 100 16 100 16 600 17 000
40 9400 11 200 13 600 • 15 500 16 500 17 000 17 400
60 9800 11 600 14 000 15 700 16 700 17 200 17 500
фреон-11 ао=ЗО<70’25, здесь q — удель-
ный тепловой поток, ккал!м2-ч. При ки-
пении фреонов растворенное в них масло
существенно ухудшает теплоотдачу.
При концентрации масла во фреоне
в- пределах 0—10% а=фа0, где <р =
= 14-0,7.
Теплоотдача при конденсации водя-
ного пара. Для одиночной горизонталь-
ной трубы и первого ряда пучка гори-
зонтальных трубок, обтекаемых сверху
вниз водяным паром (без примеси воз-
духа), коэффициент теплоотдачи вычи-
сляют по формуле:
Чд6
^0,705д^0,125
ккал/м2 • ч • °C,
а = В
где о>п — скорость набегающего по-
тока, м]сек\
dB — наружный диаметр труб-
ки, м;
= — tc — температурный напор;
tn — температура насыщенного
пара при давлении кон-
денсации, °C;
tc — средняя температура стен-
ки, °C;
В = 549+7,05 (fH —30)0’9.
В зависимости от состояния поверх-
ности теплообмена на ней может проис-
ходить капельная или пленочная кон-
денсация пара.
Стекающая пленка конденсата обла-
дает термическим сопротивлением, вели-
чина которого зависит от характера те-
чения (ламинарное, турбулентное) и
толщины пленки. При пленочной конден-
сации ап = 60004-10 000 ккал/м2-ч-оС\
при капельной в условиях неподвижного
пара ап=30-103 ккал/м2-ч-°С\ при дви-
жущемся паре и повышенных давле-
ниях значения ап доходят до 12,5Х
ХЮ4 ккал/м2-ч-°C и выше.
Интенсивность конденсации пара на
охлаждающей поверхности определяется
характером двух процессов, протекаю-
щих одновременно: отвода тепла от по-
верхности и притока к ней частиц пара
(массообмен). При конденсации пара,
содержащего неконденсирующиеся газы,
интенсивность процесса определяется,
главным образом, скоростью переноса
частиц пара к охлаждающей поверхно-
сти (конвекция, диффузия).
Рис. 4-43. Зависимости среднего коэффици-
ента теплопередачи от скорости и темпера-
туры охлаждающей воды и паровой нагрузки
конденсатора. Поправочные коэффициенты:
1 - на температуру забортной воды; 2 — па
паровую нагрузку
Окисная пленка на поверхности ме-
талла обладает дополнительным терми-
ческим сопротивлением и оказывает тор-
мозящее действие на течение пленки
конденсата. Для окисленных, но не за-
грязненных труб коэффициент тепло-
отдачи снижается на 15—20% по срав-
нению с чистыми гладкими поверхно-
стями.
Теплопередача при конденсации во-
дяного пара. Конденсаторы. Для
приближенных расчетов пользуются гра-
фиками (рис. 4-43); нижние кривые
определяют средний коэффициент тепло-
1,5 ' M W, м/сек
Рис. 4-44. Зависимость коэффициента теплопередачи в главном конденсаторе ТС-1 (номинальная
паровая нагрузка)
Рис. 4-45. Коэффициент теплопередачи в па-
ровых подогревателях воды
передачи kQ для латунных трубок с на-
ружными диаметрами 19, 22, 25 мм при
dK =40 кг!м2-ч и fi = 21°C. По верхним
кривым устанавливают значения попра-
вочных коэффициентов Ре и Pd для за-
данного режима работы конденсатора.
Средний коэффициент теплопередачи
вычисляют по формуле £ = £o₽t0d₽e.
Значения k, полученные по графикам
рис. 4-43, несколько завышены, особенно
для низких температур (<15° С) за-
бортной воды.
Зависимости среднего коэффициента
теплопередачи в главном конденсаторе
ГТЗА типа ТС-1 показаны на рис. 4-44.
Подогреватели питатель-
ной воды (ППВ). В паровых ППВ
коэффициент теплопередачи k опреде-
ляется в зависимости от скорости воды
в трубках Wi и ее средней температуры.
Графики (рис. 4-45) построены для по
догревателей с латунными трубками
Рис. 4-46. Зависимости коэффициентов теплопередачи для подогревателей питательной воды:
а — ПВД типа ППВ-43; б — ПНД типа ППВ-40 (суда типа .Ленинский комсомол*)
<Хф,
ккал
100
8 10 12 /4 16 М,°С
Рис. 4-47. Зависимость коэффициента тепло-
отдачи от фреона к стенке трубы при изме-
нении температурного напора в конденсаторе
(данные ЦНИИМФа)
= 19 мм (при dH = 16 мм k увеличи-
ваются на 2%, а при dH-=25 мм умень-
шаются на 3%). На рис. 4-46 показаны
зависимости вида k=f(GBt 60; 6/—
температурный напор на выходе воды.
Теплоотдача при конденсации холо-
дильных агентов. Коэффициент тепло-
отдачи от фреона к стенке трубы аф
зависит от температурного напора А/
(рис. 4-47). Уменьшение а$ с увеличе-
нием Af объясняется образованием
пленки конденсата на трубках.
Теплообмен вязких жидкостей
Таблица 4-33
Теплофизические параметры вязких жидкостей
Темпера- тура, СС Флотский мазут Ф-12 Турбинное масло Т
кг 1м.3 Ср> ккал1кг-°С X, ккал/м-ч°С 104а, М^Ч кг/м3 ср» ккал[кг°£ X, ккал!м- •ч°С 104л, м\ч
0 940,9 0,418 0,1083 2,84 908 0,426 0,1125 2,89
10 934,9 0,426 0,1074 3,12 901 0,434 0,1119 3,17
20 928,8 0,434 0,1071 3,45 895 0,442 0,1113 3,43
30 922,7 0,442 0,1065 3,65 888 0,451 0,459 0,1106 3,72
40 916,7 0,451 0,1060 3,89 882 0,1100 3,97 4,22
50 910,6 0,459 0,1054 4,14 876 0,467 0,1094
60 904,5 0,467 0,1048 4,40 869 0,476 0,1088 4,49
70 898>5 0,475 0,1042 4,64 863 0,484 0,1082 4,74
Примечание. Зависимости вязкости от топлив и смазочных масел — см. гл. 5. температуры для мазутов, дизельных
Коэффициент теплоотдачи от масла где
к стенке для судовых маслоохладите-
лей (с трубками диаметра 16/14 мм)
определяют по формуле
» = 2,б₽1₽^Х6.
Pi = 0,97 + 0,055 w3 — по-
правка на скорость
движения охлаждающей
воды в трубках;
w3 — средняя скорость дви-
жения охлаждающей
воды в трубках, м!сек\
₽2~ У14,4 +^в— поправка на темпера-
туру охлаждающей
воды;
ta — средняя температура
охлаждающей воды в
охладителе, °C;
/м — средняя температура
охлаждаемого масла
в охладителе, °C;
wM — средняя скорость масла,
м]сек.
(практически чистых, типов МО-220' и
МО-260) показаны на рис. 4-48. В усло-
виях постоянного расхода масла и за-
данной температуры забортной воды k
изменяется приблизительно прямо про-
порционально расходу охлаждающей
воды GB.
Зависимости коэффициента теплопе-
редачи &T=f(GT, Gi) для практически
чистых поверхностей нагрева паровых
топливоподогревателей типа ПН-40 (при
/»2=95вС) приведены на рис. 4-49.
Рис. 4-48. Коэффициент теплопередачи в маслоохладителях:
а — типа МО-220; б — типа МО-260
Рис. 4-49. Коэффициент теплопередачи в топливоподогревателе типа ПН-40:
/Т], ^т2 —температуры мазута на входе в подогреватель и на выходе из него
Поверочные расчеты
теплообменников и их
характеристик
Уравнение теплового баланса
Q = (?1 (*1 — *!) ^пот = $2 >
где Q — количество тепла, передавае-
мое от первичного теплоноси-
теля ко вторичному (тепловая
мощность аппарата), ккал/ч}
G — весовой расход, кг/ч\
i — энтальпия теплоносителей,
ккал)кг\
т)пот в 0,974-0,99 — коэффициент те-
пловых потерь.
Индекс 1 относится к первичному
(греющему), а индекс 2 —ко вторич-
ному теплоносителю; одним штрихом
обозначено состояние теплоносителя при
входе, а двумя штрихами — при вы-
ходе.
Для аппаратов с первичным тепло-
носителем — конденсирующимся паром,
а вторичным — нагреваемой водой
(пароводяные теплообменники, конден-
саторы)
Q = *]пот = (72с2 (^2“"^)»
где —температура конденсата гре-
ющего пара.
Если оба теплоносителя — жидкости
или некойденсирующиеся газы (водо-
водяные подогреватели, маслоохлади-
тели и т. п.), то
Q = (7^! (^ — ^1) ^пот = @2С2 (^2”^) •
Водяной (тепловой) эквива-
лент W=Gc— количество тепла, не-
обходимое для нагрева G кг теплоноси-
теля на 1° С.
Уравнение теплопередачи
Q = ЛГД^ср,
где k — коэффициент теплопередачи,
ккал/м2-ч-°С-,
F — поверхность теплообмена, л<2;
Д/ср — средняя разность температур,
Тепловая мощность аппарата
Q = = (^)б — (Gc)M ofg,
где (Gc)o; (Gc)M — больший и меньший
тепловые (водяные)
эквиваленты тепло-
носителей, ккал/°С\
б/б, — больший и меньший
перепады темпера-
тур теплоносителей
(рис. 4-50).
Рис. 4-50. Графики изменения температур
в поверхностных теплообменниках:
I и II — противоток; III и IV — пря-
моток
Уравнение характеристики теплообмен-
ного аппарата
_ Q_______________1_________
Д а 4- 4- 1
(Gc)6 + (<7с)м ф kF
где Q — тепловая производительность
аппарата, ккал/ч\
q — тепловая производительность
аппарата на 1°С максимальной
разности температур между
греющим и нагреваемым тепло-
носителями, ккал1ч-°С;
А — максимальная разность темпе-
ратур между греющим и на-
греваемым теплоносителями
(см. рис. 4-50);
а и b — постоянные коэффициенты, за-
висящие от схемы движения
теплоносителей в аппарате.
Таблица 4-34
Значения коэффициентов а и b
Схема движения теплоносителя Условное изображение процесса (рис. 4-50) а b
Противоток Прямоток Перекрестный ток I и II III и IV 0,35 0,65 0,50 0,65 0,65 0,65
При изменении фазового состояния
одного теплоносителя
Q 1 ккал
q~T~ 0,65 1 ~ч^С '
Gc + kF
где Gc — тепловой эквивалент неменя-
ющегося теплоносителя.
При изменении фазового состояния
обоих теплоносителей
Тепловая производительность аппарата
пропорциональна максимальной разно-
сти температур греющего и нагревае-
мого теплоносителя (А).
По характеристике теплообменного
аппарата (рис. 4-51) оценивают изме-
нение теплопроизводительности и конеч-
ных параметров теплоносителей при из-
менении расхода одного из них.
Для конкретных условий теплообмена
величина kF может быть выражена сле-
дующим образом:
для водоводяных и газогазовых
теплообменников при турбулентном дви-
жении обеих сред
kF = Ф0УО^В-,
для пароводяных и паровоздушных
теплообменников, в которых пар конден-
Рис. 4-51. Характеристика теплооб-
менного аппарата:
Оп — расход первичного (греющего)
теплоносителя; Ов — расход вторич-
ного (нагреваемого) теплоносителя
сируется, а вода или воздух движется
при турбулентном режиме
kF = <DQy~GQ,
где Фо — тепловая производительность
аппарата, отнесенная к 1°С средней
разности температур и единице расхода
нагреваемой воды (газа); Фо—постоян-
ный параметр аппарата, зависящий от
его конструктивных особенностей, чи-
стоты поверхности и воздушной плотно-
сти (определяется опытным путем — см.
гл. 10). Температурный напор
на выходе воды (конечный) в паро-
водяном подогревателе (конденсаторе)
kF
Afp-l^P °C,
где Atp — разность между температурой
насыщения греющего пара
и температурой воды па входе
в подогреватель;
GB — расход питательной воды че-
рез подогреватель, кг/ч;
F — поверхность подогревателя, м2\
ср — средняя теплоемкость пита-
тельной воды, ккал/кг °C.
Теплообмен излучением
Основные понятия и законы тепло-
вого излучения. Излучение возможно
как в видимой (0.4—0,76 мкн), так и
в инфракрасной (0,76—420 мкн) обла-
стях спектра. Основная часть лучистой
энергии приходится на волны длиной
от 0,76 до 15 мкн.
Рис. 4-52. Схема'теплового потока
В общем случае (рис. 4-52) тепловой
поток Q телами поглощается (Qa), от-
ражается (Qr) и пропускается (Qd)
Q =-- Qa+ Qr+ Qd*
л
при этом А = —-------коэффициент по-
глощения;
Qr
R — -д-----коэффициент от-
ражения;
Q р
D = —-----коэффициент про-
пускания;
Для непрозрачных тел Z)=0 и Л+/? =
= 1; для абсолютно черного тела R=D =
=0 и 4 = 1; для абсолютно белого тела
4 + D-0 п Я=1.
Абсолютно черное тело обла-
дает наибольшей излучательной способ-
ностью по сравнению с любыми реаль-
ными телами при одинаковой темпера-
туре. Спектральная интенсивность излу-
чения абсолютно черного тела зависит
от длины волны и температуры Т
(рис. 4-53).
Максимум спектральной интенсивно-
сти отвечает длине волны
_ 0,2897
^шах — см-
Максимум интенсивности излучения
абсолютно черного тела с увеличением
температуры перемещается в сторону
более коротких волн (закон Вина).
Тепловое излучение относят
к заданному направлению или к полу-
сфере. Его характеризуют следующие
величины:
а) энергия полусферического излуче-
ния, или плотность излучения Е,
ккал/м2-ч\
Рис. 4-53. Спектральная интенсивность
излучения
б) интенсивность полусферического из-
лучения /х» кка.л/м2-ч— энергия излу-
чения в узком интервале длин волн;
в) угловая плотность излучения i
ккал!стер-ч—отношение лучистого по-
тока (ккал/ч), посылаемого в данном
направлении элементарной площадкой
АГ в пределах телесного угла Асо, к ве-
личине этого телесного угла;
г) калорическая яркость ккал/стерх
Хч-м2 — отношение угловой плотности
излучения к проекции площадки на
плоскость, перпендикулярную направле-
нию излучения (рис. 4-54).
Плотность излучения черного тела во ствами. Для серых тел А < 1 и не зави- всем диапазоне длин волн пропорцио- сит от температуры. Плотность излуче- нальна четвертой степени его абсолют- ния серого тела ной температуры (закон Стефана-Больц- / Г \4 мана): £ = ЛЕ0’=ЧЕ0 = а [ | ккал/м2 • ч, / т \4 \1Ш/ £0= с° (Too) ккал1м* ч> Е л n п t где А = е = — степень черно- где Со=4,90 ккал!м2'Ч- К4 — коэффи- £о циент излучения абсолютно черного ты, зависящая тела; Т — температура тела, °К. от природы Серое тело поглощает одну и тела, характера ту же долю падающего на него излу- его поверхности чения во всем интервале длин волн. и температуры К серым телам могут быть отнесены все (табл. 4-35); твердые тела, имеющие шероховатые а=4,9 8 ккал1м2>ч-°}^— коэффициент из- или окисленные поверхности со сравни- лучения серого тельно высокими поглотительными свой- тела. Таблица 4-35 Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов
Материал /, °C е
Алюминий шероховатый Сталь: листовая шлифованная окисленная при 600’ С листовая с плотным блестящим слоем окиси .... 26 940-1100 200-600 26 0,055 0,55-0,61 0,80 0,82
Латунь: прокатная . , с тусклой поверхностью 22 50-350 0,06 0,22
Медь: полированная окисленная при 600’ С 80-115 200-600 0,018-0,023 0,57—0,87
Олово, луженое листовое железо 25 0,043-0,064
Цинк полированный 225-325 0,045-0,053
Оцинкованное листовое железо То же, окисленное 28 24 0,128 0,276
Асбестовый картон 24 0,96
Кирпич: шамотный огнеупорный 1100 ’ 0,75 0,8-0,9
Лак черный, матовый ....... 40-95 0,96-0,98
Масляные краски различных цветов 100 0,92-0,96
Сажа . , 95-270 0,952
Серое тело излучает энергии тем
больше, чем выше его коэффициент по-
глощения (закон Кирхгофа). При этом
всякое тело может излучать только
в тех областях спектра, в которых оно
обладает способностью поглощения лу-
чистой энергии.
Для абсолютно черного тела калори-
ческая яркость излучения, т. е. величина
лучистого потока в направлении <о (см.
рис. 4-54), отнесенная к единице телес-
ного угла Део и единице поверхности F,
перпендикулярной к направлению излу-
чения, одинакова для всех направлений
(закон Ламберта). Для серых тел этот
закон можно принимать при со 60°.
Теплообмен излучением между двумя
плоскими параллельными поверхностями
(f = F1==F2) серых тел с температурами
Т\ и Т2 (Ti^>T2) рассчитывают по фор-
муле
Qi,2 = 4>npXFX
ч/г/м‘ (Тг\П
х [(юо) [юо] ] ккал‘ч<
где еПр — приведенная степень черноты
системы тел;
F — площадь поверхности тела.
Для двух неограниченных параллель-
ных серых плоскостей
1
6пр 1 , 1 Г ’
где ei и е, —степени черноты тепло-
обменивающихся поверх-
ностей.
Коэффициент теплоотдачи при тепло-
обмене между двумя серыми телами
ал,— Епр’4,9-10
= епрЛ ккал]м2-ч-°С,
. Т1~ Т2
где Л=4,9-10-8 -- (табл. 4-36).
11 — -*2
Если одно тело с поверхностью Fi со
всех сторон окружено поверхностью F2
второго серого тела и то еПр =
= 81. Количество переданного тепла
определяется по формуле, приведенной
выше. Для снижения теплопотерь нагре-
тыми поверхностями их закрывают от-
ражательными листами (экранами).
Теплообмен излучением в
топочном объеме. Для анализа
процесса горения и теплообмена в то-
почном объеме определяют действитель-
ную температуру газа на выходе из
топки — /т (номограмма, рис. 4-55). По
этой температуре, используя диаграмму
I — t, можно найти значение теплосодер-
жания продуктов сгорания и количество
тепла, переданного поверхностям на-
грева, расположенным в топочном
Т? — То
Коэффициент А =4,9* 10~8— ---—
/1 — /2
Таблица 4-36
Л, °с t2, °C
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 200
10 0 - i
20 4,9 0 — — — — — — - 1 —
30 5 5,2 0 — — — — — — —
40 5,2 5,5 5,8 0 — — — — —
50 5,6 5,8 6,05 6,5 0 — — — — — —
60 5,9 6,1 6,44 6,75 7 0 — — — — —
70 6,2 6,4 6,75 7,1 7,5 7,5 0 — — — —
80 6,5 6,8 7,1 7,5 7,7 8 8 0 — — —
90 6,95 7,1 7,45 7,7 8 8,3 8,5 9 0 — —
100 7,15 7,45 7,75 8,1 8,4 8,75 9 9i,5 10 0 —
200 11,4 11,7 12,1 12,5 12,9 13,4 13,7 14,2 14,7 15,2 0
300 17,3 17,8 18,3 18,7 19,2 19,6 20,6 20,8 21,3 21,9 28,6
400 25,2 25,8 26,3 26,9 27,5 23 28,6 29,4 30 32,7 38,3
500 35,5 36,1 36,5 37,4 38,1 38,9 39,6 40,3 41,1 41,8 50,6
600 48,3 48,8 49,1 50,5 51,3 52,4 53 53,9 54,8 55,6 65,7
объеме. На номограмме (см. рис. 4-55)
между правыми (верхней и нижней)
четвертями нанесена / — /-диаграмма
(жидкое топливо) при коэффициенте из-
бытка воздуха а = 1,15 (нижний ряд
цифр— теплосодержание газа, над
марную радиационную поверхность на-
грева, л/2; р — коэффициент, зависящий
от вида сжигаемого топлива (Р=0,75
для жидких топлив и твердых с выхо-
дом летучих более 18%); Вр —расход
топлива, кг/ч; QT — количество тепла,
Рис. 4-55. Номограмма для определения
температуры газов на выходе из топки
ним — теоретическая температура га-
зов /а).
Для определения температуры газов
необходимо знать следующие исходные
величины: р — давление в топке, ата\
Ут — объем топки, ж3, F — суммарную
поверхность стен топки, м2\ Нл — сум-
выделяющегося при сгорании 1 кг,
ккал/кг; £ — коэффициент, характери-
зующий степень загрязнения поверхно-
стей нагрева (при сжигании жидких
топлив 5=0,9, при зашипованных экра-
нах 0,2, закрытых шамотным кирпичом
Радиационная поверхность нагрева:
нл = 2 Fixiи F = 5 Ft'
где Fi — площадь стены, закрытой экра-
ном или котельным пучком с угловым
коэффициентом Xi (рис. 4-56).
Порядок определения /т.
Предварительно определяют следующие
величины:
VT п; ф = Нл . ВР®т
F F ’ а
(по диаграмме I — t). Задаются значе-
нием /т — и откладывают его на правой
нижней четверти номограммы (см.
рис. 4-55), а затем следуют, как пока-
зано пунктиром, до пересечения с верти-
кальной линией ta в правой верхней чет-
верти. Точка пересечения этих линий
указывает действительную темпера-
туру tT на выходе из топки. Если при-
нятое предварительно и найденное /т
не совпадают, указанные операции по-
вторяют до полного совпадения обоих
значений /т.
Рис. 4-56. Угловой коэффициент облуче-
ния:
1 — с учетом излучения обмуровки при
I > 1,4 d; 2 — то же, при I = 0,8 d\ 3 —
то же, при /=0; 5 d\ 4 — то же, при
I = 0; 5 — без учета излучения обмуровки
при I > 5 d
ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА
Анализ и контроль процессов
горения
Горение топлива—по материальному
и тепловому балансу химических реак-
ций— различают полное и неполное.
Определение количества воздуха, не-
обходимого для сжигания топлива,
и образующихся при этом продуктов
сгЬрания ведут на 1 кг рабочей массы
топлива (табл. 4-37).
Если известны теплота сгорания и
влажность топлива (например, из серти-
фиката на топливо), объемы воздуха Ув
и дымовых газов Уг можно определить
по формулам:
VB = av* и Vr = Vti + AV,
где для жидкого топлива
V0 = 1,097-10- 3QP + 0,0066Гр— 0,04; i
ДУ°= 17-10—5Q₽ + 0,0124UZp — 0,098.
Расчет объемов воздуха и газов по
составу и влагосодержанию сухих про-
дуктов сгорания. Состав сухих продук-
тов сгорания
RO2 + О2 4- СО |- Н2 4 СтНл Ь
+ N2 - 100%,
где RO2= СО2 + SO2.
Влагосодсржание дымовых газов dr
определяется в весовых процентах (или
в г,кг) на сухие газы.
В табл. 4-38 приведены формулы,
с помощью которых по элементарному
составу топлива, объемному составу су-
хих продуктов сгорания и влагосодер-
жанию дымовых газов можно опреде-
лить расход воздуха и коэффициент его
избытка, объемы газов и другие показа-
тели процесса горения топлива. Для
полного анализа могут быть использо-
ваны газоанализаторы с дожиганием,
а для определения влагосодержания —
психрометры.
Полный анализ газов (при a > 1) мо-
жет быть выполнен с помощью двух
газоанализаторов типа ГХ-1 с установ-
кой перед одним из них электрической
дожигательной печи.
Точка росы продуктов сго-
рания. При сгорании серы топлива
образуется серный ангидрид, который
Объемы воздуха и продуктов сгорания жидких топлив
(при коэффициенте избытка воздуха а=1 и влагосодержании dB = l%)
Топливо ^с.в о ^с.г VH2O ДИН П
Дизельное • . . • , . 11,19 1,61 8,84 10,45 1,46 0,18 12, г9
Соляровое масло . . . , 11,08 1,62 8,76 10,38 1,41 0,18 11,92
Моторное Мазут флотский: 11,04 1,62 8,72 10,34 1,38 0,18 11,90
Ф5. „ , 11,00 1,61 8,69 10,30 1,39 0,18 11,87
Ф12 . . 11,00 1,61 8,69 10,30 1,39 1,24 0,18 11,87
Мазут малосернистый 40 10,77 1,64 8,51 10,15 0,17 11,56
Мазут сернистый 40 . . . 10,73 1,64 8,48 10,12 1,23 0,17 11,52
Мазут высокосернистый 40 П >им’е ч а и и е. В таб ООО 10,49 лице npi 1,59 иияты обо: 8,29 гначепия: 9.88 1,21 0,17 11,26
^с.в» ^с.г> Vr —объемы соответственно сухого воздуха, сухого дымового газа и дымо- о вого газа (с учетом содержания водяных паров), нм91кг\
д^НаО~объем водяных паров в воздухе при теоретическом расходе (а = 1 1 кг топлива, нл<з/кг; ООО ’ ) на
^ROa» ^N2> ~ объемы соответственно трехаТомных газов (суммы углекислого и иистых газов), азота и водяного пара, нм*{кг. Индекс ° указывает, что объем определен при а-1. сер-
Таблица 4-38
Определение объемов воздуха, удельного веса и парциальных давлений
дымовых газов по данным газового анализа
Химическая неполнота горения топлива Размер- ность
• Есть Нет
V°c в = 0.0889ЯГ* 4- 0.265Н* - 0,0330* У°С' в = 0.0889К* + 0,265Н* - 0,0330* нм31кг
Од = Оа- 0,5 (СО + Но) - (0,25л 4-m) CmH/z <4 = °2 А %
N„ = 100 - (Ro2 + о2 + со + н2 + стня) n2 = ioo-(ro2+o2) %
1 а 1 -
од 79 J2 21 , 0.8N Р ] 79 Оа 21 .. 0,8Np ’'с. г
ve.B=<B V в=а/о с* в с. в нм9 кг
К* vc. г= 0,54(RO + СО + ^С Н \ к* Vq- г “ 0,54RO2 нм9,,кг
KRo2 = 0,01R02Kc.r VRO2 = 0,01RO2Vc.r нм9!кг
Химическая неполнота горения топлива Размер- ность
Есть Нет
Vo2 = 0.0Юа ис.г иО2 = 0,01О2ис.г нм31кг
nco = o,oi со ис г | ^со = ° нм3, кг
VH2 = 0,01H2Vc.r ^н2 = ° нм3, кг
Vo Н =°-01CmHnVZr г m п с. г VC Н = 0 111 п нм3, к г
гК2 = о,ошгис.г rN2 = 0.01N3l/C-r нм3 кг
’/Н2О = °.°124,с.г1/с.г‘<г Ин2о = 0,0124fс. ГИС rdr нм3 кг
Иг = Ис. г + ИН2о иг = ис. г + иНа0 нм3, кг
VB = (l + 0,016JB)Kc.r Ив = (1 + 0,016dB) ис,г нм3, кг
Тс. г = 1*77 В02 + J’429 °2 + *’25 С0 + + 0,09 Н2 + 0,717 СН4 + 1,257N2 тс г = 1,977 RO, 4 1,429 О2 + 1,257 N, кг нм3
1 + 0,01dr Тг — к. г j + o,O124Jr * Состав топлива уточнен по <74. I + о,оиг 7г ~ Тс. г j + 0>0124Jr к г, нм3
повышает температуру конденсации во-
дяных паров на поверхностях нагрева
(точку росы) и вызывает коррозию эко-
Рис. 4-57. Влияние серного ангидрида на точку
росы дымовых газов
номайзеров и воздухоподогревателей
(рис. 4-57). Точка росы рассчитывается
по формуле
tp = ts + 98,5
где t8 — температура конденсации водя-
ных паров, °C;
Sp— содержание серы в топливе, %.
Объемы некоторых газов, образую-
щихся в результате химической непол-
ноты горения, определяют по характе-
ристикам топлив.
В табл. 4-39 даны, следующие харак-
теристики топлив:
1) приведенный углерод на горючую
массу топлива, %
Кг = сг + 0,375Sr;
2) характеристика рт, определяемая
по элементарному составу топлива (ра-
бочей, сухой пли горючей массы),
« _ о о7 Нг — 0,126 (Ог — 0,31Nr) ,
рт — ------------Н
+ 0,005.
Характеристики энергетических жидких топлив
Топливо Кг, % ₽т RO™ax о о 3 СО X лг-103 ДЮ5 f
Дизельное Соляровое масло Моторное Мазут флотский: Ф5 Ф12 Мазут малосернистый 40 ... . Мазут сернистый 40 Мазут высокосернистый 40 . . . 86,4 86,6 86,7 86 86,8 88 88 86,5 0,362 0,348 0,342 0,342 0,342 0,302 0,298 0,303 15,42 15,57 15,65 15,64 15,64 16,13 16,17 16,12 21,85 22,18 22,30 22,30 22,30’ 23,30 23,40 23,26 5,23 5,30 5,34 к..--. 5,36 5,36 5,55 5,56 5,48 5,94 5,78 5,73 5,81 5,81 5,29 5,3 5,28 47,6 48,4 48,7 49 49 50,5 50,8 50
По данным полного анализа газов
можно определить характеристику то-
плива рг по формуле
_ 21 — RO2 — О2 — 0,6 СО
1 r RO3 + СО + т СтН„ +
0.185Н, + 0,14„ Ст Н„
RO2 + СО + т Нд ’
при ЭТОМ Рг=Рт (<74 = 0).
Если Рг=/=Рт, то это означает, что
6/4=/= 0, состав топлива принят неточно
или неправильно найден состав газов.
В тех случаях, когда состав топлива
известен, при неравенстве рт и рг и при
неполном анализе газов можно опреде-
лить количество одного из газов рас-
четом.
В тех случаях, когда состав топлива
установлен недостаточно точно, уточнить
его можно по данным полного анализа
газов, по зависимостям для рт и рг;
3) максимальное содержание углекис-
лоты и сернистого газа RO^ax (при а=1
и <7з=О) и окиси углерода СОтах (при
СО2 + О2=О и О2=О), %'
пртах __ 21 готах_ 21
R°2 -г+к со
Правильность результатов анализа га-
зов можно контролировать непосред-
ственно во время замеров по RO2, вели-
чина которого не должна превышать
RO™ax, указанного в таблице; сумма
RO2+O2 должна быть всегда меньше
21%;
4) коэффициенты х, А и f для опре-
деления потерь тепла с уходящими га-
зами и от химической неполноты горе-
ния (см. «Тепловой баланс»).
Примеры использования характеристик
топлива для контроля полноты горения.
Элементарный состав сжигаемого то-
плива известен по данным анализа. По
газовому анализу определены только
RO2 и О2. Потери от механической не-
полноты горения отсутствуют или не
учитываются.
Определяем 0Т и 0Г, приняв СО=0,
Н2=0 и Ст^п==0«
При
Рт > Рг — неправильный анализ газов;
рт = рг — в продуктах сгорания отсут-
ствуют СО, Н2 и СтНп.
Рт < рг — в продуктах сгорания присут-
ствует СО или СО и Н2 и
СщН п-
Считая, что в дымовых газах нахо-
дится только СО, количество его (в %)
можно определить по формуле
21 — ₽RO2 — (RO2 + O2)
0,6 + ₽т
Значение СО и а для топочных мазу-
тов 40 (малосернистого и высокосерни-
стого) при рСр=0,306 можно определить
по номограмме (рис. 4-58). Например,
по результатам газового анализа имеем
СО2=7%; СО2+О2= 17,4%, тогда по
номограмме находим СО=1,5% и
а=1,9.
Тепловые балансы котлов и ДВС
Теплосодержание дымовых
газов на I кг топлива при темпера-
туре /
7г= VROa (ссо/) + yN, (CN?) + • • • +
+ унао (сн2о0 + • • • • ккал)кг,
где (<W)' (CN?) и г Д--тепло'
содержание 1 нм3 соответствующего
газа.
Теплосодержание воздуха
/в = Ув(с/)в ккал/кг, где (с/)в —
теплосодержание 1 нм3 воздуха при
влагосодержании dB = l% (табл. 4-40).
Таблица 4-40
Теплосодержание газов и воздуха
(см. рис. 4-1)
о о сЛ О « и * к Z С? <3 •3. « ,СО(р) 6J = 3 ккал, нм3
100 40,6 31 31,5 36 31,6
200 85,4 62,1 63,8 72,7 63,6
300 133,5 93,6 97,2 110,5 96,2
400 184,4 125,8 131,6 149,6 129,4
500 238 158,6 167 189,8 163,4
. 600 292 192 203 231 198,2
700 349 226 240 274 234
800 407 261 277 319 270
900 466 297 315 364 306
1000 526 333 353 412 343
1100 587 369 391 460 381
1200 649 405 430 509 419
1300 711 442 469 560 457
1400 774 480 508 611 496
1500 837 517 548 664 535
1600 900 555 588 717 574
1700 964 593 628 771 613
1800 1028 631 668 826 652
1900 1092 670 709 881 692
2000 1157 708 750 938 732
2100 1222 747 790 994 772
2200 1287 786 832 1051 812
Теплосодержание продук-
тов сгорания — для жидких топлив
можно с достаточной точностью (до
0,5%) определить с помощью /— /-ди-
аграммы (рис. 4-59, см. также рис. 4-1)
~r- = /п = k{k2I ккал\нм\
V г
где k\ и k2 — поправки на коэффициент
избытка воздуха, опреде-
ляемые по рис. 4-59;
/г — теплосодержание продук-
тов сгорания на 1 кг то-
плива, ккал/кг\
Vr — объем продуктов сгора-
ния, нм?/кг\
/и — теплосодержание продук-
тов сгорания при а=1,15
и соответствующей тем-
пературе (определяется по
рис. 4-59).
По совмещенной шкале диаграммы
определяют теплосодержание продуктов
сгорания газа при а = 1,15 и заданной
температуре /, а затем по графикам
находят поправки kx на коэффициент
избытка воздуха и k2 на род топлива.
Уравнение прямого теплового баланса
парового котла
SQP^IOOQ,,
где В — часовой расход топлива, кг/ч\
обратного теплового баланса
100 = + + ft +
здесь Т|к в %.
Соответственно выражения для к. п. д.
записываются по «прямому» балансу
’Ik =100—^—%
и по «обратному» балансу
’Ik = 100 — (?з + «з + + ?б)
Здесь для котла Qi=Dne G’ne — *пв) +
4-Рохл 0'охд — /пв) ККал/ч.
Due и Dox л — количество перегретого и
охлажденного пара, кг/ч;
1’пв, t'ne, 1‘охл — теплосодержание пита-
тельной воды, поступаю-
щей в экономайзер котла,
перегретого и охлажден-
ного пара, ккал/кг.
Рис. 4-59. Диаграмма I—t для продуктов сгорания (с поправкой на коэффициент избытка
воздуха):
1 — жидкие топлива; 2 — генераторный газ
При определении температура t про-
дуктов сгорания по их теплосодержанию
/п = у- идут обратным путем.
Тепловые балансы парового котла
и ДВС составляют по отношению к низ-
шей теплоте сгорания на рабочую массу
топлива Q|}; слагаемые баланса относят
к располагаемому теплу QT = Q₽.
В (ккал/ч), одному кг топлива (ккал/кг),
одной э. л. с. или выражают в долях
(%).
Потери тепла. С уходящими
газами (рис. 4-60)
02 =
/ух аух4 СА100
QS
где /Ух — теплосодержание дымовых га-
зов при коэффициенте из-
бытка воздуха аУх и темпера-
туре дымовых газов /ух на
выходе из последней поверх-
ности нагрева котла;
7^в — теплосодержание теоретически
необходимого количества воз-
духа при температуре txx на
входе в воздухоподогреватель
(или цилиндр двигателя);
ст — теплоемкость топлива, ккал/KSi
t? — температура топлива, °C.
Рис. 4-60. Зависимость потерь с уходя-
щими газами от избытка воздуха и тем-
пературы уходящих газов:
tr — tB — разность температур уходящих
газов и холодного воздуха
Для /Ух в пределах 100—400е С н
аУх = 1,14-2, q2 можно приближенно
определить по формуле
= ro2 + со + Л (<ух ~ /хв)’
где х и Д — принимаются по табл. 4-39.
Ошибка в оценке влажности топлива,
составляющая 1%, приводит к относи-
тельной ошибке величины около 0,1%.
Из-за химической непол-
ноты сгорания
1,866/<₽
'------------х
QP(RO2 + CO + CH4)
X (3020 СО + 2579Н, + 8555СН.+ ..
а при наличии в продуктах сгорания
только СО
_ СО
9,-7 RO, + СО ’
где
1,866-3020/(р
QS
Значения f для различных топлив при-
ведены в табл. 4-39.
Низшая теплота горения горючих га-
зов (в ккал! нм3) составляет для:
С0 = 3020; Н2=2579; СН4=8555; С2Н4 =
= 15226; С3Н8=21795; C4Hw=25338;
СБН12 = 34890.
При а =1,5 и содержании в продуктах
сгорания 0,2% горючих газов (точность
замера состава газа с помощью газо-
анализатора типа ГХ-1) ошибка в опре-
делении qz составляет для: СО — 1%;
Н2 —0,8%, СН4 —2,7%; С2Н4 —4,85%,
С3Н8-7%; С4Н10 —9%; С5Н12- 11%.
Из-за механической непол-
ноты сгорания — для жидкого
топлива 6/4^0.
В специальных испытаниях и при на-
ладке процессов горения q^ находят как
долю несгоревшего углерода (Д С, %) —>
используя коэффициенты 0Т и 0Г;
ДС = /<Г-/<Г1
где Кг, Kri — определяют соответственно
по составу топлива и дан-
ным полного анализа газов.
Тогда
Q4 __ 8100-Ас
QS
От наружного охлажде-
ния — q$ определяется при полном ис-
пытании котла как остаточный член
теплового баланса (включает неточно-
сти определений составляющих ба-
ланса).
^5 = ЮО — (7)к + ft + ?з + 4 Яь) % •
При достаточно точном определении
отдельных потерь величина небаланса
для парового котла:
Яь^
0,4/74
Q
где Як — поверхность нагрева котла;
Q — теплопроизводительность ко-
тла, млн. ккал!ч.
Величину ^5 для номинальной на-
грузки котла можно определить по гра-
фику (рис. 4-61). Для эксплуатационных
нагрузок, отличающихся от номиналь-
ной.
н D
где Da и Z) — номинальная и действи-
тельная паропроизводи-
тельность котла.
Рис. 4-61. Потери тепла котлом в окружаю-
щую среду:
1 — котел с двойной обшивкой; 2 — котел с
одинарной обшивкой
Сжигание обводненных мазутов. Не-
смотря на возможность сжигания обвод-
ненного мазута (с содержанием воды
до 50%) необходимо обеспечивать мини-
мальное содержание влаги в топливе.
Обводненные нефтепродукты можно
сжигать при условии равномерного рас-
пределения воды по объему топлива.
Достаточно устойчивая водотопливная
эмульсия получается при интенсивном
перемешивании воды с топливом в рас-
ходной цистерне. В барботажное устрой-
ство подают пар, воздух или парогазо-
вую смесь. Необходимо тщательно сле-
дить за температурой подогрева, чтобы
не допускать вспенивания мазута.
Сжигание жидкого топлива с малыми
коэффициентами избытка воздуха. При
сжигании мазута с коэффициентом из-
бытка воздуха а =1,01 + 1,02 можно зна-
чительно снизить концентрацию SO3
в продуктах сгорания и интенсивность
коррозии элементов котла (воздухо-
подогревателя, экономайзера). «Кислот-
ная точка росы» при этом достигает
«водяной точки росы».
Для эффективного сжигания серни-
стых мазутов с малыми коэффициентами
избытка воздуха необходимо обеспечить
быстрое и совершенное смешение воз-
духа с мелкодисперсным топливом. При
этом снижаются потери от химической
и механической неполноты сгорания
топлива: qs+</4^0,34-0,4%.
При стехиометрическом горении (а =
= 1,0) потеря с уходящими газами за-
висит только от их температуры (см.
рис. 4-60).
Быстрое и совершенное смесеобразо-
вание достигается путем разделения
всего потока воздуха на первичный и
вторичный, увеличением скорости воз-
духа (до 80—85 м!сек) и энергичной
закруткой его в топочных устройствах.
Для наладки топочных устройств ис-
пользуется хромотографический анализ
газов.
ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Тепловые схемы
пароэнергетических установок
Типы тепловых схем. Тепловая схема
показывает связи энергетического обо-
рудования по пару различных парамет-
ров, конденсату, питательной и доба-
вочной воде. Принципиальная тепловая
схема содержит только основные эле-
менты и арматуру, показывает направле-
ния потоков рабочего тела и тепло-
носителей в последовательности процес-
сов энергетических преобразований
(пар—конденсат). Полная тепловая
схема показывает связи (коммуникацию)
основного и вспомогательного оборудо-
вания (включая резервное), принципи-
альные схемы основных трубопроводов
(паровых, конденсатно-питательного,
дренажей и др.), емкости, расположение
арматуры и средств автоматического ре-
гулирования ПТУ. На тепловой схеме
указываются параметры и расходы
пара, конденсата и питательной воды
для номинального режима ПТУ.
На рис. 4-62 показана принципиальная
тепловая схема ПТУ судов типа «Ле-
нинский комсомол». Для ПТУ танкеров
типа «Прага» — «София» схема отли-
чается применением двухступенчатого
регенеративного подогрева питательной
воды (без ПВД) и паровым подогревом
котельного воздуха (от II отбора).
Конденсатно-питательные системы.
Открытая система питания
имеет теплый ящик, в котором нахо-
дится резервный запас питательной
рез конденсатор. При увеличении на-
грузки весовое содержание воды в котле
уменьшается в связи с ростом паросо-
держания, происходит «набухание» воды,
что вызывает повышение уровня в кол-
лекторе. При этом часть конденсата
сбрасывается регулятором уровня
Рис. 4-62. Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки (суда типа .Ленинский
комсомол"):
1 — главный котел; 2 — ИГК; 3 — подогреватель питательной воды ИГК; 4 — пар на систему
.грязных* конденсаторов; 5 — теплый ящик; 6 — питательный насос ИГК; 7 — ТВД; 8 — ТНД;
9 — главный конденсатор; 10 — главный циркуляционный насос (ГЦН); 11 — главный конден-
сатный насос (ГКН); 12 — главный [эжектор (ПЭЖ); 13 — эжектор ИКВ; 14 — конденсатор
ИКВ; /5 — эжектор отсоса пара ‘‘от концевых уплотнений; 16 — испарительная установка
(ИКВ); /7 — подогреватель низкого давления (ПНД); 18 — сборник .горячих" конденсатов;
19 _ дренажный насос; 20 — цистерна дистиллята; 21 — деаэратор; 22 — главный турбопита-
тельный насос: 23 — подогреватель высокого давления (ПВД); 24 — вспомогательные ПЭЖ;
25 — конденсатный насос; 26 — вспомогательный конденсатор; 27 — турбогенератор
воды, позволяющий регулировать произ-
водительность питательного насоса не-
зависимо от количества поступающего
конденсата. Добавочная вода подается
через конденсатор. Основной недостаток
открытой системы питания — насыщение
конденсата кислородом воздуха (дости-
гает 8—10 мг!л).
Полузакрытая система пи-
тания имеет уравнительную цистерну
между конденсатным и питательными
насосами. Добавочная вода подается че-
в уравнительную цистерну. При сниже-
нии нагрузки котла паросодержание
в его циркуляционном контуре и уровень
воды в коллекторе уменьшаются; в ре-
зультате открывается питательный кла-
пан и повышается производительность
питательного насоса. Падение уровня
в конденсаторе компенсируется подачей
воды из уравнительной цистерны.
Конденсатная система от
конденсатора до промежуточной емкости
(деаэратор) или питательного насоса
включает ряд теплообменников (охла-
дители эжекторов, сальниковый подогре-
ватель, конденсатор испарительной уста-
новки, охладитель дренажа, подогре-
ватель питательной воды низкого
давления), имеет систему автомати-
ческого регулирования уровня в конден-
саторе и рециркуляции конденсата.
чают питание от вспомогательного порш-
невого насоса или главного питатель-
ного насоса, которые принимают воду
из уравнительной цистерны.
Стояночный режим судна при работе
турбогенераторов и без обогрева урав-
нительной цистерны характеризуется
значительным повышением содержания
Рис. 4-63. Схема бсздеаэраторной конденсатно-питательной системы (суда типа
,С. Боткин"):
/ — главная турбина; 2 — главный конденсатор; 3 — главный конденсатный насос;
4 — вспомогательный эжектор; 5 — вспомогательный конденсатный насос; 6 — кон-
денсатор турбогенератора; 7 — турбогенератор; 8 — главный котел; 9 — уравни-
тельная цистерна; 10 — питательный насос; 11 — подогреватель питательной воды;
12 — конденсатор испарительной установки; 13 — охладитель конденсата; 14 — глав-
ный эжектор; 15 — подогреватель и охладитель конденсата испарительной уста-
новки; 16 — термокомпрессор и эжектор испарительной установки; 17 — дренаж-
ный насос; 18 — сборная цистерна конденсата вспомогательных потребителей;
19 — вспомогательный стояночный конденсатор; 20 — система подогрева топлива,
масла, отопления и бытовых потребителей пара; 21 — стояночный паровой поршне-
вой питательный насос
Конденсатно-питательная система
турбоходов типа «С. Боткин» (рис. 4-63)
без деаэратора, полузакрытая, имеет
уравнительную цистерну и регулятор
поплавкового типа, поддерживающий
необходимое заполнение конденсатной
системы по уровню в конденсаторе.
Питательная система имеет поплавко-
вый (динамический) регулятор, сбрасы-
вающий избыток воды после насоса
в уравнительную цистерну.
На стояночном режиме котлы полу-
кислорода в питательной воде. При тем-
пературе воды в цистерне 30—50° С кон-
центрация кислорода составляет 7—
10 мг!л\ при повышении температуры
воды в ходовом режиме (до 80—90° С)
концентрация кислорода уменьшается до
0,02—0,25 мг!л в результате сбросов
подогретой воды или при использовании
змеевиков парового обогрева.
3.а крытая система питания
с деаэратором (рис. 4-64). В схеме
цикла пар — конденсат имеются три по-
следовательно включенных аккумуля-
тора воды: котел, конденсатор и терми-
ческий деаэратор, в которых уровни
поддерживаются автоматически; в де-
аэраторе установлены также предельные
регуляторы верхнего и нижнего уровней.
Уровни воды регулируются в конденса-
торе дросселированием на нагнетании
конденсатного насоса и рециркуляцией
конденсата, а в деаэраторе — перепус-
ком конденсата из напорного трубопро-
вода конденсатного насоса в уравни-
тельную цистерну или сбросом части
конденсата из цистерны в главный
(вспомогательный) конденсатор. В дру-
гих вариантах схемы при снижении
уровня в деаэраторе к нему подается
дистиллят из уравнительной цистерны
Рис. 4-64. Схема закрытой системы питания:
1 — котел; 2 — испаритель; 3 — цистерна горя-
чих конденсатов; 4 — дренажный насос; 5, 13 —
регуляторы уровня; 6 — уравнительная цистерна;
7 — клапан; 8, 10 — предельные регуляторы
уровня; 9 — деаэратор; 11 — двухходовой клапан;
12 — конденсатор; 14 — турбина
через цистерну горячих конденсатов
перекачивающим насосом.
Дистиллят из испарителя подается на
деаэратор через цистерну горячих кон-
денсатов. Когда в деаэраторе достигнут
верхний предельный уровень, двухходо-
вой клапан перепускает конденсат из
нагнетательного трубопровода в уравни-
тельную цистерну: при понижении
уровня в деаэраторе до нижнего пре-
дела включается дополнительное пита-
ние на конденсатор из уравнительной
цистерны. Современные суда оборуду-
ются агрегатированными системами за-
крытого питания (например, фирмы
<Вир» и др.).
Типы ступеней подогрева питатель-
ной воды: поверхностные, смесительные
и условно-смесительные. Поверх-
ностная ступень, как правило,
с отводом конденсата греющего пара
в нижерасположенную ступень. Услов-
но-смесительная ступень —
основной подогреватель смесительного
типа, конденсат греющего пара отво-
дится в вышерасположенную ступень
при помощи дренажного насоса.
Таблица 4-41
Характеристики тепловых схем
Признаки классификации Характеристики
Особенности цикла ПТУ а) обычные (про- стые) циклы, в кото- рых не применяется промежуточный (вто- ричный) перегрев па- ра и сепарация влаги; б) циклы с проме- жуточным перегревом пара; в) циклы с проме- жуточной сепарацией влаги
Способ и сте- пень использова- ния регенерации тепла Схемы с отборами пара от главного дви- гателя или с исполь- зованием отработав- шего пара вспомога- тельных механизмов, комбинированные схемы
Тип привода вспомогательных механизмов Паровой, электри- фицированный, ком- бинированный
Тип и число по- догревателей пи- тательной воды, система деаэра- ции Схемы с поверх- ностными и смеши- вающими подогрева- телями, комбиниро- ванные—с деаэрато- рами питательной воды или без них
Тип конденсат- но-питательной системы Закрытая, полуза- крытая или открытая
Способ подогре- ва котельного воз- духа С газовым или паровым подогревом воздуха (главные котлы типа КВ Г-34)
Система подго- товки добавочной воды Схемы с испари- тельными установка- ми, включенными в общую тепловую схе- му, или автоном- ными
Подача пара на вспомогательные механизмы, в си- стему подогрева топлива и т. п. Схемы с парогене- раторами испаритель- ного типа и системой «грязных» конденса- тов или без них
Определение расхода пара и экономических
показателей пароэнергетической установки
Показатели Определение
«Видимый» расход пара (теп- ла) на отдельные потребители Истинный расход пара (тепла) Часовой расход пара (паро- производительность котлов) Коэффициенты количества от- боров (относительные количе- ства пара, отбираемого из сту- пеней отбора) Коэффициенты «качества от- боров» (отношение величины теплоперепада до отбора ко всему теплоперепаду, ис- пользуемому в главном двига- теле) Коэффициенты недоиспользо- вания пара отбора Истинный расход пара на главный двигатель Характеризует экономичность работы данного потре- бителя вне его связи с работой всей установки. Опреде- ляется непосредственными замерами при испытаниях Примечание. Сумма «видимых» расходов в об- щем случае не представляет расход пара (тепла) на установку и паропроизводительность котлов, так как часть механизмов и аппаратов работает паром из отбо- ров или их отработавший пар отводится в ступени дви- гателя Количество пара (тепла), на величину которого уве- личивается расход в установке из-за работы данного потребителя (главный двигатель, вспомогательные меха- низмы и аппараты) °уст =°гИСд + 2?ИвСТ = °пер + Оох+ Онас«г/,. где£)”Сд и Z)”CT — истинный расход пара на главные дви- гатели и на вспомогательные потреби- тели и утечки; ^пео’ ^ох’ ^нас“ Расходы пара соответственно перегре- того, охлажденного и насыщенного т . л лист г. д Здесь Do. т — величина отбора пара в n-й ступени; определяется по уравнениям тепловых ба- лансов ступеней подогрева или замерами расходов пара либо конденсата ф — hn- 1°~ 1°т п "о zo-zon (рекомендуемые значения ф см. табл. 4-43), где io, /от, ion — энтальпии соответственно свежего пара, пара отбора и отработавшего = 'от ~;оп = _ ф *П 1 — 1 'П 0 оп 632 АГ где Do= н —расход пара на главный двигатель, по"о е работающий без отборов, к.г/ч\ Do. т —величина отбора пара в л-й сту- пени, кг/ч. В относительных величинах "д Здесь рИСТ г. д ХГ. д Dq •
Показатели Определение
Истинный расход тепла на главный двигатель Относительная экономия от регенерации Количество пара, поступаю- щего в конденсатор Суммарный расход пара на установку (паропроизводитель- ность котлов) Расход топлива на установку Эффективный к. п. д. энер- гетической установки * См. «Методика теплотех ЦНИИМФ, 1962 г. CI = « о - Д« “ Dr"" ('о -1 п. в) где Qo — расход тепла на главный двигатель, работающий без отборов, ккал/ч\ AQ”=Q0 — QplcJ — уменьшение в расходе тепла, вызван- ное регенерацией, ккал/ч Для схем без парового подогрева воздуха . _ , . Jo ~ fn. в о ~1 |Хг Д' Г-1 ’ ‘о к где io, in.*, 1к— энтальпия соответственно свежего пара, питательной воды, конденсата, ккал/кг\ по уравнению теплового баланса: к “ ‘о. п - «к ’ где ГРох — расход охлаждающей воды, м^/ч (опреде- ляется по характеристике циркуляционного насоса); ti и t2 — температура забортной воды на входе и выходе, °C; у в, св —удельный вес и теплоемкость морской воды; io. п, /к — энтальпии отработавшего пара и конденсата; io. п — 1к-5354-540 ккал/кг; DycT = Хг. д (Do + где — сумма произведений «видимых» расходов пара на вспомогательные потребители и редукционных коэффициентов, учитываю- щих соотношение между «видимыми» и истинными расходами пара ♦; где Фуст = ^уст (Zo “ zn. в); 7]к — к. п. д. котлов 632,3 Ъ <?"' где Ъе = ^кЦл. с-ч. е нических испытаний судовых паротурбинных установок»,
Рекомендуемые значения коэффициентов качества отборов
(номинальный режим)
Коэффициенты Схема регенерации
трехступенчатая двухступенчатая одноступенчатая
Фз t: 0,25-0,29 0,47-0,50 (1,4-1,45) фа 0,34-0,36 (1»8-?1,9) фа 0,48-0,50
2500
20000 25QQD 3000Д &5QPP Ш00 45000 рк,кг/ч
Рис. 4-65. Характеристики 2-й и 3-й ступеней отбора пара в ГТЗА типа ТС-2:
1 — общий расход пара на деаэратор; 2 — расход пара отбора на воздухоподогреватель; 3 —
расход пара отбора на деаэратор; 4 — расход пара отбора на испаритель .грязных* конденса-
тов (И ГК)
Переменные режимы ПТУ. Изме-
нение расхода и параметров
пара в отборах.
В различных эксплуатационных режи-
мах изменяется расход пара на ГТЗА
(D-г), турбогенераторы (Dтг) и тепло-
вые потребители (Da). При этом соот-
ветственно изменяются расход и пара-
метры пара в отборах ГТЗА (£>от, Рот)
и в конденсаторе (£)«, рк). На рис. 4-65
и 4-66 для ПТУ танкеров типа
Рис. 4-66. Расход пара отбора на ПНД
(ТС-2); DK — расход пара на конденсатор
«Прага»— «София» показаны расходы
пара в отборах (£>от на деаэратор, воз-
духоподогреватель, ИГК, ПНД). При
повышении давления в конденсаторе
особенно значительно снижается вели-
чина отбора в ПНД, что существенно
сказывается на экономичности ПТУ.
Изменение суммарного отбора пара
2/)0т в зависимости от расхода пара на
ГТЗА £>т и давления в конденсаторе
рк для ТС-1 судов типа «Ленинский
комсомол» показано на рис. 4-67.
Расход тепла, пара и то-
плива.
Теплоэнергетические характеристики —
зависимости между количеством затра-
чиваемой энергии (пар, топливо, тепло)
и получаемой эффективной мощностью
(ГТЗА, турбогенераторы); могут отно-
ситься только к ГТЗА (турбогенератору)
или к ПТУ в целом. Характерные ре-
жимы: конденсационный (без отборов
пара), с регенеративными и производ-
ственными (на ИГК, ИКВ) отборами
(см. рис. 4-70).
Паровые расходные характеристики
(диаграммы режимов) — зависимости
расхода свежего пара на ГТЗА (турбо-
генераторы) от развиваемой мощно-
сти N9, параметров пара и вакуума
в конденсаторе, параметров и величины
отборов (см. гл. 8).
Для ПТУ, работающей без отборов
пара от ГТЗА (турбогенератора) или
отвода отработавшего пара вспомога-
тельных механизмов в промежуточные
ступени ГТЗА (турбогенератора), «види-
мые» и «истинные» расходы совпадают
(см. табл. 4-42). В ПТУ с отборами
пара измеренные «видимые» расходы
20 1—1-----------------------------------------1-----.
' 30,0 35,0 ЩО Пт, т/Ч
Рис. 4-67. Зависимость расхода пара в отборах
от расхода пара на ГТЗА (ТС-1) и давления в
главном конденсаторе:
а — с учетом расхода пара на ИГК и ИКВ; б —
без учета расхода пара на ИГК и ИКВ
пара (см. табл. 4-44) не соответствуют
«истинным» расходам. В тех случаях,
когда не представляется возможным
определить производительность котлов
путем непосредственного замера расхода
пара (или конденсата), составляется
тепловой баланс расходов пароэнергети-
ческой установки (см. табл. 4-42, также
«Методику теплотехнических испытаний
судовых паротурбинных установок»,
ЦНИИМФ, 1962 г.).
Тепловые и топливные расходные ха-
рактеристики — зависимости расхода
тепла (топлива) от развиваемой эффек-
тивной мощности ГТЗА.
«Видимые» расходы пара на отдельные потребители ПТУ танкеров типа
«Прага» — «София»
(режим номинальной мощности)
Потребители пара .Видимый* расход пара, т/ч Давление пара, кгс1см* Источник подвода пара
ГТЗА , 57,6 40,5 Перегретый пар из котла, to «460° С
Турбогенератор 4,1 40,5 То же
Турбопитательный насос 3,1 41 Охлажденный пар из котла, to«290® С
Главный эжектор (ПЭЖ) 0,24 17 Охлажденный редуцирован- ный пар из котла
ПЭЖ вспомогательного кон-
денсатора 0,18 17 Го же
ПЭЖ испарительной уста-
новки 0,05 17 »
ПЭЖ отсоса пара от 0,25
уплотнений 17 »
Испарительная установка «грязных» конденсатов 1,3 8,7
(ИГК) III ступень отбора (ТВД)
Паровой воздухоподогрева- 3,5 4,0
тель II ступень отбора
Деаэратор 4,3 3.0 3,1 т!ч — от турбопитатель- ного насоса, ~ 1,2 т/ч — от-
Подогреватель питательной воды низкого давления . . . 2,6 0,8 бор из II ступени Отбор из ТНД (I ступень отбора)
икв 1,4 0,8 То же
На рис. 4-68, 4-69 приведены ха-
рактеристики расхода тепла и топлива
в ПТУ; на рис. 4-70 изменения удель-
ного расхода топлива и эффективного
к. п. д. в конденсационном (без отбо-
ров) и регенеративном режимах тепло-
вой схемы ПТУ (суда типа «Ленинский
комсомол»).
Рис. 4-68. Расход тепла и топлива в ПТУ (суда
типа „Ленинский комсомол"):
1 — удельный расход топлива на ПТУ; 2 — рас-
ход топлива на милю плавания; 3 — удельный
расход тепла на ПТУ; 4 — то же, на ГТЗА
Рис. 4-69. Характеристики расхода топлива в ПТУ танкеров типа „Прага* — „София14:
1 — расход топлива в ПТУ без отборов; 2— то же, при работе с отборами; 3 — удельный расход
топлива на милю плавания, режимы без отборов; 4 — то же, режимы с отборами; 5 — удельный
расход топлива на ГТЗА при отключенных отборах; 6 — то же, с отборами
Рис. 4-70. Удельные расходы топлива и эф-
фективный к. п.тд. -ПТУ при конденсацион-
ном (beK, t\eK) ^регенеративном (Ье, rjg ре-
жимах (суда^типа „Ленинский комсомол*)
Тепловые схемы утилизационных
установок
Тепло отработавших газов главных и
вспомогательных дизелей используется
в утилизационных котлах (УК) для ге-
нерирования пара низких параметров,
потребляемого для судового отопления,
в системах подогрева топлива, масла и
воды, мойки танков, а также для вспо-
могательных турбогенератора и механиз-
мов.
Оптимальные параметры пара УК при
установке утилизационного турбогенера-
тора (УТ) составляют: давление 8—
10 кгс1см2\ температура 240—260° С; тем-
пература уходящих газов 170—180° С.
При глубокой утилизации тепла отра-
ботавших газов утилизационная уста-
новка в ходовом режиме может пол-
ностью заменять вспомогательный котел,
в зависимости от типа и мощности
главных двигателей — полное или час-
тичное замещение дизель-генераторов.
Нормативными материалами для мор-
ских судов рекомендуются следующие
области применения глубокой утилиза-
ции тепла выпускных газов малооборот-
ных дизелей: сухогрузные суда: дизели
с прямоточной продувкой При л^е>
>5500 квт\ дизели с контурной продув-
кой при Afe>6600 квт\ наливные судах
дизели с прямоточной продувкой при
We>3300 квт\ дизели с контурной про-
дувкой при #е>4000 кет.
Удельная производительность УК со-
ставляет для: четырехтактных дизелей
0,404-0,50 кг/э. л. с.-ч, двухтактных дизе-
лей 0,304-0,40 кг/э. л. с.-ч (большие
значения относятся к дизелям с прямо-
точно-клапанной продувкой).
Рис. 4-71. Принципиальные схемы судовых ути-
лизационных установок:
1 — утилизационный котел; 2 — циркуляционные
насосы; 3 — сепараторы; 4 — питательный насос;
5 — подогреватели питательной воды; 6 — испа-
ритель низкого давления
При использовании в УТ всего пара,
генерируемого УК, удельная мощность
УТ составляет 0,0354-0,040 кет на
1 э. л. с. мощности двигателя; при ис-
пользовании части пара на тепловое по-
требление. 0,0304-0,035 квт/э. л. с.
Принципиальные схемы утилизацион-
ных установок показаны на рис. 4-71.
Утилизационные установки с тепло-
вым потреблением. Принципиальная
схема утилизации тепла отходящих га-
зов главных двигателей (суда типа
«Александр Пушкин») показана на
рис. 4-72 (утилизационные котлы типа
«Ла-Монт» с поверхностью нагрева
226 м2, паропроизводительность каждого
2250 кг/ч при рабочем давлении
6 кгс/см2).
Основные характеристики утилиза-
ционной установки (главные двигатели
типа 7RD76) показаны на рис. 4-73.
Схема характеризуется неполной ути-
лизацией тепла в режиме полного хода
и необходимостью включения вспомога-
тельного котла при снижении числа обо-
ротов главного двигателя до ~0,92пНом.
Утилизационные установки с турбо-
генератором (ТГ) применяются на
морских теплоходах с главными мало-
оборотными дизелями (рис. 4-74). Ис-
пользование утилизационного ТГ сни-
жает удельный расход топлива на
5—7 г/э. л. с.-ч.
Утилизационная установ-
ка танкеров типа «Леонардо
да Винчи» (рис. 4-75). Котельная уста-
новка оборудована двумя вспомога-
тельными котлами и одним утилиза-
ционным котлом (с экономайзером и
Типы утилизационных установок
Таблица 4-45
Признак классификации Характеристики
Число контуров испарения Давление генерируемого пара Тип утилизационного котла Схема и компоновка утилиза- ционного котла Сепарирование пара Использование пара Одноконтурные (пар одного давления); двухконтурные (низкого и повышенного давления) От 2 до 12 кгс/см2 Газотрубные, водотрубные с естественной циркуляцией, водотрубные с многократной циркуляцией, комбинирован- ные Простые (с одной испарительной поверхностью), разви- тые (водоподогреватель, экономайзер, испарительная по- верхность, пароперегреватель) Автономные с отдельными сепараторами (один или два), без отдельных сепараторов (подача пара на коллектор вспомогательного котла) Для замещения вспомогательного котла или сообще- нием утилизационного и вспомогательного котла, привод утилизационного турбогенератора; привод наддувочного турбокомпрессора; передача мощности на гребной вал
Рис. 4-72. Принципиальная схема утилизации
тепла отходящих газов главных двигателей
(т/х „Александр Пушкин"): 8Q.]
1 — утилизационные котлы; 2 — клапан сброса
парана конденсатор; 3 — конденсатор; 4 — теп-
лый яшик; 5 — насос добавочной воды; 6 — пита-
тельные насосы; 7 — циркуляционные насосы;
8 — сепаратор; 9 — питательный клапан; 10 — се-
кущий клапан
I — отходящие газы ГД; II — к потребителям; р
III — от системы охлаждения ГД; IV — от систе-
мы охлаждения ГД — В; V — из танка котельной
воды;--------насыщенный пар;----------паро- 1
водяная смесь;------- вода /V/
70 80 90 100°/о
. 4-73. Характеристики утилизационной
установки:
£г — удельный расход отработавших газов;
— индикаторная мощность главного двигателя;
1а — суммарный коэффициент избытка воздуха;
рs — давление наддува: ДА — потеря напора в
утилизационном котле; £)ук — паропроизводитель-
ность утилизационного котла; рк — давление в
сепараторе пара; dyK — удельная паропроизводи-
тельность; чц рд — индикаторный к. п. д. глав-
ного двигателя; Д JH — теплоперепад в утилиза-
ционном котле; Овг — расход отработавших газов
Рис. 4-74. Принципиальная схема утилизационной установки с турбогенератором:
1 — экономайзер; 2 — испарительная поверхность; 3 — пароперегреватель; 4 — утилиза-
ционный котел; 5 — циркуляционный насос; 6, 8 —водяной и паровой коллекторы вспо-
могательного котла; 7 — паропровод; 9 — питательный насос; 10 — сепаратор; // — теплый
ящик; /2 —эжектор; 13 — конденсатный насос; 14 — конденсатор; /5 —турбина; 16 —
электрогенератор; 17 — потребитель тепла; 18 — конденсатоотводчик
Обозначения:
------Конденсат и питательная бода-------Перегретый пар
Циркуляционная Soda
—о—Пароводяная смесь _х____х- / Импульсные магистрали
------Насыщенный пар -мм* Забортная бода
Рис. 4-75. Схема котельной и утилизационной установки с турбогенератором
(танкера типа „Леонардо да Винчи-):
1 — утилизационный котел; 2 — регулятор байпасного клапана; 3 — паровой
подогреватель; 4 — регулятор питания; 5, 6 — питательные насосы; 7 — вспомо-
гательные котлы; 8 — питательные клапаны; 9 — теплый ящик; 10 — циркуля-
ционный насос; -77 —цистерна дистиллятов; 72 — атмосферный конденсатор;
13, /7 — циркуляционные насосы забортной воды; 14 — эжектор (ПЭЖ);
15 — конденсатные насосы: 16 — конденсатор; 18 — турбогенератор
Технические данные утилизационных установок с турбогенератором
Основные характеристики Головные суда
«Великий Октябрь* «Сплит* «Капитан Кушна- ренко* «Ленинакан* «Леонардо да Винчи*
Мощность главного двигателя, э. л. с 9 000 10 400 12 150 16 200 17 000
Паропроизводительность ути- лизационного котла, кг/ч . . 4 250 3 700 4 500 5 000 5 300
Номинальная мощность турбо- генератора, кет 450 400 450 280 400
Удельный расход пара на тур- богенератор, кг/квт • ч .... 9,1 12,1 10,6 10,4 8,32
Параметры, при которых заме- рялся расход пара: мощность турбогенератора, кет 350 Расчет 320 280 400
давление пара, кгс/смЛ. . . 8,6 11,5 6,5 9,5 9,75
температура пара, °C . . . 240 насыщ. 290 насыщ. 240
Нагрузка электростанции на режиме полного хода: при плавании в умеренной зоне, кет . . 240-360 230-330 320—420 330-420 280-340
при плавании в тропиках, кет — 320-400 До 470 До 450 380-450
Количество охлаждающей воды дви-
пароперегревателем), обеспечивающим
работу турбогенератора, МТг=400 кет.
Сепаратором пара утилизационного
котла служит пароводяной барабан
одного из вспомогательных котлов.
Насыщенный пар из пароводяного
барабана вспомогательного котла на-
правляется в пароперегреватель утили-
зационного котла; перегретый пар ис-
пользуется только в турбогенераторе и
эжекторе.
При мойке танков и подогреве груза
предусматривается параллельная работа
вспомогательного и утилизационного
котлов.
Утилизация тепла охлаждающей
воды дизелей. Тепло охлаждающей прес-
ной воды дизелей используется в глубо-
ковакуумных испарительных установках
(И. У.). Относительная теплоотдача в
охлаждающую воду составляет в судо-
вых двигателях: малооборотных 0,20—
0,25; средней быстроходности 0,15—0,20;
быстроходных и форсированных 0,10—
ОД5 (см. гл. 14).
При температуре охлаждающей воды
на выходе, равной 60—70° С, произво-
дительность И. У. составляет 6—
8 т/сутки на 1000 э. л. с. главного дви-
гателя.
гателя
G = -2—
где <7 = 3004-500 ккал/л.с.-ч — удельное
количество тепла, отводимого системой
охлаждения;
Ne — эффективная мощность, э. л. с.\
Д/«25°С для проточной системы
охлаждения, 104-15° С для
замкнутой системы охлаждения.
Типы И. У.: перегретой воды; с по-
гружными нагревательными элементами
(кожухотрубные теплообменные аппа-
раты, размещенные в водяном объеме
испарителя).
Удельная производительность И. У. (при
температурах забортной воды 20° С,
пресной охлаждающей воды 65° С;
давлении вторичного пара 0,15—
0,05 кгс/см2) составляет: для про-
точного испарителя — 0,25—0,407, для
циркуляционного испарителя — 0,16—
0,54 кг/э. л. с.-ч.
В эксплуатации на приготовление 1 т
дистиллята в глубоко-вакуумных И. У.
производительностью 10—15 т/сутки
расходуется 1,5—2,5 кг топлива. Расход
электроэнергии на 1 т дистиллята 3—
15 квт-ч.
ГЛАВА 5
ТОПЛИВО И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ТОПЛИВО
Физико-химические свойства и характеристики жидких топлив
Таблица 5-1
Общая классификация жидких топлив
Группа Топливо ГОСТ Марки
Дистиллятные Дизельное Соляровое масло 305-62 4749-49 10489-63 1666-51 А, 3. Л, С ДА, ДЗ, ДЛ, ДС ТЛ. ТЗ
Смеси (мазуты и керосино-газойлевые фракции) Моторное 1667-68 ВТУ 510-55 и др. ДТ-1. ДТ-2, ДТ-3, дт, ДМ
Остаточные Мазуты 10 585-63 10 433-63 МРТУ 12 441-63 Ф5. Ф12, М40 Газотурбинное Экспортный +10 °C
Таблица 5-2
Теплота сгорания топлива (ккал/кг) и способ ее определения
Теплота сгорания Способ определения
По калориметрической бомбе Высшая Низшая определяется на калориметрической установке QP = - (22.5SP + 0,0015Qg) Qp = <?P- б(9Нр + W₽)
По элементарному составу qP = 81CP + 300Hp - 26 (oP - SP) - 6 (9HP + WP)
Продолжение табл. 5-2
Теплота сгорания Способ определения
По плотности жидкого топ- лива (Здесь = 12 053 - 2041 р|° — плотность топлива при 20°С)
Условная ** | Принимается равной 7000
Примечание. Теплота сгорания топлива — количество тепла (ккал, кдж), выде- лившееся при полном сгорании 1 кг топлива. При сопоставлении теплоты сгорания, определенной в калориметрической бомбе и по элементарному составу, следует учиты- вать, что лабораторные данные имеют абсолютную погрешность по: теплоте сгорания ±40 ккал/кг \ зольности на сухую массу ±0,3%; влажности ца рабочую массу ±0,25%«
Таблица 5-3
Массы топлива и их элементарный состав
Масса Основные горючие элементы, % Балласт, %
Углерод С Водород Н Сера S внутренний внешний
Кислород О | Азот N Зола А Влага W
Горючая Сг Нг Sr Ог Nr
Сухая Сс Нс sc Ос Nc Ас —
Рабочая с₽ HP sP Ор N₽ ар w₽
Таблица 5-4
Множители для пересчета теплоты сгорания (высшей)
и состава массы топлива
Заданная масса топлива Множители для пересчета на массу
рабочую | аналитическую сухую горючую
Рабочая 1 л си £ £ 1 1 В в 100 100
100-WP IOQ-wP-AP
Аналитическая* (лаборатор- ная) сх. са & 1 1 8 8 1 100 100
100-Wa 100—Wa—Аа
А Сухая 100-WP 100 100-Wa 100 1 100 100—Ас
Горючая • Предполагается, что П] измениться только влажност IOO-WP-ДР 100-Wa-Aa 100- Ас 100 1ва до места ан 1 ализа может
100 ри транспортире! ь. 100 вке пробы топли
Переводные (калорийные) эквиваленты
(перевод натурального топлива
в условное)
где k — коэффициент, зависящий от -ц0
(табл. 5-6).
Так же находят поправку на темпера-
туру при определении удельного веса
Топливо Коэфф. К перевода 1 кг натурального топлива в условное
Дизельное 1,454
Моторное 1,430
Мазут флотский: Ф5 1,40
Ф12 1,43
Мазут топочной марки 40: малосернистый , , . . 1,40
сернистый .««*« 1,38
высокосернистый » . , . 1,366
. Мазут экспортный +10 . < 1,366
Топливо газотурбинное . . 1,355
Бензин . 1,492
Керосин . . 1,465
Примечание. При наличии в топ-
ливе воды эквиваленты пересчитывают по
бррР / \
формуле: К' = К-^^1- —J. Низшую теп-
лоту сгорания в ккал/кг пересчитывают в
кдж/кг умножением на коэффициент 4,1868.
Температура нефтепродукта,0 С
Характеристики жидких топлив.
Удельный вес — отношение веса
топлива при 20° С к весу воды при 4° С
в том же объеме.
Удельный вес является косвенной ха-
рактеристикой химических свойств и
фракционного состава топлива.
Если удельный вес определяется при
температуре /°C, то привести его к тем-
пературе 20° С можно по формуле
74° =74 4 ^(Z-20),
Рис. 5-1. Номограмма изменения плотности неф-
тепродукта в зависимости от температуры
мазута с помощью ареометра (нефте-
денсиметра). Отсчет по ареометру про-
изводят по верхнему мениску при вы-
держке не менее 15 мин.
Плотность — отношение массы
топлива к его объему. Для всех изме-
рений, точность которых не превышает
0,01%, числовые значения удельного
Таблица 5-6
Средние температурные поправки (коэффициент k)
удельного веса нефтепродуктов на Г С ( ГОСТ 3900—47)
Удельный вес Л-10* Удельный вес Л-104 Удельный вес Л-104
0,6900-0,6999 9,10 0,8000-0,8099 7,65 0,9000-0,9099 6,33
0,7000-0.7099 8,97 0,8100-0,8199 7,52 0,9100-0,9199 6,20
0,7100-0,7199 9,84 0,8200-0,8299 7,38 0,9200-0,9299 6,07
0.7200 -0.7299 8,70 0,8300-0,8399 7,25 0,9300-0,9399 5,94
0,7300-0,7399 8,57 8,44 0,8400-0.8499 7,12 0,9400-0,9499 5,81
0.7400-0,7499 0,8500-0.8599 6,99 0,9500-0,9599 5,67
0,7500-0,7599 8,31 0.8600-0.8699 6,86 0,9600—0,9699 5,54
0,7600-0,7699 8,18 0,8700-0,8799 6,73 0,9700-0,9799 5,41
0.7700-0.7799 8,05 0,8800-0,8899 6,60 0,9800-0,9899 5,28
0,7800-0,7899 7,92 0,8900-0,8999 6,47 0,9900-1,0000 5,15
0.7900-0,7999 7,78
веса и плотности можно принимать оди-
наковыми. Изменение плотности нефте-
продукта в зависимости от температуры
определяется по номограмме (рис. 5-1).
Таблица 5-7
Плотность нефтепродуктов р^0
Нефтепродукты Плотность
Авиабензин 0,7390-0,7510
Автобензин 0,7120-0,7600
Уайт-спирит 0,7770-0,7810
Топливо Т-1 (лигроино-ке-
росиновые фракции) .... 0,8070-0,8220
Керосин: 0,7920-0,8250
тракторный
осветительный . , . » , 0,7970-0,8260
Дизельное топливо .... 0,8310-0,8630
Соляровое масло .... 0,8850-0,9020
Моторное топливо .... 0,8920-0,9320
Мазут:
флотский 0,9200-0,9500
топочный 0,9500-1,0000
Масло: 0,8740-0,8890
трансформаторное . . .
веретенное АУ 0,8880-0,8910
турбинное 0,8930-0,8990
компрессорное 0,8990—0,9240
дизельное 0,8880-0,9140
авиационное МС-20, МК-22 0,8910—0,9010
индустриальное 12, 20, 45 0,9000-0,9300
» 11 . . . 0,9230-0,9670
> 50 . . . 0,9040-0,9080
автотракторное АК-Ю . . 0,9160-0,9220
» АК-15 . . 0,9250-0,9300
> АС-5 . . 0,9050-0,9060
цилиндровое: 0,907-0,908
Талона
Ротелла 0,895-0,901
Кастрол' 0.910-0,944
Мобнлгард .... 0,925-0,940
Вязкость жидкого топлива и масел
определяется в условных единицах —
градусах Энглера °Е или °ВУ как отно-
шение времени истечения 200 мл нефте-
продукта, нагретого до температуры /,
ко времени истечения такого же коли-
чества дистиллированной воды при тем-
пературе 20° С через калиброванное от-
верстие вискозиметра.
Динамическая вязкость ц кг-сек/м2—
физическая константа нефтепродуктов,
зависящая только от температуры и
давления.
Единица динамической вязкости —
пуаз; на практике чаще применяют сан-
типуаз (сантипуаз=0,01 пуаза =
= 102-10-6 кг-сек! м2, 1 кг-сек!м2 =
= 9810 сантипуазам).
Кинематическая вязкость
и,
v = — , см21сек.
Единица кинематической вязкости
в физической системе единиц назы-
вается стоксом (ст); обычно пользуются
сантистоксом (сст), равным 0,01 стокса.
В иностранной практике применяются
другие условные единицы: в США — се-
кунды Сейболта—Универсал (SU);
в Англии — секунды Редвуда № 1 (R\);
в ГДР и ФРГ — градусы Энглера
(°Е).
Температура застывания
/заст, при которой мазут (масло) теряет
текучесть, т. е. загустевает настолько,
что при наклоне пробирки под углом
45° уровень его делается неподвижным
в течение одной минуты. Применением
соответствующих присадок понижают
температуру застывания топлива.
Таблица 5-8
Перевод условных единиц вязкости в абсолютные единицы
кинематической вязкости
Условные единицы вязкости Обозначения Кинематическая вязкость V, сст Примечание
Условные °ВУ V = 7,41° ВУ; °ВУ = 0,135v при v > 75 ест
Секунды Сейболта универ- сального SU V =0,22 SU - -~. v = 0,216 SU при SU > 285 сек
Секунды Редвуда № 1 Ri V = 0,247Rt при Ri > 45 сек
Градусы Энглера СЕ V = 7,4° Е при °Е > 10°
Перевод единиц вязкости
V °ВУ Ri SU V °ВУ Ri SU V °ВУ Ri SU
1,0 1,00 28,5 13,0 2,12 61 69,6 29 3,95 121 136,5 ш
1,5 1,06 30 — 13,5 2,17 63 71,5 30 4,1 125 140,9
2,0 1,12 31 32,6 14,0 2,22 64,5 73,4 31 4,2 129 145,3
2,5 1,17 32 34,4 14,5 2,27 66 75,3 32 4,35 133 149,7
3,0 1,22 33 36.0 15,0 2,32 68 77,2 33 4,45 136 154,2
3,5 1,26 34,5 37.6 15,5 2,38 70 79,2 34 4,6 140 158,7
4,0 1,30 35,5 39,1 16,0 2,43 71,5 81,1 35 4,7 144 163,2
4.5 1,35 37 40.7 16,5 2,5 73 83,1 36 4,85 148 167,7
5,0 1,40 38 42,3 17,0 2,55 75 85,1 37 4,96 152 173,2
5,5 1,44 39,5 43,9 17,5 2,6 77 87,1 38 5,1 156 176,7
6,0 1,48 41 45,5 18,0 2,65 78,5 89,2 39 5,2 160 181,2
6,5 1,52 42 47,1 18,5 2,7 80 91,2 40 5,35 164 185,7
7,0 1,56 43.Б 48,7 19,0 2,75 82 93,3 41 5,45 168 190,2
7,5 1,60 45 50,3 19,5 2.8 84 95,4 42 5,6 172 194,7
8,0 1,65 46 52.0 20,0 2,9 86 97,5 43 5,75 177 199,2
8,5 1,70 47,5 53.7 20,5 2,95 88 99,6 44 5,85 181 203,8
9,0 1,75 49 55,4 21,0 3,0 90 101,7 45 6,0 185 208,4
9,5 1.79 50,5 57,1 21,5 3,05 92 103,9 46 6,1 189 213,0
10,0 1,83 52,0 58,8 22,0 3,1 93 106.0 47 6,25 193 217,6
10,2 1,85 52,5 59,5 22,5 3,15 95 108,2 48 6,45 197 222,2
10,4 1,87 53 60,2 23,0 3,2 97 110,3 49 6,5 201 226,8
10,6 1,89 53,5 60,9 23,5 3,3 99 112,4 50 6,65 205 231,4
10,8 1,91 54,5 61,6 24,0 3,35 101 114,6 52 6,9 213 240,6
11,0 1,93 55 62,3 24,5 3,4 103 116,8 54 7,1 221 249,9
11,4 1,97 56 63,7 25 3,45 105 118,9 56 7,4 229 259,0
11,8 2,00 57,5 65.2 26 3.6 109 123,3 58 7,65 237 268,2
12,2 2,04 59 66,6 27 3.7 113 127,7 60 7,9 245 277,4
12,6 2,08 60 68,1 28 3,85 117 132,1 70 — 323,4
При перекачивании температура топ-
лив должна быть не менее чем на 15—
20° С выше /заст. Надежная перекачка
топлива обеспечивается при вязкости не
ниже 100° ВУ (740 сст).
Температура помутнения —
при которой топливо мутнеет вследствие
выделения капелек воды, кристаллов
бензола или парафина. Чем она ниже,
тем меньше содержится в топливе воды и
твердых парафинов.
Температура вспышки /ВСп —
минимальная температура нагрева нефте-
продукта, при которой его пары в смеси
с окружающим воздухом вспыхивают от
соприкосновения с пламенем и затем
быстро гаснут. Определяются в прибо-
рах Бренкена (открытый способ) и Мар-
тенс-Пенского (закрытый способ). Тем-
пература вспышки повышается с уве-
личением вязкости и температуры
застывания нефтепродукта. Котельные
жидкие топлива должны иметь /ВСп не
ниже 65° С.
Температура воспламене-
ния /ВОспл — минимальная температура
нагрева нефтепродукта, при которой его
пары в смеси с окружающим воздухом
от соприкосновения с пламенем воспла-
меняются и горят не менее 5 сек. Опре-
деляется в приборах Бренкена и Мар-
тенс-Пенского. Температура воспламене-
ния на 20—40° С выше /всп.
Низкие температуры вспышки и вос-
пламенения масел характеризуют их
огнеопасность и указывают на наличие
в них случайных примесей, главным об-
разом топлива.
Цетановое число ЦЧ — показатель
воспламенения дизельного топлива, чис-
ленно равно процентному (по объему)
содержанию цетана в смеси с альфа-
метилнафталином, при котором период
задержки самовоспламенения этой смеси
и сравниваемого с ней испытуемого
топлива одинаков. Цетановое число
определяют на одноцилиндровых двига-
телях с переменной степенью сжатия
(установки типа ИТ9-3). Цетановое
число зависит от соотношения углеводо-
родов в топливе, чем выше ЦЧ, тем
топливо быстрее воспламеняется, и дав-
ление в цилиндрах нарастает более рав-
номерно («мягкая» работа двигателя).
Для повышения цетанового числа при-
меняют различные присадки.
Дизельный индекс D — также показа-
тель воспламеняемости дизельных топ-
лив; вычисляется по формуле
/141е;
D = (1,8Я + 32) [ -1—- — 1,315
к Ъ
где А — анилиновая точка испытывае-
мого топлива, соответствующая наи-
меньшей температуре, при которой ани-
лин полностью растворяется в навеске
топлива (равные объемы анилина
и испытываемого топлива). Предложены
также другие константы для теорети-
ческой оценки воспламеняемости топ-
лива.
(ГОСТ°2177—66) стандартномУ мет°ДУ
Коксуемость или коксовое число —
вес углеродистого остатка при нагреве
топлива или масел без доступа воздуха,
выраженного в процентах от веса (на-
вески) топлива; определяется в аппарате
Конрадсона, характеризует склонность
топлива к нагарообразованиям.
В отечественных и зарубежных стан-
дартах обычно приводятся предельные
коксовые числа для различных топлив
и масел. Дистиллятные топлива имеют
коксуемость до 0,1%, моторные — до
4%, остаточные — до 14%.
Таблица 5-10
Зависимость между дизельным индексом и цетановым числом
Дизельный индекс 20 30 40 50 60 70 80
Цетановое число , Примечани где /ср— средняя температура 30 е. Опред ЦЧ - : кипения 7 35 елять Щ г/зЭ 4- 0.6 гоплива, ‘ 40 [ (в прел 8/ср — 22, Т. 45 [елах 20— 55 -60) мож! 65 10 по фо 80 рмуле
Таблица 5-11
Цетановые числа и дизельные индексы топлив для различных типов дизелей
Тип дизеля Число оборотов в минуту п Минимальное цетановое число Минимальный дизельный индекс
Быстроходный 1000 и выше 47 46
Средней быстроходности . . 500-1000 43 44
Тихоходный До 500 38 40
Малооиоротный . . 4 . . До 150 25 20
Для малооборотных дизелей жела-
тельно применение нефтетоплив с ди-
зельным индексом от 30 до 40, для
быстроходных — от 45 до 60 (табл. 5-11).
Фракционный состав — содержание
в топливе (маслах) различных фракций
углеводородов, выкипающих в опреде-
ленных температурных пределах, выра-
женное в процентах по объему или весу.
Кривые фракционной разгонки топлива
Топлива с повышенным содержанием
серы и смолисто-асфальтовых веществ
имеют более высокую коксуемость и
склонность к усиленному нагарообразо-
ванию.
Наличие фактических смол увеличи-
вает коксуемость топлива и усиливает
нагарообразование.
Высокая коксуемость приводит к по-
вышенному отложению твердых веществ
в фильтрах, форсунках, клапанах, дета-
лях поршневой группы. Нагар в сочета-
нии с золой вызывает абразивный износ
деталей.
Коксуемость топлива должна состав-
лять для двигателей при: и>600 об!мин—
0,05%; и=2004-600 об!мин — 1,5—2,0 %;
п < 200 об!мин — 6—10% (рекомендации
фирмы «Бурмейстер и Вайн»).
Фактические смолы — остаток после
испарения навески топлива из чашки
в струе воздуха, % по весу (табл. 5-13).
Таблица 5-12
Содержание в топливах смолисто-
асфальтовых веществ
Наименование топлива Содержание серы, % Асфальто-смолистый состав, %
Нераствори- мый в бензине Растворимый в бензине Асфальтены Зола общая
ДТ-1 (ДТ) Экспортный ма- зут -f-10°C Котельный мазут 0,8 2,3 2,71 0,1 1,20 2,4 0,07 0,32 0,41 0,03 0,88 2,0 0,052 0,082
Таблица 5-13
Содержание смол в дизельных топливах
Топливо Содержание смол, жг/100 мл
ДА, ДЗ ДЛ, малосернистое .... Л, сернистое Утяжеленное дизельное . . Соляровое масло, ГОСТ 1666-51 Американское дизельное . . Немецкое дизельное . . . Французское дизельное . . Шведское дизельное . . . 5-73 8-235 15-263 153-529 1440 29-67 62-120 107 151 '
Показание о потенциальных смолах
дает йодное число, кислотное число и
содержание водорастворимых веществ.
Стабильность топлива — характери-
стика способности топлива сохранять
свой состав и основные свойства при
его хранении, транспортировке и по-
треблении. Нарушение стабильности
топлив происходит в результате наличия
смол (фактические смолы) или их об-
разования при длительном хранении
(потенциальные смолы) под влиянием
температуры, кислорода воздуха, воды,
света и каталитического действия метал-
лов. В начальный период окисления об-
разующиеся смолистые вещества пол-
ностью растворяются в топливе, а затем
выпадают из топлива, оседая на стен-
ках трубопроводов и резервуаров.
Таблица 5-14
Коксуемость и содержание
фактических смол в мазутах
Мазут Содержа- ние смол, % Коксуе- мость, %
Крекинг-мазут 12 .... 10,59 10,22
Крекинг-мазут 40 .... Сернистый прямой гонки 18,12 15,2
флотский 12 13,6 7,97
Малосернистый флотский 12 14,03 5,79
Особенно большое количество смоли-
стых веществ содержится в крекинг-
мазутах (табл. 5-14).
Йодное число — показатель содержа-
ния непредельных соединений в топливе,
выражается количеством граммов йода,
вступившего в соединение со 100 г
топлива.
Кислотность топлива (масел) — ко-
личество мг КОН, требующееся для
нейтрализации 100 мл топлива или
масла.
Коррозионная агрессивность топлива
(и масел) оценивается по кислотности,
содержанию серы, воды и водораство-
римых веществ.
Величина кислотного числ$ рассматри-
вается как основной показатель корро-
зионной агрессивности масла по отно-
шению к металлам.
Для обнаружения в топливе (масле)
активных сернистых соединений и сво-
бодной серы, которые корродируют ме-
талл, применяют следующий споСбб.
Пластинку из чистой электролитической
меди погружают в топливо (масло) и
выдерживают в нем в течение 3 ч при
50° С. После извлечения сравнивают
с пластинкой, не подвергавшейся испы-
танию; по степени потемнения испыты-
ваемой пластинки судят об агрессивно-
сти топлива (масла).
Сорта топлив и их применение
Таблица 5-15
Характеристики энергетических жидких топлив
Топливо о Е £ О + < ккал{кг Ар, % % ‘(Ml Qp, ккал! кг
Дизельное 86,3 13,3 12,8 од 0,3 10 180 0,01 0 10 180
Соляровое масло .... 86,5 0,4 0,3 10 110 0,02 0 10 ПО
Моторное , 86,5 12,6 0,5 0,4 9 885 0,05 1,5 9 880
Мазут: флотский Ф5 85,3 12,4 0,3 2 9 880 0,1 1 9 765
флотский Ф12 . . . + , 86,5 12,2 0,5 0,8 9 885 0,15 1 9 765
малосернистый 40 . . . 87,9 10,9 0,7 0,5 9 730 0,15 2 9 510
сернистый 40 86,5 10,8 0,7 о 9 615 0,15 2 9 410
высокосернистый 40 . , » 85,1 10,7 0,7 3,5 9 565 0,15 2 9 360
Таблица 5-16
Сорта дизельных топлив и их применение без подогрева
Марка Сорт топлива Температура воздуха
ДА ДЗ и 3 ДЛ и Л ДС и С Дизельное арктическое » зимнее » летнее » специальное Ниже —30° С Выше —30° С Выше 0° С Закрытых помещений
Таблица 5-17
Сорта моторных топлив и их применение
Марка Сорт топлива п двигателя, об1мин
без подогрева с подогревом п очи- сткой
ДТ-1 ДТ-2 * ДТ-3* Моторное легкое » среднее » тяжелое До 600 До 300 До 200 До 800 До 800
При mi ливах, реко * Промы в ч а н и е. Запуск и остановку дви1 мендуется производить на дистиллят] (тленностью не выпускаются (см. та гателей, работающих ных топливах. бл. 5-1). на моторных топ-
Таблица 5-18
Сорта мазутов, допускаемых к применению в дизелях
Мазут Условия применения при п до 150 об/мин
Ф5, Ф12, топочный 40, ДМ, экспортный мазут Предварительная очистка и подогрев, специальная топливная аппаратура, присадки и специальные цилиндровые масла
2G2
Основные характеристики дистиллятных дизельных топлив
Характеристики ГОСТ 4749-49 ГОСТ 305-62 ВТУ 586-56 Соляровое масло, ГОСТ 1666-51
ДА дз дл дс 3 л С ДЗ
Цетановое число . . , , e s . 40 40 45 50 43 45 50 40 -
Фракционный состав (перегоня- ются):
10% при t °C, не ниже . . . в . 200 200 — — 170 200 — 140 —
50% при t °C, не выше .... 255 275 290 280 275 295 280 250 —
90% при t °C, не выше .... 300 335 350 — — — — 300 —
96% при t °C, не выше . . . , 330 — - 340 350 360 340 - -
Вязкость при 20° С:
кинематическая, сст . . в , , 2,5-4,0 3,5-6,0 3,5-8,0 - 1,8-3 3-6 4,5-8 Не менее 1,7 -
соответствующая ей услов- ная, °В 1,15-1,28 1,24-1,48 1,24-1,67 — — — — — —
Вязкость при 50° С:
кинематическая, сст . . ; , . — — — 2,5-4 — — — — 5,0-9,0
соответствующая ей услов- ная, СВ — — — 1,15-1,2 — — — — 1,39-1,76
Коксуемость, %, не более .... 0,05 — — — — — — — —
Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более . , , 1 - 0,5 0,5 0,5 0,3 0,4 0,4 0,45 -
Кислотность, мг КОН/100 мл, не более , , . , 5 5 5 5 5 5 5 5 —
Зольность, %, не более 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,025
Сера, %, не более t g , , , . , 0,2 0,2 0,2 0,2 0,6 1,0 1,0 0,6 0,2
Испытание на медной пластинке Выдержи- — — — —
Температура вспышки, °C не ниже: вает *
определяется в закрытом тигле 35 50 60 90 40 40 90 35 —
определяется в открытом тигле — — — — — — — — 125
Температура застывания, °C, не выше -60 -45 -10 -15 -35 -10 -15 -35 -20
Температура помутнения, °C, не выше — -35 -5 -10 -25 -5 -10 — —
Водорастворимые кислоты и ще- лочи, механические примеси . . . Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют Отсут- ствуют
Вода, %, не более То же То же То же То же То же То же То же Следы Следы
Фактические смолы, мг/100 мл, не более . , s » , — — — — 70 100 100 — —
Цвет, мм, не менее — — — — 15 15 Не опреде- лено —
Примечание к ГОСТ 4749—49 и ВТУ—56. На период с 1 мая по 1 октября в пунктах сдачи дизельного топлива марки ДЛ допускаются
в нем следы воды.
Примечания к ГОСТ 305—62: 1. Показатели по температуре помутнения, содержанию фактических смол и цвету определяют по
выпуску топлива.
2. Для топлива марки Л, содержащего не более 0,2% серы, цетановое число не меньше 43.
3. При применении дизельного топлива, содержащего серы более 0,2%, должно применяться дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339
или более эффективной.
Примечание к ГОСТ 1666—51. Допускается сдача и приемка солярового масла, вырабатываемого из сернистых нефтей и предна-
значенного для использования в качестве топлива, с содержанием серы не более 1,9%.
* Все топлива, приведенные в таблице, испытание на медной пластинке выдерживают.
263
Основные характеристики топлив для транспортных
(тепловозных и судовых) дизелей (ГОСТ 10489—63)
Характеристики Марка топлива Характеристики Марка топлива
ТЗ ТЛ ТЗ ТЛ
Цетановое число Фракционный состав (пере- гоняются): 50% прн t °C, не выше . . 98% при i °C, не выше . . Вязкость кинематическая при температуре 20° С, сст, в пределах Кислотность, мг КОН/100 мл топлива, не более Зольность, %, не более . . Общее содержание серы, %, не более В том числе содержание меркаптановой серы, %, не более 45 275 340 2,2-5,0 5 0,01 0,5 0,01 45 290 360 3,5-6,5 0,01 0,5 0,01 Содержание сероводорода Испытание на медной пла- стинке Содержание водораствори- мых кислот и щелочей . . . Содержание воды .... Температура вспышки определяется в закрытом тигле, °C, не ниже Температура застывания, °C, не выше Температура помутнения, °C, не выше Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более . . Отсуп Выдер Отсуа Отсу! 40 -35 -25 6 гствует живает гствует гствует 65 -10 -5 6
Примечание. ТЗ — топливо зимнее, рекомендуемое для применения при темпе- ратуре воздуха —30° С и ниже. ТЛ—топливо летнее, рекомендуемое для применения при температуре воздуха 0° С и выше. При применении топлива с содержанием серы более 0,2% должно применяться дизельное масло с присадкой.
Таблица 5-21
Топливо моторное для среднеоборотных и малооборотных дизелей
(ГОСТ 1667—68)
1 Нормы по маркам Методы испытаний
Показатели | ДТ ДМ tno ГОСТу
Плотность при 20° С, г/см3, не более .... 0,930 0,970 3900-47
Фракционный состав: до 250° С перегонятся, %,
не более 15 10 2177-66
Вязкость при 50° С:
кинематическая, сст, не более 36 150 33-66
соответствующая ей условная, °ВУ 5,0 20 6258-52
Коксуемость, %, не более 3,0 10 5987-71
Зольность, %, не более 0,04 0,15 1461-59
Содержание серы, %, не более:
в малосернистом топливе 0,5 — 1431—64 или
в сернистом топливе * 1,5 3,0 1437-56
Содержание сероводорода Отсутствует 5987-71
Содержание водорастворимых кислот и щелочей Отсутствует 6307-60
Содержание механических примесей, %, не бо- -
лее Содержание воды, %, не более 0,1 1,0 0,2 1,5 6370-59 2477-65
.2еМПераТу^ вспышки (определяемая в закры-
том тигле), °C, не ниже . . 65 85 6356-52
Температура застывания, °C, не ниже -5 10 1533 -42
Примечания: 1. В топливе для средне- и малооборотных дизелей, перевозимом
морскими или речными судами, допускается содержание воды не более 2%.
2. Допускаются поставки потребителям топлива марки ДТ в период с мая по сен-
тябрь в южных районах с температурой застывания не выше 10° С.
3. Допускается поставка топлива марки ДТ, вырабатываемого из сернистых нефтей,
с содержанием серы не более 2% и коксуемостью не более 4%.
4. Допускается поставка потребителям, кроме организаций ММФ, топлива марки ДМ
с температурой застывания не выше +20° С.
5. Норма по показателю «Температура застывания> гарантируется предприятием-
изготовителем в течение одного месяца со дня выпуска продукта.
6. Марка топлива указывается в заказе: ДТ — для средне- и малооборотных, ДМ —
для судовых малооборотных дизелей.
Таблица 5-22
Основные характеристики мазутов (ГОСТ 10585—63)
Характеристики Мазут флотский Мазут топочный 40
Ф5 | | Ф12
Вязкость условная, *ВУ, не более:
при В0° С 5 12
при 80 °C — — 8
Зольность. %, не более 8.1 0,1 0,15
Содержание механических примесей, %,
не более 0,1 0,15 1
> воды, %, не более .... 1 1 2
> водорастворимых кислот и щелочей Отсутствуют
Содержание серы, %, не более:
для малосернистого — — 0,5
для сернистого 2 0,8 2
для высокосернистого — — 3,5
Содержание сероводорода Отсутствует Не нормируется
Содержание смолистых веществ, %, не
более 50 50 —
Температура вспышки, °C, не ниже:
при определении в закрытом тигле . . 80 90 —
> » в открытом > . . — — 90
Температура застывания, °C, не выше . . -5 —8 +10
Теплота сгорания низшая в пересчете на
сухое топливо (небраковочная), ккал{кг\
для малосернистого и сернистого . . . 9870 9870 9700
для высокосернистого — — 9550
Примечание. Мазут топочный - 40—100 из высокопарафиновых нефтей для
судовых котельных установок не поставляется.
Таблица 5-23
Топливо нефтяное для газотурбинных двигателей
(ГОСТ 10433—63)
Показатель Норма Методы испытаний по ГОСТу
Вязкость условная при 50° С, не более 2,0 6258—52
Теплота сгорания низшая, ккал/кг, не менее 9550 6712-53
Зольность. %, не более 0,020 1461-59
Содержание ванадия, %, не более 0,0007 10364—63
Содержание серы, %, не более 3,0 1437-56
Содержание сероводорода Отсутствует
Содержание водорастворимых кислот и щелочей 6307-60
Содержание механических примесей, %, не более 0,04 6370-59
Содержание воды Отсутствует 2477-44
Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, 0°С, не ниже 65 6356-52
Температура застывания, °C, не выше 5 1533-42
Йодное число (в г йода на 100 г топлива), не более 45 2070-55
Содержание смолистых веществ, %, не более 25 2550—44
Плотность при 20е С, г/сл«з, не более » . . . . 0,935 3900—47
Основные характеристики экспортного мазута +10° С
(МРТУ 12Н-41— 63)
Показатель
Величины
Удельный вес при 20° С.....................................
Вязкость при 50° С:
условная, °ВУ...................................... • .
кинематическая, сст . . *.............................* .
Температура вспышки в закрытом тигле, °C...................
Зольность, %...............................................
Содержание серы, % .............. .....................
Коксуемость, %.............................................
Температура застывания, °C ................................
Теплота сгорания, ккал/кг .........................< . . .
0,935-0,94
8,45-11,1
89,4
118-124
0,08-0,12
2,2-2,5
9,0
10-12
9600-9700
Примечание. Моторное топливо ДМ (ГОСТ 1667—68) производится на основе
мазута +10° С. Стоимость мазута +10° С на 30% ниже стоимости дизельного топлива
(марки «Л>); на 18% ниже стоимости малосернистого ДТ-1 и на 8,5% — стоимости ДТ-1
(с содержанием серы до 2,5%).
Таблица 5-25
Основные характеристики отечественных сортов тяжелого топлива
для судовых дизелей
Показатель Моторное топливо Экс- портный мазут + 10 Флотский мазут Газотурбинное топливо Топоч- ный мазут 40
дт ДМ Ф 5 Ф 12 по ГОСТу по МРТУ
Плотность р^°, не более Фракционный состав: до 250° С перегоняется, %, не 0,93 0,97 0,965 - - 0,935 - -
более Вязкость при 50° С, не бо- лее: 15 10 — — — — — —
кинематическая, сст . . соответствующая ей 36 150 — — — — — —
условная, °ВУ .... Коксуемость, %, не более Зольность, %, не более . . Содержание: 5 20 20 5 12 . 2 2 8*
3 10 — — — — —
0,04 0,15 0,2 0,10 0,10 0,02 0,01 0,15
серы, %, не более . . . водорастворимых кислот 1,5 3 2,5 2 0,8 3 0,5 3,5
и щелочей механических примесей, Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет
%, не более 0,1 0,2 0,3 0,1 0,15 0,04 0,006 1
воды, %, не более . . . смолистых веществ, %, 1 1,5 0,7 1 1 Нет Следы 2
не более Температура: вспышки в закрытом тиг- — — — 50 50 25 25 —
ле, °C (не ниже) . . . 65 85 75 80 90 65 60 90**
застывания, °C (не выше) * При температуре 80° С. * * В открытом тигле. -5 +ю + 10 -5 -8 + 5 -12 + 25
Легкие и тяжелые зарубежные топлива
Европейская номенклатура Класси- фикация no ASTM. Вязкость, сек RI при 100° F Торговое наименование
Light diesel oil (gas oil) Bunker diesel oil (heavy) Bunker fuil oil (light) „ „ w (medium) „ . „ (heavy) 2D 4D № 5 № 6 № 6 max 36,6 max 44,7 200-800 1000 (от 200 до 2000) До 3500 Diesel oil (light) Diesel oil Navy Special fuel oil (Bun- ker Д) Bunker В Bunker C
Таблица 5-27
Тяжелое топливо Британского стандарта (класс G)
Показатель Величина
Вязкость, сек RI при 100° F . . . Не более 4000
Температура вспышки, °F (°C) Содержание: Не менее 150 (65,5)
воды, % объема . Не более 1
мех. примесей, % веса 4 > > 0,25
золы, % веса > > 0,2
серы, % веса > » 4
Таблица 5-28
Основные характеристики сортов тяжелых топлив фирмы «Шелл»
Показатель Порты Северной и Южной Америки и Западной Африки Порты Западной Европы и Средиземного моря Порты Дальнего Востока и Индий- ского океана Порты Японии
Спецификация топлива по категории вязкости
Котель- ный мазут 1500 1000 400 200 Котель- ный мазут 1500 1000 400 200 Котель- ный мазут 2500 1500 1200
Удельный вес Вязкость, сек R1 при 100° F , . . . Содержание: воды, % объ- ема .... золы, % веса механических примесей, % веса . . „ . серы, % веса кокса, % по Конрадсону 0,975 3200 0,1 0,08 0,05 2,6 12 0,96 1400 0,1 0,07 0,05 2,5 10 0,955 900 0,1 0,07 0,04 2,4 10 0,94 360 0,05 0,06 0,03 2,2 9 0,93 180 0,05 0,05 0,03 2 7 0,97 3200 0,1 0,04 0,03 3,3 9 0,96 1400 0,1 0,01 0,03 3,1 8 0,955 900 0,1 0,03 0,03 3 7,5 0,94 360 0,05 0,03 0,02 2,7 7 0,93 180 0,05 0,02. 0,02 2,5 6 0,945 700 0,05 0,03 0,02 2,8 7 0,965 2400 0,1 0,02 0,04 3,7 11 0,96 1420 0,1 0,02 0,02 4,2 11,5 0,95 1050 0,05 0,015 0,03 3,25 9
Котельное топливо марки «Thin
fuil oil» (фирма «Шелл») имеет вязкость
в пределах 200—3000 сек Редвуда 1 при
10(гF (3,8 —37°Е при 50°С). Рекомен-
дуется (при бункеровках в заграничных
портах) использовать «Thin fuil oil» с вяз-
костью 600—700 сек Редвуда 1 при 100° F,
которое занимает промежуточное поло-
жение между отечественными топливами,
моторным ДТ-1 (ДТ) и экспортным ма-
зутом (вязкость 10—20° Е при 50° С, со-
держание серы 2—2,5%, температура
вспышки 65—70еС).
Сепарирование производится после от-
стоя в режиме пурификации при
температуре 60—70*6. Подогрев топ-
лива, подаваемого на главный двига-
тель, осуществляется до температуры
92—98° С (вязкость при этом состав-
ляет приблизительно 2°Е).
Таблица 5-29
Основные характеристики сортов тяжелых топлив национальных компаний
некоторых стран
Показатель Марка мазута, страна, порт
Fuel oil, Куба, все порты Furnace oil, Цейлон, порт Коломбо Furnace oil, Fuel oil, Индия, все порты Daura fuel oil, Ирак, порт Басра Mufth fuel oil
15 Удельный вес а 15 Вязкость, сек R1 при 100° F (не бо- - 0,941 - 0,946 0,92
лее) Содержание: 1600 600 600 260 20Э
воды, % объема воды и механических приме- — 1 1 — —
сей, %, не более механических примесей, %, не 2 — — 1 —
более 0,25 0,25 — —
золы, % веса — — 0,1 —
серы, % веса кокса, % по Конрадсону, не бо- 2,5 3,5 3,5 3,5 3,5
лее Температура: вспышки в закрытом тигле, °C, 12
не более 66 66 66 66 66
застывания, °C, не выше . . . — — — 4-10 —
Низшая теплота сгорания, ккал! кг — — — 9900 —
Таблица 5-30
Требования зарубежных фирм к дистиллятному (дизельному) топливу
для судовых ДВС
Физико-химические показатели топлива Дизелестроительные фирмы
„Фиат“ „Зульцер* МАН „Герлиц“ (ГДР) „Вяртсиля— Зульцер* (Финляндия)
Удельный вес: при 15° С 0,83—0,89 0,87 0,83-0,86
» 20° С < , — 0,83-0,86 — 0,83-0,89 —
Фракционный состав: выкипает, %, до 255° С . • * . 20
» > > 350° С . t . . — 80
» > > 360° С .... 90 —
Вязкость при 20° С, °ВУ .... 2,2 1,3-1,5 2,0 2,6 1,3-1,5
Коксуемость по Конрадсону, %, не более * « * * « 0,2 0,05 0,1 0,0-0,05
Зольность, %, не более 0,02 0,025 0,02 0,02 Следы
Сера, %, не более Механические примеси. %, не бо- лее 1,25-1,5 1,0 1,0 1,0 0,3-1,0
0,2 0,02 0,3 0,05
Вода, %, не более 0,1 — 0,5 Следы
Физико-химические показатели топлива Дизелестроительные фирмы
„Фиат* „Зульцер* МАИ „Герлиц* (ГДР) „Вяртсиля— Зульцер* (Финляндия)
Температура вспышки, %, не ниже Температура застывания, %, не выше Водорастворимые кислоты и ще- лочи Цетановое число Дизельный индекс Теплота сгорания, ккал/кг . . . 65 —7; -10 40 10 550 65 -10; -20 40-55 40-55 55 -5 Отсутст 40 40 65 0 вуют 40 40 9700-10 000 65 -10; -20 40-60 40-60
Таблица 5-31
Требования зарубежных фирм к тяжелым топливам типа моторных
для судовых ДВС
Физико-химические показатели топлива Дизелестроительные фирмы
.Бур- мейстер и Вайн* „Фиат* „Зуль- цер* МАИ „Вяртсиля — Зульцер* (Финляндия)
Удельный вес при 20° С Фракционный состав выкипает до 0,94 0,90 0,90 0,91—0,94 0,84-0,90
360° С, % — — 70 —
Вязкость при 50е С, вВУ 4,80 5,0 6,5 4 1,4-2,3
Коксуемость по Конрадсону, %, не более 3,0 7,0 — 2,0 0,02 0,1-1,5
Зольность, %, не более 0,1* 0,06 0,03 0,025
Сера, %, не более 1,5 2,5 2,0 1,5 0,5-1,5
Механические примеси, %, не более . . . — — 0,7 —
Вода, %, не более 1,0* 1,0 0,5* 0,5 0,1
Температура вспышки, °C, не ниже . . . 65 65 65 55 65
Температура застывания, °C, не выше . . —4 —5 —5 —5 -5, -20
Цетановое число 35-55 — 35-50 35-40 35-50
Дизельный индекс 30-55 — 30-55 — 30-55
* До сепарации.
Таблица 5-32
Требования зарубежных фирм к тяжелым топливам
типа котельных мазутов для судовых ДВС
Физико-химические показатели топлива Дизелестроительные фирмы
„Фиат* „Вяртсиля— Зульцер* МАИ •Докс- форд* „Сторк*
Удельный вес при 20° С .... 0,94 0,99 0,97 0,983 0,95
Вязкость, °ВУ: при 50° С 40 55 25
» 100°С 2,9-5,2 — Не указано — —
Коксуемость по Конрадсону, %, не более 8-10 10-15 То же 12,7 8,7-11,4
Зольность, %, не более 0,12-0,15 0,06-0,12 0,07 0,06
Сера, %, не более 4-5 3-4 3,7 3,0 2,7-3,4
Вода, %, не более 2 2 1,0 0,1 —
Температура вспышки, °C. не ниже 65 65 55 101 160
Теплота сгорания, ккал/кг . . . 9900 — — — —
Сопоставление зарубежных и отечественных сортов топлив
Стандарт Сорт Отечественное топливо
ASTM 975-59Т (США) ASTM Д-397-48Т (США) 1-D 2-D 4-D 1 и 2 4 5 6 Дизельное, ГОСТ 305—62 Дизельное, ВТУ 586—56 Моторное, ГОСТ 1667—68 ДЛ н ДС, ГОСТ 4749-49 ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667-68 ДТ-2 и ДТ-3 Мазут 40, ГОСТ 10585—63
Военного ведомства (США) А С Специальный Обычный ДЛ, ГОСТ 4749-49 ДЗ, ГОСТ 4749-49 Мазут флотский, ГОСТ 10585-63 Мазут 40, ГОСТ 10585—63
DEF 2402 (Англия) Цетановое число 47 То же, с низкой температу- рой застывания Цетановое число 45 ДЛ, ГОСТ 4749-49 ДЛ, ГОСТ 4749-49 ДС, ГОСТ 4749—49 3, ГОСТ 305-62
Объединения «Пул» (Анг- лия) Дерв, газойль и дизельное Флотский-дизельный Дизельное, ГОСТ 305—62 ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667-68
Объединения «Манчестер» Дизельное Дизельное, ГОСТ 305—62
«Ойл Рифайнер и Компа- ни» (Англия) Дизельное для двигателей морских ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667-68
То же, спецификация 209 А В ДЛ, ГОСТ 4749-49 ДТ-] (ДТ), ГОСТ 1667-68
BS 2869 (Англия) А, В, Д Е F, G, Н Дизельное, ГОСТ 4749—49 ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667-68 Мазуты, ГОСТ 10515—63
Топлива, поставляемые Швецией и Францией Дизельное Моторное Мазут Дизельное, ГОСТ 4749—49 Моторное ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667—68 Мазут 4С, ГОСТ 10585-63
DJN 51601 (ФРГ) DJN 51603 (ФРГ) Дизельное FL и L М F, G, Н ДЛ, ГОСТ 4749-49 ДТ-1 (ДТ), ГОСТ 1667-68 Мазут 40, ГОСТ 10585-63 Мазуты, ГОСТ 10585—63
Таблица 5-34
Влияние физико-химических характеристик топлива на работу двигателя
Показатель Влияние на работу двигателя Основные способы устранения вредного действия
Фракционный состав: плохая испаряемость — повышенное содержание хвостовых фракций Затруднение пуска двигателя, дымность, нагары, смолообразо- вание Правильный выбор марки топлива, подогрев, примене- ние присадок
Повышенное содержание легких фракций Жесткая работа двигателя, преждевременный износ деталей Охлаждение, применение присадок
Вязкость: высокая низкая Ухудшение качества распыла и смесеобразования, нагары, смолообразование, ухудшение работы насосов, снижение мощ- ности, дымность Износ топливной аппаратуры, заклинивание плунжера, попада- ние топлива в картерное масло Подогрев топлива, приме- нение присадок Снижение подогрева топ- лива, применение присадок
Повышенные (против норм): коксуемость и кис- лотность, содержание золы, воды и механических при- месей Смолообразование, нагарооб- разование, засорение фильтров, абразивный износ в сочетании с кислотной коррозией топлив- ной аппаратуры и поршневой группы (ЦПГ) Применение присадок, се- парация топлива
Повышенное содержание воды, особенно морской Усиленное смолообразование и коррозия, нарушение работы топливной аппаратуры, повыше- ние температуры застывания Сепарация топлива
Повышенное содержание серы Усиленно^ смолообразование и коррозия, старение масла Применение присадок
Повышенное содержание механических примесей Нагарообразование, износ де- талей, засорение форсунок и фильтров, отложения в емкостях Сепарация топлива
Низкая температура вспышки Повышает пожарную опасность Замена топлива, тщатель- ное соблюдение противопо- жарных норм
Низкая температура по- мутнения и застывания Ограничение применения при низких температурах, засорение фильтров, ухудшение качества распыла и смесеобразования Подогрев топлива, приме- нение присадок
Присадки к топливам
Таблица 5-35
Физико-химические характеристики многофункциональных присадок
К топливам для дизелей К мазутам для котлов
Показатель ВНИИНП-101 ВНИИНП-111 ВНИИНП-102 ВНИИНП-103
Удельный вес при 20* С . Вязкость кинематическая при 50° С, сст Температура вспышки, °C, не ниже . . . Температура застывания, °C, не ниже . . Коксуемость, %, не более Зольность, %, не более Содержание воды Примечания: 1. Присадки ВНИР тяжелых топлив дизелей при отсутствии с 2. Хранить присадки следует при t > их до §0° С; эффективность присадок за1 ЛИВОМ. 0,926 6,5-9 132 -23 1,05 Следы 1НП-102, 10 специальных — 5° С; при ВИСИТ ОТ TL 0,933 4,6-8 130 -20 0,34 Следы в, 104 мог присадок. вводе рек цательности 0,98 1,75 55 -10 0,5 1,23 Следы ут использов омендуется п перемешивай 0,98 1,75 65 -10 0,5 1,23 Следы аться для одогревать ия с топ-
Таблица 5-36
Физико-химические характеристики зарубежных многофункциональных присадок
Показатель Дислип Ф Тифо Д Тифо ПД Перолин Десуль- фурол
Плотность, г/см* 0,92 0,933 1,03 0,93 0,84
Вязкость, сст:
при 20° С 25 — — 3,23 —
при 50° С 7,9 4,9 5,8 1,75 —
Температура:
вспышки, °C * ПО 37 38 — —
застывания, °C , Кислотность, КОН/мл -60 -60 -42 -30 —
1,13 — — — 0,16
Число омыления, КОН/е .... — 42,2 — — 1,9
Йодное число, е/ЮОе — 35,1 8,4 —
Зольность, % 1,1 1,66 4,3 — —
Элементарный состав, %: 84,4 78,3 68,4 90,9 78,6
углерод
водород 12,1 11,1 ‘ 8,7 8,4 12,4
азот 0,24 1,37 0,1 0,6 1,0
медь 0,43 — — — —
барий 0,26 — — —
кальций 0,02 — — — —
фосфор 0,03 0,3 — — —
сера — 0,72 0,5 — —
хлор — 0,14 9,1 — 4,9
Ввод присадок в сернистые дизельные
топлива улучшает процесс горения, за-
медляет коррозию стальных деталей,
уменьшает нагарообразование и абра-
зивное действие нагара (износ цилинд-
ровых втулок уменьшается на ~20—
30%, поршневых колец на ~10%).
Ввод присадок в сернистые моторные
топлива уменьшает износ цилиндровых
втулок на 30—40%, поршневых колец —
на 30%.
Ввод присадок в котельное топливо
значительно снижает зольные отложения
на хвостовых поверхностях нагрева и
коррозию труб, обеспечивает более пол-
ное сгорание топлива, уменьшает коксо-
вание форсунок и количество донных
осадков в топливных цистернах.
Первоначальную дозу присадки «Дис-
лип Ф» рекомендуется вводить в тяже-
лое топливо в течение первых 1000 ч
работы дизеля или не менее чем в тече-
ние двух месяцев с момента начала при-
менения присадки. Меньшая доза при-
садок (табл. 5-38) для дизельных топлив,
как правило, применяется для малообо-
ротных дизелей; большая доза присадок
используется для дизелей средне- и вы-
сокооборотных.
Во всех случаях необходимо тща-
тельно перемешивать присадку с топли-
вом (циркуляцией).
Таблица 5-37
Многофункциональные присадки к топливам для дизелей
Присадка Фирма Топлива Применение
Дислип «Слип Продакте энд Ин- жиниринг Компани» (Анг- лия) Сернистые дизель- ные Судовые и тепловозные вы- соко- и среднеоборотные ди- зели
Дислип Ф То же Сернистые мотор- ные и котельные Судовые мало- и средне- оборотные дизели
Фюелслип » Тяжелые сернистые и котельные Судовые дизели и котель- ные установки
Тифо Д «Нейшенел Ресерч энд Ке- микел Компани» (США) Сернистые мотор- ные и дизельные Судовые и других назначе- ний дизели мало- и средне- оборотные
Тифо АП То же Низкосортные Судовые малооборотные дизели и котельные уста- новки
Тифо ПД » Дизельные и мотор- ные Судовые и стационарные дизели, работающие при низких температурах
Перолин «Гамлен Кемикел Компа- ни» (США) Сернистые мазуты Котельные установки и малооборотные судовые ди- зели
Этазол «Индастриал Флюиде Ком- пани» (Англия) Сернистые дизель- ные Дизели всех назначений высоко-, средне- и малообо- ротные
Барзад Присадки, поставляемые США и Англией Газотурбинные и дизельные Газовые турбины и дизели мало-, средне- и высокообо- ротные
Дозировка присадок к топливу
Присадка Поставщик Топливо Дозировка в % по весу
перво- началь- ная после- дующая
ВНИИНП-102 Московский завод «Нефте- газ» Котельные, сернистые 0,3-0,4 0,2
ВНИИНП-103 То же То же 0,3-0,4 0,2
ВНИИНП-104 » 0,3-0,4 0,2
ВНИИНП-111 Ново-Уфимский нефтепере- рабатывающий завод Дизельное с содержанием серы более 0,2% - 0,5-0,8
ВНИИНП-101 То же Тяжелое - 0,3-0,5
Подогрев топлива
Изменение вязкости топлива дости-
гается путем его подогрева.
Для определения плотности топлива
при разных температурах используется
номограмма (см. рис. 5-1). На номо-
граммах «вязкость — температура» (рис.
5-2, 5-3) горизонтальные прямые огра-
ничивают область допустимых величин
при приеме, перекачивании, очистке
топлива и подаче его в цилиндр двига-
теля; вертикальные прямые ограничи-
вают области допустимых температур
подогрева топлива.
Чтобы определить температуру подо-
грева топлива на номограмму наносят
величину его вязкости при паспортной
температуре и через полученную точку
проводят прямую, параллельную базо-
вым наклонным линиям; эта прямая
представит зависимость вязкости приня-
того топлива от его температуры.
Рекомендуемые температуры подо-
грева и вязкость. Вязкость топлив, пе-
рекачиваемых в танки и цистерны
должна составлять для насосов: центро-
бежных— не более 30° ВУ; поршневых и
скальчатых — не более 80° ВУ и винто-
вых— не более 200° ВУ. Температура
подогрева мазута в открытых емкостях
(при атмосферном давлении) не должна
превышать 90° С для топлива с темпера-
турой вспышки выше 100° С, а ниже
100° С — не менее чем на 10° С ниже
температуры вспышки; температура по-
догрева мазута в закрытых емкостях и
подогревателях не ограничивается.
Повышение температуры мазута при-
водит к коксообразованию; рекоменду-
ется, чтобы температура мазута после
подогревателя не превышала 110° С при
температуре стенки (пара) не выше
140° С. В случаях подогрева до более
высокой температуры имеет место уси-
ленное отложение кокса на поверхности
подогревателя (например, при темпера-
туре стенки трубок подогревателя 150° С
скорость отложения кокса составляет
^0,5 мм/месяц).
Вязкость* топлива (для ди-
зелей) влияет на качество смесеобра-
зования в дизеле, определяет тонкость
распиливания топлива и косвенно ха-
рактеризует его смазывающую способ-
ность.
Минимальная вязкость топлива, обес-
печивающая надежную смазку деталей
топливоподающей системы дизеля, со-
ставляет 2 сст (1,05°ВУ). Верхний пре-
дел вязкости топлива перед топливными
(форсуночными) насосами зависит от
сорта топлива, конструктивных особен-
ностей дизеля (топливоподающая си-
стема, форма камеры сгорания и т. д.)
и ориентировочно равен для двигателей
с числом оборотов в минуту: выше
600—8,5 сст (1,7° ВУ); от 200 до 600 —
11 4 сст (2° ВУ); до 200 — 26 сст
(3,5° ВУ).
Дизелестроительные фирмы для мало-
оборотных двигателей допускают сле-
дующие вязкости топлива: «Фиат» —
6° ВУ; «Бурмейстер и Вайн» — 3,5—
4 5°ВУ; «Зульцер» — 3,7°ВУ; МАЙ —
2’,5° ВУ.
Среднеоборотные двигатели европей-
ских фирм «Пильстик», «Меррлиз»,
МАЙ и др. с 300—700 об)мин исполь-
зуют топлива с вязкостью 1000—2000 сек
Редвуд № 1 при 37,8° С.
Для вязких топлив увеличение темпе-
ратуры подогрева сопровождается сни-
жением удельного расхода топлива
(для маловязких — повышением). Опти-
мальная вязкость подогретого топлива
(по исследованиям БМЗ и ЦНИИМФ)
для малооборотных дизелей составляет:
для топлива марки ДТ — 1,8—2,2° ВУ;
дизельного мазута марки ДМ — 2,0—
2,5° ВУ; для топлив с повышенной вяз-
костью — до 4° ВУ.
Сепарируют средне- и высоковязкие
топлива при вязкости не выше 6° ВУ.
Температура подогрева при этом под-
держивается не менее чем на 15° С ниже
температуры вспышки топлива, но не
выше 95° С.
Регулирование вязкости тя-
желого топлива осуществляется
20 4Z7 60 60 100 120 /47 160 160 200 220
Рис. 5-2. Номограмма зависимости вязкости топлива от температуры подогрева:
А — верхний предел температуры подогрева топлива в открытой системе; Б и В —
верхние границы вязкости топлива; Б — при перекачивании винтовыми и шестеренча-
тыми насосами; В — при перекачивании поршневыми и скальчатыми насосами; Г — при
перекачивании центробежными насосами; Д — при сепарации; Е — при впрыске в ци-
линдр дизеля; /К — область, соответствующая оптимальной вязкости топлива при
впрыске в цилиндр дизеля
5000.
40001
3000-
2000-
1500-
1000-
800-
600-
500—
400^_
300-
200
100
10
50
40
30
20
200-
150^
90 z
80:
^7/T
Э 60-
50-
4/7-
35-
Температура,9 Г
1520 30 40 50 60 10 80 90100 120 140. 160 180 200 2'50 300
...........................Ь I i I ilx-Lxb 11 11 111111 111» l> 11 h I . J 1500
^5
$
/,4 -
10
8
6
1,6
1.5^
"N95A.S.TM
N'ZORSTM
33,63-^ 1,25
E WOO
800
600
^-500
^400
300
200
150
100
10
- 60 v
тпт-ге-а?5
-5000
4008
-3000
-2000
-1000
-500
-400
-300
г 200
’ -150
E-13
16
14
12
r- 11
= 10
Ё 9
~-8
7
6
5
^4.5
-110
-100
г 90
§ -60
ё -55
~=4.0
Ы5.
-10-5 0 5 io 152025303540'50' 60' Io' 80 30 100 110 120 130/40150
?45
-40
-39
38
L-/7
I
Температура, °C
Рис. 5-3. Изменение вязкости котельного и дизельных топлив в зависимости от температуры
подогрева
смешением различных его сортов, подо-
гревом топлива определенного сорта,
комбинацией первых двух способов.
Таблица 5-39
Температура подогрева топлива, °C
Марка топлива В запасных цистер- нах (при перекачке) Перед сепаратором Перед форсунками дизеля
Моторное топ-
ливо ДТ-1 (ДТ) 5-10 40-60 65-75
Флотский мазут
марок:
Ф5 5-10 40-60 65-75
Ф12 10-25 55-80 85-95
Дизельный ма-
зут ДМ 30-50 80-85 100-110
Таблица 5-40
Температура подогрева топлива, °C
Марка мазута В запасных цистер- нах (при перекачке) 1 Перед котельной форсункой
Флотский:
Ф5 5-10 50-55
Ф12 10-20 65-70
Топочный:
40 35-40 90-95
100 45-50 105-110
Вязкостно-температурная характе-
ристика топлива в судовых емкостях
может значительно отличаться от пас-
портной. Поэтому регулирование ее
Рис. 5-4. Вискозиметр типа Df с регулятором расхода (суда типа „Николай ,,, ~>
Гоголь" и др.): ° Ж
1 — показывающий прибор с градуировкой шкал вязкости; 2 — импульсные трубки; LLJ
3 — подача топлива; 4 — измеритель вязкости; 5 и 6 — рабочие полости регулятора I Z?
расхода; 7 — приспособление для очистки сопла; 8 — сливная трубка; 9 — сопло; 44—*-------
10 — регулятор расхода; 11 — кран переключения; 12 — трубка; 13 — кран
Рис. 5-5. Схема регулятора вязкости типа .Копенгаген" системы „Кюлевейн" (суда типа
.Симферополь" и др. ):
1 — паровой клапан (обвод терморегулятора); 2 — мембранный паровой клапан; 3 — пневмо-
реле; 4 — терморегулятор; 5 — клапан обвода терморегулятора; 6 — подогреватель; 7, 9, 11 —
клапаны (подключение регулятора вязкости к топливной системе); 8 — насос высокого давле-
ния; 10 — отстойный топливный бачок; 12 — измеритель вязкости; 13 — приборный отсек;
14—смотровое стекло; 15 — кран (ручное управление); 16 — регулирующий прибор; 17, 18, 20 —
приборы контроля температуры и вязкости топлива; 19, 24 — воздушные клапаны; 21, 23 —
дроссели; 22 — расходомер; 25 — манометр; 26 — керамический фильтр; --------------- воздух;
—X—X — топливо;-----------пар
автоматическими вискозиметрами про-
изводится по непосредственному изме-
рению вязкости.
Вискозиметры (рис. 5-4, 5-5, 5-6) —
для обеспечения постоянного расхода
жидкости в различных конструкциях
вискозиметров (например, фирмы VAF
и др.) применяется специальный элек-
троприводный шестеренчатый насос, про-
качивающий топливо через капилляр;,
в вискозиметрах фирмы «Аскания» —'
регулятор расхода. Измерительное
устройство регулятора (см. рис. 5-5)
служит для регулирования давления
управляющего воздуха в зависимости
Рис. 5-6. Измеритель вязкости типа „Оваль",
модель VPM -52- BD-P1 (танкер „Лихославль"
и др.):
а — схема установки измерителя; б — принци-
пиальная схема измерителя; 1, 4, 5, 6, 8, 9 —
запорные клапаны; 2 — фильтр; 3 — редуктор;
7 — манометр; 10 — показывающий прибор; 12 —
преобразователь дифференциального давления;
13 — редуктор; 14 — синхронный мотор;
15 — шестеренчатый насос
от величины вязкости топлива; в рабо-
чем диапазоне настройки прибора 1,5—
4° ВУ неравномерность регулирования
составляет ±0,2° ВУ, точность измерения
вязкости ±0,1° ВУ.
В комплект системы регулятора типа
«Оваль» (см. рис. 5-6) входят: изме-
ритель вязкости непрямого действия и
регулятор температуры; коррекция регу-
лятора температуры — вручную.
Способ регулирования вязкости с по-
мощью двухимпульсного регулятора
прямого действия (тип 2ИРВПД) раз-
работан ЦНИИМФом.
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Свойства масел
К смазочным материалам относятся:
жидкие смазочные масла, консистентные
смазки (мази), эмульсионные смазки,
порошкообразные и коллоидные смазки
(чешуйчатый графит и др.).
Эксплуатационные свойства масел:
общие физико-химические (вязкость,
Коэффициент теплопровод-
ности в диапазоне температур 0—50° С.
равен 0,10—0,15 ккал!м-ч- С.
На рис. 5-7 и 5-8 приведены номо-
граммы для определения вязкости сма-
зочных масел в зависимости от темпе-
ратуры (обозначения см. по классифи-
кации в табл. 5-42).
В ГОСТах и ТУ на масла нормируется*
Рис. 5-7. Номограмма для определения вязкости смазочных масел (по классификации
SAE) в зависимости от температуры
стабильность, эмульсируемость, ценооб-
разование, коррозионное действие и др.);
смазочные (противоизносные и анти-
фрикционные); тепловые (теплоемкость,
теплопроводность).
Теплоемкость различных масел
в диапазоне температур 0—50° С нахо-
дится в пределах 0,4—0,5 ккал!кг-°С и
увеличивается с ростом температуры.
их вязкость при атмосферном давле-
нии и условной температуре, которая*
для масел малой и средней вязкости
обычно равна 50° С, а для высоковязких
100° С. Вязкость масла в сжатом слое
увеличивается по мере роста давления
в подшипнике (более интенсивно у
масел с малой начальной вязко-
стью).
Вязкостно-температурные свойства
масел выражают: отношением
вязкости при данной температуре
(обычно 0°С или 50° С) к вязкости при
100° С, чем меньше величина этого от-
ношения, тем лучше вязкостно-темпера-
турные свойства масла; индексом
вязкости — степень изменения вяз-
Рис. 5-8. Номограмма для определения вяз-
кости смазочных масел в зависимости от тем-
пературы:
/ — турбинное 57; 2 — турбинное 46; 3 — тур-
бинное 30; 4 — турбинное 22; веретенное,
индустриальное 20; 5 — веретенное
кости масла в зависимости от темпера-
туры по сравнению с вязкостью эталон-
ных масел; температурным ко-
эффициентом вязкости — отно-
шение разности вязкости масла при дан-
ной температуре и при 100° С, умножен-
ной на 100, к вязкости при 50° С, умно-
женной на величину разности температур
в рассматриваемом интервале:
yt------'100
>50 • (100-/)
100.
Чем меньше значение температурного
коэффициента вязкости для данного
масла, тем более полога температурная
кривая его вязкости (см. рис. 5-7).
Содержание водораствори-
мых кислот и щелочей характе-
ризует наличие в маслах свободных не-
органических кислот и щелочей, раство-
римых в воде; зависит от полноты
нейтрализации масла после сернокислот-
ной очистки и полноты промывки после
щелочной очистки. Для масел с присад-
ками щелочная реакция не является
браковочным признаком.
Содержание воды в масле сни-
жает его смазывающую способность,
способствует коррозии, вызывает обвод-
нение продуктов старения масел с обра-
зованием веществ, забивающих систему
маслоподачи. Недопустимо присутствие
воды в маслах с присадками, так как
она вымывает отдельные компоненты
присадки, способствует ее выпадению
в осадок.
Пенообразован ие происходит
в результате' насыщения масел воздухом.
Содержание механических
примесей является результатом ста-
рения масла в процессе его эксплуата-
ции либо загрязнения. Недопустимо на-
личие в масле примесей абразивного ха-
рактера. Механические примеси ухуд-
шают смазывающие свойства масел, спо-
собствуют повышенному износу и могут
вызывать задиры и заклинивание.
Кислотное число смазочного
масла определяет общее содержание
в нем органических (слабых) и мине-
ральных (сильных) кислот; характери-
зует степень изменения физико-химиче-
ских свойств масла и его коррозионную
агрессивность. Увеличение кислотного
числа вызывается окислительными про-
цессами, попаданием в циркуляционное
масло продуктов сгорания топлива.
Коррозионность масла характе-
ризуется степенью коррозионного воз-
действия продуктов окисления масла
в условиях высокой температуры на сви-
нец, входящий в состав антифрикцион-
ных сплавов и бронзовых вкладышей. *
Термоокислительная ста-
бильность оценивает способность
масла, тонкий слой которого находится
на металлической поверхности, образо-
вывать под действием кислорода воз-
духа при повышенной температуре лако-
образную пленку. Определяется по ме-
тоду Папок (ГОСТ 4953—49) и выра-
жается периодом времени (мин), в те-
чение которого испытуемое масло, нагре-
тое до температуры 250°С, образует ла-
ковую пленку, удерживающую стандарт-
ное кольцо с силой 1 кгс. Чем больше
этот период времени, тем больше стой-
Классификация смазочных масел по их моторным свойствам
(ВНИИНП)
Вязкость при 100° С, сст Марка масел Разновидность масла по классификации США и Англии
Группа А (премиут) Группа Б (ХД) Группа В (I серия) Группа Г (II серия) Группа Д (III серия) Группа Е (для судо- вых дизе- лей)
6±0,5 М-6А М-6Б М-6В — — — SAE-20
8±0,5 М-8А М-ЗБ М-8В М-8Г - - SAE-20
10±0,5 М-10А М-10Б М-10В М-10Г - - SAE-30
12±0,5 - М-12Б М-12В М-12Г М-12Д М-12Е SAE-30
14±0,5 — М-14Б М-14В М-14Г М-14Д М-14Е SAE-40
16±0,5 — М-16Б М-16В М-16Г М-16Д М-16Е SAE-40
20±0,5 М-20А М-20Б М-20В М-20Г М-20Д М-20Е SAE-50
Условия применения Тип двигателя Бензино- вый четырех- тактный Бензино- вый четы- рехтакт- ный фор- сирован- ный или дизель Дизель форсиро- ванный Дизель высоко- форсиро- ванный Дизель высоко- форсиро- ванный с малым расходом масла Дизель высоко- форсиро- ванный с лубри- каторной смазкой цилиндра
Вид топлива Бензин Бензин или дизельное топливо с содержа- нием серы до 0,2% Дизельное топливо с содер- жанием серы до 1% Моторное топливо или мазут с содер- жанием серы до 3%
кость масла к окислительному воздей-
ствию высоких температур и выше его
термоокислительная стабильность.
Масла для ДВС
В зависимости от типа двигателя и
характеристик используемого топлива,
для автономных систем смазки (цирку-
ляционная, цилиндровая, ГТН) уста-
навливаются в каждом отдельном слу-
чае рациональные сорта и расход сма-
зочных масел.
По классификации ВНИИНП (см.
табл. 5-41) отечественные смазочные
масла группируются в зависимости^ от
их моторных свойств, т. е. способности
масла обеспечить работу двигателя,
имеющего ту или иную тепловую на-
пряженность при работе на определен-
ных сортах топлива (ГОСТ 11637—65),
Классификация SAE предусматривает
разделение моторных масел по вязкости
и жесткости условий работы.
Для смазки судовых дизелей исполь-
зуются отечественные масла: моторное
(ГОСТ 1519—42, 6360—58), дизельное
(ГОСТ 5304—54, 8581—63, МРТУ 12Н
№ 3 — 62 и № 14 — 62), автотракторное
(ГОСТ 1862—63 МРТУ), авиационное
(ГОСТ 1013—49); М-12Вч (МРТУ 12А
№ 3 — 62) представляет ' собой масло
ДС-1 с 8% присадки ВНИИНП-360 и
антипенной присадки ПМС-200А.
Выпускаются опытные партии масла
М-12В (МРТУ 38-1-182—65) с новой
композицией присадок, обладающей луч-
шими деэмульсионными антиокисли-
тельными свойствами.
Масло М16Е—компаундирование ма-
сел Д-11 и МС-20 с содержанием 25%
присадки МАСК и 0,5% противоизнос-
ной присадки JI3-23K (табл. 5-43).
Таблица 5-42
Основные физико-химические
характеристики цилиндровых масел
Показатель Сорт масла
М-16Д* М-12В
Кинематическая вязкость при 100° С, сст 16 12
Коксуемость, % 0,4** 0,3**
Зольность сульфатная, % 1.6 1,0
Механические примеси, % Щелочность, мг КОН на 0,003 0,015
1 г масла, не менее .... Кислотное число, мг КОН на 1 г масла без присадок, не более 9
од 0,05
Температура вспышки в открытом тигле, °C ... . 215 200
Температура застывания, °C -14 -15
Индекс вязкости 85 85
* М-16Д представляет собой масло ДС-16 с добавкой присадок ВНИИНП-370, ПМС, ПМС-200А.
** Без присадок.
Для импортных дизелей находят при-
менение циркуляционные и цилиндро-
вые масла фирм: The Shell Petroleum
Comp., Castrol Ltd, Mobil oil Comp.,
Britisch Petroleum Trading Ltd, Esso
Standard oil Comp., Wisura Mineralowerk
и др. (см. табл. 5-53 и 5-54).
По истечении гарантийного срока экс-
плуатации дизелей зарубежной по-
стройки можно применять другие сма-
зочные масла, подходящие для данного
типа двигателя и используемого сорта
топлива.
Циркуляционные минераль-
ные масла для главных и вспомога-
тельных двигателей применяются с при-
садками (см. табл. 5-71) и без них.
Рекомендуются для циркуляционной
системы смазки следующие сорта масел:
малооборотные дизели с водяным охла-
ждением поршней — минеральные масла
без присадок: моторное (ГОСТ 1519—42)
и дизельное Д-11 (ГОСТ 5304—54);
малооборотные дизели с масляным
охлаждением поршней — масла дизель-
ные ДС-11 (М-10Б) фенольной селектив-
ной очистки (ГОСТ 8581—63), содержа-
щие 6% присадки ВНИИНП-360 или
4,5% присадки МНИИП-22к; М-10ГУС;
тронковые дизели (смазка разбрызги-
ванием), работающие на топливах,
содержащих не свыше 1,0% серы,—
масла М-12В (МРТУ 12Н-3—62
и МРТУ 38-1-182—65); при высокой
форсировке этих двигателей или работе
на топливах, содержащих более 1 %
серы, — масло М-12Г (ВТУ НП 168—64);
тронковые дизели с лубрикаторной
смазкой цилиндров — масло М-12В
(МРТУ 12Н-3—62). Импортные сорта
циркуляционных масел: Tebo Ward
PRSAE-30; Shell Melina oil 30; Shell
Talpa oil 30; Mobilgard 312, 412; BP
Energol OE-175; Mobil DTE oil № 3 и др.
(табл. 5-52).
Для смазки подшипников ГТН при-
меняются турбинные масла 22 и 30
(ГОСТ 32—53); импортные — Tebo Tur-
bine oil, Shell Turbo oil 29 (33); EsSo-
Mar 52 и др.
Браковочные показатели
циркуляционных масел: нали-
чие в масле водорастворимых кислот;
изменение вязкости на ±20% от спе-
цификационной; понижение темпера-
туры вспышки на 20% от спецификаци-
онной; содержание в масле механиче-
ских примесей свыше 3% для масла
М-12В и свыше 4% для масла М-12Г
(если их содержание не уменьшается
при сепарации); содержание в масле
более 0,5% воды, которая не уменьша-
ется при сепарации.
Масла цилиндровые сорта М-16Е
Показатели Нормы по маркам Методы испытаний
М-16Е-30 М-16Е-60
Вязкость кинематическая в сст при 100° С,
в пределах 16,0±1 16,0±1 ГОСТ 33-66
Индекс вязкости, не менее , 85 85 Таблица значений индекса вязкости
Зольность сульфатная, в %, не более . , . 5,0 10,0 ГОСТ 12417—66
Щелочность в мг КОН на 1 г масла, не менее Содержание механических примесей, в %, 30,0 60,0 ГОСТ 11362-65
не более 0,03 0,03 ГОСТ 6370-59
Содержание воды в %, не более Температура вспышки в открытом тигле, °C, Следы Следы ГОСТ 2477-65
не ниже 190 190 ГОСТ 4333-48
Температура застывания, °C, не выше . . . Термоокислительная стабильность по методу -12 -12 ГОСТ 1533-42
Папок при 250е С в мин, не менее Коррозионность на пластинках из свинца С1 40 60 ГОСТ 9352—60
и С2 по ГОСТ в г/м2 . Стабильность после окисления в приборе ДК-2: отс. отс. ГОСТ 13517-68
а) осадок в % отс. отс. ГОСТ 11063-64
б) вязкость при 100° С в сст, не более . . . Обобщенный показатель износа (ОПИ), 35 35 ГОСТ 33-66
не менее Коксуемость на плите при температуре 315° С, 45 45 ГОСТ 9490—60 (с шарами из стали ШХ-15)
в баллах, не более — — По методу ВНИИ НП
Примечания: 1. Настоящие технические условия распространяются на масла
селективной очистки с композицией присадок, предназначенные для смазывания цилин-
дровых втулок и поршней малооборотных дизелей с лубрикаторной системой смазки, работающих на дистиллятных и остаточных топливах. 2. Марки масел М-16Е: М-16Е-30 со щелочностью 30, М-16Е-60 со щелочностью 60.
Масло М-16Е-30 рекомендуется применять при работе дизелей на топливе с содер-
жанием серы до 2,0%, а масло М-16Е-60 рекомендуется на топливе с содержанием серы до 4,5%. применять при работе дизелей
3. Масла М-16Е должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.
4. При использовании в составе масла М-16Е-30 сульфонатной присадки ПМС про-
изводства Ново-Куйбышевского НПК допускается до 1 января 1972 г., выпуск этого масла с содержанием механических примесей не более 0,07%.
5. Упаковку, маркировку, хранение и транспортирование масел М-16Е производят по ГОСТ 1510-60.
6. Отбор проб масел производится по ГОСТ 2517—69 по 2 л масел каждой марки. . Для контрольной пробы берут
Таблица 5-44
Моторные масла для дизелей (ГОСТ 1519—42)
Показатель Нормы по марке Т
Вязкость при 50° С:
кинематическая, сст . 62—68
соответствующая ей условная, °ВУ 8,2-9-0
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже 205
Температура застывания, °C, не выше .' 0
Содержание: 0,4
кокса, %, не более
золы, %, не более 0,04
механических примесей, %, не более 0,007
воды Отсутствует
водорастворимых кислот и щелочей Отсутствует
Масла дизельные (ГОСТ 5304—54)
Таблица 5-45
Показатель Нормы по.маркам
Дп-8 Д-И Дп-11 Дп-14
Вязкость кинематическая при 100° С, сст Отношение кинематической вязкости при 50° С к кинема- тической вязкости при 100° С, не более Коксуемость до добавки присадки, %, не более . . . Кислотное число масла, мг КОН на 1 г: без присадки, не более с присадкой ЦИАТИМ-339 с присадкой АзНИИ- ЦИАТИМ-1 не более Зольность масла, %: без присадки, не более с присадкой ЦИАТИМ-339, не менее с присадкой АзНИИ- ЦИАТИМ-1, не менее Содержание водораствори- мых кислот и щелочей в масле: без присадки и с присад- кой АзНИИ-ЦИАТИМ-1 с присадкой ЦИАТИМ-339 Содержание механических примесей, %: без присадки с присадкой не более . . Содержание воды .... Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже .... Температура застывания, °C, не выше Коррозионность (по Пинке- вичу) на пластинке из листо- вого свинца марки С1 или С2 по ГОСТ 3778-56, г/л<2: с присадкой ЦИАТИМ-339, не более с присадкой АзНИИ- ЦИАТИМ-1, не более Термоокислительная ста- бильность по методу Папок при 250° С, мин: а) с присадкой ЦИАТИМ-339, не менее б) с присадкой АзНИИ- ЦИАТИМ-1, не менее Содержание фурфурола . . Примечания: 1. Вч гие абразивные вещества. 2. ДП-8 — с добавлением 3. Д-11 —без присадки. 4. Дп-11 — с добавкой 3+( 5. Дп-14 —с добавкой 3+0, 6. Присадка ЦИАТИМ-339 в соотношении 1:1* 7. К дизельным маслам, i бавка не более 0,5% депресс 8. Марка масла указывает* 9. По требованию потреби- 5% присадки АзНИИ — ЦИА 8-9 6 0,2 0,10 0,15 0,005 0,25 0,12 Отсу! Слабощелоч- ная реакция Отсу1 0,01 Следы 200 -25 13 8 20 17 исле механическ 3+0,2% приса, ),2% присадки I 2% присадки Ц? поставляется в изготовляемым < атора АзНИИ* ся в заказе* геля масло мар ДИМ-1. 10,5-12,5 7,3 0,4 0,15 0,005 гствует гствует Отсутствует 200 -13 :их примесей не цки ЦИАТИМ-3 ДИАТИМ-339 ил] 1АТИМ-339 или . растворе верете! : присадкой Щ ки Дп-11 должь 10,5-12,5 6,5 0,4 0,10 0,20 0,005 0,25 0,12 О тсуг Слабощелоч- ная реакция Отсут 0,01 Следы 190 -15 13 8 20 20 ! допускаются г 39 или АзНИИ и АзНИИ-ЦИАТ АзНИИ-ЦИАТИ? иного или дизел 1АТИМ-339, доп: <о поставляться 13,5-15,5 7,75 0,55 0,10 0,22 0,006 0,25 0,12 ствует 1 Слабощелоч- 1 ная реакция ствует 0,01 Следы 210 -10 13 8 25 25 Отсутствует [есок и дру- [-ЦИАТИМ-1. ИМ-1. 4-1. ъного масла рскается до- с добавкой
Дизельное масло МТ (ГОСТ 6360—58)
Нормы для марок
Показатель МТ-14п МТ-16п
Вязкость, сст: кинематическая при 100° С кинематическая при 0° С, не более динамическая при минус 30° С, пуаз, не более Отношение кинематической вязкости при 50° С к кинематической вязкости при 100° С не более Кислотное число, мг КОН/г, не более .... Коксуемость без присадки, %, не более . . . Зольность, %: без присадки, не более , . с присадкой, не менее Содержание: селективных растворителей водорастворимых кислот и щелочей .... механических примесей в масле без присадки то же, с присадкой, %, не более воды Температура вспышки, °C: определяемая в закрытом тигле, не ниже . . определяемая в открытом тигле, не ниже . . Разность температур вспышки в открытом и за- крытом тиглях, °C, не более Температура застывания, °C, не выше . . . . Коррозионность на пластинках из свинца марки С-1 по ГОСТ 3778—56, г/м2, не более . . Моторные свойства при 250° С: термоокислительная стабильность по методу Папок, мин, не менее рабочая фракция за 30 мин, %, не менее . лак за 30 мин, %, не более моторная испаряемость за 30 мин, %, не более Плотность Р4, не более . < 13,5-14,5 1000 280 4,0 0,10 0,20 0,005 0,13 Отсутствует Отсут 0,008 1 Отсут Не нормируется 165 Не нормируется —43 10 16,0-17,5 Не нормируется То же 7,0 0,15 0,30 0,005 0,25 Отсутствуют Слабощелочная реакция ствуют 1 0,01 ствует 200 20 -25 10 25 15 20 68 0,895
Примечания: 1. В числе механических примесей не допускаются песок и другие абразивные вещества. 2. Для масла марки МТ-16п, вырабатываемого из смеси нефтей карачухурской, сура- ханской и грозненской парафиновой, устанавливается кислотное число не более 0,05 мг КОН на 1 г масла. 3. Для масла марки МТ-16п, вырабатываемого из казахстанских нефтей на Ярослав- ском нефтеперерабатывающем заводе, устанавливается: отношение кинематической вяз- кости при 50е С к кинематической вязкости при 100° С — не более 6,75; коксуемость масла без присадки — не более 0,45% кислотное число — не более 0,20 мг КОН на 1 г масла.
Таблица 5-47
Авиационные масла (ГОСТ 1013—49)
Показатель Нормы по маркам
МС-14 МС-20 МК-22
Вязкость кинематическая при 100® С, сст, не менее . . Отношение кинематической вязкости при 50’ С к кине- матической вязкости пои 100® С, не более . . . - * * . Коксуемость, %, не более , ♦ * Кислотное число, мг КОН/г, не более Зольность, %, не более , 14 6,55 0,45 0,25 0,003 20 7,85 0,3 0,05 0,003 22 8,75 0,7 0,1 0,004
Показатель Нормы по маркам
МС-14 МС-20 МК-22
Селективные растворители Водорастворимые кислоты и щелочи . • Механические примеси Вода . Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °C, не ниже Разность температур вспышки масла в открытом и за- крытом тиглях, °C, не более Температура застывания, °C, не выше Цвет смеси 15 частей масла и 85 частей бесцветного лигроина по Дюбоску, жж, не менее л 20 Относительная плотность р^ , не выше . Термоокислительная стабильность по методу Папок при 250° С, Ж1Ж, не менее . , . Температурный коэффициент вязкости в пределах тем- ператур 20 и 100° С (ТКВго-юо), не более Коррозионность (по Пинкевичу) на пластинке из свинца марки С-2 по ГОСТ 3778—56, г/ж2, не более . . Отсут Отсут* 200 20 -30 16 0,890 20 60 10,5 ствуют :твует 225 20 -18 NPA7 0,895 17 45 10,0 230 20 -14 15 0,905 35 2,0 11,0
Контроль состояния и меры по продле-
нию срока службы циркуляционных ма-
сел. Для правильной оценки качества
циркуляционного масла и выбора необ-
ходимых мер для сохранения требуемых
его показателей (табл. 5-48) необходимо
знать характер изменений этих показате-
лей в процессе эксплуатации. Отработав-
шее масло оценивают: 1) по количеству
окисленных продуктов в маслах и в на-
гарах, характеризующих стойкость масел
к окислению и нагарообразованию; 2) по
запасу щелочности, определяющему сте-
пень срабатываемости присадки — для
масел с присадками, и по кислотному
числу — для масел без присадок; по за-
пасу щелочности судят о нейтрализую-
щих свойствах масел; 3) по виду нага-
ров (твердые, рыхлые, мазеобразные) —
содержание .в них минеральной части,
смол, асфальтов, оксикислот, карбенов и
карбоидов, а также серы. Количество
железа, содержащееся в маслах и нага-
рах, указывает на износы ЦПГ, а содер-
жание кальция в маслах и нагарах — на
срабатывание кальциевой присадки.
Отбор проб (каждые 2—3 недели)—из
напорной магистрали после масляного
насоса при работающем двигателе,
также у сепаратора (на входе и вы-
ходе); после продолжительной сто-
янки — из верхней части сточной ци-
стерны через ее горловину. Контроль
за качеством смазочных масел со ще-
лочными присадками ведется по
срабатываемости присадки в масле
(ГОСТ 11362—65). Уменьшение показа-
теля щелочности (мг КОН/г) указывает
на срабатывание присадки (рис. 5-9).
Уменьшение щелочности в масле
М-12Б до 1 мг КОН/г или в масле
М-12В до ~ 1,7 жг КОН/г указывает
на выработку около половины количе-
ства присадки. Уменьшение показателя
щелочности до нуля (для масел со ще-
Рис. 5-9. Определение содержания присадки
ВНИИНП-360 по щелочности масла
лочными присадками) и нарастание кис-
лотности указывают на полную сраба-
тываемость присадки.
В этом случае необходимо долить све-
жего масла в систему или заменить 'его
полностью (см. табл. 5-48).
Проверку наличия в циркуляционном
масле типа М-12 присадки ВНИИНП-360
можно произвести по виду масляного
Показатели качества циркуляционного масла,
причины его ухудшения и необходимые мероприятия
Данные анализов Причина ухудшения качества и необходимые мероприятия
1. Увеличение вязкости на ~ 10% от
первоначального значения, рост кислот-
ного числа, увеличение углеродистых ме-
ханических примесей в масле
Дальнейшее (> 10%) увеличение вязкости
м асл а
Увеличение вязкости против первоначаль-
ной (> 20%)
2. Понижение вязкости против первона-
чальной на~ 10%, снижение температуры
вспышки
Дальнейшее (>10%) понижение вязкости
масла
Понижение вязкости против первоначаль-
ной на > 20%
3. Быстрый рост кислотного числа (по
сравнению с предыдущими периодами
между анализами)
Кислотное число достигает 2,5 мг КОН/г
за период длительной эксплуатации
Кислотное число достигает значения
2,5 мг КОН/г за короткий промежуток
эксплуатации
4. Присутствие в масле водорастворимых
кислот (для М-12В и др. масел со щелоч-
ными присадками)
5. Повышение содержания воды и меха-
нических примесей в масле
6. Понижение температуры вспышки.
Предельное понижение температуры
вспышки
7. Увеличение зольности масла (для
средне- и высокооборотных дизелей допу-
скается увеличение содержания золы в два
раза, для малооборотных — в три раза по
сравнению со свежим маслом).
8. Понижение зольности масла М-12В
Интенсивные окислительные процессы и об-
разование смолистых веществ. Устранить не-
нормальные условия работы циркуляционной
системы (высокая температура масла и др.)
Произвести частичную (до 50%) смену масла
в системе смазки
Произвести полную смену масла, промыть и
заполнить циркуляционную систему свежим
маслом
Устранить попадание топлива в масло
Произвести частичную (до 50%) смену масла
Полностью сменить масло в циркуляционной
системе
Окончание периода нормального окислитель-
ного процесса.
Заменить до 50% масла в системе
Частично сменить масло в системе
Полностью заменить масло в системе
Добавить в систему свежего масла со ще-
лочной присадкой, создавая избыточную ще-
лочность
Взять пробу в количестве 1 л, к которой
добавляется 0,25 л (25%) свежего масла.
После перемешивания определить реакцию
смеси.
Если не будет достигнута щелочная реакция,
то масло заменить полностью
Устранить причины обводнения масла, уси-
лить сепарацию (для масла М-12В — только
сухая сепарация); для масел, не содержащих
присадок, сепарация с промывкой горячим
конденсатом
Устранить попадание топлива в масло.
Полная замена масла (отработавшее масло
не регенерируется в судовых условиях и ис-
пользуется как топливо)
Накопление растворимых продуктов корро-
зии. Проверить значения других показателей
и принять меры согласно пп. 1, 2, 3 и 4
Выпадение присадки. Устранить причины об-
воднения, усилить сепарацию масла
П ри м е ч а н и я: 1. Увеличение температуры масла ухудшает его смазывающую
способность, интенсифицирует процесс окисления углеводородов масла (повышение тем-
пературы на 10° С вызывает ускорение процесса окисления примерно в два раза).
2. Продукты окисления углеводородов масла (оксикислоты) образуют лаковые пленки
на втулке, поршне и кольцах. При слое лака в 0,1 мм кольца пригорают; образование
на внутренней поверхности поршня лаковой пленки толщиной 0,15 мм уменьшает тепло-
отдачу более чем на 40% и увеличивает теплонапряженность.
3. Доливка сточных цистерн производится по ориентировочному расчету: 0,4 г/э. л. с.
4. Нормальная продолжительность работы циркуляционных масел: малооборотные
дизели — 12 000—15 000 ч; тронковые двигатели среднеоборотные до л=500 об/мин — 4000—
6000 ч, то же, при л>500 об/мин — не менее 2000 ч.
пятна на фильтрованной бумаге, кото-
рое наносят медной проволокой диамет-
ром 0,5 мм. Характер масляного пятна
сравнивают с предыдущим образцом;
при сохранении в масле присадки во-
круг ядра механических примесей обра-
зуется кайма серого цвета.
Применение смесей масел.
Не рекомендуются смеси масел с при-
садками и без них. Можно использовать
смешение (при доливе) масел, имеющих
общую базовую основу (например, Д-11
и Дп-11 и т. п.). Возможность доливки
масла другой марки к остаткам старого
масла в системе решается специальными
испытаниями.
Старое масло не должно иметь бра-
ковочных показателей. К его образцам
(в стеклянных стаканах) добавляется
новое масло в количестве 25% и 50%
и смесь тщательно перемешивается. При
этом не должно наблюдаться выпадение
осадков. Для быстроходных двигателей
(например, Д-50) применяется масло
Д-11 или смесь масел: авиамасла
МК-22 в количестве 30% и индустриаль-
ного марки «50» (машинное СУ,
ГОСТ 1707—51) в количестве 70%.
Цилиндровые масла. Требования
к цилиндровому маслу должны быть
особенно жесткими, когда применяются
топлива с повышенным содержанием
серы (свыше 1%). При выборе сорта
масла для смазки цилиндров судовых
малооборотных дизелей с наддувом не-
обходимо учитывать рекомендации за-
вода-строителя.
Повышают качество цилиндровых ма-
сел, вводя в минеральное (базовое)
масло специальные присадки и их ком-
позиции, содержащие соли бария, каль-
ция, магния, фосфора и др. — до 20—
25% (противокислотные, антикоррозион-
ные, противоизносные, моющие и др.).
Сепарация цилиндровых масел не допу-
скается.
Соответствие смазочного масла типу
двигателя и сорту сжигаемого топлива
требует некоторого запаса щелочности,
который может обеспечить полную ней-
трализацию продуктов сгорания сёр_ы.
Необходимую щелочность масла можно
определять по формуле
о. Щ. Ч. = ~..k.geS , мг КОН на 1 г,
S м
где k = 0,0014-0,002 (учитывает долю
серы в топливе, которая выпадает на
стенки цилиндра в виде серной кис-
лоты) ; ge — удельный расход топлива,
г/э. л. с.-ч\
S — процентное содержание серь:
в топливе;
gm — удельный расход цилиндрового
масла, г/э. л. с.-ч. При работе на ди-
зельных и малосернистых моторных
топливах не должны применяться масла
с высоким содержанием многозольных
щелочных присадок, что может приве-
сти к повышенным износам деталей
цпг.
Таблица 5-49
Основные требования к физико-
химическим характеристикам
цилиндровых масел
Характеристики масел Нормативы по качеству масла
Вязкость Щелочность масла Термоокисли- тельная стабиль- ность масла Температура вспышки Температура за- стывания Содержание золы Механические примеси Содержание воды В пределах 11— 20 сст при 100° С; при- садки для повышения прочности масляной пленки Запас щелочности отработавшего масла должен быть не ме- нее 1—2 мг КОН на 1 г масла, для дви- гателей с наддувом, работающих на топ- ливах с содержанием серы: 0,2—0,5% — не ниже 5 — 6 мг КОН на 1 г масла; 0,5— 1,5% — не ниже 9 мг КОН на 1 г масла; >1,5% —не ниже 26 мг КОН на 1 г масла Не менее 90 мин при 250° С (оценка по ГОСТ 9352-60) Не ниже 215° С (в открытом тигеле) Не выше —10° С Не выше 4—5% (для масел с присадками) Не более 0,02— 0,04% (для масел с присадками) Следы
Классификация цилиндро-
вых смазочных масел по со-
держанию КОН: малощелочные масла
(до 64-8 мг КОН); среднещелочные
масла (до 9—12 мг КОН); высоко-
щелочные масла (от 26 до 40 и выше
мг КОН).
I группа масел — для малонапряжен-
ных судовых дизелей, работающих на
дизельном топливе с содержанием серы
до 0,5%; обеспечивает увеличение пе-
риода между моточистками в 2—2,5
раза (по сравнению с чисто минераль-
ными маслами).
II группа масел — для судовых мало-
оборотных дизелей, работающих на ди-
зельном и моторном топливе с содержа-
нием серы до 1%. Термоокислительная
способность этих масел выше, чем у ма-
сел группы I. Срок работы ЦП Г при
применении масел II группы в 1,5—2
раза больше. В отдельных случаях
масла этой группы могут применяться
при работе на топливе с содержанием
серы до 1,5% и в качестве циркуля-
ционных.
III группа масел для смазки цилинд-
ров малооборотных судовых дизелей
с высокой напряженностью и исполь-
зующих высокосернистые топлива (от
1 до 3—3,5%). Для этой категории
двигателей продолжительность работы
ЦПГ увеличивается при применении
высокощелочных масел в 2—4 раза (по
сравнению с чисто минеральным мас-
лом).
Соответствие масел различных марок
обычно устанавливается по показателям
их вязкости и О. Щ. Ч.
Применение высококачественных ма-
сел для смазки современных дизелей
еще не гарантирует надежную и дли-
тельную работу ЦПГ, если при этом
не будут соблюдены: соответствие
масла сорту топлива, на котором рабо-
тает двигатель, правильная организация
маслоподачи в цилиндр двигателя и
соответствующая его дозировка, соблю-
дение режимов обкатки двигателя и
отсутствие тепловой и механической
перегрузок.
Отечественные высокощелочные ци-
линдровые масла (М-16Е, М-16Е-2
и др.) могут заменяться зарубежными
маслами типа «Шелл Алексия»-40 и 50,
Мобилгард 593 и 504, Кастрол RM/DZ
и S/ZX, ВР Энергол CL, Аджип
F 1-ОМА, Тебо Вард 40 и 50, Идемитсу
и др. (см. табл. 5-51, 5-52).
Зарубежные масла по назначению
можно подразделить на приработочные
(без присадок либо нпзкощелочные;
вязкость 10—14 сст при 100°С), для
работы на дизельных топливах п смесях
(минеральные и низкощелочные, вяз-
кость 14—23 сст) и для работы на тя-
желых сернистых топливах (высокоще-
лочные с растворимыми кальциевыми
и др. присадками).
Дозировка маслоподачи. На
рис. 5-10 график показывает качествен-
ную зависимость между расходом масла
мг КОН на 1 г масла
Расход масла на смазку цилиндров, г/зл, ся
Рис. 5-10. Расход масла для смазки цилиндров
дизелей в зависимости от содержания серы в
топливе и щелочности масл!а:
-------------рекомендуемые расходы (ми-
нимальные и максимальные) масла на смазку
цилиндров в эксплуатации
с различной щелочностью на смазку
цилиндров и содержанием серы в топ-
ливе.
Дозировка щелочных цилиндровых
масел принимается в соответствии
с данными табл. 5-54, учитывающими
конструктивные особенности систем ци-
линдровой смазки двигателя и содер-
жание серы в топливе.
Правильность выбранной дозировки
цилиндрового масла контролируют,
определяя щелочность отработавшего
масла, пробы которого (200—300 г)
должны регулярно отбираться из под-
поршневых полостей цилиндров.
При правильно выбранной дозировке
масла и соответствии его сорту сжигае-
мого топлива щелочность отработавших
цилиндровых масел должна быть не ме-
нее 10—15% щелочности свежих масел
(1—2 мг КОН на 1 г масла).
Сорта цилиндровых масел
Физико-химические показатели Малощелочные Среднещелочные Высокощелочные
М-12В Кастрол 220М Шелл Талона 40/50 Шелл Ротелла 40/50 М-16Д Кастрол 220МХ Шелл Ротелла Т-40 Шелл Римула 40/50 М-16Е Кастрол 1 Шелл Алексия 40 Шелл Алексия 50 Мобилгард 593 Визура Вентура 200 Аджип ОМАМР
Удельный вес при 15° С . . 0,889 0,909 Ц,908/0,907 0,892,0,896 0,910 0,907 0,908 0,915 0,914 0*941 0,949 0,947 0,925 0,963 0,934
Кинематическая вязкость при 100° С, сст, не менее . . 12 11,1 14,4/19,4 14,4/19,4 16+0,5 1513 14,4 14,4/19,4 16 + 1 13,5 13 16,3 18,5 12 18,7
Индекс вязкости 85 75 70/78 95/95 85 - 95/95 95/95 85 - 65 75 85 - -
Щелочность, мг КОН на 1 г масла, не менее 5,5 6,0 6,4/6,9 5,7/5,7 9 9,5 10 16/16 30/60 40 70 70 40 28 36
Термоокислительная ста- бильность при 250° С в ми- нуту, не менее - — — - £0 — - - 40/60 - - - 120 - -
Температура вспышки в от- крытом тигле, °C, не менее 200 237 250/258 260,265 215 252 220 218/220 220 230 245 245 227 235 213
Температура застывания, °C, не менее -15 -15 -18 -10, -10 -14 -10 -10 -15 -12 -17 -20 20 -12 -19 -
Зольность, % 1,0 0,7 0,80/0,84 0,7/0,7 1,6 1,4 1,2 1,2/1,3 5/10 4,7 4 4 3 1,9 2,8
Механические примеси, %, не выше 0,015 - — — 0,03 - - — 0,03 - - - - - 0,02
Содержание воды, %, не выше Следы Отс. Отс. Отс. Следы Следы Отс. Отс. Следы Отс. Отс. Отс. Отс. Отс. Следы
о Таблица 5-51
Рекомендуемые сорта отечественных и импортных масел для смазки цилиндров малооборотных дизелей с наддувом
Типовое судно Тип двигателя Номинальная мощность, 5. л. с. п, об/MUH/pcp. эф, кгс/см2 Рекомендуемые сорта цилиндровых масел при работе двигателя на топливе Рекомендуемый рас- 1 ход масла для смазки цилиндров, г/э. л. с. при содержании серы в топливе до 1% | свыше 1%
Дизельное (ГОСТ 10489-63), содержание серы до 1% Моторное топливо ДТ (ГОСТ 1667-68), содержание серы до 1% Моторное топливо ДТ, ДМ (ГОСТ 1667-68), содержание серы свыше 1%
«Волголес» «Дивногорск» «Дубровник» «Красноград» «Коммунист» «Лисичанск» «Муром» 5 SAD72 6 RSAD76 8 RD76 6 RD76 6 RD76 9 RD90 6 RD76 4500/125/6,4 7800/119/7,0 12000/119/8,07 9000/119/8,07 9600/119/8,5 I8G00/119/8,8 9000/119/8,07 М-16Д Кастрол 220МХ Шелл Ротелла Т-40 Шелл Римула 40,50 М-16Д Кастрол 220МХ Шелл Ротелла Т-40 Шелл Римула 40, 50 М-16Е (II)* Кастрол RM/DZ Кастрол S/DZ-65 Кастрол S/DZX Шелл Алексия 40, 50; ВР Энергол Clo 40М, Clo 50М Мобилгард 570,593 0,6-0,8 0,5-0,7
«Бежица» «Славянск» «Тикси», «Омск» «Пула», «Сплит» «Белорецк» «Певек», «Игарка лес» «Вытегралсс» «Бобруйсклес» 7DKPH 74/160 6DKPH 74/160 874VTBF-160 874VT2BF-160 684VT2BF-180 550 VTBF-110 9DKPH 50/110 562VT2BF-140 8750/115/7,1 9000/115/8,53 10000/115/7,1 12000/115/8,53 12000/110/8,60 2900/170/7,1 5200/-/- 5450/135/8,6 То же То же То же 0,4-0,5 0,5-0,6
«Выборг» «Джанкой» «Калинин» «Ингур» «Иркутск» «Шенкурск» К 9Z70/120A5 К 7Z70/120C К 6Z57/80C К 6Z70/120C К 8Z70-120E К 6Z57/80C 8150/130,6,8 5400/115/6,1 3990/225 6,5 7250/130/6,8 9600/135/8,7 3250/185/6,5 То же » То же То же плюс Визу- ра-Винтура 200 0,5-0,6 0,5-0,7 0,6-0,7 0,6-0,7
«Лениногорск» «Леонардо да Винчи» «Чапаев» * См. данные табл. 5-44. Примечания: 1. Пр 2. Скорость износа цилиндр а при работе на топливе с г 3. Цилиндровые масла со ветствуют маслам групп Г, 4. Расходы масла приведен С 758S 909S В 687S и отсутствии отеч< >овых втулок при I удержанием серы щелочными моющ! Д, Е, по классиф [Ы к номинальной 8000/125/6,05 18000/122/7,6 8400/150/8,26 ественных масел заботе двигателя свыше 1,5% — 0,( 1ми присадками икации ВНИИН мощности двига: М-16Д Кастрол 220МХ Аджип F1-OMA-MP М-16Д и М-16ЕЦ1 на топливе с соде )8—0,12 мм за 1000 1 для дизелей, рабоп П (см. табл. 5-42). геля, см. табл. 5-54. М-16Д Кастрол 220МХ Аджип FI-ОМА- МР ) их заменяют ил ржанием серы до 1, гающих на тяжелом М-16Е (И)* Кастрол 220МХ Аджип FI-OMA-MP шортными. 5% не должна прев и сернистом дизел 0,7-0,8 »ышать 0,06- ЬНОМ ТОПЛИ1 0,7-0,8 —0,07 мм. зах, соот-
Сорта (марки) отечественных и импортных масел
для быстроходных дизелей (транспортные и рыбопромысловые суда)
Тип двигателя Отечественные масла Импортные масла
циркуля- ционные цилиндро- вые циркуляционные цилиндровые
Топлив о для быстроходных дизелей (ГОСТ 4749—49)
I. Двигатели, рабо- тающие на винт: а) четырехтактные тронковые Дп-11 МС-20 Дп-11 МС-20 МС-14 Energol ОЕ 175 Shell Talpa oil 40 Shell Talona oil 30 Energol OE 325 Shell Rimula 40
б) двухтактные тронковые Дп-11 МС-20 МС-14 Shell Talona oil 30 Shell Talpa oil 30 Shell Talpa oil 50 Tro-Mar 85 Energol OE 325 Wisura Forta 94
в) двухтактные крейцкопфные Д-11 МС-20 МС-14 Energol OE 175 Tro-Mar 65 Wisura Forta 72 Wisura Forta 72 Tro-Mar 65 Wisura Forta 94 Tro-Mar 85 Wisura Ventura 200
II Дизель-генера- торы: а) четырехтактные тронковые Дп-11 Мк-22 — Shell Talpa oil 30 Energol OE 175 Wisura Forta 72 Wisura Ventura 62 —
б) двухтактные тронковые Дп-11 — Shell Talpa oil 30 Energol OE 175 Wisura Ventura 62 —
Т опливо для транспортных дизелей (ГОСТ 10489—63, 305-62)
I. Двигатели, рабо- тающие на винт: а) четырехтактные тронковые М-12В М-12В Дп-14 Shell Talpa oil 30 Shell Talona oil 30 Shell Rimula oil 40 Tro-Mar 65 Wisura Ventura 62 Shell Rimula oil 40 Shell Alexia oil 40 Tro-Mar HD 40 Wisura Ventura 2Q0
б) двухтактные тронковые М-12В Дп-14 Shell Talona oil 30 Shell Rimula oil 30 Wisura Ventura 62 Shell Talona oil 40 Shell Rimula oil 40 Wisura Ventura— 20(7
в) двухтактные крейцкопфные д-11 Дп-14 Shell Talpa oil 30 Wisura Forta 72 Shell Rimula oil 40 Wisura Ventura 200, 350
II. Дизель-генера- торы: а) четырехтактные тронковые М-12В — Shell Talona oil 30 Shell Rimula oil 30 Wisura Ventura 62 -
б) двухтактные тронковые М-12В — Shell Rimula oil 30 Wisura Ventura 62 —
Примечание. Сорт и расход смазочного масла устанавливаются для каждого двигателя в отдельности.
Таблица 5-53
Характеристики масел, поставляемых иностранными фирмами
Показатель Циркуля- ционная смазка Смазка цилиндров Смазка поршневых компрес- соров Смазка турбо- компрес- соров
А Б
Удельный вес при 50° F (19° С) < . Вязкость °Е, при 50° С „ . . . Температура вспышки, °C ... . > воспламенения, °C . . » застывания (макс.), °C Кислотность, КОНтах Коксуемость, % . Смолистость, % Содержание серы, % 0,87-0,93 6-10 200 230 -14 0,20 0,25 0,05 1,0 0,87-0,93 10-17 220 260 -12 0,20 0,6 0,052 1,0 0,87-0,93 17-25 240 290 -12 0,20 0,7 0,05 1,0 0,87-0,93 5-10 210 -12 0,30 0,87-0,93 5-6 220 -18 0,05
Примечание. А —при раб цилиндров; Б — при работе на тяз юте на легк1 келых сортах их сортах топлива и Топлива и больших р< Средних р азмерах ци; азмерах тиидров.
Таблица 5-54
Рекомендуемые дозировки щелочных
цилиндровых масел в зависимости
от содержания в топливе серы,
г/э. л. с.-ч
Двигатель Содержание в топливе серы
1,0% и менее 1,5% 2,0% и более
50VTBF110 БиВ 0,50 0,65 0,70
50VBF110 БиВ 0,45 0,55 0,65
74VTBF160 БиВ 0,50 0,65 0,70
74VT2BF160 БиВ 0,45 0,55 0,65
84VT2BF180 БиВ 0,40 0,50 0,60
RD76 «Зульцер» 0,55 0,65 0,75
RD 90 «Зульцер» 0,50 0,60 0,70
Hotlo 75/160 «Сторк» 0,50 0,60 0,70
KZ57/80C МАИ 0,60 0,65 0,75
KZ70/120C МАИ 0,60 0,70 0,80
C750S «Фиат» 0,70 0,75 0,85
Масла турбинные
Турбинные масла обладают высокой
устойчивостью против окисления при
повышенных температурах (до 50—
65°С), деэмульгирующей способностью,
низкими начальной кислотностью и
зольностью, полным отсутствием каких-
либо механических загрязнений (табл.
Выбор сорта масла определяется
в зависимости от мощности и числа
оборотов турбины; при общей системе
смазки турбина — редуктор масло выби-
рается по условиям работы редуктора
(табл. 5-56).
Контроль качества масла. В про-
цессе эксплуатации качество масла
ухудшается (увеличивается вязкость,
возрастает его склонность к эмульсиро-
ванию, появляются органические кис-
лоты и нерастворимые твердые про-
дукты окисления), изменяются золь-
ность, удельный вес, температура
вспышки и др.
Процесс окисления масла ускоряется
под влиянием его нагрева, а также
вследствие обводнения. Вода, попавшая
в масло, иногда образует стойкие водо-
масляные эмульсии, вызывающие кор-
розию поверхностей и ухудшающие
смазочные свойства.
Для предупреждения образования
стабильных эмульсий применяются
деэмульгаторы. При повышении темпе-
ратуры масла сверх 60—65° С процесс
старения значительно ускоряется; кис-
лотное число увеличивается. Наличие
органических кислот в условиях обвод-
нения масла вызывает шламообразова-
ние. При увеличении кислотного числа
не выше чем до 0,6 мг КОН, если масло
мутно вследствие наличия в нем шлама
или обводнения, оно может быть только
кратковременно оставлено в работе.
При полной прозрачности масла оно
считается пригодным для эксплуатации,
если кислотное число не превышает
3 мг КОН.
Масла должны удаляться из системы
и заменяться, когда: 1) кислотное число
достигает 1,5 мг КОН; 2) в масле обна-
ружено присутствие низкомолекулярных
Масла турбинные ( ГОСТ 32—53)
Показатель Турбинное 22П (турбинное Л с присадкой ВТИ-1) Турбин- ное 22 (турбин- ное Л) Турбин- ное 30 (турбин- ное УТ) Турбин- ное 46 (турбин- ное Т) Турбин- ное 57 (турборе- дукторное
Вязкость кинематическая при 50° С, сст Кислотное число, мг КОН/г, не более Стабильность: осадок после окисления, %, не более кислотное число после окисления, мг КОН/г масла, не более . . . Зольность, %, не более . . Скорость деэмульсации, мин, не более Содержание водораствори- мых кислот и щелочей . . . Содержание механических примесей Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже . . . . Температура застывания, °C, не выше Натровая проба с подкис- лением в баллах, не более Содержание присадки ВТИ-1, % Прозрачность 20-23 0,02 0,05 0,20 0,005 8 180 -15 2 0,009-0,015
20-23 0,02 28-32 0,02 44-48 0,02 55-59 0,05 (f
0,10 0,10 0,15 —
0,35 0,35 0,45
0,005 0,005 0,020 0,040
8 8 8 8 ।
Отсутствуют
Отсутствуют
180 180 195 195
-15 -10 -10 —
2 2 2 2
— —
Прозрачно
Примечания: 1. Масло 46 с присадкой олеиновой кислоты; 22П с присадкой ВТИ-1
в количестве 0,01% и др.; турбинное масло ТС-22 с. антиокислительной присадкой.
2. Из импортных масел могут применяться: Turbo oil 33—37 (фирма «Shell»); Perfecto Me-
dium и Perfecto Heavy (фирма „Castrol"); DTE oil Heavy Medium и DTE oil Heavy (фирма
„Mobil") и др.
Таблица 5-56
Турбинные и редукторные масла
Тип турбины Рекомендуемые масла
основное | заменитель
ГТЗА типа ТС-1 и ТС-2 Турбины отработавшего пара Турбогенераторы, турбонасосы, турбовентиляторы с зубчатым редуктором Редукторы с самостоятельной системой смазки Примечание: Масло д/ условиям согласно ГОСТ 10289— Турбинное 46 с присадкой МРТУ 12Н № 90—64 Турбинное 46 Турбинное 46 с присадкой МРТУ 12Н № 90-64 Турбинное 57 (я судовых газовых турбин пс -62. * Турбинное 46«Т> с при- садкой МРТУ 12Н № 17-63 Турбинное 46 с присадкой МРТУ 12Н № 90-64 Турбинное 46 с присадкой МРТУ 12Н № 17—63 >ставляется по техническим
органических кислот при общей кислот-
ности 0,2 мг КОН и промывка масла
не дает устойчивого результата; 3) вяз-
кость масла повысилась более чем на
25% по сравнению с первоначальной;
4) резко ухудшается деэмульгирующая
способность масла.
Наблюдаемое постепенное или зна- |
чительно резкое (на' 5—10° С) пониже- .
ние температуры вспышки происходит
рспедствие испарения легких углеводо-
родов.
Важным показателем качества масла
пзляется скорость деэмульсии, которая
характеризует способность масла быстро
отделяться от воды в присутствии орга-
нических кислот. В присутствии органи-
ческих кислот скорость деэмульсации по-
нижается.
Применение стабилизированных масел
(антиокислительные присадки, напри-
мер, ВТИ-1 в количестве 0,01%) позво-
ляет значительно увеличить срок
службы и улучшить условия эксплуа-
тации масел.
Эксплуатационные пробы
масла для определения вязкости, тем-
пературы вспышки, кислотного числа,
деэмульсации, количества золы, железа
отбираются в количестве 1 л до масля-
ных фильтров. Проба маркируется
с указанием даты, числа часов работы
и "сепарации, количества масла, доли-
того в систему с момента смены масла.
Отбор проб масла — не реже одного
раза в три месяца для полных испыта-
ний, в объеме, предусмотренном ГОСТом
и ТУ, и раз в сутки для проверки на
воду и шлам.
Регенерация турбинного масла может
быть осуществлена путем промывки
в сепараторе подогретого (60—70° С)
масла щелочными растворами.
В приемную воронку сепаратора по-
дается самотеком подогретый до 100° С
14%-ный раствор тринатрийфосфата —
около 25% объема масла, поступающего
в сепаратор. После регенерации масло
в сепараторе должно быть промыто го-
рячим конденсатом. Промывка масла
тринатрийфосфатом в сепараторе реко-
мендуется как профилактическое меро-
приятие.
Другим способом регенерации масла
является обработка его методом
адсорбции при применении окиси алю-
миния, селикагеля и др.
Масла для паровых
поршневых машин х
Для смазки горячих частей паровых
поршневых машин (цилиндровые и зо-
лотниковые втулки, клапана, золотники,
штоки, краны) применяются цилиндро-
вые масла (табл. 5-57).
Таблица 5-57
Сорта цилиндровых масел для паровых машин
Показатели физико-химических свойств Легкие масла (ГОСТ 1841-51) Тяжелые масла (ГОСТ 6411—52)
(•II*) (5) II 1 24 (.Вис- козин*) 38 (6) 52 (.Вапор*) (МРТУ12Н № 57-63) «Вапор* (МРТУ № 68-63) Методы испытаний по ГОСТу
Вязкость при 100° С: кинематическая, сст . . 9-13 20-28 32-44 44-64 44-56 44-59 33-66
условная в градусах . . Коксуемость, %, не более 1,76-2,15 0,8 2,95-3,95 2,5 4,5-6,0 3,0 6,0-8,6 3,0 3,0 2,0 6258-52 5987-51
Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более . . . 0,3 — 5985-59
Содержание водораствори- мых кислот и щелочей . . . Отсут- Отсут- Отсут- Отсут- Отсут- Отсут- 6307-60
Зольность, %, не более . . ствуют 0,03 ствуют 0,05 ствуют 0,015 ствуют 0,010 ствуют 0,02 ствуют 0,01 1461-59
Содержание механических примесей, %, не более . . . 0,007 0,1 Отсут- 0,007 0,01 0,007 6370-59
Содержание воды, %, не более Отсут- 0,05 ствуют 0,05 0,05 0,05 0,05 2477-65
Температура, °C: вспышки в открытом тиг- ле, не ниже ствуют 215 240 ЗОЭ 310 300 315 4333-48
застывания, не выше . . +5 — + 17 -5 + 17 -5 1533-42
Для паровых машин, работающих на-
сыщенным паром давления 7—15 кгс!см2,
применяются цилиндровые масла марок
«11» (цилиндровое «2»), «24» (виско-
зин).
Для смазки цилиндров паровых ма-
шин, работающих перегретым паром,
используются: при /пе=^300°С— цилин-
дровые масла «38» и «6»; при /Пе =
= 3504-400° С — цилиндровое масло «52»
и «вапор».
Для смазки деталей механизма дви-
жения паровых поршневых машин (пол-
зуны, подшипники и др.) используются
следующие масла: индустриальные (ма-
шинные и селективной очистки, судо-
вое, автотракторное сернокислотной очи-
стки, моторное (см. табл. 5-44). Инду-
стриальное «30» (машинное «Л») при-
меняется для смазки подшипников и др.
деталей, работающих при незначитель-
ных удельных давлениях и п<500 об/мин;
индустриальное 45 (машинное «С») —
при средних удельных нагрузках и п<
< 500 об!мин\ индустриальное «50»
(машинное «СУ») —при высоких удель-
ных давлениях (>25 кгс!см2) и п<
<130 об)мин, в машинах, работающих
с частыми остановками и переменными
режимами.
Индустриальные масла могут приме-
няться в циркуляционной системе
смазки. Индустриальные масла селек-
тивной очистки используются в тех же
условиях, что и индустриальные и яв-
ляются их соответствующими замени-
телями.
Масло судовое (с присадкой или
без нее) применяется в паровых
машинах открытого типа для смазки
параллелей, бугелей, эксцентриков и
подшипников, за исключением упорных.
Обладает способностью образовывать
с водой стойкую водомасляную эмуль-
сию, которая при охлаждении густеет
и вызывает нагрев подшипника: не ре-
комендуется для циркуляционных си-
стем смазки.
Масло автотракторное сернокислотной
очистки (АКп-10) с присадками приме-
няется в циркуляционных системах
смазки, а также может быть замени-
телем цилиндрового «11».
Сорта и марки масел для паровых
машин различного типа устанавлива-
ются в соответствии с указаниями за-
водов-изготовителей.
Браковочные показатели масел. Смена
масла в циркуляционных системах
смазки паровых машин должна произ-
водиться, если анализом установлено,
что показатели масла достигли предель-
ных величин, указанных в табл. 5-58.
Таблица 5-58
Браковочные показатели
циркуляционного масла
Показатель Предель- ное значение показателя ГОСТ для опре- деления показа- теля
Изменение первона- чальной вязкости, % ±25 33—66; 6258-52
Наличие водорас- творимых кислот и щелочей Реакция кислотная или щелочная 6307-60
Содержание воды, % 0,5 2477—65; 8287-57
Кислотное число, мг КОН на 1 г масла 1,5 5985-59
Содержание меха- нических примесей, % 1 6370-59
Скорость деэмуль- гации, мин Выше значения для све- жего масла 1321-57
Примечания: 1. Приведенные бра- ковочные параметры масла — усредненные, ими следует руководствоваться, если заво- дом-изготовителем не указаны другие нормы. 2. Отбор проб масел из циркуляционных систем смазки должен производиться не реже: одного раза в месяц для полных испытаний в объеме, предусмотренном ГОСТом или ТУ; одного раза в сутки для проверки на наличие воды и шлама.
Смазка подшипников
Смазка подшипников скольжения,
имеющих самостоятельную систему
смазки, производится чистыми нефтя-
ными минеральными маслами или кон-
систентными смазками. Выбор сорта
масла:
а) для подшипников с //d=l,5 (где
I — длина подшипника, мм; d — диаметр
шейки, мм) по диаграмме (рис. 5-11)
определяют группу смазки;
б) в зависимости от группы смазки
выбирают марку масла (см. табл. 5-59),
в) для подшипников, имеющих отно-
шение //d=#l,5, вязкость, указанную для
данной группы, умножают на поправоч-
ный коэффициент (табл. 5-60), получая
рекомендуемую вязкость масла, по ко-
торой выбирается сорт масла (см.
табл. 5-59);
г) смазку подшипников скольжения
в зависимости от температуры рабочей
среды и влажности производят конси-
стентными смазками (см. табл. 5-68).
Смазка подшипников качения произ-
водится чистыми минеральными мас-
лами или консистентными смазками.
Рис. 5-11. Диаграмма для определения группы смазки подшипников скольжения (при lid = 1,5)
Таблица 5-59
Масла для смазки подшипников скольжения
Группа смазки Диапазон вязкости масла при 50° С, сст Сорт и марка масла ГОСТ
I 14-20 (при 100° С) Авиационное МС-14 Авиационное МС-20 Автотракторное АК-15 1013-49 1013-49 1862-63
II 42-59 Индустриальное 50 (машинное СУ) Турбинное 57 1707-51 32-53
III 38-52 Индустриальное 45 (машинное С) Турбинное 46 (турбинное Т) 1707-51 32-53
IV 27-33 Индустриальное 30 (машинное Л) 1707-51
V 17-23 Индустриальное 20 (веретенное 3) Турбинное 22 (турбинное Л) 1707-51 32-53
Таблица 5-60
Поправочные коэффициенты
для определения вязкости масла
при различных отношениях l)d
Id Коэффи- циент l!d Коэффи- циент
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,88 1,66 1,50 1,36 1,25 1,15 1,07 1,0 0,94 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 0,88 0,83 0,79 0,75 0,71 0,68 0,65 0,63 0,60
Выбор сорта масла для подшипников,
имеющих самостоятельную систему
смазки:
а) по диаграмме (рис. 5-12) опреде-
ляют группу смазки;
б) в зависимости от группы смазки
для заданных температурных условий
выбирают сорт и марку масла (табл.
5-61).
Рис. 5-12. Диаграмма для определения груп-
пы смазки подшипников качения
Таблица 5-61
Масла для смазки подшипников качения
Группа масла Масла, применяемые при рабочей температуре, °C
0-60 ГОСТ 60-100 ГОСТ
I Индустриальное 45 (ма- шинное С) Турбинное 46 (Т) Автотракторное АКп-10 1707-51 32-53 1862-63 Индустриальное 50 (машин- ное СУ) Турбинное 57 Цилиндровое 11 (2) Автотракторное АКп-10 Авиационное МС-14 1701-51 32-53 1841-51 1862-63 1013-49
II Индустриальное 30 (ма- шинное Л) Турбинное ТГС-30 Турбинное 30 (УТ) 1707-51 9972-62 32-53 Индустриальное 45 (ма- шинное С) Турбинное 46 (Т) Автотракторное АКп-10 1707-51 32-53 1862-63
III Индустриальное 20 (вере- тенное 3) Турбинное 22 (Л) Турбинное 22п (Л с при- садкой ВТИ-1) 1707-51 32-53 32-53 Индустриальное 30 (ма- шинное Л) Турбинное 30 (УТ) 1707-51 32-53
IV Индустриальное 12 (вере- тенное 2) Веретенное АУ Л (велосит) Т (вазелиновое) 1701-51 1642-50 1840-51 1840-51 Индустриальное 20 (вере- тенное 3) Турбинное 22 (Л) Турбинное 22 п 1707-51 32-53 32-53
Масла компрессорные
Минеральные компрессорные масла.
Отечественная промышленность выпу-
скает компрессорные масла трех марок
(табл. 5-62):
Таблица 5-62
Компрессорные масла
Показатель Нормы для марок масел
12 19 КС-19
ГОСТ 1861-54 ГОСТ 1861-54 ГОСТ ! 9243-59
Вязкость кинемати- ческая при 100° С, сст 11-14 17-21 17-21
Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более 0,15 0,10 0,02
Зольность, %, не бо-
лее 0,015 0,010 0,005
Содержание водо-
растворимых кислот и щелочей Отсут- ствует
Механические при- меси, %, не более . . 0,007 0,007 Отсут- ствует
Содержание воды Отсут- ствует
> Температура вспыш- ки, определяемая в открытом тигле, °C,
не ниже 216 242 270
Коррозионность (по
Пинксвичу), г/ж2, не более 60 5 10
компрессорное «12» (ГОСТ
1861—54), получаемое смешением масел
индустриального «50» и авиационного
МК-22 — для воздушных компрессоров
с давлением до 8 атм\
компрессорное «19» (ГОСТ
1861—54), получаемое смешением масел
цилиндрового «11», и авиационного
МК-22—для многоступенчатых воздуш-
ных компрессоров высокого давления;
компрессорное КС-19 (ГОСТ
9243—59), вырабатываемое из сернистых
нефтей — равноценный заменитель ком-
прессорного «19».
Минеральные компрессорные масла
не могут применяться для смазки ци-
линдров компрессоров, сжимающих кис-
лород, хлор или другие газы, способ-
ные вступать во взаимодействие с угле-
водородами масла.
Компрессорные масла заменяются:
компрессорное «12» — цилиндровым «11»
или автотракторным АК-Ю (автол 10);
компрессорное 19 — авиационным МС-14
или МС-20 или смесью авиационного
МК-22 с индустриальным «50» (машин-
ное СУ) в соотношении 60:40. Меха-
низм движения и распределительные
устройства смазываются компрессорным
либо машинным маслом.
Зарубежные масла для воз-
душных компрессоров фирм:
«The British Petroleum» — BP Energol
EM 125-C, OE 175; «Castrol» — Teo
Heavy, Ax Compressor oil; «Mobil» —
Mobilgard 312, Mobil DTE oil 103;
«Shell»—Shell Talpa 30, Shell Trachus
45, Shell Melina 30, Shell Talona 30;
«Wisura» — Ventura 62.
Компрессорные масла для холодиль-
ных машин выпускаются трех марок
по ГОСТ 5546—66 (табл. 5-63), исполь-
зуемых в рефрижераторных установках:
в аммиачных и углекислотных — ХА
(Фригус), в фреоновых (фреон-12) —
ХФ-12 и (фреон-22)—ХФ-22; веретен-
ное масло АУ (ГОСТ 1642—50) явля-
ется заменителем масла ХА.
Масла для гидроприводов
Их выбирают с учетом зимних усло-
вий работы механизмов (гидропри-
воды лебедок и кранов, люковых за-
крытий). Этим условиям удовлетворяют
масла с вязкостью не более 12 сст
(2° Е) при стандартной температуре.
Заметное испарение минеральных масел
обычно начинается при температурах,
близких к 25% температуры вспышки,
и при вязкости менее 20—25 сст (3°Е).
Большую испаряемость в судовых
условиях имеют масла с вязкостью
ниже 10 сст при 50° С и температурой
вспышки менее 100° С.
Высокими антикислотными и антикор-
розионными качествами отличаются
масла АУП (веретенное АУ с присад-
ками) и АУ.
Для палубных механизмов при темпе-
ратурах наружного воздуха ниже ми-
нус 20° С применяют авиационное масло
АМГ-10 (АМГ-10ф). В условиях дли-
тельной эксплуатации судовых гидрав-
лических систем проверена смесь масла
Дп-11 с дизельным топливом марки ДС
(до 40%); смесь 60—65% Дп-11 и
35—40% ДС по характеристикам близка
к маслу АУ.
Физико-химические показатели компрессорных масел холодильных машин
Показатель Нормы для марок масел
ХА ХФ-12 ХФ-22
Вязкость кинематическая при 50° С, сст Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более « . • . Стабильность: осадок после окисления, %, не более кислотное число после окисления, мг КОН на 1 г масла, не более . . Зольность, %, не более Содержание водорастворимых кислот и щелочей . • * Содержание механических примесей . « Содержание воды Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже Температура застывания, °C, не выше 11,5-14,5 0,14 0,012 160 -40 Не менее 18 0,03 0,005 0,05 — Отсутствует Отсутствует Отсутствует 160 -40 24,5-28,4 0,05 125 -58
Таблица 5-64
Физико-химические показатели масел, применяемых в судовых гидроприводах
Марка ГОСТ или ТУ Объемный вес +20° С, г{см3 Вязкость при 50° С, сст (°Е) Температура, °C Кислотное число, мг КОН Зольность, %
вспышки 6 g g| 2 со к « s S О Е X застыва- ния
Велосит ГОСТ 1841—51 0,86-0,88 4,0-5,1 (1,2-1,4) 112 -25 0,04 0,005
МВП ГОСТ 1805—51 0,88 6,3-7,0 (1,51-1,72) 120 — -60 0,14 0,005
АМГ-10 ГОСТ 6794—53 0,85 10,0 (1,85) 92 225 -70 0,05
АМГ-10ф ВТУ ПН 10-58 0,85 10,0 (1,85) 105 — -70 0,05 —
АГМ ТУ МНП 457—53 0,86 8,5 (1,75) ПО 290 -60 0,35 —
ГМ-50И ВТУ ТНЗ 11-61 0,86 7,0 (1,65) 98 300 -60 0,1-0,3 —
АУ ГОСТ 1642—50 0,88-0,896 12-14 (2,05-2,26) 163 330 —45 0,05 0,005
АУП МРТУ 38-194—66 0,89 12-14 (2,05—2,26) 145 340 -45 0,3-0,6 —
Индустри- альное 20 ГОСТ 1707—51 0,88-0,9 17-23 (2,6-3,3) 170 — -20 0,14 0,007
^Турбинное ГОСТ 32—53 0,9 20 -23 (2,9-3,3) 180 — -15 0,02 0,005
Турбинное 30 ГОСТ 32-53 0,886-0,916 28-32 (3,9-4,4) 180 — -10 0,02 0,005
Турбинное 46 ГОСТ 32-53 0,92 44-48 (6-6,5) 195 — -10 0,02 0,02
АВТ-1- ТУ 739А 0,88-0,89 44-48 (6-6,5) 180 -28 0,06 0,004
ВПС ТУ МХП 2337—50 0,89-0,95 10,37 (1,93) 120 — -70 0,05
БЗВ МРТУ 38-157-65 0,996 18-19 (2,7-2,85) 230 425-550 -60 5,5 —
П р и м е ч рована. а н и я: 1. Темперг 1тура самов юспламенения ГО( :т и. ли ТУ не ре гламент! и-
2. Примеси, вода, водорастворимые кислоты и щелочи в вать. маслах должны отсутство-
Масла для палубных механизмов
Используются масла: автотрак-
торное АКЗп-10, АКп-Ю, АСп-10
(ГОСТ 1862—63), марок МТ-14П и
МТ-16П (ГОСТ 6360—58), инду-
стриальное 50 (ГОСТ 1707—51), транс-
миссионное автотракторное зимнее
(ГОСТ 542—50).
Для редукторов палубных механиз-
мов: МТ-16П, трансмиссионное автотрак-
торное зимнее (для повышенных темпе-
ратур воздуха); для зимних условий —
автотракторное АКЗп-10, дизельное
МТ-14П.
Выбор сорта (группы) смазочного
масла для судовых редукторов (цилин-
дрических, конических, прямозубых,
косозубых) производят в зависимости
от окружных скоростей (у, м/сек) и
материала шестерен (табл. 5-65). В за-
висимости от группы смазки выбирается
сорт и марка масла (табл. 5-66). Ре-
жимы работы червячной передачи, в за-
висимости от условий жидкостной
смазки в зацеплении, условно разде-
лены на три вида: тяжелый, средний,
легкий.
Основным критерием для определения
режима работы служит скорость сколь-
жения по линии зацепления (и, м/сек),
в зависимости от которой должны при-
меняться масла, указанные в табл. 5-67.
Смазка открытых редукторов произ-
водится консистентными смазками (см.
табл. 5-69).
Зарубежные масла для су-
довых редукторов: фирмы ВР —
BP Energol TH 125 НВ, BP Energol
TH 150 НВ, BP Energol 200 ЕР, ВР
Energol GR 300 —ЕР, ВР Ener-
gol DC 700 и др.; фирмы «Cast-
rol»— По «S», «SR», Alpha 317, 417, 617,
717, 817 и др.; фирмы «Mobil» — Turex
420, 460 Mobil Compaund АА, ВВ, DD,
ЕЕ, FF, GG и др.; фирмы «Shell» —
Shell Dentax 80, 90, 140, 250, Shell
Nassa 79, 87 и др.; фирмы «Wisura» —
Wisura Kineta 70, 90, 115, 200, 250,
280, 340.
Ориентировочная периодичность смены
масла в редукторах — один раз в 6—
12 мес.; при пониженной температуре
и возможности попадания в масло
воды — один раз в 3 мес.
Приборные масла применяются для
смазки судовых контрольно-измеритель-
ных приборов. Отечественная промыш-
ленность выпускает ряд масел для
смазки приборов и средств автоматики,
из которых для судовых условий могут
быть использованы: масло прибор-
ное МВП (ГОСТ 1805—51) — для смаз-
ки опор и передаточных механизмов
всех видов контрольно-измерительных
приборов; масло приборное
ОКБ-122 (ТУ МХП 42-16—55) для смазки
поршневых пар индикаторов мощности
и других приборов, движущиеся детали
которых находятся под воздействием
повышенной температуры. Выпускаются
пять марок этих масел, которые отлича-
ются пределами вязкости при 50° С:
ОКБ-122-3 и ОКБ-122-4 вязкостью
11—14 сст; ОКБ-122-5 и ОКБ-122-16
вязкостью 19—25 сст и ОКБ-122-14 вяз-
костью 22,5—28,5 сст.
Таблица 5-65
Группы смазки для зубчатых, цилиндрических и конических передач
Материал и термообработка зубчатых колес Твер- дость НВ Группы смазки при окружной скорости V, м/сек
<0,5 0,5-1 1-2,5 2,5-5 5-12,5 12,5—25
Сталь, подвергнутая отжигу, нор- мализации или улучшению .... <200 II III IV V VI VII
Сталь, подвергнутая отжигу, нор- мализации или улучшению .... >200-350 II II III IV V VI
Сталь, подвергнутая сплошной или поверхностной закалке, а также це- ментации, цианированию, азотирова- нию >350 I II II III IV V
Масла для смазки цилиндрических и конических редукторов
Группа смазки Марка масла ГОСТ Темпер! диапазО! способнс макс. атурный i работо- )сти, °C мин.
1 Цилиндровое 52 («Вапор») 6411-52 95 5
II Трансмиссионное автотракторное летнее Для прокатных станов (П-28) Трансмиссионное с присадкой летнее Л 542-50 6480-53 3823-54* 90 90 .95 0 0 5
III Трансмиссионное автомобильное Авиационное МК-22 Цилиндровое 24 («Вискозин») Для коробки передач и рулевого управления Для гипоидных передач 3781-53 1013-49 1841-51 4002-53 4003-53 90 90 95 90 90 -15 -9 + 10 -15 -15
IV Трансмиссионное автотракторное зимнее Авиационное МС-20 Автотракторное АК-15 Трансмиссионное автомобильное с присад- кой ТАп-15 542-50 1013-49 1862-63 8412-57* 90 95 90 90 -15 -12 0 -10
V Автотракторное АКп-10 Цилиндровое 11 (цилиндровое 2) Авиационное МС-14 Трансмиссионное автомобильное ТАп-10 1862-63 1841-51 1013-49 8412-57* 90 85 90 90 -18 + 10 -20 -20
VI Индустриальное Икр-50 Индустриальное 50 (машинное СУ) Турбинное 57 ВТУ НП96-61** 1707-51 32-53 60 60 60 0 -12 -5
VII Индустриальное 45 (машинное С) Турбинное 46 (турбинное Т) Автотракторное АКЗп-10 1707-51 32-53 1862-63 60 60 80 0 0 -30
Примечание. При отрицательных температурах вместо масел I и II групп при-
менять масла III группы: трансмиссионное автомобильное (ГОСТ 3781—53), для ги-
поидных передач (ГОСТ 4003—53).
* Применение указанных масел нежелательно, если только такая возможность не
оговорена специально в заводских инструкциях по эксплуатации.
** Предпочтительно для применения в тропиках.
Таблица 5-67
Масла для смазки червячных редукторов
Режим работы Скорость скольже- ния, м!сек Марка масла ГОСТ Температурный диапазон работо- способности
макс. мин.
Тяжелый До 1 Цилиндровое 52 («Вапор») 6411-52* 95 5
1-2 Трансмиссионное с присадкой лет- нее ♦* Трансмиссионное автотракторное летнее Для прокатных станов 3823-54* 542-50* 6480-53* 95 90 90 5 0 0
Режим работы Скорость скольже- ния, м/сек Марка масла ГОСТ Температурный диапазон работо- способности
макс. мин.
2-6 Трансмиссионное автомобильное Цилиндровое 24 («Вискозин») Для гипоидных передач Для коробки передачи и рулевого управления 3781-53 1841-51 4003-53 4002-53 90 95 90 90 -15 10 -15 -15
Средний 6-10 Трансмиссионное автотракторное зимнее Авиационное МС-20 Автотракторное Ак-15 542-50 1013-49 1862-63 95 95 90 -15 -12 0
Легкий Свыше 10 Авиационное МС-14 Автотракторное АКп-10 Автотракторное АКЗп-10 1013-49 1862-63 1862-63 90 85 95 -25 -15 -30
* При отрицательных температурах применять масла: трансмиссионное автомобиль-
ное ГОСТ 3781—53; для гипоидных передач ГОСТ 4003—33.
** Применение указанных масел нежелательно, если только такая возможность не ого-
ворена специально в заводских инструкциях по эксплуатации.
Отличительной особенностью масел
ОКБ-122 является их высокая терми-
ческая стабильность и низкая темпера-
тура застывания при средней вязкости,
в связи с чем эти масла могут работать
в широком диапазоне температур
(~200°С), мало изменяя свои физико-
химические свойства.
Смазки
Консистентные смазки представляют
собой минеральные масла, загущен-
ные мылом; обозначаются начальными
буквами слов, указывающих область
применения: У — универсальная, И —
индустриальная, Н — низкоплавкая, С —
среднеплавкая, Т — тугоплавкая, В —
водостойкая, М — морозостойкая, К —
канатная, 3 — защитная и т. д.
Разделяются на кальциевые (соли-
долы), натриевые (кансталины и др.),
кальциево-натриевые и на смазки с ме-
таллической основой (магниевые, ли-
тиевые, алюминиевые и др.).
Для открытых зубчатых передач при-
меняется универсальная смазка УТМ,
смазки УС2(3), а также графитная
мазь и др. (см. табл. 5-68).
Для цепных передач в зависимости
от температуры рабочей среды и влаж-
ности окружающего воздуха исполь-
зуют консистентные смазки.
Смазка дисульфит-молибденом. ДМ
(MoS2) — минеральный серовато-черный
порошок с удельным весом 4,7—
4,8 г/сж3; пленка ДМ выдерживает
давление до 104 кгс/см2, обладает вы-
сокой химической стойкостью и не
поддается действию влаги, жиров; тем-
пературная устойчивость до 4-400° С,
безвреден. Используется в виде суспен-
зии для нанесения покрытий и кон-
систентных смазок (паст),образовывает
на поверхности металлов прочную сма-
зочную пленку с низким коэффициентом
трения (0,03—0,04).
Разработана (ВНИИНП) рецептура
и технология изготовления нескольких
товарных сортов суспензии (для покры-
тия трущихся поверхностей) и конси-
стентных смазок.
Смазки ВНИИНП-242 и 220 исполь-
зуются в узлах трения качения, паста
ВНИИНП-232 — в узлах трения сколь-
жения, резьбовых соединениях и т. п.;
брикетированная смазка ВНИИНП-218
применяется для нанесения на тру-
щиеся поверхности перед сборкой. Для
получения устойчивого покрытия MoS2
необходима специальная подготовка по-
верхностей: очистка, обезжиривание,
фосфатирование, анодирование.
Антифрикционные смазки общего назначения — солидолы (ГОСТ 4366—64)
Показатель Солидол синтетический Солидол жировой
УСс-1 УСс-2 УСс-3 (автомо- бильная) УС-1 (пресс- солидол) СУ-2 (Л) УС-3 (Т)
Цвет и внешний вид . * . От светло-желтого до темно-коричневого. Слой смазки толщи-
ной 1—2 мм, нанесенный на стекло, должен быть однородным,
Температура каплепадения, °C, не ниже без комк 70 ОВ 75 85 75 75 90
Предел прочности при 50° С, не менее — — 1,5 — — —
Вязкость при 0° С и сред- нем градиенте скорости де- формации 10 сек-i, пуаз, не более Пенетрация при 25° С в пределах 2500
330-360 270-330 — 330—355 230-290 150-220
Испытание на коррозию Содержание: свободных органических кислот Выдерживает Отсутствуют
свободной щелочи, %, не более ........ 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2
механических примесей, %, не более » . » . . 0,4 0,5 0,5 0.3 0,4 0,6
механических примесей, нерастворимых в соля- ной кислоте Отсутствуют
воды, %, не более . . . 3 3 3 1,5 2,0 3,0
мыл, % не менее .... 9 12 15 9 11 18
Вязкость кинематическая масла, входящего в смазку, при 50° С, сст 17-52 17-52 17-52 38-52 17-40 27-52
Температура застывания масла, входящего в смазку, °C, не выше -10 -10 -10 - - -
Примечания: 1. В зимнее время солидол можно разбавлять дизельным toi пливом.
2. Солидол УСс-1 рекомендуется применять в условиях низких температур.
3. Солидол УС-2(Л) применять для высокотемпературных смазок широкого назначения.
4. Солидол УС-1 (пресс-солидол) универсальный, тугоплавкий. 5. Солидол УС-3 (Т) применять для подшипников, работающих при f =60-100° С.
6. Все солидолы, приведенные в таблице, испытание на коррозию выдерживают.
Таблица 5-69
Применение консистентных смазок
Марка смазки, ГОСТ Основные показатели Основное назначение Марка заменителя смазки, ГОСТ
Смазка ПВК, Смазки з а щ и 1 Мазь от светло-ко- ные пластичные Для консервации на- Смазка пушечная,
10586-63 ричневого до темно- коричневого цвета. Температура капле- падения не ниже 54° С. Температура спол- зания не ниже 48° С. Кислотное число 0,55—1,0 мг КОН на 1 г ружных и внутренних по- верхностей деталей и уз- лов механизмов при дли- тельном хранении. Темпе- ратура хранения от —50 до +50° С. Лучшие условия нане- сения смазки — при тем- пературах 80—90° С 3005—51 при t < 30 4- 35 °C
Марка смазки, ГОСТ Основные показатели Основное назначение Марка заменителя смазки, ГОСТ
Смазка СХК, 11059-64 Смазки ГОИ-54П, 3276—63 Ж Смазка «Нефтегаз- 203» марки А, Б; 12328—66 Смазка «Нефтегаз- 204У», МРТУ 12Н № 69-63 С м а з к Солидол синтетиче- ский — пресс-солидол С, 366-64 Смазка универсаль- ная тугоплавкая син- тетическая УТс-1 (кон- сталин синтетиче- ский), 5703—65 Густая мазь от ко- ричневого до темно- коричневого цвета. Температура капле- падения не ниже 54° С Мазь желтого цвета. Температура капле- падения не ниже 60° С Температура спол- зания не ниже 48° С. Кислотное число 0,6—1,0 мг КОН на 1 г идкие противокс Жидкое масло ко- ричневого цвета • Вязкость кинетиче- ская при 50° С, 25— 33 сст. Щелочность не ме- нее 2 мг КОН на 1 г Маслянистая жид- кость от коричневого до черного цвета и антифрикцион Однородная мазь темно-коричневого цвета Температура капле- падения не ниже 70° С. Пенетрация при 25° С в пределах 330—360 Однородная мазь темно-коричневого цвета. Температура капле- падения не ниже 130° С. Пенетрация при 25° С в пределах 150— 220 Для защиты от корро- зии наружных поверхно- стей металлических час- тей на открытом воздухе. Температура хранения: от —50 до +50° С. Луч- шие условия нанесения смазки при 80—90° С Для смазывания меха- низмов машин, работаю- щих на открытом воз- духе, и защиты от кор- розии металлических по- верхностей. Температура хранения: от —50 до +40° С. Луч- шие условия нанесения смазки при 80—90° С эрозионные смазк Для защиты внутренних поверхностей станков, ре- дукторов, запчастей, дви- гателей и компрессоров от коррозии Наносится пульвериза- цией или погружением деталей Для консервации меха- низмов и машин и их запасных частей из цвет- ных и черных металлов в закрытых помещениях, а также на открытом воздухе в условиях не- продолжительного воз- действия атмосферных осадков. Наносится любыми спо- собами (кистью, пульве- ризатором, погружением) при обычной температуре и подогретая до 50—80° С ные общего казна Для смазывания под- шипников качения и скольжения, а также других узлов трения ме- ханизмов, работающих при температуре от —40 до +50° С. Водостойкая смазка. Наносится в ненагретом состоянии намазыванием Для смазывания шари- ковых, роликовых под- шипников и других узлов трения механизмов, рабо- тающих при температу- рах до 115° С без непо- средственного контакта смазки с водой. При температурах ниже —20° С применять не рекомендуется. Наносится в ненагре- том состоянии намазыва- нием Вазелин техниче- ский, 782—59 при t < 30 +- 35 °C : и Смазка — «Нефте- газ-204», МРТУ 12Н № 69-63 ч е н и я Солидол синтети- ческий — солидол С (смазки УСс — авто- мобильная), 4366—64 при * = 30-65° С Смазка универсаль- ная тугоплавкая син- тетическая УТС-2 (консталнн синтетиче- ский), 5703-65
Марка смазки, ГОСТ Основные показатели Основное назначение Марка заменителя смазки, ГОСТ
Смазка 1-13 жиро- вая, 1631—61 Смазка графитная УСсА, 3333-55 Смазка АМС-1, 2712-52 Смазка МС-70, 9762-61 Смазка индустри- альная канатная ИК (мазь канатная), 5570-50 Однородная мазь от светло- до темно-ко- ричневого цвета. Температура капле- падения не ниже 120° С Однородная мазь темно-коричневого или черного цвета. Температура капле- падения не ниже 77° С. Пенетрация при 25° С, не менее 250 Смазки с i Однородная мазь темного цвета. Температура капле- падения не ниже 85°С. Пенетрация при 25° С в пределах 300— 350 Однородная мазь, от светло-коричневого до темно-коричневого цвета. Температура капле- падения не ниже 80° С. Пенетрация при 20° С в пределах 210— 275 К а н а т н I Однородная мазь от темно-коричневого до черного цвета. Температура капле- падения не ниже 40° С Для смазывания роли- ковых и шариковых под- шипников, работающих при температурах до 105° С без непосредствен- ного контакта смазки с водой Для смазывания тяже- лонагруженных открытых зубчатых и цепных пере- дач, работающих при температурах до 55° С. Наносится намазыва- нием без расплавления пеци альные Для смазывания палуб- ных механизмов, сопри- касакицихся с водой, с целью защиты от кор- розии, а также в узлах трения судовых механиз- мов при температурах не ниже 0° С Наносится намазыва- нием без расплавления Для смазывания зубча- тых и червячных пере- дач, контактирующих с морской водой, и для других узлов трения, ра- ботающих на трении скольжения и качения с линейными скоростями не более 15 м(сек, и удельными нагрузками не более 26 кгс/мм* при температурах от —45 до +50° С. Применяется для кон- сервации вышеперечис- ленных узлов сроком до 2 лет. Не рекомендуется для медных сплавов. На- носится намазыванием без расплавления ле смазки Для смазывания сталь- ных канатов с целью уменьшения износа и за- щиты от коррозии. Пропитывание сталь- ных канатов погруже- нием в расплавленную смазку, смазывание кана- тов кистями. Для защиты от корро- зии может заменяться смазкой ПВК Смазка синтетиче- ская 1-13с, МРТУ 12Н № 120-64 Смазка АМС-3, 2712-52 при t до 70° С Смазка ПВК (пу- шечная), ГОСТ 10586-63; МС-70, ГОСТ 9762—61 для защиты от коррозии — смазка ПВК
Таблица 5-70
Консервирующие смазки
Марка ГОСТ
Консервационная К-17 10877-64
Защитная НГ-203А 12328-66
> НГ-203Б 12328-66
Пушечная ПВК 10586-63
> УНЗ 3005-51
ГОИ-54п 3276-63
Консервационная ЦИАТИМ-215 8893-58
Консервационная СХК 11059-64
ЦИАТИМ-201 6207-59
ЦИАТИМ-202 11110-64
ЦИАТИМ-203 8773-63
ЦИАТИМ-221 9433-60
Примечание. Консервирующая смаз-
ка УТС-1 приготовляется из турбинного
масла и олеиновой кислоты (0,5%). Расход
на первичную заливку одного подшипника 0,3—0,5 л.
Зарубежными фирмами (в Японии,
Англии, Италии, Франции и США)
выпускаются дисульфит-молибденовые
смазки, предназначенные для прира-
ботки и повышения износостойкости де-
талей, в качестве присадок к смазочным
маслам («Моликот М-55», Молислип Е»,
«Молислип G» и др.), консистентных
смазок для подшипников качения и
скольжения («Молислип МР») для
смазки дейдвудных подшипников, при-
водов кранов, люковых закрытий («Мо-
лислип L-QG» и др.). Смазка «Моли-
кот G» применяется в процессе обкатки
деталей ЦПГ и головных подшипников.
Смазка «Моликот-6» применяется для
тяжелонагруженных цапф подшипни-
ков, шарнирных и резьбовых соедине-
ний, при обкатке зубчатых передач;
«Моликот М-55» — присадки к цилинд-
ровым и циркуляционным маслам.
Присадки к маслам
Таблица 5-71
Характеристики отечественных присадок к смазочным маслам
Присадка Характеристика и назначение
ЦИАТИМ-339 Многофункциональная бариевая присадка; для масел, используемых в малонапряженных дизелях, работающих на дизельных топливах с со- держанием серы до 1%
АзНИИ-ЦИАТИМ-1 Алкилфенольная присадка с высокими антикоррозионными свой- ствами: дизели, работающие на малосернистых дизельных топливах (ГОСТ 4749—49)
АзНИИ-8у Моющая и антикоррозионная, для дизелей, работающих на дизель- ных топливах с содержанием серы до 1%
СБ-3 Сульфонатная присадка, обладающая моющими и антикислотными свойствами
АФБ Алкилфенолят бария, обладает моющими и антиокислительными свойствами
ВНИИНП-360 Обладает высокими антиокислительными. противоизносными и мою- щими свойствами; для дизелей, работающих на дизельных топливах с содержанием серы до 1%
Л3-23к Противозадирная присадка
ПМС-200А Противопенная присадка — для разрушения воздушно-масляных эмульсий, образующихся в масляной системе при разбрызгивании масла в картере двигателя
МНИИП-22К Обладает высокими антиокислительными, противоизносными и мою- щими свойствами; для дизелей, работающих на дизельных топливах с содержанием серы до 1%
Насыщенность зарубежных дизельных масел моющими (щелочными) присадками
Масло Содержа- ние мою- щих присадок, мг1моль-кг Присадка Назначение присадки
Серия I 40 Фенолят Са или Ва, суль- фонат Са или Ва, тиофос- фаты Уменьшение нагарообразо- ваний и износа дизелей без наддува, работающих на вы- сокосернистых топливах
Серия II 100 То же Антикоррозионная защита четырехтактных дизелей с наддувом, работающих на сернистых топливах
Серия III 150 Фенолят Са или Ва, суль- фонат Са или Ва Уменьшение нагарообразо- вания и износа дизелей с бо- лее высоким наддувом, чем при масле серии II
Смазочные масла для цилиндров судо- вых дизелей: эмульсия воды и масла каллоидная сус- пензия с маслораствори- мой присадкой 400 400 400 Ацетат Са + эмульсия Ацетат Са Фенолят Са Для смазки дизелей, рабо- тающих на высокосернистом остаточном топливе
ОЧИСТКА ТОПЛИВА И МАСЛА
Сепараторы
Основные операции очистки топлива
(масла): отстаивание, сепарация и
фильтрация. Тяжелое топливо должно
направляться в сепаратор после отстоя
в емкостях, оборудованных подогревом
и дренажем (спускные краны).
Для очистки топлива и масла их си-
стемы оборудуются: отстойными и рас-
ходными цистернами, сепараторами
(с ручным и автоматическим управле-
нием), фильтрами грубой и тонкой очи-
стки; подогревателями топлива перед
сепараторами (с автоматическим регу-
лированием температуры) и циркуля-
ционной воды для их промывки.
Способы сепарирования: п у р и ф и-
кация (рис. 5-13, а), при котором из
топлива (масла) отделяются грязь и
вода; кларификация (рис.
5-13,6)—когда топливо (масло) почти
не содержит воды и его требуется
только осветлить, т. е. освободить от
механических примесей. В режиме пури-
фикации применяют промывку топлива
горячей водой. Вода легко удаляется
при сепарировании топлив средней вяз-
кости (ДТ); при сепарировании мазутов
с температурой ~ 60° С удаление воды
не обеспечивается с необходимой пол-
нотой. Для очистки тяжелого топлива
рекомендуется включать сепараторы
параллельно в режиме пурификации
с пониженной (до 50%) производитель-
ностью.
Оптимальный режим сепа-
рации выбирают по результатам ис-
следования проб топлива, отобранных
до и после сепаратора при изменении
температуры топлива (в интервале 10—
15° С) и производительности сепара-
тора.
Типы сепараторов: не самоочищаю-
щиеся с барабанами со сплошными
стенками и ручным удалением шлама;
самоочищающиеся с открывающимся
барабаном, удаление шлама — периоди-
чески на ходу сепаратора; сопловые —
удаление осадков из барабана происхо-
дит непрерывно на ходу сепаратора.
Сепараторы отечественного
производства: несамоочищаю-
щиеся сепараторы типов НСМ2, СЦ1,5
и СЦЗ и самоочищающиеся типов
СЦСЗ и СЦС5 (табл. 5-73).
Сепараторы фирмы «Де Ла-
валь» (табл. 5-74 и 5-75): не-
самоочищающиеся — МВ1200, МВ1300,
МВ1400, МВ1500с, МВ1700С, VJ2900C
и HVB310-00c; самоочищающиеся
(модернизированные —МРХ207-00 и
МРХ309-00; самоочищающиеся автома-
тизированные — МАРХ313Т, МАРХ210Т,
MAPX207S, МАРХ205Т и МАРХ309.
Регулирование самоочища-
ющихся сепараторов типа
МАРХ207-00 и МАРХ309-00 для очист-
ки различных нефтепродуктов произво-
дится путем набора регулировочных
дисков с отверстиями разного ди-
аметра — указывается на каждом диске.,
мм.
Рис. 5-13. Схема пурификации (а)‘ и кларификации (б) масла:
1 — грязное масло; 2 — чистое масло; 3 — вода (и часть отстоя); 4 — отстой
Характеристики отечественных сепараторов
Таблица 5-73
Марка сепаратора Номинальная про- изводительность при вязкости 6° ВУ, л/ч Производитель-[ ность при вязко- - сти 2° ВУ, л/ч Число оборотов барабана, об/мин Мощность элек- тродвигателя, кет Размеры сепаратора, мм Вес сухого сепаратора, кг Количество дис- ков, шт. Расстояние меж- ду дисками, мм Грязевое прост- ранство бараба- на, л
Длина Ширина Высота
НСМ-2 500 7125 2,2-3 1050 500 1190 265 40
СЦ1,5* 1500 2020 6700-7150 2,8-3,2 975-1087 485-500 780 220-269 40 0,75 1,7
СЦЗ** 3000 3800 4490-4740 3,9-4,5 1085-1140 735 980 389-390 56 1,0 5,4
СЦСЗ 3000 4200 6000 8 1310 1290 1010 1000 93±3 0,8 6
СЦС5** 5000 5750 5000 11 2020 1670 1756 1400 100±3 0,8 9
* Характеристики сепараторов изменяются в зависимости ** Габариты указаны при откинутой крышке и отведенном от типа электродвигателя, барабане.
Характеристики сепараторов фирмы «Де Лаваль»
Марка сепаратора Производи- тельность, л!ч, при вяз- кости перед сепаратором, °ВУ Число оборотов барабана, об1мин Мощность элек- тродвигателя сепаратора, кет Габариты сепаратора с открытым сборни- ком, мм Количество дис- ков, шт. Расстояние меж- ду дисками, мм Грязевое про- странство. л
1,9 6 Длина Шири- на Высо- та
МВ1200 375 120 9130 0,33 650* 500 665 32 0,6 0,2
МВ1300 850 270 8340 0,44 735* 560 900 48 0,7 0,8
МВ1400 1 750 560 7300 1,1 980* 1073 43 0,7 1,2
МВ1500 3 000 970 7250 1,84 1370 650 1340 63 0,7 2,0
МВ 1700 5 000 1600 6180 2,58 1580 720 1475 64 0,8 4,0
VJB2900 10 000 3200 6110 5,9 1850 850 1753 97 0,8 9,8
HVB310 И ООО 3500 5670 7,85 1320 1350 — 100 0,9 12,3
МРХ207-00 5 000 1600 6150 5,5 950* 1000* 1300* 93 0,75 4,0
МРХ309-00 8 750 2800 5670 9,2 1800* 1250* 1700* 114 0,75 7,1
МАРХ205Т-00 4 350 — — 3,7 1025 1000 1235
МАРХ207-00 5 750 — — 5,5 1350 1015 1315
МАРХ210Т-00 12 500 11,0 1470 1235 1585
МАРХ313Т-00 19 000 — — 14,7 1475 1325 1700 — — —
* Сборник закрыт.
Таблица 5-75
Производительность сепараторов для топлив с различной вязкостью при 38° С
Марка сепаратора Производительность однофазной обработки, л]ч Производительность двухфазной обработки, лч
Газойль 11 сст Судовое ди- зельное топ- ливо вязко- стью 20 сст Мазут с исходной вязкостью, сст Кларификатор во второй фазе Мазут с исходной вязкостью, сст
125 370 900 125 370 900
МВ1200 375 250
МВ1300 850 550
МВ1400 1 750 1150 1100 800 МВ1400 1500 1100
МВ1500 3 000 1900 1750 1300 юоа МВ1500 2400 1750 1350
МВ1700 5 000 3300 3100 2300 1700 МВ1700 4200 3100 2300
VJB2900 10 000 6500 6000 4500 3400 VJB2900 8100 6100 4600
HVB310 11 000 9100 8600 6300 4800 HVB310 11 000 8500 6500
МРХ207 5 000 3300 3100 2300 1700 МРХ207 4200 3100 2300
МРХ207 5 000 3300 3100 2300 1700 МВ1500 3400 2500 1900
МРХ207 5 000 3300 3100 2300 1700 МВ1700 4200 3100 2300
МРХ207 5 000 3300 3100 2300 1700 VJB2900 6200 4600 3400
МРХ309 8 750 5700 5300 4000 3000 МРХЗОЭ 5800 5100 3900
МРХЗОЭ 8 750 5700 5300 4000 3000 VJB2900 7200 5400 4100
; мрхзоэ 8 750 5700 5300 4000 3000 HVB310 8800 6600 5000
П р и м е ч а н и я: 1. Мазут с вязкостью 125 сст при I 38° С соответствует примерно мо-
торному топливу; мазут с вязкостью 370 сст при 38° С - - мазуту М20.
2. Для обеспечения спецификационных условий очистки (полное удаление воды и ме-
таллических частиц размером более 1 мк, неметаллических частиц размером более 2—
з лс/с) сепарацию, например, мазута с исходной вязкостью 370 сст (20° ВУ), < следует осу-
ществлять с производительностью в 2,5 раза меньшей, чем производительность, с которой
работает данный сепаратор при эффективной очистке легкого топлива (газойля) с вяз-
костью 11 сст (1,9 ВУ).
Регулировочные диски для темпера-
тур сепарирования 55° С и 80—100* С
при известном удельном весе нефте-
продукта для 15° С выбираются по
табл. 5-76. Если удельный вес нефте-
продукта определен при температурах
Температура при которой
определяется удельный вес
.................... выполняет одновременно функции пури-
60 7Z7 80 90 100 110 120 130 №0 150 160 17018O~21O°F фикатора и кларификатора.
Температура сепарирования, tc
Рис. 5-14. Диаграмма для выбора регулировочно-
го диска (жирные линии — области различных
диаметров отверстий регулировочных дисков):
Пример 1. При /0 = 15°С удельный вес нефте-
продукта 70 = 0,870; температура сепарирования
tc = 55°С: диаметр отверстия регулировочного
диска 109 мм.
Пример 2. При t0 = 35°С удельный вес нефте-
продукта = 0,895; температура сепарирова-
ния /с = 70°С; диаметр отверстия регулировоч-
ного диска 101 мм
15—50° С, то для выбора диска поль-
зуются диаграммой (рис. 5-14). Как
правило, лучшие результаты сепариро-
вания достигаются при применении ре-
гулировочного диска с возможно боль-
шим отверстием, при котором обеспе-
чивается сохранение гидравлического
затвора.
Таблица 5-76'
Выбор регулировочных дисков
Диаметр отверстия регулировоч- ного диска, мм Удельный вес нефтепродукта, г!см3, при температуре сепа- рирования
55°С | 80—100°С
83 0,983-0,972 0,986-0,976
86 0,972-0,958 0,976 - 0,961
90 0,958-0,936 0,961-0,940
95 0,936—0,909 0,940-0,914
101 0,909-0,873 0,914-0,879
109 0,873-0,825 0,879-0,831
114 0,825 0,831
Рекомендуемые температуры сепари-
рования,
смазочное минеральное
масло без присадок — около 80, смазоч-
ное минеральное масло с присадками*
80—90, дизельное топливо — около 50,.
тяжелое топливо 80—90.
Промежуток времени между очеред-
ными открытиями барабана для очистки
грязевой камеры зависит от содержа-
ния шлама в сепарируемом нефтепро-
дукте. Если оно может быть установ-
лено (по объемному проценту), то для
определения периодичности удаления
шлама можно пользоваться диаграммой:
(рис. 5-15).
Сепараторы «Ш а р п л е с» (рис.
5-16) с барабаном «Гравитрол» сопло-
вого типа, с непрерывной разгрузкой.
Барабан типа «Гравитрол» (рис. 5-17)
Нефтепродукт, подлежащий очистке,.
через подогреватель подается насосом
в сепаратор (см. рис. 5-16) и по его-
центральной трубе опускается вниз,
пройдя затем вверх по пакету сепари-
рующих тарелок 3 и 4 (см. рис. 5-17)
и через верхний регулировочный диск 5
отводится из барабана откачивающим
насосом. Шлам и вода, отделяющиеся
в сепараторе, через рециркуляционные
трубки 10 и сопла 9 вместе с постоянно
вытекающей рециркуляционной водой
отводятся в бак. Вода для создания
гидравлического затвора подается в ка-
меру над нижним регулировочным дис-
ком в барабан; ее количество больше,
чем расход через сопла. Излишек воды
нижним регулировочным диском сбра-
сывается в рециркуляционный бак.
Рециркуляционное устройство позво-
ляет производить очистку топлива и
Рис. 5-15. Определение периода работы самоочи-
щающихся сепараторов между очередными удалени-
ями шлама из барабана
8 7 3
Рис. 5-16. Схема установки сепаратора „Шарплес" с барабаном „Гравитрол":
1 — сепаратор; 2 — соленоидный клапан; 3 — фильтр самоочищающийся; 4 — подогре-
ватель; 5 — фильтр сдвоенный; 6 — топливные насосы; 7 — насос рециркуляционной
воды; 8 — водяной бак; 9 — быстрооткрывающийся клапан; 10 — бачок с поплавком;
11 — поплавковый клапан пресной воды; 12 — охлаждающий змеевик
масла с различным содержанием воды
без дополнительной регулировки сепа-
ратора.
Набор верхних 5 и нижних 1 (см.
рис. 5-17) регулировочных дисков со-
стоит каждый из трех типоразмеров
(соответственно мм: 60, 66, 73 и 80, 94,
108).
По номограмме (рис. 5-18), в зависи-
мости от удельного веса топлива и тем-
На рис. 5-19 показан барабан сепара-
тора «Титан» CNS70. При пурификации
топливо совместно с водой подается
сверху через центральную трубу 1. Ко-
личество подаваемой воды регулиру-
ется приспособлением 2; количество
топлива и его температура контролиру-
ются по приборам 3 и 4.
Вода после сепарации вместе со шла-
мом поступает в цистерну, откуда уда-
Рис. 5-17. Барабан системы .Гравитрол":
1 — нижний регулировочный диск; 2 — корпус; 3 и 4 — малые и большие сепарационные диски;
5 — верхний регулировочный диск; 6 — центральная труба; 7 — крышка; 8 — соплодержатсль;
9 — сопла (8 шт.); 10 — рециркуляционные трубки (8 шт.); 11 — распределитель воды
пературы сепарации, выбирают необходи-
мые верхние и нижние регулировочные
диски. Температуры рециркуляционной
воды и топлива принимают согласно
рекомендации фирмы: для воды — 66—
71° С; для топлива с удельным весом
0,88—0,92 г/см2 — 71—82° С; с удельным
весом 0,94—0,98 г) см2 — 82—93° С.
Общее количество отходов топлива
при сепарации мазута составляет 0,6—
0,8% от производительности.
Сепараторы фирмы «Титан»
(табл. 5-77) для очистки топлив и
масла: несамоочищающиеся СМ1300,
СМ 1500, СМ1700 и СМ1800; самоочи-
щающиеся CNS66 и CNS70.
ляется за борт сжатым воздухом. Топ -
ливо, поступая через трубу /, попадает
на дно ротора, через распределительные
отверстия трубы 8 и отверстия в диске 9‘
поступает вверх на диски. Топливо-
движется к центру ротора, вода и шлам
к периферии.
Водяной поток, огибая сепарацион-
ную плиту 7, проходит через регулиро-
вочное кольцо 6 и покидает ротор через
нижний ряд отверстий В в верхней
гайке 5.
Топливо, проходя ниже сепарацион-
ной плиты, покидает ротор через верх-
ний ряд отверстий А в верхней гайке 5.
Перед началом сепарации в ротор по-
лается некоторое количество воды,
создающей гидравлический затвор.
Если топливо не содержит воды, то
нижний ряд отверстий закрывают спе-
циальным кольцом 18 и прокладкой 19.
Выбор регулировочного кольца при
сепарировании обводненного топлива:
если с отсепарированной водой уходит
много топлива, то необходимо устано-
вить кольцо с меньшим внутренним
диаметром. Подбирают кольца с боль-
шими и меньшими диаметрами после-
Температура рециркуляционной боды
Рис. 5-18. Номограмма для выбора регулировочных дисков сепаратора типа „Шарплес".
Пример: удельный вес 0,94 при 60°F (15°С). Температура сепарируемого топлива 190°F,
рециркуляционной воды 150°F. Согласно номограмме:
верхний диск — 66, нижний диск — 94.
Характеристики сепараторов фирмы «Титан»
Таблица 5-77
Тип сепаратора Номинальная производитель- ность при вязкости 2° ВУ, л ч Производитель- ность при вяз- кости 6° ВУ, Л/Ч Число оборотов барабана, об мин Мощность двига- теля, кет Габариты, мм Вес сухого агре- гата, кг Количество дис- ков при расстоя- нии между ними 0,43-3 мм Грязевое про- странство, л
Длина Шири- на Высо- та
СМ 1300 1300 450 8000 1,28 4 Данные отсутствуют 340 40 0,8
СМ1500 2200 770 7000 1,69 То же 445 55 70 1,8
СМ 1700 3500 1220 6400 2,94 625 2,8
СМ1800 5000 1740 6000 2,94 640 90 4,5
CNS66 3000 1040 6200 3,68 1165 I | 630 I I 1325 750 82 7,0
CNS70 5000 1740 6000 7,35 1280 700 1465 1165 112 9,0
довательно. Очистка сепаратора произ-
водится на полных оборотах.
Размещенный в нижней части 13 ро-
тора кольцевой поршень 15 может пе-
ремещаться вертикально. Вода, посту-
пающая из сопла И в кольцевую
выемку G, заполняет пространство D
под кольцевым поршнем и воздействует
нажимает на клапан 22 и его откры-
вает. Вода из полости D выходит через
этот клапан по каналу Н и отверстие J
и поршень 21 от избыточного давления
во внутренней полости ротора перемеща-
ется вниз, открывая кольцевую щель
для выхода грязи из ротора через от-
верстие С. Ротор закрывается при пре-
Рис. 5-19. Барабан самоочищающегося сепаратора „Титан" CNS-70
на него давлением, создаваемым цент-
робежной силой. При этом поршень
поднимается в верхнее положение и
прижимается к резиновой прокладке 16,
которая прочно укреплена в нижней
части детали барабана 17. Грязевые от-
верстия С отделены поршнем от поло-
сти ротора, и грязь в них не проходит.
Два клапана 14, расположенные
в днищевой части ротора, управляются
давлением воды, поступающей из сопла
Ю в камеру Е, а из последней по ка-
налам F внутрь клапана 20. Поскольку
поверхность клапанов 20 со стороны
канала F больше, чем клапана 22 со
стороны пространства D ниже кольце-
вого поршня, то клапан 20, начиная
перемещаться вправо от давления воды,
крашении подачи воды через сопла 1&
и с началом подачи воды через сопло 11.
Поскольку в полости D всегда суще-
ствует утечка, то для поддержания по-
стоянного давления имеется сопло 12
с калиброванным отверстием, через ко-
торое поступает вода в полость G, бла-
годаря чему поршень постоянно удер-
живается в верхнем положении. Бара-
бан очищается в теченце 10—15 сек-
поворотом одной рукоятки на полных
оборотах барабана.
Сепараторы фирмы, «Вест-
фалия» (табл. 5-78): несамоочищаю-
щиеся марок ЛЮС и OG; самоочищаю-
щиеся—марок SAOG. Сепараторы
поставляются как с навешенными на-
сосами, так и без ни^.
Характеристики сепараторов фирмы «Вестфалия»
Тип
сепаратора
Габариты наибольшие,
мм
Длина
Шири-
на
Высота
М0С211
МОС515
М0СЮ15
МОС2015
МОС4015
МОС8015
OG2016
OG4016
OG8016
AOG2016
AOG4016
280
600
1 500
2 600
5 000
7 500
3 000
5 000
10 000
3 000
5 000
7500
9700
7600
7200
6000
5500
8400
7000
6500
7500
6500
Данные отсутствуют
955
1070
1435
1735
1810
420'
500
910
1180
1295
980
1090
1310
1610
177С
Данные отсутствуют
1560 1359 1800
1710 1500 1920
1590 705 1860
1590 705 1860
77 0,3
158 0,8
200 1,7
360 3,1
620 6,2
725 10
480 3,1
650 5,5
730 8
600 2,55
640 5,5
* С двумя навешенными насосами*
Фильтры топливных
и масляных систем
Фильтрующие элементы: (табл. 5-79)
•поверхностные (сетчатые, матерчатые,
бумажные;) щелевые; емкостные (объ-
емные) — войлочные, фетровые, древес-
новолокнистые, металлокерамические.
Фильтры предварительной очистки —
плоские металлические листы или полые
/цилиндры с просверленными или вы-
штампованными отверстиями.
Фильтры грубой очистки устанавли-
ваются перед сепараторами, подкачи-
вающими насосами. Тонкость отсева
10004-40 мк.
Фильтры тонкой очистки (ФТО) —
поверхностно-адсорбирующие, объемно-
адсорбирующие и щелевого типа. Тон-
кость отсева 404- (24-3) мк. Фильтрую-
щие элементы — бумага, оберточный
картон, текстильные ткани, калиброван-
ная проволока, металлокерамика и др.
ФТО стандартизованы (ГОСТ 10357—63).
По способу включения ФТО разде-
ляются на частично-поточные и полно-
поточные. Работают под давлением
~ 0,5 кгс!см2. Частично-поточные имеют
низкую пропускную способность (~ 15%
всего потока), но высокую тонкость от-
сева (<54-10 мк). Полнопоточные
обеспечивают тонкость отсева до 20—
30 мк.
Типы: одинарные ТФ-1, ТФ-2, ТФ-3;
сдвоенные от 2ТФ-2 до 2ТФ-5.
Используется бумага и ткани с тон-
костью отсева до 2—3 мк. Применяется
промывка обратным током: для бумаж-
ных ФТО через 200 —300 ч; для мит-
калевых ФТО через 400—500 ч. Срок
службы ~ 1500 ч.
На дизелях отечественной постройки
устанавливаются байпасные ФТО типа
«Дасфо». Полнопоточные ФТО на вспо-
могательных дизелях «Вяртсиля» (суда
типа «Краснодар» и др.) имеют гофри-
рованный картон, степень очистки
~ 15 мк.
Недостатки ФТО: отсутствие из-
бирательной способности, так как они
отфильтровывают из масла присадку;
повышение окисляемости масла и его
склонности к образованию лака.
Самоочищающиеся фильтры. Такой
масляный фильтр для грубой очистки
масла* в циркуляционной системе смазки
главного дизеля фирмы «Фиат» с при-
водом от гидравлического сервомотора
показан на рис. 5-20.
Обойма 3 получает движение от мас-
ляного сервомотора 1, смещаясь на не-
который угол попеременно то в одну,
то в другую сторону, поворачивая ры-
чаги 2. Последние через храповые меха-
низмы проворачивают против часовой
стрелки стержни с фильтрующими пла-
стинами относительно неподвижно уста-
новленных скребков, чем достигается
непрерывная очистка фильтрующих эле-
ментов.
Производительность самоочищающе-
гося фильтра составляет 300 м3/ч; время
полного оборота фильтрующих элемен-
тов НО—150 сек\ давление рабочего
масла перед сервомотором от 4 до
4,5 кгс!см2\ расход масла на привод
сервомотора 50—80 л!мин.
\ 1500____________
Выход очищенного масла
Рис. 5-20. Самоочищающийся масляный фильтр:
1 — сервомотор масляный; 2 — рычаги поворота пластин; 3 — обойма; 4 —
стержни пластин; 5 — корпус; 6 — фильтрующие элементы (пластинчато-щеле-
вой тип); 7 — скребки
Характеристики фильтрующих элементов и материалов
Тип фильтрующего элемента Материал фильтрующего элемента ГОСТ, ТУ Тонкость отсева, мк
Сетчатые с квадратной ячейкой 0,315X0,315 мм То же, 0.2Х0.2 мм » 0,1 ХОД мм » 0,063 X 0,063 мм » 0,04X0,04 мм «Софранс» Матерчатые и замшевые Бумажные и картонные Поверхностные Латунная проволока 0 0,14 » » 0 0,13 » » 0 0,07 Фосф, бронза 0 0,045 » » 0 0,03 » >0 0,05 Ситец Фланель Сатин Сукно техническое Фланель Фильтроткань Фильтромиткаль Бумага ФОБ Бумага АФБ-1 Бумага оберточная Картон для фильтрования Бумага для фильтрования 6613-53 6613-53 6613-53 6613-53 6613-53 Арт. 3 Арт. 20 Арт. 205 Арт. 509 332-41 487-41 7246-54 РТУ 374-55 ВТУ 646-55 ВТУ 646-55 3,5 200 100 63 40 50 30 23 21 21 20 16 4 6-7 6-7 1-2 8 2-13
«Автоклин» «Пуролатор» «Л олос» < Скаматик» «Асфо», «Дасфо» Щелевые Тонкие стальные диски Стальная лента Стальная проволока Проволока из нержавеющей стали Картонные пластины 1 1 1 1 1 1 25-100 30-130 15-130 3-30 5-10
Войлочные Набивные Фирмы «Вокеш» Фирмы «Винслоу» Объемные Войлок ФТ Пряжа хлопчатобумажная Фетр, шерсть Специальная набивка 288-G1 ТУНИИХ Текстильпром 26-10 10-11 1 5
Примечание. Фильтры не обеспечивают удаление воды.
Рис. 5-21. Схема установки фильтра с пневма-
тической очисткой
На рис. 5-21 показан самоочищаю-
щийся фильтр с пневматической очист-
кой, обладающий более высокими экс-
плуатационными качествами, чем щеле-
вой и сетчатый.
Комбинированные фильтры состоят из
сетчатых фильтрующих элементов (гру-
бая очистка) и матерчатых, щелевых
или объемных элементов (тонкая очи-
стка).
Магнитные фильтры в масляных си-
стемах удаляют металлические частицы
размерами >1 мк.
Центробежные маслоочистители с гид-
рореактивным приводом ротора (РМЦ)
установлены в системах смазки вспомо-
гательных («Вяртсиля» 614Т, 814Т) и
главных двигателей («Букау-Вульф»
DV224, DV136, DV148; Д50 и др.).
Системы топливоподготовки с авто-
матизированной фильтрующей установ-
кой типа «Софранс» и «Скаматик» (см.
табл. 5-79) обеспечивают очистку от
механических примесей (3—15 мк) и
воды (до 0,1%).
ПРИЕМ НА СУДНО И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТОПЛИВ И МАСЕЛ
Приемка топлива и масел на судно
осуществляется только при наличии
сертификатов, которые должны соответ-
ствовать ГОСТам или ТУ. При необхо-
димости отбирают в двух экземплярах
контрольную пробу для анализа, один
из них сохраняется на нефтебазе (бун-
керовщике) ; отбор пробы оформляется
актом.
Перед приемкой топлива (масел) не-
обходимо: замерить остатки топлива
(масел) в судовых емкостях, в кото-
рые будет заливаться принимаемое
топливо (масло), проверить совместно
с представителем нефтебазы (бункеров-
щика) заполнение подающего трубопро-
вода и шлангов и замерить уровень
топлива (масел) в емкостях, из которых
производится его выдача; замерить тем-
пературу выдаваемого топлива (масла).
По окончании приемки следует: заме-
рить совместно с представителем нефте-
базы (бункеровщика) уровень топлива
(масла) в емкостях, из которых произ-
водилась выдача; произвести контроль-
ные замеры топлива (масла) в судовых
емкостях, в которые осуществлялась их
приемка.
Количество принятого на судно топ-
лива устанавливается только по заме-
рам в цистерне, из которой произво-
дится выдача. Вода, находящаяся в топ-
ливе в том числе и допускаемая
ГОСТом, подлежит исключению из ко-
личества принятого топлива.
Генеральную пробу нефтепро-
дуктов рекомендуется отбирать из неф-
тепровода через бак емкостью 100—
200 л. Наполнять бак надо отдельными
порциями (по 1—2 л) через промежут-
ки времени, указанные в табл. 5-80.
Таблица 5-80
Время отбора пробы
Время общей перекачки, ч Промежутки времени отбора проб
До 1 1—2 2-24 Свыше 24 В начале и конце пере- качки В начале, середине и конце перекачки В начале перекачки и че- рез каждый час В начале перекачки и через каждые 2 ч
Пробу можно отбирать также из су-
довых танков специальными пробоот-
борниками. При этом одну пятую часть
порции генеральной пробы отбирают из
верхней части цистерны (танка) на глу-
бине 20 см от поверхности, три пятых —
из середины цистерны (по глубине) и
одну пятую — из самого нижнего
уровня.
Лабораторную пробу в коли-
честве 1—2 л отбирают из генеральной
пробы в стеклянную или металлическую
банку.
Для отбора пробы из бочек отбирают
из каждой партии 5% их количества,
но не менее двух бочек. Бутылки с про-
бами должны быть герметически закры-
тыми, с указанием на этикетке: наиме-
нования нефтепродукта и его марки;
названия нефтебазы, номера партии ци-
стерн, резервуаров и т. д.
Экспресс-анализ нефтепродуктов на
судне выполняют при помощи перенос-
ных лабораторий типов «СЛАН»,
«СКЛАМТ-1».
С помощью лаборатории «СКЛАМТ-1»
определяют: плотность масел и топ-
лив, пределы измерения 0,700—
1,000 г)см3\ вязкость масла, пределы
измерения 9—30 сст при 100° С, 45—
120 сст при 50° С; содержание
воды в маслах и топливах, пределы
измерения 0,05—10%; щелочное чис-
л о (срабатываемость присадки), метод
дает возможность определять щелоч-
ность от 0,3 мг КОН/г до 1,6 мг КОН/г;
содержание механических
п р и м е с е й, пределы измерения: для
масел без присадки 0,05—1,00%, для
масел с присадкой 0,5—3%; темпера-
туры вспышки топлив и масел, пре-
делы измерения 50—250°С; кислот-
ное число масел, пределы измерения
0,1—2,5 мг КОН/г; водорастворимые кис-
лоты (качественно).
Экспресс-метод определения содержа-
ния воды в масле (нефтепродуктах).
Отобранные в пробоотборник масло или
нефтепродукты предварительно выдер-
живают в помещении, где производится
анализ — для достижения постоянной
температуры; содержимое пробоотбор-
ника тщательно перемешивают в тече-
ние 5 мин\ стеклянную пробирку напол-
няют испытуемым маслом (нефтепро-
дуктом) до отметки 10 мл и помещают
в пенопластовый футляр; измеряют на-
чальную температуру пробы в пробирке
(величина А°С); надрезают надфилем
ампулу с гидридом кальция, навеску
(0,7 г) которого высыпают в пробирку
с пробой; содержимое пробирки тща-
тельно размешивают термометром.
По достижении максимального пока-
зания термометра отмечают конечную
температуру пробы (величина В°С); по
полученной разности температур At=
= (В — А)°С при помощи номограммы
(рис. 5-22) определяют процентное со-
держание воды в испытываемом нефте-
продукте.
Рис. 5-22. График для определения содержания
воды в нефтепродукте
Подъем температуры, не превышаю-
щий 0,5° С, п отсутствие пузырьков газа
после прибавления гидрата кальция
указывают на отсутствие воды в нефте-
продукте.
Ориентировочная продолжительность
испытания 10—20 мин.
Экспресс-метод определения механи-
ческих примесей в работающем масле.
После тщательного перемешивания
пробы масло наливают в стаканчик, из
которого затем забирают пипеткой и
выдавливают каплю масла в центр бу-
мажного фильтра. Через 3—5 мин, после
того как капля высохнет, надрезают
фильтр так, чтобы получилась полоска
шириной 10 мм, которую отгибают вниз
под углом 90° к его плоскости. Фильтр
помещают в ванночку с прозрачной
крышкой, наполненной на !/4 бензином.
Фильтр укладывают на крышку пят-
ном внутрь и закрывают ванночку; при
этом отогнутая полоска его должна
быть погружена в бензин. Через 10—
15 мин (когда бензин смоет масло)
фильтр вынимают, просушивают на воз-
духе и сравнивают интенсивность
окраски пятна на нем с интенсивностью
окраски эталонных пятен (изготовляются
лабораторией пароходства с использо-
ванием весового способа определения
содержания механических примесей,
ГОСТ 6370—59).
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА И МАСЕЛ
(для морских транспортных судов)
Нормы расхода условного топлива
устанавливаются: для отдельных
судов (индивидуальные нор-
м ы) на их технические измерители. При
этом вместе с нормой расхода топлива
судну устанавливают величины техниче-
ской скорости хода и мощности главно-
го двигателя для состояния судна в гру-
зу, полугрузу и балласте.
для групп и видов флота
(средневзвешенные группо-
вые нормы) на эксплуатационный
измеритель (тоннаже-мили).
Для морских транспортных судов ин-
дивидуальные нормы расхода топлива
устанавливаются на следующие измери-
тели: удельный расход (на и. л. с.-ч)
главного двигателя, часовой расход на
вспомогательные механизмы во время
хода судна; то же, на час стоянки судна
с грузовыми операциями и без них,
а также на маневры.
Нормирование расхода смазочных ма-
сел для судов ведется на час работы
установки во время хода судна и на
стоянке.
Нормы устанавливаются судну в виде
карты нормативов, в которой
приведены следующие данные:
чистая (плановая) грузоподъемность
судна, т — полное (спецификационное)
количество груза, которое может при-
нять судно при наличии на борту пол-
ных запасов до осадки его по летнюю
грузовую марку;
спецификационная (построечная) мощ-
ность главного двигателя, и. л. с.\
заданная мощность главного двига-
теля при ходе судна в полном грузу и
в балласте;
заданная чистая техническая скорость
судна в грузу и в балласте (в узлах),
за которую принимается скорость по
лагу,, определяемая в результате испы-
таний судна в грузу и балласте в ре-
жиме полного хода (с заданной мощ-
ностью) при силе ветра не более
4 баллов и волнении не более 3 бал-
лов;
удельный расход условного топлива
при ходе судна с заданной мощностью,
кг/и. л. с.-ч: на главный двигатель
(с учетом навешенных вспомогательных
механизмов), на вспомогательные меха-
низмы энергетической установки и
судна;
часовой расход топлива (кг/ч) на все
нужды судна: стоянка с грузовыми опе-
рациями, выполняемыми судовыми сред-
ствами; стоянка с неработающими судо-
выми грузовыми средствами;
часовой расход топлива (кг/ч) на ма-
невры и режимы готовности;
часовой расход топлива на вспомо-
гательный котел (отопление и общесу-
довые нужды на стоянках и во время
хода);
часовой расход смазочных масел на
энергетическую установку с разделением
масла на цилиндровое и циркуляцион-
ное: во время хоДа, на стоянках;
рекомендуемые сорт и марка основ-
ного и заменяющего топлива для глав-
ного двигателя (главных паровых кот-
лов), вспомогательных двигателей (ди-
зель-генераторов), вспомогательных
паровых котлов;
рекомендуемые сорт и марка (основ-
ные и заменяющие) смазочных масел
для главных и вспомогательных двига-
телей.
Кроме перечисленных показателей,
могут быть указаны:
расход условного топлива на разо-
грев груза, выкачку балласта и мойку
танков (на танкерах) и др. нужды.
Рейсовый машинный отчет
включает: полностью заполненную
форму рейсового машинного отчета;
подсчитанные индикаторные диаграм-
мы — по одному комплекту в грузу и
балласте (если судно плавает с различ-
ной осадкой, то представляется комп-
лект индикаторных диаграмм при раз-
ных загрузках судна); штормовой акт
(или акт задержек в пути); наклад-
ные, документы и сертификаты на при-
нятое или переданное топливо и масло
с указанием количества (и стои-
мости).
На поддержание главного двигателя
в готовности, подогрев груза, пропари-
вание танков и т. д. составляются акты
расхода топлива и масла — согласно
♦записям в машинном журнале.
Месячный машинный отчет (и радио-
отчет) представляется в отдел тепло-
техники пароходства не позднее 5-го
числа месяца, следующего за отчетным
(копия отчета остается на судне в ма-
шинном вахтенном журнале).
Средневзвешенная мощность главного
двигателя за рейс
где ^-д — мощность главного двига-
теля, определяемая по инди-
каторным диаграммам, сня-
тым в ходовом режиме, близ-
ком к эксплуатационному (по
мощности или оборотам),
и. л. с.;
Цср — средневзвешенные обороты
главного двигателя за рейс,
об!мин\
Пд — обороты главного двигателя
в момент индицирования,
об!мин.
Средневзвешенные обороты главного
двигателя за рейс
_ + Л2/2 + • • •
"ср------^ + 6+...+ /л
где Пь п2, 11^ ..., пп —среднее число
оборотов глав-
ного двигателя
за каждые сутки,
определяемое по
суммирующему
счетчику оборо-
тов, об!мин\
6, • • tn — время, в тече-
ние которого
главный двига-
тель работает
полным ходом
за каждые сут-
ки, ч.
Если судно плавало при различных
осадках, то индицирование главного
двигателя необходимо производить при
каждой новой осадке (в грузу, балласте
и т. д.). В этом случае мощность дви-
гателя (и его обороты Пд) находят
как средневзвешенную величину мощно-
стей при каждой из осадок судна
п1Л =
•^z+^л
tr + t6
и, л. с.
(здесь индексы «г» и «б» относятся
к осадкам в грузу и балласте).
Эксплуатационная скорость судна
L
v3=-r узлы,
где L — полное количество миль, прой-
денных за рейс;
tx — общее ходовое время, ч.
Чистая техническая скорость
Ут = -7---узлы,
где — количество миль, пройденных
в штормовых и особых усло-
виях (по актам);
/ш — время хода судна в штормо-
вых и особых условиях, ч.
В штормовом акте и акте осо-
бых условий указываются все за-
держки судна в пути по причинам, не
зависящим от экипажа судна, и показы-
вается время в часах (с указанием ко-
личества миль, пройденных за это вре-
мя): хода судна при силе ветра выше
5 баллов; среднего и малого хода судна
при следовании во льду, тумане и при
прохождении узкостей (проливов, кана-
лов и т.. д.) с указанием количества
пройденных миль за это время; хода
судна при буксировке другого судна,
в режиме обкатки.
В тех случаях, когда не представля-
ется возможным производить индици-
рование (например, из-за отсутствия
индикаторного привода), мощность опре-
деляют по режимным характеристикам
или косвенными способами.
Результаты использования топлива и
смазочных масел определяют за каж-
дый месяц путем сопоставления факти-
ческих и нормированных расходов. Фак-
тический расход топлива Вф опреде-
ляют путем пересчета всех видов израс-
ходованного натурального топлива
в условное по единым калорийным
эквивалентам (см. табл. 5-5). Расход
топлива по нормам Вн находят в соот-
ветствии с действительными эксплуата-
ционными режимами судна.
Расход топлива за отчетный период
по действующим нормативам:
+ Вг + Вб. г + ^гот +
+ Вм 4- Вк + Вэ,
где Вх— расход топлива
на все нужды
судна во время
хода с грузом и
в балласте, т;
Вг, вб г, Вгот, Вм — расходы топлива
на все нужды
судна соответ-
ственно на режи-
мах стоянки с
грузовыми опера-
циями и без них,
в готовности и
на маневрах, т;
Вк — расход топлива
на вспомогатель-
ный котел, г;
Вэ — расходы топлива
вне эксплуатации
и в эксплуатации
на нужды, не свя-
занные с исполь-
зованием главной
энергетической
установки • (разо-
грев груза, мойка
танков и т. п.).
Расход топлива на все нужды в ходу
по норме
В„ — Вп , 4- х х т,
X П• X С* X м« х
где Вп х — расход топлива на полном
ходу в грузу и балла-
сте, г;
Вс х, Вм х—то же, на среднем и ма-
лом ходах, т.
Расход топлива на полном ходу
<х=^п.хелФ+<-в.м^п)1о^,
где Zn. х — время работы главного дви-
гателя на полном ходу, ч;
ЛГП— мощность главного двигате-
ля построечная, и. л. с.;
— средневзвешенная по режи-
мам работы в грузу и бал-
ласте фактическая мощность
главного двигателя, и. л. с.;
Ьг, Ьв. м—удельные расходы условного
топлива на главный двига-
тель и вспомогательные ме-
ханизмы, кг/и. л. с.-ч.
Нормы расхода топлива на стояноч-
ных и маневренных режимах опреде-
ляют как произведения часовой нормы
на продолжительность соответствую-
щего режима.
Расход топлива на вспомогательный
котел Вк включается в норму расхода
ВК = Z3BK>
где 2э — время работы судна при тем-
пературе наружного воздуха
ниже 13—15° С, ч\
при наличии на судне утилизацион-
ного котла
Вк = (Z3 Zu. X) Вк >
где Вк — часовой расход топлива на
вспомогательный котел, рабо-
тающий на отопление и обще-
судовые нужды на стоянках
и во время хода (без утили-
зационного котла), кг/ч.
Расход смазочных масел
(нормативный) определяется как произ-
ведение часовой нормы на продолжи-
тельность эксплуатации судна соответ-
ственно в ходу и на стоянках (маневры
относят к ходовому времени).
Нормирование расхода топлив и ма-
сел осуществляется в соответствии с По-
ложением и инструкциями по нормиро-
ванию расхода топлива и смазочных
масел (ММФ, 1966 г.), инструкцией (па-
роходства) по составлению радиоотчета
и инструкций (пароходства) по расче-
там топливо- и маслоиспользования.
Карта нормативов (пример)
Скорость в грузу . . .
Скорость в балласте . .
Мощность в грузу . . .
Мощность в балласте
Расход условного топ-
лива:
главный двигатель на
ходу на дизельном
топливе ...............
главный двигатель на
ходу на мазуте . . .
вспомогательные меха-
низмы на ходу . . .
вспомогательные меха-
низмы на маневрах .
вспомогательные меха-
низмы на стоянках
с грузовыми опера-
циями ...............
вспомогательные меха-
низмы на стоянках
без грузовых опера-
ций ..................
вспомогательный котел
летом.................
вспомогательный котел
зимой ................
Расход смазочных масел
(главный двигатель):
цилиндрового . .
циркуляционного . . .
на стоянке ............
17,5 миль/ч
18,7 миль/ч
11 500 и. л. с.
10 500 и. л. с.
0,204 кг/и. л. с.-ч
0,212 кг/и. л. с.-ч
1100 кг/ч
1350 кг/ч
85 кг/ч
65 кг/ч
30 кг/ч
80 кг/ч
ПО кг/сутки
40 кг/сутки
35 кг/сутки
ВОДА И ВОДОПОДГОТОВКА
Вода и ее примеси
Таблица 6-1
Таблица 6-2
Классификация примесей в воде
Вода, применяемая в пароэнергетических
установках
Вода Способ получения и назначения
Конденсат Дистиллят Бидистиллят Пресная Умягченная Охлаждающая Добавочная Питательная Котловая Продувочная Осветленная Конденсация отработав- шего пара гл. и вспом. меха- низмов Конденсация вторичного пара испарителей Вторичная перегонка ди- стиллята в испарителе Бункеровка в портах Химическая обработка пресной воды Забортная вода (конденса- торы), пресная вода (двига- тели внутреннего сгорания) Дистиллят (бидистиллят), конденсат или пресная вода Конденсат и добавочная вода Заполнение котла Отвод из котла Фильтрация и отстой
Примеси и разме- ры их частиц, мк Способ уменьшения примесей
Взвешенные (ил, масло, шлам);>0,1 Коллоидно-раст- воренные (органи- ческие масла, про- дукты коррозии); 0,001-0,1 • Растворенные (органические, ми- неральные, газы); < 0,001 Отстой в емкостях, фильтрация через ме- ханические и матер- чатые фильтры Фильтрация через абсорбирующие мате- риалы (активирован- ный уголь) Органических — фильтрация через абсорбирующие мате- риалы с предварит, хим. обработкой; минеральных — фильтрация через ионнообменные веще- ства или применением хим. реактивов для их осаждения, ди- стилляция в испарит, установках; газов — гермич., вакуум, или хим. газоудаление
Таблица 6-3
Влияние примесей в питательной воде
на надежность теплоэнергетического оборудования
Процесс Примеси, определяющие процесс Возможные повреждения Способы предупреждения
Накипеобразование Коррозия (кислот- ная, щелочная, меж- кристаллитная, газо- вая, подшламовая) В основном соли жесткости и продукты коррозии Растворенные веще- ства, накипь, продук- ты коррозии Перегрев металла, трещины и разрывы труб Местный износ сте- нок, трещины, разру- шение деталей; кор- розия лопаток турбин Докотловая и внут- рикотловая обработка воды, корректировка состава котловой воды То же, вместе с гермич. и хим. газо- удалением
Продолжение табл. 6-3
Процесс Примеси, определяющие процесс Возможные повреждения Способы предупреждения
Загрязнение пара (капельный унос и< вспенивание) Растворенные веще- ства, масло, шлам, продукты коррозии Отложение солей: в трубках паропере- гревателей — пере- грев, разрыв; на ло- патках турбин — виб- рация и разрушение их; в коллекторах — тепловая развертка, перегрев трубок и их разрыв То же, и продувка котла
Показатели качества
и состав воды
Содержание взвешенных веществ —
вес отфильтрованных и высушенных
при 105—110° С веществ (мг/л).
В эксплуатации количество взвешен-
ных веществ оценивается по прозрач-
ности воды или по высоте осадка в мер-
ном цилиндре, градуированном в весо-
вых единицах.
Сухой остаток — вес остатка (мг/л),
просушенного при 105—110° С после вы-
паривания пробы отфильтрованной
воды. В сухой остаток не входят газы,
взвешенные и летучие вещества (спир-
ты); бикарбонаты переходят в карбо-
наты.
Солесодержание (минеральный оста-
ток) — вес растворенных в воде ве-
ществ (кроме газов и органических сое-
динений). Определяется в лаборатории
при полном анализе методом титрова-
ния как сумма весовых количеств кати-
онов и анионов:
СС = 20,04 Са2+ + 12,16 Mg2+ +
+ 23 Na+ + • • • + 61,02НСО^ +
+ 35,46 СГ + 48,03 SO^“ + 17ОН- +
+ 30 СО|- +31,66 РО^- +
+ 38,04 SiO|- + 62 NO^ +...,
при этом должно соблюдаться равен-
ство
Са2+ +’Mg2+ + Na+... = HCOf+
+ СГ +-SO^“ + он- + co^- +
+ PO|- + NO^ + SiO2- +...,
где Ca2+, Mg2+, Na+ — количество
ионов кальция, магния, натрия и дру-
гих катионов, мг-экв/л;
HCOij-, Cl—, SO^-, ОН-, СО|- ,
РО^-, SiO|- и NO,f —
количество ионов бикарбоната, хлора,
сульфата, гидрата, карбоната, фосфата,
силиката, нитратов и других анионов,
мг • экв/л.
Числа перед ионами — величины эк-
вивалентных весов: весовое количество
(мг) данного иона, соответствующего
одному эквиваленту.
В эксплуатации солесодержание опре-
деляют по электропроводности раствора
солемерами, а при больших концентра-
циях — ареометрами.
Окисляемость — расход (мг/л) Ог или
КМпО4 на окисление органических ве-
ществ, содержащихся в отфильтрован-
ной воде; определяется методом титро-
вания.
Содержание хлоридов — количество
ионов хлора (мг/л или мг-экв/л). Опре-
деляется при титровании воды азотно-
кислым серебром AgNO3 в присутствии
хромовокислого калия (в кислой среде).
Величина содержания хлоридов, при
отсутствии солемеров или ареометров,
может быть использована для количе-
ственной оценки солесодержания. Ма-
лые концентрации (мг/л) хлоридов
в воде определяются сопоставлением
интенсивности окраски бензольного слоя
пробы воды с эталоном, после приба-
вления к пробе азотнокислой ртути,
дифенилкарбазона и бензола.
Жесткость общая — суммарное коли-
чество ионов кальция и магния (лгг-экв/л
или мкг'экв!л)
X = Ca2+ + Mg2+.
Жесткость общая
где Жк — карбонатная жесткость (вре-
менная) — часть ионов каль-
ция и магния, связанных с би-
карбонатным НСО^ или карбо-
натным СО|“ ионами;
Жн — некарбонатная жесткость (по-
стоянная)—остальная часть
ионов кальция и магния, свя-
занных с другими анионами.
Жесткость общая определяется титро-
ванием воды раствором трилона Б в при-
сутствии индикатора (хрома темно-си-
него).
Щелочность общая (Щ) — суммарная
концентрация (лгг«экв/л) находящихся
в воде гидрат-, карбонат-, бикарбонат-
и фосфат-ионов. Определяется титрова-
нием воды раствором серной кислоты
в присутствии индикаторов — фенолфта-
леина и метилоранжа
щ = он- + со|~ + НСО^ + РО^“ .
Б и карбонатная .щелочность
(Що)—концентрация иона бикарбоната
в воде (мг-экв/л). Определяется титро-
ванием воды раствором серной кислоты
в присутствии индикатора (метил-
оранжа): Щб = НСО^.
В природных водах, как правило, при-
сутствует только бикарбонат-ион, т. е.
Щ = Щб.
Возможные соотношения между жест-
костью и щелочностью в природных
водах:
если Са2+ + Mg24- > HCOf,
Хк = Щ6 <Ж и Жя = Ж—Жк;
Са2+ + Mg2+ = HC<V,
ЖК = Щ6=Ж и МН = О;
Са2+ + Mg2* < НСО^,
ЖК=Ж<Щ6 и Жн = 0.
Щелочное число (ЩЧ) котловой
воды определяется титрованием котло-
вой воды раствором серной кислоты
в присутствии индикатора — фенолфта-
леина.
/ СО?- РО?-\
ЩУ=40 ОН"+—Л- ]мг/л.
Содержание масла (мг/л) определя-
ется экстрагированием его из воды
с помощью эфира и последующим уда-
лением растворителя отгонкой. В судо-
вых условиях — по скорости движения
камфары на поверхности воды или
с помощью люмометров.
Содержание кислорода (мг/л), раство-
ренного в воде, определяется сопоставле-
нием интенсивности окраски слоя четы-
реххлористого углерода пробы воды
с эталоном, после прибавления к пробе
марганца хлористого, щелочного ра-
створа калия йодистого, фосфорной
кислоты и четыреххлористого углерода.
Содержание нитратов (мг/л) в воде
определяется сопоставлением интенсив-
ности окраски пробы воды с эталоном,
после прибавления к пробе раствора
сульфаниловой кислоты и металличе-
ского цинка (погружением палочки).
Содержание фосфатов (мг/л) в воде
определяется сопоставлением интенсив-
ности окраски пробы воды с эталоном
после прибавления к пробе кристалли-
та б л и ц а 6-4
Зависимость величины pH от концентрации раствора (среды)
Среда Значение pH Концентра- ция НС1, мг-экв1л Среда Значение рн Концентра- ция, NaOH, мг-эко!л
Сильнокислая од 1000 Слабощелочная 8 0,001
1Д 100 9 0,01
2 10 10 од
3 1 Сильнощелочная И 1
Слабокислая 4 од 12 10
5 0,01 13 100
6 0,001 14 1000
Нейтральная 7 0
ческого хлористого натрия, молибде-
нового раствора и металлического
олова.
Водородное число (pH) — показатель
активности ионов водорода — опреде-
ляется реакцией среды и поэтому
используется для оценки ее свойств. Во-
дородное число измеряется рН-метрами
или хим. индикаторами.
Таблица 6-5
pH водных растворов щелочей при 23° С
Концен- трация, мг/л Величина pH
NaOH N Яа С Од Na3PO4 NH3
0,01 7,5 7
0,05 8,2 — 7 —
0,10 8,5 — 7
0,5 9,2 — 7
1 9,5 — 7,3 —
2 9,8 9,6 7,9 8,5
3 10 9,8 7,95 8,65
5 10,3 10 8 9,1
10 10,5 10,3 8,25 9,6
20 10,8 10,6 8,65 10,1
30 11 10,8 8,9 10,25
40 ПЛ 10,9 9,1 10,45
50 11,2 11 9,2 10,47
60 11,3 11,05 9,3 10,48
70 11,37 11,1 9,35 10,49
80 11,45 11,15 9,4 10,5
90 11,48 11,18 9,45 10,5
100 11,50 11,20 9,6 10,57
150 11,7 11,24 9,7 10,6
200 11,8 11,3 9,9 10,65
300 12 11,45 10,15 10,75
400 12,1 11,60 10,25 10,90
Эквиваленты ионов, содержащихся
в воде
Ион (вещество) Химиче- ское обо- значение Ионный вес — Эквива- лентный вес, мг
Натрия Na + 23 23
Кальция .... Са2+ 40,08 20,04
Магния Mg2+ 24,32 12,16
Железа Fe2 + 55,84 27,92
Fe3+ 55,84 18,61
Алюминия . . . Ai3+ 26,97 8,79
Водорода .... н+ 1 1
Бикарбонатный . . нсо^" 61,02 61,02
Карбонатный . . . со|- 60,01 30
Хлорный С1~ 2— 35,46 35,46
Сульфатный . . . SO4 3— 96,06 48,03
Фосфорный .... РО4 94,98 31,66
Силикатный . . . Si0|“ 76,08 38,04
Азотнокислый . . NOjT 62 62
Кислорода .... оа — 8
Углекислого газа . СОа — 22
Аммиачный .... NH^ 18,03 18,03
Гидроксильный . . он-; 17 17
Примечани е. Эквиваленты сложных
соединений равны сумме эквивалентов их ионов.
Таблица 6-7
Соотношение между единицами солесодержания
Единица измерения Количество вещества в 1 л воды* мгэкв!л мкг экв/л Градусы солесодержания
немец- кий англий- ский фран- цуз- ский амери- кан- ский Брандта
1 мг • экв/л* 1 мкг • экв/л 1 немецкий гра- дус 1 английский градус** 1 французский градус 1 американский градус 1 градус Брандта (русский) • В качестве в паре или горя ** 1 гран в 1 *** Величина э 1 эквивалент*** 0,001 эквива- лента 10 мг СаО 14,27 мг СаСО3 10 мг СаСО3 1 мг СаСО3 10 мг NaCl или 6,06 С1 единицы соле чей воде следу галлоне воды, квивалента, см 1 0,001 0,3566 0,28483 0,2 0,02 0,1711 содержа ет отно( . табл. 1000 1 356,3 284,83 199,82 19,982 171,1 ния мо: :ить к 1 6-6. 2,804 0,0028 1 0,8 0,56 0,056 0,4798 жно пр» кг пар 3,511 0,003511 1,25 1 0,7 0,07 0,5815 »менять и 1 а или воды 5,005 0,005 1,785 1,425 1 0,1 0,8565 1 мг/л\ 1 (напри 50,045 0,050 17,85 14,25 10 1 0,565 солесод мер, мг 5,845 0,005845 2,086 1,722 1,169 0,1169 1 ержанне -экв/кг).
Примерный состав океанских и морских вод
Океаны и моря Содержание элементов, мг-экв/л Солесо- держание, мг/л
Са2 + Mg2+ Na+ + к+ НСО3 SO4 ci-
Океаны
Атлантический:
экватор .... 21,46 112,45 504,85 2,47 59,30 575,32 36 900.
север, 50° . . . . 20,27 106,24 476,06 2,36 56,01 543,43 34 850
юг, 60° 20,27 106,24 476,06 2,36 56,01 543,43 34,850
Тихий:
экватор .... 20,85 109,35 489,90 2,40 57,62 559,41 36 050
север, 50° . . . . 19,37 101,58 454,95 2,25 53,53 519,42 33 300
юг, 60° 20,27 106,24 476,06 2,36 56,01 543,48 34 850
Индийский:
экватор .... 20,85 109,35 489,90 2,40 57,62 559,41 36 050
юг, 50° 20,27 106,24 476,06 2,36 56,04 543,41 34 850
Моря
Средиземное . . . 3,20 223,00 455,60 1,70 110,10 560,00 38 560
Каспийское .... 17,60 62,40 141,60 4,20 64,20 153,20 13 127
Северное 20,85 109,35 489,90 2,40 57,62 559,41 36 050
Черное 6,10 38,20 242,90 7,30 270,50 9,40 16 680
Азовское 4,50 35,20 168,00 6,10 16,90 184,7 12 015
Красное:
север 24,45 128,15 574,02 2,82 67,51 655,21 42 050
юг 21,46 112,50 504,85 2,47 59,30 575,32 36 900
Аравийское .... 21,46 112,50 504,85 2,47 59,30 575,32 36 900
Японское 20,27 106,24 476,06 2,36 56,04 543,48 34 850
Охотское 19,08 100,01 447,85 2,19 52,70 511,22 32 800
Берингово .... 18,77 £8,42 440,87 2,16 51,85 503,41 32 550
Баренцево .... 20,85 100,01 447,85 2,19 52,70 511,22 32 800
Примечание . В сос’ гав вод не : включены S г, Вг, J, НзВОз.
Постоянство состава океанской воды
нарушается лишь под влиянием матери-
кового стока. Плотность воды при соле-
ности 35%о и температуре 20° С: 1,0243—
1,0248 г!см3.
Таблица 6-9
Состав «стандартной» океанской воды
Компоненты В 1 кг океанской воды (соленость 35°/оо)
мг мгэкв % — экв
Sr2+ ' 13,6 3,10 0,03
Са2"*" 408,0 20,35 1,68
Mg2+ 1297,0 106,66 8,81
к+ 387,5 9,91 0,82
Na + 10763,8 468,06 38,66
SK — 605,29 50,00
Продолжение табл. 6-9
Компоненты в 1 кг океанской воды (соленость 35 °/00)
мг мг-экв % — экв
НС Од 4- С Од 142,7 2,34 0,19
SO*- 2700,7 56,23 4,64
С1~ 19353,4 545,32 45,09
Вг“ 65,9 0,83 0,07
F~ 1,3 0,07 0,01
SA — 605,29 50,00
SK 4- ЕА 35160,0 — —
Н3ВО3 26,5 — —
рн — 7,5—8,4 —
Примерный состав пресных вод
Порт Жест- кость общая, мг-экв л Содержание элементов, мг-экв!л Солесо- держание, мг/л
Са2+ Mg2+ Na+ + К + нсо3 ci- SO4
Архангельск (реч- ная) 2,92 2,18 0,74 0,20 1,91 0,24 0,96 228
Батуми 0,36 0,30 0,06 0,33 0,36 0,11 0,22 51
Владивосток . . . 0,33 0,17 0,16 0,52 0,25 0,51 0,09 55
Жданов (умягчен- ная) 0,78 0,78 34,8 1,08 15,8 18,7 2311
Жданов (артезиан- ская) 23,8 — 11,78 15,8 18,7
Калининград . . . 4,30 — — — — 0,97 — —
Керчь 12,1 10,8 1,30 8,88 5,72 10,40 4,86 1388
Ленинград (речная) 0,62 0,41 0,21 0,43 0,55 0,33 0,18 75
Мурманск (озерная) 0,24 0,16 0,08 0,25 0,15 0,21 0,13 33
Николаев (речная) 4,02 — — — — 0,23 —
Новороссийск . . . 4,65 4,00 0,65 2,14 3,22 1,41 2,16 495
Одесса (водопровод- ная) 4,84 3,94 0,90 1,37 3,22 0,85 1,24 408
Одесса (артезиан- ская) 6,70 7,30
Поти 2,50 2,00 0,50 0,90 2,50 0,30 0,60 259
Рига (речная) . . 2,36 — — — — 0,58 —
Сочи 2,86 2,00 0,86 0,12 2,50 4,30 0,08 0,40 228
Сухуми 4,65 4,00 0,65 0,80 0,85 0,30 412
Таганрог 12,5 9,50 3,00 9,80 5,00 4,20 13,1 1536
Таллин (озерная) 3,52 2,85 0,67 0,31 2,39 0,41 0,98 280
Туапсе 8,93 7,70 1,23 0,63 5,72 2,54 1,30 686
Феодосия . . . . 6,43 5,73 0,70 0,31 5,72 0,82 0,20 518
Ялта 3,22 2,20 1,02 0,27 3,22 0,17 0,10 270
Таблица 6-11
Нормы качества воды
Показатели качества воды Единица измерения Типы котлов
огне- труб- ные комби- ниро- ван- ные водотрубные
до 20 ата от 20 до 40 ата от 40 до 60 ата
Конденсат, хлориды мг/л С1“, мг-экв! л 50 1,4 10 0,28 10 0,28 2 0,056 0,1 0,0028
Дистиллят и умягченная вода — об- щая жесткость мг-экв/л - - 0,02 0,01
Пресная вода — общая жесткость мг-экв/л 8 5 5 - -
Питательная вода: общая жесткость масло кислород мг-экв/л мг/л мг О2!л 0,5 5 0,3 3 0,3 3 0,02 3 0,05 0,01 1 0,05
Водоподготовка
Физические способы обработки воды
Таблица 6-12
Область и результаты применения Технические показатели аппарата
Магнитная обработка воды п Для нестабильных вод с карбонатной жесткостью более 1 мг • экв/л Котлы (главные низкого давления, вспо- могательные, утилизационные), подогрева- тели Снижение накипеобразования на «60% Магнитная обработка морской воды в (рис. 1 Испарители, подогреватели Время между чистками увеличивается в 5—6 раз Накипь рыхлая толщиной 0,8—1,5 мм Ультразвуковая Котлы (главные низкого давления, вспо- могательные, утилизационные), теплооб- менники. Время между чистками увеличивается в 2—3 раза. Наиболее эффективно удаляется (или предупреждается образование) накипь с по- верхностей, попадающих в конус ультра- звуковых колебаний остоянными магнитами (рис. 6-1) Параметры магнитного аппарата: Ф0,5 | ( Ж \ -+— 215 +75 - 1 < 1000 а!см\ L п L \ /К 1 / J где v = 0,5 4-1,0 м/сек; L — действительная длина активной зоны магнита, м; п — кратность пересечения потоком воды магнитных силовых линий; Ж — общая жесткость воды, мг • же/л; Xi — кальциевая жесткость воды, мг • экв/л. магнитном аппарате на переменном токе 5-2 и 6-3) Скорость воды в трубе 0,5 м/сек Напряженность магнитного поля 1000 а/сек я обработка воды Используются: аппарат типа УЗГИ-З и др. Частота колебаний — 2 • 104 гц
Таблица 6-13
Термические способы обработки воды
Область и результаты применения Технические показатели
Термическая обработка добавочной (пресной) воды (рис. 6-4, рис. 6-5 и 6-6)
Котлы: главные низкого давления, вспомогательные, утилизационные Уменьшается накипеобразование пропор- ционально снижению жесткости воды Снижение жесткости и солесодержания про- исходит при разложении бикарбонатов (см. рис. 6-4) Остаточная жесткость определяется раство- римостью СаСОз, Mg(OH)2 (см. табл. 6-14) Остаточная жесткость пресных вод некото- рых портов после термической обработки (см. табл. 6-15)
Термохимическая обработка добавочной (пресной) воды (рис. 6-5 и 6-6)
То же Подогрев воды до 95—100° С Расход тринатрийфосфата: 126,7 (Мнк+0,21) г/лсз, где Жнк — некарбонатная жесткость воды, мг • экв/л Остаточная жесткость < 0,02 мг • экв/л
Термическое опреснение морской воды
Котлы всех типов и давлений (см. «Ис- парители», гл. 10) Остаточная жесткость дистиллята < 0,01 мг • экв/л Улучшение качества дистиллята (снижение жесткости и солесодержания) достигается се- парацией и промывкой вторичного пара дистиллятом
Рис. 6-1. Магнитный аппа-
рат завод им. Войкова
(Москва) производитель-
ностью 3 м3ч:
1 — сферическая крышка
верхняя; 2 — болт; 3 — от-
верстие в дне стакана;
4 — прокладка из паронита;
5 — стакан-магнитопровод;
6 — постоянный магнит;
7 — полюсный наконечник;
8 — гайка; 9 — нижний по-
люсный наконечник; 10 —
сферическая крышка ниж-
няя; 11 — шестигранный ве-
нец под ключ; 12 — стан-
дартная секция
Рис. 6-2. Схема электромаг-
нитного аппарата на перемен-
ном токе:
1 — сердечник; 2 — предохра-
нитель; 3 — сигнальная лампа;
4 — труба; 5 — катушка
Рис. 6-3. Устройство электромагнитного
аппарата на переменном токе для обра-
ботки морской воды:
1 — катушка; 2 — металлический корпус;
3 — магнитопровод; 4—эбонитовые трубки;
5 — планка крепления магнита; 6 — трубка
из немагнитного материала; 7 — гайка для
крепления антимагнитной трубы; 8 — конт-
рольная электрическая лампочка; 9 — бол-
ты, сжимающие пластинки магнитопро-
вода; 10 — лючек; 11 — фиксирующий
зажим; 12 — эбонитовая панель; 13 — вык-
лючатели; 14 — лапки для крепления аппа-
рата
Рис. 6-4. Зависимость разложения бикар-
боната кальция от концентрации и темпе-
ратуры:
I - 73°С; II - 90°С; III - 100°С; IV -
100°С с интенсивным кипением
Рис. 6-5. Схема водоумягчителыюй установки
производительностью 1 т/ч (суда типа „Донбасс"):
1 — теплый ящик; 2 — бак для приготовления
раствора реагентов; 3 — котлы; 4 — расширитель
непрерывной продувки; 5 — трубопровод для по-
дачи растворов; 6 — трубопровод для подачи
зашламленной воды в нижнюю часть реактора;
7 — воздушная труба; 8 — реактор: 9 — труба
для подвода тринатрийфосфата; 10 — трубопровод
осветленной воды; 11 — центробежный насос;
12 — танк сырой воды; 13 — насос-дозатор; 14 —
танк умягченной воды
Рис. 6-6. Реактор водоумягчительной уста-
новки (суда типа „Донбасс*):
1 — продувочный трубопровод; 2 — трубопро-
вод для подачи зашламленной воды в нижнюю
часть реактора; 3 — продувка из расширителя;
4 — воздушная труба; <5 — вход сырой воды;
6 — водонепроницаемая перегородка; 7 — ем-
кость для перемешивания воды и раство-
ров с помощью двух паровых сопел; 8 —
емкость умягченной и осветленной воды; 9 —
фильтр; 10 — отделение с вертикально рас-
положенными листами; 11 — выход умягченной
воды; 12 — отделение для сбора шлама;
13 — клапан отвода шлама
Растворимость солей,
образующих накипь
Очистка конденсата. Содержание мас-
ла в отработавшем паре поршневых ма-
шин
Темпе- ратура воды, °C Растворимость, мг-экв/л
CaSO4 Са С Оз Mg(OH)2 Са(ОН)2
30 30,9 0,96 0,338 39,9
40 31 0,78 0,328 36,8
50 30,6 0,64 0.3 33,5
60 29,6 0,54 0,276 30,4
70 28,4 0,46 0,242 27,3
80 27,3 0,40 0,21 24,0
90 26,1 0,34 0,183 21,0
100 24,9 0,296 0,155 18,5
ПО 19 0,254 0,138 17,4
120 15,15 0,22 0,121 11,7
130 12,2 0,192 0,103 9,30
140 9,8 0,168 0,090 7,50
150 7,8 0,146 0,076 6,09
160 6,1 0,128 0,062 5,00
170 5,78 0,116 0,052 4,16
180 3,75 0,105 0,045 3,48
190 3,01 0,1 0,035 3,00
200 2,42 0,096 0,028 2,68
т=700
anhYDk
Nidt
мг}кг,
где а = 0,7-4-0,85 доля расходуемого
масла, переходящая в пар;
п — число оборотов в минуту;
h — ход поршня, м\
SD — сумма диаметров всех цилинд-
ров машин, м\
Ni — индикаторная мощность ма-
шины, л. с.\
di — удельный расход пара,
кг/и. л. с.-ч\
k — коэффициент, зависящий от
конструкции машины, способа
подачи и качества масла (табл.
6-17).
Таблица 6-15
Состав пресных портовых вод после термической обработки
(при 100° С в течение
Порт Содержание элементов, мг-экв!л Солесодержание, мг/л Снижение соле содер- жания, % от исходного
ъ мг •экв *4
Са2+ * + о ьд + + СО Z НСО~ 1 б 1 СМ тГ О с/з
Жесткое! общая ,
Архангельск . . . 1,31 0,57 0,74 0,20 0,30 0,24 0,96 88 62
Батуми 0,36 0,30 0,06 0,33 0,36 0,11 0,22 51 0
Владивосток .... 0,33 0,17 0,16 0,52 0,25 0,51 0,09 55 0
Жданов 0,30 0,30 — 34,80 0,60 15,80 18,70 2277 1,5
Жданов — — — 11,78 — 15,80 18,70 — —
Керчь 6,68 5,38 1,30 8,88 0,30 10,40 4,86 939 32
Ленинград .... 0,53 0,32 0,21 0,43 0,46 0,33 0,18 66 12
Мурманск. . . . 0,24 0,16 0,08 0,25 0,16 0,21 0,13 33 0
Новороссийск . . . 1,08 1,08 0,65 2,14 0,30 1,41 2,16 249 50
Одесса 1,92 1,02 0,90 1,37 0,30 0,85 1,24 163 60
Поти 0,42 0,30 0,12 0,90 0,46 0,30 0,60 83 68
Сочи 0,82 0,30 0,52 0,12 0,46 0,08 0,40 52 77
Сухуми 0,81 0,30 0,51 0,80 0,46 0,85 0,30 88 79
Таганрог 7,80 4,80 3,00 9,80 0,30 4,20 13,1 1147 25
Таллин 1,43 0,76 0,67 0,31 0,30 0,41 0,98 102 64
Туапсе 3,51 2,28 1,23 0,63 0,30 2,54 1,30 218 68
Феодосия .... 1,01 0,31 0,70 0,31 0,30 0,82 0,20 71 86
Ялта 0,46 0,30 0,16 0,27 0,46 0.17 0,10 40 85
Ионообменные способы подготовки воды
Область и результаты применения Технические показатели аппаратов и материалов
Натрий-кат иониров а ние добавочной (пресной) воды (рис. 6-7) Умягчение воды (замена ионов кальция и магния на ионы натрия)
Котлы всех типов и давлений Остаточная жесткость воды < 0,02 мг • экв!л Ионообменные зернистые материалы (суль- фоуголь, КУ-2 и др.), предварительно обра- ботанные 7—10%-ным раствором соли и отмы- тые.
Скорость фильтрации 15—30 м/ч.
Расход соли на регенерацию фильтра -* 200 г!г • экв.
Обменная емкость сульфоугля — 300 г • экв/м3, КУ-2 — 800 г . экв/мъ
Взвешенные вещества (более 10 мг/л) уда- ляются при фильтрации
Ионитовая обработка конденсата
Котлы высокого давления Остаточная жесткость питательной воды — 1 мкг . экв!л Обработка всего конденсата возможна на «пау деке»-фильтрах (порошкообразные ионо- обменные материалы)
Общее солесодержание менее 10 мкг!л
Рис. 6-7. Схема водоумягчительной катиопитовой установки (п,х „Имандра"):
1 — клапан подвода пресной воды; 2 — насос; 3 — клапан отвода воды за борт; 4 — воронка;
5 — механический фильтр: 6 — катионитовый фильтр; 7 — солерастворитель; 8 — отвод воды
в льяла; 9 — отвод умягченной воды
Ориентировочные значения k
Конструкция машины Способ подачи масла Величина k для масла
дистиллятного остаточного
Клапанная Золотниковая Клапанная Золотниковая Примечание. При п следует принимать меньше i Распылением в пар | На трущиеся поверхности рименении эмульсионной смаз» примерно в два раза. 1,5 3 3 6 си значение коэ< 1 2 2 4 ффициента k
Типы маслоотделителей: центробеж-
ные, прямоточно-пленочные с диффузор-
ным входом. Сопротивление по пару
10—15% давления при входе. Содержа-
ние масла в паре после маслоотдели-
теля 15—25 мг!кг.
Конденсат после маслоотделителей
подается на отстой, а затем на фильтры
из древесной стружки или кокса (1-я
ступень) и фильтры с активированным
углем (2-я ступень).
Маслоемкость фильтрующих материалов
Таблица 6-18
Фильтрующий материал Способ использования Место установки Масло- емкость, г!кг Скорость фильтра- ции, м1ч
Кокс [доменный КД-5 и КД-1И (ГОСТ 513-63), литейный КПД (ГОСТ 3340—71)] с зернами 10— 15 мм, уд. вес 0,4—0,6 т/л<з Однократный (смена через 300—500 ч, допу- скается 1—2 промывки водой, подогретой до 80— 90° С) Фильтры теп- лого ящика 10 30-110
Активированный уголь БАУ (ГОСТ 6217-52), с зернами 1—3,5 мм, уд. вес 0,2 т/лсз Однократный до появ- ления масла в воде после фильтра, содержание масла 2 мг/л Фильтры после теплого ящика 250 7,5
Древесная стружка (ГОСТ 5244-50) с волок- нами длиной 250 мм, ши- риной 2—7 мм, толщиной 0,07-0,1 м Однократный до появ- ления пленки масла в от- секе Входные участ- ки теплых ящи- ков 500 20-60
Манила, сизаль и люфа Многократный, смена для промывки в кероси- не, горячей воде при по- явлении пленки масла в Входные отсеки теплого ящика 350-500 20-60
Пенополиуретан (поро- лон) ПУ-1 (у—0,037) отсеке То же 60Э 20-60
Махровая ткань ГОСТ 11027—71 Многократный, смена для стирки при падении уровня за тканевым фильтром на 50 мм вод. ст Последние отсе- ки теплого ящика 200 2-12
Характеристика теплых ящиков
по маслоемкости
Группа I Общая маслоем- кость, г Рабочая маслоем- кость, г Удельная рабочая маслоемкость, г/и. л. с. Суда
1 34000 34000 13,9 „Каменск*
2900 2200 1,7 „Калининград*
2 1600 1300 1,3 „Хасан*
2000 900 1,1 „Ладога*
2100 1400 0,8 „Аскольд*
3 1800 1800 0,6 „Богдан Хмельницкий*
1100 900 0,5 „Янис Райнис*
1400 800 0,5 „Липецк*
1300 200 0,2 „Ткварчели"
1200 200 0,1 „Донбасс"
Контроль качества воды
Баланс воды и солей. При определе-
нии баланса воды и содержания в ней
солей, хлоридов, а также общей жест-
кости и др. качественных показателей
пользуются обозначениями (табл. 6-20)
и расчетными формулами.
Расчетные формулы:
баланс воды
Р + г = d + s;
баланс солей в котле
О+р)С = рСр + Сп =
= dCtf 4- sCs + kCk\
баланс солей в конденсаторе
(1 — г) Cr + sCs = (1 — г + s) Cfc,
индекс г обозначает только потерю
пара;
Обозначения показателей
и расхода воды
Вода и пар Обозначения
контроли- руемого показателя расхода воды в долях от паропроиз- водитель- ности котла
Пар после котла Сп 1
Питательная с 1+р
Продувочная СР Р
Добавочная cd d
Забортная CS S
Конденсат ck k
Потери пара и кон- денсата Cr г
величина продувки котла
C-C„ ^dCd + sCs .
Ср ’
величина подсоса забортной воды в кон-
денсаторе
S = (1 — г)
Ck-Cr
Cs Cr
Cs
принимая Cr = 0, получим $ « уЛ .
Подсос забортной воды определяют
по хлоридам или жесткости.
Присос забортной воды и потери пара и конденсата в пароэнергетических
установках
Главный двигатель Типы вспомогательных механизмов Величина присоса, % Величина потерь, %
через фланцы и сальники на обслужи- вание котлов па жидком топливе
Турбина Полностью электрифициро- ванные Частично электрифициро- ванные Паровые турбины 0,0005 0,0005 0,01 0,8-1 1-1,5 1,5-2,5 0,3-0,35 0,3-0,35 0,3-0,35
Поршневая машина Поршевые 0,01 2,5-3,5 0,3-0,35
Примечание. При поддержании в эксплуатап воды в конденсаторах и потерь пара и конденсата ее качества (общего солесодержания). ;ии нормативн расход добавс ЫХ ПРИСОСО] эчной воды в забортной зависит от
Таблица 6-22
Судовые лаборатории водоконтроля и нижние пределы контролируемых ими
концентраций
Показатели воды
и единицы измерения
Жесткость общая, мг-экв/л.............
Щелочность, мг-экв/л..................
Содержание в воде, мг/л:
хлоридов (CI-) ....................
фосфатов (РО^“).....................
нитратов (NaNOs)....................
кислорода (Ог)......................
сульфатов ..........................
гидразина ..........................
нефтепродуктов .....................
нефтепродуктов в льяльной воде и
балласте ...........................
Водородный показатель pH..............
Концентрация присадки ВНИИНП-117 и
др. щелочных присадок в охлаждающей
воде ДВС...............................
Взвешенные вещества...................
Типы лабораторий
см со тГ ГЯ 03 -Аме-
03 е; 2 §
03 03 03 Ч о. s
Ч Ч е; X о С(л
0,05 0,02 0,02 0,01 0,01
0,8 0,2 0,2 — 0,1 0,1
30 2 2 0,9 0,9 0,9
— — 10 10 10 10
— 10 10 10
— — — 0,04 0,01 —
— — — — 2
— — — — — 2
4 — — — 1 —
— — — — 200 —
— — — — — 0,2
— 10
— 20 20 — —
Примечание. Концентрации растворов для
Примечание. Концентрации растворов для титрования (см. табл. (
6-27) даны как нормальные растворы н(1н-1 г • экв/л) или их доли (0,1н
6-24 , 6-25, 6-26,
1 = 0,1 г>экв/л).
Поправочные множители для расчетов
по анализу котловой воды
(пробы взяты без охлаждения)
Давление в котле, кгс[см2 Поправочный множи- тель К Давление в котле, кгс1см2 Поправочный множи- тель К Давление в котле, кг с 1см2 Поправочный множи- тель К
4 0,92 16 0,77 26 0,70
6 0,88 18 0,755 28 0,69
8 0,85 20 0,74 30 0,67
10 0,83 22 0,725 32 0,66
12 0,81 24 0,71 34 0,65
14 0,79
Пример. В момент взятия пробы воды из котла давление было 14 кгс1см*. Из табл. 6-23 находим поправочный множи- тель, равный 0,79, на'который нужно умно- жить значения щелочного числа, хлоридов и др. показателей качества воды.
Таблица 6-24
Определение щелочного числа (мг/л)
по расходу 0,1н раствора кислоты
на титрование (объем пробы
титруемой воды 100 мл)
со о о< Десятые доли : миллилитра титрованной кислоты
МИЛЛИЛИ' кислоты
I Целые числа 1 титрованной 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76
2 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116
3 120 124 128 132 136 140 144 148 152 156
4 160 164 168 172 176 180 184 188 192 196
5 200 204 208 212 216 220 224 228 232 236
6 240 244 248 252 256 260 264 268 272 276
7 280 284 288 292 296 300 304 308 312 316
8 320 324 328 332 336 340 344 348 352 356
9 360 364 368 372 376 380 384 388 392 396
Определение жесткости воды
Число капель трилона (0,1н), пошедшего на титрование Жесткость, мг-экв!л при объеме пробы воды
100 мл 50 мл 25 мл 10 мл
1 0,05 0,10 0,2 0„5
2 0,10 0,20 0,40 1,0
3 0,15 0,30 0,60 1,5
4 0,20 0,40 0,80 2,0
5 0,25 0,50 1.0 2,5
6 0,30 0,60 1,2 3,0
7 0,35 0,70 1,4 3,5
8 0,40 0,80 1,6 3,5
9 0,45 0,90 1,8 4,5
10 0,50 1,0 2,0 5,0
20 1,0 2,0 4,0 10,0
30 1,5 3,0 6,0 15,0
40 2,0 4,0 8,0 20,0
Таблица 6-26
Определение щелочного числа
(объем воды 10 мл)
Число капель, пошедших на обес- цвечи- вание воды Щелочное число, мг!л Число капель, пошедших на обес- цвечи- вание воды Щелочное число, мг[л
1 32 13 416
2 64 14 448
3 96 15 480
4 128 16 512
5 160 17 544
6 192 18 576
7 224 19 608
8 256 20 640
9 288 21 672
10 320 22 704
11 352 23 736
12 384 24 768
Определение содержания хлоридов
Число капель ляписа (0,1н), вызывающее появление красно- бурой окраски Содержание хлоридов в воде, мг!л
для пробы 10 мл для пробы 100 мл
1 30 3
2 60 6
3 90 9
4 120 12
5 150 15
6 180 18
7 210 21
8 240 24
9 270 27
10 300 30
И 330 33
12 360 36
13 390 39
14 420 42
15 450 45
16 480 48
17 510 51
18 540 54
19 570 57
20 600 60
21 630 63
22 660 66
23 690 69
24 720 72
Водоподготовка для замкнутых
систем охлаждения ДВС
В качестве защитной присадки к ох-
лаждающей воде рекомендуется приме-
нять: а) антикоррозионные масла (фирм:
«Шелл» — «Дромус Ойл» BiaD, «Эссо» —
«Катвелл 40», «Калтекс» — растворимое
масло С, «Мобил Ойл» — «Солвак 1535»,
«Визура» — антикоррозионное масло,
«Галф Ойл» — «Веритас» и др.); анало-
гичные функции выполняет присадка
марки ВНИИНП-117. Последние обра-
зуют устойчивую эмульсию, из которой
на стенках полостей охлаждения обра-
зуется тонкая маслянистая пленка;
б) хроматы с различными добав-
ками способствуют образованию тонких
и прочных оксидных пленок, защищаю-
щих металл от коррозии, переводу
в шлам накипеобразователей, содержа-
щихся в воде, нейтрализуют ее кислот-
ность.
Требования к составу воды. При при-
менении антикоррозионных масел осо-
бое внимание должно быть обращено
на состав пресной воды в системе: об-
щая жесткость—1,5-4-3,0 мг-экв1л, со-
держание хлоридов — не более 100 мг!л.
Дозировка антикоррозионного масла.
При первоначальной зарядке
А = 10p0V кг,
где ро = 0,5-4-1,0% —содержание анти-
коррозийного масла в охлаж-
дающей воде;
V — объем воды в замкнутой си-
стеме охлаждения, т
(включает полости охлаждения, водо-
охладителя, расширительную цистерну,
трубопроводы и насос).
В случае применения антикоррозион-
ного масла «Веритас» (фирма «Галф
Ойл») дозировка ро = 3%.
Количество антикоррозионного масла,
добавляемого в систему при эксплуата-
ции
Д = 10 (Ро — Pi) V кг,
р\ — фактическое содержание анти-
коррозионного масла в охлаж-
дающей воде, определяемое
анализом (в %).
Антикоррозионное масло предвари-
тельно смешивается с 5-кратным объе-
мом пресной воды и эмульсия посте-
пенно вводится (через расширительную
цистерну) в охлаждающую воду при
ее непрерывной циркуляции.
Контроль охлаждающей воды выпол-
няется в судовой лаборатории, проверка
содержания антикоррозионного масла
производится при помощи специальной
колбы и деэмульгатора.
Нормы качества и способы обработки воды
Нормы качества
воды, заполняю-
щей систему
Обработка воды вводом присадок
Тип
дизеля
Тип
присадки
Составные части присадки, %
Отечественные присадки
Малооборот- ный Высоко- Не выше 5 1,5-3 Не нор- миру- ется То же ИНК-8 ВНИИНП-117 0,25-0,50 0,1-1 Силикат натрия. (ГОСТ 13079—67) — 80%, ингибитор ПБ-8/2 (ТУБУ-17-53) — 20% Поставляется в готовом
оборотный Малооборот- <0,03 <0,3 Хроматная 0,25-0,50 виде (Львовский нефтепере- рабатывающий завод) Бихромат калия
ные и высоко- оборотные То же То же То же Хроматно- 0,25-0,50 (ГОСТ 2652—71) или натрия (ГОСТ 2651-71)-50%; сода кальцинированная (ГОСТ 5100-64) —50% Бихромат калия или нат-
нитритная рия— 50%; нитрит натрия (ГОСТ 6194-69) - 50%
Зарубежные присадки
«Дромус Ойл»П (фирма «Шелл», Англия),
«ДанаксС» (фирма «Шелл», Англия),
«Катвелл-40» (фирма «Эссо», США),
«Веритас» (фирма «Галф-Ойл», США).
Подготовка питьевой и мытьевой воды
Нормы качества питьевой воды (ГОСТ 2874—54)
Таблица 6-29
Показатели и единицы измерения Норматив Методы испытаний по ГОСТу
Запах и привкус при температуре 20° С, баллы Не более 2
Цветность по шкале, градусы Прозрачность по шрифту, см » 20 1 3351-46
» 30
Общая жесткость, мг . экв!л Содержание, мг!л\ » 7 4151-48
свинца » 0,1 4614-49
мышьяка » 0,05 4152-48
фтора » 1,5 4386-48
меди » 3 4388-48
цинка » 5 4387-48
железа » 0,3 4011-48
активного остаточного хлора 0,3-0,5 2919-45
Водородный показатель pH 6,5-9,5 —
Показатели и единицы измерения Норматив Методы испытаний по ГОСТу
Допустимая концентрация дру в каждом отдельном случае Главным госсанинспек Общее число бактерий при посеве 1 мл нераз- бавленной воды, определяемое числом колоний после 24 ч выращивания при температуре 37° С Количество кишечных палочек в 1 л воды, опре- гих вредных веществ е устанавливается тором СССР Не более 100 > 5216-50
деляемое числом колоний на фуксинсульфитном агаре, с применением концентрации бактерий на мембранных фильтрах При использовании бродильных проб титр ки- шечной палочки должен быть Вода не должна содержать различаемых нево- оруженным глазом водных организмов > 3 » 300
Таблица 6-30
Нормы качества мытьевой воды
Показатель Норматив Методы испытаний по ГОСТу
Запах и привкус при температуре 20° С в баллах Цветность по шкале Прозрачность по шрифту, см Содержание остаточного активного хлора, мг/л При использовании бродильных проб титр ки- шечной палочки должен быть Не должна обла- дать неприятным за- пахом Не нормируется Не менее 20 0,2-0,3 Не менее 100 > 3351-46 2919-45 2919-45
Таблица 6-31
Определение качества воды по показателям
Показатель Единица интенсив- ности (измере- ния) Метод определения Способ и реактивы
Запах, вкус ГОСТ 3351-46 Цветность ГОСТ 3351-46 Балл 0 Балл 1 Балл 2 Балл 3 Градус ° 5° Отсутствует ощутимый за- пах (вкус) Не подается обнаружению потребителем, но обнаружи- вается в лаборатории Не привлекающий внима- ния, но такой, который мож- но заметить, если указать на него Легко обнаруживаемый и могущий дать повод отно- сится к воде с неодобре- нием Сопоставление пробы воды с эталоном Эталон: 1 мл Pt — Со рас- твора и 99 мл дистил, воды Органолептический То же То же То же Pt—Со раствор: 1,245 г хлор- платината калия (KzPtCle) и 1,01 г кристаллического хлористого кобальта (C0CI2.6Н2О), растворенные в 1 л дистил, воды соответ- ствует цветности 500°
Показатель Единица интенсив- ности (измере- ния) Метод определения Способ и реактивы
Прозрачность ГОСТ 3351-46 см По высоте столба воды, че- рез который можно читать стандартный шрифт № 3 (ГОСТ 3454—59), помещенный на дно цилиндра высотой 300 мм -
Жесткость мг • экв л Титрование с использова- нием судовых лабораторий водоконтроля Реактивы входят в комп- лект лаборатории
рн Определяется гидратная щелочность воды с помощью прибора водоконтроля, а за- тем пересчетом определяется pH = 14 —1g 10-8 Шт Реактивы входят в комп- лект лаборатории
Железо ГОСТ 4011-48 мг1л Сравнение окраски воды после ввода реактивов с окраской приготовленного эталона. Может быть исполь- зован прибор водоконтроля Дополнит, реактивы: 0,8634 г железоаммонийных квасцов [NH4Fe(SO4)212H2O] растворяют в 10 л дистил, воды; 1 мл такого раствора содержит 0,01 мг Fe; аммиак водный 25%-ный, сульфосалициловая к-та
Медь ГОСТ 4388 -48 мг!л То же Доп. реактивы: 1 г диэтил- дитиокарбоната натрия в 1 л дистил, воды; аммиак вод- ный 30% Эталон: 0,393 г сернокислой меди в 100 л дистил, воды; 1 мл такого раствора содер- жит 1 мкг Си2+; крахмал; сегнетовая соль
Хлор остаточный ГОСТ 2919-45 мг;л Титрование с использова- нием прибора водоконтроля Дополнит, реактивы: йоди- стый калий; уксусная к-та; уксуснокислый натрий, гипо- сульфит натрия (Na2S2O3 • 5НгО)
Серебро оста- точное мг'л То же Дополнит, реактивы: дити- зон; четыреххлористый угле- род; уксусная к-та; уксусно- кислый натрий; сернокислый гидроксиламин
Обеспечение судов питьевой и мытьевой водой
Таблица 6-32
Способ обеспечения Дополнительная обработка поступающей воды
Цистерны длительного хранения Расходная цистерна
Опреснение забортной воды Прием береговой воды (из городских водопроводов) Пресная забортная вода Обеззараживание и консервиро- вание вводом реактивов, повторная обработка воды через каждые 15 дней То же а) фильтрация для удаления гру- бодисперсных веществ с реагент- ной или безреагентной обработки; а) минерализация и аэрация; б) фильтрация для снижения концентрации обеззараживающих ре- активов Фильтрация для сни- жения концентрации обеззараживающих реак- тивов То же
Способ обеспечения Дополнительная обработка поступающей воды
Цистерны длительного хранения Расходная цистерна
Прием пресной воды с др. судов б) обеззараживание и консерва- ция — только при создании запа- сов воды а) промывка и дезинфекция шлан- гов и трубопроводов паром в те- чение 15—20 мин и 0,5% раствором хлорной извести в течение часа: б) дезинфекция судовых систем водоснабжения производится, если после двухкратного обеззаражива- ния судовых запасов воды показа- тели ее не отвечают требованиям ГОСТ 2874-54 То же
Таблица 6-33
Способы минерализации опресненной
воды
Применяемые реактивы Состав воды (жг/л) и способы употребления
Фильтрация
а) доломитовая крошка, за- гружаемая в фильтр Вода непостоянного состава, нельзя упо- треблять длительное время
б) спец, таблетки, загру- жаемые в фильтр (ГДР); состав: СаСОз, CaSO4, NaCl, NaHCOa То же
Автоматизированный ввод солевых добавок (рис. 6-8)
На 1 т опресненной воды вводится: а) 0,6 л при концентрации 160 г/л NaHSO4 и 135 г/л MgSCH.7НгО; б) 0,6 л при концентрации 537 г/л СаС1г . 6Н2О; Постоянство состава воды (в пределах ±5%), мг'л Са2 + = 57 Mg2 + =8 Na+ =86
в) 3,75 л при концентрации 70 г/л NaHCOa и 0,48 г/л NaF НСО^" = 146 SO^“ = 98
Cl” = 103
F“ = 0,8
воду можно употреб- лять длительное время
Рис. 6-8. Принципиальная схема ми-
нерализатора опресненной воды:
1 — емкость для раствора солей
NaHSO< и MgSO< 7НаО; 2 — емкость
для раствора соли СаС1а; 3 — дози-
рующее устройство; 4 — реле сигна-
лизатора верхнего уровня воды, воз-
действующего па клапаны 9 и //;
5 — реле сигнализатора нижнего
уровня воды, воздействующего на до-
зирующее устройство 3 и распреде-
литель 19\ 6 — сигнализатор верхнего
уровня воды; 7 — сигнализатор ниж-
него уровня воды; 8 — реактор левый;
9 — клапан отвода минерализованной
воды; 10 — насос подачи в цистерну
питьевой воды; 11 и 12 — клапаны
подвода дистиллята; 13 — клапан от-
вода минерализованной воды; 14 — ре-
актор правый; 15 — сигнализатор
нижнего уровня воды; 16 — сигнали-
затор верхнего уровня воды; 17 — ре-
ле сигнализатора нижнего уровня во-
ды, воздействующего па дозирующее
устройство 3 и распределитель 19\
18 — реле сигнализатора верхнего
уровня воды, воздействующего на
клапаны 12 и 13\ 19 — распредели-
тель доз реактивов; 20 — емкость
раствора солей NaHCOa и NaF
Условия хранения пресной воды на судах
Материал цистерн и покрытий Надежность против коррозии Влияние цистерны на качество воды Технология нанесения покрытия и материалы
Нержавеющие стали (без покры- тий) Алюминий (толь- ко чистоты 99,99%) без покрытий Конструктивные стали, покрытые цементом Конструктивные стали, покрытые красками Достаточная Хорошая Недостаточная из-за разрушения покрытий Хорошая зависит от качества нане- сения покрытия Не влияет Слабое влияние при длительном хранении Постепенное повы- шение pH из-за на- капливания гидрат- ной щелочности, по- ступление хрома в воду Вода приобретает специфический запах, который устраняется при фильтрации че- рез активированный уголь После окраски цементным раствором (цемент ГОСТ 10178—62 или 9835—66) произ- водится обработка «сухим льдом*, из условия обеспече- ния концентрации СО2 0,1% в цистерне в течение суток Специальная подготовка поверхности. Покрытие ла- ком ХС-76, красками ЭКПСС-40
Рис. 6-9. Схема установки для обработки воды
хлорированием:
1 — приемный патрубок; 2 — хлоратор; 3 —
контактная емкость; 4 — цистерна питьевой
воды; 5 — насос; 6 — гидрофор; 7 — взвесе-
улавливающий фильтр; 8—фильтр-дехлоратор;
9 — отвод в сеть водопровода
Рис. 6-10. Схема установки для обеззаражи-
вания воды ультрафиолетовыми лучами:
1 — приемный патрубок; 2 — цистерна пить-
евой воды; 3 — взвесеулавливающий фильтр;
4 — фильтр-дезодоратор; 5 — бактерицидные
лампы; 6 — от минерализатора опресненной
воды; 7 — насос; 8 — гидрофор; 9 — отвод в
сеть водопровода
Рис. 6-11. Схема установки для обработки
воды серебром:
1 — приемный патрубок; 2 — расходомер;
3 — ионатор; 4 — цистерны питьевой воды;
5 — насос; 6 — гидрофор; 7 — отвод в сеть
водопровода; 8 — фильтр десеребрения;
9 — взвесеулавливающий фильтр
Способы обеззараживания пресной воды на судах
Способы обработки
Показатель хлорирование ультрафиоле- товые лучи осеребрение озонирование S « О £ « X X <Я X о X о о F СХ Z O'O Ххо Ф S <я О. ©. о. Ф ф *о о н о о
Применяемый реактив Расход реактива, лг/л: консервирование; подача потребителю Обеззараживающий эле- мент, остающийся в воде Свободная концентрация обеззараживающего элемен- та в воде, лг/л: консервирование подача потребителю Рекомендуемая продолжи- тельность контакта, мин Применяемый прибор или установка в процессе обезза- раживания Производительность дей- ствующих установок, мз/ч Точность дозирования реак- тива Влияние вводимого реак- тива на свойства воды: физические химические бактериологические — % погибших бактерий при контакте в течение 1 ч Дополнит, обработка воды при подаче непосредственно потребителю Наиболее благоприятные условия обеззараживания Схема установки Примечания: 1. Pi обеззараживания в сильной 2. Кроме хлорной извести или кальция, жидкий хлор. 3. В зависимости от соот ванные методы обеззаражи! 4. Для дехлорирования и производится в фильтрах Ф в питьевой воде — не более Хлорная известь (ГОСТ 1692-58) 25 0,75-1,25 Хлор 10 0,3-0,5 60 Дозатор- вытеснитель Не ограничена Невысокая Ухудшаются Увеличиваются 2-10% Дехлори- рование рН=5,б4-7 рис. 6-9 1сход реактиве мере зависит , применяются ношения разли зания (хлориро! спользуют фил >С-3, загружаем 0,05 мг!л. 0,02 ОВ-Ш с лампами БУВг60-П 3,5 100 Низкая оп- тическая плотность рис. 6-10 •в, продол» ОТ МУТНОСТ1 хлорамин, ЧНЫХ видов вание с ocei ътры с а к' [ЫХ СИЛУМИ1 Серебро элек- тролитическое 0,5-1 0,05 Серебро 0,5-1 0,05 30 Ионатор ЛК-28 50 Высокая, кон- тролируемая по току 80-75 Десеребрение Подогрев, С1— <100 мл, Fe3+ <0,3. рН>5 рис. 6-11 сительность об 1 воды и содег двуокись хлора бактерий при! эебрением и др. гивированным ; ювой крошкой. 0,5 0,35 Озон 0,5 0,35 10 Озон-0,5 0,7 Не тре- буется Улучша- ются 100 рис. 6-12 работки до )жания орг. 1, гипохлорт леняются к< углем. Дес Содержани Нет Нет Серебро Не норми- руется 15 Керамиче- ские филь- трационные свечи, на- сыщенные серебром 2,5 Не тре- буется Снижается НСОГ 100 Сатурация полного веществ. it натрия эмбиниро- еребрение е серебра
Ионатор ЛК-28 (ИЭМ-50) выпускается
специально для судов морского флота —
для обеззараживания питьевой воды
электролитическим раствором серебра.
Ионатор ЛК-28 состоит из электро-
пульта и гидравлической части, смонти-
рованных в отдельных металлических
корпусах.
Рис. 6-12. Схема судовой станции приготовления питьевой воды „Озон-О,5“:
1 — электронасос забортной (пресной) воды; 2 — фильтр напорный с зернистой засыпкой;
3 — трансформатор; 4 — озонатор двухтрубочный;.5 — электровентилятор; 6 — контактная колон-
ка; 7 — ротаметр; 8 — влагоотделитель; 9 — электромагнитный клапан; 10 — поплавковое реле;
11 — запасная цистерна питьевой воды; 12 — распылитель; 13 — эжектор-смеситель
а — вода от промывки фильтра за борт; б — в атмосферу; в — вентиляция цистерны; г — воздух
от судовой магистрали; д — в систему питьевой воды; е — на промывку фильтра от магистрали
питьевой воды; ж — вода после промывки фильтра за борт; з — спуск воды из фильтра; и — за-
бортная вода; к — питьевая вода из запасной цистерны на восстановление ее качества
При помощи ионатора ЛК-28 можно
перевести в раствор до 10 г/ч серебра,
что обеспечивает обработку около 50 м3/ч
воды (при дозе 0,2 мг/л Ag+). Запас
серебра в кассете электролизера обеспе-
чивает дезинфекцию 15 м3 воды.
Электроустановка ионатора работает
на токе 50 гц, 220/127 в, 200 вт. В ком-
плекте с ионаторами ЛК-28 устанавли-
вается сорбфильтр ФС-3 производитель-
ностью десеребрения питьевой воды
3 м3/ч.
ГЛАВА 7
ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
ТИПЫ КОТЛОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
Классификация котлов и их элементов
Таблица 7-1
Классификация котлов
Признаки классификации Котлы
Параметры пара Низкого давления до 20 ата Среднего давления — 20—45 ата Высокого давления >45(60—80) ата
Движение газов и воды относительно поверхности нагрева Огнетрубные, водотрубные, комбинированные
Источник тепловой энергии Мазут (уголь), котлы утилизационные, ком- бинированные
Расположение трубок, образующих по- верхность нагрева Горизонтальные, вертикальные
Присоединение парообразующих трубок к коллекторам Секционные, двух-, трехколлекторные
Поток газов Одно- и трехходовые; одно- и двухпроточные
Циркуляция котловой воды Естеств. или принудительная (многократная)
Контуры испарения Одно- или двухконтурные
Способ подачи воздуха Естеств. тяга, вентиляторное дутье, наддув
Управление котлом Ручное, частично или полностью автомати- зированное
Вспомогательные элементы котлов.
Сепараторы пара: пароводяной кол-
лектор с распределительными щитами
или без них, с заборными трубами, от-
бойными щитами или с внутренними
циклонами; выносные — циклон и сепа-
рационный коллектор.
Пароперегреватели: петлевые или зме-
евиковые, горизонтальные или верти-
кальные, одно- или двухколлекторные;
размещены в середине испарительного
пучка, за ним или внутри дымогарных
трубок.
Экономайзеры: петлевые или змееви-
ковые, гладкотрубные, ошипованные или
оребренные, противоточные, прямоточ-
ные или смешанноточные.
Воздухоподогреватели (газовый и па-
ровой подогрев воздуха): трубчатые и
пластинчатые, вертикальные, горизон-
тальные, одно-, двух- или трехходовые,
прямоточные, противоточные или сме-
шанно-точные.
Пароохладители: внутрикотловые и
выносные, с одной или двумя ступенями
пароохлаждения.
Устройства для продувки котлов: верх-
ней или нижней периодической, верхней
непрерывной и нижней периодической;
без снижения или со снижением давле-
ния пара.
Обдувочные устройства: стационарные
с ручным или автоматическим (програм-
мным) управлением.
Котельные стали. Углеродистые трубы
(бесшовные холоднотянутые, холодно-
катаные, теплокатаные, горячеката-
ные) для судовых парогенераторов
изготовляют по специальному ГОСТУ
1060—53.
Для низких параметров применяют
низкоуглеродистые стали Ст. 2, Ст. 4
(ГОСТ 380—60); трубы из углеродистой
стали 10,20 применяют для температур
стенок до 450° С.
Для изготовления экранов используют
ребристые трубы (ГОСТ 13667—68).
Трубы из низколегированных тепло-
устойчивых сталей марок 15ХМ. и
12Х1МФ, поставляемые по специальным
техническим условиям применяют для
Изготовления поверхностей нагрева,
а также камер и коллекторов с рабочей
температурой стенки 560—570° С.
Коллекторы изготовляют из качествен-
ной листовой углеродистой стали 15к,
20к (ГОСТ 5520—62), 15ХМ, 24Г2 и др.
Главные судовые котлы
Таблица 7-2
Характеристики главных паровых котлов К В Г-25 и К В Г-34,
установленных на судах типа «Ленинский комсомол» и «Прага» (рис. 7-1, 7-2 и 7-3)
Характеристика котла Обозна- Размер- ность Котлы
чение КВГ-25 | КВГ-34
Паропроизводительность котла В т. ч. охлажденного пара Давление пара: в барабане котла перегретого охлажденного Температура: перегретого пара охлажденного пара питательной воды воды за экономайзером Теплопроизводительность котла .... Коэф, полезного действия Расход топлива (QJJ-9700 ккал/кг) . . . Коэф, избытка воздуха Сопротивления по газовоздушному тракту Давл. топлива перед блоками форсунок Поверхность нагрева: котла (испарительная) пароперегревателя экономайзера воздухоподогревателя Объем топочного пространства Вес воды в котле до среднего уровня . . Примечание. Имеются модернизаци дов серии «Ленинский комсомол») и КВГ- D ^охл Рк Рп. п Рохл *п. п *охл *п. в z33 Qi ^к в а Лк Рт Нпе. Нвз ^вп Vt °в И ЭТИХ KOTJ 34к (суда т кг1ч кгс1см* °C ккал1ч % кг1ч мм вод. ст кгс/см2 м* м3 кг юв: КВГ-25к ипа «София» 25 000 2 000 44 41 41 470 280 160 210 15,8-10° 93 1750 1,25 270 20 408 191 258 721 21,2 10 000 (шесть поел ). 34 000 2 000 44 41 41 470 280 128 22,5-10° 94 2500 1,25 320 20 610 234 535 700 29,3 14 000 [едних су-
Конструктивные особенности котла
типа КВГ-25к (рис. 7-1). Котел имеет
два независимых контура циркуляции —
притопочный и внешний. Притопочный
контур образуется: а) подъемным пуч-
ком из двух рядов труб (29X2,5), двух
т"~Т
/4
/J
2 ряди труд 25*2,5
о 2ряба триб55,5*3
2550
Рис. 7-1. Главный котел типа КВГ-25к:
1 — пароводяной барабан; 2— вспомо-
гательный пароохладитель; 3 — защит-
ные листы; 4 — каркас котла; 5 —
подъемные трубы бокового экрана;
6 — опускные трубы; 7—опоры котла;
8— коллектор экрана; 9— первый пу-
чок водогрейных труб; 10 — паропере-
греватель; 11 — водяной коллектор;
12— обмуровка котла; 13 — второй
пучок труб; 14 — сажеобдувочные
устройства; /5—водяной экономайзер;
16 — трехсекционный воздухоподогре-
ватель
вход холодно-?
гобозвиха ।
-1У
Зрядоб труё
25*2,5
рядов труб (44,5X3) и двух рядов
экранных труб (44,5X3), образующих
сплошную стенку; б) опускным пучком
из двух рядов труб 57X3,5, образующих
сплошную стенку.
Внешний контур образован конвек-
тивным пучком из 13 рядов подъемных
труб 29X2,5 и 10 опускных труб 114X7.
Расстояние между осями крайних труб
пучка 2928 мм, шаг труб в ряду 61 мм.
Рис. 7-2. Главный котел типа КВГ-34к:
1 — водяной экономайзер; 2 — паросепарирующий щит; 3 — пароохладитель; 4 — клапан подвода
греющего пара к воздухоподогревателю; 5 — двухсекционный паровой воздухоподогреватель; 6 —
отвод конденсата пара от воздухоподогревателя; 7 — пароперепускная труба; 8 — сажеобдувочные
устройства; 9 — пароперегреватель; 10 — изоляция коллекторов; 11 — опора труб пароперегрева-
теля; 12 — изоляция обшивки котла
Воздухоподогреватель трубчатого типа
(819 трубок), вертикальный трехходо-
вой, двухсекционный, с байпасирова-
нием на воздушной стороне. Воздух до
поступления в верхний пакет нагре-
вается в каналах двойной обшивки и
нижнем пакете воздухонагревателя до
90° С.
Пароперегреватель гладкотрубный,
змеевиковый вертикальный — 412 петель^
трубки 29X3. Продольная перегородка
вдоль коллектора разделяет поток на
петли; одна поперечная перегородка
разделяет пароперегреватель на две
секции и две перегородки служат для
повышения скорости пара.
Для обеспечения допустимой влажно-
сти (<0,3%) в водяном пространстве
пароводяного коллектора установлен
дырчатый щит, а в паровом простран-
стве— сепарирующее устройство (пер-
форированный отбойный щит). Темпе-
ратура пара для вспомогательных меха-
низмов регулируется в пароохладителе,
установленном под дырчатым листом
в паровом коллекторе.
Температура пара, поступающего на
ГТЗА, регулируется в главном паро-
„Кремль"):
температуры: /уХ — уходящих газов: /зэ — питательной воды за экономайзером; /гв — воз-
духа за воздухоподогревателем; /п п— перегретого пара; т]к — к. п. д. котла; q2, q& Qs~
потери тепла с уходящими газами, от химического недожога и в окружающую среду со-
ответственно; а — коэффициент избытка воздуха; ДЛВ Тр, ДЛТ фр, Дйт Тр — аэродинами-
ческие сопротивления воздушного тракта, топочного фронта и газового тракта котла соот-
ветственно
охладителе, включенном между сек-
циями пароперегревателя (котел
КВГ-25).
В конструкцию КВГ-25к внесены сле-
дующие изменения: удален из паро-
водяного коллектора главный пароохла-
дитель и дроссель регулирующих кла-
панов, скомпанованные в рассечку
пароперегревателя (в коллекторе оста-
влен только вспомогательный пароохла-
дитель); установлен выносной пароохла-
дитель с впрыском воды; обеспечена
возможность выкатки пароперегревателя
(удалены две опускные трубы); увели-
чено количество сажеобдувочных уст-
ройств. Экономайзер котла гладкотруб-
ный, змеевиковый из труб 29 X 3,
с гнутоштампованным соединением.
Предусмотрена возможность отключения
воды в случае аварии экономайзера.
На переднем фронте — 6 топочных
устройств с двумя регулируемыми и
четырьмя нерегулируемыми механиче-
скими форсунками (см. рис. 7-21).
Конструктивные особенности котла
типа КВГ-34к (рис. 7-2). По компо-
новке трубной части и конструкции
основных элементов аналогичен котлу
КВГ-25к. Вместо газового установлен
двухсекционный паровой воздухоподо-
греватель— на переднем фронте котла.
Экономайзер состоит из четырех
пакетов, с гнутоштампованными со-
единениями из трубок 38X3; имеет
две секции: первая включена в проти-
воток, а вторая — прямоточная (с пере-
пуском воды по трем трубам, соединяю-
щим коллекторы секций экономайзера).
В котле улучшена (по сравнению
с КВГ-34) компоновка вертикального
пароперегревателя и его опоры, обеспе-
чена возможность его выкатки. Образо-
ван рецесс и увеличено количество саже-
обдувочных устройств (см. «Сажеобду-
вочные устройства»). Установлены всего
четыре паромеханические форсунки (см.
рис. 7-25,6). Расстояние между осями
крайних труб трубного пучка 3384 мм.
Таблица 7-3
Характеристики однопроточных двухколлекторных котлов
Показатель Обозна- чение Размер- ность Котлы судов типа
.Коломна* .Сергей Боткин* (рис. 7-4) .Джузеппе Гарибаль- ди* .Дружба* .Труд' .Мир*
Паропроизводи- тельность D кг/ч 6 500- 13 000 26 000 •32 000 29 000 29 500
Давление пара: в барабане котла Рк кгс]см* 16 36 47 45,5 45,5 45
перегретого . . . Рп. п 15 32 42 42 45 42,2
Температура: перегретого пара *п. п °C 330 400 450 455 470 455
питательной воды *п. в 95 120 115 120 170 120
Теплопроизводи- тельность котла . . . Qi ккал{ч 4,1-10° 8,3-10° 17,5-10° 20,8-10° 15,7-10° 19,2-10°
Коэффициент полез- ного действия . . . % 86 90,5 91 92,5 92 92,5
Расход топлива (Q{J=9700 ккал/кг) . . В кг/ч 490 940 2070 2440 1850 2200
Поверхность нагре- ва: котла (испари- тельная) . . . Нк 186 440 718 895 684 558
пароперегрева- теля Япе 38,6 47,5 104 126 147 141
экономайзера . . "вэ • ПО 116 749 486 — 823
воздухоподогре- вателя .... ^вп 107,5 — 29,4 200 851 —
Тип воздухоподогре- вателя газ газ пар пар газ газ
Объем топочного пространства .... м3 15,6 11,3 25,6 30,8 22,4 41
Вес воды в котле до среднего уровня . . GB кг 6 130 7 900 12 300 13 400 10 250 11 200
Рис. 7-4. Характеристики главного котла (суда типа „Сергей Боткин'):
Рк — давление в барабане котла; рп# п — давление перегретого пара;
/ух — температура уходящих газов; ?]к — к. п. д. котла; а — коэффи-
циент избытка воздуха; В — расход топлива; /п п — температура пере-
гретого пара
Таблица 7-4
Характеристики секционных и комбинированных котлов
Показатель Обозначе- ние Размер- ность Тип котла
Одноходо- вой (п/х .Балтика*) Трехходо- вой (.п/х .Донбасс") (рис. 7-5) Комбиниро- ванный (суда типа .Перво- майск)"
Паропроизводительность .... D кг!ч 14 500 5 500 3 800
Давление пара:
в барабане котла Рк кгс/см* 32 16 15
перегретого ^п. п • 30 15.5 —
Температура:
перегретого пара Gi. п °C 390 290 300
питательной воды *п. в °C 160 ПО 90
Теплопроизводитель Qi ккал1ч 8.4- 10е 3,4-10® 2,3-10®
Коэф, полезного действия . , . . ч % 92 88 83
Расход топлива ($„=9700 ккал/кг) В кг1ч 950 400 285
Поверхность нагрева:
котла (испарительная) . . « , "к м* 458 199,1 131,2
пароперегревателя . > 69 44,1 25,8
воздухоподогревателя Явп » 230 176,4 64
Объем топочи, пространства . , м3 14,1 17,5 3,2
Рис. 7-5. Характеристики одноходового секцион-
ного котла (суда типа „Донбасс"):
q — тепловое напряжение топочного объема;
п — температура перегретого пара; а — коэф-
фициент избытка воздуха; /ух — температура
уходящих газов; 7]к — к. п. д. когда; В — расход
топлива
Вспомогательные котлы
Таблица 7-5
Типы вспомогательных котлов
Признаки классификации Типы котлов
Трехколлекторные, двухпроточ- ные КВС 68/1-А, КВ-5, КВ-3
Двухколлекторные, однопро- точные с боковым экраном КВВА, КВВ, КВС30/П-А; WK (ПНР) — рис. 7-6, 7-7, 7-8, 7-9; фирмы «Ансальдо» (Италия) — рис. 7-10
Цилиндрические горизонталь- ные огнетрубные Котлоагрегаты КВА; фирм: «Стимблок», «Спаннер», «Чифтейн», «Автономии»
Цилиндрические вертикальные огнетрубные «Кохран», «Рапид», «Линдхольмен», КОВ (см. табл. 7-13)
Цилиндрические вертикальные огнетрубно-водотрубные котлы «Флеминг», «Аальборг», «Кларксон» (рис. 7-12). «Хен- шел», VX (рис. 7-11) «Кларксон» (ГДР) с добавочными водогрейными труб- ками: производительность 600—3000 кг/ч, давление 5— 10 кгс/см* VX3 (Гданьская судоверфь): производительность 1800— 2400 кг/ч, давление 7 кгс/см^, к. п. д. 72—75%
Водотрубные с принудительной циркуляцией «Ла Монт», котлоагрегаты «Клейтон»
Примечание. Вспомогательные котлы имеют агрегатированные топочные устрой-
ства (вращающиеся форсунки фирмы «Сааке», механические форсунки фирмы «Монарх»
и др.) и системы автоматического регулирования.
Рекомендованный СЭВ к производству ряд производительностей: 1000, 13 000, 1600, 2000,
2500 кг/ч с давлением пара 7 ягс/сл<2.
Таблица 7-6
Построечные показатели водотрубных вспомогательных котлов типа VX (ПНР)
Типоразмер котла Поверхность нагрева котла, ла Паропроизводительность котла, кг!ч Расход топлива, кг1ч Вес воды в котле, кг Сухой вес котла, кг
норм. макс.
VX 10 11,5 300 400 40 1000 4 590
VX 20 23,5 600 800 75 1600 6 290
VX 30 31,0 900 1200 ПО 2000 6 800
VX 40 42,5 1200 1600 150 2500 8 600
VX 60 62,5 1800 2400 220 3900 11 200
VX 80 80,0 2400 3200 290 4800 14 300
VX по 111,0 3300 4400 400 6000 17 900
Рис. 7-7. Характеристики вспомогательного котла (судна типа
„Михаил Калинин"):
q2 — потеря тепла с уходящими газами; /г в — температура
воздуха за воздухоподогревателем; /уХ — температура уходящих
газов; а — коэффициент избытка воздуха; — к. п. д. котла;
D — паропроизводительность котла; В — расход топлива
Рис. 7-6. Вспомогательный котел типа КВВА:
1 — пароводяной барабан; 2 — боковые экранные и опуск-
ные трубы 29x2,5; 3 — топочное устройство с паромеха-
ническими центробежными форсунками; 4 — водяной ба-
рабан; 5 — конвективный пучок труб 29x2,5
Рис. 7-8. Вспомогательный котел типа WK
(суда типа .Михаил Калинин“):
1 — коллектор; 2 — щит опускных труб; 3 —
задний экран; 4 — барабан котла; 5 — магнит-
ный датчик системы питания; 6 — паросбор-
ная труба; 7 — воронка верхнего продувания;
8 — растопочная форсунка; 9 — основная фор-
сунка; 10 — трубы и кран нижнего продува-
ния; 11 — боковые экраны; 12 — опускные
трубы; 13 — газонаправляющий щит; /4 —кон-
вективный пучок труб
Рис. 7-9. Вспомогательный котел с экономайзером и воздухоподогревателем (суда типа
.Углеуральск")
Таблица 7-7
Построечные данные котлов типа «Кохран» со сферической топкой
Показатель Величины
Паропроизводительность при t пит. воды 50° С, кг!ч Давление пара в котле (макси- мальное), кгс!с м2 . « . • « « i в Поверхность нагрева, . Высота котла, мм . Диаметр котла, мм 995 17,6 26,0 3734 1448 1120 17,6 27,9 4039 1524 1270 15,8 32,5 4191 1600 1550 15,8 34,8 4420 1676 1900 14,0 48,3 4648 1829 2380 12,7 58,0 4877 1981 2840 12,7 64,1 5258 2134 3450 11,2 90,1 5791 9286 4000 10,5 98,5 6020 2438 4500 10,5 120,8 6325 2591
Рис, 7-11. Вспомогательный котел типа VX (суда
типа „Волголес“ и др.):
— трубный пучок; 2 — пароводяная камера;
J — дымовая коробка; 4 — водяная камера; 5 —
топочное устройство; 6 топочная камера
Рис. 7-12. Вспомо-
гательный котел
типа „Кларксон"
(суда типа „Лени-
ногорск"):
1 — водогрейные
трубы; 2 — саже-
обдуватели; 3 — па-
росепарирующее
устройство; 4 — вы-
ходной газоход с
шибером; 5 — па-
росборная трубка;
6 — питательная
трубка; 7 — пробки
для контроля со-
стояния наперстко-
образных труб
внутреннего кор-
пуса; 8— изоляция;
9 — смотровое окно;
10 — паровой кла-
пан на форсунку;
11 — топливные на-
сосы; 12 — пароме-
ханическая форсун-
ка; 13 — вентиля-
тор дутья; 14 —
воздухонаправляю -
щсе устройство
Характеристики вспомогательных котлов отечественного производства
Таблица 7-8
Характеристика котла Обозначе- ние Размер- ность Марка котла
КВС68/1-А КВВА7,5/28 КВВА6/15 КВВА6/6 КВВА6/5 КВВА4/5 КВ-5 КВ-3 КВВА2.5/5
Паропроизводительность .... D кг\ч 10 500 7500 6 000 6 000 6 000 4000 4000 2250 2500
Давление пара в барабане . . . Рк кгс/см2 25 28 15 6 5 5 15 15 5
Температура пит. воды ^п. в °C 80 100 80 80 80 80 60 60 60
Теплопроизводительность .... Qi M кал]ч 6 190 4810 3 520 3 480 3475 2320 2660а 490 1495
Коэф, полезн. действия ^к % 72 77 85 55 82 80 76 76 81
Расход топлива (Q ^=9700 ккал!кг) В кг[ч 800 600 460 450 450 320 360 202 200
Удельный паросъем , D!Hk кг!м2ч 40,2 — 50,4 50,4 50,4 44,5 25 26,5 32,5
Напряжение парового объема . . D!yn кг!м3ч 14 500 - 11 250 11 250 11 250 - 5700 5000 -
Тепловое напряжение топочного объема М кал]м3-ч 1 530 — 1 980 1 940 1 940 1480 430 593 1180
Водосодержание GBID кг!кг • ч — 0,213 0,294 0,285 0,294 0,255 0,93 1,08 0,328
Топливо (марка) — — — М40 М20 М20 М20 М20 М40 М40 М20
Давление топлива перед форсун- кой Pm кгс1см3 — 12 20 20 20 20 16 16 16
Температура топлива tm °C — 90 80 80 80 80 90 90 80
Сопротивление газовоздушного тракта ДЛк кгс'м? — — 220 135 140 130 — — —
Поверхность нагрева "к м? 200 — 110,9 110.9 110,9 90 165 85 77
Продолжение табл. 7-8
Марка котла
Характеристика котла Обозначе- ние Размер- ность КВС68/1—А КВВА7.5/28 КВВА6/15 КВВА6/6 КВВА6/5 КВВА4/5 КВ-5 КВ-3 КВВА2.5/5
Объем парового пространства . . м3 0,726 — 0,533 0,533 0,533 — 0,7 0,45
Высота парового пространства . . h мм 370 460 440 440 440 — 380 380 —
Объем топочной камеры . . . . м3 5,1 - 2,24 2,24 2,24 '2,10 8,3 3,3 1,64
Вес воды до рабочего уровня . . °в т 2,7 1,6 1,76 1,76 1,76 1,02 3,7 2,4 0,82
Расположение топочных устройств - — ОФ ДФ ДФ ДФ ДФ ОФ ОФ ОФ ОФ
Тип топочного устройства , , , . - - ПМЦФ ПМЦФ ПМЦФ ПМЦФ ПМЦФ ПМЦФ МЦФ МЦФ ПМЦФ
Количество форсунок - компл. 2 4 4 4 4 2 2 2 2
Устройство для розжига основной форсунки , - - ПМЦФ ПМЦФ, эв ПМЦФ, эв ПМЦФ, эв ПМЦФ, эв ПМЦФ, эв Ручное Ручное ПМЦФ эв
Тип САР:
горения . — — — ГНД ГНД ГНД ГНД ГНД, или ЭМНД » » ГНД, или ЭМНД
питания < , . — — — - - То же ПРПД ПРПД То же
Примечания: 1. У котла КВВА 7,5/28 и котлов КВ-3, КВ-5 темп-pa перегретого пара соответственно 345 и 300° С. 2. У котлов КВ-5 и КВ-3 площадь пароперегревателей соответственно 23 л<2 и 12,7 л<2. 3. Обозначения: ОФ — однофронтовое; ДФ — двухфронтовое; ПМЦФ — паромеханическая центробежная форсунка; МЦФ — механическая цент- робежная форсунка; эв — электровоспламенение; ГНД — гидравлическая непрерывного действия; ЭМНД — электромеханическая непрерывного действия; ПРПД — поплавковый регулятор прямого действия. F н
Характеристики вспомогательных котлов отечественного производства
Таблица 7
Характеристика котла Обозначе- ние Размер- ность Марка котла
KBC30/II-A КВВА1.5/5 1 ю □3 0Q КВА-1,5 КВА-0,5,5 • КВЦАУ-15/5 ♦ КВА-0,25,3 * КВА-0,1/3* КВВА1/5
Паропроизводительность .... D кг 1ч 2000 1500 1000 1000 500 450 250 100 1000
Давление пара в барабане котла РК кгс 1см2 5 5 5 5 5 5 3 3 5
Температура питательной воды . . ^п. в °C 40 50 40 85 85 60 85 85 85
Теплопроизводительность . . . Q1 Мкал 1ч 1236 912 628 573 261 257 142 57 573
К. п. д. , < « » » « . > • Чк % 74 79 68 86 77 66 68 65 86
Расход топлива (Q ^=9700 ккал ’кг) В К2;Ч 185 125 94 70 38 42 22 9.2 70
Уд. паросъем • d/hk кг,м2ч 25,4 37,7 35,5 70 68,5 28,7 62,5 57,2 70
Напряжение парового объема . . DIV кг!м3ч м3;м3 • ч 8270 2660 - 6250 1840 — — — — - -
Тепловое напряжение топочного объема . . » , Мкал!м3ч 458 1370 1230 4070 4400 - 3370 — -
Водосодержание G^D кг/кг • ч 0,654 0,367 0,440 0,835 0,540 1,34 0,6 1,0 0,44
Топливо (марка) . * » — — М40 М20 М20 М20 М20 М20 М20 М20 М20
Давление топлива перед форсун- КОЙ • е - • • • Рт кгс, см2 12 8 8 12 12 - 12 12 12
Температура топлива . . . » . *т °C 90 80 80 80 80 20 80 80 80
Продолжение табл. 7-9
Характеристика котла Обозначе- ние Размер- ность Марка котла
КВСЗО/П—А КВ В А1,5/5 ПЭ CQ 0Q X КВА-1/5 КВА-0,5/5 КВЦАУ-15/5* КВА-0,25/3* КВА-0,1/3* КВВА1/5
Сопротивление газовоздушного тракта ДЛК KZCjCM3 120 120 100 300 220 — 170 170 —
Поверхность нагрева "к м3 78,7 39,8 28,2 14,8 7,3 15 4 1,75 14,8
Объем парового пространства . . % м3 0,242 - 0,16 - - - — — —
Высота парового пространства . . Л мм 270 380 270 380 210 430 270 150 380
Объем топочной камеры .... Vt м3 3,9 0,88 0,7 - - — — — —
Вес воды до рабочего уровня . . GB кг 1310 550 440 835 270 575 150 юо 590
Расположение топочных устройств на котле — — ОФ ОФ ОФ ОФ ОФ ОФ ОФ ОФ ОФ
Тип топочного устройства .... - — ПМЦФ ПМЦФ ПМЦФ МЦФ МЦФ МЦФ МЦФ МЦФ МЦФ
Количество форсунок — - 2 2 1 1 1 1 1 1 1
Устройство для розжига основной форсунки - - — — — — — эв эв эв —
Тип САР: горения ГНД ГНД ГНД ГНД ГНД ЭНД* ЭНД* ЭНД* ГНД
питания — — или ЭМНД То же или ЭМНД То же или ЭМНД То же или ЭМНД То же или ЭМНД То же или ЭМНД То же
Примечание. Обозначения — с * Поставляется со вспомогательны! м. табл. 7-8. ми механизмами и системой ав! гоматического per] ^лнровани я.
Характеристика вспомогательных котлов сухогрузных судов, построенных за рубежом
Таблица 7-10
Характеристика котла Обозначение Размерность Марка котла, тип судна
WK 85/5; „Михаил Калинин** WK75/5; „Выборг** WK56/4; „Джанкой", „Углеуральск" WK43/5; „Повенец** WK32y5; „Андижан** „Ла Монт**; „Эльва" VX3-3/II (VX60); „Муром", „Волголес**, „Симферополь** VX2/II (VX40); „Дивногорск** VX (Дания); „Бело- рецк** VX (Дания); „Тикси" VX (ФРГ); „Ингур"
Паропроизводи- тельность Давление пара в барабане Температура пита- тельной воды .... Теплопроизводи- тельность котла . . . К. п. д Расход топлива (Q{J=9700 ккал/кг) . . Удельный паросъем Напряжение паро- вого объема .... Тепловое напряже- ние топочного объема Водосодержание . . Поверхность на- грева Объем парового пространства .... Высота парового пространства .... Объем топочной ка- меры D Рк ^п. в Q1 т'к В D‘"K Dlyn GBID Нк Vn h Vt кг1ч кгс/см* °C Мкал1ч % кг/ч кг/мР-ч кгс1м3ч М31М3 Ч Мкал,м3ч кг!кгч м3 мм м3 3500 6 70 2060 85,5 249 41,2 4030 ИЗО 1300 0,6 85 0,87 390 2,4 2500 8 60 1505 81 192 33,3 2230 488 1000 75 1,12 480 1,87 2500 4 60 1490 80,8 190 44,7 4170 1600 1000 0,6 56 0,6 1,87 1600 5 50 975 75 134 37,2 3050 986 1220 0,703 43 0,525 1,08 1400 5 40 865 72,5 122 43,8 3300 1060 1100 0,375 32 0,182 500 1,08 650 5 50 395 74 55 36,1 5080 1680 804 18 0,128 580 0,66 1800 7 55 1090 72 157 28,7 957 234 596 2,99 62,7 1,88 970 2,6 1600 7 60 960 72 138 37,7 42,5 1900 8 50 1160 72 167 42,2 915 200 1000 45 2,08 900 1,64 2000 7 50 1220 72 176 28,5 70 1200 7 60 722 72 103 30 478 115 483 2,83 40 2,51 1230 2,05
Продолжение табл. 7-10
Характеристика котла Обозначение Размерность 1 Марка котла, тип судна
WK 85/5; .Михаил Калинин* WK75/5; .Выборг* WK56/4; .Джанкой*, .Углеурал ьск* WK43/5; .Повенец* WK32/5; .Андижан* СП ч СП а н X о £ со VX3/II (VX60); .Муром*, .Волголес*, .Симферополь* VX2/II (VX40); .Дивногорск* VX (Дания); .Бело- рецк* VX (Дания); *Тикси“ VX (ФРГ); .Ингур*
Вес воды до рабо- чего уровня .... Тип топочного уст- ройства Устройство для роз- жига основной фор- сунки . . е • в . • Тип САР: горения . , . . питания .... Примечания: 1 2. На т/х «Углеурал 3. У котла WK 85/5 е 4. Обозначения: МЦ лирования; ПНР — пне вый регулятор прямогс °в . Котлы ьск» ус юздухоп Ф — мех :вматиче > действ т WK и VX тановлена ( одогревател аническая 1 ская непрер ИЯ. 2,1 SKV40 .Сааке* SKV1/3 .Сааке* эв ЭМПР «Сименс. ЭМПР .Цгема* построень форсунка ь 67 м2, у центробеж >ывиого рс G-150 «Этна* ПНР ПКР j в Поль SKV4a, 1 г котла V :ная форс 1 гулирова 1,5 SKU20a .Сааке* .С ааке*. эв ПКР ПНР .Аска- ния* ше, <Ла «а т/х « УК 56/4 е :унка; эв ния; ПКР 1,125 L8VZD .Монарх* эв ЭМПР ЭМПР ,Мом- брей* Монт» — Муром» — юздухопо; — электр '— пневм 0,525 M8VZD .Монарх* МЦФ эв ЭМПР ЭМПР .Мом- брей* в Венгрии - топочны! югревател овоспламе атическая .Уни- терм* эв ЭМПР ЭМПР .Каннэ- ман* I. i агрегат ь 22 м2, нение; 3j КОМбИН! . 4,118 M8VZD .Монарх* МЦФ эв ЭМПР ЭМПР .Мом- брей* фирмы « экономайз МПР — эл ированноп AVMD .Ааль- борг* Ручн. ЭМПР ПРПД .Термо- фил* Вайстанг >ер 11 м2. ектромеха э регулир AVMD «Ааль- борг* Ручн. ЭМПР ПРПД US» (ФР] ническаяi ювания; 1 МЦФ ЭМПР ПРПД Г). 103ИЦИ0НН1 ЛРПД — п 3,4 эго регу- оплавко-
Характеристики вспомогательных котлов сухогрузных судов, построенных за рубежом
Таблица 7-11
Характеристика котла Обозна- чение Размер- ность Марка котла, тип судна
„Линдхольмен*, „Игаркалес* я . ££« О о аз К <Я S СХ с « „Линдхольмен*, „Краснодон* S s b о Я =( о X к X я е а „Линдхольмен*, „Фрязино* „Кохран*, „Станиславский* „Кохран*, „Омск* „Рапид*, „Мичуринск* „Шотландский*, „Тисса* „Кларксон*, “Лениногорск,,
Паропроизводи- тельность D яг/ч 2800 1800 1000 1200 700 1250 1200 650 500 1200
Давление пара в ба- рабане котла .... Рк кг с 1см2 7 5 5 7 6 7 7 5 5 7
Температура пита- тельной воды .... ^п.в °C 50 65 50 60 50 60 60 50 50 50
Теплопроизводи- тельность котла . . . Qi Мкал/ч 1710 1070 608 720 427 750 720 395 304 733
К. п. д ’Ik % 73 74 73 73 72 66 65 68 67 67
Расход топлива (QP-=9700 ккал/кг) . . В кг!ч 242 151 86 102 61 116 115 60 47 113
Удельный паросъем DtHK кг1м*ч 30,4 20 20 14,3 18,9 29 19,7 18,6 25 19,7
Напряжение паро- вого объема .... D!Vn кг1м3- ч м31м3 ч 5300 1300 1170 376 775 250 795 221 - - 546 176 - -
Тепловое напряже- ние топочного объема Мкал1м3-ч 1220 354 835 414 440 — 208
Водосодержание . . GB/D кг{кгч 2,23 7,10 7,10 — 5 — — 6,65 — —
Поверхность нагре- ва "к м* 92 90 50 84 37 43,2 60,9 35 :20 61
Объем парового пространства .... V'n м3 0,53 1,54 1,29 — 0,88 — — 1,19 — —
Высота парового пространства .... h мм 324 640 700 — 380 — — 850 — —
Объем топочной ка- меры м3 1,95 4,20 2,34 - 1,43 2,61 - 2,77 - -
368
Продолжение табл. 7-11
Характеристика котла Обозна- чение Размер- ность Марка котла, тип судна
.Линдхольмен", .Игаркалес- .Линдхольмен", „Красноград" „Линдхольмен-, «Краснодон- 1 о °г о = X <я Ч'ч X 0J 35 е; о О X X X * х а, .Кохран-, .Станиславский- .Кохран", .Омск- .Рапид", .Мичуринск- .Шотландский-, .Тисса- .Кларксон", „Лениногорск"
Вес воды до рабо- чего уровня .... °в т 6,3 12,81 7 — 5,5 4,3
Тип топочного уст- ройства - - NAFA-62 .Пегасус- AR-141 .Рей“ M7VZD .Монарх- M8VZD .Монарх- ВФ „Жиль- барко* МЦФ МЦФ С О.с. ВФ .Жиль- барко" МЦФ с пл. ПМЦФ
Устройство для роз- жига основной фор- сунки - — Ручное - МЦФ С ЭВ МЦФ С ЭВ ЭВ Ручное Ручное Ручное или эв Ручное Ручное с эв
Тип системы авто- матического регули- рования:
горения .... — — ЭМПР ЭМПР ЭМПР ЭМПР ЭМПР ГНР .Лен- морнии- проект- ГНР „Аска- ния- — ЭМПР ЭМПР
питания .... ЭМПР .Мобрей- ЭМПР ЭМПР ЭМПР „Мобрей- ЭМПР ЭМПР ГНР .Аска- ния“ — — ЭМПР
Примечания: 1. Котлы изготовлены: «Линдхольмен» и «Рапид» — в Финляндии; «Кохран» (т/х «Станиславский» и др.) — в Бельгии, «Кохран» (т/х «Омск»)—в Японии; «Шотландский» — в Венгрии; «Кларксон» — в Польше. 2. Обозначения. ВФ — вращающаяся форсунка; МЦФ — механическая центробежная форсунка; МЦФ с о.с. — механическая форсунка с обратным сливом; МЦФ с пл. — механическая центробежная форсунка с плунжером; эв — электровоспламенение; ПМЦФ — паромехани- ческая центробежная форсунка; ЭМПР — электромеханическая позиционного регулирования; ГНР — гидравлическая непрерывного регулиро- вания.
Характеристики вспомогательного котла фирмы «Ансальдо»
(суда типа «Федор Полетаев»)
Характеристика котла Обозна- чение Размер- ность Величина
Паропроизводительность: норм макс Давление пара (насыщ.) < Температура питательной воды Коэффициент полезного действия Расход топлива: норм. < макс Поверхность нагрева Объем топочного пространства , . . . , Вес воды в котле до среднего уровня Примечание. Конвективный пучок выполнен из 24 ряд труб 33X3; четыре опускные трубы 102X4. Сепарирующее внутрибанное устройство — циклоны. D Рк ^п.в ^к В t рядов тру< кг1ч кгс1см* °C % кг1ч м* м3 т б 36X3; экран 10 500 12 000 12 90 81,6 765 869 385 13,1 6,1 [ — один
Таблица 7-13
Характеристики вертикальных огнетрубных судовых котлов (ГОСТ 6571—69)
Модель котла Поверхность нагрева, лса Рабочее давление, кгс/см2 Паропроизводитель- ность, кг in (Qp = 9700 ккал/кг) Габариты, мм
Высота Диаметр
КОВ-2 2,7 2 50 1285 480
КОВ-4 4,2 2 80 1410 600
КОВ-8 8 5 150 1610 700
КОВ-11 11,2 5 220 1750 880
Таблица 7-14
Сравнительные характеристики судовых вспомогательных котлов
Основные показатели Типы котлов
КВВА WK VX „Аальборг”, „Флеминг” КВА „Кохран” „Линд- хольмен” „Чифтэйн”, „Стимблок”, „Спаннер”
Паросъем с 1 за- нимаемой площади, кг/м2 .ч Паросъем с 1 м^ за- нимаемого объема, кг/.из . ч К. п. д., % . . . . Уд. вес, кг/кг . ч: сухого котла . . с водой до рабо- чего уровня . . Примечания применяются у всех 2. У всех котлов, ционные котлы. От 500 до 620 От 250 до 350 70-80 2,4-1,4 2,7-1,6 i: 1. Пози котлов, к кроме КВ От 345 до 590 75-88 4,17-3,3 5,7-3,9 [ционное ] роме КВВ ВА, в ка1 От 530-590 до 870-1020 От 120 до 170 78-85 4,4-2,9 7,2-4,5 эегулировани( А. честве сепар; 600 • 320 70 2,0 2,8 в и аг; атора От 450 до 640 95 80 5,7-4,7 8,2-7,5 регатирова могут испс От 310 до 480 73 нный топ л и )льзоваться От 160-210 до 300—370 От 70 до 90 77-90 вный блок утилиза-
Утилизационные и комбинированные котлы
Таблица 7-15
Характеристики утилизационных паровых котлов отечественного производства >
Тип котла
Показатель Обоз- наче- Раз- мер- Газотруб- ный с естест- венной циркуля- цией без сепаратора Водотрубные с принудительной циркуляцией
ние ность КУП-18/3 КУП-15/5 КУП-17/5 КУП-19/5 КУП-45/5 КУП-55/5 КУП-95/5 КУП-140/5,5 КУП-300/5
Паропроизводи- тельность Давление пара в се- параторе Давление воды на входе в котел . . . Температура пита- тельной воды .... Температура газов перед котлом .... Коэффициент полез- ного действия котла Поверхность нагре- ва котла Предназначается для двигателей мощ- ностью Вес сухого котла Вес воды в котле (без сепаратора) . . D Рк Рп.В *п.в t ^к "к Ne °к °в кг!ч кгс/см* °C % м* л. с. кг 150 3 4,2 60 370 10,9 19,7 500 1730 495 175 5 6,2 60 270 7,3 19 800 1150 100 250 5 6,2 60 380 9,3 19,1 900 1550 100 250 5 5,2 60 400 8,3 19,35 1100 1690 110 500 5 6,2 60 365 10,3 48 1800 2850 260 500 5 6,3 60 310 7,3 53,2 1800 2830 300 800 5 7 60 365 14,5 95 1800 3860 510 2500 5,5 7,8 60 360 12,7 146 7500 7000 1150 3 000 5 7 40 360 305 8 750 14 000 2 250
Примечание. Котлы установлены: КУП-16/5 на судах типа «Актюбинск»,
КУП-55/5 на судах типа «Инженер Белов» (рис. 7-13).
Таблица 7-16
Характеристика утилизационных паровых котлов зарубежной постройки
Котлы судов типа
Показатель Обоз- наче- ние Размер- ность „Михаил Кали- нин” „Волго- лес” „Угле- ура ль ск“ „Федор Поле- таев”
„Ла Монт” „Ан- сальдо”
Паропроизводительность D кг!ч 1000 1200 1300 5300
Давление пара в сепараторе кгс1см* 6 7 4 9
Давление воды на входе в котел , , , s Температура: W 8 8,2 5.,2 11
перегретого пара . ^п.п °C Нас. Нас. Нас. 205
питательной воды Лив 60 60 60 60
Температура газов перед котлом .... G • 330 315 270 270
Сопротивление газового тракта .... ДА кгс/м* 125
Котлы судов типа
Показатель Обоз- наче- ние Размер- ность .Михаил Кали- нин4 .Волго- лес4 .Угле- уральск4 .Федор Поле- таев4
,Ла Монт4 .Ан- сальдо4
Поверхность нагрева: испарительная . . . . . экономайзера « Вес воды в котле (без сепаратора) , . . Вес сухого котла ... 4 ..... , Примечания: 1. Котлы с принуди! раторы или используются барабаны всп «Волголес» и др.). 2. Паропроизводительность котлов регул заслонок. 3. Поверхность нагрева котла фирмы «Ai ренных труб 33X4; на каждом прямом уч диаметром 90 мм, толщиной 2.6 мм, шаг рс При параллельной работе котла «Ансг 12 кгс/см*) паропроизводительность снижа "к яэк °в °к гельноЙ омогате; [ируется <сальдо» астке тр *бер 8,6 1ЛЬДО» < ется до м* кг т циркуля; пьных к< путем (типа < >уб длин мм (рис. со вспоь ~4000 к 80 450 3,3 цией име этлов (су изменени гДизикона ой 3,3 м 7-14, 7-15 югательн: г/ч. 130 650 5,4 ют спец гда тип; я полон О Bbinoj уставов. ). ЫМ KOTJ 120 700 5 .иальные < а «Анди» сения газ тнена из с лено 380 г юм (давл 884 221 62 :епа- :ан>, овых >реб- ►ебер [ение
Таблица 7-17
Построечные данные выносных сепараторов пара
утилизационных котлов
Показатель Обозначение Размерность Тип сепаратора
Вертикальный Q 500 Вертикальный Q 750 Горизонталь- ный о 850 Вертикальный Q 850 Вертикальный & 850 Горизонталь- ный Q 1000 Вертикальный Q 850 Горизонталь- ный Q 1200
Паропроизводительность D кг/ч 350 1000 1000 2000 2000 3000 3200 5000
Давление пара , . . , . Рк кгс/см* 5 5 5 5 5 5 5,7 5,5
Объем парового простран- ства . . . , ''п.о мя 0,15 0,37 0,47 0,62 0,7 1,9 0,65 2,34
Вес сухого сепаратора . . ос кг 550 950 755 970 1000 1420 970 1920
Вес воды в сепараторе при среднем уровне ...... ов кг 130 360 210 550 430 770 560 1050
Комбинированные вспомо-
гательно - утилизационные
котлы имеют отдельные поверхности
нагрева — утилизационную и топливную
(конвективный и экранный пучки), паро-
механические форсунки.
Комбинированные котлы лесовозов
типа «Павлин Виноградов» (рис. 7-16)
имеют производительность: по утилиза-
ционной части — 1000 кг/ч, по топлив-
ной части— 1500 кг/ч; давление пара
5,5 кгс!см2.
Рис. 7-13. Утилизационный котел КУП (типа .Ла Монт"):
1 — спиральные змеевики; 2 — входной или выходной коллектор парово-
дяной смеси; 3 — вставка для свободного прохода газов; 4 — газовая камера;
5 и 6 — блокированные заслонки; 7 — корпус; 8 — глушитель
Рис. 7-15. Эксплуатационные характеристики утили-
зационного котла фирмы „Ансальдо- (суда типа
„Федор Полетаев-):
D — паропроизводительность; Ак — газовое сопро-
тивление; температуры: /зэ — воды за экономайзе-
ром; /п п — перегретого пара; Л — газа перед кот-
лом; /2 ~ газа за котлом
Рис. 7-14. Схема включения секции утилизацион-
ного котла фирмы «Ансальдо» (суда типа «Федор
Полетаев»):
373-
/ — входной коллектор экономайзера; 2—выходной коллектор экономайзера; 3 — выходной коллектор испарительной секции;
4 — входной коллектор испарительной секции; 5—входной коллектор пароперегревателя; 6—выходной коллектор пароперегревателя;
7 — оребренный нагревательный элемент (труба 33x4; длина 3,3 м; 380 ребер); 8 — поддерживающая перегородка; 9 — сажеобдувоч-
ное устройство
Рис. 7-16. Комбинированный водотрубный котел (суда типа „Павлин Виноградов"):
1 — водяной барабан утилизатора; 2 — перегородка; 3 — водяной барабан котла; 4 —
конвективный пучок; 5— опускные трубы (сплошной ряд труб 44,5x3); 6 — экранный
пучок из труб 29x2,5; 7 — пароводяной барабан; 8 — утилизационный пучок из труб
29x2,5
ПАРОПРОВОДЫ И АРМАТУРА КОТЛОВ
Общие положения (по Правилам Ре-
гистра СССР). Каждый паровой котел
отделяется от главного и вспомогатель-
ного паропровода разобщительными
клапанами, установленными непосред-
ственно на котле.
Главные разобщительные клапаны на
котле для трубопроводов, подводящих
пар к главному двигателю и к распре-
делительным коробкам вспомогательных
механизмов, должны иметь приводы для
управления ими с верхней палубы.
Разобщительные клапаны на котлах
невозвратно-запорного типа. На паро-
проводах, подводящих пар к потреби-
телям, устанавливаются редукционные
и предохранительные клапаны. Не раз-
решается прокладывать паровые трубы
под настилом котельных и машинных
отделений, кроме трубопроводов обо-
гревания и продувания.
Паропроводы и распределительные
коробки оборудуются дренажными
устройствами (клапанами, кранами или
конденсационными горшками с обвод-
ными трубами и клапанами). Арматура
спускного и продувательного трубопро-
вода должна быть стальной или брон-
зовой.
Разъемные соединения паропрово-
дов— на фланцах. Трубопроводы паро-
вого отопления, обогревания и дренаж-
ные при давлении не более 5 кгс!см2,
с внутренним диаметром до 50 мм мо-
гут иметь муфтовые, а до 32 мм — шту-
церные соединения.
Бронзовая и латунная арматура до-
пускается для температуры пара не
более 250° С, а из чугуна V и VI кате-
горий— для температуры пара 225° С
при соблюдении следующих условий:
диаметром до 50 мм для давления не
выше 16 кгс/см2]
диаметром до 100 мм для давления не
выше 10 кгс)см2;
диаметром до 175 мм для давления не
выше 6 кгс]см2.
Арматура из высокопрочного чугуна
допускается при температуре пара не
выше 300° С и давлении до 20 кгс!см2,
диаметр ее не должен превышать 80 мм.
Паровые трубопроводы, как правило,
изготовляются из стальных бесшовных
труб.
Паропроводы для рабочего давления
до 16 кгс!см2 и температуры пара до
200° С могут выполняться из стальных
электросварных труб.
Компенсация и проверка тепловых
расширений. Главный паропровод со-
стоит из отдельных участков и раскре-
плен на пружинных подвесках различ-
ных типов (рис. 7-17).
Высокая температура перегретого пара
вызывает значительные тепловые расши-
рения труб паропровода и смещение
патрубков главных котлов и турбин, что
может создать недопустимые напряже-
ния в материале стенок труб и нагрузки
на фланцевые соединения. Для обеспе-
чения прочности паропровода и плот-
ности фланцевых соединений главный
паропровод в котельном отделении мон-
тируют, предварительно растягивая
в направлении основных тепловых рас-
ширений.
В машинном отделении компенсация
тепловых расширений достигается за
счет конфигурации труб главного паро-
провода и подвесной (подвижной)
конструкции крепления маневрового
устройства.
Опыт эксплуатации паропроводов
среднего и высокого давления показы-
вает, что наиболее слабым местом у них
являются фланцевые соединения. Это
послужило причиной применения свар-
ных соединений труб с арматурой.
За паропроводами, работающими при
t 450° С, ведется систематическое на-
блюдение по изменению остаточных де-
формаций (ползучестью). Для этого
на всех прямых участках главного паро-
провода между сварными или фланце-
выми соединениями устанавливают ре-
перы из нержавеющей стали в двух
перпендикулярных направлениях (см.
рис. 7-17). Измерения выполняются при
помощи микрометрических скоб (рис.
7-18).
Таблица 7-18
Периодичность замеров
деформаций паропровода
Скорость ползучести С, мм1ммч Периодичность замеров
< 10“7 (нормальная.) Не реже одного раза в год; при ремонтах
> 10“7 При 2. IO-’<С<5- ю -7 два раза в год; при 6 • 10~7 < <С < 9 . 10-7 — не реже чем один раз каждые три месяца
376
Рис. 7-17. Схема главного и вспомогательного паропроводов:
ГК — главный котел; ВТГ — вспомогательный турбогенератор; МУ — маневровое устройство; 1 — монтажный натяг труб; 2 — на пульт авт.
регулирования; 3 — в магистраль продувания ВД; 4 — в трюм
Первые замеры должны быть произ-
ведены на заводе-строителе непосред-
ственно по трубопроводу, а также по
реперам (их высота); замеры в экс-
плуатации выполняются только по ре-
перам.
Периодичность замеров в эксплуата-
ции устанавливается в зависимости от
скорости ползучести.
В случае повышенной ползучести
(если остаточные деформации дости-
гают 1 % и скорость ползучести —
10“4 мм/мм • ч) необходимо провести
механическое и металлографическое ис-
следования металла этого участка паро-
провода.
Рис. 7-18. Расположение реперов для замера де-
формации трубы:
1 — репер; 2 — микрометрическая скоба
Классификация арматуры котла
Таблица 7-19
Принцип действия Наименование, применение
Принудительное открытие и закрытие Принудительное открытие и закрытие давлением среды Принудительное открытие и закрытие давлением среды (возможно принудитель- ное закрытие штоком) Принудительное (штоком) изменение про- ходного сечения клапана Принудительное (штоком) изменение се- чения клапана Принудительное открытие давлением среды, а закрытие — пружиной Запорная. Главный стопорный клапан, вспо- могательный стопорный клапан, стопорный клапан насыщенного пара, питательный кла- пан, клапан верхнего продувания, клапан ниж- него продувания, краны водоуказательных при- боров, пробные краники, клапан для выпуска воздуха, клапан отбора пробы, манометровый клапан Невозвратная. Питательные клапаны Невозвратно-запорная. Питательные невоз- вратные клапаны с регулированием подачи воды в котел Регулирующая. Клапаны системы автома- тического регулирования расхода пара или воды Дроссельная. Редукционные клапаны, кла- паны системы автоматического регулирования Защитная. Предохранительные клапаны с пружинной нагрузкой или с дополнительными клапанами
Таблица 7-20
Сальниковые уплотнения арматуры
Конструкция уплотнения
Описание конструкции
В верхней и нижней частях сальниковой коробки
укладываются одно или два кольца 1 (плотно охваты-
вающие шток) из сухой сальниковой набивки, предвари-
тельно натертые графитом. Между ними по всей высоте
сальниковой камеры засыпается слой 2 чешуйчатого гра-
фита
Конструкция уплотнения
Описание конструкции
Равномерно по высоте сальниковой камеры укладыва-
ются кольца 1 сухой асбестовой набивки, натертые гра-
фитом, с засыпкой между ними слоев 2 чешуйчатого
графита толщиной 4—5 мм
Равномерно по высоте сальниковой камеры укладыва-
ются кольца 1 паронита или клингерита, толщиной 3—
4 мм. Наружный диаметр колец на 0,5 мм больше внут-
реннего диаметра сальниковой камеры, а внутренний —
на 0,5 мм меньше наружного диаметра штока. Между
кольцами засыпается слой чешуйчатого графита толщи-
ной 3—4 мм
Таблица 7-21
Давление открытия (подрыва)
предохранительных клапанов
судовых паровых котлов
Рабочее давление р, кгс 1см* Давление открытия Роткр
< 10 1,05 р
> 10 1,03 р
Примечание. Максимально допусти- мое давление открытия рмакс = 1,1р.
Сажеобдувочные устройства (СУ) кот-
лов. Сжигание высокозольных топочных
мазутов требует эффективной сажеоб-
дувки всех поверхностей нагрева котлов.
На главных котлах типа КВГ-25/34 уста-
новлено по 9 паробанников: на боковой
стенке — 2, на заднем фронте — 5, в га-
зоходе— 2. На главных котлах типа
КВГ-34к установлено 13 СУ; из них 3
Таблица 7-22
Типы водоуказательных стекол
в приборах паровых судовых котлов
Рабочее давление котла, кгс1см* Тип стекла
До 5 Круглые
До 32 Клингера — плоские, рифленые (углубление в стекле вдоль смотровой щели)
Выше 32 Слюдяные прокладки или соче- тание слюдяной прокладки (со стороны котловой воды) с глад- кими стеклами
Примечание. Стекла Клингера
(ГОСТ 1663—42) изготовляются длиной от 45
до 340 мм, шириной от 30 до 34 мм, тол-
щиной 17 и 22 мм.
расположены в пазухе пароперегрева-
теля, 2 — за конвективным пучком, 2 —
перед экономайзером и остальные 6 —
Рис. 7-19. Схема управления сажеобдувочными\ устройствами котла КВГ-25 к:
1—9 — сервомоторы СУ; 10 — струйное реле; 11 — электромоторы СД-2; 12 — водяные распределительные коробки
попарно между секциями экономайзера;
5 СУ расположены на заднем фронте,
а 8 (для обдувки экономайзера) — на
боковой стенке со стороны газохода.
Для обдувки поверхностей нагрева
пароперегревателя и конвективного
пучка используются многосопловые СУ
с возвратно-поступательным движением
сопловых элементов (на котлах
КВГ-25к и КВГ-34к заменены на вра-
щающиеся сопловые элементы с при-
водом от сервомоторов, которые несут
зубчатую рейку), а для обдувки хво-
стовых поверхностей нагрева — СУ
с угловыми поворотными трубками.
Пар на СУ подается из перепускной
трубы пароперегревателя (давление
« 21 кгс!см2). Сопловые элементы
имеют по 40(86) сопел с минимальным
диаметром 4—5 мм.
Схема дистанционного управления
работой СУ (КВГ-25) показана на
рис. 7-19. Для включения в работу СУ
открываются клапаны на водяной рас-
пределительной коробке и паровой кла-
пан. В водяную распределительную ко-
робку и полости сервомотора рабочая
вода поступает через струйное реле. За-
слонка реле механическая связана с од-
нопозиционным кулачком, насаженным
на вал электромотора (СД-2), вращаю-
щийся со скоростью 2 об)мин, что обес-
печивает четыре односторонних хода
работающего соплового элемента в ми-
нуту. Постановка отработавшего сопло-
вого элемента в исходное положение
достигается путем сообщения соответ-
ствующих полостей сервомотора со слив-
ной магистралью атмосферного давле-
ния (через трехходовой кран).
Автоматизация процесса
сажеобдувки. На котлах типа
КВГ-34к (танкера типа «София») СУ
оборудована электрогидравлической си-
стемой автоматического управления.
Автоматическое пневматическое приме-
нение на главных котлах танкеров
«Мир», «Джузеппе Гарибальди», где
сажеобдувка выполняется по заданной
программе в течение 3—4 мин (давление
пара ~ 12 кгс!см2) \ каждый сопловой
клапан делает 2 оборота, при этом па-
ровой клапан держится открытым
в продолжении 8—10 сек,.
ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 7-20. Схема топливной
системы котлов:
1 — фильтр; 2 — подогрева-
тель; 3 — топливный насос;
4 — расходная цистерна; 5 —
форсунка; 6 — форсуночный
блок; 7 — перепускной кла-
пан; 8 — топливный бункер
Классификация топочных устройств
Тип форсунки Способ подвода первичного и вторичного воздуха Параметр, регулирующий качество распыла
Механическая (центробеж- ная) Паромеханическая Воздушно-механическая Паровая Вращающаяся (ротативная) Примечание. Расход Совместный Совместный Раздельный Совместный Раздельный топлива регули Давление топлива Давление пара (при малых расходах топ- лива) Давление топлива (при больших расходах топлива) Давление воздуха Давление пара Число оборотов (постоянное для всех на- грузок) руется изменением давления его подачи.
Таблица 7-24
Основные характеристики топочных устройств котлов КВГ-25 и КВГ-34 (рис. 7-21)
Показатель Обозна- чение Размерность Форсунка
нерегу- лируе- мая регу- лиру- емая
р Расход мазута (М-40 с Qh=9500 ккал/кг) . * , Топливо перед форсунками: вязкость условная температура давление Воздух перед воздухонапр. устройством: температура давление . , Разрежение в топке Сопротивление воздухонапр. устройства .... Коэффициент избытка воздуха в топке .... Скорость воздуха в узком сечении амбразуры Коэф. местного сопротивления, отнесенный к полному сечению амбразуры Тепловое напряжение топочного объема .... Потеря тепла от хим. неполноты горения . . . Макс, производительность форсунки Предел регулирования В(?н . * а = ~ н • qv у—• и г В ВУ Рт ^в hT Лк △Л а С * qv <7з ^тах кг1ч °УВ °сл кгс/с Jr °C мм вод. ст. м/сек Мкал/м3ч % кг/ч % 310 3 108 18,1 170 143 34 109 1,12 27,4 3,5 850 ~0,3 500 390 3 108 19,1 178 228 37 171 1,12 35 3,5 1070 ~0,3 500 75-100
4
Рис. 7-21. Механические форсунки (котлы КВГ-25 и КВГ-34):
а — ствол нерегулируемой форсунки; б — ствол регулируемой форсунки; в — воз-
духонаправляющее устройство; г — торцовая часть головки и распиливающая
шайба; 1 — распиливающая шайба; 2 — головка; 3 — ствол форсунки; 4 — канал
для подвода мазута; 5 — корпус форсунки; 6 — невозвратный клапан; 7 — канал
для подвода пара; 8 — канал обратного слива мазута; 9 — кольцевой канал подачи
мазута; 10 — сливной канал; 11 — центральное сливное отверстие; 12 — конусооб-
разные кольца; 13 — воздухонаправляющие лопасти; 14 — тяга; 15 — глазок: 16 —
тяга; 17 — рубашка; 18 — захлопка; 19 — ребра; 20 — кольцевой шибер; 21 — ру-
башка; 22 — розетка; 23 — отверстие, через которое подводится мазут; 24 — про-
фильные лопасти; 25 — тангенциальные канавки
Основные характеристики топочных устройств «Тодд»
(стендовые испытания котла К В Г-25)
——— Характеристика Обозна- чение Размерность Величина
— Р расход мазута (М-20 с QJie9700 ккал/кг) . , * Топливо перед форсунками: вязкость условная . . температура . Воздух перед воздухонапр. устройством: температура давление » > . Разрежение в топке « . . » Сопротивление воздухонапр. устройства .... Коэффициент избытка воздуха в топке .... Скорость воздуха в узком сечении амбразуры Коэф. местного сопротивления, отнесенный к полному сечению амбразуры Тепловое напряжение топочного объема .... Потеря тепла от хим. неполноты горения . . . Макс, производительность форсунки Предел регулирования . < . В ВУ Рт лк hT bh а •w С <7г/ <7з 5 max кг 1ч °ВУ °C кгс 1см* °C мм вод. ст. м/сек Мкал/м3-ч % кг/ч % 370-470 3 108 10-17 170-183 108-155 33-36 75-119 1,18-1,12 23-29 3,5 830-1060 ~0,3 500 75-100
Рис. 7-22. Топочное устройство ,Тодд":
а — поперечный разрез; б — распиливающая головка^ в — передняя головка;
/ — треугольная пластинка; 2 — распиливающая головка; 3 — розетка; 4 — неподвижное
кольцо; 5 — огнеупорное кольцо; 6 — короб; 7 — втулка; 8 — лопатка заслонки; 9 — заслонка;
10 — рукоятка; 11 — труба (защитный чехол ствола); 12 — ствол форсунки; 13 — захлопка;
14 — кольцо; 15 — палец; 16 — канал для мазута; 17 — вихревая камера; 18 — центральное от-
верстие; 19 — распиливающая шайба; 20 — втулка; 21 — шариковый клапан
Таблица 7-26
Геометрические характеристики
распиливающих шайб
топочных устройств «Тодд»
Индекс распили- вающих шайб Диаметр сопла d мм Ширина тангенци- альных каналов Ь, мм Число тангенци- альных каналов п
58. W 40 1,07 1,29 2
56. W 40 1,17 1,19 3
55. W 40 1,32 1,34 3
54. W 40 1,40 1,42 3
53. W 40 1,50 1,52 3
52. W 40 1,60 1,65 3
51. W 40 1,70 1,52 4
48. W 35 1,93 1,60 4
44. W 35 2,18 1,80 4
41. W 35 2,40 2,00 4
Расход топлива изменяется в зави-
симости от его параметров перед фор-
сунками и типа распиливающих шайб
(рис. 7-23).
Рис. 7-23. Характеристика сменных распили-
вающих шайб форсунки „Тодд“:
В — расход топлива; рт — давление топлива
перед форсункой
Механические центробеж-
ные форсунки могут обеспечить
высокоэкономическое сжигание топлива
только при правильном сочетании
конструктивных размеров: фурм из
огнеупорных материалов (высокоогне-
упорных и шлакостойких); воздухо-
направляющих устройств (розетки);
распыливающей головки форсунок;
устройства розжига.
Воздухонаправляющее уст-
ройство (см. рис. 7-21) имеет
плоские воздухонаправляющие лопатки,
прямой участок у фурмы протяженно-
стью 80—90 мм и розетку (сварной ко-
нус без отверстий). Аэродинамические
характеристики изменяются в зависи-
мости от соотношения диаметров фурмы
и розетки, а также ее положения отно-
сительно оси воздухонаправляющего
устройства.
Воздухонаправляющие устройства со-
здают компактный и сомкнутый факел
с углом раскрытия 35—40°. Обратный
ток горячего воздуха и газов из зоны
интенсивного горения к корню факела
при углах наклона воздухонаправляю-
щих лопаток менее 30° практически от-
сутствует. При углах наклона лопаток,
близких к 30°, появляется сравнительно
небольшая замкнутая зона обратного
тока. Изменение диаметра розетки и
передвижение ее вдоль оси устройства
не вызывает существенных изменений
в структуре факела.
Подогрев, испарение и воспламенение
топлива у корня факела обеспечивается
за счет подвода тепла сильно подогре-
тым воздухом (от излучения раскален-
ных огнеупорных элементов топочной
камеры).
Воздухонаправляющее устройство
«Тодд» (рис. 7-22). Проточная часть
образуется лопатками специального про-
филя, обеспечивающего завихривание
потока и прикрытие входных каналов
для воздуха. Розетка — литой чугунный
конус с продольными отверстиями для
прохода воздуха к корню факела.
Аэродинамические характеристики регу-
лируются изменением положения пово-
ротных направляющих устройств и ро-
зетки вдоль оси воздухонаправляющего
устройства.
Воздухонаправляющее устройство со-
здает факел по форме, близкой к ги-
перболоиду, угол раскрытия составляет
65—70°. В центральной зоне факела об-
разуется интенсивный обратный ток
горячего воздуха и газов.
Подвод небольшого количества воз-
духа через отверстия в розетке обеспе-
чивает более раннее воспламенение
топлива и работу при низкой темпера-
туре воздуха.
Рис. 7-24. Топочное устройство с вращающейся форсункой .Ваходаг":
1 — рабочее колесо вентилятора; 2 — кольцевая регулирующая заслонка вторичного воз-
духа; 3 — воздухонаправляющие устройства вторичного воздуха; 4 — вращающийся стакан;
5 — фронтовой лист; 6 — воздушный короб; 7 — электродвигатель; 8 — ременная передача;
9 — штуцер для подвода топлива; 10 — вал распылителя и вентилятора; 11 — трубка для
подвода топлива к распыливающему стакану; 12 — приемный патрубок вентилятора распи-
ливающего воздуха; /3 — рычаг регулирования расхода топлива и воздуха; 14 — шибер
для регулирования расхода распиливающего воздуха
Таблица 7-27
Основные характеристики топочных устройств
с вращающимися форсунками типа «Ваходагэ (рис. 7-24)
Характеристика Обозначение Размерность Величины
Расход топлива (Q„ -=9720 ккал/кг) Параметры топлива перед фор- В кг/ч 400 485 600
сунками: вязкость ВУ °ВУ 3,4 3,0 2,9
температура /т СС 81 85 87
давление . . Рт кгс!см* 1Л 1,3 1,5
Параметры воздуха перед возду- хонаправляющим устройством: 213 200
температура °C 236
давление распиливающего воз- мм вод. ст. 448 438 436
духа * Лк
давление основного воздуха . . лк 8,4 38 45
Разрежение в топке /2Т 7 15 18
Характеристика Обозначение Размерность Величины
Сопротивление воздухонаправляю- щего устройства по: распиливающему воздуху , . . основному воздуху Коэффициент избытка воздуха в топке Тепловое напряжение топочного объема Максимальная производительность форсунки Предел регулирования . . . , . ДЛ' ДЛ" а ®тах М кал/м3-ч кг!ч % 455 16 1,27 277 ] 398 53 1,45 343 3000 104-100 454 63 1,54 424
• Для распыла топлива расходуется 15% общего расхода воздуха.
Рис. 7-25. Схемы паромеханических форсунок;
а — форсунка с соцловой насадкой: б — форсунт
ка с конической насадкой; в — форсунка без на^
садки; 1 — паровые каналы ;
Рис. 7-26. Характеристика паромеханических
форсунок танкера „София":
1 — подача мазута; 2 — подача пара; рп —
давление пара; рт — давление топлива
Таблица 7-28
Основные характеристики топочных устройств (рис. 7-25, 7-26)
— Показатель Обозна- чение Размерность Топочные устройства
комбиниро- ванных котлов судов типа ^Первомайск* с паромехани- ческими форсунками (с конической насадкой) с паромехани- ческими форсунками большой произ- водительности
расход топлива =9700 ккал/кг) . . В кг1ч 120-180 28-179 350 800 1125
Параметры топлива перед форсункой: вязкость условная ВУ °ВУ 3,3-3,1 4-2,6 4-2,6
температура . . . /т °C 105-107 93-109 90-110
давление .... Рт кгс1см* 7,9-17,2 0,5-14 3 10,5 22,5
Параметры воздуха перед воздухонаправ- ляющим устройством: температура . . . °C 153-162 48-52
давление . . г . лк мм вод. ст 16-21 1,4-15,3 —
Давление распыли- вающего пара . . . Рп кгс 1см* — 1-0 6 6 0
Расход распылива- ющего пара .... DP кг/ч — 7-0 20 0 0
Разрежение в топке Лт мм вод. ст 2 — 1-2
Сопротивление воз- духонаправляющего устройства △А 18-23 1-13
Коэффициент из- бытка воздуха в топке а 1,25-1,23 2,1-1,15 2,1-1,1
Скорость воздуха в узком сечении амбра- зуры чу м1сек 7,6-11,5
Коэффициент мест- ного сопротивления, отнесенный к полно- му сечению амбра- зуры С 6,6-5,5
Тепловое напряже- ние топочного объема <7г? М кал1м3ч 750-1140 70-430 —
Потеря тепла от хи- мической неполноты горения <И % 0,5-1,3 Менее 1 Менее 1
Максимальная про- изводительность . . ^шах кг 1ч 300 — —
Предел регулирова- ния % 75—100* 15-100 30-100
* Набор шайб диаметром 0,8; 1; 1,2; 1,8 и 2 мм.
Таблица 7-29
Типы топочных устройств вспомогательных котлов
Типы топочного устройства Тип форсунки Название топочного устройства (фирмы) Место установки — суда типа
С механическими нерегулируемыми форсунками Механическая нере- гулируемая <Монарх> (ФРГ) «Повенец», «Анди- жан», «Волголес», «Ладогалес», «Сим- ферополь» и др.
Типы топочного устройства Тип форсунки Название топочного устройства (фирмы) Место установки — суда типа
С механическими нерегулируемыми форсунками «Унитерм» (ФРГ) «Эльва» и др.
То же «Дальборг» (ФРГ) «Дивногорск», «Бе- лорецк», «Ленино- горск» и др.
» «Вайстаунг» (ФРГ) «Муром»
С механическими регулируемыми фор- сунками Механическая с об- ратным сливом — «Омск» и др.
Плунжерная меха- ническая — «Тисса» и др.
Паромеханическая — Отечественные с котлами КВС, КВВА
С вращающимися форсунками Вращающаяся (ро- тационная) «Сааке» (ФРГ) «Михаил Калинин», «Джанкой», «Угле- уральск»
То же «Жильбарко» «Мичуринск», «Фрязино»
» «Пегасус» (ФРГ) «Ингур», «Игарка- лес»
» «Рэй» «Краснодон»
> G-150 (ГДР) «Выборг»
» ЦНИИМФ (с паро- вым приводом) «Донбасс»
Таблица 7-30
Характеристики топочного устройства «Монарх» (рис. 7*27)
Тип топочного устройства Производи- тельность форсунки, кг/ч Допусти- мая вязкость топлива при t топл. 50°С, °Е Мощность электро- двигателя, кет Миним. мощность эл. подогревателя топлива, кет
на переменном токе на постоян- ном токе одно сопло два сопла
LND LNE 0,84-4,7 2 0,185
LOD LOE 1,75-3,5 2 0,185 — —
L1D LIE 3,5-8 2 0,185 — —
L2D L2E 8-15 2 0,185 — —
L3D L3E 15-29 2 0,185 — —
L4D — 29-43 2 0,37 — —
L5D — 43-58 2 0,37 —
L6D 58-82 2 0,5 — —
L7VZD — 82-117 2 1,6 — —
L8VZD — 117-135 2 2,5 — —
M2VD M2VE 8-15 10 0,37 0,4 0,6
M3VD M3VE 15-29 10 0,37 0,8 1,2
M4VD — 29-43 10 0,5 1,2 1,7
M5VD — 43-58 10 0,5 1,8 2,4
M6VD — 58-82 10 0,736 2,5 3,3
M7VD — 82-117 10 1,6 3,4 4,7
M8VD — 117-235 10 2,5 3,4 4,7
Рис. 7-27. Топочное устрой-
ство „Монарх**:
1 — всасывающий патрубок
форсуночного насоса; 2 — вин-
товой форсуночный насос; 3 —
корпус топочного устройства;
4 — электрический подогрева-
тель мазута; 5 — электромаг-
нитные клапаны; 6 — подсое-
динительная коробка; 7 — мас-
ляный фильтр; 8 — вентилятор;
9 — электромотор; 10 — фото-
элемент; 11 — диффузор; 12 —
форсунки (сопла); 13 — фланец
Характеристики топочного агрегата
«Унитерм»
Марка форсунки Производительность форсунки (QP = 9700 ккал!кг), кг[ч Допустимая вязкость топлива при t топл. 50°С, °Е Мощность электро- двигателя, кет Номинальная мощ- ность эл. подогрева- телей топлива, кет
U8 8,3 10 0,2 0,8
U14 14,5 20 0,3 0,8
U20 20,5 20 0,3 1,5
изо 31,0 40 0,4 1,5
U35 36,0 40 0.37 2,4
U50 51,5 40 0,65 4,5
U60 62,0 45 0,65 4,5
U100 103 45 1,6 4,5
U35/50 51,5 45 0,65 2,4
U60/100 103 45 1,6 4,5
U75/150 155 45 1,6 4,5
Рис. 7-28. Вращающаяся форсунка SKV
(, Сааке-):
1 — крыльчатка вентилятора дутья; 2 — рас-
пиливающий стакан; 3 — электродвигатель
привода стакана, крыльчатки и вентилятора;
4 — канал подачи мазута; 5 — воздушный
шибер
Таблица 7-32
Характеристики вращающихся форсунок
«Сааке» (рис. 7-28)
Марка форсунки Производи- тельность по топливу, кг/ч Потреб- ляемая мощность, кет
номин. миним.
SKV2 15 2 0,13
SKV3 30 5 0,13
SKV10 100 15 0,60
Марка форсунки Производи- тельность по топливу, кг 1ч Потреб- ляемая мощность, кет
номин. | миним.
SKV20a SKV40a SKV60 SKV200 SK60 SK100 SK150 SK250 SK300 Примечани сунки типа «Саак и ГДР (табл. 7-29 2. Отечественны* щихся форсунок котлах судов тип табл. 7-29). 3. Расход топле ется при помог (рис. 7-29), котор тором, получающк циального реле, е скую схему. На установлены сол' крываются тольк< в топке (от запал 200 400 600 1000 600 1000 1500 2500 3000 я: 1. В] ;е> изго '). ! KOHCT примени а «Дон 1ва и ци кок ый упрг гм импу жлючен! ТОПЛИВЕ еноидны j после ьной фо 35 50 80 120 70 120 150 150 150 эащающ ТОВЛЯЮТ рукции ются нг басс> и воздуха шаунд-р 1вляется льс ОТ J ЮГО в юм тру е клал появле рсунки), 1,1 2,2 4,5 7 1,5 2,2 3 4,5 4,5 иеся фор- ся в ФРГ вращаю- 1 главных др. (см. изменя- •егулятора сервомо- гифферен- >лектриче- бопроводе [аны — от- !НИЯ ОГНЯ
Таблица 7-33
Характеристики топочного устройства
типа «РЭЙ»
Марка форсунки Производи- тельность, кг!ч ^ном» квт
миним. номин. двига- теля подогре- вателя топлива
0000 1,8 9,0 0,095 —
000 1,8 9,0 0,093 —
00 3,6 9,0 0,186 —
0 7,2 18 0,186 ——
1 14,5 40 0,372 1,0
2 18 54 0,372 1.0
3 29 79 0,372 2,0
5 36 119 1,34 2,0
6 43 181 1,42 5,3
7 54 242 1,5 5,3
8 90 362 2,23 5,3
9 127 570 3,72 5,0
10 180 760 5,58 5,0
12 270 1160 5,58 —
Испытание форсунок. Производи-
тельность форсунок. Несимме-
тричность струи, образование крупных
капель, неправильный конус распыла,
коксование каналов и амбразуры, утечки
Рис. 7-29. Компаунд-регулятор к форсунке SKV:
1 — рукоятка ручного управления; 2 — топливный клапан; 3 — сервомотор; 4 — воздушный
шибер; 5 — управляющая регулируемая лента
Рис. 7-30. Стенд для испытания форсунок:
а — конуса распыла; б — производительности;
1 — насос; 2 — манометр; 3 — форсунка; 4 — камера; 5 — бак на весах (или мерный); 6 —
цистерна
и др. ненормальности в распыле топлива
происходят в результате износа распи-
ливающих шайб, некачественной обра-
ботки и состояния деталей (некачест-
венная шлифовка, царапины, риски, за-
усенцы и др. дефекты поверхностей,
омываемых топливом) или загрязнения
каналов. После устранения дефектов
форсунки испытывают на стенде
(рис. 7-30).
Производительность фор-
сунки
D , 36006 I Г р .
в = ф —f— I/ -— кг/ч,
* г гисп
где b — расход воды, определяемый
по мерному баку за время
(t сек) испытания, кг\
р и рисп—давление мазута перед фор-
сункой соответственно специ-
фикационное и во время
испытания, кгс[см\
ф — поправочный коэф., опреде-
ляемый по форсунке, произ-
водительность В которой из-
вестна
Неполадки в работе мазутных топок и их причины
Признаки неисправности Причины
Пульсация и хлопки пламени Шипение и потухание факела Коксование форсунок Коксование входного футеровоч- ного кольца топки Коксование стенок и пода топки и водогрейных трубок Горение сажи в газоходах Выбрасывание пламени и дыма из топки и неплотностей обшивки Высокие температура подогрева топлива, скорость воздуха; колебание давления и обводнение мазута, неправильная установка диффузора и форсунки Вода в мазуте неравномерно распределена Недостаточный расход воздуха, неправильная уста- новка диффузора и форсунки Неправильная установка диффузора и форсунки (отодвинута назад); неправильная форма и недоста- точное сечение футеровочного кольца, неудовлетвори- тельное состояние воздухонаправляющих устройств Сжигание высоковязких мазутов, удар факела Загрязнение газоходов, работа с высоким избыт- ком воздуха, чрезмерная форсировка котла Недостаточный расход воздуха, неправильный пуск топки
ВНУТРИКОТЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Сепарация пара
Таблица 7-35
Нормы качества котловой воды
Показатель качества воды Единица измерения Типы котлов
огнетруб- ные комбини- рованные водотрубные
до 20 ата от 20 до 40 ата от 40 до 60 ата
Общее солесодер- жание « . • ' . Хлориды Щелочное число. . Щелочность . . . Фосфатное число Нитратное число Жесткость остаточ- ная Примечани мг/л мг/л С1, мг-экв/л мг/л мг-экв/л з мг/л РО4 мг-экв/л мг/л мг-экв/л мг-экв/л е. Величины по; 13 000 8 000 224 150-200 3,7-5 10-30 0,3-0,9 75-100 0,9-1,2 0,4 казателей в 3000 1200 34 150-200 3,7-5 10-30 0,3-0,9 75-100 0,9-1,2 0,2 таблице мак 3000 1200 34 150-200 3,7-5 10-30 0,3-0,9 75-100 G,9—1,2 0,2 :симальные. 2600 500 14 100-150 2,5-3,7 20-40 0,6-1,3 50-75 0,6-0,9 0,05 300 30 0,85 50-100 1,2-2,5 30-50 0,9-1,6 25-50 0,3-0,6 0,02
Таблица 7-36
Допустимое солесодержание пара
Давление пара в котле, атм Общее солесодержание пара, мг/кг
20-60 Выше 60 До 0,3 „ 0,2
Унос солей котловой воды
Причина загрязнения пара
Рекомендации по снижению уноса
Капельный унос: высокие местные скорости
пара и фонтанирование пароводяной смеси из
отдельных подъемных труб, малая высота па-
рового объема
Вспенивание: отклонение от норм по щелоч-
ности, установленных для котловой воды, уве-
личение примесей в котловой воде, особенно
шлама, продуктов коррозии и масла
Растворимость солей в паре: повышенный
унос при давлениях > 45 ата
Проверить исправность дырчатых листов
(верхнего и нижнего), отбойных листов,
снижение уровня воды
Следить, чтобы качество воды соответ-
ствовало нормам; следить за плотностью
конденсатора по воде и воздуху
Вести деаэрацию питательной воды
Поддерживать щелочное число в преде-
лах нормы
Примечание. Величина уноса солей с ларом зависит от концентрации солей
в котловой воде, уровня воды в паровом коллекторе и паропроизводительности.
Таблица 7-38
Характеристики сепарационных устройств судовых котлов
Тип котла и судна Производит, котла, п'ч Рабочее давле- ние, ата Размеры пароводя- ного коллек- тора Высота парового объема, м Паровая нагрузка, Тип сепарирующего устройства Критическое солесо- держание, мг/л Влажность пара, %
зеркала испа* рения, кг!м*‘Ч парового объема, кг1м3'Ч
Длина, м & <У S со S
Огнетрубный ко- тел — п/х «Отто Шмидт» . . . . , . 3,5 16 3,6 4,2 0,92 310 420 Щелевая 1800 0,5-1
Комбинированный котел — суда типа «Первомайск» . . . 3,5 16 2,1 3,6 1,00 580 840' паросборная труба То же 5000 0,5-1
Секционный котел- суда типа «Шкипер Гек» Однопроточные кот- лы — суда типа «Ле- нинский комсомол» 6,5 17 4,5 1,1 0,55 2 660 5000 1-2
25 45 4,9 1,3 0,52 3950 8 200 Погруженный 500 0,3-0,5
Танкеры типа: «Прага» .... 34 45 5,2 1,3 0,48 5050 10 300 дырчатый щит То же 500 0,015
«Джузеппе Гари- бальди» . . . 26 48 4,6 1,3 0,60 4100 7 570 500 ~0,015
«Мир» 29,5 49 4,8 1,3 0,58 5340 10 000 500 0,015
<Труд» 28,5 52 4,9 1,2 0,60 — 9 320 Внутрикол- 5000 0,004
«Дружба» . . . Суда типа «Сергей Боткин» 32 52 5 1,2 0,60 10 000 лекторные циклоны То же 5000 0,004
13 37 4,2 1,2 0,60 - 5 000 5000 0,004
Накипеобразование
Накипе- и шламообразующие соли, виды отложений
Таблица 7-39
Анионы (в избытке) мг-экв!л Катионы
Са2 + Mg2 + Fe2+, Fe3 +
Соль Вид отложений Соль Вид отложений Соль (или окисел) Вид отложений
HCOjf soj- Sio|- ОН- 8Юз“ и ОН~ НРО2~ > Sq2“ 4-Si0|“ РО^“ и ОН- (в норме) РО^- > 2,5 ОН“ < < 0,06РО^“ Примечания: 1. В плотной накипи. 2. Если концентрация сс в виде плотной прочной н: 3. Во избежание наки (табл. 7-35), соблюдая при CaCOs СаСО4 CaSiO3 Са (ОН)а CaSiO3 и Са (ОН)а СаНРО4 ЗСа3 (РО4)а Са (ОН)2 То же кислой среде соли вы; ►лей в воде превосход» 1кипи; если — вследств пеобразования при этом рекомендуемые Накипь, плотная, прочная Накипь плотная, более прочная Накипь плотная, очень прочная Шлам — накипь непрочная То же Накипь плотная, прочная Шлам, очень слабо при- кипающий То же [еляются, главнь it их растворим ие избытка сос периодическом соотношения м< MgCO3 MgSO4 MgSiO, Mg (OHa) 2Mg (SiO3)a Mg (OH)a MgHPO4 Mg (OH), To же >im образом в виде твер, [ость вследствие ynapi ►тветст вующего аниона, вводе реагентов, еле, гжду фосфатным и щс Накипь плотная, прочная Хорошо растворим Шлам при- кипающий То же Шлам слабо прикипающий Шлам при- кипающий См. выше То же дой плотной нак 1вания, то они то выпадают i дует выдержи! злочным числал Na2SiO3-Fe2 (SiO3)3 Fe (ОН)а Fe (ОН)3 FeOxX XFeaO3 FeFeOs и Fe (FeOa)a NaFePO4 :ипи, в щелочной — в виде i откладываются на поверх: з виде шлама. зать нормы качества ко <и. Накипь плотная, прочная То же Накипь — шлам Накипь плотная, прочная шлама или не- ности нагрева тловой воды
Растворимость накипеобразующих солей
при различных температурах (давлениях) котловой воды (в мг)л)
Соли Давление, ama/температура °C
1/100 10/179 20/211 40/249 60/274
Fe (FeO)a Са (ОН)а CaSO< СаСО3 Mg (ОН)а ЗСа8 (РО4)а Са (ОН)а В среде рН-7 рН-9 0,965 600 670 24 4,35 8-10“ 3 0,515 100 134 19,5 3,5 7-10“ 3 0,21 -10~3 0,345 80 62 17,2 2,7 5,9-10“ 3 0,18-10“ 3 0,242 33 15,2 0,73 4-10-3 0,1510-3 0,221 28 13,9 0,7 2,3-10~3 0,12-10—3
Циркуляция воды в котлах
Повреждения кипятильных трубок ляции, происходят из-за образования
котлов, связанные с нарушением цирку- в них свободного уровня воды.
Таблица 7-41
Характер повреждений слабонапряженных трубок
при образовании свободного уровня
Области температур газов Характер повреждений
Выше 400° С Перегрев металла и разрыв трубок выше свободного уровня воды
Ниже 400° С Кольцевые трещины трубок на границе пара
Таблица 7-42
Внешние признаки образования свободного уровня в трубах
(до появления повреждения)
Участки кипятильных труб Характер отложений
Входные участки В районе свободного уровня Твердая, бугристая накипь; вторичная накипь из шлама (при малых скоростях воды) Солевые отложения повышенной толщины (растворимые соли)
Причины нарушения нормальной циркуляции воды
в кипятильных трубках
Изменение условий циркуляции Причины Рекомендации
Уменьшение движущего напора в отдельных трубках вследствие: неравномерного тепло- восприятия трубками повышения экономайзер- ного участка подъем- ных труб Увеличение гидравличе- ского сопротивления: опускных труб подъемных труб Примечание. Допу трубы определяют по форм] где Лоп — высота воды над Ю'оп — скорость воды в V — удельный вес во; 1) Неравномерная отдача тепла факелом; 2) задевание факелом от- дельных трубок; местное шлакование или закрытие нижних участков трубок; 3) снижение тепловосприя- тия из-за внутренних и на- ружных загрязнений 1) Снижение температуры питательной воды; 2) неравномерное распре? деление воды в верхнем кол- лекторе; 3) охлаждение опускных труб вследствие поврежде- ния изоляции 1) Парообразование вслед- ствие нарушения изоляции труб, расположенных в газо- ходах; 2) резкое снижение давле- ния и вскипания воды в опускных трубах; 3) захват пара из подъем- ных труб; кавитация при снижении уровня воды в котле 1) Различие в погиби от- дельных труб; 2) неравномерное отложе- ние шлама по длине нижних коллекторов; 3) отложение накипи и уменьшение проходного се- чения труб стимую (минимальную) высот <ле . , _ on >1,5 — г, on ’ 2g * опускными трубами (расчетна опускных трубах, м/сек\ 1Ы, /сг/жз. 1) Проверить работу форсу- нок, следить за факелом в про- цессе эксплуатации; 2) следить за образованием шлаковых отложений; 3) предупредить образование загрязнений трубок (банение, нормальный внутрикотловой ре- жим) 1) Поддерживать нормальную температуру питательной воды; 2) перед закрытием котла про- верить чистоту отверстий рас- пределительной трубы; 3) перед пуском котла прове- рить состояние изоляции опуск- ных труб 1) Проверить состояние изоля- ции опускных труб; 2) избегать резких изменений нагрузок, проверять состояние перегородок между подъемными и опускными трубами; 3) проверить допустимое пре- вышение уровня воды над опускными трубами 1) Не допускать изменений по- верхности котла при ремонте без предварительного расчета циркуляции; 2) проверять отложение шла- ма и в случае необходимости предусмотреть дополнительные продувочные устройства; 3) поддерживать внутрикот- ловой режим в пределах норм, очистка труб во время ремонта у на входе воды в опускные 1Я), мм;
Скорость воды в опускных трубах
1Ожно определить по кратности цирку-
ляции, предельно возможной для дан-
;ноГо типа котла.
Определение действительного уровня
({оды при набухании. Величина повыше-
ния уровня воды в коллекторе над
уровнем воды в водоуказательном
стекле определяется из выражения
△Л = Лв | —--1 | см,
Von /
где Лв — высота слоя котловой воды,
через который барботирует
пар, см\
у и уоп — удельные веса котловой воды
и пароводяной смеси, кг/<ш3.
Удельный вес пароводяной смеси за-
висит от давления пара и объемного-на-
( м2 \
пряжения зеркала испарения (7В>—о—/
или приведенной скорости пара, т. е.
Рис. 7-31. Зависимость удельного веса пароводя-
ной смеси от приведенной скорости пара
да = зЙб<Рис-7'31)-
Коррозия котлов и ее предупреждение
Таблица 7-44
Виды и предупреждение коррозии котлов
Элементы котла и признаки коррозии Причины и тип химических реакций Меры предупреждения
Пароперегреватели и эк- ранные трубки. Присутствие в паре свободного водорода Входные участки трубок экономайзера (язвы); при повышенном кислородосо- держании (>0,3 мг/л) — все зоны нагревательной поверх- ности Пароводяная 3Fe 4- 4НгО * FesO4 4- 4Н2; Fe 4- НгО -*• FeO 4- Н2. Ско- рость реакций возрастает с повышением температуры пара (>400° С) Кислородная Возрастает с увеличением тепловых нагрузок. Наличие хлоридов в воде увеличи- вает, а фосфатов и едкого натра снижает скорость кор- розии Поддержание специфи- кационной величины пере- грева пара, нормальная ско- рость подъема пара, высокие скорости пара (пароперегре- ватель) и циркуляции (экранные трубки), преду- преждение коксования тру- бок экрана и притопочного пучка Деаэрация воды, устране- ние подсосов воздуха (кон- денсатор, насосы, ПНД и др.) Ввод гидрозина, сульфита натрия (с присадкой хло- рида никеля 0,01%)
Элементы котла и признаки коррозии Причины и тип химических реакций Меры предупреждения
Входные участки трубок экономайзера (язвы); при по- вышенном кислородосодер- жании (> 0,3 мг/л) — все зоны нагревательной поверх- ности Коррозия медных сплавов (арматура, трубопроводы) Разрушение защитных пле- нок и конструкционных ма- териалов Заклепочные соединения, отбуртовки и т. п. То же Испарительные и экранные пучки трубок, нижние кол- лекторы Поверхности в области вы- соких температур Углекислотная Разрушение защитных пле- нок, наличие свободной угле- кислоты и понижение pH Ускорение процесса вызы- вается коррозионными па- рами медь — железо Аммиачная Продукты коррозии меди усиливают другие виды кор- розии Кислотная Гидролитическое разложе- ние солей и образование кислот Щелочная Электрохимическая корро- зия при высоких местных концентрациях щелочности Межкристаллитная Наличие в котловой воде гидратной щелочности. Хруп- кость металла вызывается также образованием водо- рода в процессе коррозии Подшламовая (язвенная, «ракушечная» ) Развивается за счет окис- лов железа и меди Коррозия в области высоких температур газа (ванадиевая) Окисли V2O5 являются сильными катализаторами. Образование на стенках тру- бок отложений сернистых соединений (Na2SO4 и др.), золы и несгоревшего топ- лива Деаэрация, устранение пе- реохлаждения конденсата, повышение воздушной и во- дяной плотности конденса- тора Удаление карбонатов из питательной воды (ионнооб- менные фильтры), примене- ние реактивов, не содержа- щих карбонаты Снижение присосов воз- духа, применение присадок сульфита натрия Низкие концентрации со- лей в конденсате, питатель- ной и котловой воде Поддержание в котловой воде рекомендованных соот- ношений между избытком фосфатов и гидратов, низкой гидратной щелочности (до нуля при РС>4<82 мг/л) Поддержание чисто фос- фатного режима, возможно низких значений гидратной щелочности, концентрации нитратов в котловой воде — 50% от гидратной щелоч- ности Очистка от накипи продук- тов коррозии и шлама; предупреждение поступления в котел продуктов коррозии, щелочной коррозии Тонкий распыл топлива, низкий коэффициент избыт- ка воздуха, исключение слу- чаев работы топки с недо- статком воздуха (низкие на- грузки); сепарация и от- стаивание топлива, примене- ние присадок, периодические банение и мойка
— Элементы котла и признаки коррозии Причины и тип химических реакций Меры предупреждения
Воздухоподогреватель, эко- номайзер Коррозия в области низких температур газа Электрохимическая корро- зия и налипание летучей золы при температурах сте- нок ниже «точки росы». Наивысшая «кислотная точ- ка росы», дымовых газов при а = 1,14- 1,2 Подогрев воздуха в воз- духопроводах, малый коэф- фициент избытка воздуха (а-1,01 4-1,02), присадки к топливу
Внутрикотловое корректирование состава воды
Таблица 7-45
Реактивы и их назначение
Режим Реактивы и способы, применяемые для предупреждения
накипи вспенивания коррозии щелочной хрупкости
Фосфатно-щелоч- ной для котлов дав- лением 40 атм Фосфатно-ни- тратный для кот- лов с давлением выше 40 атм Тринатрий- фосфат, едкий натр, сода Тринатрий- фосфат, едкий натр Снижение соле- содержания котло- вой воды, содер- жания солей, жест- кости, масла и кислорода в пита- тельной воде То же Едкий натр и фосфаты для под- держания соотно- шения хлоридов и щелочного числа в пределах трех-че- тырех То же Ограничение со- держания щелочи (см. нормы на кот- ловую воду) Нитрат натрия для поддержания соотношения NaOH NaNO3 *
Примечание. Фосфатно-нитратный режим следует применять также для кот- лов низкого давления, в воде которых не выдерживается нормированное соотношение щелочного числа и хлоридов.
Таблица 7-46
Реактивы для корректирования состава котловой воды
Реактив ГОСТ или ТУ Упаковка, вес Содер- жание реак- тива, % Показатель для реактива
Противонакипин (антидепон) Едкий натр техни- ческий Сода кальциниро- ванная техническая МРТУ 3196-0,85-64 ГОСТ 201—58 сорт А » Б ГОСТ 5100-64 Фанерные бочки 50 кг Стальные бочки 100—200 кг Бумажные мешки до 50 кг 95 92 95 Осадочный эквива- лент—140; щелочной -240 42,2 мг/л 43,5 мг]л 56 мг/л
Реактив ГОСТ Упаковка, вес Содер- жание реак- тива, % Показатель для реактива
Тринатрийфосфат Натрий азотнокис- лый (натриевая се- литра) ГОСТ 201-58 ГОСТ 828—68 сорт I » II Бумажные мешки 35—45 кг\ бочки 250 кг Бумажные мешки 40—50 кг, бочки 100— 200 кг 23,7 98-88 133 мг]л 43
Эквиваленты реактивов. Осади-
тельный эквивалент реактива —
его количество в граммах, необходимое
для осаждения солей некарбонатной
жесткости с концентрацией 1 мг-экв1л
из 1 т воды (или для осаждения солей
в количестве 1 г-экв).
Щелочной эквивалент реак-
тива— его количество в граммах, не-
обходимое для повышения щелочности
воды на 1 мг-экв!л в 1 т воды.
Таблица 7-47
Осадительные и щелочные эквиваленты реактивов
при корректировании состава котловой воды
(С — концентрация химически чистого активного вещества в товарном реактиве, %,
ш — степень гидролиза соды, доли)
Реактивы Осадительный эквивалент Эо, г для некарбонатной жесткости Щелочной эквивалент ‘Эщ’ г
кальциевой магниевой
Едкий натр технический Сода кальцинированная техническая Тринатрийфосфат — при щелочности воды (в мг-экв/л) от концентрации фосфатов (в мг-экв/л): >42% То же, <42% Натрий азотнокислый для поддержания его концентрации в 50% от NaOH Примечание. Степень гидролиза висимости от давления пара по данным тг Не осаждает 53 40 40
0,01 С 53 0,01 С 53
0,01 С (1 - т) 29,5 0,01 С-т Не осаждает 31,7 0,01 Ст 75
0,01 С 31,7 0,01 С 75,5
0,01 С 1 кальцинированн |бл. 7-48. 0,01 С ой соды опреде; 0,01 С 42,5 0,01 С (условно) тяется в за-
Таблица 7-48
Степень гидролиза кальцинированной соды
Давление в парово- дяном коллекторе котла, кгс/см* 5 8 9 10 11 12 13 14 15 20 30 50
Степень гидролиза, доли 0,10 0,30 1 0,36 1 0,41 0,46 0,50 0,55 0,59 0,635 0,78 0,90 0,98
Таблица 7-49
Расход реактивов для корректировки состава котловой воды
в зависимости от ее режима
с?в — вес воды в котле, т; 'D^, ^п.в, ^пр, DK, D — соответственно расход доба- вочной, питательной и продувочной воды, конденсата и паропроизводительность котла, r/ч; р — продувка котла в долях от паропроизводительности D; Эо и Эщ — оса- дительный и щелочной эквиваленты; жесткость, мг . экв/л: /W"’в—общая питательной воды; Жк—карбонатная; и — некарбонатная добавочной воды и конденсата; котловой воды; щелочность котловой воды, мг* экв/л: Шк— заданная по нор- f з мам, Щк — фактическая; РО4 —заданный по нормам избыток фосфатов в котловой воде, мг. экв/л:
РО®- = [ро|- 1кв WKB J общ н ♦
здесь [РО’"]Х- замеренная концентрация фосфатов в котловой воде.
Применяемый реактив Период ввода реактива Расход реактива, кг/сутки
Щелочно-фосфатный режим котловой воды
Антйдепон То же При заполнении котла При работе котла 0,024 [э0(одЖ“ + Ок^) +
При корректирова- нии щелочности кот- ловой воды + ^Пр^к] о = 0.001<?вэш(щк-<)
Тринатрийфосфат Сода или едкий натр Натрий азотнокис- лый Тринатрийфосфат Щелочно-фосфатный При заполнении котла То же » При работе котла нитратный режим С = 0,0010В0,16Э0Ж£- в О = 0,001GB [о,84Эщ«'?- в+ ЭщЩк] О = 0,001 Овэщщк О = 0,024 [o,16Dn вж£[- в + ОпрРО®-] Эо или О = 0,024D30 [(1 + р) 0,16/Крв +
+ РР<?4_]
Сода или едкий натр Натрий азотнокис- лый То же O = 0,024 [0,84Dn ВЭО+ WbJ или G = 0.024D Г(1 + р) 0,84Э()+ рЩЭ] L U Ik Ш, 1 О - 0,0240прЩкЭщ пли О = 0,024рОЩкЭщ
Дозирование противонакипина (антидепона) при заполнении котла водой
после котлоочистки или смены воды (кг[т воды)
Некарбонатная жесткость воды, мг'ЭКв’л^ Заданная щелочность котловой воды, мг-экв!л
2,5 3,5 1 5 7,5
0,2 0,6 0,8 1,2 1,8
1 0,7 1,0 1,3 1,9
2 0,9 1,1 1,5 2,1
3 1,0 1,3 1,6 2,2
4 1,1 1,4 1,7 2,4
5 1,3 1,6 1,9 2,5
6 1,4 1,7 2,1 2,6
7 1,6 1,8 2,2 2,8
8 1,7 2,0 2,3 2,9
9 1,8 2,1 2,4 3,0
10 2,0 2,2 2,6 3,2
Пример. Котел а водосодержанием 20 т заполнен водой с некарбонатной жест-
костью 10 мг-экв/л.
Щелочность котловой воды должна быть 5 мг-экв!л (щелочное число 200). Из
табл. 7-50 находим, что на 1 т воды расход противонакипина составит 2,6 кг; для за-
полнения котла требуется 2,6X20, т. е. 52 кг противонакипина.
Таблица 7-51
Дозирование противонакипина (антидепона) при работе котла, кг
Некарбонатная жесткость, мг • экв! л Расход добавочной воды, т
1 2 3 1 1 4 1 5 1 1 6 1 7 1 8 9 10
1 0,1 0,3 0,4 0,6 0,7 0,8 1,0 1,1 1,3 1,4
2 0,3 0,6 0,8 13 1,4 1,7 2,0 2,2 2,5 2,8
3 0,4 0,8 1,3 1,7 2,1 2,5 2,9 3,4 3,8 4,2
4 0,6 1,1 1,7 2,2 2,8 3,4 3,9 4,5 5,0 5,6
5 0,7 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0
6 0,8 1,7 2,5 3,4 4,2 5,0 5,9 6,7 7,6 8,4
7 1,1 2,0 3,0 3,9 4,9 5,9 6,9 7,8 8,8 9,8
8 1,1 2,2 3,4 4,5 5,6 6,7 7,8 9,0 10,1 11,2
9 1,3 2,5 3,8 5,0 6,3 7,6 8,8 10,1 11,3 12,6
10 1,4 2,8 4,2 5,6 7,0 8,4 9,8 11,2 12,6 14,0
Таблица 7-52
Расход противонакипина (антидепона)
на подщелачивание котловой воды, кг
Щелочность котловой воды, М2'экв! л Расход воды, т
1 2 3 4 5 .6 7 8 9 10
1 0,2 0,5 0,7 1,0 1,2 1,4 1,7 2,0 2,2 2,4
2 0,5 1,0 1,4 1.9 2,4 2,9 3,4 3,8 4,3 4,8
2,5 0,6 1,2 1,8 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8 5,4 6,0
3,0 0,7 1,4 2,2 2,9 3,6 4,3 5,0 5,8 6,5 7,2
3,5 0,8 1,7 2,5 3,4 4,2 5,0 5,9 6,7 7,6 8,4
4,0 1,0 1,9 2,9 3,8 4,8 5,8 6,7 7,7 8,6 9,6
5,0 1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0
6,0 1,4 2,9 4,3 5,8 7,2 8,6 10,8 11,5 13,0 14,4
7,0 1,7 3,4 5,0 6,7 8,4 10,1 11,8 13,4 15,1 16,8
7,5 1,8 3,6 5,4 7,2 9,0 10,8 12,6 14,4 16,2 18,0
Пример. Суточный расход добавочной воды составляет 6 т, и екарбонатная л «ест-
кость ее 2 - иг . экв/л; размер продувки 5 т/сутки, щелочность котловой воды
5 мг-экв/л. П( э табл. 7-51 находят вес противонакипина для умягчения добавочной
воды — 1,7 кг. по табл. 7-52 ! вес противонакипина для восполнения потерь щелочи
с продувкой — I 5 кг, Общий суточный расход противонакипина равен 1,7+6= 7,7 кг.
Таблица 7-53
Виды продувки в зависимости от способа отвода воды
Продувка Отвод воды из котла Контроль за количеством отводной воды Соотношение концентрации солей между продувками Рекомендуемый ввод реактивов в котел
Периодиче- ская Непрерыв- ная Периодическая (1 раз в сутки) Непрерывный (через дроссель- ную шайбу) По анализу кот- ловой воды и во- доуказательному стеклу По анализу котловой воды Переменное Постоянное в заданном соотно- шении (см. табл. 7-35) Порциями в меж- продувочный период Непрерывный, про- порционально подаче питательной воды
Величина продувок котлов
Таблица 7-54
Тип котла Добавочная вода Величина продувки
Огнетрубные, комбиниро- ванные, водотрубные Водотрубные Пресная Умягченная Дистиллят Не более 5% Не более 2% » » 0,5%
Определение величины продувки. От-
носительная величина продувки
£*П. в
Ср-Сп.в
•100%,
где Сп, Сп. в, Ср — соответственно фак-
тические показатели
пара, питательной и
продувочной (котло-
вой) воды (по нор-
мам).
Показатели, по которым определяется
величина продувки: хлориды, щелоч-
ность (или щелочное число), фосфаты,
нитраты и концентрация шлама.
Количество выдуваемой из котла
воды чаще всего определяется по содер-
жанию в котловой воде хлоридов (см.
табл. 7-35). Остальные показатели ре-
гулируются вводом необходимого коли-
чества реактивов (см. табл. 7-49).
При периодической продувке коли-
чество удаляемой воды устанавливается
за промежуток времени, при котором
показатели котловой воды не снижаются
ниже допустимых при максимально воз-
можном удалении воды (по указателю
уровня воды в котле).
Если продувка производится один раз
в сутки, то
£)Пр = 240р£) кгIсутки,
где D — паропроизводительность котла,
т/ч.
При определении величины продувки
котла по показателям качества воды,
увеличение количества солей в паре
(унос) будет приводить к снижению
величины продувки.
При значительном уносе примесей
насыщенным паром последние будут
откладываться в пароперегревателе, что
может привести к его аварии или сни-
жению перегрева пара.
При поступлении продуктов коррозии
с питательной водой или образовании их
Р =
в самом котле обеспечение безнакипного
режима возможно за счет повышенной
продувки котла. Количество отводимой
воды при продувке из котла типа
КВГ-25 составляет 1000—1200 кг.
Количество примесей в воде или паре
определяется методом титрования или
электрическими соленомерами.
При непрерывной продувке диаметр
трубопроводов выбирают из расчета ско-
рости воды примерно 2 м/сек. Диаметр
игольчатого клапана обычно принимают
5—6 мм.
Диаметр шайбы определяют из урав-
нения
£>пр = ЗбООаГ/ 19.62ДЯТ,
где РПр — количество продувочной воды,
кг/ч\
а — коэффициент расхода, рав-
ный 0,62;
F — площадь сечения шайбы,
равная 0,785 d^ , -и2;
ДЯ — перепад давления на шайбе,
мм вод. ст.\
у — удельный вес воды, кг/м3.
Диаметр шайбы dm должен быть не
менее 2 мм.
В тех случаях, когда сечение шайбы
менее 2 мм, необходимо установить по-
следовательно несколько шайб (ДЯ рас-
пределится пропорционально числу
шайб).
Шлам ©удаление. Для непре-
рывного удаления шлама в котлах
с давлением не более 16 ата приме-
няются шламоудалители. Снижение
концентрации шлама, особенно в слу-
чаях, когда возможно попадание масла
в котлы, предупреждает образование
вторичной накипи.
Термосифонное шламоудаление осно-
вано на разности уд. весов в подъемных
и опускных трубках контура. Потери
тепла при этом способе составляют
0,5—1%.
Импульсное шламоудаление действует
за счет падения давления в питательном
трубопроводе при работе поршневого
питательного насоса. Диаметры шламо-
удалителей принимают 200—300 мм
(в зависимости от производительности
котлов, качества питательной воды и
частоты их периодической продувки).
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ КОТЛОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Таблица 7-55
Внешние признаки неудовлетворительной эксплуатации котлов
Признаки Причины Дефекты и повреждения
Солевые отложения на на- ружных поверхностях котла и арматуры Накипь на поверхностях нагрева Солевые отложения на внутренних поверхностях труб пароперегревателя Накипь на внутренних по- верхностях экономайзера Красно-бурый оттенок на- кипи на всей поверхности (в отличие от обычного жел- того или светло-серого цвета) Красно-бурый оттенок на- кипи в отдельных местах во- дяного объема коллекторов и труб; темно-бурый налет на стенках парового объема Накипь светлого цвета, легко отделяемая Нарушение плотности со- единений Нарушение водного ре- жима Нарушение водного режи- ма, неудовлетворительная се- парация пара Питательная вода низкого качества (высокие подсосы морской воды в конденса- торе и потери конденсата) Поступают продукты кор- розии с питательной водой Интенсивная коррозия из- за плохой деаэрации пита- тельной воды Упуск воды Разрушение деталей соеди- нений, возможно развитие межкристаллитной коррозии Перегрев металла в об- ласти высоких температур Перегрев металла Уменьшение проходных се- чений трубок экономайзера Повышенная коррозия котла Коррозия стенок и умень- шение их толщины Перегрев металла
Таблица 7-5€>
Оценка внутреннего состояния котла между котлоочистками
в зависимости от толщины слоя накипи
Тип котла и его элементы Докотловая водоподготовка Внутрикотловая водоподготовка
Толщина слоя накипи, мм, и оценка состояния котла
Хорошее Удовле- твори- тельное Неудовле- твори- тельное Хорошее Удовле- твори- тельное Неудовлетво- рительное
Огнетрубный и комбинированный Огневая камера, жаровые и водогрей- ные трубы До 0,1 До 0,2 Более 0,2 До 0,2 До 0,5 Более 0,5
Дымогарные трубы До 0,2 До 0,5 Более 0,5 До 0,2 До 0,5 Более 0,5
Водотрубный Водогрейные трубы Примечание на 1 м2 соответствуе До 0,1 г. Толщину гт толщине До 0,2 г слоя накг слоя в 0,1 . Более 0,2 1ПИ можно мм. До 0,1 определять До 0,2 по весу: 2 Более 0,2 Ю0 г накипи
Таблица 7-57
Оценка состояния элементов котлов по коррозии
Оценка состояния Экономайзер Котел Пароперегреватель
Хорошее Коррозионных рако- вин на входной части нет Коррозионных ра- ковин в коллекторах и трубах нет Разъеданий и чер- ного налета в выход- ной части нет
Удовлетворительное Отдельные неглубо- кие раковины (1—2 на 100 см2) на вход- ном коллекторе и устье труб Отдельные неглубо- кие раковины только в коллекторе и сухо- парнике (не более 1 на 100 см2) Тонкий черный на- лет. Коррозионные раковины в коллек- торах насыщенного и перегретого пара (не более 1 на 100 см2)
Неудовлетворитель- ное Отдельные неглубо- кие коррозионные ра- ковины (до 5 на 100 см2) на поверх- ности входного кол- лектора и устье труб Отдельные неглубо- кие коррозионные ра- ковины на поверх- ности коллектора и в опускных трубах (не более 3 на 100 см2) Черный налет тол- щиной более 0,03 мм. Отдельные корро- зионные раковины (до 3 на 100 см2)
Примечание, Коррозионные разъедания, если они не превышают 15% началь- ной толщины листа и занимают площадь на одном листе менее 20-кратной его тол- щины (мм2), устраняются наплавкой. В остальных случаях, или при невозможности на- плавки, поврежденные участки заменяются. При разъедании связей более чем на 10% расчетного диаметра они должны быть заменены.
При осмотре кромок листов необхо-
димо обращать внимание на признаки
расслоения металла и образование тре-
щин.
Провисшие и погнутые, вследствие
перегрева, трубы подлежат замене при
стреле прогиба, превышающей два ди-
аметра труб или при уменьшении рас-
стояния между трубами меньше поло-
вины первоначального.
При осмотре вальцовочных соедине-
ний, гибок труб и листов, сварочных
швов и штуцеров необходимо проверить
состояние металла и в случае обнару-
жения трещин межкристаллитного ха-
рактера вывести котел из эксплуатации
для ремонта.
Таблица 7-58
Нормы продолжительности подъема пара и охлаждения
для судовых паровых котлов, ч
Спецификационная Огнетрубные и комбинированные котлы Водотрубные котлы
паропроизводитель- ность котла, т1ч Подъем пара Охлаждение Подъем пара Охлаждение
0,5-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-10 10-15 15-20 20-30 30-40 Примечани гательным вертика 2. Время отсчит магистрали после 3. Если темперг жить на поправочн 4. Внутренний ( 4-5 5-7 7-9 9-11 11-13 13-14 я: 1. Цифра со льным котлам, а 'ывается после вьп срабатывания пар 1тура воздуха в К ый коэффициент ( >смотр котла допу( 9-12 12-16 16-20 20-25 25-27 27-28 звездочкой — нижн верхний — главным слючения форсунки >а на вспомогател О выше 10° С, то табл. 7-59). жается при /<50° 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 2,5-6* 2,5-6 2,5-6 2,5-6 2,5-6 2-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 ий предел соответ I секционным кот; [ и отключения ко’ ьных механизмах время охлаждения С. 4-5 5-7 7-9 9-11 11-12 12-13 13-14 14-15 16-17 17-18 18-20 20-21 ствует вспомо- там. гла от паровой до 5 кгс/см2. следует умно-
Таблица 7-59
Поправочный коэффициент на температуру воздуха
в котельном отделении (к табл. 7-58)
Тип котла Поправочный коэф, при температуре воздуха
20° С 30° С 40° С
Огнетрубный и комбинированный . . . Водотрубный 1,15 1,20 1,25 1,45 1.5 1,8
Основные виды и причины повреждений котлов
Характер повреждений Причина повреждений Признаки и контрольные данные
Повреждения водогрейных трубок (деформации, прови- сание, трещины, выпучины и разрывы) Неплотности вальцовочных соединений Повреждение пароперегре- вателей Повреждения хвостовых поверхностей нагрева (эко- номайзеры) Повреждения арматуры, систем регулирования, конт- роля и сигнализации А. Водотрубные котлы 1. Перегрев металла из-за упуска воды, нарушения циркуляции, отложений на- кипи, заноса масла и мазу- та, горения кокса на поверх- ности трубок, «лизания» трубок факелом, загрязнение по газовой стороне хвосто- вых поверхностей, форсиров- ка котла 2. Снижение прочности ме- талла из-за коррозии (ще- лочной, кислородной, меж- кристаллитной и др.) 3. Неудовлетворительное качество ремонта (установка дефектных трубок, наруше- ние прочности при отжиге концов и вальцовке трубок) 4. Чрезмерное повышение давления (неисправности предохранительных клапанов и манометров) «Простуда» из-за резкого охлаждения элементов кот- ла холодным воздухом; де- фекты вальцевания Перегрев металла из-за пропуска пара перегород- ками коллектора, снижения или прекращения расхода пара через пароперегрева- тель, занос трубок коксом и его горение на них; неудо- влетворительная сепарация и занос пароводяной эмуль- сии и солей, неправильный водный режим; форсировка котла, газовый перекос и повышение температуры пе- регрева; эрозионные разру- шения концов трубок и де- фекты вальцовочных соеди- нений Кислородная и кислотная коррозия, эрозионные и ка- витационные разрушения; построечные дефекты дета- лей и электросварки (непро- вар, шлаковые включения, пороки литья), загрязнение котла, недостатки в системе и выполнении банения Некачественное изготовле- ние арматуры (питательные, предохранительные и др. клапаны), перекосы и заеда- ния штоков, повреждения резьбовых соединений, кор- розионные повреждения и ографиченность корпусов, по- вреждение прокладок, износ набивок; повреждения мем- бран и сильфонов регулято- ров питания, отключение звуковой сигнализации 1. Появление окалины, яр- ких пятен на поверхности, оплавления, деформации и провисания. Также —данные анализа металла аварийных трубок 2. Общее и местное утоне- ние стенок, трещины. Так- же—данные анализа ме- талла 3. Появление течи, трещин, коррозии 4. Трещины не коррозион- ного характера и неплот- ности Появление течи Трещины, разрывы трубок; изменение температуры пе- регрева, контрольные пока- < затели водного режима; так- же — данные металлографи- ческого анализа Появление течи, быстрое снижение уровня в расход- ной цистерне дистиллята Нарушение питания кот- лов, пропуски воды и пара, упуск воды
Характер повреждений Причина повреждений Признаки и контрольные данные
Б. Огнетрубные и комбинированные котлы
Повреждения жаровых Загрязнение маслом, мазу- Контрольные измерения и
труб: проседание, отдулины, выпучины; нарушение ци- линдрической формы, плот- ности и прочности заклепоч- ных и сварных соединений том, шламом; дефекты ме- талла и конструкций (рас- слоение металла, трещины, значительная разница в тол- щине стенок и др.), упуск воды металлографический анализ
-Повреждения заклепочных Дефекты, допущенные при Трещины, коррозионные
и сварных швов бочек котла изготовлении или ремонте: значительные зазоры между склепываемыми листами; неправильные выбор закле- пок, выполнение зенковки; непровары, несоответствие выбора электродов сваривае- мому металлу; коррозия межкристаллитная (щелоч- ная) повреждения и износ; пока- затели водного режима (по щелочности). Рекомендуется добавка в щелочную воду натриевой селитры (см. табл. 7-46)
Повреждения коротких и Коррозионные поврежде- Пропуск воды по контроль-
длинных связей ния, обрыв связей (выпу- чины стенок огневой каме- ры), упуск воды ным сверлениям связей
Повреждения тавровых и Перегрев металла, вы- Появление окалины, ярких
угловых соединений топоч- званный конструктивными пятен на металлических по-
ных устройств недостатками и дефектами обмуровки верхностях
В. Вспомоги Взрывы в топках и газо- ходах тельные и утилизационные котлы (см. также пункты «А» и «Б») Образование взрывоопас- ной смеси (концентрация паров нефтепродуктов в воз- духе 3,5—6%), неправильная растопка котлов, конструк- тивные недостатки и неис- правности топочных уст- ройств, средств котельной автоматики и защиты, газо- ходов, завышенная произво- дительность вспомогатель- ных котлов теплоходов
Повреждения водогрейных трубок Упуск воды См. пункт <А> в табл. 7-60
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КОТЛОВ
Виды, объем и условия
испытаний
Виды испытаний: паспортные, нала-
дочные, регулировочные, контрольные,
специальные.
При испытаниях определяют характе-
ристики и показатели котла.
Основные теплотехниче-
ские характеристики при пол-
ной, максимальной и частичных нагруз-
ках (25, 50 и 75% от номинальной)
котла при ручном и автоматическом
управлении: расход топлива; паропро-
изводительность; параметры пара; соле-
содержание пара и котловой воды;
коэффициент избытка воздуха и др.
показатели горения; газовоздушные
сопротивления тракта и коэффициент
полезного действия. Основные зависи-
мости строятся в виде графиков (см.
рис. 7-3, 7-4 и др.).
Надежность работы котла
в целом и его элементов: темпе-
ратурный режим элементов котла; проч-
ность конструкции; плотность арматуры
и обшивки; качество кирпичной кладки
и изоляции; устойчивость процесса горе-
ния; устойчивость поддержания уровня
воды в пароводяном коллекторе при
ручном и автоматическом управлении
(на переменных режимах).
Маневренные характери-
стики котла: продолжительность
разводки, подъема и сброса нагрузки
при ручном и автоматическом управле-
нии; степень устойчивости на этих ре-
жимах давления, температуры пара,
уровня воды в котле, соотношения «топ-
ливо-воздух».
Теплохимические характе-
ристики котла (См. «Теплохимиче-
ские испытания котла»).
Эксплуатационные особен-
ности котла и трудоемкость обслу-
живания: удобство обслуживания; до-
ступность и трудоемкость разборки и
сборки его отдельных частей (горловин,
лазов, внутренних частей парового кол-
лектора, коллектора пароперегревателя,
арматуры и др.); доступность для очи-
стки и осмотров; глушения вышедших
из строя трубок испарительной части
(котла, пароперегревателя, экономай-
зера); удобство расположения и надеж-
ность средств контроля за работой
котла; эффективность топочных и саже-
обдувочных устройств и др.
Объем и условия испытаний. Испыта-
ниям котла предшествуют детальные
осмотры (при необходимости — обмеры)
и наладка режимов.
При осмотрах проверяется соответ-
ствие элементов котла техническим
условиям (ТУ) и чертежам. Выполня-
ются (или используют данные стендо-
вых испытаний) испытания форсунок и
вспомогательных механизмов, обслужи-
вающих котел.
Проверяются: обшивка котла, газо-
ходы и воздуховоды — на плотность;
величина деформации конструкций котла
при нагреве; регулируются предохрани-
тельные клапаны и др. арматура,
а также автоматические устройства.
Перед испытанием необходимо: полу-
чить характеристики топлива (отбор
пробы, анализ); наладить работу топоч-
ных устройств на полное сгорание топ-
лива при минимальном избытке воз-
духа (при различных нагрузках и пере-
менных режимах котла), обеспечить
равномерное горение без взрывов, хлоп-
ков и вибрации фронтов, а также от-
сутствие забрасывания топлива и его
коксования на поверхностях нагрева,
кирпичной кладке и топочных устрой-
ствах;
отрегулировать внутрикотловые про-
цессы и водный режим котла;
поддерживать заданные нормы котло-
вой воды (фосфатное, нитратное и ще-
лочное числа котловой воды), опреде-
лить критическое и предельно допусти-
мое солесодержание котловой воды,
проверить надежность циркуляции воды
и пароводяной смеси в испарительном
контуре котла.
Надежность работы котла в целом и
его отдельных элементов в период на-
ладочных испытаний оцениваются на
основании осмотров поверхностей на-
грева, обшивки, арматуры, топочных
устройств, кирпичной кладки и др. эле-
ментов котла при нормальных его пара-
метрах (паропроизводительность, расход
топлива, давление, температура пере-
грева и др.).
Испытания котла проводят в режимах
минимальной и максимальной нагрузок
котла, а также на режимах с расходами
топлива в 25, 50, 70 и 100% от номи-
нального.
Сдаточные испытания начинаются
после 50 ч работы котла (без очистки)
с нормальной нагрузкой.
Продолжительность каждого устано-
вившегося режима должна быть не ме-
нее 2 ч. На каждом режиме через рав-
ные промежутки времени производится
не менее 12 замеров всех параметров,
подлежащих опытному определению.
Одновременность замеров обеспечива-
ется специальной сигнализацией. Для
получения более точных и непрерывных
данных об измеряемых величинах ис-
пользуют автоматические приборы.
Началом установившегося режима
котлов на жидком топливе считается
время, когда колебания параметра
в трех последних замерах (взятых череа
10—15 мин) не превышают (%):
Расход топлива................. ±2
Производительность . . . . ±3
Давление пара в котле .... ±2
Температура:
перегретого пара............. ±2
питательной воды............ ±3
уходящих газов.............. ±4
Содержание СОг в дымовых га-
зах ........................... ±3
Напор воздуха перед котлом ±3
Уровень воды в котле в начале и
конце каждого режима должен нахо-
диться у средней отметки водоуказа-
тельного стекла.
Надежность работы котла проверя-
ется на длительном режиме (не менее-
12 ч) при расходе топлива, соответ-
ствующем номинальному. По окончании
этого периода производится замер тем-
ператур стенки труб пароперегревателя
на выходе пара, испарительных труб,
обшивки и др. элементов, а также опре-
деляется устойчивость циркуляционного
контура. Производится тщательный
осмотр котла: состояния кладки, изоля-
ции, топочных устройств, поверхностей
нагрева, коллекторов, газоходов и воз-
духоводов, опор котла, контрольно-из-
мерительных приборов, арматуры, арма-
туры автоматического управления и т. д.
Периодически осматриваются поверх-
ности нагрева и проверяется степень
загрязненности водяной стороны (на-
кипь, шлам) и газовой стороны (кокс,
сажа, зола).
Особо тщательно проверяется наличие
окалины, деформаций, коррозионных
повреждений на поверхностях нагрева
и в газоходах котла, деформации
каркаса и фронта котла.
Надежность пароперегревателя оце-
нивается по состоянию поверхностей
(отсутствие деформации и окалины), по
температуре стенки трубок, замеряемой
с помощью термопар, а также по темпе-
ратуре перегретого пара, которая не
должна превышать допустимые пре-
делы.
Надежность работы экономайзера
определяется по средней величине не-
догрева воды до кипения и по темпе-
ратуре стенок отдельных участков тру-
бок (с помощью термопар).
О состоянии изоляции каркаса и об-
шивки котла судят по температуре на-
ружной поверхности, величине дефор-
мации и окалине.
Надежность работы воздухоподогре-
вателя оценивается по температуре сте-
нок, измеряемой с помощью термопар
и наблюдением за зольными и сажи-
стыми отложениями.
Маневренные характери-
стики котла. Разводка котла —
устанавливается продолжительность
подъема давления до рабочего. Выяв-
ляются: особенности ее проведения по
изменению давления, температуры и
расхода топлива, давления воздуха
и др.; скорости прогревания коллекто-
ров, их удлинению, температуре трубок
пароперегревателя, состоянию кирпич-
ной кладки, дымности и состоянию по-
верхностей нагрева.
Подъем и сброс нагрузки — определя-
ются колебания давления в котле,
уровня воды в паровом коллекторе,
солесодержание насыщенного пара, тем-
пература перегретого пара, воды за
экономайзером, скорость входа воды
в опускные и подъемные трубы; вибра-
ция котла и наличие дыма.
Основные величины, подлежащие
опытному определению при испытаниях
и измерительные приборы. Перечень из-
меряемых величин устанавливается
после составления материального и теп-
лового балансов котла, его отдельных
элементов, теплообменников и обслу-
живающих агрегатов — в зависимости
от намечаемых задач и целей испыта-
ния.
Материальный баланс котла
=D + D 4- D 4-D;
п. в пер 1 охл 1 нас 1 пр*
при регулировании температуры пере-
гретого пара впрыском воды
Dn. в+ Dnp= Dnep+ DHac + °охл + DBnp
здесь Рп. в — расход питательной воды,
кг/ч\
Daep — то же, перегретого пара,
кг/ч\
Рнас — то же, насыщенного пара,
кг/ч;
Рохл — то же, охлажденного пара,
кг/ч;
Dnp — то же, продувочной воды,
кг/ч;
Рвпр — то же воды, подаваемой
на впрыск, кг/ч.
При определении расхода топлива не-
обходимо учитывать его сброс в отдель-
ные емкости при регулируемых форсун-
ках и отбор проб — для анализа.
Баланс по расходу воздуха
(при отсутствии специальных замеров
расхода воздуха и газов или рецирку-
ляции газов) производится по коэффи-
циентам избытка воздуха:
Яух — ат + S
где аух — коэффициент избытка воздуха
в уходящих газах;
ат — то же, в топке;
SAd; — сумма присосов воздуха по
газоходам.
Коэффициенты избытка воздуха опре-
деляются по данным газового анализа.
Особенно тщательному наблюдению
следует подвергать плотности газоходов
и воздухоподогревателя. Неизменность
«ух, определяемого газоанализатором
(при установившемся режиме), указы-
вает на плотность газоходов.
Метод контроля полноты сгорания
топлива зависит от точности анализа
топлива и замеров состава газов.
Когда используется газоанализатор на
СО2 и О2, а СО определяется по номо-
грамме (см. рис. 4-58), необходимо
определять температуру газов на вы-
ходе из топки, что можно сделать по
номограмме (см. рис. 4-55).
В соответствии с перечнем измеряе-
мых величин и предполагаемым их из-
менением выбираются характеристики
измерительных приборов (штатных и
дополнительных). Точное определение
границ изменений измеряемых величин
позволяет выбрать прибор с меньшей
ценой деления и обеспечить высокую
точность измерения.
Технический отчет
и обработкаланных
Технический отчет по испытанию со-
держит: описание котла и его устройств,
контрольно-измерительных приборов; ме-
тодику обработки опытных данных;
Таблица 7-61
Допустимые расхождения между
отдельными замерами и
среднеарифметическим значением
за режим, %
Измеряемая величина Расхождение, %
Расходы: топлива на котел по мер- ным топливным бакам то же, по нефтемеру . . питательной воды на ко- тел по мерным бакам перегретого пара (изме- ряется дроссельным прибором) Показания приборов: термометра на паропро- воде перегретого пара за котлом манометров на котле и паропроводе перегре- того пара за котлом термопар, измеряющих температуру уходящих газов дифманометра (разность уровней рабочей жид- кости), показывающего давление воздуха пе- ред котлом термометра на питатель- ной магистрали . . . Примечание. Измене! не должны иметь видимой за их монотонного возрастания ния. В противном случае р считать установившимся. Г уровней следует учитывать в( котонные колебания корпуса ±2 ±2 ±2 ±4 ±2 ±2 ±4 ±3 ±2 чия величин 1кономерности или убыва- >ежим нельзя Три замерах эзможные мо- судна.
условия проведения испытаний и харак-
теристики режимов; основные показа-
тели котла, определяющие теплотехни-
ческие, теплохимические, маневренные
и др. характеристики котла; данные
о надежности котла, его эксплуатацион-
ные особенности; выводы и предло-
жения.
Обработка первичных опыт-
ных данных. Количество записей
по каждому прибору должно быть не
менее 12—15 на установившемся ре-
жиме. Замеры, выходящие за пределы
допустимых отклонений от среднеариф-
метических значений, приведенных
в табл. 7-61, исключаются; число их не
должно превышать 25% всех замеров.
Величины усередняются с учетом по-
правок приборов.
Таблица 7-62
Относительные погрешности
при определении показателей величин,
входящих в уравнение
теплового баланса, %
Показатель Ошибка, %
Паропроизводительность Изменение теплосодержа- ния (г’пе — in. в) Расход топлива Теплота сгорания топлива Коэффициент полезного действия котла Коэффициент избытка воз- духа Объем воздуха для сгора- ния 1 кг топлива Объем продуктов сгорания 1 кг топлива (полный) . . . Температура уходящих га- зов Потеря тепла с уходящими газами Потеря тепла от хим. не- полноты сгорания Потеря тепла в окружаю- щую среду . Примечание. При ла < 80% более точные резул можно получить, использу прямого теплового баланса; котла > 80% определять к.: с помощью уравнения обра вого баланса. 0,5 0,8 0,5 0,5 1,2 3 1 3,2 3 4,4 15 10 к. п. д. кот- [ьтаты к. п. д. я уравнение при к. п. д. п. д. следует 1тного тепло-
Обработка результатов испытаний
проводится по выражениям, приведен-
ным в гл. 4, 5 и 6.
Таблица 7-63
Требования к точности вычисления
величин основных показателей
при испытаниях котлов
Показатель, размерность Допустимая точность, %
Расход, кг/ч: топлива питательной воды . . . перегретого пара . . . Давление пара или воды, кгс/см* Температура, °C: перегретого пара * . . . питательной воды . . . Содержание RO2 и RO2+ + 02, % Давление воздуха или га- зов, мм вод. ст. . . . * . 1 10 10 0,1 0,5 0,5 0,05 0,5
Удельный паросъем котла
dK = кг 1м2 • ч,
“к
где DK — паропроизводительность котла,
кг/ч\
Нк—суммарная поверхность на-
грева котла, м2.
Удельное тепловое напря-
жение поверхности нагрева
котла (или его отдельных элементов)
п _ Фпол _ 'ккал
4 7 Нк Нк м2 ч *
Удельная тепловая нагруз-
ка топочного объема
BQT ккал ккал
Я-r = -г?2- —□— или qr = -г=-----=—
VT м3-ч * VT м*ч
где QT — располагаемое тепло (в топке)
на 1 кг топлива
<?т = <?н + <?ф.в + <?ф.т-<?3-Ql<
В — расход топлива, кг/ч;
Qi—полезно используемое тепло
топлива, ккал/кг;
Нк—поверхность нагрева, м2\
<?Ф. в — физическое тепло воздуха,
ккал/кг;
Фф. т — то же, топлива, ккал/кг.
Напряжение парового объе-
ма и зеркала испарения
_ (£>пер +^охл + Вн) М2 Ч .
*п’°” Уп.о м3 ’
$3. и
(£*пер + Вохл + £>нас) Ун М2'Ч
где Vn. о — объем парового простран-
ства, л£3;
F3. и — площадь зеркала испаре-
ния м2\
Ун—удельный объем насыщен-
ного пара при котловом
давлении, м31кг.
Определение сопротивле-
ний газовоздушного тракта
котла (мм вод. ст. или кгс/м2):
ААК — hB. п — Ад. т -•}- ААС — ААи.т -|- ДАГ.Т —
— (^вп ^т) 4“ (^т т 4" ААС),
где Авп — давление воздуха перед воз-
духоподогревателем;
ha. т — давление газов перед дымо-
вой трубой;
Ат — давление газов в топке;
ААв. т — сопротивление воздушного
тракта;
ААГ. т — сопротивление газового трак-
та;
ДАс=Я(унв— уг) «самотяга» газо-
хода котла.
Здесь Н — высота газохода от сред-
него уровня форсунок до среза газохода
котла (дымовой трубы), м\
Ун. в — удельный вес наружного воз-
духа, кг!м3\
Уг — удельный вес газов, кг!м3.
Удельные веса газов и воздуха:
у ____1 293 —. Р •
7н.в- 273+ZH в 760’
_ 273 р
Tr“*>r 273 + /ср ’760’
где /н. в — температура наружного воз-
духа, °C;
7ср — средняя температура газов
в газоходе котла, °C;
Уог — удельный вес газов (продук-
тов сгорания);
р — барометрическое давление,
мм рт. ст.
Давление А в каждой точке газовоз-
душного тракта состоит из статического
и динамического давлений потока газов
и давления газового столба. Определе-
ние их по газовоздушному тракту про-
изводится микроманометрами, U-образ-
ными манометрами, трубками динами-
ческого давления и др.
В судовых котлах иногда трудно вы-
брать участки для правильного опреде-
ления динамического давления; сопро-
тивления отдельных участков можно
определить по формуле
△Л = ААСТ 4- ДЛд + ДАС =
= (ЛВтХ_ЛВтЬ-х)+^7вх_
WBUX \ „ L _ 7вх+7вых\
---2^~УВЫХ) +«(Ь.в 2 )•
где ДЛст — изменение статического
давления по газоходу;
ЛЛд — изменение динамического
давления по газоходу;
ДЛС — изменение давлений газо-
вого (воздушного) стол-
ба;
Н — высота газохода, м\
wBx и wBbix — скорость газа (воздуха)
на входе и на выходе
участка (определяется
расчетом), м!сек\
Увх и увых—удельный вес газов (воз-
духа) на входе в уча-
сток и выходе из него.
ТЕПЛОХИМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КОТЛОВ
Задача теплохимического испыта-
ния — отработка водного режима паро-
вого котла, обеспечивающего надежную,
экономичную и длительную работу его
без очисток внутренних поверхностей
нагрева.
Теплохимическому испытанию пред-
шествует тщательный осмотр котла и
химический анализ солевых и шламо-
вых отложений. Наличие в отложениях
солей СаСО3, CaSO4, CaSiO3 указывает
на малый избыток в котловой
воде ионов РО4”; солей Са3(РО4)2—
на недостаток ионов ОН; солей
ЗСа3РО4Са(ОН)2 —на высокую кон-
центрацию шлама (при нормальных
избытках ионов РО^- и ОН-).
Основные показатели, характеризую-
щие нормальный водный режим: безна-
кипная работа поверхностей нагрева;
допустимый унос солей с паром; допу-
стимая скорость коррозии поверхностей.
Снижение уноса солей насыщенным
паром. В связи с капельным уносом со-
лей
сп = 0,01 лск.в,
где Сп и Ск. в—контролируемые пока-
затели соответственно
пара и котловой воды:
солесодержание СС
(хлор-иона С1~, гид-
рат-иона ОН-, едкого
натра NaOH, тринат-
рийфосфата Na3PO4
и т. д.);
х — влажность пара, %.
Отложения на поверхностях могут
быть легкорастворимые (шлам) и на-
кипеобразные (см. табл. 7-39 и 7-40).
В зависимости от соотношения коли-
чества растворимых и нерастворимых
солей можно оценить правильность вы-
бранного водного режима. При подаче
питательной воды возможен вынос в па-
роперегреватель накипеобразующих со-
лей.
Влажность пара для сепарационных
устройств котлов с нижним и верхним
дырчатыми листами:
®о'76
Dv
где М — параметр, зависящий от давле-
ния пара (табл. 7-64);
w0 — приведенная скорость пара,
м!сек\
h — высота парового пространства
(с учетом набухания), м;
D — паропроизводительность котла
(мгновенная), кг]сек\
v — удельный объем пара (мгно-
венный), м3/кг\
F — площадь зеркала испарения, м2.
Та блица 7-64
Величина параметра М для определения
влажности пара
Давление пара, кгс!см* Величина, Л!-10а
10 2
20 4,5
30 7,5
50 17
60 22
При наличии сепарационных устройств
величина уноса солей с паром зависит
от: паропроизводительности котла, кон-
центрации солей в котловой воде и
уровня воды в паровом коллекторе
котла.
При теплохимических испытаниях
определяют концентрацию солей обычно
по иону С1_ или др. показателей соле-
содержания.
Критическое и допустимое общее со-
лесодержание определяется при устано-
вившейся производительности котла и
среднем уровне воды в паровом кол-
лекторе. Повышая общее солесодержа-
ние, определяют зависимость между
солесодержанием пара и котловой воды.
Концентрацию солей, при которой отме-
чается резкое увеличение солесодержа-
ния пара, принимают за критическое
солесодержание котловой воды. Допу-
стимое содержание котловой воды при-
нимают равным 75% от критического.
При допустимом солесодержании, нор-
мальной производительности и среднем
уровне воды в паровом коллекторе про-
водят испытание в течение 4 ч с заме-
рами через каждые 5 мин. Скорость
нарастания солесодержания не должна
превышать 100 мг!л-ч.
Предельно допустимый верхний уро-
вень воды в паровом коллекторе котла
определяется при номинальной нагрузке
котла и допустимом солесодержании
котловой воды. В паровом коллекторе
котла ступенчато повышают уровень
воды (следя по водоуказательному
стеклу) на 25—30 мм, начиная от сред-
ней отметки. При каждом положении
уровня воды продолжительность режима
не менее 1 ч, в течение которого через
каждые 5 мин определяют солесодер-
жание пара и котловой воды. За крити-
ческий уровень принимают уровень
в водоуказательном стекле, при котором
имеет место резкое увеличение солесо-
держания пара. Затем снижают уро-
вень до предела, при котором прекра-
щаются «броски» солесодержания пара.
При этом положении проводят замеры
в течение 2 ч через каждые 5 мин.
Предельно допустимая паропроизводи-
тельность котла определяется при до-
пустимом солесодержании котловой
воды и среднем (или установившемся)
уровне воды в паровом коллекторе.
Паропроизводительность котла ступен-
чато повышают на 5%, начиная от но-
минальной. Замеры при каждой на-
грузке котла производят в течение часа
через каждые 5 мин. Повышение на-
грузки производится до тех пор, пока
не будут обнаружены «броски» солесо-
держания пара, т. е. до критической
паропроизводительности котла. Затем
нагрузку снижают до допустимой —
пока не прекратятся броски; при новой
нагрузке котел должен проработать не
менее 2 ч.
ТУРБИНЫ
ГЛАВНЫЕ ТУРБОЗУБЧАТЫЕ АГРЕГАТЫ (ГТЗА)
Таблица 8-1
ГТЗА судов типа «Ленинский комсомол» (ТС-1)
и «Прага» — «София» (ТС-2)
Характеристика, размерность ТС-1 ТС-2
Число и тип ступеней: твд тнд ТЗХ Мощность, л. СЛ номинальная на фланце редуктора максимальная номинальная ТВД » тнд Скорость вращения ТВД и 1НД на режиме номиналь- ной мощности, об/мин . Скорость вращения гребного винта, об/мин Мощность ТЗХ, л. с................ Мощность при работе на одной турбине (аварийный режим), л. с................... Максимальный упор гребного винта, т Эффективный к. п. д., % Параметры пара перед быстрозапорным клапаном (БЗК): давление, ата . температура, °C Вакуум при номинальной мощности и f1=23°C, % Давление, ата-. I отбор II » III > Количество пара отборов, кг/ч: I II III Всего Параметры пара перед БЗК на режиме заднего хода: давление, ата , температура, °C Тип редуктора Вес агрегата, т Актр 1 Двухвенечная 13 000 14 300 6 850 6 150 5 340 3 580 100 5 200 4 000 115 75/76 40,5 450+20 95 7,5-8,5 3,4-3,7 0,80-0,87 4 600 950 3 300 8 850 40 До 410 Цепной 140 юные 9 1 11 и 2 активные 19 000 20 900 9 50U 9 500 4 780 2 900 110 7 600 6 500 78 40,5 465 + 15 95 8,3-8,9 3,8-4,0 0,77-0,80 1 300-1 600 4 400-4 700 4 000-4 200 9 700-10 500 40 До 410 Цепной 212
Рис. 8-1. Эксплуатационные характеристики ГТЗА типа ТС-2:
Z)T — расход пара на ГТЗА; т}е — эффективный к. п. д.; р?ВД н *ТВД ~ давление
и температура пара перед соплами ТВД; давления пара: рр ст — за регулировочной
ступенью ТВД; pj , рц и рщ — в камерах 1, 2 и 3-го отборов, рх — в главном
конденсаторе
Технические данные ГТЗА типа ТС-1
Технические данные и характеристика Нагрузка
с отборами пара сниженная без отборов пара на задний ход
максимально- длительная 1 нормальная сниженная полная длительная
Число открытых групп сопел гГр 4 3 2 1 1 1
сопел z 37 30 21 15 52 52
Мощность ГТЗА на фланце редуктора ДОе, л. с. 14 300 13 000 8 200 5 400 5 200 1 600
Частота вращения гребного вала, л, об/мин 103 100 86 75 74 50
Параметры пара перед БЗК давление Ро, ата . . 40,5 40,5 40,5 40,5 40,5 40,5
температура t0, °C 440 440 440 440 400 385
перед соплами ТВД (ТЗХ) давление Plt ата . . 37,0 37,0 38,0 39,0 36,0 14,8
температура°C . . 438 438 438 439 397 363
давление в камерах отбора, ата высокого давления, Рв. д 8,2 7,45 5,22 3,72 - -
среднего давления, Рс. д 3,76 3,42 2,39 1,71 - —
низкого давления, Рн. д 0,91 0,83 0,58 0,41 - -
Давление в горловине конденсатора Р*, ата 0,055 0,052 ! | 0,046 0,041 - —
Эффективный к. п. д. ГТЗА % 75,4 75,0 65,3 60,1 38,2 27,0
14 Заказ 323 4 1 7
Построечные данные ступеней ТВД ГТЗА типа ТС-1 (для режима 100%-ной мощности)
Таблица 8-3
Технические данные и характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Диаметр ступени (по направляющим и рабочим лопаткам) Dcp, мм Высота направляющих и рабочих лопаток /и, /р, мм Отношение Dcp//p То же, Dcp/D^ Число лопаток: направляющих гн рабочих zp Угол выхода at Угол выхода 02 Характеристика ступени и/со Окружная скорость и, м/сек Степень реактивности р, % Примечание. D^—средний диаметр послед 724,3 725,5 17,3 20,3 35,7 1,32 30 150 12°13' 18°29' 0,338 203 2,0 ней ступе 510,6 511,6 20,6 23,6 21,6 0,93 84 128 11°50' 18°07' 0,48 143 10,1 ни; со —I 514,0 515,0 24,0 27,0 19,7 0,94 84 128 11°53' 18°07' 0,50 144 14,0 еоретичес 517,2 518,2 27,2 30,2 17,2 0,945 84 128 11°57' 18°15г 0,50 145 13,9 кая скорое 521,0 522,0 31,0 34,0 15,3 0,955 84 128 12° 18°18' 0,50 146 14,7 ть потока 526,0 527,0 36,0 39,0 13,5 0,96 84 128 12°07' 18°18' 0,51 147 16,4 528 529 38,0 41,0 12,9 0,964 84 128 12°1Г 18°26' 0,54 148 18,3 532 533 42,0 45,0 11,8 0,97 62 128 12°43' 19°10' 0,54 149 19,9 539 540 49,0 52,0 10,4 0,98 62 128 12°50' 19°14' 0,55 151 21,3 548 549 58,0 61,0 9,0 1,0 62 116 13°0' 19°14' 0,58 154 23,6
Построечные данные ступеней ТНД ГТЗА типа ТС-1 (для режима 100%-ной мощности)
Таблица 8-4
Технические данные и характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Диаметр ступени (по направляю- щим и рабочим лопаткам) Dcp, мм Высота направляющих и рабочих лопаток, /н, /р, мм Отношение DCp//p То же, Dcp/D z Число лопаток: направляющих zh рабочих zp 942,6 943,0 39,4/43 21,9 0,796 126 227 952,0 952,5 49/52,2 18,1 0,792 128 227 967,5 968,0 64,5/68 14,2 0,805 74 227 989,0 989,5 86/89,5 11,0 0,825 60 185 1014,5 1015 111,5/115 8,8 0,847 90 185 1Q41,5 1042 137,5/142 7,6 0,870 76 165 1072,5 1073 167,5/173 6,2 0,895 62 200 1119,4 1120 214,5/220 5,1 0,935 60 146 1199 1200 293/300 4,0 1,0 48 108
Технические данные и характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Угол выхода at УгоЛ выхода 02 Характеристика ступени и/со . . Окружная скорость и, м/сек . . . Степень реактивности р, % . . . 11°43' 18°54' 0,534 176,3 13,3 11°40' 19°0Г 0,529 178,3 15,5 11°29' 19°13' 0,532 181,3 15,8 12°07' 19°30' 0,557 184,9 20,1 12°14' 19°34' 0,592 190,0 24,1 14°36° 19°43' 0,580 195,5 29,4 18°22' 26°06' 0.638 201,0 36,3 21°06' 29°40' 0,651 209,5 43,5 24°12' 34°20' 0,649 224,5 55,2
Таблица 8-5
Построечные данные ТЗХ ГТЗА типа ТС-1
Характеристика Ступени Характеристика Ступени
1 (РС-2) 2 3 1 (РС-2) 2 3
Диаметр ступени £>ср, мм . . . Высота лопаток, мм: направляющих /н рабочих /р 965 13,9/24 19,30 965 50 58 965 105,5 122 Число лопаток: направляющих гн рабочих zp Примечание. См. табл. 8-50. 52/252 216/202 118 240 96 144
Таблица 8-6
Построечные данные ТВД ГТЗА типа ТС-2 (7г =4789 об/мин)
со
Характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Диаметр ступени (по рабочим ло- паткам), мм Высота рабочих лопаток, мм . . 775 28,4 643 21,0 646 24,0 649,5 27,5 653,5 31,5 . 658,5 36,5 664,0 42,0 671,5 49,5 680,5 58,5
Характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Число сопел 36 50 50 50 60 60 60 60 60
Число рабочих лопаток 107 155 155 155 155 155 155 155 155
Отношение Dcp/Zp 27,3 30,6 26,9 23,6 20,7 18,0 15,8 13,6 11,6
Характеристика ступени и/а . . 0,385 0,484 0,492 0,493 0,483 0,480 0,481 0,483 0,477
Реактивность ступеней, % . 12,0 13,0 14,1 16,4 ’ 15,4 17,5 18,0 20,1 23,1
Таблица 8-7
Построечные данные ТНД ГТЗА типа ТС-2 (л = 2900 об)мин)
Характеристика Ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Диаметр ступени (по рабочим лопаткам), мм 1104,5 1113,5 1127,0 1143,0 1161,0 1185,5 1217,5 1253,0 1295 1348,0 1420
Высота рабочих лопаток, мм 48,5 57,5 71,0 87,0 105,0 129,5 161,5 197,0 239,0 292,0 364,0
Чис^о рабочих лопаток 236 236 236 274 190 190 182 178 156 124 96
Отношение Dcp/Ip 22,8 19,4 15,9 13,1 11,0 9,2 7,5 6,4 5,4 4,6 3,9
Характеристика ступени и/а 0,482 0,480 0,481 0, 492 0,503 0,497 0,519 0,534 0,534 0,543 0,503
Реактивность ступеней, % Примечание. Рабочие лопатки при Dcp/Zp 10,7 < 10 зак] 13,1 эучены (1 14,8 зинтовые 20,8 ). 22,7 25,9 33,8 38,6 44,8 51,1 61,8
Площади сопел турбин высокого давления ГТЗА типов ТС-1 и ТС-2, см2
Площадь ТС-1 ТС-2
Группа сопел переднего хода ТЗХ Группа сопел переднего хода ТЗХ
I II III IV I II III IV
Суммарная номи- нальная по чертежу Допустимая сум- марная: наибольшая . . . наименьшая . . 13,86 14,07 13,65 5,54 5,63 5,44 8,32 8,42 8,18 6,46 6,56 6,36 25,5 26,1 25,5 19,56 19,81 19,31 8,38 8,48 8,28 11,18 11,31 11,05 11,18 11,31 11,05 41,38 42,22 41,38
Таблица 8-9
Расход пара через сопловые группы ГТЗА типа ТС-1
(% номинального)
Группы сопел Количество сопел Расход пара, % Группы сопел Количество сопел Расход пара, %
I 15 50 14-II + IV 28 93
I+II 21 70 1+П + П1 30 100
I + IV 22 75 I4-HI + IV 31 103
I4-III 24 80 14-114-1114-1 v 37 123
Таблица 8-10
Пропускная способность сопловых групп ГТЗА типа ТС-1
Характеристика сопловых групп Группа сопел
I 14-П 14-П+1П I+II-HV I4-II4-HI4-IV
Число сопел 15 21 30 28 37
Площадь проходных сечений, см* 13,74 19,25 27,66 25,54 33,95
Давление перед соплами, ата . . 19,5/40,5 39,2 37,0 37,5 35,0
Расход пара, т/ч 11,2/22,9 30,6 41,9 41,0 47,9
Примечание. Площадь проходных сечений — по • построечному формуляру.
Пропускная способность сопловых групп ГТЗА типа ТС-2
Характеристика сопловых групп Группа сопел
1 1 + П 1 + 11 + 111 I4-II+III4-IV
Число включенных сопел Параметры пара перед соплами: давление, ата температура, °C Давление в камере регулировочной сту- пени, ата Отношение давлений в соплах Расход пара, кг/сек, Примечание. В скобках приведеь 14 41,0 464 14,5 (14,0) 0,35 9,36 {ы эксплуа! 20 39,5 464 19,5 (18.5) 0,49 12,68 'ационные д; 28 37,0 463 24,5 (23,5) 0,66 16,0 1нные. 36 36,5 461 27,5 (26,0) 0,97 17,85
Таблица 8-12
Вес узлов и деталей ГТЗА типа ТС-1
Узлы и детали Вес, кг Узлы и детали Вес, кг
Верхняя половина корпуса: ТВД тнд . ТЗХ Ротор: ТВД ТНД Маневровое устройство . . Шестерня I ступени: ТВД ТНД Колесо I ступени .... 3200 5000 920 1184 4250 2670 347 556 2642 Шестерня II ступени: ТВД ТНД Колесо II ступени .... Часть корпуса редуктора: верхняя (сторона ВД) . . » (сторона НД) . . средняя Конденсатор Главный пароструйный эжектор . Эжектор отсоса пара от уплотнений 2 107 2 524 20 465 1 135 1 130 13 800 33 500 1 336 1 050
Таблица 8-13
Вес узлов и деталей ГТЗА типа ТС-2
Узлы и детали Вес, кг Узлы и детали Вес, кг
Верхняя половина корпуса: Кожух над шестерней
ТВД 2530 II ступени 350
ТНД ТЗХ 9880 1470 Шестерня II ступени в сборе с торсионным валом и
Ротор: ТВД тнд 1217 7190 муфтами Колесо II ступени .... 3 721 26 637
Маневровое устройство . . 2875 Вкладыш колеса II сту-
Валоповоротный механизм 500 пени 407
Главный упорный подшип- Шестерня ТНД в сборе
ник: 2400 с торсионным валом и муф-
крышка тами 1 305
корпус Корпус ТНД 3255 2148 Шестерня ТВД 561
Корпус ТВД ’ 2070 Колесо I ступени .... 4 926
Крышки подшипников ко- Конденсатор (с водой) . . 62 000
леса II ступени: кормового носового 390 995 Эжектор отсоса пара от уплотнений 975
Характеристики ГТЗА крупнотоннажных танкеров
Характеристика Тип танкера
„Мир* „Дружба* „Труд* „Джузеппе Гарибальди*
Параметры пара перед соплами: давление, ата температура, °C ... . Мощность, л. с.: нормальная максимальная . ... . . заднего хода Частота вращения, об/мин: ТВД ТНД вала п. х вала з. х Число и тип ступеней: ТВД ТНД ТЗХ Число сопловых групп и сопел в группе Количество отборов . . . 42 450 16 000 17 600 7 700 4 880 4 140 102/105 77 Двухвенечная и 9 активных Двухпроточная, 14 реактивных ступеней Двухвенечная и 1 активная 4 (3, 8, 2, 4) 3 41,7 444 16 000 17 500 6 400 5 815 3 000 102 71 8 активных 8 активных Двухвенечная и 1 активная 4 (2, 4, 5, 8) 3 41,5 460 12 500 13 750 7 500 4 518/4 664 3 460/3 575 109/112 88 9 активных 8 активных Двухвенечная и 1 активная 3 (15, 5, 3) 2 41,5 440 14 500 16 000 7 250 5 050/5 230 3 330/3 450 110/114 88 1 активная, 24 реактивные ступени Двухпроточная, 16 реактивных ступеней 4 (5, 11, 9, 6) 3
Техническая характеристика ГТЗА
серийных судов типа «Сергей Боткин»
Мощность, э. л. с.:
номинальная ....
максимальная . . .
Частота вращения при
максимальной мощно-
сти, об/мин:
ТВД...................
ТНД................
Параметры пара:
давление, ата . . .
температура, °C . .
Вакуум (спецификацион-
ный), %.............•
3800
4500
Число и
ТВД
ТНД
ТЗХ
тип ступеней:
Вес, т:
ТВД.............
ТНД............
конденсатора (сухого)
редуктора
6900
5180
32
390-400
95
5, активные
5, активные
Двухвенеч-
ная и 1 ак-
тивная
5,0
9,5
14
44
торы, вакуум-реле, по снижению уровня
масла в напорной цистерне и давлению
в масляном коллекторе. На рис. 8-2
приведены графики расхода пара и
к. п. д. ГТЗА в зависимости от разви-
ваемой мощности и соответствующее им
изменение давлений в сопловых короб-
ках и камере отбора.
Таблица 8-15
Пропускная способность сопел ГТЗА
судов типа «Сергей Боткин»
Система регулирования имеет две
группы сопел (табл. 8-15), клапаны ко-
торых открываются последовательно;
система защиты — предельные регуля-
Группа сопел Число сопел Площадь сопел, см? Предельный расход, т/ч Параметры пара
I 29 7,54 10,2 pQ = 32 atna, t0 = 390° С
II 28 7,28 9,86
Рис. 8-2. Эксплуатацион-
ные характеристики ГТЗА
судов типа „Сергей Бот-
кин“:
a) pq , давление и
температура пара перед
б. з. к., атш, °C; рс1 —
давление пара'в сопловых
коробках, ати\ р0Т — дав-
ление в камере отбора,
ати; б) DT0 — расход пара
на ГТЗА (без отборов),
т/ч; D0T — расход пара
в отборе, т/ч; de — удель-
ный расход пара, кг[л. с.-ч
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ
Турбогенераторы
судовых электростанций
Электростанции паротурбинных судов
оборудованы вспомогательными турбо-
генераторами (и дизель-генераторами:
стояночным, аварийным); на теплохо-
дах устанавливаются утилизационные
турбогенераторы. Основные характери-
стики турбогенераторов приведены
в табл. 8-16, 8-17.
Основные характеристики вспомогательных турбогенераторов
Название судна, тип турбогенератора
Показатель, характеристика „София**, ТД-750-1 „Ленинский комсомол“, „Прага", ТД-600 „Капитан Кушна- ренко", „Великий Октябрь**, ТД-400 „Сергей Боткин** „Мир** „Дружба" „Труд** „Джузеппе Гарибаль- ди" „Леонардо да Винчи** „Лиси- чанск" „Сплит"
Число турбогенера- торов Мощность номи- нальная длительная, кет Ср. нагрузка на ходу, кет Род тока (частота, гц) Напряжение, в . . Скорость вращения, об/мин: турбины .... генераторы . . . Тип турбины . . . Проточная часть турбин Давление пара пе- ред турбиной, кгс/см* Температура пара перед турбиной, °C Давление отработан- ного пара, ата . . . Расход пара при ном. мощности, кг/ч Уд. расход пара (при ном. мощности), кг/квт . ч Эффективный к. п. д., % Завод и страна-из- готовитель . . « . 2 750 500-700 50 400 8500 1500 Актив. 1С2+6А 39,5 465 0,055 4090 5,45 57,5 СССР 2 (3) 600 300-400 50 400 8500 1000 Актив. 1С2+6А 39,5 465 0,055 3410 5,68 55,1 СССР 1 450 50 400 8500 1500 Актив. 5А 4,5-9 Не ниже 160 0,08 СССР 2 300 210-250 Пост. 230 13 000 1 500 Актив. 1С2 + 5А 32 395 0,10 1960 6,5 53 „Рато- Бретань**, Франция 2 600 350-470 60 450 9800 1800 Актив. 1С2 + 5А 40 430 0,065 3530 5,9 54 „Исикава- яма", Япония 2 850/680 60 450 8950 1200 Актив. 1С2+5А 40 445 0,08 "Мицубиси Кобе Ве- стингауз", Япония 2 450 60 450 12 995 1200 Актив. 5А 42,2 460 2,0 3550 8,5 „Лаваль**, Швеция 2 550 350-450 Пост. 220 8000 1200 Реакт. 1С2+22Р 40 435 0,06 „Ансальдо", Италия 1 400 280-320 50 400 9930 1500 Реакт. 1А + 15Р 8 205 0,09 3550 8,88 56 -Ансальдо**, Италия 1 280 225-275 50 400 10 220 1 500 Актив. 2А 9 179 0,11 2900 10,4 46 „Мицубиси Эшер Висс", Япония 1 400 50 400 9000 1500 Актив. 1С2+4А 11,5 Х=0,95 0,31 4840 12,1 -Юготур- бина", Югославия
Таблица 8-17г
Характеристики турбогенераторов типа ТД-600 и ТД-750 (рис. 8-3)
Характеристика ТД-600 по ВТУ тд-- По ВТУ 750-1 Данные испытаний
Номинальная мощность, кет Мощность при температурах охлаждающей воды 20° С, окружающего воздуха 40° С, кет Давление пара перед БЗК, ата Температура пара перед БЗК, °C Давление в конденсаторе, ата Удельный расход пара (кг/квт. ч) при мощности: 750 кет 600 » 450 » Скорость вращения, об/мин-. турбины (при 50% нагрузки) генераторы Вес сухой, кг Вес в рабочем состоянии, кг Габариты, мм: длина ширина высота Примечание. Турбогенераторы способны выде мощности на 10% —- 2 ч, на 25% — 30 мин и на 50% — 5 600 600 40,5 465±10 0,055 5,69 5,92 8500 1000 12 000±3% 13 200 5525 2135 2290 рживать пер мин. 750 750 40,5 465±15 0,055 5,47 8500 1500 10 800 + 8% 11 700 4520 1900 2150 •егрузку све] 700 750 40,5 465 0,055 5,45 5,60 5,90 8500 1500 эх ном.
Рис. 8-3. Характеристики турбогенератора ТД-750-1 (танкера типа „София"); зависимости:
а — расхода пара £>т, эффективного к. п. д. т]э и удельного расхода пара d{} от мощности тур-
богенератора 1Гг при р0 = 40,5 ата, t0 = 465° С, рк = 0,055 ата’, б — максимальной мощности
и расхода пара от давления пара перед турбиной; в — приведенного расхода пара от давления
в конденсаторе; г — максимальной мощности от давления пара за турбиной
Проточная часть турбин: двухвенеч-
ная регулировочная ступень и шесть
активных ступеней (первые две с пар-
циальным впуском). Редуктор односту-
пенчатый с шевронным зацеплением
(нормальный модуль 2,5 мм), переда-
точное отношение i = 8,5. Регулирова-
ние — гидродинамическое с синхрониза-
тором; блок защиты — по предельному
числу оборотов и давлению масла
(меньше 0,3 кгс/см2). Система смазки
циркуляционная. Автономные конденса-
ционные установки, конденсаторы двух-
проточные, 120 м2.
Основные технические данные
вспомогательных турбогенераторов
судов типа «Сергей Боткин»
(табл. 8-18)
Давление пара перед
стопорным клапаном,
ата ........................ 32
Температура пара, °C . . 395
Давление в конденсаторе,
ата ...................... 0,10
Мощность генератора,
кет:
номинальная .... 300
средняя эксплуата-
ционная ................ 220
Мощность на валу тур-
бины (при 220 кет),
л. с....................... 465
Скорость вращения,
об/мин:
турбины ................... 13 000
на холостом ходу . . 14 300
генератора................ 1 500
Расход пара на турбоге-
нератор:
при мощности 300 кет
и р=0.063 ата в
конденсаторе . . . I960 кг/ч
(6,5
кг1квтч)
при экспл. мощности
220 кет и р =
=0,056 ата в кон-
денсаторе .... 1560 кг, ч
(7,10
кг/кет ч)
Допустимая перегруз-
ка в течение 1 ч 10%
Проточная часть турбины: двухвенеч-
ная ступень и пять ступеней давления
с цельнокованым ротором.
Регулирование — гидродинамическое,
два сопловых сегмента и клапаны
с приводом от масл. сервомотора; при
ср. экспл. нагрузке работает один кла-
пан. Защита по предельному числу обо-
ротов гидравлическая; установлены
реле миним. давления масла и ручной
выключатель. Система смазки циркуля-
ционная, с приводом насоса от вала
редуктора.
Редуктор одноступенчатый с переда-
точным отношением f = 8,7; зацепление
геликоидальное, передача торсионная.
Турбогенераторы имеют автономные
конденсационные установки. Конденса-
тор двухпроточный, регенеративный, по-
верхность охлаждения 27,5 м2\ регуля-
тор уровня поплавкового типа с воз-
душным сервомотором.
Таблица 8-18
Экономические показатели
турбогенератора
Показатель Мощность
Номина- льная 300 кет Ср. экспл. 220 кет
Уд. расход пара: на турбогенера- тор, кг/квт . ч 6,5 7,2
на турбину, кг/л. с.-ч . . . 4,2 4,4
Общий к. н. д. тур- богенератора .... 0,53 0,485
Внутренний к. п. д. турбины 0,67 0,63
Турбопитательные насосы
Проточная часть турбины: регулиро-
вочное двухвенечное колесо и четыре
ступени давления; везде парциальный
впуск; ротор цельнокованый, жесткий
(пкр = 1600 об!мин) — табл. 8-19, 8-20.
Расширение ротора и статора — в сто-
рону впуска. Лабиринтовые уплотнения
елочного типа, система уплотняющего
пара связана с системой отсоса глав-
ных турбин.
В модифицированных турбопитатель-
ных насосах завода «Экономайзер»
(ПТ-40-80М и ПТ-40-1 ЮМ) применены
турбины с одним насаженным двухве-
нечным диском. Турбонасосы разных
индексов различаются сегментами со-
пел— у турбин, направляющим аппа-
ратом— у насосов; сопловой аппарат
размещен в крышке корпуса. Уплотне-
ния лабиринтового типа (утечки
« 70 кг/ч). Система смазки автоном-
ная, емкость бака 160 л. Расход воды
на охлаждение агрегата 10 т/ч, конден-
сата в систему впрыска 1 т/ч.
Система регулирования работает на
воде при давлении 6—8 кгс/см2 и обо-
рудована: астатическим регулятором
перепада давлений (нечувствительность
0,03 кгс/см2), предельным регулятором
числа оборотов; реле давления масла
(0,8 кгс/см2)', предохранительным кла-
паном (3,5—4 ата).
Основные характеристики турбопитательных насосов
(см. главу 11)
Название судна, тип насоса
Характеристика „Ленин- ский „Прага*, „Ленин- ский „Ленин- ский „София", „Мир*, „Дружба", „Джузеппе Гарибаль- ди", ПТ-40-110М „Лебе- „Труд-
комсомол*, ПТ-40-80 ПТ-40-110 комсомол*, „Прага", ПТ-40-20 комсомол*, ПТ-40-80М дин*
Число насосов . . Производитель- 2 2 1 2 „София" — 3 шт., остальные по 2 2 2
ность, м*/ч .... Давление, кгс/см*-. 80,5/53,7 102/72 21,5/10,7 75/50 95/67 38 —
нагнетания . . . 55/50 58/53 50/47,5 55 58/53 21 —
всасывания . . . Скорость вращения, 2,8 2,96 3,0 3 — 0,4 —
об/мин Температура питат. 6150/5580 6500/5850 7950/7700 6150/5500 6500/5850 6000 4800
воды, °C Проточная часть турбины Давление пара, ата-. 133 1С2+4А 132 1С2+4А 133 1С2 133 1С2 132 1С2 80
перед турбиной 40 40 40 40 40 14,5 42
отработавшего . Температура пара 3 3 2/2,1 3 3 1.4 1
перед турбиной, °C Расход пара на 290 280 290 290 280 — 260
турбину, кг/ч . . . Число ступеней на- 3350/2500 4150/3250 1360/1180 3400/2500 4400/3300 1380
соса Завод-изготовитель 3 3 3 „Экономайзе 3 Р“ 3 1 „Мицу- биси* 6 „Ла- валь"
Таблица 8-20
Основные данные турбопривода питательных насосов ПТ-40-80, ПТ-40-110
Техническая характеристика Режимы
спецификацион- ный нормальный
Давление пара перед клапаном, ата 40 40
Температура пара, °C 280 280
Давление отработавшего пара, ата 3,0 3,0
Скорость вращения, об/мин 6350/6500 5750/5450
Мощность, л. с 365 230
Эффективный к. п. д 0,44 0,39
Расход пара, кг/ч 3450 3100/2550
Вес, кг 1350
ПТ-40-110
(танкера типа
насосу
«Прага»), в знаменателе
к насосу ПТ-40-80 (суда типа «Ленинский комсомол»).
Примечание. Величины в числителе —• к
Стояночный питательный турбонасос
с одной двухвенечной ступенью скоро-
сти работает при тех же параметрах
пара, что и главные насосы. Характери-
стики насоса ПТ40-110 приведены на
рис. П-37.
Турбоприводы грузовых насосов
Основные характеристики турбопри-
водов грузовых насосов (см. также
гл. 11), установленных на отечествен-
ных судах, приведены в табл. 8-21.
Зависимость расхода пара от мощно-
сти на выходном валу турбопривода
ТП-500 показана на рис. 8-4; расход
холостого хода Gx.x~ 1500 кг/ч.
Турбопривод ТП-320 вертикального
типа. Защита (трехимпульсный блок)
по: а) повышению числа оборотов на
18% от номинального; б) падению да-
вления в линии смазки ниже 0,3 кгс!см2\
Таблица 8-21
Основные данные турбоприводов грузовых насосов
Показатель Типовое судно
„Прага1*, „София" (ТП-50Э) „Ленино* „Великий Октябрь" (ТП-320) „Друж- ба* „Труд* „Джузеппе Гарибаль- ди"
Число турбонасосов . . . 3/4 3 3 4 4 4
Производительность, м$/ч Давление нагнетания, 750 1100 1250 1100 1000
м вод ст Мощность турбопривода, 100,6 80 88 100 120
л. с Частота вращения, об/мин: 500 570 320 600 — 650
турбины 8500 6460 9000 3660 — 4000
насоса 1500 1800 1350 — — 1800
Проточная часть турбины Параметры пара перед турбиной: 1С2+2А 1С2 1С2 1С2 1С2 1С2
давление, кгс/см2 . . . 31 14,5 14 40 40 30
температура, °C ... . Давление отработавшего 320 199 194 310 280 315
пара, ата Расход пара на турбину, 1,3 1,5 1,2 0,33 0,2 1
кг/ч 4700 2440 4400 — — —
Изготовитель СССР „Исикавадзима Харима**, Япония СССР Япония „Ла- валь" „Вортинг- тон1*, Италия
в) повышению давления на выхлопе из
турбины до 1,5—2 ата\ количество пара,
отсасываемого из концевых уплотнений
55—60 кг/ч.
Турбины отработавшего пара
Рис. 8-5. Зависимости мощности турбины отрабо-
тавшего пара от мощности главной паровой
машины Nim, и. л. с., и давления в конденсато-
ре Рх
Технические данные турбины
отработавшего пара (рис. 8-5)
комбинированных турбопоршневых
установок (суда типа «Коломна»)
Мощность, и. л. с.:
номинальная .... 740/600
максимальная . . . 840
Эффективный к. п. д. 0,65—0,75
Частота вращения ро-
тора, об/мин:
нормальная .... 5400
максимальная . . . 5650
предельная .... 6600
Давление пара перед
турбиной, ата:
нормальное .... 0,45/0,385
максимальное . . . 0,55
Давление в конденсаторе,
ата ................... 0,05
Диаметр ротора (у кор-
ня лопаток), мм . . . 422
Вес турбины с гидро-
муфтой и передачей, т 24
Передаточное отношение
редуктора........ 60
Примечание. В числителе —
спецификационные данные, в знамена-
теле — данные испытаний.
Турбина реактивная, с семью ступе-
нями, барабанным или составным рото-
ром. Агрегат имеет двухступенчатый
редуктор с гидромуфтой, гидравли-
ческую систему управления и защиты,
автономную масляную систему с при-
водным шестеренчатым насосом, фильт-
рами и маслоохладителями.
Газотурбинные установки
ГТУ с открытыми камерами сгорания
(с постоянным давлением сгорания).
ГТУ-10 (20) на теплоходе «Парижская
коммуна» построена по схеме, показан-
ной на рис. 8-6 с параметрами ее эле-
ментов в режиме номинальной мощно-
сти.
Основные построечные данные
ГТУ-10(20)
Макс, мощность, л. с.
Макс, темп-pa газа
перед ТВД, °C . .
Общая степень повы-
шения давления . .
Расход воздуха,
кг/сек .............
Степень регенерации
Тип турбин . . . .
Мощность (внутрен-
няя):
ТВД............
ТНД ...........
суммарная . . .
Мощность компрес-
соров:
ТВД............
ТНД............
суммарная . . .
полезная ТНД . .
Коэф, полезной мощ-
ности .............
К. п. д.:
турбин ........
компрессоров . .
6500/(13 000)
750
9,0
и,/о
Прямоточные с
разрезным ва-
лом, двухсту-
пенчатые, реак-
тивные с кон-
сольными рото-
рами
7 675 л. с.
10 905 я
18 580 .
7 675 л. с.
4 100 „
11 775 ,
6 800 я
36%
0,87-0,88
0,88-0,89
Частота
вращения
компрессоров:
ВД.................
НД...............
Тип компрессоров . .
Число ступеней ком-
прессоров:
Тип
ВД.............
НД.............
I камеры сгорания
Тип
регенератора .
Тип
теля
воздухоохлади-
Тип редуктора . .
Тип гребного винта
7100 об(мин
5860
Осевые
12
6
Блочно-кольце-
вая, 6 жаровых
труб
Пластинчатый
с волнистыми
каналами;одно-
ходовой по газу
и трехходовой
по воздуху
С перекрест-
ным током; од-
ноходовой по
воздуху и воде
Двухступенча-
тый с раздвое-
нием мощности
ВРШ
Вид топлива . . . .
Уд. расход топлива
при ном. мощности,
темп-ре воздуха и
воды 20° С ... .
Моторесурс:
. полный ..........
камер сгорания
дисков и рабочих
лопаток ....
Вес ГТУ............
Уд. вес ГТУ ....
Мощность пускового
устройства ....
ДТ-1; газотур-
бинное
225 г./л.с.-ч
80 000 ч
5 000 .
20 000 „
250 т
20 кг/л, с.
100—120 кет
Примечание. По данным испытаний
уд. расход топлива на все нужды, приведен-
ный к спецификационным условиям, составил
236 г/л. с.-ч.
Управление ГТУ централизованное че-
рез командотопливный агрегат (КТА),
который осуществляет программную по-
дачу топлива на всех режимах: пуска,
рабочем, разгона, предельных чисел
оборотов и температуры. В состав КТА
входят регулятор расхода топлива, за-
датчик газа, а также ограничители обо-
ротов, составляющие единую дистан-
ционную пневмосистему. Одновременно
с настройкой системы на заданный ре-
жим производится воздействие на ме-
ханизм управления ВРШ через его
дистанционную следящую электро-
систему.
Рис. 8-6. Принципиально-конструктивная схема ГТУ 10 (20);
1 — КНД; 2 — регенератор; 3 — камера сгорания; 4 — газоперепускной клапан; 5 — ТВД; 6 — пу-
сковой электродвигатель; 7 — гидротрансформатор; 8 — валоповоротное устройство; 9 — коробка
привода всп. механизмов; 10 — противопомпажный клапан; 11 — КВД; 12 — воздухоохладитель;
13 — ТНД; 14 — обдувочное устройство регенератора
Рис. 8-8. Типовые характеристики СПГГ типа
GS-34 и GS-35:
производительность СПГГ: / — максимальная,
2 — расход газа на турбину; 3 — минимальная;
4 — перепускаемый избыток газа; 5 — мощность
по газу; 6 — к. п. д. СПГГ (по газу); 7 — темпе-
ратура газа
Рис. 8-7. Схема судовой ГТУ с СПГГ:
1 — буферные цилиндры; 2 — цилиндры компрессора; 3 — всасы-
вающие клапаны; 4 — ресивер; 5 — форсунка; 6 — цилиндр дви-
гателя; 7 — газопровод; 8 — газовая турбина; 9 — диаграмма
расширения газа в турбине; 10 — редуктор; 11 — индикаторная
диаграмма двигателя; 12 — индикаторная диаграмма буферного
цилиндра; 13 — индикаторная диаграмма компрессора
На пульте управления имеются кор-
ректоры оборотов ТКВД и шага ВРШ,
которые позволяют вручную дистан-
ционно корректировать настройку регу-
ляторов.
Предусмотрено аварийное ручное
управление. Рабочей средой системы
регулирования, управления и защиты
является сжатый воздух — от компрес-
соров ГТУ; при пуске — от судовой
пневмосистемы.
Предусмотрена система защиты и
сигнализации по температуре газа, числу
оборотов турбокомпрессора НД, уровню
масла в напорной цистерне, осевому
сдвигу роторов.
Газотурбинные установки со свободно-
поршневыми генераторами газа (ГТУ
с СПГГ). Комбинированная установка
состоит из генератора газа типа сво-
бодно-поршневого двигателя и газовой
турбины (рис. 8-7).
СПГГ представляет собой симметрич-
ный агрегат, состоящий из одноцилинд-
рового двухтактного дизеля с расходя-
щимися поршнями, одноступенчатого
двухцилиндрового компрессора простого
действия и двух буферных цилиндров.
Турбина имеет ступени переднего и зад-
него хода и соединена с гребным валом
через редуктор.
Характеристика СПГГ (рис. 8-8) опре-
деляет область возможных режимов его
работы и устанавливает взаимосвязь
основных параметров, строится в функ-
ции от давления газа.
К регулирующим и защитным устрой-
ствам СПГГ относятся регуляторы:
степени сжатия (стабилизатор), ограни-
чения подачи топлива, предельный
давления газа и ограничитель макс,
хода поршней.
Основные данные СПГГ типа GS-34
Диаметр цилиндра:
двигателя . . . 340 мм
компрессора . . ООО „
буферного ... 900 „
Ход поршней (от цен-
тра до упора в
крышки)............
Мощность номиналь-
ная по газу . . .
Давление газа . . .
Температура газа . .
Мощность максималь-
ная (при р газа
4,5 кгс/см2) . . .
Число циклов в ми-
нуту ...............
Средняя скорость
поршня.............
Вес.................
400-500 мм
1250 и. л. с.
4,0 кгс'см2
437° С
1350 и. л. с.
400-600
9 м!сек
8,5 т
Таблица 8-22
Основные (спецификационные) данные
энергетической установки лесовозов
типа «Павлин Виноградов»,
оборудованных четырьмя СПГГ
(типа GS-34)
Параметры Передний ход
полный макси- мальный
Мощность, л. с. . . Частота вращения 4000 4400
винта, об/мин . . . 115 119
Расход газа, кг/сек Давл. газа за 3,85 —
СПГГ, ати Темп-pa газа за 3,1 3,4
СПГГ, °C Уд. расход топлива (QP^IOIOO ккал/кг), 450 480
г/э. л. с 190+5% —
Мощность ТЗХ, л. с. 1000 1400
Газовая турбина — однокорпусная с
шестью ступенями переднего хода и
двумя заднего хода. Количество газа
регулируется маневровыми клапанами
с масляными сервомоторами.
Мощность ТЗХ: 1400 э. л. с. при
3820 об I мин в течение 15 мин и 1000 л. с.
при 3340 об/мин в течение 1 ч. Редук-
тор двухступенчатый с разделением
мощности на второй п третьей ступе-
нях; общее передаточное число 47,8.
ДЕТАЛИ И СИСТЕМЫ ПАРОВЫХ ТУРБИН
Корпуса турбин
Корпуса турбин — литые или сварные
(обычно ТНД), а также сварно-литые.
На корпус действуют нагрузки от из-
быточного давления, веса ротора, опор-
ных реакций диафрагм, усилий, пере-
даваемых присоединенными трубами,
и тепловые напряжения.
Толщина стенок корпуса s= 104-50 мм;
у корпусов ТВД ТС-1 и ТС-2 s = 37 мм.
Для корпусов применяются следующие
материалы: при /0 300° С — чугуны
СЧ 15-32, СЧ 28-44, МСЧ 32-52; при
/о=3204-450° С — стальное литье 20Л,
25Л; при /о = 4504-500° С — 15ХМЛ,
20ХМЛ, корпуса ТВД ЛКЗ — Л25ХМ,
ТНД верхняя половина — ЗОЛИ, ниж-
няя половина — ЗОХНДФТ (ТУ), ТЗХ —
20ХМЛ; при /о >500° С — 20ХМФЛ
и др.
Болты и шпильки фланцевых разъе-
мов: при /0 ^ 350° С — из сталей 25,
30, 35, 40; при tQ = 3504-450° С — из ста-
лей ЗОХМ, 35ХМ, ЗОХМА; при /0 =
=4504-500° С — из сталей 38ХМЮА,
25Х2МФА. Гайки: при /0< 420°С — из
сталей 35, 40, 45; при tQ= 4254-525° С —
из сталей 38ХА, 40Х, ЗОХМ, ЗОХМА,
35ХМА и др.
Для уплотнения фланцевых разъемов
применяются мастики (табл. 8-23);
иногда — тщательная шабровка и не-
большой завал кромок фланцев (0,04—
0,05 мм), при котором затяжка создает
повышенное удельное давление на вну-
тренней части фланцевого контура.
системы шпонок, расположенных в гори-
зонтальной и вертикальной плоскостях,
что обеспечивает тепловые расширения
корпусов при сохранении соосности под-
шипника и турбины. Лапы цилиндра
турбины опираются на стул подшип-
ника, связь с которым устанавливается
при помощи поперечной, продольной,
вертикальной шпонок. Зазоры в верти-
кальных шпонках — боковой 0,05—
0,07 мм, торцовой 1,5 мм; зазоры
в продольных шпонках 0,04—0,06 мм;
зазоры в поперечных шпонках 0,05—
0,07 мм.
Для шпонок ТВД и ТНД ГТЗА типа
ТС-1 и ТС-2 установочные зазоры: го-
ризонтальные шпонки ТВД и ТНД —
0,05—0,08 мм; вертикальная шпонка
ТВД — 0,05—0,08 мм; нижняя шпонка
Таблица 8-23
Состав мастик (в весовых процентах) для уплотнения фланцев
при р = 15 4- 60 кгс/см2 nt — 300 -н 450° С
Свинцовый глег Свинцовые белила Свинцовый сурик Железная пудра Железный сурик Охра золотистая Графит серебристый Мел Олифа нату- ральная Льняное масло
- 20 40 - - - 40 - - До вязкости сгущенного молока
45 - - 21 - 17 17 - - -
- 20 10 20 - - 50 - - -
- 45 27 - - - 3 - 25 -
45 - - 21 17 - 5 12 - -
Г бин 0,2-( 85%-1 2 спнр охра Гриме предлои ),4. Одн ной орт( . На су т-ректи4 сухая - ч а н и f сена ма< а весов: эфосфор гдоремот )икат — - 1. i: 1. Тс стика н; ая часп ной кис. 1ТНЫХ 3 44, шел; )лщина а основе > компо поты (Н оводах так сухс слоя ме J окиси нентов 1 18РО4). примем )й — 42, 1СТИКИ 1 меди: с мастики 1яется । графит ,5—2 м/ ЖИСЬ М( соедиш мастика коллоид и. Для 1ди 97,5- яется с «Герм( ный — К главных паровых тур- -98%, железная пудра одной весовой частью mi к» (в % по весу): ), касторовое масло—3,
Затяжка болтов — кувалдами или
пневмогидравлическим гайковертом;
применяется предварительный нагрев
болтов.
Связь стульев с корпусом
турбины осуществляется при помощи
ТНД — зазоры теплового расширения:
«а» — 4,0—6,0 мм, «б» — 2,0—4,0 мм.
У турбин типа ТС-1 и ТС-2 (ТВД)
носовой стул установлен на гибких опо-
рах и связан с корпусом подвижно
(вертикальная шпонка), что обеспечи-
вает соосность расточек корпуса и стула
прп температурных деформациях кор-
пуса. Гибкая опора устанавливается
с предварительным натягом в сторону
кормы. Кормовой стул закреплен жестко
на продольной раме.
У ГТЗА судов типа «Сергей Боткин»,
танкеров «Мир», «Дружба» и др. кормо-
вой стул закреплен жестко на редук-
торе, а носовой имеет скользящую
опору.
Тепловое состояние кор-
пуса турбины. Каждому режиму
турбин свойственно свое распределение
температур по длине и поперечным се-
чениям корпусов. Температура фланцев
и болтов может быть на 40—100° С
ниже температуры корпуса ТВД в дан-
ном месте. Максимальная разность тем-
ператур по ширине горизонтального
фланца ТВД при пусковых режимах
достигает 105—110° С. При пусках тур-
бин имеет место значительная (50—
60° С) разница в температурах фланцев
и болтов. Различие в их температур-
ных удлинениях может вызвать ослаб-
ление затяжки и неплотности фланце-
вого соединения, обрыв болтов.
Допускаемая разность температур
внутренней и наружной поверхностей
фланцевого соединения составляет HO-
MO0 С. Термические напряжения (сжа-
тия)
2 ?Е .. . .
। v (^в ^н)>
где (для стали 25ХМ — корпус ТВД):
£ = 2,01 • 104 кгс/мм2 — модуль упругости;
Р = 12,5 • 10-6 1 /°C — коэф. линейного
расширения;
v = 0,3 — коэф. Пуассона;
и tH — темп-pa внутр, и
наруж. стенок, °C.
Величина термических напряжений не
должна превышать предела текучести
(« 26 кгс/мм2 \ для стали 25ХМ —
36 кг с/мм2). У болтов при высокой тем-
пературе проявляется ползучесть ме-
талла и релаксация напряжений. При
этом уменьшается затяжка, что может
сопровождаться появлением неплотно-
стей. Поэтому необходима периодиче-
ская (через 2—4 года) подтяжка бол-
тов горизонтального разъема.
Для правильного подъема верхней
половины корпуса в калиброванные от-
верстия устанавливают направляющие
колонки, которые заменяются нормаль-
ными болтами; предусмотрены отжим-
ные болты фланцевого соединения.
Сопловой и направляющий
аппараты. Диафрагмы
Сопловой аппарат регулиро-
вочных ступеней — литые или сварные
сегменты, сегменты с залитыми сопло-
выми лопатками, сборные сопловые сег-
менты из цельнофрезерованных сопел.
Сопловые коробки ТС-1 и
ТС-2 — литые, верхняя — трехкамер-
ная, нижняя — однокамерная (бескла-
панная) приварена на входном конце
по контуру и поддерживается вставным
пальцем. Сопла: наборные, приваренные;
в ТНД — фрезерованные, наборные;
в ТЗХ — диск из двух половин с про-
сверленными сопловыми каналами (ТС-1
и ТС-2) или кованые и обработанные
•сегменты (ГТЗА судов типа «Сергей Бот-
кин» и др.). В ТД-600 (750) кованый
сегмент из 8 сопел, разделенных на че-
тыре группы (на каждые два сопла — по
сопловому клапану). В ТП-500 сегмент
из трех сопел и концевых вставок, заве-
денных в Т-образную расточку паровой
коробки.
Направляющий аппарат
двухвенечных колес (ТД-750,
ТП-500, ТЗХ) состоит из лопаток, на-
бранных в пакеты с ленточным банда-
жом, и концевых вставок, заведенных
в обойму. Зазор между торцами банда-
жей 0,6—0,8 мм. В нижней половине
корпуса ТД-600 и ТД-750, ТП-500 уста-
навливается паровой щит (для сниже-
ния вентиляционных потерь). Центров-
ка — радиальными штифтами. Суммар-
ная площадь каналов (на выходе)
может отклоняться на 2—3% от специ-
фикационной (табл. 8-24-7-8-27).
Материалы соплового аппарата: для
залитых лопаток, /о^2ОО° С — СЧ 21-40;
сегменты со сверленными каналами,
/о^48О°С — 1X13; сегменты наборные —
1X13, 2X13; сегменты цельнолитые —
Бр. АМц9—2Л (турбопривод вспомога-
тельных механизмов, /о^25О°С).
Обоймы сопловых сегментов и на-
правляющих аппаратов при: /о^35О°С —
Ст. 20; /о^480°С— 15ХМ, 20ХМ; /0 =
= 4804-560°С — 15Х1М1Ф (по ТУ).
Диафрагмы. Типы; литые (чугунные,
стальные), наборно-сварные и кованые.
Чугунные диафрагмы (СЧ 18-36, СЧ 21-40,
СЧ 24-44, СЧ 28-48) с залитыми лопат-
ками применяются при /о^25О°С.
Модифицированные чугуны СЧ 32-52,
СЧ 28-48Д (по ТУ) и др. более устой-
чивы и менее склонны к росту, чем
серые чугуны.
Для наборных и сварных диафрагм
применяются лопатки из сталей 1X13,
2X13; обод и полотно — из углеродистых
и низколегированных сталей: при
/о 480° С — 15ХМ, 20ХМ; при t0 =
= 4804-560° С — 15X1 MlФ (по ТУ). На-
правляющие лопатки газовых турбин —
из сталей ЭИ 417, ЭИ 418, ЭИ 435 и
кобальтохромомолибденового сплава
ЛК4.
Сварные диафрагмы ТВД ТС-1 и -2
имеют узкий профиль лопаток (2—7
ступени) и выфрезерованные пере-
мычки для жесткости; в ТНД и ТЗХ
диафрагмы литые чугунные (СЧ 28-48Д
по ТУ, СЧ 24-44); у ГТЗА судов типа
«Сергей Боткин» — наборные фрезеро-
ванные лопатки; диафрагмы ТД-600
(750) и ТП-500 — сварные, внутренний
и наружный бандажи с набранными и
приваренными направляющими лопат-
ками сварены с ободом и полотном.
Таблица 8-26
Площадь выходных (горловых) сечений
направляющего аппарата
диафрагм ГТЗА типа ТС-2, см2
№
ступени
ТНД
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
75-78
88-91
103-108
119-123
141-147
167-174
204-212
247-260
80,5
93,5
111
127
179
212
268
309-315
372-387
473-502
628-667
868-922
1126-1177
1669-1772
2396-2544
3488-3704
5169-5499
7776-8257
330
405
525
700
970
1240
1860
2680
3930
5780
8660
Таблица 8-24
Площадь выходных сечений
направляющих аппаратов
диафрагм ГТЗА типа ТС-1, см2
№ ступени твд ТНД
по чертежу допускаемые в эксплуата- ции по чертежу допускаемые в эксплуата- ции
1 230-245 255
2 66-69 71 292-303 320
3 78-82 84 375-398 420
4 90-93 96 546-579 610
5 104-108 111 730-775 815
6 123-128 132 1103-1170 1230
7 128-134 138 1723-1830 1920
8 151-157 160 2637-2800 2940
9 180 — 188 193 4387-4660 4890
10 220-229 236 — —
Таблица 8-25
Площадь выходных сечений
соплового и направляющего
аппаратов ТЗХ (ТС-1), см2
№ ступени По чертежу Допускаемые в эксплуатации
1 25,5 27
2 287-299 315
3 1072-1138 1195
Таблица 8-27
Площадь выходных сечений
соплового и направляющего
аппаратов ТЗХ (ТС-2), см2
№ ступени По чертежу Допускаемые в эксплуата- ции
1 41,4 44
2 395-419 440
3 1324-1406 1475
Нагрузка диафрагм — разно-
стью давлений пара и опорными реак-
циями. (Например, диафрагма с на-
ружным диаметром 1000 мм и диаметром
центрального отверстия 250 мм при раз-
ности давлений в 1 кгс/см2 испытывает
суммарную нагрузку около 7,5 т.)
Наибольший прогиб диафрагмы не
должен превышать Уз осевого зазора.
Остаточный прогиб, определяемый инди-
катором относительно базовой поверх-
ности (со стороны выхода пара), не
должен превышать 0,2—0,3 мм.
Центровка диафрагм в кор-
пусе при помощи радиальных штифтов
(й = 5-?10 мм), осевая установка —
штифты с подгонкой их по ширине
паза; в турбинах ТС-1 и ТС-2 диа-
фрагмы в радиальном и осевом напра-
влениях могут получать перемещения
на установленных в проточках корпуса
сухарях; осевой штифт в диафрагмах
ТВД заменен наплавкой по ободу.
В ТНД турбин ЛКЗ (постройки с 1959 г.)
изменена конструкция крепления диа-
фрагм в корпусе, где исключены напра-
вляющие сухари и оставлены только
осевые штифты. Крепление верхней по-
лудиафрагмы — стопорными планками
п штифтами.
Центровка половин диафрагмы — при
помощи шпонок на разъеме нижней по-
ловины и на срезах обода. Норма цен-
тровки диафрагмы: смещение оси внут-
ренней расточки относительно расточки
корпуса 0,05—0,10 мм (проверка по кон-
трольному валу).
Радиальные зазоры (между ободом
и расточкой в цилиндре) — 1—2 мм-,
осевой зазор между ободом диафрагмы
и стенкой паза:
для стальных диафрагм — 0,05—
0,15 мм,
для чугунных диафрагм — ОДО-
ОДО мм.
Осевой зазор между штифтами и
стенкой паза 0,10 мм.
По разъему собранной диафрагмы
в отдельных местах допускается про-
хождение пластины щупа не более
0,05 мм.
Возможные дефекты диа-
фрагм, соплового и направля-
ющего аппаратов. Диафрагмы:
прикипание в расточках корпуса, разру-
шение промывом пара по опорному
торцу или по плоскости разъема, кор-
розионные повреждения и трещины на
полотне и ободе, отставание приварен-
ных или залитых лопаток, остаточный
прогиб полотна, осевое смещение по-
лотна относительно обода, задиры в ре-
зультате задеваний.
Повреждения диафрагм возможны
в результате обрыва бандажа или вы-
лета лопаток, задевания их дисками:
тепловые деформации, недостаточный
осевой зазор, осевой сдвиг ротора, ко-
робление чугунных диафрагм или про-
гиб недостаточно жестких диафрагм,
отставание залитых лопаток в местах
стыка диафрагмы и др.
Сопла и лопатки диафрагм: погнутость
кромок в результате задеваний*или по-
падания посторонних тел, трещины на
выходных кромках лопаток, разрушение
кромок лопаток вследствие коррозии и
эрозии.
Направляющий аппарат двухвенечных
колес: поломки лопаток, повреждение
или обрывы шипов, эрозионное разъе-
дание и подрыв бандажа, износ уплот-
нительных усиков бандажей.
Роторы
Роторы—дисковые, барабанные (цель-
нокованые, составные, сварные) и сме-
шанной конструкции. По отношению
рабочего числа оборотов к критическому
различают жесткие и гибкие роторы.
Способы крепления дисков: непосред-
ственная посадка с натягом на ступен-
чатый вал, посадка на пружинящие
кольца или конические втулки, разрез-
ные распорные кольца, при помощи
кольцевых втулок (диски ступеней регу-
лировочной и заднего хода).
Турбинные диски изготовляют из ле-
гированных конструкционных сталей 40,
45, 43Н (для /0^420°С); сталей 35ХМ,
35ХНМ (при /0=4254-470° С), 35ХНМ
(при /0 = 4804-510°С).
Цельнокованые роторы турбин ТС-1
и ТС-2 изготовлены из сталей:
ТВД-34ХМА1А, ТНД —34ХН1А.
Для дисков и барабанов газовых тур-
бин применяются жаропрочные стали
ЭИ 395, ЭИ 405, ЭИ 415 и др.
Для посадки с натягом внутренний
диаметр ступицы диска меньше наруж-
ного диаметра шейки вала на величину:
для малонапряженных дисков (0,00084-
4-0,001) dB, для дисков обычной напря-
женности (0,0014-0,0013)dB, для высоко-
напряженных дисков (0,00144-0,0016)d3.
Зазоры между втулками дисков 0,10—
0,20 мм. Число оборотов, при котором
натяг становится равным нулю («осво-
бождающее» число оборотов), должно
быть больше предельного числа оборо-
тов турбины.
Ротор подвергается воздействию:
а) веса дисков и вала, вызывающих
деформацию изгиба; допустимые пре-
делы стрелки прогиба для роторов ба-
рабанного типа —от 0,025 до 0,125 мм,
для роторов дискового типа с жест-
кими вкладышами подшипников — от
0,060 до 0,375 мм\ для дисковых рото-
ров с самоустанавливающимися вклады-
шами подшипников — от 0,125 до
0,750 мм\
б) крутящего момента
Л4 = 716,2 ,
и п
где Ne — передаваемая мощность, л. с.',
п — частота вращения ротора,
об!мин\
в) осевых составляющих сил, дей-
ствующих на рабочие лопатки;
г) центробежных сил от неуравнове-
шенных масс.
Напряжения от центробежных сил
в роторах достигают ~ 2500 кгс!см2
(при 5000—7000 об!мин). Суммарные
напряжения, с учетом термических, до-
стигают значительно больших значений,
особенно при пусках, остановках и ре-
версах.
При пуске судовых турбин из холод-
ного или достаточно остывшего состоя-
ния (п. х. или з. х.) прогиб ротора не
ограничивает скорость пуска и измене-
ние нагрузки. При пуске неостывшей
турбины необходимо учитывать терми-
ческий прогиб ротора; о наличии про-
гиба ротора обычно судят по вибрации
опорных подшипников.
Величина статического прогиба ро-
тора зависит от веса дисков и вала, его
расположения относительно опор и их
конструкции, расстояния между опорами,
изгибной жесткости вала — Е-I (Е —
модуль нормальной упругости мате-
риала вала, / — экваториальный момент
инерции сечения вала).
К р и т и ч е с к о*е число оборо-
тов ротора соответствует частоте
его собственных колебаний. Частота воз-
мущающих усилий кратна числу оборо-
тов ротора (см. гл. 1).
Для дискового многоступенчатого ро-
тора
икр = (7,5 ч- 8,1) offlMUH,
V Ор/£
где dQ — наибольший диаметр вала, мм\
L — расстояние между опорами, мм\
Gp — вес ротора в сборе, кг (коэф-
фициент 8,1 принимается в слу-
чае, когда диаметр вала мало
изменяется по длине).
При стендовых испытаниях роторы
проверяют на превышение оборотов
в 1,5 раза больше нормального. Хотя
опасная зона характеризуется числами
оборотов, отличающимися на ±5% от
критического числа оборотов, обычно
требуется, чтобы пкр для жесткого вала
была не менее чем на 20—30%, а для
гибкого (вспомогательные турбины)
на 30—40% выше рабочего числа обо-
ротов.
Турбина представляет собой сложную
упругую систему (ротор — статор), со-
стоящую из ротора, упругого масляного
слоя подшипников и статора на упругих
опорах. По требованию Правил Реги-
стра СССР главные судовые турбины
438
должны иметь жесткую систему ро-
тор — статор.
Действительные критические скорости
значительно отличаются от расчетных
на абсолютно жестких опорах. Исследо-
ваниями установлено, что для ТВД
типа ТС-1 первая (и вторая) крити-
ческая скорость находится в диапазоне
рабочих чисел оборотов; в ТНД ТС-2
действительная критическая скорость
примерно на 28% ниже собственной ча-
стоты вращения ротора.
Отмечается также значительное отли-
чие действительной критической скоро-
сти от расчетной (на абсолютно жестких
опорах) для ТД-750, где первая из них
также находится в зоне рабочих чисел
оборотов.
В однотипных турбоагрегатах может
иметь место существенное различие зна-
чений критических скоростей системы
вследствие различной жесткости опор-
ных конструкций статора.
Наиболее часто встречаю-
щиеся дефекты роторов: элли-
птичность, конусность, бочкообразность
и коррозия шеек (максимальные до-
пуски— 0,01—0,05 мм)\ дефекты упор-
ного гребня (риски, забоины и т. п.)
и мест уплотнения (натир, канавки
и т. п.); трещины в дисках (у разгру-
зочных отверстий, галтелей, в местах
постановки замков и т. д.).
Нормы биений роторов по ТУ (при
проверке в подшипниках): по поверхно-
стям 0,04—0,08, по торцам гребня 0,02—
0,04 мм.
Центровка ротора относи-
тельно корпуса турбины определяется
взаимным расположением осей ротора,
уложенного в подшипниках, и расто-
чек корпуса под концевые уплот-
нения:
вертикальное смещение ротора (вниз)
до 0,15 мм,
горизонтальное смещение ротора
(вниз) до 0,08 мм.
Осевое положение ротора, обусловлен-
ное положением упорного подшипника,
определяется по контрольной скобе (при
роторе, отжатом в корму) — см. табл. 8-38.
Рабочие лопатки
Лопатка, изогнутая потоком пара,
находится одновременно под действием
центробежной силы собственной массы,
которая создает момент, обратный
моменту от динамического давления
пара.
Напряжения у корня лопатки опре-
деляют по приближенным формулам:
для цилиндрических лопаток
и2
^0,16 кгс 1см2\
Л
для закрученных
» 0,08 кгс]см2,
К
^ср
где л = -г- .
4 л
Поломки деталей лопаточного аппа-
рата происходят обычно вследствие дей-
ствия переменных напряжений.
Наибольшие изгибающие усилия воз-
никают в лопатках регулировочной сту-
пени при работе на одном полностью
открытом сопловом клапане, при быст-
рых реверсах и высоких давлениях
контрпара.
Материалы лопаточного
аппарата: лопатки рабочие при
/о^540°С— 15X11МФ (ТУ), при t0 <
< 440° С—1X13, 2X13; антикоррозион-
ные свойства лопаточных сталей ухуд-
шаются с увеличением в них содержа-
ния углерода, например, сталь 2X13 бо-
лее подвержена коррозии, чем сталь
1X13.
Промежуточные и замковые вставки —
ст. 15, 35, 1X13; бандажная лента и
скрепляющая проволока — 1X13, или из
тех же материалов, что и лопатки; ло-
паточные заклепки — 1X13 (для t0 <
< 350° С), 25Х2МФА, ЗОХМА (для
/о >350° С).
Для рабочих лопаток газовых турбин
используют жаропрочные стали ЭИ405,
ЭИ434, а также жаропрочные сплавы
ЭИ437, ЭИ437А, ЭИ617.
Крепление лопаток. У рабо-
чих лопаток турбин типа ТС-1 и ТС-2
Т-образный хвост с защемленными щеч-
ками с подклинкой снизу проволокой и
натягом 0,02—0,05 мм. Лопатки первых
ступеней иногда ставят с промежуточ-
ными вставками из светлокатаной про-
фильной стали. Крепления с верховой
посадкой лопаток следующее: хвосты
типа обратный молот, обратная елка,
одно- и двухвильчатые (установка на
заклепках).
У лопаток реактивных турбин часто
применяют зубчиковый хвост и одно-
сторонние боковые вставки' из мягкой
стали. У ГТЗА и вспомогательных тур-
богенераторов судов типа «Сергей Бот-
кин» применены хвосты рабочих лопаток
вильчатого типа на заклепках. В по-
следнее время рабочие лопатки крепят
при помощи сварки.
В качестве связей рабочих лопаток
применяют бандажную ленту (толщина
1—4 мм) или связующую проволоку.
Бандажные полки лопаток ставят также
впритык, причем иногда смежные полки
соединяют пайкой твердым припоем,
так что они образуют пакеты лопаток.
Бандажную ленту и связующую про-
волоку ставят отдельными секциями,
объединяя пакеты из 6—12 лопаток.
Между концами смежных секций
оставляют зазор, равный 0,2 шага ло-
паток. Соседние пакеты соединяют про-
волочными связями — мостиками, кото-
рые припаивают к лопаткам только
одного из пакетов (припои ПСр-45,
ПСр-65).
Для уплотнения и перекрытия зазоров
применяют: тонкие кромки ленточного
бандажа и заостренные выступы; уто-
нение концевого сечения самой рабочей
лопатки (реактивные ступени); перекры-
тие зазоров уплотнительными полосами,
зачеканенными в корпусе или в диске.
Нормы (установочные, эксплуатацион-
ные) осевых и радиальных зазоров ТВД
и ТНД (ГТЗА типов ТС-1 и ТС-2) при-
ведены в ТУ на ремонт ГТЗА типов
ТС-1 и ТС-2 (ЧЦПКБ ММФ, ЛМЗ).
Осевые зазоры увеличиваются
по мере удаления от упорного подшип-
ника. Со стороны входа пара на рабо-
чие лопатки они примерно вдвое меньше,
чем со стороны выхода, но не должны
быть меньше 1,5 мм и приближенно
могут быть определены по формуле
Ъа = 0,01 /л + (3 + 4) мм.
Осевые зазоры 6а при наличии спе-
циального уплотнения принимаются
в пределах 0,6—1 мм или 0,5+0,01 /л.
Для реактивных ступеней осевые за-
зоры в лопатках равны 1—2,5 мм, ра-
диальные 6Г=0,7+(0,005+0,007) /л,
где 6г — радиальный зазор, мм\
1п — высота рабочей лопатки, мм.
При проверке зазоров ротор должен
быть сдвинут по ходу пара (табл. 8-28).
Общие положения по набору лопаток.
Лопатки набираются с плотным приле-
ганием (натягом) их хвостов, что кон-
тролируется ленточным щупом толщи-
ной 0,04—0,05 мм. Хвосты соседних ло-
паток должны быть пригнаны на краску
по плоскостям их плотного прилегания.
Допуски для верховой посадки лопаток
по боковым плоскостям 0—0,03 мм, по
торцам лопатки и диска 0,05—0,2 мм.
Таблица 8-28
Осевые разбеги роторов
и осевые зазоры
в проточной части турбин
судовых турбомеханизмов, мм
Тип (фирма-
изготовитель)
турбин
Осевой разбег ротора Минималь- ный зазор при сдвиге ротора
установочный предельно- допустимый по ходу пара против хода пара
Турбогенераторы
ТД-600, ТД-750 * 0,3-0,4 0,5 0,7 0,3
ТД-400 0,3-0,4 0,55
„Рато* 0,3 0,5
„Ансальдо* 0,3 0,5
„Мицубиси* 0,4 0,6 0,8 0,8
Питательные турбонасосы
ПТ-40-80 ПТ-40-110 0,3-0,45 0,65 1,8 0,65
ПТ-40-80М ПТ-40-110М 0,3-0,45 0,6 1,0 0,3
ПТ-40-20 0,3-0,45 0,6 1,0 1,0
Турбоприводы
ТП-500 I 0,3-0,4 I 1 0,55 I 1 °’7 1 ' 0,3
„Мицубиси* | 0,2 | 1 0,4 | 1,0 | 1,0
* Ступени турбины показаны на
рис. 8-9.
Длинные лопатки обычно устанавли-
ваются с радиальным навалом. После
набора каждых 10—15 лопаток необхо-
димо по специальному шаблону и ли-
нейке проверить их радиальную и акси-
альную установку по выходным кром-
кам у вершины (табл. 8-29). Уплотнение
лопаток по окончании их набора и уста-
новки призамковых лопаток произво-
дится при помощи замков с расклинкой
или др. специальных типов.
Таблица 8-29
Допуски на установку лопаток, мм
Радиальная установка Аксиальная установка
Длина лопатки Допуск Длина лопатки Допуск
До 50 51-200 201-300 301—4 D0 П р и м е ч а ную установку и на паралле; и диска. 0,3 0,5 0,6 0,7 н и е. J. у даны тьное см До 100 101-200 201-300 301-400 Хопуски на ак как на углово [ещение осей л< 0,3 0,4 0,5 0,6 сиаль- е, так зпаток
Допускаемое отклонение количества
лопаток на диске не должно превышать
2% от их проектного числа (по чер-
тежу) .
Надежность лопаточного аппарата.
Виды колебаний лопаток. Па-
кеты и одиночные лопатки совершают
колебания различного вида и разной
формы.
Рис. 8-9. Ступени проточной части ТД-750:
а — регулировочная; б — промежуточные 2—6; в — последняя
1. В плоскости вращения диска (тан-
генциальная вибрация). Формы колеба-
ний лопаток различаются по частоте и
числу неподвижных зон («узлов»), рас-
положенных по длине лопатки. Разли-
чают колебания лопаток с подвижной
и неподвижной (опертой) вершиной,
а также по тонам и зависимости от
наличия узловых точек между хвосто-
виками и вершинами лопаток.
2. В плоскости, перпендикулярной
плоскости вращения диска (осевая ви-
брация).
3. Крутильные колебания вершин ло-
паток, крайних в пакете (последние
ступени) или не связанных в пакеты.
Амплитуда колебаний зависит от ве-
личины и частоты возмущающей силы,
а также от частоты собственных коле-
баний лопаток. Резонанс, сопровождаю-
щийся резким возрастанием амплитуды
колебаний и часто поломкой лопаток,
имеет место при совпадении или крат-
ности частот собственных колебаний и
возмущающих импульсов.
Колебания пакетов лопаток,
набранных на диске, различают:
а) первого тона (обозначаемых Ао) —
лопатки пакета колеблются в одной
фазе с максимальной амплитудой на их
концах. В резонанс с низкочастотными
импульсами могут попадать пакеты ло-
паток последних ступеней ТНД, имею-
щих относительно невысокие частоты
(от ~200 до ~600 гц)\ в резонанс
с высокочастотными импульсами — ло-
патки парциальных ступеней;
б) внутрипакетных первого тона
(Во) — лопатки пакета колеблются
с разными амплитудами и их колебания
сдвинуты по фазе. Резонанс встречается
у лопаток последних ступеней ТВД и
первых ступеней ТНД, имеющих час-
тоты основного (первого) тона =
= 500-4-1500 гц\
в) второго тона (Л1) —наличие узла,
расположенного на расстоянии 0,7 /л от
корня.
Повышение вибрационной надежности
облопачивания заключается в отстройке
лопаток от резонансов и снижении ди-
намических напряжений в элементах
облопачивания.
Лопатки судовых турбин в большин-
стве случаев не могут быть отстроены
от резонансов во всем диапазоне обо-
ротов. Их вибрационная надежность
повышается путем снижения динами-
ческих напряжений и повышения пре-
дела выносливости деталей лопаточного
аппарата; пакетированием лопаток и
применением демпферов (межпакетных
связей).
Логарифмический декремент колеба-
ний (мера, или степень демпфирова-
ния) — измеряется натуральным лога-
рифмом отношения двух амплитуд, от-
стоящих на величину периода Т, непо-
средственно влияет на величину дина-
мических напряжений в лопатках и
определяет требования к выбору мате-
риала лопаточного аппарата (сталь
1X13 обладает высоким декрементом
колебаний).
Таблица 8-30
Напряжения (относительные)
в хвостовом сечении лопатки
в зависимости от формы кривой прогиба
Тон (форма) колебаний Относительное напряжение
Тон колебаний с подвижной
вершиной:
первый 1,0000
второй 0,0890
третий 0,0186
Тон колебаний с неподвиж-
ной вершиной:
первый 0,2520
второй 0,0750
третий 0,0144
Примечание. Величина возму-
щающей силы, вызывающей прогибы, при-
нята постоянной.
Резонансные числа оборотов ротора
определяют, пользуясь диаграммой ча-
стот колебаний (см. гл. 1).
Вибрация дисков. Основные
формы аксиальных колебаний дисков:
с узловыми (неподвижными) диамет-
рами (два, три и больше), «зонтичные»,
вокруг узлового кольца.
Резонансное (критическое) число обо-
ротов диска для главной критической
частоты вращения (образование стоячих
волн)
лк о = —т=== об I сек,
р V - В
где fcT — статическая частота опреде-
ленной формы колебаний
диска;
В = 2-?4 — скоростной коэффициент, оп-
ределяющий влияние центро-
бежных сил;
т — количество узловых диамет-
ров.
«Засоление» проточной ча-
сти— оседание на рабочих и направля-
ющих лопатках, бандажах и проволоч-
ных связях накипи, а на первых
ступенях котельного камня — может
вызвать разбалансировку ротора, по-
вреждение лопаточного аппарата отле-
тевшими кусками котельного камня,
увеличение возмущающих сил из-за не-
равномерного отложения накипи на на-
правляющих лопатках.
Эрозия лопаток — разрушение
поверхности лопаток ударами капель
воды, содержащейся во влажном насы-
щенном паре; наиболее интенсивно раз-
вивается в начальный период работы
лопаток, а с течением времени этот про-
цесс затухает.
Повреждение лопаток от
вибрации вызывается напряже-
ниями, превышающими предел уста-
лости материала, зависящий от его
свойств и состояния. Резонансные числа
оборотов (частота колебаний) и соот-
ветствующие им повышенные амплитуды
колебаний лопаток обусловливают зна-
чительное увеличение напряжений
в опасных сечениях лопаток. Если ци-
клические напряжения превышают пре-
дел усталости материала, наступает
усталостный излом лопаток.
Поверхность вибрационного излома
характеризуется наличием двух зон:
одна (большая) имеет мелкозернистую
структуру с уступами, характеризую-
щими постепенное развитие и углубле-
ние трещин, другая (меньшая) имеет
крупнокристаллическую структуру (как
при статическом разрыве).
Предел усталости снижается в ре-
зультате коррозии лопаток и местной
концентрации напряжений (риски, под-
резы и т. п.), чем объясняются вибра-
ционные разрушения лопаток после дли-
тельной их работы (50—80 тыс. ч).
Механические повреждения
лопаток возможны в результате
аварий: подплавления опорных вклады-
шей и сегментов упорного подшипника,
прогиба и вибрации ротора, прогиба
диафрагм, гидравлического удара при
забросе в турбину котловой воды, вы-
лета лопаток, бандажной ленты и др.
Коррозионно - эрозионные
повреждения обнаруживаются
в виде равномерной коррозии, значи-
тельных местных повреждений на вы-
пуклой стороне и кромках, послойного
повреждения поверхности лопаток. Кром-
ки лопаток сильно утончаются, появля-
ются раковины размером до 1—2 мм,
сквозные отверстия. Допускаемые вели-
чины эрозионного и коррозионного износа
кромок — не более 1—2 мм по ширине
лопатки.
Проволочные связи разрушаются, как
правило, по сечению около места пайки.
Может нарушаться прочность пайки
проволок к лопаткам, что свидетель-
ствует о неудовлетворительных вибра-
ционных характеристиках.
Уплотнительные устройства
Уплотнительные устройства турбин
подразделяются:
по типу: на металлические — лаби-
ринтовые, полулабиринтовые или щеле-
вые (уплотнения с гладким валом) и
угольные;
в зависимости от расположения наи-
меньших зазоров между ножами уплот-
нений и ротором: на осевые, радиальные
и комбинированные;
по подвижности (в радиальном
направлении): на жесткие и эластич-
ные;
по разновидностям конструкции лаби-
ринта: на ножевые (одинарные и двой-
ные), елочные, гребенчатые. Елочные
сегменты (у турбогенераторов) бывают
двух- и одностороннего профилей: пер-
вые (пять горизонтальных ножей) уста-
навливаются со стороны впуска, вблизи
упорного подшипника, вторые (три го-
ризонтальных ножа) — на уплотняю-
щем кольце. В других типах в не-
подвижных обоймах выточены греб-
ни, а ножи зачеканены в канавки
ротора.
В системе парового уплотнения при-
меняются каминные уплотнительные ко-
робки с вестовой трубой, уплотнитель-
ные коробки с паровыми камерами, раз-
деляющими группы лабиринтов и соеди-
ненными с уравнительным коллектором
и эжектором откоса.
Система уплотняющего пара (рис. 8-10).
Трубопроводы уплотняющего пара сооб-
щаются с уравнительным коллектором,
в котором автоматически поддержи-
вается избыточное давление (1,04—
1,30 ата). Из камер уплотнительных ко-
робок турбин, штоков клапанов и
маневрового устройства пар отсасыва-
ется эжектором на конденсатор отсоса.
Величина отсоса может регулироваться
клапаном на линии отсоса и изменением
давления пара на эжектор.
Конструктивные особенности уплот-
няющих устройств ГТЗА. В турбинах
типа ТС-1 и ТС-2 в качестве уплотни-
тельных устройств применены сегмент-
ные обоймы с гребешками из нейзиль-
бера, образующими с выточенными на
роторе канавками прямоугольного про-
филя системы лабиринта радиального
типа. Уплотнительные сегменты такого
уплотнительного устройства прижима-
ются к посадочным плоскостям плос-
кими (рессорными) пружинами.
Уплотнения ГТЗА судов типа «Сер-
гей Боткин» — лабиринтовые, жесткие,
с камерами уплотнительного пара и от-
гдеб/ср — средний диаметр по сегментам
уплотнения, мм\
di и «2 — коэффициенты линейного теп-
лового расширения (табл.
8-31) соответственно мате-
риала сегментов и диафрагм
(обойм);
Рис. 8-10. Схема концевых уплотнений турбин типа ТС-1:
1 — в уравнительный коллектор; 2 — в эжектор отсоса
Таблица 8-31
Коэффициенты теплового расширения, Х10~6
Материал а Материал а
200° С 300° С 200° С 300° С
Сталь 35 Сталь 2X13 .... 11,9 10,4 12,8 10,9 Латунь Л62 . . . Нейзильбер МНЦ15-20 16,6 20,6
coca; ножи из нейзильбера зачеканены
в пазы.
Размеры зазоров в уплотнениях зави-
сят от конструктивного типа последних.
Радиальные зазоры уплотнений диа-
фрагм для высокого давления — с пру-
жинным уплотнением 0,25—0,30 мм,
с неподвижным уплотнением 0,30—
0,50 мм\ для низкого давления —
с пружинным уплотнением 0,35—0,60 мм,
с неподвижным уплотнением — 0,40—
0,60 мм. Зазоры в концевых уплотне-
ниях (высокого и низкого давления) —
радиальные 0,25—0,40 мм, осевые —
2—3 мм.
Суммарный тепловой зазор полного
кольца упругого (на пружинах) уплот-
нения рассчитывают по формуле
о = л^ср («! — а2) *п»
/п — средняя температура пара
в уплотнении, °C.
Монтажные (установочные) и пре-
дельно допустимые зазоры в уплотне-
ниях диафрагм, концевых уплотнениях
и маслозащитных кольцах ГТЗА
типа ТС-1 и ТС-2 приведены в «Техни-
ческих условиях на ремонт» (ЧЦПКБ
ММФ).
Угольные уплотнения при
окружных скоростях шеек вала
40 м!сек (турбины вспомогательных
механизмов, иногда главные) состоят
из 3—8 колец из прессованного мелко-
размолотого графита. Каждое кольцо из
3—4 стянутых пружиной сегментов.
Кольца удерживаются от вращения сто-
порными пластинами, входящими встык
сегмента. Стыки припиливаются друг
к другу; кольца пригоняются по шейке
Материалы деталей уплотнения
Корпус концевых уплотне- ний Обойма Плоские пружины Гребенча- тые втулки Сег- менты Лабиринтовые кольца Зачеканиваемые гребни
СЧ 21-40 СЧ 28-48 Стальное литье 15-4024 Стали 4; 5; 35; СЧ 21-40 Стали 3X13, 60Х16М2А Стали 3, 5; 35 2X13 (при < 400° С); : 25НЗ (при < = 420 4- 48С 25Х2МФА (г > 480° С) Стали 3; 4; 25 [ t < 20ХМ, t = i° С); 1рИ t > Сплавы Бр.АЖ9-4, нейзильбер ЛН65-5 (при t < < 300° С), стали, 2X13, 25НЗ, 25Н5 (при t < 400° С) Латунь Л62 или Л68 при t < 300° С, а в диафрагменных уплотнениях при бо- лее высокой темпера- туре—сплав НМц. 65-20 или железо Армко (при /=300—400° С), технический никель Н2 (при /=400—500° С)
(шабрят) с установкой радиального за-
зора 0,001—0,002 диаметра шейки
(0,05—0,25 мм). Зазоры угольного уплот-
нения выбирают по графикам (рис.
8-11) в зависимости от диаметра вала
и места кольца. К недостаткам этого
типа уплотнений относятся корродиро-
вание шеек под кольцами вследствие
застоя конденсата, а также ослабление
и поломка пружин, что может вызвать
аварию.
Рис. 8-11. Зазоры в угольных уплотнениях (циф-
ры у кривых — порядковый номер кольца по ходу
пара)
Повреждения уплотнений.
Возможные причины повреждения кон-
цевых уплотнений: осевой сдвиг ротора,
вибрация турбины, недостаточность и не-
правильное распределение зазоров
в уплотнениях, мелкие посторонние
тела (металлическая стружка и т. д.),
оставленные в камерах или трубопро-
водах уплотнительного пара, непра-
вильная сборка уплотнений, неудовле-
творительная запрессовка гребней в пазы
обоймы и др., коробление или смещение
коробок уплотнений.
Подшипники турбин
Опорные подшипники. По способу
установки вкладыша в стуле опорного
подшипника скольжения применяются:
вкладыши с жесткой (неподвижной)
опорой и самоустанавливающиеся.
Опорная поверхность нижнего вкла-
дыша ограничивается углом обхвата
примерно ~ 120—150° по всей длине
вкладыша. На крайних кромках за-
ливки вкладышей имеются скосы для
стока масла. Заливка вкладышей баб-
битом Б83 (ГОСТ 1320—55), с масля-
ными холодильниками, без смазочных
канавок. Нормальная толщина заливки
0,05d+2 мм (d — диаметр шейки вала).
Во вкладышах новых конструкций тол-
щина заливки достигает 1—2 мм. Пред-
ложена конструкция трехслойного тон-
костенного вкладыша (баббит, медь,
сталь) повышенной долговечности (уве-
личена усталостная прочность).
Опорные подшипники тур-
бин типа ТС-1 и ТС-2 самоустанавли-
вающиеся, со сферическими поверхно-
стями обойм, стальными вкладышами,
залитыми баббитом. Нижний вкладыш
опирается на три сухаря, верхний
имеет один сухарь; между сухарем и
вкладышем заложены прокладки. Под-
вод масла — через отверстие в нижней
половине корпуса и сверления в сухаре
и вкладыше. В средней части вкладыша
применена развалка белого металла, по
ширине несколько превышающая масло-
подводящую щель. В середине верх-
него вкладыша сделан глубокий канал
для подвода масла на обе стороны
шейки.
От толщины и устойчивости масляной
пленки зависит надежность подшипника
и турбины.
Условия работы подшипника характе-
ризуются жидкостным трением; при про-
ворачивании ротора валоповоротным
устройством и на маневрах может иметь
место режим полусухого трения. Наи-
более опасными для работы подшипни-
ков турбины являются периоды работы
на низких оборотах или во время раз-
вития оборотов.
При пуске турбины центр вала изме-
няет свое положение, минимальная тол-
щина масляного слоя и место ее
расположения значительно изменяются
(всплытие вала).
Неустойчивость масляной пленки мо-
жет вызвать вибрацию ротора.
Несущая способность подшипника
(допустимое удельное давление) опре-
деляется толщиной масляного слоя
в его наиболее тонком месте (см. гл. 3)
при пониженных оборотах вала. Допу-
скаемая минимальная толщина слоя
смазки (около 0,01 мм) зависит от
тщательности обработки поверхностей
шейки и вкладыша, а также от вели-
чины прогиба шейки по длине вкла-
дыша.
В судовых турбинах удельная на-
грузка на площадь проекции вкладыша
в опорных подшипниках составляет 12—
15 кгс!см2.
Рекомендуемые при входе в подшипник:
давление масла — 0,5—1 кгс)см2 (чем
больше вязкость, тем выше должно
быть давление), температура масла
/1«45° С (температура при выходе из
подшипников допускается до 65—70°С).
Относительные
а
масляные зазоры -ф= —т— , мм.
“в
в подшипниках (dB>125 мм)
П, об/мин Ф п, об/мин Ф
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 0,00090 0,00098 0,00107 0,00116 0,00125 0,00133 0,00141 0,00149 0,00156 0,00163 0,00168 2400 2600 2800 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 7000 0,00173 0,00179 0.00183 0,00187 0,00197 0,00205 0,00211 0,00216 0,00218 0,00220 0,00221
Таблица 8-34
Масляные зазоры
в опорных подшипниках
(dB<125 мм)
Диаметр шеек вала, мм Установочный масляный зазор 5, мм
25 0,10-0,15
50 0,13-0,17
75 0,15-0,18
100 0,17-0,20
125 0,18—0,22
Примечание. ±0,03 мм. Допуск на зазор
Зазоры в подшипниках ТВД и ТНД ГТЗА
типа ТС-1 и ТС-2
Таблица 8-35
Величина Размер по чертежу, мм Зазоры, мм
установочный по чертежу предельно допустимый
ТВД Диаметр шейки вала » расточки вкладыша Толщина упорного гребня Расстояние между упорными подушками (равно толщине упорного гребня плюс сум- марный зазор) 14°—0,027 140+^»32 +0,28 35—0,05 35,4+0,10 0,26-0,36 0,26-0,36 Суммарный 0,4-0,5 0,50 0,50 Суммарный 0,60
Зазоры, мм
Величина Размер по чертежу, мм установочный по чертежу предельно допустимый
ТНД
Диаметр шейки вала » расточки вкладыша Толщина упорного гребня Расстояние между упорными подушками (равно толщине упорного гребня плюс сум- марный зазор) 200_0,03 2OOto:^ 50—0,05 50,5 + °>10 0,4-0,5 0,4 - 0,5 Суммарный 0,5-0,7 0,65 0,65 Суммарны^ 0,8
Примечание. Перезаливка зоры между обоймой и сухарями Контакт по рабочим натирам и на 60 :-70%. вкладыша при толщине баббита менее 2 мм. За- вкладыша: верхним до 0,10, нижним 0,02—0,05 мм. краску по длине вкладыша > 80%; для сухарей
Таблица 8-36
Масляные зазоры в опорных подшипниках серийных турбомеханизмов
Тип турбомеханизма (фирма, завод) Место установки подшипников Диаметр шейки, мм п, об1мин Масляный зазор, мм
установоч- ный предельно допустимый
Т урбогенераторы
ТД-750 Ротор, шестерня Колесо 90 120 . 8 500 I 1 500 1 0,22-0,25 0,25-0,28 0,32 0,35
ТД-400 Ротор, шестерня Колесо - 8 503 1 500 0,2 -0,27 0,25-0,32 0,4
«Рато» Ротор Шестерня Колесо 45/50 50 13 000 1 500 0,12-0,16 0,11—0,13 0,12-0,14 0,25 0,22 0,25
«Мицубиси» Ротор Шестерня Колесо — 10 220 1 500 0,10-0,14 0,14-0,18 0,15-0,23 0,25 0,32
«Лнсальдо» ПТ-40-80 Ротор, шестерня Колесо Питательные Турбина 60 100 турбонасос 70 9 930 1 500 'Ы 0,12-0,15 0,22-0,25 0,12-0,17 0,3 0,4
ПТ-40-110 ПТ-40-80М ПТ-40-НОМ ПТ-40-20 Насос Турбина Насос Турбина 50 50 42 50 50/42 5 700 5 700 0,10-0,15 0,08-0,15 0,25 0,25
Завода «Экономай- зер» Насос Турбопр 42 иводы 7 700 0,08—0,15 0,25
ТП-500 Ротор Колесо I 90 1 ПО 8 500 1 500 0,25-0,28 0,25-0,3 0,32 0,35
«Мицубиси» Ротор Колесо 60-80 90 6 500 1 800 0,15-0,18 0,15-0,20 0,27 0,3
Наиболее часто встречаю-
щиеся повреждения опорных
подшипников вызываются подплавле-
нием, выкрашиванием или отставанием
баббитовой заливки. Эти дефекты воз-
никают в результате: прекращения или
уменьшения подачи масла на подшип-
ник, загрязнения или неудовлетвори-
тельного качества масла, вибрации, не-
удовлетворительного качества баббита
или его заливки (газовые раковины, по-
ристость, посторонние включения, за-
боины и др.), неудовлетворительного
состояния шеек ротора, плохой пригонки
вкладыша к шейке ротора и натяга
баббита в районе холодильника, непра-
вильных зазоров и положения ротора
во вкладыше (неполное прилегание) во
время работы из-за тепловой деформа-
ции корпуса.
Внешние признаки повреждений —
увеличение разности температур масла
на входе в подшипник и выходе из
него, вибрация подшипников и турбин.
Быстрое нарастание температуры (на-
пример, с 60—70° до 120° С в течение
1—2 мин), даже при последующем ее
восстановлении до нормального значе-
ния, указывает на выплавление за-
ливки вкладыша.
Упорные подшипники. Главный упор-
ный подшипник воспринимает упор
гребного винта
Т = 145,8 кг,
Vs
где Ne — эффективная (торсиометриче-
ская) мощность ТЗА, л. с.\
va — скорость судна, узлы;
т)р — пропульсивный к. п. д.
Упорные подшипники одно-
гребенчатые сегментные, с по-
воротными подушками (типа
Митчела) применяются двух типов: же-
сткие, у которых обойма с подушками
установлена жестко в корпусе, и само-
устанавливающиеся. Самоустанавлива-
ющиеся подшипники бывают с поворот-
ными обоймами, с уравнительными
(цепными) устройствами для автомати-
ческого выравнивания давления на по-
душки (в турбинах ТС-1 и ТС-2 и др.),
с комбинацией поворотных обойм и
уравнительных устройств. Кроме того,
имеются комбинированные конструкции,
в которых упорный подшипник выпол-
нен вместе с опорным, имеющим вкла-
дыши с внешней сферической’ поверх-
ностью.
В турбогенераторах Таганрогского и
Калужского заводов упорный гребень
совмещен с крылаткой масляного на-
соса (импеллера).
Допускаемое удельное давление: для
самоустанавливающихся подшипников
20 кгс!см2, для подшипников с не-
подвижными подушками 8 кгс!см2.
Толщина слоя баббита принимается
меньше допускаемого осевого смещения
ротора — 1,5—3 мм. Для вспомогатель-
ных упорных подшипников ТС-1 и ТС-2
построечная толщина заливки баббита
1,4—1,6 мм (контроль по толщине сег-
мента).
Заливка должна иметь фаску 45° на
входной кромке. Величина осевого раз-
бега ротора (см. табл. 8-38) в подшип-
нике регулируется прокладками под
установочное кольцо, сменными шай-
бами упорных штифтов, шабровкой или
перезаливкой колодок. Масло поступает
в центральный зазор между валом и
подушками, а отводится сверху, чтобы
подшипник всегда был заполнен маслом.
Таблица 8-37
Масляные зазоры (мм) в упорных подшипниках турбин,
редукторов и валопроводов
Мощность турбины, л, с. Подшипники Зазоры
установочный предельно допустимый
До 2000 2000 —10 000 10 000-20 000 Турбины Шестерни II ступени, колеса I ступени Колеса II ступени Турбины Колеса I ступени » II » Турбины . Колеса I ступени » II » 0,22 0,30 0,55 0,28 0,35 0,65 0,45 0,50 1,25 0,45 0,60 1,50 0,50 1,0 1,60 0,60 2,0 3,0
Осевые зазоры (мм) в главных и вспомогательных
упорных подшипниках ГТЗА
Тип ГТЗА Подшипник Место замера Зазоры
установочный предельно допустимый
ТС-1 Главный упорный Толщина упорного гребня 180-0,26 —
Осевой зазор 1-1,5 3,0
Вспомогательный упорный Толщина упорного гребня 45—0.17 -
Осевой зазор 0.4-0,5 0,5-0,7 0,6 (ТВД) 0,8 (ТНД)
ТС-2 Главный упорный Толщина упорного гребня - -
Осевой зазор 1,3-1,7 3,о
Вспомогательный упорный Толщина упорного гребня 120+0,07 -
Осевой зазор 0,4-0,5 0,5-0,7 0,6 (ТВД) 0,8 (ТНД)
Разбег ротора определяется как раз-
ность показаний штатного микрометра
при роторе, сдвинутом в «нос» и
«корму». Во время замеров ползун ме-
ханизма для осевого перемещения ро-
тора устанавливается в среднее поло-
жение.
Возможные дефекты — под-
плавление, отставание, риски, трещины
и выкрашивание баббита упорных сег-
ментов; трещины на поверхности опоры
сегмента и уравнивающих подушек, де-
формация установочных колец и штиф-
тов, ослабление посадки штифта и др.
О неисправности подшипников свиде-
тельствует повышение температуры са-
мого подшипника и масла на сливе, из-
менение осевого положения ротора,
вибрация подшипника, изменение ха-
рактера шума.
Повышение температуры подшипника
и его повреждения могут быть вызваны:
перегрузками вследствие увеличения
осевого усилия или ухудшения смазки,
работой маслоохладителей, неправиль-
ной работой подшипника из-за кон-
структивных или монтажных дефектов,
тепловых деформаций, неудовлетвори-
тельностью материала — дисков, упор-
ных сегментов, заливки; резким изме-
нением режима работы.
Для обеспечения надежности упорного
подшипника его действительная удель-
ная нагрузка не должна превышать
40—50% предельной несущей способ-
ности.
Соединительные муфты
Основные технические условия на
сборку соединительных муфт (твердость
пластин 45—50 HRC) — рис. 8-12:
Суммарный боковой зазор в зацепле-
нии, мм\ зубчатые муфты 0,25—0,45,
кулачковые 0,2—0,4, пластинчатая муфта
0,05—0,25.
a) a
Нормы контакта в зубьях зубчатой
муфты, %: по длине зуба — не менее90;
по высоте зуба — не менее 40; по коли-
честву зубьев — не менее 80.
Одновременность прилеганий кулач-
ков (кулачковая муфта) на площади —
не менее 80% на передний ход и не
менее 60% —на задний ход (каждого
кулачка).
Радиальное биение зубчатого венца
звездочек после насадки на вал—не
более 0,03 дм/.
Осевой разбег коронок: а=4-?6 мм —
для вспомогательных и а=8-т-10 мм—*
для главных турбоагрегатов.
Конус полумуфты пригоняют по ко-
нусу вала на краску с прилеганием по-
верхностей не менее 80%.
15 Заказ 323
419
Посадка полумуфты на конус вала —
с натягом Н = 0,00034-0,0006/), где D —
максимальный диаметр конуса. Насадку
производят с нагревом полумуфты
в масле до 150—200° С. Величина осе-
вого сдвига при насадке от положения
полумуфты на валу в холодном состоя-
уу
нии Д/ — -рт , где К — конусность
Л
вала.
У жестких муфт (с центрирующим
выступом) плотная посадка иногда
применяется только на одном фланце,
в отверстия другого фланца болты
проходят с зазором примерно 0,10 мм.
Соединительные муфты в сборе под-
вергаются статической и динамической
балансировке.
Центровка турбин
Центровка турбин (ротора): 1) по по-
лумуфтам; 2) в цилиндре относительно
расточек концевых уплотнений (при зна-
чительной расцентровке по полумуфтам;
задевании концевых уплотнений и их
замене; перезаливке вкладышей под-
шипников; перецентровке диафрагм и
смене их уплотнений); 3) по уровню,
устанавливаемому на шейках вала (про-
изводится одновременно с центровкой
по полумуфтам); 4) по скобам; 5) по
струне (проверка соосности цилиндров
и корпусов подшипников).
При центровке турбины необходимо
учитывать изменение взаимного распо-
ложения ее частей в процессе работы
вследствие образования масляного клина
в подшипниках (учитывается несиммет-
ричность горизонтальных зазоров с раз-
ницей в 0,05—0,08 мм), термических
расширений, упругих деформаций кор.
пуса ТНД и т. п.
Метод центровки ротора зависит от
типа опорных подшипников и крепления
их корпусов (перемещение установоч-
ных колодок, шабровка баббитовой за-
ливки, как исключение — перемещение
корпуса подшипников при помощи про-
кладок). Максимальная просадка рото-
ров 0,20 мм, валов колес редуктора
С 0,50.
Масляная система
Типы масляных систем: циркуляцион-
ная; гравитационная с напорными
цистернами (рис. 8-13); смешанная.
Оборудование масляных систем.
Суда типа «Сергей Боткин».
Система смазки — гравитационная; уста-
новлены два электрических винтовых
насоса, каждый производительностью
40 м3/ч при напоре 35 м вод. ст. и
1150 об/мин; объем напорной масляной
цистерны — 10,8 л?, поверхность масло-
охладителей (один резервный) —40 л/2.
Установлён масляный сепаратор (типа
«Шарплес») с насосом и подогревателем
масла. Система смазки вспомогательных
турбогенераторов — циркуляционная, с
шестеренчатым насосом, приводимым от
вала редуктора. Давление масла
~ 5 ата. Агрегат запускается с предва-
рительной прокачкой масла ручным на-
сосом.
Суда типа «Ленинский ком-
сом о л». Система смазки — гравита-
ционная. Главные масляные насосы
(два) электроприводные трехвинтовые,
каждый производительностью 80—
100 м3/ч при напоре 46 м вод. ст. и
1460 об/мин; производительность масля-
ного электроприводного шестеренчатого
Таблица 8-39
Нормы установки валов по полумуфтам
(допускаемые отклонения), мм
Тип муфты При монтаже В эксплуатации
Смещение Излом па 1 м Смещение Излом на 1 м
Жесткая 0,02 0,05 0,05 0,10
Пальцевая 0,03 0,10 0,10 0,20
Упругая кольцевая 0,05 0,10 0,15 0,20
Кулачковая, зубчатая 0,06 0,15 0,15 0,20
Примечание. В нормах не учтено влияние тепловых расширений маций опор. и дефор-
-тнд- —
ЛО
]
ж
2J
-----Напорный маслопровод
24
— Сливной маслопровод
НИЬ Дроссельный клапан
2
Дроссельная шайда
высокого и низкого давления;
воздушный баллон; 6 — валоповоротное
устройство; 7 — главный упорный подшипник; 8 — импульсный масляный
насос; 9 — опок защиты от осевого сдвига роторов; 10 — фильтры; 11 — ва-
Рис. 8-13. Схема маслопровода ГТЗА типа ТС-2:
1 — сточная цистерна; 2 — резервный масляный насос; 3 — масляные на-
сосы системы управления; 4 и 28 — редукционные клапаны соответственно
куум-реле; 12 — измеритель скорости; 13 — предельный регулятор скорости;
14 — защитное устройство; 15 — напорная цистерна; 16 — сервомоторы за-
хлопок отборов; 77 — ускорительный золотник захлопок отборов; 18 — блок
и 29 — маслопроводы; 21 — разобщительный клапан; 22 и 24 — маневровые клапаны заднего и переднего хода; 23 — бы-
строзапорный клапан; 25 — маслоохладитель; 30 — масляный насос систем смазки и защиты ГТЗА
I । Сливное
. \ отверста
редуктора
Клапан невозвратно-
запорный
“ЙН Кран трехходовой
НХЬ- Клапан запорный
—4 Форсунка '
регулирования; 19, 20» 26, 27
Л2
насоса 15,5 м3/ч при напоре 46 мвод. ст.
и 1000 об!мин\ маслоперекачивающий
насос — шестеренчатый, производитель-
ностью 3,3 м31ч при напоре 33 м вод. ст.\
маслоохладители — трубчатые (2) по
223 м2\ масляный сепаратор производи-
тельностью 3000 л/ч с подогревателем
масла.
Насос сепаратора может осущест-
влять: прием масла из цистерны основ-
ного запаса и подачу в сточную ци-
стерну; «буферную» сепарацию (прием
и подачу масла в сточную цистерну);
прием из цистерны отработавшего масла
и подачу в нее сепарированного масла.
Прием масла из сточной цистерны осу-
ществляется через магнитный фильтр,
подача — через сдвоенный сетчатый
фильтр в систему регулирования и за-
щиты (давление масла 4—4,3 кгс/см2),
к регулятору давления концевых уплот-
нений и через маслоохладитель и редук-
ционный клапан в напорные цистерны
емкостью 19 м3. Перелив масла из гра-
витационной цистерны составляет
~ 20% расхода на ГТЗА. Из напорной
цистерны часть масла переливается
в сточную, а остальное самотеком по-
ступает в распределительный коллектор
(~ 0,9 ати).
При снижении уровня масла в напор-
ных цистернах последовательно всту-
пает в действие сигнальное устройство
и система защиты (б. з. к.).
Давление и расход масла, подавае-
мого к подшипникам колеса второй сту-
пени, на форсунки редуктора и главный
упорный подшипник регулируется дрос-
сельными клапанами, расположенными
на напорных маслопроводах.
Суда типа «Прага» — «София»
(рис. 8-13). Система смазки — гравита-
ционная; два главных масляных винто-
вых электронасоса производительностью
125 т/ч, с напором 45 м вод. ст.\ два
масляных шестеренчатых электронасоса
производительностью 3,3 Л£3/ч, два руч-
ных масляных насоса производительно-
стью 35 л/мин (для перекачки чистого
и грязного масла); сепаратор с подогре-
вателем (1,4 м2) производительностью
3000 л/ч; масляные фильтры — магнит-
ный у приема из сточной цистерны и
сдвоенные сетчатые; два маслоохлади-
теля МО-260 (см. гл. 10).
Имеются цистерны основного запаса
(разделенная), отработанного масла и
сточная. Цистерны ручного разбора
масла, картеры турбопитательных насо-
сов и турбогенераторы заполняются са-
мотеком из гравитационной цистерны.
Пополнение сточной цистерны — через
сепаратор и самотеком. Гравитационная
и сточная цистерны оборудованы зме-
евиками подогрева.
Отработанное масло откачивается
в цистерну и на берег из сточной ци-
стерны главным масляным насосом, из
картеров турбомеханизмов — маслопере-
качивающим или ручным насосами.
Спуск отстоя из цистерн запаса сепа-
рированного и отработавшего масла —
самотеком в цистерну грязного масла и
топлива.
Масляные системы вспомогательных
турбогенераторов и турбоприводов.
Турбогенераторы ТД-750 (600): масля-
ный бак (емк. 800 л), центробежный
насос (производительность 300 л!мин,
напор 8 кгс!см2), масляный инжектор
(производительность 350 л{мин, давле-
ние 0,3 кгс)см2), электроприводной
винтовой насос с автоматическим реле
включения и выключения (отрегулиро-
вано на давление ~ 6 кгс) см2), масло-
охладитель, фильтр щелевого типа (три
патрона с набором пластин), дроссель-
ное устройство, маслопровод.
Турбогенераторы танкера «Мир» —
шестеренчатый насос, производительно-
стью 11,5 м3/ч при напоре 40 м\ два мас-
ляных холодильника с поверхностью
охлаждения по 10 м2 (трубки 16X1,2).
Система смазки турбопривода ТП-500
оборудована электроприводным трех-
винтовым насосом (производительность
210 л!мин, давление нагнетания 3 кгс!см2),
который подает масло (из бака)
на всасывание импульсному датчику
(импеллеру), а также через щеле-
вые пластинчатые фильтры к масло-
охладителю. После маслоохладителя
масло, пройдя дроссельное устройство
(0,5 кг!см2), поступает на смазку под-
шипников, зубчатого зацепления и чер-
вячной передачи привода таходатчика.
От импульсного датчика масло напра-
вляется через блок защиты к быстро-
запорному клапану (б. з. к.), а часть
масла — на слив, пройдя через дрос-
сель. От линии смазки масло поступает
также к блоку защиты.
Система смазки (управления и за-
щиты) турбопривода ТП-320. Винтовой
эл. насос подает масло под давлением
3 кгс!см2 на смазку подшипников через
дроссельную шайбу, пластинчатый
фильтр и маслоохладитель.
Давление в системе смазки 0,5—
0,7 кгс!см2, устанавливается регулируе-
мым дросселем. На винтовом насосе
имеется перепускной клапан (предохра-
нительный), предназначенный для регу-
лирования давления нагнетания.
От насоса масло подводится также
к импеллеру (импульсному датчику),
навешенному на ротор турбины. За им-
пеллером масло с давлением 6 кгс/см2
поступает к трехимпульсному блоку
защиты и через него к поршню регули-
рующего клапана и масляному реле,
которое своими контактами включает
цепь питания электродвигателя кла-
пана.
Постоянный расход масла ~ 15 л/мин
от импеллера в масляный бак обеспе-
чивается установленной дроссельной
шайбой.
К блоку защиты подводится также
масло от линии смазки и отработавший
пар.
Расход масла и производительность
масляных насосов. Количество тепла
QM, выделяющегося в результате меха-
нических потерь в подшипниках и ре-
дукторе, определяют по тепловому ба-
лансу маслоохладителя. Расход масла
на опорные подшипники составляет от 2
до 6,5 л/ч на 1 см2 проекции вкладыша.
Расход масла на зубчатую передачу
(зацепление и подшипники) определя-
ется по формуле
632,3 ^(1—^1р)
'Ip
кг 1ч,
где М— повышение темп-ры масла, °C;
т)р — к. п. д. редуктора;
см — теплоемкость масла, ккал/кг-°C.
Расход масла на подшипники судо-
вых ГТЗА при спецификационной на-
грузке можно приближенно определить
по формуле
Gn = АиЫ л/мин,
I „ 2
где А = 1,15-10-2 при — = 14- ;
А = 1,54-10~2 при = -1- ч- Д- ,
а 1 о
и — скорость вращения цапфы,
м/сек;
6 — диаметральный зазор, мм;
I — длина подшипника, мм.
В среднем расход масла на зубчатую
передачу составляет 1,8—2,7 л/ч на
1 л. с. или около 200 л/ч на каждый
сантиметр длины зубцов, находящихся
в зацеплении.
Утечки масла и потери за счет испа-
рения, отбора проб, образования эмуль-
сии, шлама, спуска отстоя и т. п. со-
ставляют 0,03—0,05 г/л. с.-ч. Годовой
расход масла на долив при надлежа-
щем состоянии масляной системы и нор-
мальной ее эксплуатации примерно 10—
12% от емкости системы. При решении
вопроса о необходимости замены масла
в системе руководствуются лаборатор-
ными исследованиями, а также эксплу-
атационными наблюдениями.
Согласно нормам эксплуатации турбо-
генераторов средний срок службы масла
принят 2 года, потери при смене и реге-
нерации— 20% емкости масляной си-
стемы; годовой расход масла на попол-
нение этих потерь— 10% емкости масля-
ной системы.
При правильной эксплуатации масля-
ных систем судовых ГТЗА масло можно
использовать без замены в течение более
пяти лет. Срок службы масел с противо-
окислительными присадками значительно
увеличивается.
Количество масла в системе опреде-
ляют из нормы расхода: 7—8 кг/л. с.-ч.
(при кратности циркуляции А=8—10)
и 8—10 кг/л. с.-ч (при К= 10—12).
К~ М ’
где GM — количество циркулирующего
масла, м3/ч;
Ум — удельный вес масла, кг/м6;
М — емкость масляной системы, кг.
Чем меньше кратность циркуляции и
больше емкость системы, тем дольше
при данной производительности насоса
сохраняются смазочные свойства масла,
поскольку оно реже подвергается попе-
ременному нагреву и охлаждению,
меньше перемешивается с воздухом
в подшипниках и обводняется.
Емкость цистерн составляет: напор-
ных— 10% (не менее пятиминутного
расхода масла при полной нагрузке
ГТЗА), сточных—15—18% часовой про-
изводительности масляного насоса; ем-
кость масляной системы (в турбогенера-
торах мощностью до 1200 кет) —
350—400 г/квт; цистерн грязного
масла — 0,2—0,4 м3.
Необходимая производи-
тельность главных масляных на-
сосов
/ \0,75
Производительность масляных насо-
сов назначается с запасом 5—10% на
систему регулирования и защиты и
10—15%—на перелив из гравитацион-
ных цистерн.
Таблица 8-40
Механические потери и расход масла
на ГТЗА типа ТС-2
Показатель Величина
Потери мощности, л. с.: в редукторе в подшипниках турбин Нагрев масла, °C: в редукторе в подшипниках .... Расход масла, т/ч: в редукторе в подшипниках .... общий 825 S5S160 /15 '10 75,3 22,4 =^98
Основные причины ухудшения каче-
ства масла и их устранение. Обвод-
нение. Причины — проникновение в
масляную систему пара из концевых
уплотнений и воды из неплотностей
маслоохладителя, сточных цистерн,
вследствие отпотевания поверхности ци-
стерны.
Вода, попадающая в масляную си-
стему, способствует образованию не-
растворимых веществ (окись железа и
металлические мыла органических кис-
лот), которые выпадают в виде шлама.
Встречается разновидность шлама, хо-
рошо растворимого в горячем масле, но
немедленно выпадающего при его
охлаждении в маслоохладителе. В этом
случае может потребоваться замена
всего масла и тщательная очистка си-
стемы. При повышенном обводнении
и эмульсировании масла применяют
непрерывную сепарацию.
Устранение: уплотнение коробки кон-
цевых уплотнений, установление нор-
мальных зазоров; регулировка по-
дачи пара на уплотнения и давления
отсоса, устранение дефектов маслоот-
бойного гребня и увеличение его вы-
соты, изоляция масляных баков, опрес-
совка и ремонт маслоохладителей.
Загрязнение масла. В масля-
ных системах новых турбин могут оста-
ваться окалина, песок и т. п. Эти си-
стемы следует перед пуском промыть
раствором ингибированной кислоты
(~ 5%) с последующей промывкой
раствором каустической соды до ней-
тральной реакции, а затем горячей
водой.
Перемешивание масла с воз-
духом в подшипниках. Этому
способствует вентиляционное действие
вращающихся соединительных муфт.
Ухудшение качества масла
от перегрева. Для обеспечения
нормальных сроков работы масла необ-
ходимо поддерживать его температуру:
после маслоохладителя 45° (не ниже
35°), после подшипников 65—70°.
У нормально работающих подшипников
нагрев масла составляет не более
10—15°.
Окисление масла. Блуждающие
токи в подшипниках турбогенераторов
вызывают интенсивное окисление масла.
Для их устранения необходимо улуч-
шить изоляцию генератора.
Влияние элементов масля-
ной системы на качество
масла. Тепловая нагрузка зависит от
кратности циркуляции и емкости масля-
ной системы. При недостаточной емко-
сти масляных цистерн отстой масла
ухудшается, оно приобретает характер
эмульсии и теряет свои смазочные свой-
ства.
Масляные цистерны должны иметь
разделительные перегородки; в одной
половине цистерны отделяются вредные
примеси, а во второй собирается отстоя-
вшееся масло, которое забирается насо-
сом через фильтры.
Таблица 8-41
Неполадки в работе масляной системы и их устранение
Возможные причины
Способ устранения
Недостаточное давление в системе смазки и регулирования
Неправильная установка редукционного и предохранительного клапанов Отрегулировать клапаны
Утечки из-за износа деталей регулирования и защиты Заменить изношенные детали
Возможные причины Способ устранения
Значительные утечки масла в главном мас- ляном насосе Установить правильные зазоры или за- менить детали
Утечки масла из-за неправильной настройки регулирования и защиты через клапаны Устранить утечки масла в системе регу- лирования и защиты
Чрезмерно большой расход масла на под- шипники Подобрать и установить дроссельные шайбы меньшего сечения
Утечки через неплотности между корпусом и вкладышами подшипников у маслоподводящих отверстий Устранить неплотности
Утечки масла через масляные зазоры (вы- жимание масла) Уменьшить масляные зазоры в подшип- никах — до нормы
Утечки в напорных трубопроводах через невозвратные клапаны пускового турбонасоса и резервного масляного насоса, заедание кла- панов Провести ревизию клапанов
Недостаточный подъем или заедание обрат- ного клапана на всасывающем трубопроводе Увеличить подъем клапана, перебрать клапаны на приемном трубопроводе
Засорение фильтров или неправильная их установка на линии всасывания Очистить фильтры и приемные сетки, за- менить слишком плотные сетки, поставить клапаны увеличенного проходного сечения
Неправильные показания манометров Проверить манометры и очистить масля- ные трубки
Выбивание масла из подшипников
Чрезмерный зазор в маслозащитных кольцах в разъемах корпуса, неудовлетворительная конструкция Установить нормальный зазор (0,10— 0,20 мм), поставить дополнительный щиток, пришабрить стык
Переполнение корпуса подшипника маслом Увеличить сливные отверстия, диаметр маслопровода слива и его уклон
Повышенное давление смеси воздуха и мас- ляных паров в корпусе подшипника Установить вытяжные трубки с масло- уловителем
Высокое давление масла, поступающего к подшипникам Снизить давление масла (< 0,5 ата)
Возможные причины Способ устранения
Неисправности масл Чрезмерный нагрев подшипников (недоста- точный зазор, перекосы, отсутствие или непра- вильное выполнение канавок для отвода и подвода масла и др.) яных насосов Перебрать подшипники насоса, устра- нить дефекты, улучшить маслоподачу
Повреждение зубьев шестерни Заменить шестерни или насос
Остановка масляного турбонасоса во время работы (заедание вала во втулках, уплотне- ниях, повреждение упорного подшипника) Перебрать насос и устранить неисправ- ности (см. примечание)
Шум в насосе (задевание, искривление вала, повреждение подшипников) То же
Недостаточная производительность (засоре- ние приемной сетки, недостаточное число обо- ротов) Примечание. Зазоры в масляных г корпусом 0,10—0,20 мм; между валом и втул 0,08—0,15 мм; между валом и втулкой парово; радиальный между лопатками и корпусом 0,75 Очистить приемные фильтры и сетку, провести ревизию насоса урбонасосах: осевой между крылаткой и кой масляной части насоса (на диаметр) го уплотнения (на диаметр) 0,10—0,20 мм; —1,20 мм.
ВИБРАЦИЯ ТУРБОАГРЕГАТОВ
Контроль за вибрацией турбин и ре-
дукторов производят путем замера
двойной амплитуды вибрации на каж-
дом подшипнике в трех направлениях:
вертикальную вибрацию измеряют по
верхней крышке подшипника над сере-
диной шейки, поперечную — на уровне
горизонтального разъема перпендику-
лярно оси вала, продольную — на уровне
горизонтального разъема вдоль оси
вала. Амплитуду вибрации измеряют
виброметром или вибрографом на ра-
бочих режимах работы механизма.
Оценкой вибрации каждого подшипника
является наибольшая двойная ампли-
туда, полученная при измерении вибра-
ции в трех направлениях.
Нормы для оценки вибрации турбин
Таблица 8-42
Скорость вращения ротора, об, мин Двойная амплитуда колебаний, мм Скорость вращения ротора, об1мин Двойная амплитуда колебаний, мм
Отлично Хорошо Допустимо Отлично Хорошо Допустимо
Главные турбозубчатые агрегаты Вспомогательные турбомеханизмы
До 1500 0,04 0,06 0,08 До 3 000 0,02 0,04 0,06
3000 0,02 0,03 0,05 5 000 0,01 0,02 0,05
5000 0,01 0,02 0,03 8 000 0,01 0,02 0,04
7000 0,005 0,01 0,02 12 000 0,005 0,01 0,03
Признаки и причины вибрации
Место и характерные признаки вибрации Вероятные причины вибрации
Равномерная однообразная вибрация турбины, амплитуда которой увеличивается пропорционально квадрату числа оборотов ротора Неуравновешенность ротора: 1) поломка и повреждение лопаток; 2) неравномерный занос лопаток солями и шламом; 3) искривление вала вследствие задевания в лабиринтовых уплотнениях, неравномерного прогрева или неправильной термообработки вала; 4) ослабление крепления отдельных деталей (дисков, полумуфт, втулок) на валу ротора или недостаточный натяг при соединении ча- стей ротора; 5) неудовлетворительная балансировка ро- тора (например, при балансировке ротора без полумуфты или другой крупной детали, имею- щей небаланс; при неправильном выборе числа, веса или места расположения баланси- ровочных грузов; при производстве перелопа- чивания без последующей балансировки и т. д.); 6) наличие окалины, стружки или масла во внутренней полости барабанного ротора
Вибрация в отдельных местах турби- ны с частотой, пропорциональной числу оборотов ротора Задевание ротора о статор по рабочим ло- паткам или уплотнениям
Вибрация турбины, возникающая при определенном числе оборотов и возрастаю- щая с течением времени при повышении числа оборотов 1. Тепловые деформации корпуса турбины при наличии заеданий в подвижных опорах. 2. Неправильная сборка паропроводов све- жего пара и пара отборов, ресивера или вы- пускного патрубка конденсатора, не обеспе- чивающая компенсации тепловых расширений паропроводов. 3. Расцентровка турбины и редуктора, воз- никающая при тепловых расширениях корпу- сов, опор подшипников и трубопроводов
Вибрация носового подшипника турби- ны, увеличивающаяся с числом оборотов, но не совпадающая с ним по частоте Неисправности в регуляторе или в приводе к регулятору (тахометру или масляному на- сосу); заедания в червячной паре или шарни- рах; расцентровка валов; неравномерная вы- работка зубьев передач
Вибрация турбины при пуске, увеличи- вающаяся с ростом числа оборотов. После длительной работы вибрация может ис- чезнуть 1. Низкая температура масла, поступающего к подшипникам. 2. Искривление оси ротора вследствие не- равномерного прогрева (прогревание без про- ворачивания ротора, или недостаточно частого проворачивания). 3. Задевание ротора за концевые или проме- жуточные уплотнения вследствие тепловой де- формации; отсутствие теплового зазора между дисками
Вибрация отдельного подшипника 1. Слишком велик или мал масляный зазор в подшипнике. 2. Отсутствие натяга вкладышей крышкой. 3. Недостаточный зазор в маслозащитных кольцах. 4. Ослабление крепления корпуса подшип- ника к фундаменту. 5. Недостаточное поступление масла к под- шипнику
Место и характерные признаки вибрации Вероятные причины вибрации
Вибрация подшипников турбины или редуктора в районе соединительной муф- ты, возрастающая с ростом нагрузки 1. Неправильная центровка валов по полу- муфтам. 2. Заклинивание , подвижного соединения пальцевой муфты вследствие неправильной сборки (сопровождается повышенным нагре- вом упорного подшипника). 3. Недостаточные зазоры или неравномерная выработка кулачков кулачковой муфты. 4. Ослабление затяжки болтов жесткой муфты. 5. Неправильная сборка муфты
Осевая вибрация упорного подшипника Биение рабочих поверхностей упорного диска ротора
Вибрация подшипников турбины, возни-' кающая при определенном числе оборо- тов, почти не зависящая от нагрузки, про- слушивается в виде стуков низкой частоты (примерно вдвое меньшей числа оборотов) Автоколебания на масляной пленке
Внезапная сильная вибрация турбины, со- провождающаяся шумом в турбине, иногда повышенным парением в уплотнениях 1. Занос воды в турбину 2. Скопление конденсата в турбине 3. Сдвиг ротора и задевание ротора о. статор
Вибрация редуктора, частота которой совпадает с числом оборотов одного из валов. Часто сопровождается ударами в передаче 1. Поломка одного или нескольких зубьев редуктора 2. Неравномерность основного шага зубьев, как следствие неточностей при нарезке или сильного неравномерного износа, что вызы- вает динамические удары 3. Нарушение балансировки одной из шесте- рен или колеса 4. Неправильная центровка валов редуктора
Вибрация подшипников редуктора в районе гидромуфты (для гидрозубчатых передач) 1. Задевание в гидромуфте 2. Недостаточное поступление или чрезмер- ный слив масла из гидромуфты из-за непра- вильной сборки системы наполнения и опо- рожнения гидромуфты
Вибрация подшипников генератора (для турбоэлектрических установок и вспомога- тельных турбогенераторов) 1. Небаланс ротора генератора вследствие смещения обмотки 2. Загрязнение вентиляционных каналов ро- тора генератора 3. Неуравновешенность возбудителей
Вибрация турбогенераторов при возбуж- денном генераторе, спокойный холостой ход 1. Заземление обмотки ротора генератора, замыкание части витков обмотки 2. Неравномерность воздушного зазора между ротором и статором и другие механические или электрические дефекты ротора генератора
Общая вибрация редуктора, генератора или приводного насоса, возрастающая при повышении числа оборотов 1. Большое количество прокладок под ла- пами механизма 2. Ослабление крепления механизма к фун- даменту
Вибрация всего агрегата, возникающая при определенном числе оборотов и сопро- вождающаяся вибрацией корпуса судна Совпадение частоты собственных колебаний корпуса с частотой колебаний вала (резо- нанс)
рабочий процесс и к. п.д. турбин
Ступени турбин
Ступень (скорости, давления) —сово-
купность последовательных рядов (вен-
цов) сопловых или направляющих и ра-
бочих решеток.
Типы ступеней: аксиальные, радиаль-
ные (центробежные, центростремитель-
ные), диагональные (поток направлен
под углом к оси вращения).
Ступень давления (активная,
реактивная) — последовательные ре-
шетки (венцы) направляющих (сопло-
вых) и рабочих лопаток, на которых
перерабатывается устанавливающийся
при заданном расходе пара (газа) пере-
пад давлений, ата, и теплоперепад,
ккал!кг. Проточная часть многоступен-
чатых турбин образована последова-
тельно расположенными ступенями
давлений.
Активная ступень характеризуется
расширением пара (газа) только в на-
правляющем аппарате или малой сте-
пенью реактивности (р=0,104-0,20).
Условно, по конструктивным признакам
(дисковый ротор) к активным ступеням
относят также ступени с р=0,204-
4-0,40.
В одновенечных регулировочных сту-
пенях р=0,024-0,08. Отношение выход-
ных высот и площадей рабочих и на-
правляющих лопаток (см. табл. 8-34-8-7)
= 1,2 4- 1,05; -^ = 1,7 4- 2,3.
Реактивная ступень — расширение
пара (газа) происходит как в напра-
вляющих, так и в рабочих решет-
ках, р=0,204-0,65 (см. табл. 8-34-8-7).
Реактивные ступени с р = 0,5 имеют
симметричные (конгруэнтные) профили
направляющих и рабочих лопаток,
установленных с зеркальным отображе-
нием (углы установки профилей 0У,
180—ру) и образующих симметричную
форму каналов направляющих и рабо-
чих решеток.
Ступень скорости (двухвенеч-
ная, трехвенечная) — представляет со-
бой ступень давления с двумя (тремя)
венцами рабочих лопаток. Треугольники
скоростей — см. рис. 8-21. При оптималь-
ных условиях позволяет перерабатывать
значительно больший теплоперепад (40—
100 ккал!кг и выше), чем одновенечная
(при u = idem); к. п. д. на 5—7% ниже,
чем у одновенечных ступеней (рис. 8-14),
но более устойчив при изменениях усло-
вий работы ступени (регулировочной)
с изменением нагрузки турбины.
Рис. 8-14. Зависимость окружного
к. п. д. от характеристики ступени х%
в ступенях:
а — одновенечной; б — двухвенечной;
в — трехвенечной
Применяется общая реактивность сту-
пени (повышающая ее к. п. д.)
р=0,104-0,30, со следующим распре-
делением по венцам теплоперепада:
на первом рабочем —10—20%, на на-
правляющем— 55—65%, на втором ра-
бочем — 15—30 %.
Основную нагрузку по развиваемой
мощности (70—80%) несет первый ра-
бочий венец (см. рис. 8-21). Геом. харак-
теристики проточных частей двухвенеч-
ных колес приведены в табл. 8-48.
Схема процесса расширения пара
(газа) в одновенечной турбинной сту-
пени (рис. 8-15). Здесь р0, р2 — дав-
ления; tQ, t2— температуры; я0,
v2 — удельные объемы; i0, И, h — энталь-
пия соответственно перед сопловой (на-
правляющей) решеткой, в зазоре между
венцами направляющей и рабочей ре-
шеток, за рабочей решеткой; индекс t
относится к изоэнтропийному процессу;
третий индекс 0 означает, что величина
(Лого, *2<о) берется по основной изоэн-
тропе; Pq, Vq параметры затормо-
женного потока. Значок * показывает,
что величина соответствует полному
торможению потока в абсолютном дви-
жении; h0, /ioi,/*o2 — располагаемые (изо-
энтропийные) теплоперепады соответ-
ственно в ступени, сопловой и рабочей
решетках;
^01 = 0 р) Ло; Л02 = ph0,
где степень реактивности:
р — ^°2 _]_______^01 .
Ло й01 -I- Л02 *
со
= 8380 (С° ~ а$С’ СК0Р0СТЬ
входа пара в сопловую решетку);
hCi hn—потери в соп-
ловой и рабо-
чей решетках;
Лв. с = = 8380“ потеря с вы-
ходной скоро-
стью;
С2 — выходная ско-
рость потока
из рабочей ре-
шетки.
Располагаемая энергия промежуточ-
ной ступени
^0 “ ^0 Ив. с^в. с’
где цв. с = 0,6 0,8 — коэффициент ис-
пользования вы-
ходной скорости;
Цв.с^в.с — часть энергии,
теряемой с вы-
ходной скоростью,
используемая в
следующей сту-
пени.
Теплоперепад, используемый на рабо-
чем венце,
= ^и = с)-
Коэффициент возвращенного тепла
п ^01 + ^02
•
Для многоступенчатых турбин
//О(1+а) = 2йо.
1
где Но — располагаемый теплоперепад
в турбине, ккал!кг\
а = Х(1-г,у7)//0£^1;
СТ и О
— средний внутренний к. п. д.
ступеней;
г — число ступеней;
X 0,2 — для области перегретого
пара;
X « 0,12 — для области насыщенного
пара; если процесс расшире-
ния протекает в областях как
перегретого так и насыщен-
ного пара, то принимаются
промежуточные значения ко-
эффициента X.
1 Ч-а - 1,02 4- 1,08.
Характеристики турбинных
решеток
Геометрические (рис. 8-16) и газоди-
намические характеристики турбинных
решеток. Применяются решетки трех ос-
новных типов: сходящиеся (конфузор-
ные) — сопловые и рабочие реактивных
ступеней; симметричные — рабочие ак-
тивных ступеней; расходящиеся — со-
пловые вспомогательных турбин и
ТЗХ; dCp — средний диаметр решетки;
b—хорда профиля; В — ширина ре-
тетки; «у» Ру~ углы установки про-
били; шаг профилей; / — высота ло-
Татки (сопла); а\ — ширина канала на
1 а2 — ширина узкого сечения
входе;
(горла).
Рис. 8-16. Геометрические характеристики
турбинной решетки:
а — прямолинейной; б — плоской
Основными безразмерными парамет-
7 t
рами решеток являются t = -------от-
Г 1
посительныи шаг: / = -----относитель-
о
пая высота.
Геометрические размеры ре-
шеток. Высота выходных (полных)
сечений решеток:
сопловой
I =
С е^срспР-1 Sin а! ’
рабочей
/л = ———2t . Q ИЛИ 1Л = 1С + А,
^dcpw2t^2 sin ₽2
где G — секундный расход пара
(газа), кг!сек\
zt
& ----степень парциальности (z —
число сопел, t — шаг со-
пел, dCp — средний диа-
метр ступени);
Hi и р2 — коэффициенты расхода —
соответственно для сопло-
вой и рабочей решеток
(рис. 8-17);
«ь Р2 — углы выхода из сопловых и
рабочих каналов; для ак-
тивных решеток с малой
степенью реактивности:
Р2 = Р1—(34-10°); 01 = 124-16°,
(см. табл. 8-3, 8-4);
А — перекрыши лопатки (табл.
8-44).
Рис. 8-17. Коэффициент расхода для сопловых
и рабочих решеток в зависимости от реактив-
ности ступени р и степени влажности пара
(1— х) и перегрева
Таблица 8-44
Размеры перекрышей в зависимости
от рабочей высоты лопатки
Рабочая высота лопатки, мм Перекрыт кромки, мм
внутренней наружной
35—55 1,0 2,0-2,5
55-75 1,5-2,0 2,5-3,0
75-150 2,0-2,5 3,0-3,5
150-300 2,5-3,0 3.5-4,0
300-400 5,0-6,0 6,5-7,5
Средний угол потока за решеткой не
совпадает с геометрическими углами
профиля (си, р2) и определяется по
опытным характеристикам профилей
или приближенно по формуле
?2эф = arcsin -у-,
где а2 — ширина минимального сечения
канала на выходе;
t — шаг лопаток (по среднему диа-
метру).
Закрученные (винтовые) лопатки с
переменными по высоте углами профи-
лей используются при -р- < 10 для по-
вышения к. п. д. ступени. При замене
цилиндрических лопаток закрученными
Площадь выходных сечений рабочей решетки последней ступени ТНД
Величина ГТЗА
судов типа «Сергей Боткин1* ТС-1 ТС-2
Средний диаметр последней ступени, м Геометрический (скелетный) угол выхода 02Л . Высота рабочей лопатки, мм ... . Площадь выходных сечений, сж2 .... 0,875 46° 190 3600 1,20 34°47' 300 6450 1,42 35°02' 364 9320 j 1
к. п. д. ступени повышается на 2—6%
(для —— 10 4- б).
Изменение степени реактивности по
радиусу. Степень реактивности возрас-
тает от корня к периферии; в корневых
сечениях на номинальном режиме сту-
пени рк = 0,024-0,03. Изменение степени
реактивности по высоте лопатки прак-
тически не зависит от способа за-
крутки. Приближенно (при рк=0)
Р ~
2<f2 COS2
где г — радиус сечения лопатки;
гк — радиус корневого сечения ло-
патки;
для длинных лопаток
где X =
у вершин лопаток
Рв = 1 — (1 —
Потери в решетках турбин:
профильные — на трение в пограничном
слое на профиле, вихревые отрывы по-
тока от профиля, кромочные; конце-
вые — от трения в пограничном слое на
стенках, ограничивающих решетку по
высоте (у цилиндрической поверхности
обандаженного ротора), и вихревые —
у концов лопаток и другие потери, вы-
званные пестационарностью потока и
взаимодействием соседних решеток.
Газодинамические параметры, опреде-
ляющие режим потока в решетке:
1. Коэффициенты скорости:
<р = —---для сопловой решетки;
СИ
ф = — для рабочей решетки,
где Ci—действительная скорость (аб-
солютная) истечения из
сопла;
w2 — действительная скорость (от-
носительная) истечения из
рабочей решетки;
C\t,w2t— теоретические скорости за
сопловой и рабочей решет-
ками; принимаются как ос-
редненные по сечению по-
тока.
Скорость потока на выходе из кана-
лов сопловой решетки
Cl = <р91,5 й01 + У = <Ки;
на выходе из рабочей решетки
w2=|91,5 у = Фи'ге-
При р=0,5 (конгруэнтная ступень):
Ci = w2; р2 = «ь
с2 = wt; = а3; ср = ф.
Ориентировочные значения коэффи-
циентов скорости:
<? = 0,94 4- 0,98 при 7 = 0,2 4- 0,4;
ф = 0,84 4- 0,94 при PJP2 =
= 27/24 4- 40°/36°.
Для расходящихся сопел, в зависи-
мости от степени расширения и расхо-
димости (конусности) сопла F2!FT, ф =
= 0,754-0,90 — меньшие значения при
большей расходимости сопла.
2. Коэффициенты энергетических по-
терь в решетках:
сопловых
ec = # = i-<?2; *c = eXi.
Л01
с2
где «01 - ftoi + 8380 ’
рабочих:
Л02
*
где Л02 = Лог+ 8380-
3. К. п. д. потока:
чс = 1 — fe Чл = 1 — £л-
4. Коэффициенты расхода (см.
рис. 8-17):
G . г г
G = iiGf,
где G, Gt — действительный и теорети-
ческий расходы.
5. Относительные (безразмерные) ско-
рости потока в решетках:
в сопловой
Мс =
ai ’
в рабочей:
^1“ щ ’ w2~ ’
где ait а2 — скорость звука, соответ-
ствующая параметрам пара
(газа) при выходе из соп-
ловой и рабочей решеток;
. _ С\ . w2 w2
Ас — ~~—--------------------— —— ,
скр дс* Wkp #л*
где ас*, Ал» — скорость звука в узком
сечении сопловой и ра-
бочей решеток.
При Х=М = 1 поток достигает крити-
ческих параметров (режима).
6. Число Рейнольдса:
Ked- —> Kew!- —,
где Ь2 — геометрический размер ре-
шеток (хорда профиля);
Vi, v2 — коэффициенты кинемати-
ческой вязкости (пара,
газа).
Аэродинамические характеристики
определяются по данным испытаний
(продувок) и приводятся в виде зави-
симостей коэффициентов потерь и рас-
хода от относительных шага и высоты
лопаток, режимных параметров М и Re;
углов выхода (аь 02), установочного
угла профиля (ау, ру) и т. п. Опреде-
ляются и зависимости выходного угла
потока от_ геометрических параметров
решетки (/, ру), входного угла и др.
Профили направляющих и рабочих
решеток отрабатываются на оптималь-
ные характеристики — относительного
шага (/опт =0,54-1,0; для направляю-
щих решеток /опт 0,6, для решеток
малой высоты /опт = 0,54-0,8), угла
установки и др.
Лопаточные профили существенно
различаются в зависимости от свойств
потока, обтекающего решетку (малые и
средние дозвуковые, большие дозвуко-
вые и сверхзвуковые скорости). В су-
довых турбинах применяются профили
лопаток, малочувствительные к измене-
нию входного угла, что достигается
утолщением входных кромок.
У современных турбин профили ре-
шеток (рис. 8-18 и 8-19) не имеют пря-
молинейных участков; спинка и вогну-
тая поверхность реактивных решеток,
а также спинка активных решеток име-
ют переменную кривизну, уменьшаю-
щуюся к выходной кромке. Вогнутая
поверхность активных решеток обычно
очерчена по дуге окружности. Входные
кромки профилей утолщены и округ-
лены; выходная кромка выбирается ми-
нимально допустимой толщины.
Весь встречающийся на практике ди-
апазон значений выходных углов по-
тока обеспечивается несколькими фор-
мами профилей, установленными с оп-
тимальными углом и относительным
шагом (Нормаль С1-1554-53).
Один и тот же профиль путем пово-
рота (изменения угла установки) и из-
менения шага может быть применен
для решетки с треугольниками скоро-
стей, соответствующими величине углов
профилей двух соседних групп. В оте-
чественном судовом турбостроении для
направляющих и рабочих лопаток при-
меняются профили ЦНИИ им. А. Н. Кры-
лова (табл. 8-48), а также профили
МЭИ и ЦКТИ им. И. И. Ползунова.
Рис. 8-18. Профиль сопловой решетки типа С-1
Рис. 8-19. Профиль рабочей решетки типа ТР-1А
Характеристики профиля С1 (см. рис. 8-18)
F Ось х—х (минимальная) Ось у — у (максимальная) Ось у' — у' (тангенциальная)
I W |-|ч. II I W кромки I U7 кромки
кром- ки спин- ки вход- ной выход- ной вход- ной выход- ной
см3 см* см3 см см* см3 см* см3
1,13 0,045 0,093 0,110 0,2 0,484 0,491 0,258 0,207 0,230 0,259
Таблица 8-47
Характеристики профиля ТР-1А (см. рис. 8-19)
Р Ось х — х (минимальная) Ось у — у (максимальная) Ось у' — у' (тангенциальная)
I W в I W кромки I W кромки
кром- ки спин- ки вход- ной выход- ной вход- ной выход- ной
см3 см* см3 см см* см3 см* см3
1,870 0,224 0,258 0,290 0,345 0,710 0,650 0,480 0,680 0,575 0,522
Таблица 8-48
Характеристики некоторых комбинаций решеток профилей двухвенечных колес
Комбинация Обозначение Показатели решеток профилей
СА | । РА | | НА II РА
ДЖИИ № 48 профиль «а. 01 «1» 09 ^Ht 90° 12° 1,0 1,0 А—19—14 19° 14° 1,2 1,49 А-25-19 25° 19° 1,4 2,27 А-40-30 40° 30° 1,6 4,55
ДЖИИ № 113 профиль «а. 0* «1, 0а Ч^Н! Wh, Г0° 17°30' 1,0 1,0 А—25—20 25° 20° 1,19 1,55 А—30—26 30° 26° 1,54 2,52 А—50—35 50° 35° 1,99 4,32
МЭИ KC-IA (дозвуковые и около- звуковые) профиль «3> 01 «12_0з 'А, ТС-2 А 90° 14-16° 0,7-0,75 1,0 TP-IA 18-30° 17-18° 0,59-0,63 1,5-1,65 ТР-ЗА 28-45° 23-25° 0,56-0,64 2,35-2,5 ТР-5А 45-56° 28-30° 0,55-0,66 3,2-3,6
МЭИ КС-1Б (околозвуковые, сверх- звуковые, ТЗХ) профиль «1. ftl ТС-2Б 15-17° 1,0 ТР-1Б 17-20° 1,5-1,65 ТР-ЗА 23-25° 2,35-2,5 ТР-5А 31-33° 3,2-3,6
НЗЛ АК-6 профиль ^н, 1,0 1,0 А—19—14 1,22 1,57 А-25-19 1,39 2,52 А-40-30 1,64 4,71
Профили типа А и С (нормаль С1-1584-53)
Профиль Углы входа Pi Углы выхода рд Профиль Углы установки Углы выхода Относительный шаг
A—20 (M) 18-35° 15-22° С1 36°30'-45° 9-18°' 0,60-0,80
A—24 (M) 25-40° 23-26° С2 36-45° 13-24° 0,60-0,80
A—26 (M) 35-55° 27-32° СЗ 49-57° 20-32° 0,60-0,85
A—30 (M) 45-65° 33-37° С4 55-63° 30-42° 0,70-0,95
П p и м e ч а н и я: 1. М — модификация основного профиля.
2. В турбинах ТС-1 и ТС-2 применены профили С1 и С2.
Таблица 8-50
Характеристики проточной части ТЗХ ГТЗА типа ТС-1
Характеристика Ступени
I II III
СА | РА1 | НА РА2 НА | РА НА РА
Углы выхода потока . . . То же, с учетом отклоне- 12° 12°10' 16° 17° 9°50' 20°30' 20°20' 34°20'
ния в косом срезе .... Изоэнтропийный теплоде- — — — — 15°05' — 24°50' —
репад 133,5 — — 78 — 50,5 —
Входная энергия, ккаМкг Средний диаметр облопа- 0 — — — 1.7 — 4,9 —
чивания, мм Высота лопаток, мм . . . Характеристика ступени 965 — — 965 — 965
12 16 20 24 54 - 58 117 122
0,085 — 0,097 — 0,132 0,350
К. п. д. окружной .... Давление, ата: — 0,396 — — — 0,335 —
перед ступенью .... 36 — — — 3,0 — 0,6 —
за ступенью Степень понижения давле- — — — 3,0 — 0,6 — 0,2
ния Температура пара на вхо- — — — 12 — 5 — 3
де в ТЗХ и на выходе, °C Внутренний теплоперепад ТЗХ, ккал/кг К. п. д. ТЗХ: внутренний эффективный 397 "/ = г‘ое~ = 97,5 : 0,416 = 0,306 162
Работа пара (газа).
Потери и к. п. д. турбин
Работа пара (газа). Работа (удель-
ная) 1 кг пара (газа) при обтекании
лопаток рабочей решетки ступени акси-
альной турбины:
, М • <о и z ч
Л/ — q~~ — (с1и с2и) —
= (ш1и — w2a) кгс-м/кг;
lu = — (Cl COS 4- с2 cos а2) =
= — (Wj COS Pj + W2 COS p3)
g
ИЛИ
где М — момент сил, действующих на
рабочие лопатки, кес-jw;
(о — угловая скорость вращения
ротора, 1/сек;
и — средняя окружная скорость
рабочих лопаток, м/сек\
с1и, с2и—проекции абсолютных ско-
ростей соответственно на
входе и выходе потока на
направление окружной ско-
рости, м/сек\
Wzu— те же проекции относи
тельных скоростей, м/сек.
Для определения скоростей и их про-
екций пользуются треугольниками ско-
ростей (рис. 8-20, 8-21) или аналити-
ческими зависимостями.
Располагаемый теплоперепад ступени
а2 п2
= 3,25 -10 7 —— ккал) кг >
где х0 — характеристика ступени.
и
здесь cot — условная скорость пара (см.
T^dcpti
далее), и = —gg— (и— частота вращения
об/мин), dcp — в м.
Рис. 8-21. Треугольники скоростей двухвенечной ступени скорости
Относительный окружной (лопаточный,
на ободе) к. п. д. изолированной сту-
пени
_ Alu hu _ Ло- Лс- Лл- Лв с _
Al" Л*“ h*
= 1 __ Г — Г — г
\ ’л ^в. с»
также
г (с1а ± с2и)
Чи — 2
c0t
h
где 1и = -У- — работа 1 кг пара
(газа), полученная
на венце рабочих ло-
паток;
2 . *
J ('ы Ло
/о = = -д----энергия 1 кг пара
___ (газа);
cot = 91,5 Ло —теоретическая ско-
рость, соответствую-
щая изоэнтропийному
теплопер.епаду сту-
пени Ло (см. рис.
8-15).
Скорость cOt связана со скоростью
истечения из сопел следующей зависи-
мостью:
С1 = CotV /1 — р;
при р=0 (активная ступень)
С1=Со/-ф = С1г(р.
Для промежуточной ступени
г ____ (^1и С2и)
‘ип~ 8380(й;-|х2Лв с)’
а также
_ Ло — (Лс + Лл + Лв с)
"l/tn .♦ ,
Л0 ^в. с
Относительный внутренний к. п. д.
ступени
АЦ^Ь
Al0 ' Ло ’
^Ql =
где
HZz • hi — Ло — (Лс 4- Лл 4- Лв с4- Лвл 4-
+ Лут + Лт. в + Лвык)
или
"10/ 1 (1 Р’В. с ) ^в. с
^вл ^ут ^т. в ^вык’
здесь Лвл, £вл — потеря и коэффици-
ент потери от влажно-
сти пара;
Лут, £ут — то же, от утечек;
Лт.в, £т.в — то же, от трения и
вентиляции;
Лвык, £вык — то же, от выколачи-
вания.
Использованный (внутренний) тепло-
перепад промежуточной ступени
Л/п = (Ло~~ Н*2Лв. с)’Ло/ •
Внутренняя мощность ступени
Nin = 5,69<7секЛ/п л. с.
Внутренние потери. К внутренним по-
терям турбинных ступеней, кроме по-
терь, учитываемых окружным к. п. д.,
относятся следующие:
1. Потери в ступенях, не учитывае-
мые коэффициентами скорости:
а) потеря от удара при входе потока
в каналы рабочей решетки, возникаю-
щая в тех случаях, когда угол относи-
тельной скорости на входе fi отлича-
ется от угла профиля £1Л. При без-
ударном входе угол атаки 0 = Р1Л —
— р1==0; в различных режимах работы
ступени может иметь место ударный
вход, при котором 0^0 (удары в спин-
ку или вогнутую часть профиля). По-
теря от удара зависит от величины и
знака угла атаки, формы входных кро-
мок, осевого зазора и др. (см. стр. 483);
б) потеря вследствие частичного впу-
ска (е<1) вызывается затратой энер-
гии потока на выколачивание пара, за-
полняющего каналы рабочего венца,
находящегося вне дуги сопловой ре-
шетки, а также размытием струи, вы-
ходящей из направляющих решеток
^вык =^0,1
^В1Л
Р ХоЧи™»
где В — ширина рабочей решетки;
/Л—высота рабочих лопаток;
Fc — площадь выходного сечения
сопел;
Хо — характеристика ступени;
T]u—относительный окружной
к. п. д. ступени;
т — число групп сопел (число
пар концов сопловых сегмен-
тов); знак суммы относится
к двухвенечным ступеням.
Потеря в тепловых единицах, ккал/кг
h. = СВЫКЛО ’
в) потери, вызванные конструктив-
ными и технологическими причинами
(стыки диафрагм, замковые лопатки,
галтели у корня лопатки, связная про-
волока, изменение шага по радиусу,
осевые зазоры и перекрыши, а также
технологические неточности изготовле-
ния).
2. Потери от влажности пара, обус-
ловленные ударным действием частиц
влаги о спинку рабочей лопатки. Сни-
жение к. п. д. составляет приблизи-
тельно 1—1,1% на каждый процент
влажности. В последних ступенях судо-
вых турбин допускается предельное
влагосодержание не более. 10—12%.
Относительная потеря от влажности
£вл — -jr — я (1 -*з)»
ло
где а = 0,8-4-0,4 при р=0—0,5;
х2 — сухость пара за ступенью.
Таблица 8-51
Срок службы лопаток
в зависимости от давления капель воды
на поверхность (сгЭр)
Срок службы лопаток, ч
До 250
300-350
400-450
500-600
650-700
Более 700
Эрозия практически отсутствует
Свыше 50 000
Около 50 000
15 000-25 000
5 000-10 000
Около 3000
Удары частиц влаги вызывают эро-
зию лопаток, что сокращает срок их
службы. В некоторых случаях он мо-
жет снизиться до 5000 — 10 000 —
— 15 000 ч. Для борьбы с потерей от
влажности и эрозией лопаток приме-
няют устройства по улавливанию и от-
воду влаги, повышают поверхностную
твердость лопаток (поверхностные за-
калка и покрытия, стелитовые на-
кладки).
3. Потери от трения дисков и венти-
ляции. Наиболее значительна потеря от
вентиляции, определяемая затратой
мощности на перемещение лопатками
неработающего пара (е<1), заполняю-
щего камеру ступени.
Для оценки этой потери применяются
различные эмпирические формулы, на-
пример,
N.,в= 3.13,6.Ю-104п3 */л-^ л. с.,
где Р — коэффициент, равный 1,76 для
одновенечного диска и 2,06 для
двухвенечного (d, м; I, см\ иг,
л«3/кг).
Потерянная мощность ступени
в
ЛТ В= --------- ккал/кг.
т-в Э,690сек
Для снижения вентиляционной по-
тери устанавливают защитный кожух
у парциальной (регулировочной, зад-
него хода) ступени.
При вращении колеса в направлении,
обратном рабочему (задний ход), по-
тери на трение и вентиляцию резко воз-
растают (в 5—6 раз), так как ступени
работают в режиме компрессора. По-
тери на холостое вращение ступеней
ТЗХ или ТПХ:
А\.в= [l,46rf2p + 2,32dc/’5/] X
/_Н_\3 1
уЮОу и2
л. с.,
Примечание.
.’эр=е,810-ЧахХ
( С1ш \
X 11---— I sin xzcjcM*,
где Umax — окружная скорость лопаток
при вершине, м/сек;
— угол входа при вершине лопа-
ток, град;
ci(Ji — скорость капель воды в по-
токе пара, м/сек.
где i — число венцов.
Коэффициент потери на вращение
ТЗХ составляет 1—2%.
4. Потери от утечек пара в лабирин-
товых уплотнениях диафрагм. Для те-
чения пара в лабиринтовых уплотне-
ниях, протекающего в докритической
области (p2>pz кр)
<7ут = 100/з
g(Pl — P2)
ZpiVi
кг /сек.
Если в последнем лабиринте ско-
рость становится критической (р2^
^Pz кр)
бут = 100/э "|Л кг[сек,
критическое давление в последнем ла-
биринте
_ 0,85р]
- /7+Т5 •
где /з= Ю-Злб/6Г — кольцевая площадь
зазора в уплотне-
нии, м2\
бг — радиальный зазор,
мм\
d — диаметр уплотнения,
ж;
Рь — соответственно дав-
ление и удельный
объем пара перед
уплотнением, ата и
м31кг\
р2 — давление за уплот-
нением, ата\
z — число лабиринтов.
Если давление рг мало по сравнению
с Pi и число уплотняющих ножей до-
статочно большое,
<7ут^= ЮО/з кг/сек.
Относительная величина протечек че-
рез уплотнения диафрагм приближенно
определяется по формуле
<ЛТ =/3. д 1
^сек У z
где z — число уплотнительных ножей;
fa. д — площадь зазора в уплотнении
диафрагмы;
Гс — площадь сопел.
Утечки пара через угольные уплотне-
ния (см. рис. 8-11) приближенно опре-
деляются по формуле
оут^1ооэ/3]Л^-,
где 0=0,54-0,6.
При утечке через уплотнение диаф-
рагм 1 % расхода пара к. п. д. ступени
снижается на 1,5—2%.
Потери на утечки пара через ради-
альные зазоры облопачивания (реак-
тивные ступени):
для направляющих лопаток у
5г’4 1
Сут = 1,72-4—; !
‘с ;
для рабочих лопаток j
В !
:ут = з,о-^,
где I — высота выходной кромки ло-'
патки, мм;
бг — радиальный зазор, мм.
Тепловая потеря от утечки
hy т = С ythf).
5. Потери, вызываемые сопротивле-
нием ресивера и выпускного патрубка:
а) потери в ресивере между корпу-
сами ТВД и ТНД
Ас2
h - г —Р-
Лрес — ьрес 2g ’
где ср = 50-7-80 м/сек\
Spec = 1,5—2 — коэффициент потерь в
ресивере;
б) потери от сопротивления при вы-
пуске пара
Р2 Рк ___\ I са\2
Рк I^OOf
где р2 — давление за последней сту-
пенью;
рк — давление в конденсаторе;
Са = 804-120 м!сек—скорость пара
в выхлопном патрубке;
1 = 0,074-0,10;
в) выходные потери в последней
ступени
для главных турбоагрегатов £а = 14-
4-1,5%, для вспомогательных турбин
Sa=4,5-?5%.
Зависимости к. п. д. ступеней. К. п. д.
ступени т)ол и т|о» зависят от ее харак-
и ( и а \
теристики — или —, — , степени
\ сц Cot )
реактивности, геометрических характе-
ристик (углов) профиля и высоты ло-
паток, от состояния поверхности ло-
паток и параметров пара.
Зависимости относительного окруж-
ного к. п. д. для активного облопачи-
вания (с р^15°/о при полном исполь-
зовании выходной скорости) показаны
на рис. 8-22. Эти зависимости могут
быть приняты для предварительной
оценки экономичности ступени при пере-
менных режимах.
Внутренние потери в ступенях сни-
жают оптимальные значения их харак-
Внешние потери. К ним относятся по-
тери на трение в подшипниках (турби-
ны, редуктора, валопровода), зубчатом
редукторе, на вращение ступеней зад-
него хода, приводных механизмов,
а также утечки через концевые уплот-
нения.
Механические потери в редукторе со-
ставляют ~70% общих механических
потерь в ГТЗА.
Рис. 8-22. Зависимость окружного к. п. д. активной ступени от высоты
лопаток и характеристики ступени
теристик. Значения характеристики
А» = —, обеспечивающие для расчет-
ов/
ного режима получение достаточно
высоких к. п. д., принимают: для одно-
венечных ступеней активного типа (с не-
большой реактивностью) 0,40—0,55; для
двухвенечных ступеней (с небольшой
реактивностью) 0,22—0,30; для ступеней
реактивного типа — 0,55—0,65. Большая
величина Хо соответствует большей вы-
соте облопачиваиия и р.
Ориентировочно оптимальная харак-
теристика ступени
0,5'f cos «1 (1 + 0,8р);
Для ступени с произвольной степенью
реактивности
,опт
0,5 cos 0ц
1 —р
К. п. д. главных редукторов на пол-
ном ходу т)Ред = 0,97—0,98 и зависит от
мощности и числа оборотов; значительна
снижается при частичных нагрузках и
на заднем ходу.
Мощность, теряемая в подшипниках
турбины и редуктора:
л/ _ 1 “ ^ред КГ
" ред — — ----N ет,
Чред
На частичных нагрузках рекоменду-
ется поддерживать температуру масла
за маслоохладителем постоянной или
увеличивать на «0,5° С при 1% сни-
жении оборотов (не выше 70°С).
Уменьшение мощности из-за утечки
пара через наружные уплотнения опре-
деляется коэффициентом gK.yT=0,9704-
4-0,985.
К. п. д. турбоагрегатов. Абсолют-
ный к. п. д. — отношение количества
тепла, эквивалентного внутренней или
эффективной мощности, к затрате теп-
ла на генерирование пара (газа) задан-
ных начальных параметров. Относи-
тельный к. п. д. — отношение ис-
пользованного теплоперепада к распо-
лагаемому в пределах начальных и ко-
нечных параметров пара (газа).
/•7Щ Pragma tn WO'C
\ Л/ Регулирующая ступень
\ // 7 = °‘335> -7/ = 65,в °/°
\ ''О
\/^38ГС.j* 765
Ступени 2-6 ТВД
<Л (^Jcp-^7 , 1^82,0-/. '
//
yt-281'С 1-713
К. п. д. конденсационных
турбин (без отбора пара):
а) термический к. п. д. цикла т)* тур-
бинной установки (см. гл. 4);
б) абсолютный внутренний к. п. д.
где 2ЛВ. п — сумма внутренних потерь,
к,кал!кг\
to — энтальпия свежего пара,
ккал!кг\
iK — энтальпия конденсата,
ккал!кг\
в) относительный внутренний к. п. д.
71 = ~
0 Но А) — txt
632,ЗЛ^
iKt — энтальпия пара в
конце изоэнтропий-
ного расширения,
ккал!кг\
iz — энтальпия пара в
конце действи-
тельного процесса
расширения,
ккал!кг\
Nt = Nv — мощность, затра-
чиваемая на вра-
щение ступеней
заднего хода, л. с.\
DT — расход пара, кг!ч.
Относительный внутренний к. п. д.
многоступенчатой турбины выше сред-
него к. п. д. ее ступеней благодаря ис-
пользованию «возвращенного» тепла
_ 2 ст
’’°*-
На рис. 8-23 показаны схема про-
цесса расширения, его параметры и по-
казатели для турбины типа ТС-1;
г) абсолютный эффективный к. п. д.
турбины
^-2?вн.п
*0-
= Wm. т =
632,3/V*
DT (А) ^к)
где SAbh. п — сумма внешних потерь,
ккал!кг\
т)м. т — механический к. п. д.;
— эффективная мощность
(на муфте), л. с.\
д) относительный эффективный к. п. д.
турбины
^-2Лвн.п
= ’Ioz’Im. т =
"0-2*в.п
А)
Hi
А)
632,ЗЛ/'
DTH<,
а) 80
78
76
74
72
20 Не,105л.с
-2
-4
'6
О 50 150 250
70
02 5
ДР'
5) 15.
10
15
0 2 5 10 15 20 Ne,1Q3/t.G.
Рх,ьта
Рис. 8-24. Эффективный к. п. д. ГТЗА:
а — эффективный к. п. д. в зависимости от
мощности; б — график поправок на давление
пара; в — то же, на перегрев пара; г — то
же, на давление в конденсаторе; о — то же,
к внутреннему к. п. д. в зависимости от рас-
хода (D — номинальный расход)
Относительный эффективный к. п. д.
агрегата: главные турбины 75—82%,
вспомогательные турбины 40—60%;
е) относительный эффективный к. п. д.
турбоагрегата (отнесенный к ступице
винта)
г<0е = ^Oi Г|м« т^м. р’^м. в’
где т)м. т, т)м- р» Лм. в — механические
к. п. д.соответ-
ственно турби-
ны, редуктора и
валопровода.
Значения т)0 е в зависимости от мощ-
ности и параметров рабочего процесса
можно найти по графикам (рис. 8-24).
Эффективный к. п. д. агрегата опре-
деляют по выражению
= г>0е ± Д111 ± Л^2 ± ^3
где
(на рис. 8-24 т|'«) эф-
фективный к. п. д.
ТЗА, работающего
при начальных р0 =
=32,5 ата и tQ =
=395° С, давлении в
конденсаторе рк =
=0,05 ата (рис. 8-24, а,
штриховка);
Pq — 32,5
г--/ ---поправка на началь-
ное давление пара
(рис. 8-24,6);
Дт)2 — поправка на перегрев
пара (см. рис. 8-24, в);
Дт)з — поправка на давле-
ние в конденсаторе
(см. рис. 8-24, г).
Поправку к относительному внутрен-
нему к. п. д. ГТЗА, учитывающую сни-
женную нагрузку агрегата (в зависи-
мости от относительного расхода пара),
можно принимать по графику (см. рис.
8-24, д).
Рис. 8-25. Изменение к. п. д. ГТЗА типа ТС-2
в зависимости от расхода пара:
1 — относительный внутренний к. п. д. ГТЗА;
2 — то же, ТНД; 3 — то же, ТВД; 4 — отно-
сительный эффективный к. п. д. ГТЗА
Изменение т]о i и т)0 е зависит от рас-
хода пара (рис. 8-25, ГТЗА типа ТС-2,
его ТВД и ТНД). На рис. 8-26 пока-
зана опытная зависимость эффективно-
го к. п. д. ГТЗА типа ТС-2 от развива-
емой мощности (на выходном фланце
Рис. 8-26. Зависимость эффективного к. п. д.
ГТЗА типа ТС-2 от развиваемой мощности
редуктора). Изменение относительных
внутреннего и эффективного к. п. д.
ГТЗА (для ТС-1—см. рис. 8-27) зави-
сит от расхода пара (переменное число
включенных сопловых групп и дроссели-
рование маневровым клапаном).
Приближенно можно принимать:
Я у н<»
"о / #0 ’
— характеристика
Пар-
где х ~
сонса для многосту-
пенчатой турбины; ин-
декс «0» относится к
номинальному режиму.
Рис/8-27. Изменение к. п. д. ГТЗА типа ТС-1
в зависимости от расхода пара
Относительный внутренний к. п. д.
ГТЗА типов ТС-1 и ТС-2 зависит
(рис. 8-28) от величины характеристи-
ческого коэффициента турбоагрегата
х
91,5 VRH,'
Внутренняя мощность при отсутствии
отборов:
ГТЗА
Ni = 5,6967сек//0т)0/ л. с.;
турбогенератора
= 4,1967сек7/оу)о/ кет.
Удельный расход пара для турбин без
отборов:
а) отнесенный к внутренней мощ-
ности
632,3 ,
. 860
d; = -77--- кг кет-ч*,
б) отнесенный к эффективной мощ-
ности
dj = 632,3
’Im " ^o’IoJ’Im
кг 1л. с.-ч.
Схема рабочего процесса турбины,
работающей с тремя отборами, пока-
зана на рис. 8-29.
Рис. 8-29. Схема рабочего процесса турбины
с тремя отборами пара
Рис. 8-28. Зависимость (ТС-1 и ТС-2)
от характеристического коэффициента
турбоагрегата
К. п. д. турбинных устано-
вок с регенеративным подо-
гревом питательной воды:
а) термический к. п. д. (см. гл. 4),
б) относительный к. п. д. (один от-
бор)
632,ЗУ/
’loi~ DT[/70-aOT(//o-W01)] ’
где лог = ; //(д — /0 гоп
Dot — количество пара отбора;
i’ot — энтальпия пара в отборе
на линии изоэнтропийного
расширения.
Внутренняя мощность ТВД и ТНД
КТ _ !
1 ~ 632,3 +
+ 632,3 632,3
где £>'т, £>’т, £>”т—расходы пара из
отборов; кг1ч\
Z)p — DT ^or
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТУРБИН
И ПЕРЕМЕННЫЕ РЕЖИМЫ
Способы регулирования
Дроссельное (качественное) регулиро-
вание характеризуется изменением па-
раметров пара перед соплами по усло-
вию 10=const.
Изменение общего теплоперепада и
расход пара сопровождаются повыше-
нием температуры отработавшего пара,
изменением параметров (давления) по
ступеням, уменьшением внутреннего от-
носительного к. п. д. турбины и ее
мощности. Параметры рабочих процес-
сов при маневрировании (ГТЗА типа
ТС-1) показаны на рис. 8-30.
Сопловое регулирование характеризу-
ется последовательным изменением чис-
Смешанное (количественно-качествен-
ное) регулирование производится за
счет изменения числа открытых сопло-
вых клапанов и дросселированием пара
маневровым (или сопловыми) клапаном.
Рис. 8-30. Рабочие процессы режимов маневрирования ГТЗА типа ТС-1
ла полностью открытых (закрытых)
сопловых клапанов и соответствующим
ему изменением парциальности впуска
при постоянных параметрах пара перед
соплами.
Изменение мощности ГТЗА при дрос-
селировании пара маневровым клапа-
ном для различного включения сопло-
вых групп (клапанов) показано на
рис. 8-31.
Обводное регулирование применяется
в турбинах реактивного типа в комби-
Рис. 8-31. Изменение мощности ГТЗА при
дросселировании пара и различном числе
включенных сопел
При перегрузке турбины свежий пар
подводят к одной из промежуточных
ступеней.
Характеристики
переменных режимов
Режимы работы судовых турбин. Су-
довые турбины работают в широкой
области эксплуатационных режимов. Ре-
жимы разделяются на переменные
(установившиеся) и переходные (неус-
тановившиеся).
Переменный режим характе-
ризуется длительной или кратковремен-
ной работой с нагрузкой или одновре-
менно с нагрузкой и параметрами, от-
личающимися от номинальных.
Спецификационные режи-
м ы имеют параметры и характери-
стики, предписанные спецификацией или
техническими условиями (ТУ), и вклю-
чают в себя номинальный (расчетный)
режим.
Переходные режимы явля-
ются динамическими, в ходе которых
параметры и характеристики непре-
рывно или ступенчато изменяются во
времени (режимы пуска п нагружения,
маневры и остановка турбин).
Диаграмма режимов (рис. 8-32,
8-33) представляет собой характери-
стику системы регулирования. Она оп-
ределяет зависимость расхода пара и
эффективной мощности ГТЗА от давле-
ния пара перед соплами и наивыгодней-
шую комбинацию включения групп со-
пел для заданной мощности. На сопло-
вую диаграмму наносится изменение
давлений в камерах регулировочной сту-
пени и отборов в зависимости от расхода
пара, мощности или числа оборотов
ГТЗА.
Регулировочная характе-
ристика— зависимость давления в
камере регулировочной ступени от рас-
хода пара на турбину.
У ГТЗА судов типа «Сергей Боткин»
две группы сопел (см. табл. 8-15),
открывающихся последовательно. Регу-
лировочная характеристика ТВД пока-
зана на рис. 8-34.
Регулировочную характеристику, по-
строенную по данным заводского фор-
муляра сопел для чистой проточной
части, можно использовать в эксплу-
атации для определения расхода пара.
Давление в камере регулировочной сту-
пени может повыситься из-за износа
сопел или заноса проточной части.
Теплоэнергетические характеристики —
зависимости между количествами энер-
гии, затрачиваемой (пар, тепло, топ-
ливо) и получаемой (мощность), выра-
женные в форме графиков или анали-
тически.
Теплоэнергетические характеристики
могут относиться только к ГТЗА (или
турбогенераторам) или ко всей паро-
турбинной установке.
Для судовых ГТЗА и турбогенера-
торов, имеющих количественно-каче-
ственное регулирование, зависимость
расхода пара от эффективной мощ-
ности может быть приближенно пред-
ставлена прямолинейной во всей об-
ласти нагрузки — от нуля до номиналь-
ной (см. рис. 8-32, 8-33). В соответ-
ствии с этим расходные паровые ха-
рактеристики для турбин:
типа ТС-1
De = 3000+(2,62+2,95) Уе кг/ч;
Рис. 8-32. Диаграмма режимов ГТЗА типа ТС-1:
давления пара: 1 — перед соплами ТВД; 2 — в камере регулировочной ступени; з — в камере
отбора ТВД; 4 — в ресивере; 5— в камере отбора ТНД (пунктирные линии — давления при
включенных отборах); расхода пара на ГТЗА: 6 — в конденсационном (без отборов) режиме;
/ •— в режиме с отборами пара; удельного расхода пара: 8 — в конденсационном режиме; 9 —
в режиме с отборами пара; 10 — число оборотов в минуту гребного вала (d кг/э. л. с.-ч)
pt кгс/смг DT, т/ч Число открытых сопел
Удельный расход пара.
Рис. 8-33. Диаграмма режимов ГТЗА типа ТС-2, давления пара'.
1 _ перед соплами ТВД; 2 — в камере регулировочной ступени; 3 — в камере отбора ТВД;
4 — в ресивере; 5 — в камере отбора ТНД; 6 — число оборотов в минуту ГТЗА; 7 — рас-
ход пара (конденсационный режим); 8 — удельный расход пара, кг/э. л. с.-ч
типа ТС-2
De=4800 +(2,51 -=-2,98) We кг/ч.
Меньшие значения в скобках отно-
сятся к конденсационным режимам,
а большие — к режимам с отбором.
Удельный прирост расхода пара
г = dHe (1 — х) кг/л. с.-ч;
f = — коэффициент мощности
N ен
(нагрузки);
Уе н — эффективная номиналь-
ная мощность.
Величины «коэффициента страгива-
ния» (по спрямленной характеристике):
для ТС-1—0,07, для ТС-2 — 0,083.
Рис. 8-34. Регулировочная характеристика ТВД ГТЗА судов типа .Сергей
Боткин* (р0, ата — давление пара перед сопловыми клапанами):
1 — давление перед первой группой сопел; 2 — то же, перед второй группой
сопел; 3 — то же, в камере регулировочной ступени
удельный расход пара
Таблица 8-52
. / х । 1
— ^tte (1 *
de
кг/л. с.-ч,
Коэффициенты холостого хода
турбогенераторов
где х
— коэффициент холостого
U\\e
хода (турбогенераторы)
или страгивания(ГТЗА);
— условный расход пара
по спрямленной харак-
теристике при холостом
ходе или страгивании;
Dae — расход пара на номи-
нальном режиме;
dHe — удельный расход пара
при номинальной на-
грузке;
Мощность турбогенера- тора, кет Давление пара, ата Коэффициент холостого хода, % Тип регулирования
све- жего отра- ботав- шего
100 24 0,3 23,4 Сопловое
120 24 0,1 19,7
165 26 0,34 20,4 Дроссельное
240 40,5 0,07 17,2 Сопловое
300 20 0,34 22,5 Дроссельное
425 28 0,06 21,4
535 31,5 0,06 18,4 Сопловое
850 36 0,10 14,8 -
Рис. 8-35. Эксплуатационно-технические характеристики (суда типа ,Мир“):
1 — мощность ГТЗА; 2 - скорость судна в балласте; 3 — скорость судна в грузу; расходы
топлива: 4 — в конденсационном режиме (без отборов), 5 — то же, с отборами; удельный
расход топлива: 6 — в конденсационном режиме; 7 — то же, с отборами, осадка в грузу
Т = 10,52 м, Т = 11,13 м, в балласте Т = 8,55 м, Т = 9,8 м
Эксплуатационно-технические харак-
теристики судна представляются в виде
зависимостей расхода топлива (пол-
ного, удельного}, мощности и скорости
от числа оборотов винта при заданной
осадке судна (рис. 8-35).
Зависимости и показатели
переменных режимов
Зависимость между расхо-
дом и параметрами пара по
ступеням. Для групп ступеней, ра-
ботающих с докритическими скоро-
стями (формула Сто дола — Флюгеля):
Г 2 2
Di _ 1 / А)1 ~ ^21
V Ро — Р2
где
Do, Ро, То, р2 — соответственно рас-
ход, давление, аб-
солютная темпера-
тура перед груп-
пой ступеней и
давление за груп-
пой ступеней в но-
минальном режиме;
16
Заказ 323
D\, Poi, Ли, P2\ — то же, для изменен-
ного режима.
Для ступеней, работающих с крити-
ческими скоростями в каналах направ-
ляющих или рабочих лопаток, и для
конденсационных турбин
Р\ Poi 1 /" То . -*о Poi
Do Ро У Ли *01 Ро
где х0, Xqi — ступени сухости пара.
Таблица 8-53
Давления в камерах
регулировочной ступени
и отборов ГТЗА типа ТС-2
Группы включенных сопел Давление, ата
Регулиро- вочная ступень Первый отбор Второй отб ор Третий отбор
I 14,0 4,4 2,15 0,45
I + II 18,5 6,0 3,0 0,63
I + II + III 23,5 8,3 3,8 0,77
I-HI + IH + IV 26,0 9,3 4,4 0,90
Изменение тепл оперепадо в
при переменном расходе
пара. Относительное изменение изо-
энтропийных теплоперепадов регулиро-
вочной ступени и корпусов ГТЗА типа
ТС-1 (ТВД и ТНД) при переменном про-
пуске пара показано на рис. 8-36.
При изменении расхода наиболее зна-
чительно меняются теплоперепады в ре-
гулировочной ступени и последней сту-
пени ТНД.
При малых расходах имеют место
значительная перегрузка и резкое сни-
жение к. п. д. регулировочной ступени.
При постоянном расходе пара теплопе-
репад последней ступени ТНД изме-
няется в зависимости от давления в кон-
денсаторе. Давление за ступенью, при
котором возникает критический режим
истечения в каналах рабочей решетки
последней ступени, находят по формуле
рк0 = 0,93-10-6 ф- ата,
Г 2
где DK — расход пара в конденсатор,
т/ч;
Р2 — площадь выходных сечений
каналов рабочих лопаток по-
следней ступени, м2 (см.
табл. 8-46).
Предельное давление (табл. 8-54),
соответствующее полному использова-
нию расширительной способности косо-
го среза рабочих лопаток последней
ступени ТНД, составляет, ата:
0 0.1 02 0.3 0Ь 0,5 0.6 0.1 0.8 03 1,0 1,1 О/О,
Рис. 8-36. Изменение теплоперепадов в кор-
пусах ГТЗА типа ТС-1 при переменном рас-
ходе пара:
/ — регулировочная ступень ТВД; 2 — ТВД;
3 - ТНД
ГТЗА типов ТС-1 и ТС-2
р „^0,52-icr3^-;
'пред р2
ГТЗА судов типа «Сергей Боткин»
'пред р
Изменение рабочего про-
цесса и степени реактив-
ности ступени. Возможные про-
цессы расширения пара в ступени:
а) скорости papa в соплах и каналах
рабочих лопатфк ниже критической;
б) скорость ;потока в соплах дости-
гает критического значения, и при даль-
нейшем снижении давления за сту-
пенью в косом срезе происходит рас-
щирение пара до предельного; на рабо-
чих лопатках скорость выхода может
не достигать критического значения;
Т6
w
’2
1
Таблица 8-54
где w'i — входная относительная ско-
Критические и предельные давления
в последних ступенях ТНД
Давление, ата
рость после удара.
При положительном угле атаки
0=Ф1л — Pi > 0 — удар в вогнутую
часть профиля, t0=cos2>20;
Группы и
число сопел
(регулиро-
вание)
Расход
пара, л/ч
при 0<О —удар в спинку, те = cos3’6 0.
Степень реактивности зависит от от-
ГТЗА
типа ТС-1
I (15) 1 + П (21) I + II + III (30) I + II + III + IV (37) 23 30,5 42 47,9 0,033 0,044 0,069 0,069 0,018 0,025 0,033 0,038
ГТЗА типа ТС -2
I (14) 33,5 0 033 0,018
I + II (20) 45,5 0,045 0,025
I + II + III (28) 57,5 0,057 0,032
I + II+III+IV (36) 64,5 0,064 0,036
ГТЗА судов типа „Сергей Боткин1
ношения выходных площадей каналов
рабочих и направляющих решеток
(/’’л/^н), профилей лопаток и характе-
ристики ступени. Предварительная
оценка спецификационной р ступени
может быть сделана по отношению вы-
ходных площадей: тем меньше, чем
Г и
больше р; при небольшой степени реак-
тивности тА
Fn
2,0
При небольших отклонениях от рас-
четного режима р и ее изменение мож-
но найти по приближенной формуле
Регулирование
сопловым клапа-
ном:
первым
вторым
АР
1 —Ро
0,4 — ,
Примечав и
е.
в конденсационном
10,2
12
14
16
18
0,026
0,031
0,036
0,041
0,046
0,018
0,022
0,025
0,029
0,033
Давление показано
режиме (без отборов).
При работе с отборами предельные дав-
ления снижаются пропорционально умень-
шению расхода пара на конденсатор. При
этом предельное давление для трех групп
сопел составляет 0,028 ата (для ТС-1 и
ТС-2).
в) критические скорости возникают
на рабочих лопатках и в соплах.
С дальнейшим уменьшением давления
за ступенью давление в зазоре между
соплами и рабочими лопатками не из-
меняется, расширение пара в косом
срезе рабочих лопаток достигает пре-
дельного.
При изменении теплоперепада и ско-
ростей потока (ci, Wi) или частоты вра-
щения и окружной скорости диска и,
имеет место ударный вход на рабочие
лопатки, потеря кинетической энергии
вместе с изменением степени реактивно-
сти ступени.
Коэффициент использования кинети-
ческой энергии
где Ар = р — р0; Дх = х —х0;
ро, хо — номинальные степень реак-
ции и характеристика сту-
пени;
р, х — то же, при измененном ре-
жиме.
Изменение р в ступени в зависимости
и
от — и р0 показано на рис. 8-37.
Изменение р при отклонении геомет-
рических размеров сопел и лопаток от
проектных можно определить по при-
ближенному выражению
Др « 0,7 1 -
р
где / = ---отношение выходных пло-
" л
щадей сопел и рабочих
лопаток.
Влияние начальных давле-
ния и температуры пара на
мощность и экономичность
турбины. Изменение мощности су-
довых ГТЗА в зависимости от давле-
ния и температуры свежего пара пока-
зано на рис. 8-38. Для конденсацион-
ных турбин среднего давления с умень-
шением начального давления на 1 ата
расход пара увеличивается на 0,5—
0,6% (при постоянной мощности).
Средняя поправка на расход пара при
изменении температуры свежего пара
на 10° составляет 1,2—1,7%. Поправки
на эффективный к. п. д. — см. рис. 8-18.
Допускаемые пределы изменения тем-
пературы пара по заводским инструк-
циям составляют 20—30° С. Снижение
температуры свежего пара при неиз-
менной мощности турбины приводит к
увеличению расхода пара, повышению
степени реакции и осевых усилий, пе-
регрузке последней ступени, повышению
конечной влажности пара. Наибольшую
перегрузку при этом испытывает по-
следняя ступень ТНД (например, при
снижении температуры свежего пара
Рис. 8-37. Изменение р в зависимости от ха-
рактеристики ступени хх и начальной степени
реактивности р0
с 400° до 380° С увеличиваются: расход
пара на 1,8%, располагаемый тепло-
перепад последней ступени на 1%,
а осевое усилие, воспринимаемое лопат-
ками последней ступени, на 2,5—2,8%).
Эксплуатацию турбин при понижен-
ной против расчетной температуре све-
жего пара можно допускать только при
соответствующем снижении давления
пара и мощности. Снижение давления
пара должно обеспечить допустимую
конечную влажность пара (см. диаг-
рамму i — s).
Располагаемый теплоперепад в тур-
бине уменьшается, а необходимое уве-
личение расхода пара при сохранении
постоянной мощности определяется по
уравнению
D' = D кг\ч,
где D, Но, T|oi — расход пара, кг/ч,
располагаемый теп-
лоперепад, ккал/кг, и
относительный вну-
тренний к. п. д. тур-
бины при работе с
номинальными пара-
метрами;
D', H'q, — то же, при работе
турбины с понижен-
ной температурой све-
жего пара.
Если принять riQl 7]0/ , то
1Л -Ц.
Но V То
Понижение давления све-
жего пара вызывает уменьшение
общего располагаемого теплоперепада
в турбине.
При неизменном открытии клапанов
Ро
D' = D • — кг/ч.
А)
Располагаемый теплоперепад и на-
грузка лопаточного аппарата регулиро-
вочной ступени практически не изменя-
ются. Лопатки и диафрагмы всех осталь-
ных ступеней работают с напряжениями
ниже расчетных. Мощность турбины
снижается:
/V' дг
е eQ7T0'D~
л. с.
Влияние переменного дав-
ления в конденсаторе на
мощность турбины. Для турбо-
генераторов при n=const с изменением
вакуума приращение мощности ДМЭ,
отнесенное к единице расхода пара
(квт1кг1ч), может быть представлено
«универсальной» кривой (рис. 8-39).
Участок АВ характеризует режим до-
критического истечения пара из послед-
ней ступени, участок ВС — расширение
Рис. 8-39. „Универсальная* кривая приведенных
зависимостей мощности турбины и давления в
конденсаторе
пара в косом срезе рабочей решетки по-
следней ступени (точка С — предельное
расширение в косом срезе).
Графики зависимостей &Ne=f(pK, DK)
для ГТЗА (суда типа «С. Боткин») по-
казаны на рис. 8-40. Здесь за давление
отсчета (Д2Уе=0) принято рко, соответ-
ствующее критическому режиму истече-
ния на рабочих лопатках последней
ступени.
Переменное давление в конденсаторе
вызывает изменение мощности в ре-
зультате изменения располагаемого теп-
лоперепада последней ступени, ее к.п.д.
и расхода пара в отборе низкого дав-
ления.
Для судовых ГТЗА изменение давле-
ния в конденсаторе на 0,01 ата при по-
стоянном расходе пара вызывает изме-
нение эффективной мощности на ±1 —
1,5%. Это соотношение сохраняется для
различных расходов пара.
Осевое усилие в многосту-
пенчатой турбине зависит от
многих конструктивных и эксплуата-
ционных факторов, (уступы ротора, со-
отношения площадей зазоров и разгру-
Рис. 8-40. Изменение мощности ГТЗА в за-
висимости от давления в конденсаторе и рас-
хода пара (суда типа „С. Боткин*):
1 — при расходе пара на конденсатор 16 т/ч;
2 - то же, 14 т!ч; 3 — то же, 12 т/ч; 4 — то
же, 10 т,ч
метры, определяющие величину и изме-
нение степени реактивности и др.).
Величина осевого усилия изменяется
приблизительно пропорционально про-
пуску пара и зависит от размеров за-
зоров в проточной части. С ростом осе-
вых усилий повышается температура
масла на выходе из упорного подшип-
ника.
Осевое усилие может значительно
возрастать по сравнению с давлением
при нормальном режиме работы в сле-
дующих случаях: пониженная темпера-
тура пара, гидравлический удар, резкое
увеличение нагрузки, повышенное число
оборотов, сброс нагрузки в случае зае-
дания клапанов, занос лопаток, увели-
чение зазора в уплотнениях диафрагм
(>0,304-0,35 мм) или в стыках диаф-
рагм (деформации, неправильный мон-
таж), удаление какой-либо из диаф-
рагм со срезкой рабочих лопаток этой
ступени.
При работе на холостом ходу или
с малой нагрузкой направление осевого
усилия может измениться. Это воз-
можно также в случае повреждения пе-
реднего лабиринта при отсутствии раз-
грузочных отверстий в диске первой
ступени.
Необходимо периодически наблюдать
за осевым положением ротора по штат-
ным измерительным приборам, фикси-
рующим износ сегментов упорного под-
шипника.
Нагрузочно-скоростные (внешние) ха-
рактеристики. Внешние характеристики
турбин и их ступеней — зависимости
вращающего момента, мощности и
к. п. д. от числа оборотов при посто-
янном расходе пара.
Для турбинной ступени при постоян-
ном расходе пара (газа) приближенно
(без учета переменной реактивности
ступени):
вращающий момент
Л1 = Af0|Р-~ (Iх — 1) ~~
по
мощность окружная
“о
/ 14 п 1 .
р, — (р — 1) ;
л0 J
окружной к. п. д. ступени
__ п
У и — г1ио'^г~
“о
/ 1\ п
[X — (р — 1) —
"о
где no, Mo, т]^о— соответственно
число оборо-
тов, вращаю-
щий момент,
мощность и
к. п. д. в но-
минальном
(расчетном)
режиме;
Alm ах j. j-
р. = — коэффициент
моментов сту-
пени.
Максимальный вращающий момент
имеетместо при страгивании, т. е.
Afmax — при П = 0.
Таблица 8-55
Коэффициенты моментов
Тип турбины Коэффициент моментов
Активные многоступенча- 1,9-2,2
тые
реактивные многоступенча- тые 2,4—2,8
Одноступенчатые .... ГТЗА типа: ~2,0
ТС-1 1,8-2,4
ТС-2 1,8-2,2
ТЗХ 1,7-1,8
Примечание. Меньпп <е величины
(для ГТЗА) относятся к расходу пара
при I или при I + II группах сопел, а большие — для номинального режима —
I + II + III групп сопел.
Нагрузочно-скоростные (внешние) ха-
рактеристики ГТЗА типов ТС-1 и
ТС-2 — по внутренней и эффективной
мощности и вращающим моментам на
режимах без отбора пара — для раз-
личных комбинаций включения групп
сопел (I, I + II, I + II + III, I + II + III +
+ IV), дросселирования пара маневро-
вым клапаном и соответствующих из-
менениях расхода пара показаны на
рис. 8-41 (ТС-1) и 8-42 (ТС-2). На ха-
рактеристики нанесены винтовые харак-
теристики (в грузу и в балласте) и мо-
ментная характеристика, соответствую-
щая винтовой (в грузу).
Режимы работы ГТЗА. Рабочие точки
режимов ГТЗА находятся на пересече-
нии внешних и винтовых характе-
ристик.
Для номинальных режимов без отбо-
ров с тремя группами включенных со-
пел (I + II + III) изменение эффективной
мощности от числа оборотов вала для
ГТЗА
типа ТС-1
Ne = 379л — 2,35л2 л. с.\
типа ТС-2
Ne = 405л — 1,96л2 л. с.
Для выбора эксплуатационных опти-
мальных режимов работы ГТЗА типов
ТС-1 и ТС-2 в различных условиях пла-
вания судов можно пользоваться ха-
рактеристиками режимов (рис. 8-43—
8-46).
Таблица 8-56
Режимы работы ГТЗА типа ТС-1 и ТС-2 в полном грузу
и при чистом корпусе
Мощность Обороты гребного
винта
Комбинации открытых групп^сопел Количество
включенных сопел ”е, Л. с. АГ ном» % п, об/мин лном, %
ГТЗА типа ТС-1
(суда типа „Ленинский комсомол*4)
I + II+III + IV 37 с отбором 14 300 110,0 103,5 103,5
I+II + IV 31 13 300 102,2 101,0 101,0
I+II + III (осн.) 30 13 000 100,0 100,0 100,0
I + III + IV 28 12 400 95,5 98,5 98,5
I + III 24 11 300 87,0 95,5 95,5
I + IV 22 10 750 82,8 94,0 94,0
I + II 21 10 500 80,8 93,7 93,7
I 15 без отбора 7 700 59,2 85,0 85,0
ГТЗА типа ТС-2
(суда типа „Прага- —.София*4)
I + II + III + IV 36 с отбором 20 900 110,0 113,0 102,7
I+II + IV 30 19 500 102,5 110,0 100,8
I + II + III (осн.) 28 19 000 100,0 110,0 100,0
I + III 22 16 500 87,0 105,8 96,2 92,2
I + II 20 без отбора 14 500 76,3 101,2
I 14 . 11 500 60,5 93,4 85,0
Примечание. Увеличение сопротивления корпусов из-за обрастания приводит
за год к снижению скорости сухогрузных судов на 1—1,2 узла, танкеров па 0,6—0,7 узла,
снижение числа оборотов при равной мощности составляет 5—6%.
Рис. 8-41. Нагрузочно-скоростные (внешние) характеристики ГТЗА типа ТС-1:
вращающие моменты: 1 — I группа сопел, давление за маневровым клапаном 6 ата; 2—то
же, 10 ата; 3 — то же, 20 ата; 4 — то же, 30 ата; 5 — I-4-II группы сопел; 6 — 1 + II+Ш +
-4-1V группы сопел; 7, 9 — I4-II4-III4-IV группы сопел; 8 — по внутренней мощности, 14-
4-II4-I1I-I-IV группы сопел; 10 — винтовая характеристика по внутренней мощности; 11 —
то же, по эффективной мощности; мощности: 12, 13 — внутренняя и эффективная при I4-
+П + Ш4-1V группах сопел; 14, 15 — то же, при I + II4-III группах сопел; 16, 17 — то же,
при 14- П группах сопел; 18, 19 — то же, при I группе сопел; 20 — вращающий момент по
винтовой характеристике; 21 — потери внутренней мощности ГТЗА
нпк/до 'и Q2/
Рис. 8-42. Нагрузочно-скоростные (внешние) характеристики ГТЗд типа ТС-2:
вращающие моменты: 1—4 — дросселирование маневровым клапаном, I группа сопел; 5—I группа сопел, открыт маневровый *
клапан; 6— I + II группы сопел; 7—I + II + III группы сопел; 5. 9— винтовые характеристики по внутренней и эффективной
мощностям; мощности: 10, // — внутренняя и эффективная при I + II + III + IV группах сопел; 12, 13 — то же, при I + II+III
группах сопел; 14, 15 — то же, при I + II группах сопел; /6, /7 — то же, при I группе сопел; 18— вращающий момент по винтовой
характеристике; 19 — потери внутренней мощности ГТЗА
Ne,MC
13000
11000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
Sm80
90
100 /7, об/мин
Рис. 8-44. Режимы работы ГТЗА типа ТС-1 судов и
типа „Ленинский комсомол-
ласте:
обросший корпус: 1 — ГСр
= 4,25 м\ чистый корпус: «
при плавании в бал-
= 5,3 ж:
3- Г
: 2-Гср =
= 5,3 м; 4 -
ср
Гср=4-25 м
Рис. 8-46. Режимы работы ГТЗА типа ТС-2 судов
типа „Прага-:
1 — TQy = 10,4 м, обросший корпус; 2 — Гср =
= 10,4 м, чистый корпус; 3 — в балласте, 7'ср =
= 9,4 м; чистый корпус; 4 — то же, Тср = 8,4 м\
5 — то же, Тср = 7,4 м; 6 — швартовный; I — ог-
раничения по оборотам при плавании в грузу;
И — то же, в балласте
Область внешних характеристик, ог-
раниченных справа характеристикой
винта при чистом корпусе, а слева —
при обросшем, содержит все практи-
чески возможные режимы работы ГТЗА
при плавании судна в грузу и балласте.
Характеристика турбин ГТН дизелей.
В соответствии с ГОСТ 10033—62 для
отечественных турбокомпрессоров (ГТН)
принята характеристика турбин, кото-
рая связывает ее_к. п. д. т)т, с коэффи-
циентом напора Ят и пропускной
собностью турбины pFT:
спо-
Н.
Ло р _ Gr
U!lg'
где располагаемый теплоперепад,
ккал/кг;
Gr — расход газа, кг/сек;
Yi—удельный вес газа на выходе
из турбины, кг/см*.
Реверсирование ГТЗА
Регулирование осуществляется бы-
стрым закрытием маневрового клапана
переднего хода (п. х.), открытием раз-
общительного клапана и постепенным
открытием маневрового клапана зад-
него хода (з. х.) — рис. 8-47. К моменту
перемены вращения давление перед соп-
лами повышается до 10—20% рабочего
(в ТС-1 и ТС-2 примерно до 15 ата).
Давление пара во время страгива-
ния у турбин типа ТС-1 и ТС-2 состав-
ляет ~2,5 ата при расходе пара
~ 1500 кг/ч (см. коэф, страгивания).
При длительном заднем ходе не до-
пускается повышение температуры кор-
пуса свыше 100—120° С. По инструкции
Кировского завода продолжительность
полного заднего хода допускается
15 мин (для ТС-1 и ТС-2 соответ-
ственно 74 и 77 об/мин); при
^50 об/мин — 60 мин. При переходе
с длительного заднего хода на перед-
ний повышение числа оборотов после
реверса до полного достигается за
~30 мин.
При переходе от з. х. к п. х. — после
закрытия маневрового клапана з. х. —
обороты на п. х. доводят до 15—
20 об/мин не менее чем за 2 мин, а за-
тем постепенно повышают до номиналь-
ных ( ~45 мин). У ГТЗА японских фирм
(танкер «Мир» и др.) маневр «полный
назад — полный вперед» выполняется
за ~90 сек.
На рис. 8-48 показаны характери-
стики реверса ГТЗА с контрпаром
(«полный вперед — полный назад») и
инерционные судов типа «Ленинский
комсомол».
Правила Регистра СССР требуют,
чтобы ТЗХ в течение 15 мин развивала
мощность не менее 40% мощности пол-
ного переднего хода при числе оборотов
около 70% оборотов полного переднего
хода. Некоторые ГТЗА зарубежной по-
стройки (танкер «Мир» и др.) обеспе-
чивают работу на полном заднем ходу
в продолжении 30 мин.
Ограничения продолжительности ра-
боты задним ходом вводятся для пре-
дотвращения перегрева ТПХ вследствие
больших вентиляционных потерь.
Предусматривается подача на ТЗХ
охлажденного пара (не выше 400° С на
режиме полного заднего хода). Осо-
бенно важное значение имеет темпера-
тура отработавшего пара ТЗХ (<2004-
230° С) для надежной работы конденса-
тора, для сохранения центровки узлов
турбин и редуктора при тепловых де-
формациях. Максимальная разность
температур в диске может достигать
220—290° С. Максимальные суммарные
напряжения в дисках возникают во
время перемены хода с заднего на
передний.
При реверсе с переднего на задний
ход перегруженными по паровому из-
гибу являются рабочие лопатки ступе-
ней заднего хода, при обратном ре-
версе — лопатки переднего хода.
Кратковременная работа с контрпа-
ром не представляет опасности для ра-
бочих лопаток и др. деталей, а также
для редуктора.
На рис. 8-49 показаны внешние ха-
рактеристики ТПХ и ТЗХ вместе с ха-
рактеристиками гребного винта при ре-
версе. Каждая кривая соответствует
определенной начальной скорости судна
(100%—полный ход судна; и = 0 —
судно на швартовах).
При закрытии маневрового клапана
(линия о — а') число оборотов снижа-
ется на 5—15%. Вращение ротора —
винта по инерции (линия о — 2) приво-
дит к быстрому снижению числа оборо-
тов до 50—60% от номинального; через
15—40 сек после начала маневра дости-
гается характерная точка 2 (Мв=0).
При дальнейшем падении оборотов
винта и почти неизменной скорости
судна (за первые 20 сек, скорость судна
уменьшается на 2—3%) винт начинает
работать в режиме гидротурбины. Мо-
мент, развиваемый винтом под дей-
ствием набегающего потока воды, воз-
растает по мере уменьшения оборотов,
но падает при торможении судна.
В точке 3 (Мв=Мтр) начинается непре-
рывное уменьшение скорости судна,
и процесс описывается кривой 3—4 — в.
Этот процесс длится в зависимости от
характеристики корпуса, винта и сопро-
тивлений системы до 20 мин и более
(см. рис. 8-48).
Применение контрпара. Контрпар по-
дается на ТЗХ до остановки ТПХ и
винта; ТЗХ работает в режиме контр-
вращения, когда судно продолжает дви-
гаться вперед, а винт работает на з. х.
Рис. 8-48. Инерционные характеристики судна
„Ленинский комсомол* (Г = 9,5 м):
1 — скорость судна, мили'ч', 2 — проходимое
расстояние, мили; 3 — частота вращения
гребного винта, об/мин
Этим достигается торможение и оста-
новка судна и уменьшается его выбег.
На рис. 8-49 линия 10—11 — внешняя
характеристика ТЗХ; изменение мо-
мента, подводимого к винту, условно
показано кривой о — а' — d. Момент на
винте и число оборотов изменяются по
кривой 2—5—6 до полной остановки
винта при практически неизменной ско-
рости судна.
В момент остановки винта (точка 6)
на него действует момент в — 6 гидро-
динамических сил и момент, развивае-
мый ТЗХ (отрезок Db).
Торможение судна в режиме контр-
вращения ТЗХ показано точками
6—7—8 (точка 8 соответствует оста-
новке судна). Нормальный режим зад-
него хода — точка 9.
Режимы прогревания и пуска турбин.
Надежность турбин зависит от правиль-
ного осуществления переходных режи-
Рис. 8-49. Характеристики гребного винта и ГТЗА
при реверсе
мов: прогрева и пуска, реверса, оста-
новок и поддержания в готовности.
В инструкциях заводов-строителей от-
мечаются большие различия по реко-
мендованным пусковым режимам от-
дельных ГТЗА. Способы прогревания и
пуска —см. «ПТЭ судовых паровых
турбин».
Факторы, влияющие на на-
дежность (температурно-прочностное
состояние) турбин при переходных ре-
жимах:
несогласованность термических де-
формаций корпуса и ротора (относитель-
ное удлинение ротора при пуске); не-
допустимая термическая деформация
отдельных деталей корпуса (коробле-
ние) и ротора (тепловой прогиб); чрез-
мерные термические напряжения в де-
талях турбины (корпус, выхлопной пат-
рубок, болты и фланцы горизонтального
разъема).
Общей характеристикой перечислен-
ных факторов является температурная
неоднородность в деталях и узлах тур-
бины.
Неправильный выбор режима прогрева
и пуска по скорости повышения темпе-
ратуры металла (>4-?5 град/мин) и
нагружению турбины или затягивание
пускового периода могут привести к за-
деванию вращающихся частей о непод-
вижные при установленных осевых и
радиальных зазорах.
Изменение осевых зазоров по длине
проточной части зависит от расположе-
ния фикспункта и упорного подшип-
ника.
В осевом направлении расширение го-
раздо больше, чем в радиальном; оно
начинается от фикспункта и достигает
наибольшей величины в крайнем про-
тивоположном сечении.
По величине абсолютного теплового
расширения (индикаторы скользящих
или гибких опор) и по температуре кор-
пусов ТВД и ТНД судят о степени про-
грева.
Значительный тепловой прогиб ро-
тора, опасный при пуске неостывшей
турбины, возникает при остывании ро-
тора в неподвижном состоянии или при
затяжных прерываемых пусках, мест-
ном нагреве из-за задевания в уплотне-
ниях и др. местах.
Во всех случаях пуска и остановки
главных турбин обязательно периоди-
чески проворачивать ротор.
Следует иметь в виду, что при реко-
мендованных инструкциями периодиче-
ских поворотах ротора ГТЗА на Р/з
оборота последний занимает положение,
отличающееся от предыдущего всего на
~70° и небольшие отклонения приво-
дят к установке ротора в неправильное
положение.
Маневры реверса. Перемена
хода с п. х. на з. х. сопровождается по-
явлением значительной температурной
разности по дискам ТЗХ. Подача на ТЗХ
неохлажденного пара может сопровож-
даться появлением на расточке диска
суммарных напряжений, превышающих
предел текучести.
Приборы контроля. Устанав-
ливается контрольно-измерительная ап-
паратура с индукционными или др. дат-
чиками, позволяющая следить на пере-
ходных и переменных режимах за
тепловым состоянием турбины (тепло-
вой прогиб и относительное удлинение
ротора, корпуса, изменение зазоров
в уплотнениях и др.).
Ускоренные (программиро-
ванные) пуски производят паром
скользящих параметров при совмеще-
нии времени подъема давления пара
'в котлах и прогрева в соответствии
с сетевым графиком последовательности
и продолжительности включения и вы-
ключения механизмов и аппаратов,
прогрева и продувания и т. д.
Аварийные режимы работы ГТЗА
Аварийные режимы, вызванные повре-
ждениями корпусов ТВД, ТНД или их
передач. При повреждениях в отдель-
ных корпусах (ТВД, ТНД) или в их
передачах возможна работа неповреж-
денного корпуса на его передачу со
снижением мощности и числа оборотов.
Таблица 8-57
Режимы прогревания судовых вспомогательных турбогенераторов
Тип турбогенератора, завод-изготовитель Мощность, кет Режим прогревания
Время, мин п ротора, об1мин
ТД-600, ТД-750-1 600, 750 3-5 Малые обороты
«Мицубиси» 850 5-10 Постепенный подъем обо-
«Лаваль» 450 20 ротов 200 об, мин
ТД-400 (утилизационный) 400 3—5 Малые обороты
«Ансальдо» (утилизацион- ный) 450 10-30 50% оборотов
При этом ротор аварийного корпуса
отсоединяют от редуктора, снимают
поврежденные шестерни и детали и
устанавливают трубы аварийного под-
вода свежего пара (к ТНД), заглушку
на ресивере, дроссельную шайбу (при
отводе пара от ТВД в конденсатор).
пии t'o» что сопровождается увеличением
температуры пара в камере регулиро-
вочной ступени (рис. 8-50).
Для обеспечения надежной работы
турбины необходимо снизить темпера-
туру свежего пара. Определение необ-
ходимой начальной температуры пара
Таблица 8-58
Спецификационные
параметры ГТЗА типа ТС-2
при работе одним корпусом
Параметры ТВД ТНД
Давление пара, ата Температура пара, °C Мощность, л. с. . . Число оборотов, об/мин ...... ~38 390 6500 3,5 350 6500 ~77
Работа турбины с удаленными дета-
лями проточной части. Удалены ра-
бочие лопатки регулировоч-
ной ступени. Энтальпия пара перед
нерегулируемыми ступенями может по-
выситься до величины начальной энталь-
(Тоа) производят по диаграмме i — s по
точке D, получаемой на пересечении
изобары начального давления ро и ли-
нии постоянной энтальпии, проходящей
через точку В конца расширения в ре-
гулировочной ступени на нормальном
режиме.
Новый расход пара при неизменном
количестве работающих сопел и поло-
жении регулирующих органов
где То, TQa — абсолютная начальная тем-
пература пара соответ-
ственно на нормальном и
аварийном режимах.
Удалены рабочие лопатки
промежуточной или послед-
ней ступени. Энтальпия пара на
выходе из сопел повышается до вели-
чины энтальпии при входе пара в ава-
рийную ступень (рис. 8-51). Если ава-
рийная ступень имела р ~ 0, то при
удалении рабочих лопаток нагрузка
диафрагмы практически не изменяется;
для реактивной ступени давление за
соплами понизится от £1 до Р\а=Р2 и
диафрагма будет перегружена.
Чтобы избежать перегрузки и сохра-
нить допустимую разность давлений по
е
обе стороны диафрагмы, необходимо
уменьшить расход пара.
Истечение в соплах после удаления
рабочих лопаток обычно переходит
в сверхкритическое. При этом расход
пара на аварийном режиме должен со-
ставить:
при удалении рабочих лопаток проме-
жуточной ступени
Ga<G
Ро Pi
2"/(Р0— P^p'i— P2
при удалении рабочих лопаток по-
следней ступени
Ро Р\
Р1
Pz
V(p»—Pi)P\
где спецификационные давления в ава-
рийной ступени: р0 — перед ступенью,
pi — в зазоре между направляющими и
рабочими лопатками, р2 — за рабочими
лопатками, рг — за последней ступенью.
Мощность аварийной турбины
Число оборотов аварийного турбо-
агрегата
При удалении рабочих лопаток по-
следней ступени, имеющей большую сте-
Рис. 8-52. Изменение процесса
ния при удалении аварийной
расшире-
ступени;
режимы:--------нормальный,-------ава-
рийный (а. ст)
I
пень реактивности, для обеспечения нор-
мальной нагрузки диафрагмы необхо-
димо значительно сокращать расход
пара и снижать мощность турбины.
В этом случае более целесообразно
увеличить давление в главном конден-
саторе таким образом, чтобы давление
за турбиной стало равным давлению за
направляющим аппаратом последней
ступени на номинальном режиме.
Удалена ступень турбины.
В случае удаления диафрагмы рекомен-
дуется удалять также рабочие лопатки
той же ступени.
При удалении одной из ступеней
(диафрагмы и рабочих лопаток) увели-
чивается теплоперепад (и перепад
давлений), приходящийся в основном
на предшествующую им ступень, кото-
рая, как правило, переходит на сверх-
критический режим работы (рис. 8-52).
Для того чтобы сохранить допустимые
нагрузки на ее диафрагму и рабочие
лопатки, расход пара в аварийном ре-
жиме должен быть снижен. Расход пара
определяется так же, как в предыдущем
случае.
Вместо снижения расхода пара на
турбину более целесообразно повысить
давление в конденсаторе до величины,
соответствующей давлению за пред-
последней ступенью в номинальном ре-
жиме. Однако в этом случае необхо-
димо сохранять в допустимых пределах
повышение температуры корпуса ТНД
и выхлопного патрубка, а также не до-
пускать углубления установленного ва-
куума, что может вызвать аварию из-за
перегрузки последней ступени.
ГЛАВА 9
ПЕРЕДАЧИ И ВАЛОПРОВОДЫ
СУДОВЫЕ РЕДУКТОРЫ
Главные редукторы турбозубчатых и дизельных
агрегатов
Таблица 9-1
Классификация редукторов
Классификация по Редукторы
Назначению Расположению осей валов Количеству ступеней Расположению зубчатых колес Виду зацепления Расположению зубьев Способу сборки Главные, вспомогательные Горизонтальные, вертикальные Одно-, двух- и трехступенчатые Гнездовые, цепные Внешнее, внутреннее Прямозубые, косозубые, шевронные Простые, планетарные
Редукторы главных турбозубчатых
агрегатов (ГТЗА) —двухступенчатые
шевронные цилиндрические зубчатые
передачи (рис. 9-1, а, б и в).
Соединение шестерен I ступени с тур-
бинами и шестерен II ступени с коле-
сами I ступени — с помощью зубчатых
муфт и торсионных валов. Главный
упорный подшипник гребного вала
встроен в корпус редуктора либо жестко
связан с ним. Ведомый вал редуктора
сопряжен с валопроводом при помощи
жесткой муфты.
Получают распространение планетар-
ные передачи (рис. 9-2). Планетарный
редуктор пятипоточный с двумя замк-
нутыми дифференциальными контурами.
Последние обеспечивают разделение
полной мощности турбинной установки
на три и два потока, соответственно по
линиям ТВД и ТНД через три и две
зубчатые ступени.
Крутящий момент ТВД и ТНД пере-
дается гребному валу двумя замкну-
тыми дифференциальными контурами по
схемам: 9—4—3—8—6—7 и 9—4—3—1—
—2—5—7 (см. рис. 9-2).
Общее передаточное число редуктора
£з_
*9
^7 . ^7 \
*б)
где со — угловая скорость, 1/сек;
z — число зубьев (см. рис. 9-2 и
табл. 9-5; 9-6).
Число оборотов эпицикла
ПЪ — П7 >
*5*1
где и? — число оборотов гребного винта
об!мин.
Число оборотов водила
Z7
п8--=-п7 — .
<°9
*7
Рис. 9-2. Кинематическая схема редуктора с планетарной передачей и с раздвоением мощности:
1 — ведущее колесо; 2— ведомое колесо; 3 — эпицикл; 4 — сателлит; 5 — ведущая шестерня;
6 — шестерня; 7 — ведомое колесо; 8 — водило; 9 — солнечная шестерня; 10 — корпус диффе-
ренциала; 11 — корпус редуктора
Технические характеристики передач ГТЗА типа ТС-1
серийных судов типа «Ленинский комсомол»
Характеристика ТВД ТНД
I ст. II ст. I ст. II ст.
Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со
Передаваемая мощность, л с 7000 6550
п вала, об/мин 5352 820 820 100 3579 696 696 100
Окружная скорость, м/сек, 62,79 18,02 54,48 18,02
Передаточное число . . . 6,675 8,016 5,145 6,955
Общее передаточное число 53,5785 35,7938
Диаметр делительной ок- ружности, мм 224,08 1495,9 429,4 3442,6 290,7 1495,9 494,9 3442,6
Ширина нарезки зубчатого венца, мм 530 1060 530 1060
Угол наклона зубьев . . 42°0’37" 34О28'27Я 42°0'37" 34°28'27"
Модуль нормальный, мм 4,5 6 4,5 6
Число зубьев 37 247 59 473 48 247 68 473
Угол профиля исходного контура рейки, град . . . 20 20 20 20
Коэффициент коррекции +0,5 -0,5 +0,18 -0,18 +0,5 -0,5 +0,18 -0,18
Линейная нагрузка, кгс/см 158 275 170 257
Коэффициент нагрузки . . 8,1 7,2 6,98 5,94
Отношение ширины вен- ца к диаметру 2,36 2,47 1,83 2,15
Напряжения сжатия по Герцу, кгс/см* 3380 3120 3110 2840
Характеристика ТВД ТНД
I ст. II ст. I ст. II ст.
Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со
Напряжение изгиба, кгс/см* 515 500 540 485
Диаметр шеек вала, мм 190 250 350 550 220 250 350 550
Материал зубчатого вен- ца — сталь ОХНЗМ ОХН1М ОХНЗМ 35ХМА ОХНЗМ ОХН1М ОХНЗМ 35ХМА
Предел текучести, кгс/мм^ 75 55 75 55 75 55 75 55
Предел прочности, кгс/мм* 90 75 90 75 90 75 90 75
Средняя твердость НВ, кгс/см* 317 250 317 250 317 250 317 250
Таблица 9-3
Технические характеристики передач ГТЗА типа ТС-2
серийных судов типа «Прага» и «София»
Характеристика ТВД ТНД
I ст. II ст. I ст. II ст.
Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со
Передаваемая мощ- ность, Л. с 9800 10 000
п вала, об/мин . . 4767 725 725 ПО 2909 725 725 ПО
Окружная скорость, м/сек 77,50 22,60 77,50 22,60
Передаточное число 6,574 6,589 4,012 6,589
Общее передаточ- ное число 43,3194 26,4417
Диаметр делитель- ной окружности, мм 312,48 2054,4 594,81 3919,3 511,94 2054,4 594,81 3919,3
Характеристика ТВД ТНД
I ст. II ст. I ст. II ст.
Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со
Ширина нарезки зубчатого венца, мм 670 1120 570 1120
Угол наклона зубь- ев « к , . ь а ' . 41°13'57" 42О34'34" 41°13'57'’ 42°34'34'F
Модуль нормаль- ный, мм 5 6 5 6
Число зубьев . . . 47 309 73 481 77 309 73 481
Угол профиля ис- ходного контура рей- ки, град 20 20 20 20
Коэффициент кор- рекции 4-0,5 -0,5 +0,5 -0,5 4-0» 5 -0,5 +0,5 -0,5
Линейная нагрузка, кгс/см 163 280 168 290
Коэффициент на- грузки 6,0 5,4 4,1 5,6
Отношение шири- ны венца к диаметру 1,83 1,89 1,11 1,89
Напряжение сжа- тия по Герцу, кгс/см* 2900 2710 2350 2750
Напряжение изги- ба, кгс/см* .... 466 668 469 682
Диаметр шеек вала, мм 230 360 360 70G 230 360 360 700
Материал зубчатого венца,—сталь . . . 34ХНЗМ 34ХМ 34XH3M 43Н 34XH3M 34ХМ 34XH3M 43Н
Предел текучести, кгс/мм* 75 50 75 40 75 50 75 40
Предел прочности, кгс/мм* 91,5 92,5 98 77 106 71 108 77
Средняя твердость НВ, кгс/см* .... 300 235 300 210 300 235 300 210
Технические характеристики передач ГТЗА типа «Рато»
серийных судов типа «Сергей Боткин»
Характеристика ТВД ТНД
I ст. II ст. I ст. II ст.
Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со Шес- терня Коле- со
Передаваемая мощность, л. с........... 2400 2100
п вала, об/мин 6907 753,5 753,5 120 5181 753,5 753,5 120
Окружная скорость, м/сек 56,32 16,58 5S 32 16,58
Передаточное число . . . 9,167 6,279 6,875 6,279
Общее передаточное число 57,5614 43,1709
Диаметр делительной ок- ружности, мм 155,94 1429,5 420,83 2642,6 207,92 1429,5 420,83 2642,6
Ширина нарезки зубчатого венца, мм 360 550 360 550
Угол наклона зубьев . . 15°52' 14°11'22/г 15°52' 14°11'22"
Модуль нормальный, мм 5 6 5 6
Число зубьев 30 275 68 427 40 275 68 427
Угол профиля исходного контура рейки, град .... 20 20 20 20
Линейная нагрузка, кгс/см 120 270 105 235
Коэффициент нагрузки . . 8,55 7,4 5,75 6,5
Отношение ширины венца к диаметру 2,32 1,31 1,73 1,31
Напряжение сжатия по Герцу, кгс/см* 3500 3200 2870 3050
Диаметр шеек вала, мм 140 250 250 370 140 250 250 370
Технические характеристики передач с планетарным редуктором,
линия ТВД (см. рис. 9-2)
Характеристика I ступень Линия водила Линия эпицикла переборных ступеней
Дифференциал Последняя ступень (переборная) II с раз- двоением мощности Последней
Передаваемая мощность, л. с 18 100
Величина потока мощности по ступеням, л. с 18 100 6360 11 740 ’ 5870
п турбины, об/мин . . . 5372
п гребного вала, об/мин -85
п, об/мин-. ведущих звеньев ступени 5372 413 -970 603
ведомых звеньев ступени -970 -85 603 -85
сателлитов относительно водила 3830
Окружная скорость (отно- сительная), м/сек 72 19,4 36,1 19,4
Общее передаточное число -63,2
Абсолютное передаточное число ступени (дифферен- циала при остановленном во- диле) 3,585 4,85 1,61 7,09
Число зубьев: ведущего звена ступени z9=41 *в=Ш ^=100 *5=76
ведомого звена ступени *3=147 z7=539 *а=161 z7=539
сателлитов г<=53 Число сателлитов 4
Модуль нормальный, мм 6 7 6 7
Угол профиля исходного контура рейки 22°ЗО' 20° 22°30' 20°
Характеристика I ступень Линия водила Линия эпицикла переборных ступеней
Дифференциал Последняя ступень (переборная) II с раз- двоением мощности Последней
Угол наклона зубьев 28°06'53" ЗО°О4'ЗГ 32°39'22" 30°04'31"
Рабочая длина зубьев, мм 200 1000 480 1000
Отношение ширины венца к диаметру 0,72 1,12 0,42 1,66
Диаметр делительной ок- ружности, мм: ведущих звеньев ступени 278,91 397,88 782,64 614,76
ведомых звеньев ступени 999,93 4359,99 1147,35 4359,99
сателлитов 360,54 - - —
Расстояние между осями, мм 319,725 2628,94 930,0 2487,38
Мощность отбора, л. с. ПО
Напряжение сжатия по Герцу, кгс/см"! 4850 2230 2930 2510
Таблица 9-6
Технические характеристики передач с планетарным редуктором, линия ТНД
(см. рис. 9-2)
Характеристика I ступень Линия водила Линия эпицикла переборных ступеней
Дифференциал Последняя ступень (переборная) Второй Последней
Передаваемая мощ- ность, Л. с 14 900
Величина потока мощности по ступе- ням, Л. с 14 900 7380 7520 5670
п турбины, об/мин 2851
п гребного вала, об/мин -85
Характеристика I ступень Линия водила Линия эпицикла переборных ступеней
Дифференциал Последняя ступень (переборная) Второй Последней
п, об/мин: ведущих звеньев ступени .... 2851 413 -600 603
ведомых звеньев ступени .... -G00 -85 603 -85
сателлитов отно- сительно водила 3460
Окружная скорость (относительная), м/сек 52,5 19,4 36,9 19,4
Общее передаточ- ное число -33,5
Абсолютное значе- ние передаточного чи- сла ступени (диффе- ренциала при оста- новленном водиле) 2,41 4,855 0,994 7,09
Число зубьев: ведущего звена ступени .... z9=61 гв=Ш ^-=162 *6=76
ведомого звена ступени .... 2-3=147 z7=539 ^=161 z7=539
сателлитов . . . z4=43 Число сателлитов 4
Модуль нормаль- ный, мм 6 7 6 7
Угол профиля ис- ходного контура рей- ки 22°30' 20° 22°30' 20°
Угол наклона зубь- ев 28°06'53" ЗО°О4'ЗГ 32°39'22" 30°04’31"
Рабочая длина зу- бьев, мм 200 1000 480 1000
Отношение ширины венца к диаметру . . 0,48 1,12 0,42 1,66
Диаметр делитель- ной окружности, мм: ведущих звеньев ступени .... 414,96 897,88 1154,48 614,76
Характеристика 1 ступень Линия водила Линия эпицикла переборных ступеней
Дифференциал Последняя ступень (переборная) Второй Последней
ведомых звеньев ступени .... 999,93 4359,99 1147,35 4359,99
сателлитов . . . 292,51 - - -
Расстояние между осями, мм 353,74 2678,94 1150,9 2487,38
Мощность отбора, л. с - 2720/185'0 - -
Напряжение сжа- тия по Герцу, кгс/см* 4500 2410 2930 2470
Редукторы дизельных агрегатов
(ДРА) — обычно одноступенчатые ци-
линдрические с внешним зацеплением и
ходу один или несколько дизелей.
Встречаются схемы ДРА (см. рис. 9-3):
IV — с промежуточной шестерней при
Рис. 9-3. Принципиальные схемы редукторов ДРА:
/ — одноступенчатый с одним входом и одним выходом; II, IV, V, VII — одноступенчатый с двумя
входами и одним выходом; III — одноступенчатый с тремя входами и одним выходом; VI — двух-
ступенчатый с одним входом и одним выходом; 1 — главный двигатель; 2 — муфта; 3 — ведущая
шестерня; 4 — ведомое колесо; 5 — упорный подшипник; 6 — промежуточная паразитная шестерня
передаточным числом 6—8 (рис. 9-3,
схемы I,II, III). Передача мощности от
одного, двух и более двигателей к редук-
тору осуществляется с помощью соеди-
нительно-разобщительных муфт. Послед-
ние дают возможность подключать на
большом межосевом расстоянии; V —
при вращении коленчатых валов дизелей
в противоположные стороны; VI — двух-
ступенчатые при передаточном числе
более 8; VII—с раздвоением мощности
на ведомое колесо гребного вала через
две промежуточные шестерни при боль-
ших нагрузках на зубья и др.
В установках небольшой и средней
мощности используют реверсивно-редук-
торные передачи (РРП).
Находят применение планетарные ре-
дукторы (рис. 9-4): I и II—при пере-
даточных числах менее 8 с одним затор-
моженным звеном — эпициклом или во-
дилом; III — двухступенчатые при
чаются в установках с соосными про-
тивоположно вращающимися гребными
винтами.
Редукторы вспомогательных
турбоустановок и механизмов
Редукторы вспомогательных турбо-
генераторов и турбопоршневых устано-
вок обычно одноступенчатые с косыми
Рис. 9-4. Принципиальные схемы планетарных редукторов ДРА:
/ — одноступенчатый с остановленным эпициклом; II — одноступенчатый с оста-
новленным водилом; /// — двухступенчатый: / —остановленный эпицикл, 2 —
сателлит; 3 — солнечная шестерня; 4 — ведущий вал; 5 — корпус; 6 — ведомый
вал; 7 — свободное водило; 8 — свободный эпицикл; 9 — остановленное водило
Технические характеристики передач ДРА судов
серийной постройки
Таблица 9-7
Характеристика Теплоход „Казбек* Теплоход „Тропик*
Шестерня Колесо \ Гл. редуктор Привод
Шестерня | | Колесо Шестерня | । Колесо
Тип редуктора К осозубый
Передаваемая мощность, 1 1 1 1 1
л. с 2> ;2ооо 2Х670±313 313
Окружная скорость, м/сек 1( 3,3 14,7 16,2
Передаточное число . . . 2,912 2,30 1,44
Диаметр делительной ок- I I
ружности, мм 789,8 2300,2 808,3 | 1859,1 614,3 | 1 886,8
Ширина венца, мм . . . 800 | 1 800 3' 70 160
Угол наклона зубьев, град 30 30 30
Модуль нормальный, мм 1 5 4 1
Число зубьев 114 | I 332 140 j | 322 133 192
Угол профиля исходного 1
контура рейки, град .... >0 20 2С
Диаметр шеек вала, мм 360 400 220/250 280 — 222/250
Вес редуктора, т . . . . 4 5 з: 1
п вала, об/мин 250 84 350 150 500 350
Материал зубчатого вен-
ца — сталь 35ХМА 45 35ХНМ 40Г 40Г 40Г
передаточном числе свыше 10 и др.
Иногда используют планетарные замк-
нутые передачи (дифференциалы), кото-
рые допускают высокие нагрузки и
имеют большие передаточные числа.
Дифференциальные редукторы встре-
или шевронными зубьями. Соединение
турбин и приводных механизмов — с по-
мощью зубчатых, пластинчатых, вту-
лочно-пальцевых или жестких муфт.
Передача мощности от турбин отра-
ботавшего пара к валопроводу осуще-
ствляется через двухступенчатый косо-
зубый редуктор с гидромуфтой, встроен-
ной в колесо I ступени, передающей
крутящий момент на шестерню II сту-
пени. Вал колеса II ступени жестко
соединен с валопроводом.
Таблица 9-8
Технические характеристики редукторов турбоагрегатов
отработавшего пара судов серийной постройки
„Петропавловск-Камчатский“ „Шахты"
I ступень И ступень I ступень II ступень
Характеристика Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо
Передаваемая мощность, л. с п вала, об/мин Окружная скорость, м/сек, Передаточное число . . . Общее передаточное число Ширина нарезки зубчатого венца, мм Диаметр делительной ок- ружности, мм Угол наклона зубьев . . Модуль нормальный, мм Число зубьев Угол профиля исходного контура рейки, град .... Отношение ширины венца к диаметру Скольжение в гидромуф- те, % б! 4300 | 521 44,6 8,24 1 41 220 198,6 | 1635,0 30° 4 43 1 354 20 1.П 1 - 2 00 I 510 I 105 10,3 1 4,85 ,0 550 386,5 | 1876,4 30° 5 67 | 325 20 1,42 I - ,5 6^ 4660 | 891 I 54,9 5,23 1 38 96 225,5 I 1178,3 29°39'09* 4 49 | 256 20 0,43 | - 4 >0 I 854 | 120 10,9 1 7,116 !,8 300 247,4 1 1760,6 29°39’O9" 5 43 | 306 20 1,21 | - ,4
Таблица 9-9
Технические характеристики редукторов вспомогательных турбомеханизмов
судов серийной постройки
Характеристика Турбогенераторы Грузовой турбонасос ТП-500
ТД-750-1 ТД-600 ТД-1500
Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо Ше- стерня Колесо
Передаваемая мощность, кет 7Е 0 € >00 1Е 00 500 л. с.
п вала, об/мин 8500 j i 1500 8500 I I 1000 8000 I I 1500 8500 I 1 1500
Окружная скорость, м/сек Передаточное число . . . 53 5,66 47 8,486 58 5,33 44 5,667
Диаметр делительной ок- ружности, мм 120 | 680 105,4 894,6 138,95 741,05 99 561
Ширина нарезки зубчатого венца, мм 2 !30 230 21 0 1 [80
Тип редуктора Угол наклона зубьев . . 28°57'18" Шевронный 28639'30" 30°16'20* Косозубый 14°8'28'г
Модуль нормальный, мм 2,5 2,5 4,0 2,0
Число зубьев 42 238 37 314 30 I I 160 48
Угол профиля исходного контура рейки, град . . . 20 20 ! 1 20 | 272 !0
Коэффициент коррекции — — -4-0,5 -0,5 — — — —
Отношение ширины венца к диаметру 1,92 2,18 1,31 —
Диаметр шеек вала, мм 90 120 90 130 120 150 90 по
Таблица 9-10
Технические характеристики редукторов вспомогательных турбомеханизмов
судов серийной постройки
Турбогенераторы фирмы Грузовой турбонасос ГНН1
Характеристика „Рато* „Мицубиси"
Шестерня Колесо Шестерня Колесо Ше- стерня Колесо
Передаваемая мощность, кет п вала, об/мин Окружная скорость, м/сек Передаточное число Диаметр делительной окружности, мм Ширина нарезки зубчатого венца, мм . . Тип редуктора Угол наклона зубьев Модуль нормальный, мм Число зубьев Угол профиля исходного контура рейки, град Коэффициент коррекции Отношение ширины венца к диаметру Диаметр шеек вала, мм Примечание. Насос ГНН1 устанс 3( 13 000 | 45,5 8,6 66,57 | 101 7°3( 3,6( 18 1 2С 1,51 55 эвлен на )0 | 1500 7 । 580,64 ) )' 57 157 85 судах 1 281 10 221 1 5f 6,8 104,93 I 111 Косоз1 25°45‘ 3,£ 27 | 2(! 1,09 гипа «Ли< ) 1500 1 715,07 5 убый 42" 184 :ичанск» Z 6461 J 3 144,94 | 1 11 2 56 0,97 120 ,9 1800 ,59 | 520,23 140 5° ,5 | 201 15
Требования к зубчатым передачам турбин
Таблица 9-11
Классы точности турбинных передач (ГОСТ 8889—58)
Класс точности Назначение передач и требования к ним
А Зубчатые передачи корабельных ГТЗА с неограниченным сроком службы. Особенно высокие требования к бесшумности и безвибрационности
Б и В 1. Зубчатые передачи судовых ГТЗА с неограниченным сроком службы. Вы- сокие требования по бесшумности и безвибрационности. 2. Зубчатые передачи судовых и стационарных турбогенераторов с неограни- ченным сроком службы. Высокие требования по бесшумности и безвибрацион- ности
В и Г Зубчатые передачи турбоприводов с неограниченным или большим сроком службы, вибрации которых не опасны для конструкции агрегата, а шум мо- жет быть заглушен специальными устройствами
Г Зубчатые передачи турбоприводов периодического действия при ограничен- ном сроке службы, повышенные вибрации которых не опасны для конструкции агрегата
Степень точности турбинных передач
Класс точности (ГОСТ 8889-58) Степень точности (ГОСТ 1643—56) — нормы:
кинематической точности плавности контакта зубьев
А 3 По ГОСТ 8889-58 По ГОСТ 8889-58
Б 3 3 3
В 4 4 4
Г 5 5 5
Примечание. Для нерабочих сторон зубьев или работающих ограниченное
время при пониженных скоростях и нагрузках допускается снижение точности, но не
более чем на 2 ступени.
Таблица 9-13
Гарантированный боковой зазор и чистота поверхности
зубьев турбинных передач
Класс точности (ГОСТ 8889-58) Гарантированный боковой зазор (ГОСТ 1643-56) Чистота поверхности зуба (ГОС! 2789-59)
А и Б В и Г X или Ш X или Ш 8 7
Материал деталей и узлов редукторов
Таблица 9-14
Материал деталей редукторов ГТЗА и ДРА
Детали Марка материала
Шестерни — сталь 40ХН; 34ХМ; 35ХНМ; 32ХНМ; 34XH3M: 40ХНМА; 36ХН1МФА; 36ХН1ВФА
Колеса (зубчатые венцы) — сталь 43Н; 34ХМ; 32ХНМ; 34XH3M; ЗОХМФА; 38ХНМА
Торсионные валы — сталь 34ХМ; 34XH3M; 30Х2НВФА
Валы зубчатых колес — сталь 35; 40; 45; 45Х; 43Н; 34ХМ; 38ХНМА
Корпуса (патроны) зубчатых колес н чаши гидромуфт литые — чугун, сталь СЧ24-44; 25Л
Гидромуфты сварные — сталь 15; 30; 35
Детали Марка материала
Звездочки соединительных муфт — сталь 34XH3M; 38ХМЮА; 30Х2НВФА; 36ХН1МФА
Зубчатые венцы муфт — сталь 35ХНМ; 38ХМЮА; 30Х2НВФА; 36ХН1МФА
Полумуфты пальцевых, пластинчатых и жестких муфт — сталь 35ХМ
Пальцы муфт — сталь 35ХМ; 35ХМА
Пластины муфт — сталь 60С2А
Болты муфт — сталь 35ХМ; 38ХМА; 35ХМА
Таблица 9-15
Ведущие шестерни изготавли-
вают из легированной стали с пределом
прочности 63—100 кгс!мм2. Твердость
ведущих шестерен должна быть не ме-
нее чем на 15% выше твердости зубьев
ведомых колес. Эти требования не
распространяются на шестерни и зуб-
чатые колеса с цементированными
зубьями.
Валы шестерен, отдельно отко-
ванные, и валы зубчатых колес выпол-
няют из стали с пределом прочности
44—70 кгс!мм2.
Материал зубчатых колес
общего назначения. Зубчатые
передачи, работающие при средних на-
грузках, изготовляют из углеродистых
качественных сталей марок 35, 40, 45,
50 и легированных качественных и вы-
сококачественных сталей 40Х, 40ХН,
35XH3M; 35ХМА и др. в нормализован-
ном и улучшенном состоянии. Твердость
поверхности 220—300 НВ. При больших
или ударных нагрузках применяются
легированные стали марок 12ХНЗА,
12Х2Н4А, 18ХНВА, 15ХФ и др.
Крупные зубчатые колеса изгото-
вляют из стальных отливок марок 35Л,
45Л, 50Л и др., подвергнутых отжигу
и нормализации.
Применяют чугуны марок: СЧ28-48 до
СЧ35-56 И .КЧ35-10, КЧ37-12; из пласт-
масс чаще всего — текстолит марок ПТ
и ПТК (ГОСТ 5—52) и древеснослои-
стый пластик марки ДСП-Г.
Материал зубчатых передач
общего назначения
Твердость НВ < 350 Твердость НВ > 350
шестерни (сталь) колеса (сталь) шестерни (сталь) колеса (сталь)
45 35 35Л 45 50 55 35 35 45
50 35 Ст. 5 50Г 35Х 40 X 45 50 55
50Г 45 55Л 40ХН 35 X 40Х
35Х 50 55 Примечание. Для изготовления зуб-
40Х 50 55 чатых колес применяют серый чугун вместо стального литья
40ХН 35Х 40Х
Работа зубчатых передач
При зацеплении эвольвентных зубьев
имеет место взаимное проскальзывание
рабочих поверхностей (за исключением
точек, которые лежат на начальных ци-
линдрах), достигающее максимального
значения в момент начала и конца за-
цепления каждой пары. Плавность ра-
боты зубчатого зацепления зависит от
величины коэффициента перекрытия е,
равного среднему количеству пар
зубьев, одновременно находящихся в за-
цеплении. Обычно для эвольвентных
прямозубых колес еПр= 1,34-1,8; для
косозубых и шевроннозубых ек =
= 2,54-3,0; для зацепления Новикова
ен = 1,2 (в осевом направлении).
Коррекция зубьев. Для улучшения
свойств зубчатого зацепления приме-
няют два метода корригирования:
Угловая коррекция выполня-
ется сдвигом нарезающего инструмента
с суммарным коэффициентом коррекции
не равным нулю
(5с — 5Ш + 5К > 0 или 5С = 5Ш + 5К < 0)-
При этом изменяется стандартный угол
зацепления (аКОр>20° или аКОр < 20°)
и межосевое расстояние по сравнению
с некорригированной передачей. При
увеличении угла профиля повышается
контактная прочность, а к. п. д. передачи
снижается; при уменьшении угла заце-
пления повышается изгибная прочность
и к. п. д. передачи.
При нарезании зубчатых колес глав-
ных судовых передач применяют сдвиги
инструмента, достигающие значений
5=0,504-0,75 модуля, что значительно
выше, чем принято в общем машино-
строении.
Высотная коррекция ше-
стерни осуществляется, как правило,
с положительным смещением нарезаю-
щего инструмента, а колеса — с отрица-
тельным (£ш = — Ек и $с = 4- £к = 0).
При этом угол профиля и межосевое
расстояние остаются неизменными (как
и для некорригированного зацепления),
меняется только соотношение высот го-
ловок и ножек зубьев (обычно до 0,8
нормального).
При высотной коррекции изгибная
прочность шестерни повышается за счет
понижения прочности зубьев колеса;
одновременно уменьшается упругая де-
формация зубьев и коэффициент пере-
крытия зацепления.
Для улучшения контакта зубьев и по-
вышения плавности работы передачи
используют различные способы испра-
вления профиля зубьев: фланкирование
(срез части профиля у вершины,
рис. 9-5а), изменение формы по длине
Рис. 9-5. Исправленные профили зубьев:
а — фланкированные; б — бочкообразные; в — со
скосом
зубьев (бочкообразные, рис. 9-56). По
ГОСТ 13576—68 фланкирование зубьев
точных передач выполняют: для прямо-
зубых колес при окружных скоростях
v > 10 м!сек\ косозубых и шевронных
при v > 16 м]сек.
Согласно Правилам Регистра СССР
при отношении В/^д>0,3 (см. рис. 9-5, в)
зубья шестерен н колес изготовляют
со скосом по торцам под углом
45°^ф^60° на глубину не менее 1,5 мо-
дуля.
Неточность в изготовлении и монтаже
зубчатых передач приводит к появлению
шума.
Таблица 9-16
Шумы зубчатых передач
Характер шума Вероятная причина возникновения
Непрерывное жужжание Погрешности в шаге зацепления или в профиле
Металлические постукива- ния небольшой силы Погрешности в шаге зацепления или в профиле; недопу- стимо большой боковой зазор в зацеплении
Дребезжание Расслабление креплений или посадки деталей передачи; недостаточность бокового зазора в зацеплении
Пульсирующий шум (гуде- ние переменной силы) Эксцентричность посадки зубчатых колес на валы; мест- ная накопленная ошибка в окружном шаге
Визг, завывание Грубые погрешности в профиле зубьев; недостаточная чи- стота рабочих поверхностей зубьев
Проверка точности работы и сборки
зубчатых передач. Основные де-
фекты в эксплуатации зубча-
тых передач: поломки и износ
зубьев, биение зубчатых колес и валов;
нарушение величины бокового зазора;
неравномерный контакт в зацеплении;
риски и коррозионные разъедания шеек
валов и упорных дисков; ослабление по-
садки деталей на валах (полумуфт на
шестернях, патронов на колесах); сни-
жение прочности креплений балансиро-
вочных грузов; трещины в сварных
колесах и зубчатых венцах, вслед-
ствие чрезмерного натяга при по-
садке и др.
Повреждение зубьев. Зубчатые пере-
дачи выходят из строя из-за поломок
зубьев или разрушения (износа) их ра-
бочих поверхностей. Поломки зубьев
в большинстве случаев носят усталост-
ный характер. Иногда поломки вызы-
ваются мгновенной перегрузкой зубьев
(удары винта о грунт, короткое замы-
кание генератора и т. п.), однако, чаще
всего, и эта причина приводит к после-
дующим усталостным поломкам. При-
чины усталостных поломок: местная
концентрация нагрузки на отдельных
участках зацепления при наличии де-
формированных зубьев; забоины; попа-
дание постороннего предмета; пере-
грузка концов зубьев вследствие непа-
раллельности и перекоса осей (для
уменьшения влияния этих факторов
концы зубьев разгружают, утоньчая зуб
у торцов на 0,5—1 мм по всей высоте
и сводя «на нет» на длине 5—10 мм)\
перегрузка одного из зубчатых венцов
шевронного зацепления при возникно-
вении препятствия свободному осевому
перемещению шестерни относительно
колеса; скрытые пороки материала по-
ковок шестерен и зубчатых венцов —
микротрещины и др. При поломке или
трещинах только на отдельных участках
зубьев возможна эксплуатация редук-
тора при ограниченной мощности. Под-
готовка редуктора к такой эксплуата-
ции: удаление всех обломков; тщатель-
ная дефектоскопия зубьев — обнаруже-
ние трещин; вырубка зубьев, имеющих
трещины, с последующей зачисткой по-
врежденных мест; утончение концов
зубьев, примыкающих к поврежденным
участкам; проверка контакта зацепле-
ния «на краску» с опиловкой вы-
ступающих участков деформированных
зубьев.
Приближенно допускаемая нагрузка
на поврежденные зубья редуктора:
N В ^повр
п ’ в
где I — I —допускаемая нагрузка
\ п /ДОП
на редуктор, л. с./об/мин\
N номинальная мощность,
передаваемая редукто-
ром, л. с.\
п — номинальное число обо-
ротов ведущего (или ве-
домого) вала, об/мин.
В — рабочая ширина полу-
шеврона (т. е. полная
ширина за вычетом раз-
груженных участков по
концам зубьев), мм.
Виоьр — суммарная (вдоль оси
вала) ширина повреж-
денных участков зубьев,
одновременно находя-
щихся в зацеплении
(включая дополнительно
разгруженные участки
зубьев), мм.
При расчете допускаемой нагрузки
редуктора многокорпусного ГТЗА необ-
ходимо учитывать перераспределение
мощности между корпусами турбин.
Наиболее распространенные виды из-
носа зубьев: в открытых передачах —
истирание, в закрытых — выкрашивание
(питтинг), заедание и наволакивание.
Выкрашивание — результат чрезмерно
больших контактных напряжений смя-
тия и сдвига, вызывающих развитие на
рабочих поверхностях зубьев усталост-
ных трещин, которые увеличиваются под
давлением проникшего в них масла. При
этом с рабочих поверхностей зубьев от-
деляются кусочки металла и на ножках
зубьев образуются ямки — оспины, сна-
чала весьма мелкие (глубиной 0,3—
0,4 мм); в случае прогрессирующего пит-
.тинга эти ямки быстро увеличиваются
до диаметра 2—3 мм и более.
Усиленный износ при прогрессирую-
щем выкрашивании — результат неров-
ностей зубьев и загрязнения смазки
частицами металла.
В косозубых и шевронных передачах
на обмявшихся или износившихся по-
верхностях ножек зубьев происходит
как бы частичное нарушение зацепле-
ния, нагрузка возростает. Передача на-
чинает работать с большим шумом и
динамической нагрузкой, так как смятие
и износ обычно идет неравномерно по
зубьям, и у полюсной линии появляется
уступ (наволакивание материала). При
окружных скоростях порядка 5—8 м]сек
зубья колес могут работать при глубине
обмятия ножек зубьев до 1 мм. Допу-
скается уменьшение толщины зубьев
в результате износа до 0,1 мм. Если
износ превышает указанную величину,
необходимо определить величину допу-
стимой нагрузки на зубья, производя
расчет на изгиб.
Иногда после местной приработки
зубьев выкрашивание может прекра-
титься (ограниченный питтинг). Усилен-
ное выкрашивание приводит к отсла-
иванию и выпадению сравнительно
больших частиц металла с образованием
раковин. При появлении отслаивания
необходимо установить в фильтры до-
полнительные магниты и чаще произво-
дить их очистку.
Причины образования питтинга: не-
достаточный контакт между зубьями
вследствие неточности нарезки; искаже-
ния профиля, плохая центровка валов;
деформация валов в результате значи-
тельных усилий от изгиба и кручения;
недостаточное поступление масла на
зацепление, либо низкая его вязкость;
недостаточная чистота и твердость ра-
бочих поверхностей зубьев. Очень часто
питтинг начинается сразу после ввода
редуктора в эксплуатацию из-за непра-
вильно выбранного режима нагружения
редуктора во время сдаточных испыта-
ний.
Меры предотвращения или ограниче-
ния выкрашивания: тщательная цен-
тровка зацепления с обеспечением 95—
100% контакта «на краску» по длине
зуба; обкатка передачи под нагрузкой
с шабрением интенсивных натиров; по-
степенное (ступенчатое) нагружение ре-
дуктора с доведением его до полной
мощности только через несколько сотен
часов работы; применение масла повы-
шенной вязкости. Иногда интенсивное
выкрашивание удается прекратить или
ослабить путем азотирования изношен-
ных зубьев шестерни.
Заедание характеризуется образова-
нием глубоких борозд, вырывов металла
и др. дефектов поверхности, идущих
в направлении скольжения, т. е. вдоль
высоты зуба. В результате заедания
передача может выйти из строя. При-
чиной заедания является чрезмерное
повышение температуры в зоне кон-
такта вследствие скольжения зубьев и
больших местных нагрузок. Склонность
к заеданию обнаруживается, в частно-
сти, в передачах с полномодульной кор-
рекцией: gm=—?к = 1.
Меры предотвращения заедания: при-
менение масла повышенной вязкости и
специальных противозадирных смазок;
обкатка передачи с постепенным повы-
шением нагрузки и тщательная под-
гонка контакта зацепления; изменение
геометрии зацепления.
Если контактные напряжения сдвига
превысят предел текучести материала,
произойдет пластическая деформация
(наволакивание) рабочих поверхностей
зубьев. Наволакивание сопровождается
образованием вдоль зуба ведущей ше-
стерни канавки, а вдоль ведомого ко-
леса — «хребта» в зоне начальных
окружностей, что может вызвать на-
рушение плавности работы зацепления
и вибрацию.
Пластическая деформация зубьев мо-
жет проявляться в виде гребешков на
вершинах зубьев, которые необходимо
опилить, округлив головки зубьев ра-
диусом 0,3—0,5 мм.
Таблица 9-17
Допустимое биение, мм
Место
замера
при изго- при в эксплу-
товлении ремонте атации
А
Б
В
0,02
0,02
0,02-0,04
0,02-0,03
0,02
0,03-0,05
Примечание. Меньшие значения
относятся к шестерням и колесам первой
ступени быстроходных редукторов ГТЗА
и вспомогательных механизмов.
Таблица 9-18
Нормы биения колес
Место замера Допустимое биение, мм
при изго- товлении при ремонте в эксплу- атации
А 0,02 0,02-0,04 0,04-0,05
Б -0,02 0,03 0,04-0,05
В 0,03-0,04 0,04-0,05 0,05-0,08
Г 0,02-0,03 0,03-0,04 0,04-0,05
Д 0,02-0,04 0,04-0,06 0,08-0,10
Е 0,02 0,02-0,03 0,04—0,05
Коррозионные разъедания зубьев яв-
ляются следствием обводнения масла
или небрежного содержания редуктора
в условиях длительного бездействия.
Рис. 9-6. Боковой зазор в зубчатом зацепле-
нии
Обычно величину бокового зазора сп
в зубчатом зацеплении (рис. 9-6) уста-
навливают в пределах 0,1—0,15 модуля.
Увеличение боковых зазоров может
Таблица 9-19
Нормы бокового зазора в зубчатом зацеплении серийных редукторов
Тип редуктора Место замера: шестерня, колесо Боковой зазор, мм
устано- вочный допустимый
при ремонте в эксплу- атации
ГТЗА типа ТС-1 I ступень 0,35-0,70 0,30-1,40 1,6
II ступень 0,55-1,0 0,50-2,0 2,2
ГТЗА типа ТС-2 I ступень 0,45—0,65 0,40-1,30 1,8
II ступень 0,54-0,78 0,50-1,50 2,5
ГТЗА «Рато» (суда типа «Сергей Бот- кин») I ступень 0,3 -0,45 0,3 -0,9 1,0
II ступень 0,5 -0,7 0,5 -1,2 1,8
Турбоагрегат отработавшего пара (суда типа «Петропавловск-Камчатский») I ступень 0,3 -0,55 0,3 -0,7 1,0
II ступень 0,3 -0,55 0,3 -0,7 1,0
ДРА (суда типа «Казбек») - 0,35 -0,65 0,35 -1,2 1,3
Редуктор (суда типа «Тропик») — 0,17-0,52 0,17-0,80 0,9
Турбогенераторы ТД-600 и ТД-750 - 0,25-0,35 0,20-0,50 0,20-0,60
Нормы контакта зубьев серийных редукторов, %
Контакт зубьев Место замера ГТЗА ДРА Вспомогательные турбомеханизмы
Установочный Допустимый Установочный Допустимый Установочный Допустимый
На передний ход По длине 95 80 90 75 90 80
По высоте 50 40 50 40 — -
На задний ход По длине 90 70 70 60 - -
По высоте 50 40 50 40 - -
быть вызвано как износом рабочих по-
верхностей зубьев, так и увеличением
межосевого расстояния вследствие из-
носа подшипников.
Рис. 9-7. Непараллельность и перекос осей ре-
дукторов:
1 — непараллельность; 2 — перекос; 3 — правиль-
ное положение осей
Нормы контакта зубьев являются од-
ним из наиболее важных показателей
работоспособности редуктора (табл.
9-20).
Во время эксплуатации контакт кон-
тролируют по рабочим натирам на бо-
ковых поверхностях зубьев, либо по
омедненным зубьям, а при ремонте —
«на краску».
При нарушении центровки или нор-
мального контакта в зацеплении произ-
водят переукладку валов на подшипни-
ках. В отдельных случаях, при невоз-
можности этим способом добиться
удовлетворительного контакта (особенно
в шевронных передачах), прибегают
к шабрению и шлифованию рабочих по-
верхностей зубьев с последующей об-
каткой передачи на пасте ГОИ или на
масле под нагрузкой.
Таблица 9-21
Норма центровки осей серийных редукторов
Нормы ГТЗА ДРА Вспомогательные турбомеханизмы
Устано- вочные Допусти- мые в эксплуат. Устано- вочные Допусти- мые в эксплуат. Устано- вочные Допусти- мые в эксплуат.
Непараллельность, Перекос, м.м.1м. , ACAC/JU 0,04 0,03 0,06 0,06 0,05 0,04 0,10 0,10 0,05 0,05 0,10 0,10
Примечание. Непараллельность — отклонение от номинального положения осей шестерни и колеса в их общей плоскости; перекос — взаимное скрещивание осей в плоскостях, перпендикулярных общей плоскости (рис. 9-7).
МУФТЫ и подшипники
Соединительные муфты и торсионные
валы изготовляют из высокопрочных
сталей (см. табл. 9-14). Преимуще-
ственно применяют зубчатые муфты,
звездочки которых откованы заодно
с валом либо соединяются с ним шли-
цами. Для повышения износостойкости
рабочие поверхности зубьев часто азо-
тируют.
При эксплуатации зубчатых муфт на-
блюдается: ослабление или отворачива-
ние гаек, образование наклепа на тор-
цах звездочек и гаек; износ зубьев
(шлицев) из-за недостаточной поверх-
ностной твердости, нарушения смазки
или расцентровки соединения валов.
Поломки торсионных валов — обычно
усталостного характера связаны с на-
личием резонансных крутильных коле-
баний и концентраторов напряжений
(шпоночные канавки, резкие переходы
сечений и т. п.). Более надежным яв-
ляется штифтовое соединение (рис. 9-8),
посадку штифтов осуществляют с натя-
гом 0—0,01 мм.
Гидромуфты. Турбинный и насосный
роторы, чашу гидромуфты изготовляют
из чугуна (редукторы турбин отработав-
Таблица 9-22
Зазоры в зубчатых муфтах редукторов
Тип редуктора Место замера Зазоры, мм
Вид зазора Установочный Допустимый
при ремонте в эксплуата- ции
ГТЗА типа ТС-1 Турбина — шестер- ня I ступени Радиальный 0,02-0,06 0,12 0,15
Боковой 0,30-0,48 1,20 1,30
Торсионный вал — шестерня II ступени Радиальный 0,03-0,06 0,12 0,16
Боковой 0,45-0,68 1,50 1,60
ГТЗА типа ТС-2 Турбина — шестер- ня I ступени Радиальный 0,02-0,06 0,12 0,15
Боковой 0,25-0,41 1,10 1,30
Торсионный вал — шестерня II ступени Радиальный 0,025-0,08 0,14 0,16
Боковой 0,25-0,43 1,30 1,60
ГТЗА типа «Рато» Турбина — шестер- ня I ступени Боковой 0,20-0,40 0,50 0,60
Турбогенератор ТД-600 — Боковой 0,30-0,40 0,60 0,70
шего пара) или алюминиевого сплава
(ДРА судов типа «Наманган»), либо
стальными сварными (ДРА судов типа
«Казбек», табл. 9-23). В гидромуфте
Рис. 9-8. Штифтовое соединение звездочки с
торсионным валом:
1 — звездочка; 2 — торсионный вал; 3 —
штифт
чаще всего изнашивается подшипник
(уплотнение) чаши, что связано обычно
с расцентровкой ведущего и ведомого
валов или неправильной центровкой
корпуса подшипника: реже наблюдается
Рис. 9-9. Подшипник чаши гидромуфты с
плавающим кольцом (ДРА судов типа „Каз-
бек*):
1 — чаша; 2 — вкладыш; 3 — плавающее
кольцо
износ поводков перемещения шиберного
кольца, шпонок и втулок опорожнения
гидромуфты.
Для компенсации расцентровки и
уменьшения износа подшипников чаши-
вкладыши растачивают с зазором, рав-
ным удвоенному смещению ведущего и
ведомого валов в районе расположения
подшипника, а для снижения утечек
масла через подшипник устанавливают
плавающее кольцо (рис. 9-9). Подшип-
ник чаши тщательно центруют. Допу-
скаемое смещение оси расточки чаши
относительно оси ведомого вала не бо-
лее 0,1 мм.
Таблица 9-23
Технические характеристики
гидромуфт и упорного подшипника
завода «Русский дизель»
Характеристика Вели- чина
Мощность, э. л. с.: номинальная 4000
максимальная 4400
’ Диаметр роторов гидромуфт, мм 2200
Число лопаток роторов, шт.: насосного 34
турбинного . 36
Емкость гидромуфты, л . . . . 1900
Число упорных подушек гл. упор- ного подшипника, шт 24
Материал (сталь): роторов гидромуфт * 25
вкладышей опорных подшипни- ков 15*
упорных подушек главного упор- ного подшипника 25*
Общий к. п. д. гидрозубчатой пе- редачи при работе двух двигателей на передний ход ♦ С заливкой Б83. 0,95
В гидромуфтах из алюминиевых спла-
вов наблюдаются ослабления посадки
стальных втулок во фланцах чаш из-за
разности коэффициентов линейного рас-
ширения материалов. При посадке вту-
лок натяг выбирают таким, чтобы при
рабочей температуре масла между флан-
цем и втулкой не образовался зазор.
Для равномерного обжатия втулок и
фланцев необходимо тщательно подго-
нять торцы и не допускать их запа-
дания.
Опорные подшипники. Вкладыши под-
шипников у редукторов обычно сталь-
ные, с заливкой баббитом Б-83. Вкла-
дыши должны плотно прилегать к «по-
стелям» на площади не менее 60%; кон-
такт с шейкой контрольного вала «на
краску» — не менее 80%; по плоскости
разъема щуп 0,03 должен закусывать.
Посадку вкладышей осуществляют с на-
тягом: на ведущем валу 0,02—0,03 мм,
на ведомом 0—0,05 мм. На последнем
допускается зазор до 0,06 мм.
Таблица 9-24
Масляные зазоры в опорных подшипниках серийных редукторов
Тип редуктора Место замера (Ш — шестерня, К — колесо) Масляный зазор, мм
установочный допустимый
при ремонте в эксплуа- тации
ГТЗА типа ТС-1 I ст. Ш 0,40-0,48 0,40-0,70 0,80
К 0,35-0,43 0,35-0,70 0,80
11 ст. Ш 0,40-0,48 • 0,40-0,70 0,80
К 0,65-0,76 0,65-1,1 1,2
ГТЗА типа ТС-2 I ст. Ш 0,50-0,60 0,50—0,80 0,90
К 0,54-0,64 0,54-0,85 0,95
II ст. Ш 0,54-0,64 0,54-0,85 0,95
К 0,70-0,80 0,70-1,1 1,3
ГТЗА типа «Рато» (суда типа «Сергей Боткин») I ст. Ш 0,34-0,44 0,34-0,55 0,65
К 0,45-0,56 0,45-0,70 0,80
II ст. Ш 0,45-0,56 0,45-0,70 0,80
К 0,50-0,65 0,50-0,90 1,0
Тип редуктора Место замера (Ш— шестерня, К — колесо) Масляный зазор, мм
установочный допустимый
при ремонте в эксплуа- тации
Турбогенератор отработавшего пара (суда типа «Петропавловск- Камчатский» ) Ш 0,25-0,35 0,25-0,45 0,55
К 0,20-0,35 0,20-0,45 0,55
Ш 0,20-0,35 0,20-0,45 0,55
К 0,20-0,35 0,20-0,45 0,55
ДРА (суда типа «Казбек») Ш 0,20-0,30 0,20-0,55 0,70
К 0,25—0,35 0,25-0,70 0,80
Редуктор (суда типа «Тропик») Ш 0,20-0,25 0,2-0,4 0,45
К 0,25-0,30 0,25-0,45 0,50
Турбогенераторы ТД-600 и ТД-750 Ш 0,25-0,28 0,22-0,32 0,40
К 0,25-0,28 0,25—0,35 0,45
Действие сил на подшипники ме-
няется с изменением нагрузки и напра-
вления вращения, поэтому рабочая зона
вкладышей и район наибольшего износа
(контакта шейки вала с вкладышем)
не остаются постоянными. Во избежа-
ние расцентровки зубчатого зацепления
из-за отжима валов (особенно шесте-
рен) вкладыши редуктора необходимо
расшабривать по контрольным валам.
Их диаметр увеличен по сравнению
с шейками вала шестерни (колеса) на
величину минимального масляного за-
зора. Точность шабрения: 10—12 пятен
на квадрат 25X25 мм. Допускаемая
разность минимальных масляных зазо-
ров в носовом и кормовом вкладышах
вала шестерни 0,02 мм, колеса — 0,03—
0,04 мм, что с изменением нагрузки обе-
спечивает параллельное перемещение
шестерни относительно первоначального
положения, при котором производилась
проверка центровки и пятна контакта
в зацеплении.
На торцах баббитовой заливки допу-
скаются круговые риски, если площадь
их не превышает 20% рабочей поверх-
ности вкладыша. Острые кромки рисок
притупляют. Рабочий натир на поверх-
ности баббита, если контакт в зубчатом
зацеплении хороший, шабрить (делать
«разбивку») не допускается, поскольку
дальнейшая приработка вкладыша мо-
жет вызвать изменение центровки в за-
цеплении.
Упорные подшипники компенсируют
осевые усилия, действующие на валы
редуктора. Упорный подшипник колеса
последней ступени является одновре-
менно главным упорным подшипником
линии валопровода и воспринимает упор
гребного винта.
Упорные подшипники одногребенча-
тые сегментные (типа «Митчелл») при-
меняют дзух типов: жес>кие, у которых
обойма с подушками остановлена
жестко в корпусе (ДРА, турбоустапсвки
отработавшего пара), и самоустанавли-
вающиеся с уравнительными устрой-
ствами для автоматического выравни-
вания давления на подушки. Упорные
подшипники вспомогательных редукто-
ров и колес I ступени в некоторых
ГТЗА зарубежной постройки выполнены
Таблица 9-25
Осевые зазоры в упорных подшипниках серийных редукторов
Тип редуктора Место замера (Ш — шестерня, К —колесо) Осевые зазоры, мм
установочный допустимые
при ремонте в эксплуа- тации
ГТЗА типа ТС-1 I ст. Ш - - -
К 0,40—0,60 0,40-1,5 2,0
II ст. Ш - - -
К 1,0-1,5 0,8-1,8 3,0
ГТЗА типа ТС-2 I ст. Ш - - -
К (/,3-0,6 0,3-1,2 1,5
II ст. Ш - - -
К 1,3-1,7 1,3-2,5 3,0
ГТЗА типа «Рато» (суда типа «Сергей Боткин») I ст. Ш - - -
К 0,15 0,6
II ст. Ш - - -
К 1,5 2,0
Турбогенератор отработавшего пара (суда типа «Петропавловск- Камчатский») I ст. Ш - - -
К 0,2-0,3 0,2-0,4 0,50
11 ст. Ш - - -
К 0,4-0,6 0,4-0,8 0,9
ДРА (суда типа «Казбек») Ш 0,4-0,6 0,4-0,7 1,0
К 0,4-0,6 0,4-0,7 1,6
Редуктор теплохода «Тропик» Ш 0,25-0,35 0,25-1,0 1,25
К 0,3-0,4 0,3-1,3 1,5
Турбогенераторы ТД-600 и ТД-750 Ш - - —
К 0,5-1,0 0,5-1,0 0,5-1,5
в виде залитых баббитом упорных шайб
(торцов опорных подшипников).
Надежность работы упорного под-
шипника зависит от величины осевого
разбега вала в подшипнике (табл. 9-25)
и качества подгонки упорных сегмен-
тов.
Регулировку зазора производят за
счет толщины специальных колец, уста-
новленных под упорными обоймами.
Каждый сегмент пришабривают по
плите «на краску» до получения кон-
такта 10—12 пятен на квадрат 25Х
X 25 мм.
В подшипниках жесткого типа общая
опорная плоскость сегментов, установ-
ленных в обойму, и опорная плоскость
обоймы должны быть параллельны.
Одновременность прилегания всех сег-
ментов к диску упорного подшипника
проверяют «на краску».
Разбег в собранном упорном подшип-
нике замеряют индикатором, перемещая
вал в нос и корму. Некоторые редук-
торы имеют специальное устройство для
контроля осевого положения колеса
II ступени, позволяющее следить в про-
цессе эксплуатации за износом баббита
упорных сегментов. При помощи этого
устройства замеряют также осевой раз-
бег колеса, работая главным двигателем
попеременно малым ходом на п. х.
и з. х.
Толщина слоя заливки сегментов
упорного подшипника должна быть
меньше минимального осевого зазора
в проточной части турбины, но не ме-
нее 1 мм.
На баббитовых заливках допускается
небольшое количество рисок, острые
кромки которых необходимо притуплять.
Если, число рисок превышает 40% рабо-
чей поверхности диска их удаляют про-
точкой либо шлифовкой. Трещины, вы-
крашивание и отставание баббита на
упорных сегментах не допускаются.
Иногда наблюдается смятие опорных
поверхностей штифтов и опор, появля-
ющееся в результате недостаточной
твердости материала.
ВАЛОПРОВОДЫ
Валопроводы испытывают переменные
напряжения от действия изгибающих и
крутящих моментов; крутильные, попе-
речные и продольные колебания.
Классы точности валов. Судовые ва-
лопроводы подразделяют на три класса
(нормаль ОН9-213—60):
повышенной точности — быстроходные
катера;
нормальной точности — морские суда;
пониженной точности — суда внутрен-
него плавания и вспомогательные.
Материал валов. Гребные валы из-
готовляют из стали с пределом прочно-
сти 44—52 кгс/мм2-, промежуточные и
упорные — 44—70 кгс/мм2.
Шпоночный паз гребного вала (для
диаметров 100 мм и более) выполняют
по ГОСТ 8838—67 ложкообразной формы
(рис. 9-10). Радиусы закруглений 0,01 dr
диаметра гребного вала, но не менее
1 мм. Шероховатость поверхности —
V9 — V10. Шпоночный паз выполняют
на расстоянии не менее 0,2 dr от боль-
шего основания конуса, где dr — диа-
метр гребного вала под облицовкой.
При установке полых валопроводов
диаметр осевого отверстия должен со-
ставлять не более 0,4 диаметра данного
вала. При наличии радиальных отвер-
стий диаметр вала увеличивают на 20%.
Кромки отверстия закругляют радиусом
не менее 0,35 диаметра отверстия, а по-
верхность тщательно шлифуют.
Рис. 9-10. Конструкция шпонок гребных валов:
а — с косыми разрезами; б — скошенная по
ширине к большему основанию конуса (Ь и Л —
ширина и высота шпонки)
Соединения валов. Диаметр болтов
фланцев
d6 = 0,535 у мм,
где dnp — диаметр промежуточного вала,
мм\
i— количество болтов;
г — радиус центровой окружно-
сти расположения болтов,
мм.
Для болтов фланцевых соединений
рекомендуется: отклонение от цилин-
др ичности не более 50% от допуска на
изготовление; шероховатость поверхно-
сти не ниже V 7; посадка с нулевым
зазором.
Толщину соединительных фланцев
промежуточного вала принимают не
менее de; гребного вала не менее
0,25 ^пр.
Радиусы закругления у основания
фланцев, откованных заодно с валом,
назначают не менее 0,08 диаметра дан-
ного вала.
В бесшпоночных соединениях муфты
насаживают на вал с натягом не более
0,002 диаметра данного вала.
Посадка штифтов в соединении сту-
пицы ВРШ с фланцем гребного вала
выполняется с натягом.
Облицовки и покрытия гребных валов.
Правила Регистра рекомендуют приме-
нять сплошные облицовки. Если обли-
цовка состоит из отдельных частей, то
стыки следует располагать вне ее рабо-
чих мест.
Бронзовые облицовки греб-
ных валов используют для неметалли-
ческих подшипников с водяной смазкой.
Втулки изготавливают из бронз марок
Бр. ОЦ 10-2 или Бр. ОЦС 5-5-5. Для
валов диаметром до 150 мм применяют
латуни ЛМц 55-3-1, ЛМц 59-1-1 и др.
Минимальная толщина облицовок
S = 0,03dr -j- 7,5 мм,
где dr — действительный диаметр греб-
ного вала, мм.
Между подшипниками толщину обли-
цовки допускается уменьшать до 0,75 S.
Посадку облицовки осуществляют с от-
носительным натягом, равным 0,001,
который находят как отношение вели-
чины натяга, определяемого расчетом,
к диаметру вала.
В зарубежном судостроении приме-
няют относительные натяги — 0,0015—
0,002.
Облицовки большой длины изготавли-
вают из отдельных частей (обечаек—
втулок). Последние насаживают на вал
с нагревом и затем сваривают между
собой. Предварительно производят под-
готовку соединений под сварку (рис.
9-11); конструкция справа — надежнее.
/
Рис. 9-11. Подготовка облицовки под сварку:
1 — облицовка; 2 — гребной вал
Эпоксидные покрытия, арми-
рованные стеклопластиком, используют
при ремонте несплошных бронзовых об-
лицовок. Надежность покрытия зависит
от качества подготовки поверхности
вала и уплотнения стыка облицовки со
стеклопластиком (рис. 9-12). Рекоменда-
ции: пескоструйная очистка вала; коли-
чество слоев стеклопластика 5—8, основ-
ной связующий материал — эпоксидно-
тиоколовый состав (компаунд К-153);
плотное обертывание торцов облицовки
и вала 3—4 слоями стеклоткани (шири-
ной 100 мм), пропитанной связующим
составом. Время выдержки для отвер-
девания покрытия 5—10 ч при 20° С,
облицовочного слоя 4 ч при 60ьС, а за-
тем 6 ч при 80° С.
Стальные покрытия осущест-
вляют путем нанесения на вал слоя
нержавеющей стали 1Х18Н9Т толщиной
Таблица 9-26
Рекомендуемые относительные натяги облицовок
Диаметр вала, мм 100 200 300 400 500
Относительный натяг, % 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08
около 5 мм, сталью 3 или 4 с электро-
наплавкой защитного слоя из нержа-
веющей стали 06X19Н9Т.
Хромокадмиевые покрытия
наносят электролитическим способом
для гребных валов диаметром до
250 мм, работающих в резиновых
подшипниках. После обработки толщина
покрытия должна быть не менее 1 мм.
Рис. 9-12. Конструкция торца облицовки вала
под эпоксидное покрытие:
1 — гребной вал; 2 — бронзовая облицовка
Резиновые покрытия (вулка-
низированной резиной) между бронзо-
выми облицовками не рекомендуются;
резина быстро разрушается и на по-
верхности вала образуются коррозион-
ные раковины.
Гидравлические испытания облицовок
гребных валов выполняют давлением
2 кгс/см2.
Технические требования к валопро-
водам.
Таблица 9-27
Допустимая некруглость
и нецилиндричность валопроводов
Класс точности Допуск на изго- товление Допустимая некруглость и не- цилиндричность валов, % от Са
промежу- точных и упорных греб- ных
Повышенный Сз 30 40
Нормальный С8 40 50
^Пониженный с8 50 60
Примечание. Измерения выполняют
на длине, равной диаметру вала.
Таблица 9-28
Допустимое радиальное биение шеек,
облицовок и конусов валопроводов
Отношение длины вала к его диаметру Радиальное биение (мм) для валов классов точности
свыше до повы- шенной нор- мальной пони- женной
16 30 50 При» нерабоч! пускаете 16 30 50 4 е ч а и и <х поверх я увелич! 0,04 0,05 0,06 е. Рад1 ностей в <вать в 1 0,03 0,05 0,07 0,08 иальное алопрово, ,5 раза. 0,04 0,06 0,08 0,10 биение цов до-
Радиальное биение фланцев
и центрирующих выточек, а также тор-
цовое биение присоединительных по-
верхностей и гребня по торцу не должно
превышать: для валов повышенной точ-
ности — 0,03 мм\ пониженной и нор-
мальной точности при диаметре фланца
(гребня) до 500 мм — 0,03 мм, от 500
до 800 мм — 0,04 мм и свыше 800 мм —-
0,05 мм.
Таблица 9-29
Наибольший допустимый износ
шеек промежуточных валов, мм
Диаметр шейки вала Некруг- лость Нецилинд- ричпость Диаметр шейки вала Некруг- лость Нецилинд- ричность
75-150 0,15 0,20 350-400 0,35 0,40
150-200 0,20 0,30 400-450 0,35 0,45
200-300 0,25 0,35 450-500 0,35 0,50
300-350 0,30 0,35 500-550 0,35 0,55
Допустимая толщина обли-
цовки при эксплуатации не
менее 75% первоначальной величины
при условии прочного соединения ее
с валом. Наименьшая толщина бронзо-
вой облицовки гребного вала на рабо-
чих участках (в районе дейдвудных под-
шипников и сальников) должна быть
не менее
S = 0,02tZ Н- 5 мм,
где d — диаметр вала под облицовкой,
мм.
Причины расцентровки валопровода:
износ опорных подшипников промежу-
точных валов; износ набора дейдвудных
и кронште нновых втулок; проседание
валов главных двигателей; остаточные
деформации корпуса и фундаментов;
технологические неточности монтажа
валопровода и др.
Расцентрованность валопровода опре-
деляют: по изломам и смещениям; по
нагрузкам на подшипники и по световой
Рис. 9-13. Смещения и изломы валов:
а, б и в — смещение; г — излом
линии. Центровка валопровода должна
производиться методом, одобренным
Регистром СССР.
Центровка валов по смеще-
ниям и изломам. Оси промежуточ-
ных и гребного валов должны лежать
на одной прямой с осями упорного и
главного валов. В соединениях смещения
Дф и изломы 6ф не должны быть свыше
предельно допустимых.
Смещением Дф (рис. 9-13) называют
расстояние между осями спариваемых
валов при их расцентровке. При одина-
ковом диаметре фланцев Дф = а (см.
рис. 9-13, а); при разных диаметрах
фланцев, но окружность малого не вы-
„ а а — Ь
ходит за пределы большого Дф = —$—
(см. рис. 9-13,6) и Аф = а (см.
рис. 9-13, в), когда окружность малого
фланца выходит за пределы большого.
Смещение фланцевых соединений
в вертикальной или горизонтальной
плоскостях считается положительным
при сдвиге носового вала вниз или на
правый борт относительно соединяемого
с ним кормового вала и отрицатель-
ным при сдвиге вверх или на левый
борт.
Изломом оси валопровода бф назы-
вают такое положение валов, при кото-
ром ось одного вала не служит продол-
жением оси другого, а отклонена на
некоторый угол (см. рис. 9-13,г).
Излом линии вала характеризуется
величиной 6ф
; 5ф = М — т.
Величина h (мм), на которую необхо-
димо поднять (опустить) подшипник
для уничтожения излома
h = мм,
где L — расстояние от торца фланца до
подшипника, м\
фланца, м.
Следовательно, при ремонте валопро-
вода необходимо изменять положение
центров отдельных или всех подшипни-
ков так, чтобы:
$ф < и Дф «с Дд,
где D — диаметр фланца вала, м;
бд — предельно допустимый излом
линии, отнесенный к 1 м вала
(фланца), мм/м\
Дд — предельно допустимое смеще-
ние валов, мм.
Допустимые значения смещений и из-
ломов валов подсчитывают по методике
нормали С1—1775—64. Расчет основан
на определении дополнительных нагру-
зок, возникающих в подшипниках в ре-
зультате неправильного положения вала,
и ограничения этих нагрузок до допу-
стимых пределов.
При центровке со сдачей на плаву
допускается:
а) для валопроводов большой дли-
ны— смещение Дд±0,15 мм-, излом
бд±0,20 мм/м-,
б) для коротких валопроводов и
в случае жесткого соединения носового
и главного валов — смещение Дд±
±0,10 мм-, излом бд±0,15 мм/м.
При этом величина провисания кон-
цов вала от собственного веса, подсчи-
танная или измеренная на плите
(станке), не должна превышать 0,3 мм-}
при больших величинах провисания цен-
тровка по изломам и смещениям не до-
пускается.
Для крупнотоннажных танкеров (суда
серии «Прага», «София»), валопроводы
которых при постройке сцентрованы
по изломам и смещениям в жестких до-
пусках («впрямую»), применяют метод
центровки валов при ремонте — путем
наклонной расточки подшипника или
перерасточки яблока ахтерштевня и из-
менения высотного положения внутрен-
них опор. При этом угол наклона рас-
точки подшипника (опускания дейдвуд-
ных труб) и изменения высотного поло-
жения опор по отношению к оси редук-
тора определяют расчетом.
тическая нагрузка в вертикальной и го-
ризонтальной плоскостях не должна
превышать допустимых норм, рекомен-
дованных нормалью С1—1775—64.
Критическое число оборотов валопро-
вода. За предел вибрационной устойчи-
вости обычно принимают:
для жестких валов п 0,7 лКр;
для гибких валов п 1,3 пКр,
где п и пКр — соответственно рабочая и
критическая скорость ва-
ла, об!мин.
Рис. 9-14. К расчету критического числа оборотов валопровода
При монтаже устанавливают увели-
ченные масляные зазоры на опорах: на
выносном подшипнике гребного вала —
0,754-0,15 мм\ на подшипниках проме-
жуточного вала—1,04-0,15 мм.
Прйцентровку промежуточного вала
к фланцу редуктора выполняют при до-
пусках: на смещение ±0,05 мм, на из-
лом ±0,05 мм/м.
В эксплуатации и при ремонте вало-
провода используют допустимые вели-
чины смещений и изломов валов завода-
изготовителя.
Центровка валопроводов по
допустимым нагрузкам на под-
шипники заключается в том, что спе-
циальными динамометрами выявляют
нагрузку от веса валопровода, прихо-
дящуюся на подшипники. При этом фак-
Биение гребного винта при приближе-
нии к критическому числу оборотов
резко усиливает вибрацию кормовой ча-
сти корпуса судна, особенно если ско-
рость вращения валопровода превышает
100 об!мин и между опорами большие
пролеты (рис. 9-14, а).
Критическое число оборотов валопро-
вода (приближенно)
где С — коэффициент, определяемый
в зависимости от k\, k2 и k3
по графику (рис. 9-14,6);
dH и dB — соответственно наружный и
внутренний диаметры валов,
см.
Коэффициенты k определяют:
ь . k _ /1 . h _G + 0,5ql3
Й1 = -7Г> k3---------------
где /i, lz и /3 — расстояние между
опорами, см\
G — вес винта, кг\
_ _ ,2 .2
Я — “J" «и — «в7 — вес единицы по-
гонной длины ва-
лопровода, кг)см\
здесь у — удельный вес.
Значения коэффициента запаса проч-
ности в опасных сечениях валов должны
находиться в пределах от 1,5 до 2,5,
а при повышенных требованиях к жест-
кости валов от 2,5 до 3,0.
Таблица 9-30
Неисправности в работе валопроводов и способы их устранения
Причины возникновения Способы предотвращения или устранения
Перегрев опорных подшипников
Недостаточная подача смазки или несо- ответствие ее характеристик эксплуата- ционным требованиям Усиление подачи смазки или ее замена
Перегрузка отдельных подшипников Регулировка и центровка опорных узлов
Коррозия гребных валов (между облицовками; в месте перехода на конус). Поверхностные трещины
Соприкосновение поверхности вала с за- бортной водой Окраска вала или покрытие его поверхности между облицовками эпоксидными смолами; облицовка концевых валов на всем протяже- нии дейдвуда; ремонт уплотняющего устрой- ства
Растрескивание облицовок и шеек гребных валов
Перегрев опорных узлов Устранение причин, непосредственно вызы- вающих перегрев опорных подшипников; более интенсивное охлаждение особенно на форсиро- ванных режимах
Перегрев переборочных сальников
Излишне плотное зажатие нажимной втулки; неисправности в системе подвода смазки Ремонт и регулировка сальников
Повышенная вибрация
Малая осадка; неправильный диффе- рент; повышенный износ дейдвудного уст- ройства и др. Увеличить дифферент; снизить обороты; ре- монт дейдвудного устройства
Глава 10
ТЕПЛООБМЕННЫЕ УСТАНОВКИ И АППАРАТЫ
ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ
Классификация и показатели режимов
водоопреснительных установок
Таблица 10-1
Классификация водоопреснительных установок
Признак классификации Тип установки и агрегата
Назначение или режимы ра- боты Водоопреснительная общего назначения; испарительная (добавочная питательная вода); опреснительная (дистил- лят для приготовления питьевой и мытьевой воды)*
Способ испарения Испарители поверхностного типа, кипящие с погруж- ными или вынесенными греющими батареями, пленочные; испарители бесповерхностного типа (вскипания)
Контур рассола Циркуляционные, проточные
Греющая среда Пар (от котлов, отбора), охлаждающая вода дизелей, электрогрелки
Давление вторичного пара (в корпусе испарителя) Глубоковакуумные утилизационные (0,043-^ 0,075 ата); пизковакуумные на паре отборов (0,2 -г-0,3 ата); избыточ- ного давления (от 1,0 до 2,0 ата и выше)
Число ступеней вторичного пара Одноступенчатые; многоступенчатые (поверхностного и бесповерхностного типов); с термокомпрессией вторичного пара
Кратность испарения (поверх- ностные испарители) Однократное, двукратное испарение
Типы греющих батарей (по- верхностные испарители) и кон- струкция Змеевиковые, прямотрубные, пластинчатые, упругие, (барабанные, коробчатые); горизонтальные — водотруб- ные и паротрубные; вертикальные — водотрубные
Компоновка Агрегатированные; неагрегатированные (раздельные)
По отношению к тепловой схеме ПТУ Включенные в тепловую схему (на ходовом режиме), автономные
* По нормали ОН9-26—57 трубчатые поверхности изготовляют из раскисленной меди марки МЗС (ВТУ ЦМО-1109—56); испаритель не имеет защитного покрытия внутренней поверхности, а опреснитель покрыт внутри оловом марки 02 (ГОСТ 860—60).
Нормативы производительности судо-
вой испарительной установки (ИУ).
Потребность в пресной воде на судне
определяется расходом ее на нужды эки-
пажа и пассажиров, энергетической
установки и в специальных технологи-
ческих процессах (БМРТ, транспортные
рефрижераторы, рыбные и китобойные
базы и др.). Производительность ИУ,
как правило, должна превышать в 1,5—2
раза суточный расход. Потери от
утечек на судах с пароэнергетическими
установками 1—2% паропроизводитель-
ности котлов; расход воды на главные
котлы ориентировочно 1 т/сутки на
1000 э. л. с. (на судах типа «Ленинский
комсомол» 15—19 т/сутки, «Прага» —
«София» 24 т/сутки; на танкере «Мир»
расход дистиллята составляет всего
8—9 т!сутки). Расход воды на систему
охлаждения судовых ДВС составляет
0,2 т/сутки на 1000 э. л. с.
Суточный расход пресной воды для
бытовых нужд 150—250 л на каждого
члена экипажа и пассажира; при
использовании пресной воды в санитар-
ных системах суточный расход увели-
чивается на 30—50 л на человека
в сутки.
Для рыбопромысловых и рыбообраба-
тывающих судов расход воды зависит
от типа оборудования и характера тех-
нологических операций. Расход воды на
БМРТ для замораживания рыбы равен
3—4 т/сутки. Суточный расход на кито-
базах («Слава», «Советская Украина»)
во время пиковых нагрузок — 800—
1000 т/сутки; на промысловой базе
«Восток» — 200—250 т/сутки.
Условия получения в ИУ дистиллята
высокого качества. Соленость дистил-
лята зависит от влажности вторичного
пара. Нормально в отдельных типах
ИУ не превышает 3—5 мг/л С1'. Сни-
жение капельного уноса достигается:
понижением напряжения зеркала испа-
рения (при избыточном давлении вто-
ричного пара 2000—3000 м3/м2-ч; в ва-
куумных испарителях 5000—9000 м3/м2 • ч)
и парового объема (3000—10 000 м3/ч,
большие величины у глубоковакуумных
испарителей; в глубоковакуумных уста-
новках с камерами испарения беспо-
верхностного типа объемная нагрузка
парового пространства может достигать
15 000—22 000 м3/м3-ч); достаточной вы-
сотой парового пространства (0,8—
1,2 м), умеренной скоростью вторичного
пара (< 1—2,5 м/сек); размывом пены,
возникающей на поверхности кипящей
воды, для чего в паровое пространство
подается питательная вода — струями
или сплошной пеленой; промывкой вто-
ричного пара с последующей его под-
сушкой (барботажная промывка с осуш-
кой в пластинчатом сепараторе); сепа-
рацией пара. Расход промывочного
дистиллята составляет 3—10% от произ-
водительности ИУ. Сепараторы пленоч-
ные (пластинчатые, жалюзийные), дей-
ствие их основано на смачивании
поверхности металлических листов, ци-
клонные (повороты потока) и ударного
действия (отбойные листы); сопловые;
лабиринтовые.
Показатели режима ИУ. Графики тем-
пературных режимов ИУ, построенные
на основании сдаточных и теплотехни-
ческих испытаний в широком диапазоне
изменения температур забортной воды,
позволяют в эксплуатации проводить
контроль отдельных режимов и выяв-
лять причины их нарушений (табл. 10-2
и 10-3).
Характерные температуры
теплообменивающихся сред:
/1 и t2 — забортной (питательной) воды
на входе и выходе;
Gr, Gr — греющей воды на входе и вы-
ходе;
1 р, Gp — рассола в подогревателе рас-
сола, 6р = /н+б^Р; '
tB — насыщения вторичного пара
(соответствует его давлению);
ta — греющего пара.
Температурный напор — раз-
ность температур греющей среды (пар,
вода) и вторичного пара (или питатель-
ной воды на выходе):
для установок с погруженными на-
гревательными элементами и избыточ-
ным давлением вторичного пара St «
« 10 4- 15°С;
для установок с погруженными на-
гревательными элементами, вакуумных,
б/ « 25 4- 30° С;
для глубоковакуумных утилизацион-
ных испарителей б/ « 20 4- 25° С;
для циркуляционных установок пере-
гретой воды St 30° С.
В эксплуатации при загрязненных по-
верхностях нагрева St можно увеличить
повышением давления (температуры)
греющего пара или вакуума.
Расход греющего пара в од-
ноступенчатом испарителе
(t2—^с,)4-а(^р to)
Gn = G-----TT~i--------= AG
Vn lK
где G — производительность испарителя
(количество вторичного пара),
кг/ч;
А — относительный расход греющего
пара (его расход на 1 кг вто-
ричного пара), кг!кг\
in — теплосодержание греющего
пара, ккал!кг\
а — коэф, продувания (отношение
расхода продуваемого рассола
к производительности);
1*2 — теплосодержание вторичного
пара, ккал!кг\
tp — температура рассола, °C;
t0 — температура питательной воды,
°C;
т]п = 0,954-0,98 — коэффициент теп-
ловых потерь.
ющего пара в ИУ бесповерхностного
типа на 1 т дистиллята составляет
0,2—0,4 т.
Экономичность испарите-
лей значительно возрастает при вклю-
чении их в тепловую схему и использо-
вании тепла вторичного пара в системе
подогрева питательной воды (конден-
сата). Расход топлива на получение
дистиллята зависит от параметров гре-
ющего пара, схемы испарения и утили-
зации тепла вторичного пара.
Для автономных вакуумных односту-
пенчатых испарителей, включенных на
отбор пара низкого давления (0,75—
0,8 ата) на 1 т израсходованного топ-
лива получают до 40 т дистиллята
(^30 кг топлива на 1 т дистиллята);
Таблица 10-2
Показатели температурного режима ИУ
Показатели Характеристика (при заданной производительности ИУ.)
Д/ = /2 - tv Расхода охлаждающей воды кон- денсатора
'г Состояния конденсатора, воздуш- ной плотности системы, действия эжектора
5( = 'п~ '11 или = '1Г- 'н Состояния поверхности испарителя, воздушной плотности; действия эжектора
'1 - Ьг Расхода греющей воды
Д/ _ t ср 2 и Условия теплообмена в утилизаци- онном испарителе (поверхностного типа)
./ _ ' 1г+ 'ar _ Z'P+ <гР ср 2 2 Условия теплообмена в подогрева- теле рассола
Многоступенчатое испаре-
ние снижает расход греющего пара
и повышает качество дистиллята. При
установке двухступенчатого испарителя
предусмотрено параллельное включение
обеих ступеней по первичному пару
(двухкорпусная одноступенчатая ИУ).
В многоступенчатых испарителях вто-
ричный пар используется в следующей
ступени. Расход первичного пара на
выработку 1 т дистиллята в установках
с испарителями кипящего типа: для
одноступенчатого испарения 1,0—1,2 т,
для двухступенчатого 0,6—0,7 т, для
трехступенчатого 0,4—0,5 г; расход гре-
при двухступенчатом испарении — 72—
74 т дистиллята. Для испарителей ПТУ,
включенных в тепловую схему при двух-
ступенчатом испарении на отборе низ-
кого давления выход дистиллята со-
ставляет 120—130 т на 1 т топлива.
Для интенсификации теплообмена и
повышения производительности вакуум-
ных ИУ начинает применяться искус-
ственный подсос в кипящий рассол не-
которого количества воздуха.
При утилизации тепла охлаждающей
воды дизелей на 1 т дистиллята затра-
чивается 1,5—2 кг топлива (на выра-
ботку электроэнергии).
Питание и продувание испарителей.
Испарители получают питание от напор-
ной магистрали циркуляционных насо-
сов, продуванием котловой воды через
дроссельные диафрагмы или расшири-
тели, от насосов пресной воды. Подогрев
питательной воды — в поверхностных
подогревателях за счет тепла вторич-
ного пара и продуваемого рас-
сола.
Для удаления из конденсатора паро-
воздушной смеси в утилизационных ИУ
применяются водо- и пароструйные
эжекторы, электроприводные вакуум-
насосы водокольцевого типа.
Для удаления рассола, продуваемого
из испарителя, используются водоструй-
ные и воздушно-рассольные эжекторы.
Продувание может быть непрерывным
или периодическим.
Коэффициент продувки
_Vp _Ор
““ V ~ G ’
где Vp, <jp — количество продуваемого
рассола соответственно
м3/ч и кг/ч.
V, G — объемная и весовая про-
изводительность испари-
теля, м3/ч и кг/ч.
Коэффициенты: непрерывной продувки
а - •
ан“5р-$0 ’
периодической продувки
a Sq
п Smax So
где So — соленость питательной воды,
°Б (соленость морской воды
составляет ~ 3500° Б; 1° Б — со-
держание в воде солей хлора
эквивалентных 10 мг/л NaCl);
Sp — соленость рассола; хорошее
качество дистиллята обеспе-
чивается при постоянной соле-
ности рассола в испарителе
до 6000° Б;
Smax—наибольшая допустимая соле-
ность рассола, °Б (до 9000—
10 000° Б).
Соленость рассола (приближенно)
Sp«137 (ур — 1000)° Б,
где Yp—удельный вес рассола, кг/м3
(по ареометру).
Для испарителей с погруженными ки-
пятильными батареями рабочая концен-
трация рассола — в пределах 24-3 So;
в испарителях перегретой воды и вски-
пания несколько превышает соленость
забортной воды (37004-4200° Б).
Средняя соленость рассола
о Smax + So ,
г>ср - §----’
или
о _ (l+«)So
г>ср - - ,
По номограмме (рис. 10-1), зная плот-
ность рассола р по ареометру (денси-
метру) и его температуру ?Р, опреде-
ляют соленость рассола Sp%0 (и коэф-
фициент продувки).
Рис. 10-1. Номограмма для определения солености*
5 , °/оо рассола в зависимости от его плотности-
и температуры
Коэффициент продувки для ИУ: паро-
турбинных судов ан = 1-г-2; теплохо-
дов (утилизационных)—ан = 24-3.
Поддерживать установленную концен-
трацию рассола можно на основании
показаний любых двух из трех расходо-
меров, замеряющих расход дистиллята,
продуваемого рассола и питательной
(забортной) воды.
Для нормальной работы испарителя
уровень в нем должен быть постоян-
ным. С повышением уровня воды над
верхним рядом трубок (змеевиком) ко-
эффициент теплопередачи падает, а про-
изводительность испарителя снижается.
Производительность значительно падает
с уменьшением давления греющего пара
(ориентировочно-пропорционально изме-
нению абсолютного давления). Для кон-
троля режима питания и продувания,
солености конденсата и рассола испа-
рители оборудуются солемерами с сиг-
нальными устройствами, расходоме-
рами — ротаметрами.
Возможные нарушения режима утилизационных ИУ, их причины и признаки
Показатели режима Возможные причины и признаки нарушения режима ИУ
Пониженная производитель- ность установки Повышенная соленость ди- стиллята Недостаточное разрежение (повышенное давление) в кон- денсаторе Повышенная соленость рас- сола 1. Недостаточный расход греющей воды через испари- тель или подогреватель рассола (повышенная разность температур (йг—йг). 2. Повышенная температура кипения рассола из-за не- достаточного разрежения (повышенного давления) в конденсаторе. 3. Недостаточный расход питательной воды. 4. Пониженный уровень рассола в испарителе. 5. Пониженная начальная температура греющей воды 6. Воздушные мешки в полости греющей воды испари- теля (или подогревателя рассола), 7. Отложение на греющих элементах испарителя (или подогревателя рассола) накипи. 1. Чрезмерно повышена производительность установки. 2. Чрезмерно большой расход греющей воды (малая разность температур йг—йг). 3. Пониженная температура кипения рассола из-за чрез- мерно глубокого разрежения (низкого давления) в кон- денсаторе. 4. Повышенный уровень рассола в испарителе. 5. Повышенная соленость рассола. 6. Вспенивание или вскипание рассола. 7. Подсосы забортной воды через неплотности конден- сатора. 1. Недостаточный расход охлаждающей забортной воды через конденсатор (повышенная разность температур й — й). 2. Повышенная температура забортной воды й. 3. Повышенные подсосы воздуха. Повышенный темпе- ратурный напор бГ=^н —й. 4. Неудовлетворительная работа воздушного эжектора или вакуумного насоса (повышенный температурный на- пор 6Г=/н — й). 5. Повышенная производительность установки. 6. Затопление дистиллятом нижних рядов трубок кон- денсатора (недостаточная производительность дистиллят- ного насоса). 7. Повышенная температура паровоздушной смеси, уда- ляемой из конденсатора. 8. Загрязнение трубок конденсатора 1. Недостаточный расход питательной воды. 2. Повышенная производительность установки. 3. Неудовлетворительная работа рассольного насоса или водяного эжектора
Способы борьбы с образованием
накипи
Теплообмен в испарителе, состав и
теплофизические свойства накипи (см.
табл. 10-4) зависят от рабочей концент-
рации и температуры кипящего рассола,
температурного напора и интенсивности
теплового потока, условий циркуляции
и т. д.
Интенсивность процесса накипеобразо-
вания тем меньше, чем ниже темпера-
тура испарения (низко- и глубоковаку-
умные испарители). В эксплуатации
поддерживают спецификационный ваку-
умный режим, производят непрерывное
продувание с выдерживанием заданной
концентрации рассола (60004-8000° Б),
вводят антинакипные присадки (анти-
накипин ~ 25 мг/л, специальные).
Характерные виды накипи в испарителях
Вид накипи, химический состав Основные свойства
Карбонатная (карбонат каль- ция) СаСОз Образуется в вакуумных испарителях (при /н<754- 4- 8(г С); сравнительно легко удаляется
Гидроокись магния MgOH2 Основной компонент накипи в испарителях, работаю- щих при давлении, близком к атмосферному (/н>80® С) при использовании присадок. Отличается большей, чем карбонатная, плотностью и теплопроводностью
Сульфатная (сульфат каль- ция) CaSOt Образуется в испарителях избыточного давления (fa >1004-120° С). Наиболее твердая и труднораствори- мая накипь, цементирует на поверхностях рыхлые осад- ки других солей. Растворимость в морской воде ('*'1,35 г/л CaSO4) снижается с повышением солености и температуры рассола (см. гл. 6).
Примечание. Теплофизические свойства накипи см. гл. 4.
Для каждого эксплуатационного ре-
жима работы испарителя следует выби-
рать дозированную присадку определен-
ного состава. Применение универсаль-
ных присадок, используемых для любых
режимов работы испарителя, может вы-
зывать кристаллизацию солей в объеме
кипящего рассола, усиленное шламовы-
деление и осаждение накипи с повы-
шенным термическим сопротивлением.
Физические методы. Контактная
стабилизация: рассол циркулирует
через стабилизатор (дробленые извест-
няк, мрамор, накипь, песок); размеры
стабилизатора-фильтра выбирают так,
чтобы количество циркулирующего рас-
сола было в 15—20 раз больше про-
изводительности испарителя; исполь-
зуется в ИУ п/б «Пионерск» и др.
Кристаллизационная за-
травка — частный случай контактной
стабилизации. Затравка, добавляемая
в морскую воду: мел, измельченная из-
весть, магнезия.
Коллоидные присадки: крах-
мал, танин, декстрин, всевозможные ду-
бители.
Магнитная обработка пита-
тельной воды (см. гл. 6).
Химические методы. Применение
комплексонов. Выпускаются под
различными названиями в СССР —
«Трилон А», «Трилон Б»; в ЧССР —
«Селектон»; в Англии и США—«Секве-
строл» и «Хелатон». Дорогостоящие,
используются в составе импортных про-
тивонакипных присадок, предназначенных
для постоянного введения в испарители.
Физико-химические методы. При-
садки с поверхностно-актив-
ными веществами. Патентован-
ные «Хагеван Л. П.», «Беллоид Т. Д.»,
«Амеройял» и др. Добавляются в малых
количествах (1—20^г/л); благодаря
большой поверхностной активности резкое
изменяют условия осаждения накипеоб-
разователей на поверхности (препят-
ствуют образованию кристаллов, ухуд-
шают адгезию их на поверхности).
Адмиралтейский состав образован рав-
ными по весу частями «Беллоида Т. Д.»
и «Секвестрола» (или «Трилона Б»). Мо-
дифицированный адмиралтейский состав
включает антипенную добавку. При-
садка Хоузмена рекомендована для ис-
парителей избыточного давления; приме-
няется на промысловых судах типа
«Рембрандт» и др.
Присадки, содержащие фос-
фаты: «Хагеван Л. П.» обеспечивает
безнакипную работу испарителя при тем-
пературе греющей поверхности, не пре-
вышающей 120° С; триполифосфат
натрия служит ингибитором образования
накипи и коррозии; гексаметафосфат
натрия рекомендован для глубоковаку-
умных испарителей при /н 50—55° С,
является основной частью комплексной
противонакипной присадки в смеси с ду-
бильным экстрактом.
Комплексные присадки
(табл. 10-5) обеспечивают снижение ин-
тенсивности накипеобразования в 5—7
раз (по сравнению с работой испари-
теля без присадки).
Комплексные противонакипные присадки
Тип присадки Состав присадки %
ЦНИИМФ-1 Экстракт дубовый дубильный Гексаметафосфат натрия Антивспениватель A-I 484-2 49±1 3±1
ЦНИИМФ-2 Триполнфосфат натрия Экстракт дубовый дубильный Антивспениватель 63 ±1 34 ‘ 2 3±1
EV-2 Фирмы «Бирдарчер» Тринатрийфосфат Танин Крахмал 24 16 60
Способ применения присадок. При-
ладка вводится в испаритель через до-
-зирующее устройство непрерывно в виде
/водного раствора; дозировка: 5—10 г
di а тонну питательной воды.
Гидрофобные пленки (слой
бакелитового лака толщиной ~0,1 мм)
наносят на теплообменную поверхность
испарителей. Перед этим поверхность
очищают от отложений, обезжиривают
Рис. 10-2. Схема испарительной установки ИКВ-39 (суда типа „Ленинский комсомол" и
„Прага" — „София")
(5% раствором NaOH), обмывают прес-
ной водой и высушивают при 18—20° С.
Первый слой смеси фенолформальдегид-
ной смолы (5 частей) и этилового
спирта (1 часть) сушат в следующей
последовательности: 4,5 ч при 10—20° С;
2,5 ч при 20—100° С; 2,5 ч при 100—
130° С; 2,5 ч при 130—150° С. После
окончания сушки наносят второй слой
того же состава, режим сушки тот же.
Очистка поверхностей испарителей от
накипи — холодным душем или холод-
ным продуванием (термомеханическое
удаление накипи), механическими и хи-
мическими способами. При холод-
ном душе нагревают паром змеевики
опорожненного испарителя с последую-
щим быстрым охлаждением их холод-
ной водой при открытом продувании.
При холодном продувании,
после прекращения подачи греющего
пара в паровую полость батареи, про-
качивают через специальный трубопро-
вод (диаметром 20—30 мм) пресную
воду (от гидрофоров) в течение 2—3 мин.
В испарителях избыточного давления
холодный душ используют каждую
вахту; в вакуумных испарителях холод-
ное заполнение — ежесуточное или с пе-
риодичностью от двух до пяти суток.
Самоочищение испарителей значительно
улучшается после длительной промывки
змеевиков холодной морской водой.
После подачи в них пара давлением
в 3—4 кгс1см2 накипь частично разру-
шается и отслаивается.
Типы водоопреснительных
установок
Вакуумные испарители паротурбинных
судов. Используется греющий пар отбо-
ров от ГТЗА; отработавший от турбоге-
нераторов, турбопитательных насосов
и др., а также охлажденный — главных
или вспомогательных котлов (дроссели-
руется и увлажняется).
Испарительная установка
И К В-39/6М судов типа «Ленин-
ский комсомол» и «Прага» — «Со-
фия». Схема ИУ с двумя ИКВ-39
(рис. 10-2) предусматривает режимы
испарения при их параллельном и по-
следовательном включении (двухступен-
чатое испарение).
На первых судах серии — смешанный
режим испарения: основную часть ди-
стиллята получают двукратным испа-
рением, а мытьевую воду — однократ-
ным. Греющий пар—из магистрали
третьего (или второго) отбора. На хо-
довом режиме расход греющего пара
из отбора « 2 т/ч. На стояночном ре-
жиме используется охлажденный пар
котлов с дросселированием до 0,8—
1,2 ата (при ~ 220dC).
На последующих судах серии и на
танкерах типа «София» модернизирован-
ная схема ИУ предусматривает два ре-
жима однократного испарения заборт-
ной воды: работу одного испарителя на
ходовой или стояночный конденсатор;
одновременную работу обоих испарите-
лей (одного на стояночный, другого —
на ходовой конденсаторы).
Испарители вакуумные (давление вто-
ричного пара по ступеням: 0,22—0,24 ата;
0,48—0,52 ата) со съемными змеевиками
поверхностью 39 м2 (красномедные
трубки 36X2) и двумя сепараторами:
нижним — жалюзийным и верхним, обра-
зованным концентрическими кольцами.
Нормальная производительность ИУ
(давление греющего пара 0,75—0,8 ата),
при которой гарантируется солесодержа-
ние дистиллята до 5 мг!л\ при работе
одного корпуса — 1,8—2,3 т/ч; при па-
раллельном включении обоих корпу-
сов — 3,6—4 т/ч; при последовательном
включении обоих корпусов — 1,5—2 т/ч
(в режиме двухступенчатого испарения).
Максимальная производительность ис-
парителя 6 т/ч (давление греющего пара
~ 1,7 кгс!см2, вторичного пара —
0,65 кгс/см2, солесодержание ~ 10 мг/л
СГ; при последовательном включении —
8,5 т/ч.
Характеристики ИКВ-39 (нормаль
ОН9-26—57) — см. рис. 10-3. В уста-
новку (см. рис. 10-2) входят: два испа-
рителя ИКВ-39/6М — 1 и 2 (77 и 7 сту-
пени) стояночный конденсатор 10
с охлаждениехМ забортной водой — гори-
зонтального типа, четырехходовой, с по-
верхностью охлаждения 21,5 м2; ходо-
вой конденсатор 11 с поверхностью
охлаждения 54 м2, 0,23—0,45 ата\ охла-
дитель рассола с поверхностью охлаж-
дения 12,2 м2\ охладитель мытьевой
воды 7 с поверхностью охлаждения
1,25 м2', два сборника конденсата 5
емкостью по 0,14 м3-, эжектор 9 с холо-
дильником (1,75 м2) производительно-
стью 3,5—4,5 кг сухого воздуха; два
конденсатных 6 и один рассольный 4
насосы — горизонтальные центробежные,
одноступенчатые (производительность
4 м3/ч, напор 37 м вод. ст.)\ подогрева-
тель питательной воды 3\ дистиллятный
насос 8\ трубопроводы с арматурой и
регуляторами 12.
Частичная модернизация схемы ИУ
(отводы дистиллята в танки и бортовые
цистерны, двухступенчатый подогрев
питательной воды, отвод конденсата
греющего пара на вспомогательный кон-
денсатор и др.) повысила ее экономич-
ность и надежность.
Продувание — непрерывное при по-
мощи рассольных насосов (или непо-
средственно за борт); при двухкратном
испарении — продувание II ступени
производится периодически на испари-
в систему, уровень воды в корпусах,
температуру питательной воды и раз-
ность температур в холодильнике эжек-
тора.
При повышении солености дистиллята
необходимо снизить уровень воды в кор-
пусе испарителя (до ’/б высоты стекла),
усилить продувание рассола и умень-
шить , производительность, прикрывая
клапан греющего пара. При бросках
уровня следует прикрыть клапан грею-
щего пара и проверить давление в пита-
тель I ступени. Продувание регулируют
так, чтобы соленость рассола не превы-
шала 6000—7000° Б.
Вода в испарителях — на уровне
Уз—V2 высоты стекла водомерной ко-
лонки, которую необходимо периоди-
чески продувать. Не допускается давле-
ние греющего пара выше 5 кгс!см2,
а вторичного — выше 0,7 кгс/см2\ при
работе котельным паром температура
не должна превышать 200° С, соленсоть
дистиллята в сборнике не выше 0,5° Б.
Эксплуатационный контроль за про-
изводительностью испарителей ведут по
нагреву охлаждающей воды в конден-
саторах и холодильниках эжекторов,
а при испытаниях — замером количества
конденсата вторичного пара. При сни-
жении производительности испарителя
надо проверить правильность включения
клапанов, вакуум в испарителе, конден-
саторах и сборниках, подсос воздуха
тельной магистрали. При постепенном
повышении (понижении) уровня воды
надо усилить (уменьшить) продувание
рассола, а при повышении солености —
продуть рассольную трубу от шлама
и накипи.
Испарительные циркуляционные уста-
новки, работающие на перегретой воде.
ИУ судов типа «С. Боткин» — вакуум-
ная, с одноступенчатым испарением и
термокомпрессией. Спецификационная
производительность 20 т в сутки. На хо-
довом режиме пар отбора р=2,54-2,8 ата
поступает в подогреватель, где нагре-
вает забортную воду (Д^=54-6°С), цир-
кулирующую в замкнутом контуре:
испаритель — циркуляционный насос
(90 м3/ч, 9,5 м вод. ст., электродвигатель
мощностью 7,5 л. с.) — подогреватель
(23,7 м2, четырехпроточный, рассол дви-
жется внутри медных трубок диаметром
23/20 мм) — испаритель.
Перегретая вода поступает через дрос-
сельную шайбу в испаритель, где вски-
пает и испаряется (~ 1%); вторичный
пар поступает в конденсатор, прока-
чиваемый на ходу судна главным кон-
денсатом (см. гл. 4).
Испаритель продувается непрерывно
при помощи гидравлического эжектора
или непосредственно в льяла. На сто-
Для « борьбы с накипеобразованием
каждый час вводят по 30—40 г анти-
накипина и ведут непрерывный контроль
за режимом продувания и вакуумом;
на выходе в подогреватель установлены
сетчатые фильтры.
Автономные испарительные установки
(табл. 10-6) Испарительная уста-
новка танкера «Мир» (рис. 10-4>
Рис. 10-4. Схема испарительной установки танкера „Мир“:
1 — испаритель; 2 — циклонный сепаратор; 3 — сухопарник; 4 — холодильник эжектора отсоса;
5 — конденсатор; 6 — солемер; 7 — нагревательная секция (поперечное сечение); 8 — охлади-
тель; 9 — циркуляционный насос; 10 — дистиллятный насос; 11 — рассольный насос; 12 — сбор-
ник конденсата
7
яночном режиме пар, редуцированный
до 5 ата, подводится к термокомпрес-
сору, который эжектирует и направляет
в подогреватель часть вторичного пара
~230 кг/ч. Другая часть вторичного
пара идет в конденсатор (12,5 м2,
шестипроточный), прокачиваемый цирку-
ляционным насосом. В этот же конден-
сатор поступают конденсаты из подо-
гревателя рассола, которые отводятся
дистиллятным насосом в цистерны. Кон-
денсатор стояночного режима обслужи-
вается отдельным паровым эжектором.
Содержание хлоридов в дистилляте
1,2—1,8 мг/л О'; сигнализация — при
солености около 6 мг/л С1'. При работе
на отборе пара из ГТЗА выход дистил-
лята на 1 т дополнительно израсходо-
ванного топлива составляет 80 т; на
стояночном режиме с термокомпрессией
~ 16 т.
имеет два испарителя типа «Мак-
сим» производительностью 38 т!сутки
каждый, а при работе на паре третьего
отбора — 20 т!сутки.
Спецификационные параметры: грею-
щий пар 1,07 ата, 116° С; давление
вторичного пара—0,48—0,54 ата; вы-
сокая удельная прозводительность
~ 137 кг]м2'Ч благодаря повышенной
разности температур греющего и вто-
ричного пара (Af = 35°C). Имеет эффек-
тивное сепарационное устройство ци-
клонного типа. Нагревательный элемент
испарителя — ребристый цилиндрический
барабан с общей поверхностью ~ 11,5 м2.
Размеры охлаждающих поверхностей
теплообменников: конденсатора 16,5 м2,
охладителя дистиллята 3,8 м2, холо-
дильника эжектора 1,27 м2. Очистка
производится душированием каждые
3—5 суток (снижение спецификационной
производительности за 5 суток состав-
ляет ~20%; толщина слоя накипи
~ 0,54-0,7 мм, накипь плотная, отде-
ляется легко скалываемыми пластин-
ками).
ИУ танкера «Дружба» имеет
два вакуумных испарителя (фирмы
«Вир») горизонтального типа произво-
дительностью 48 т)сутки. Поверхность
испарения 18,6 м2, подогревателя пита-
тельной воды 4,65 м2, конденсатора вто-
ричного пара 46,5 м2.
ИУ танкера «Джузеппе Гари-
бальди» — два испарителя типа «Скам»
(моноблок производительностью по
40 т/сутки). Испарители вакуумные
одноступенчатые с погруженными эле-
ментами (трубки 16/13 мм\ конденса-
тора— 14/16 мм), сепаратор жалюзий-
ного типа.
Многоступенчатые ИУ с камерами
испарения бесповерхностного типа (вски-
пания). Установлены на плавбазах типа
«Профессор Баранов» (тип WY-14, ПНР),
рыбопромысловой базе (РПБ) «Восток»
(табл. 10-7).
ИУ РПБ «Восток» (рис. 10-5).
Испарение морской забортной воды про-
исходит в камерах-ступенях (где под-
держивается соответствующий вакуум),
в которые она поступает перегретой
выше температуры насыщения, соответ-
ствующей давлению в камере. Благо-
даря этому вода частично испаряется
с охлаждением до температуры насы-
щения данной ступени.
Питательная (.забортная) вода пода-
ется в конденсатор V ступени и последо-
вательно прокачивается через конденса-
торы всех ступеней (нагрев до ~ 63°С).
Таблица 10-6
Испарительные установки паротурбинных танкеров
Основные элементы и показатели спецификационного режима „Дружба1* , Джузеппе Гарибальди1* .Труд* «Мир*
Производительность, т/сутки ..... Тип испарителя (фирма) Поверхность нагрева, At2 Удельная паровая нагрузка, кг/м*. ч Давление вторичного пара, ата .... Коэффициент продувания Форма греющих элементов Поверхность охлаждения конденсатора, JW2 Соленость дистиллята, мг/л СГ . . . . 48 „Вир“ 18,6 107 0,15 2 46,5 2-3 40 „Скам“ 13,9 120 0,12 1 Трубки 27,2 1 40 „Атлас- Верке* 20 83 0,13 2 35 1 37,8 „Максим** 11,5 137 0,48 2 Оребренный барабан 16,5 3
Таблица 10-7
Основные параметры многоступенчатых ИУ серии М (ОН9-765—67)
Основные параметры Индекс установки
Ml М2 МЗ М4 М5
Производительность т/сутки 15 30 60 120 240
Число ступеней . 2 2-3 3-4 4-5 5-6
Удельный расход тепла, ккал/кг, не более . . Минимальное давление греющего пара, кгс/см! 400 400 315 260 220
Расход греющего пара (сухого насыщенного), 0,65 0,65 0,75 0,85 0,85
кг/ч, не более 460 1000 1500 2500 4200
Расход пара на эжектор, кг/ч 1 70 80 100 200 400
| Примечание. Испарительная установка зованному типоразмеру М5. РПБ «Вс )СТОК» со ответств; ует hopn !али-
Далее вода проходит через конден-
сатор паровоздушного эжектора, в ко-
тором нагревается еще примерно на
ГС, и поступает в подогреватель, где
догревается греющим паром с давле-
нием ~ 0,8 ата до температуры 77° С.
Из подогревателя питательная (за-
бортная) вода попадает в 1 ступень
опреснителя и затем последовательно
проходит через все последующие, ча-
ность рассола в опреснителе достигает
4250° Б.
Сконденсировавшийся вторичный пар
стекает в сборники дистиллята, находя-
щиеся под конденсаторами, и за счет
разности давлений между ступенями по-
ступает в последнюю ступень опресни-
теля, откуда откачивается дистиллят-
ным насосом к потребителю.
Образующийся конденсат греющего
Рис. 10-5. Схема испарителя пятиступенчатого вскипания:
1 — отвод па рециркуляцию при /а; 2 — питательный насос; 3 — отвод дистиллята в цистерну;
4 — пар к эжектору; 5 — эжектор; 6 — конденсатор эжектора; 7 — греющий пар; 8 — подогре-
ватель; 9 — конденсат греющего пара; 10 — рассольный насос; 11 — дистиллятный насос
стично испаряясь. Образовавшийся вто-
ричный пар через жалюзийный сепара-
тор (имеется в каждой ступени) посту-
пает в конденсатор. Оставшаяся пита-
тельная вода (рассол) с температурой
~42°С и соленостью ~ 3700° Б отка-
чивается из последней ступени рассоль-
ным насосом за борт (при первоначаль-
ной солености забортной воды 3500° Б).
В случае понижения температуры
питательной (забортной) воды при
входе в конденсатор V ступени опрес-
нителя ниже 28° С часть рассола по-
дается во всасывающий трубопровод
питательного насоса (для чего преду-
смотрены перемычка и клапан) для
поддержания температуры питательной
воды +28° С. Наибольшая рециркуляция
рассола будет при температуре заборт-
ной воды —2° С. В этом случае соле-
пара подается конденсатным насосом
в конденсатно-питательную систему су-
довой энергетической установки. На ди-
стиллятном и конденсатном трубопрово-
дах установлены солемеры типа СС 1-0,6,
контролирующие соленость дистиллята и
конденсата греющего пара. В случае по-
вышения ее более 6 мг/л система автома-
тики обеспечивает переключение дистил-
лята и конденсата от потребителя за борт.
Система автоматики обеспечивает:
поддержание постоянной производитель-
ности; непрерывную откачку дистил-
лята, конденсата греющего пара и рас-
сола; непрерывный контроль за соле-
содержанием дистиллята и конденсата
греющего пара; вывод установки из дей-
ствия при срабатывании аварийной за-
щиты. Данные по оборудованию ИУ —
см. гл. И.
Технические данные ИУ РПБ «Восток»
Характеристика Данные ТУ Данные испытаний
» т/сутки . Соленость дистиллята (по NaCl), мг/л ....... Содержание С1' в дистилляте, мг/л ......... Температура дистиллята на выходе, °C . Параметры греющего пара: давление, ата . температура, °C расход, кг/ч Параметры рабочего пара на эжектор: давление, кгс/см* температура, °C расход, кг/ч .................. Расход питательной забортной воды, т/ч Температуры, °C: питательной воды рассола на выходе питательной воды на выходе из конденсатора 1 ступени питательной воды за водоподогревателем 10 240 б -42 -0,8 93—110 -4200 17 До 340 -300 180 (-2)-(4-28) -42 77±2 11,2-11,6 270-278 0,9-1,8 (по солемеру) 0,4-0,6 39-41 0,8 92-110 4000-4200 14-15,5 285-360 300 180 27-29 39-41 63-64 75,5-77
Таблица 10-9
Технические данные ИУ с избыточным давлением
вторичного пара
Марка Производи- Давление пара, ата Площадь поверхно- Удельный расход
испарителя Суда тельность т/сутки грею- щего вторич- ного сти нагре- ва, Л4а греющего пара, кг/кг
ИВС-1 ИВС-2 ИВС-Зк ИВС-5 , Атлас-Верке * „Эксцельсиор- Верке“ WY-3 WY-6 ИЕР-7 .Кейрад* и „Рэйнер* Приме' 36X2. 2. ИУ тип 3. В испа; бежная на в 4. Продол т/х «Выборглес» и др. п/р «Братск» и др. Танкеры «Казбек», п/р «Сибирь», «Ок- тябрьск», т/х «По- лоцк», БМРТ типа «Маяковский» и др. БМРТ «Чернышев- ский» БМРТ типа «Пуш- кин» т/х серии «Михаил Калинин» БМРТ «Лесков», траулеры шведской постройки п/б «Пионерск», с/б «Северодвинск» БМРТ типа «Мая- ковский» п/р «Рембрандт», п/р «Ван-Дейк» I а н и я: 1. Змеевики (1 ia ИВС-Зк оборудованы рителях типа WY-6 —дв; ыходе из патрубков и жительность работы мех 3 5 10 20 б 8 б 50 7 20 цесть) ИВС автоматическ ухступенчатау естественная кду чистками 4 4 4 4 3,2 5 4 7 2,8 7 изготов; :ой сист I сепаре — в сух испари 1-2 1,6 1,6 1,5 1,3-1,5 -2 1,35 1,6 1,1 1,35 16НЫ из емой за 1ЦИЯ втс опарник 1телей — 1,22 1,85 2,72 5,45 3,1 3,4 2,30 8,7 5,6 4,36 красномед [ЩИТЫ и си >ричного па е над щите 10—15 суто 1,2-1,3 1,2-1,3 1,15-1,3 1,15-1,20 1,2 1,2 1,2-1,3 1,25 1,4 ных трубок гнализации. ра (центро- эм). к.
ИУ плавбазы типа «Профес-
сор Баранов» включает четырех-
ступенчатый проточный испаритель
вскипания типа WY-14 производитель-
ностью 100 т!сутки и утилизационные
глубоковакуумные одноступенчатые ки-
пящие испарители типа WY-12/IV.
ИУ обслуживают — два независимых
горизонтальных многоступенчатых ва-
куумных электронасоса 4,5 кет произ-
водительностью по 1080 л/ч, рассчитан-
ных на разрежение до 97%; вертикаль-
ный двухступенчатый рассольный элек-
тронасос 13 кет производительностью
63 м3/ч при напоре 25 м вод. ст.; гори-
зонтальный двухступенчатый конденсат-
ный насос 2,2 кет производительностью
6 м3/ч при напоре 34 м вод. ст.
Испарительные установки теплоходов:
с избыточным давлением вто-
ричного пара (табл. 10-9); ваку-
умные с использованием гре-
ющего пара вспомогательных
и утилизационных котлов
(табл. 10-10, 10-11).
Утилизационные вакуум-
ные установки с испарите-
лями поверхностного типа:
отечественные ИУ проточного типа се-
рии Д (табл. 10-12); зарубежных фирм:
«Атлас» (табл. 10-14, 10-15); «Сасакура»
(табл. 10-17); WY-12/IV и WY-11/III
(табл. 10-16) и др.
Отечественные вакуумные утилиза-
ционные установки серии Д выпускаются
пяти типов (табл. 10-12) производи-
Таблица 10-10
Агрегатированные вакуумные ИУ серии П (нормаль ОН9-489—64)
Индекс установки D, т сутки Давление пара, ата Солесодер- жание дистил- лята, мг/л Расход тепла по греющему пару, ккал1ч, не более Расход пара на эжектор, кг!ч
в батарее вторичного в конден- саторе
П1 5 1,52X10» 35
П2 10 — — — 3,05X10» 35
ПЗ 25 1,0-1,2 0,25 <5 7,63X10» 35
П4 50 — — — 1,52X10» 70
П5 75 — — 2,3 ХЮ» 70
Примечание, Система автоматического регулирования и защиты обеспечивает:
поддержание постоянной производительности; сброс дистиллята в трюм при солесодер-
жания >5 мг/л СГ; предохранение от срыва дистиллятного насоса (поплавковый регу-
лятор уровня); выключение дистиллятного электронасоса при падении давления в на-
гнетательном трубопроводе ниже 1 кгс/см*. Установка снабжена световой и звуковой
сигнализацией.
Таблица 10-11
Технические данные вакуумных И У зарубежных фирм
Фирма-изготовитель и типовое судно
Показатель . Нептун* „Зенит" ‘ в Ростоке „Шенкурск" „ Атлас-Верке"; „Джанкой", „Андижан"
Производительность установки, т/сутки . . . а Поверхность нагрева испарителя, м* . а . • ( Поверхность охлаждения конденсатора, м* . . Давление пара, ата; греющего . . . - ....... ( . . . вторичного - Максимальное содержание хлоридов (при опрес- нении морской воды) Примечание. На некоторых судах thi «Комби» (с выносной греющей батареей) произ 5 3,8 6 1,25 0,15 ia «Андиж водительнос 5 до 2 0,08 меньше 20 м< ан» установ; тью 3 и 5 т 15 5 12 1,0 0,12 r/л СГ тены ИУ типа /сутки.
Технические данные ИУ серии Д — нормаль ОН-472—64
(при температуре греющей воды на входе в испаритель 60 и 80° С)
Индекс ИУ Расход охлаждаю- щей воды, м3, ч Расход грею- щей воды, м31ч при D, усушки при Размеры, мм Вес, кг
60° С 80° С 60° С 80° С высота ширина длина сухой вес в рабо- чем состоя- нии
Д-1 10 7 10 1 2,5 1600 1250 950
Д-2 20 10 20 2,5 5 1900 1350 1050 1000 ИЗО
д-з 35 20 35 5 8,5 2280 1370 1200 1250 1400
Д-4 55 35 55 10 15 2550 1800 1450 1360 2250
Д-5 90 70 90 20 28 3200 2100 1800 2920 3500
Примечания: 1. ИУ предназначены для получения из морской воды дистил-
лята с солесодержанием до 8 лг/л для добавочного питания и приготовления питьевой
и мытьевой воды.
2. Применяется комбинированный воздушно-рассольный эжектор забортной воды.
Таблица 10-13
Технические данные и основные
показатели режимов ИУ типа Д-5
(суда типа «Великий Октябрь»)
Показатель Режимы ИУ
1-й 1 2-й
Производитель- ность, т/сутки . . . 20 28
Температура грею- щей воды, °C . . . 60 80
Расход греющей воды. М3/Ч .... 70 90
Давление в испари- теле, ата Температура пара, °C —0,075 -0,15
-40 -53,6
Расход забортной воды, м3/ч 90
Температура за- бортной воды, °C . . Содержание хлори- дов в дистилляте, мг/л СГ до 28
до 5
Коэффициент про- дувания Поверхность нагре- ва батареи испари- теля, м* Поверхность охла- ждения конденсатора, Л<2 3 30
28,5
Расход электро- энергии (кет . ч) на 1 т дистиллята (авто- номный насос) -15
тельностью от 2,5 (Д-1) до 28 т^утки,
ИУ фирмы «Атлас» (серии АФГУ)
строятся на производительность от 1 до
100 т/сутки и снабжаются системой ав-
томатики, защиты и сигнализации
(рис. 10-6).
Таблица 10-14
Производительность ИУ фирмы «Атлас»
Тип судна D, т.сутки
«Белорецк», «Красноград» 21
«Лисичанск», «Орша» . . 15
«Сказочник Андерсен» * «Алапаевсклес», «Волго- 10
лес» и др 5
* ИУ может работать в двух режимах,
где греющей средой является 1 вода из си-
стемы охлаждения главного двигателя или
с предварительным подогревом пресной воды греющим паром.
Рис. 10-6. Схема испарительной установки типа „Атлас":
1 — главный двигатель; 2 — терморегулятор; 3 — охладитель пресной воды; 4 — маслоохлади-
тель; 5 — охладитель воздуха; 6 — конденсатор; 7 — эжектор; 8 — насос забортной воды; 9 —
рассольный насос; 10 — ротаметр; // — испаритель; 12 — дистиллятный насос; 13 — соленомер;
14 — электромагнитный клапан; 15— расходомер: 16 — насос забортной охлаждающей воды;
17 — насос пресной воды
Таблица 10-15
Продолжение табл. 10-15
Основные спецификационные
показатели ИУ фирмы «Атлас»
Показатель Значения
Давление вторичного пара, ата Температура вторич- ного пара, °C Температура греющей воды, поступающей в ис- паритель, СС Понижение темпера- туры греющей воды в испарителе, °C .... Температура забортной воды, °C Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе, °C Коэффициент продува- ния Содержание хлоридов в дистилляте, мг/л СГ Максимальное содер- жание хлоридов в ди- стилляте, мг/л СГ . . 0,043-0,075 30-40 60-70 5-15 До 30 4-8 2-3 До 6 30
Показатель Значения
Давление рабочей за- бортной воды на эжек- тор, м вод. ст Не менее 40
Давление нагнетания эжектора, м вод. ст. . . До 2
Удельная паровая на- грузка, кг/м^ . ч ... 40
Удельный расход элек- троэнергии, кет . ч/т (для £> = 114-20 т/сутки) 5-6,5
Примечание. В агрегатах приме-
нены воздушный и рассольный эжекторы.
Агрегатированные ИУ типа WY (ПНР):
WY-12/IV установлены на БМРТ
(«Илья Катунин» и др.) и на плавбазах
типа «Профессор Баранов»; аналогичной
конструкции (но с меньшей производи-
тельностью) WY-11/III установлены на
промысловых судах, теплоходах типа
«Коношалес», и др. (табл. 10-16).
Технические данные ИУ типа WY (ПНР)
Показатель WY-11/III WY-12/IV
Производительность, т/сутки Давление вторичного пара, ата ............ Температура вторичного пара, °C * . > греющей воды, °C Расход греющей воды, т/ч » забортной воды, т/ч ............. Максимальная температура забортной воды. °C Коэффициент продувания Максимальное содержание хлоридов, мг/л С1' Расход электроэнергии, кет. ч/т . . 6 0,03-0,08 24-40 60-65 40-50 30 3 24 24 12 0,03-0,08 24-40 60-66 60 90 30 3 До 40
ИУ проточные фирмы «Нирекс»
(рис. 10-7) строятся на производитель-
ность до 10 т!сутки. Особенность ИУ —
применение пластинчатых теплообмен-
ных аппаратов. Производительность ИУ
2,5 т/сутки (коэффициент продувания 4,
содержание хлоридов до 8 мг/л С1');
установлены на судах типа «Игарка-
лес» и др.
Утилизационные вакуумные
установки с камерами беспо-
верхностного типа и цирку-
ляционным контуром рас-
сола (табл. 10-17).
Рис. 10-7. Схема проточной испарительной установки ,Нирекс“ с пластинчатыми теплообмен-
ными аппаратами:
1 — забортная вода; 2 — ротаметр; 3 — греющая вода; 4 — испаритель; 5 — сепаратор; 6 — кон-
денсатор; 7 — электромагнитный клапан; 8 — соленомер; 9 — расходомер; 10 — дистиллятный
насос; 11 — бачок-воздухоохладитель; 12 — дистиллятно-воздушный эжектор; 13 — эжектор рас-
сола; 14 — насос забортной воды и рассола
Таблица 10-17
Спецификационные данные ИУ <ФЕБ Эксцельсиор-Верке» и «Сасакура»
Показатель Фирма (тип теплохода)
.Эксцельсиор-Верке" .Сасакура" (.Омск")
.Иван Франко" .Выборг"
Производительность, т/сутки ........ Давление пара, ата ............ Температуры, °C: пара рассола, поступающего в камеру испарения забортной воды Коэффициент продувания рассола Поверхность, м2: нагрева подогревателя рассола охлаждения конденсатора Производительность насосов, м*/ч'. циркуляционного дистиллятного (номинальный режим) .... Предельная соленость рассола, мг/л С1' . . . 60 0,06-0,075 36-40 45-50 До 30 4 90,5 120,5 163 2,5 36 12 0,075 40 ~44 До 30 4 34 48 80 0,5 36 15 0,071 39 ~46 До 30 2,2 35 25 60 0,8 5
Унифицированные ИУ фирмы «Ни-
реке» (рис. 10-8) строятся на произво-
дительность от 10 до 60 т/сутки. Отли-
чаются числом пластин (два типораз-
мера), образующих поверхности тепло-
обмена подогревателей рассола и охла-
Рис. 10-8. Схема испарительной установки .Нирекс" с циркуляционным контуром рассола:
1 — греющая вода; 2 — подогреватель; 3 — камера испарения; 4 — сепаратор; 5 — конденсатор;
6 — охладитель дистиллята; 7 — забортная вода; 8 — эжекторный насос; 9 — за борт; 10 —
электромагнитный клапан; 11 — соленомер; 12 — расходомеры; 13 — эжектор; 14 — дистиллят-
ный насос; 15 — рассольный насос
дителей дистиллята. Установлены на
танкерах типа «Леонардо да Винчи» —
12 и 24 т! сутки, на судах типа «Красно-
уральск» — 21 т!сутки и др.
Выпускаются также испарители с бо-
лее простой схемой (рефрижераторы
типа «Скрыплев») производительностью
от 1 до 10 т!сутки.
Таблица 10-18
Номинальный режим ИУ
типа «Н ирекс»
Показатель Значения
Температура, °C: греющей воды .... забортной воды .... пара Давление пара, ата . . . Нагрев рассола в подогре- вателе, °C Охлаждение дистиллята в охладителе, °C Содержание хлоридов в дистилляте, мг/л СГ ... 60-65 До 30 36-45 0,06-0,1 На—6,9 На —6,9 3-9
В ИУ танкеров типа «Леонардо да
Винчи» гидравлические эжекторы ис-
пользуют для удаления воздуха и про-
дувания рассола; достигается более глу-
бокое разрежение и температура пара
может составлять 30—36° С.
Опреснители. ИУ могут работать в ре-
жиме получения дистиллята из судо-
вого запаса пресной воды. Иногда пре-
дусматривается отдельная опреснитель-
ная установка (ОУ) для приготовления
питьевой и мытьевой воды (см. гл. 6).
На судах отечественной постройки уста-
навливают ОУ типа ИВС-ЗК произво-
дительностью 10 т!сутки, коэффициент
загрузки ~0,4.
Установка включает вертикальный па-
ровой опреснитель с погруженной бата-
реей, конденсатор вторичного пара,
подогреватель питательной воды, аэра-
тор с электровентилятором и питатель-
ный электронасос.
На судах типов «Ленинский ком-
сомол» и «Прага» установлена
ОУ вертикальная, производительностью
8 т)сутки, с выдвижной нагревательной
батареей (поверхность нагрева 2,1 м2)
и сепаратором вторичного пара. Подо-
греватель питательной воды змеевико-
вый, поверхность нагрева 0,75 м2. Кон-
денсатор опреснителя вертикальный,
девятисекционный; охлаждение — за-
бортной водой. Установлен аэратор
с электровентилятором.
В ИУ избыточного давления дистил-
лят пропускается через гравийный и
вофатитовый фильтры с ионообменной
способностью (суда типа «Братск»);
применяются (суда типа «Михаил Ка-
линин») свечевые керамические фильт-
ры (очищение и осветление), фильтры
с натрий-гипохлоритовой смесью (обез-
жиривание), дозаторы (насыщение ми-
неральными солями) и вофатитовые
фильтры.
Для бактериальной очистки воды при-
меняются: марганцевание, хлорирование
(~0,3 мг)л), бактерицидное облучение,
серебрение и озонирование. В ионаторах
(тип ЛК-28 АН УССР) вода обрабаты-
вается раствором серебра. На судах по-
стройки ГДР установлены озонаторы
типа SOG-16, оптимальная концентра-
ция озона в обрабатываемой воде со-
ставляет 20 мг/л. В системах приго-
товления питьевой воды из дистиллята
должно быть предусмотрено охлажде-
ние воды и насыщение ее углекислым
газом (автоматы газированной воды).
ПАРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Паропреобразователи, или испарители
«грязных»конденсатов (ИГК),— горизон-
тальные, затопленные с U-образными или
прямыми трубками, завальцованными или
на ниппельных соединениях, применя-
ются в автономной системе греющего
пара, используемого в системах подо-
грева топлива и масла, отопления и кон-
диционирования воздуха, мойки танков,
санитарной и др., а также для работы
прямодействующих насосов (топливо-
перекачивающих, топливных, зачистных,
пожарных) и палубных механизмов.
Применяется двухходовой по пару испа-
ритель, вторая секция которого состав-
ляет 74—7з поверхности первого хода,
что обеспечивает улучшение дренажа и
теплообмена. ИГК оборудуется регуля-
тором уровня и расхода пара, системой
продувания, очередность и продолжи-
тельность которого зависят от чистоты
конденсата. Давление вторичного пара
3,5—5 ата в ходовом режиме и дости-
гает 8—14 ата и выше при максималь-
ной нагрузке.
Производительность ИГК: для сухо-
грузных судов 2—4%, для танкеров —
до 35% производительности котлов. По-
Рис. 10-9. Схема испарительной установки .грязных” конденсатов (ИГК):
/—паропреобразователь; 2—подогреватель питательной воды; 3—регулятор уровня;
4 — фильтры; 5— осушительные насосы, палубные механизмы; б — конденсатор;
7 — питательный (поршневой) насос; 8 — расходная топливная цистерна; 9, 10 —
обогрев грузовых танков и топливных цистерн; 11 — топливные насосы; 12 — кон-
денсатный подогреватель топлива; 13 — паровые подогреватели топлива; 14 — ре-
гулятор температуры подогрева топлива; 15 — питательный электронасос; 16 — сбор-
ник грязных конденсатов; 17 — пар на хозяйственные нужды; 18 — паровое отопле-
ние; 19 — редукционный клапан; трубопроводы: I — охлажденный пар; II — в сбор-
ник горячих конденсатов; III — в деаэратор; IV — из цистерны пресной воды
верхность испарителя соответствует
приближенной норме: 15—25 кГ вторич-
ного пара на 0,1 м2 поверхности при
разности температур в 25°.
При форсированной работе ИГК и пи-
тании его охлажденным паром котлов
значительно увеличивается общий рас-
ход пара на ПТУ. На танкерах типа
«Прага» — «София» при расходе на
ИГК охлажденного пара в количестве
2500 кг/ч удельный расход топлива уве-
личивается на ~4,5%.
Обогрев груза на танкерах производят
обычно за двое-трое суток до прихода
в порт назначения. Расход тепла на по-
догрев груза:
ческого и парового поршневого; дренаж-
ного насоса. Конденсат первичного пара
подается в деаэратор. Вторичный пар
направляется на обогрев топливных ци-
стерн (расходная, междудонная, дип-
танк, слива топлива от регулируемых
форсунок), масляных цистерн (сточная,
гравитационная, отработанного и гряз-
ного масла), в подогреватели топлива
и сепараторов.
ИГК -40 судов типа «Ленин-
ский комсомол» имеет поверх-
ность нагрева 40 м2\ производительность
4 т/ч, давление греющего пара 7 кгс/см2,
давление вторичного пара 4 кгс/см2.
QT - 130 1 +
9 79 \
— ] D • 103 ккал/ч,
Таблица 10-19
Показатели установки ИГК-100
где D — дедвейт судна, 103 т.
Расход пара на подогрев забортной
воды, используемой для мытья танков^
= 100 + 0,00635Ne трутни.
при расходе моющей воды (нагрев на
70° С)
Умж(9+Ю)О^ м3/ч.
ИГК-100 серийных танкеров
типа «Прага» (рис. 10-9) состоит
из паропреобразователя (испарителя)
с поверхностью нагрева 100 м2; много-
ходового охладителя дренажа поверх-
ностью 24 м2 с U-образными трубками;
сборной цистерны «грязных» конденса-
тов с каскадными и коксовыми фильт-
рами; питательных насосов — электри-
Показатель
Паропроизводитель-
ность, т/ч...........
Давление, кгс/см*-. .,
вторичного пара .
греющего пара . .
Температура питатель
ной воды, °C: ...
перед
лем
после
подогревате
подогревателя
Температура, °C:
конденсата на вы
ходе из подогрева
теля...............
греющего пара
Предельное содержа
ние масла в кондеи
сате, мг/л..........
Режим
низкого давле- ния высокого давления
8 15
4 14
6,5 29
70 70
133 180
100 120
— <320
Не б( )лее 20
КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
Классификация и параметры
Таблица 10-20
Классификация конденсационных установок и конденсаторов
Признак Тип установки и конденсатора
Назначение Давление конденсирующегося пара Рабочий процесс конденсации Способ удаления конденсата и воздуха Главные, вспомогательные Вакуумные, атмосферные Регенеративные, нерегенеративные Совместное и раздельное удаление
Признак Тип установки и конденсатора
Ток пара в конденсаторе Ток охлаждающей воды в конденсаторе С нисходящим, боковым, центральным и вос- ходящим потоками Одноходовые, двухходовые (одно- и двух- проточные)
В главных конденсаторах ГТЗА типа
ТС-1 и ТС-2 (рис. 10-10) регенеративного
типа симметричный трубный пучок
в виде складной ленты разделен V-об-
разным центральным каналом; пучки
трубок ориентированы в направлении
потоков пара. Конденсаторы двухходо-
вые и двухпроточные. Паровое сопро-
тивление конденсатора (при номиналь-
ной нагрузке) — 1—1,2 мм рт. ст.
Воздухоохладители симметричные, об-
разованы выделенной частью пучка
(10% поверхности конденсатора) в пер-
вом ходе воды.
Рис. 10-10. Главный конденсатор ГТЗА типа ТС-2 (суда типа „Прага- — .София-)
Конструктивные данные и параметры судовых конденсаторов
Таблица 10-21
Показатель Главные конденсаторы устанрвок мощностью, л. с. Вспомогательные конденсаторы устано- вок мощностью, кет
19 000 13 000 16 000 16 000 12 500 4500 2500 4350 600 300
Тип установки . . ГТЗА ГТЗА ГТЗА ГТЗА ГТЗА ПЗА Комбини- рованная Турбо- генератор Вспомогательный генератор Турбо-
Давление в кон- денсаторе (специфи- кационное), ата . . 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,06 0,10
Температура охла- ждающей воды (спе- цификационная), °C 23 23 24 24 24 20 28 — 23 20
Поверхность охла- ждения, Л2 . . . . 1465 1090 1755 1650 1220 450 300 330 120 27,5
Удельная поверх- ность охлаждения, мЛ/л. с 0,077 0,084 0,10 0,103 0,097 0,12 0,12 0,07 0,20 0,091
Расход охлаждаю- щей воды, м*/ч . . 5130 3120 3750 2250 5400 3800 4600 3308 1800 800 1450 500 300
Кратность охла- ждения ПО 65 100 65 100 80 100 93 120 70 88 120 150
Скорость воды в трубках, м!сек . . . 2,3 1,45 2,2 1,30 2,2 1,5 2,3 2,0 1,65 1,12 1,6 1,3 2,0
Число ходов воды 2 2 2 2- 2 2 2 2 2 2
Продолжение табл. 10-21
Показатель Главные конденсаторы установок мощностью, л L с. Вспомогательные конденсаторы устано- вок мощностью, КВТ
19 000 13 000 16 000 16 000 12 500 4500 2500 4350 600 300
Трубки конденса- тора: материал . . . диаметр, мм . . длина, мм . . . Количество трубок Крепление и уплот- нение концов трубок: со стороны входа воды со стороны выхо- да воды . . . Вес конденсатора, т: сухой в рабочем состоя- нии Мельхио] 19/16,5 4326 5710 Сальн 47 62 МН 70-30 19/16,5 4076 4480 1иковое 33,5 Алюмин 19/16,5 4584 6510 Разва; иевая латуш 19/16,5 5042 5182 хьцовка > ЛА 77-2 19/16,5 4800 4300 Р: Сдльь Мельхиор МН 70-30 19/15,8 2440 3089 швальцовка 1иковое Оловянис ЛО 19/17 2850 1775 Тая латунь 70-1 19/16 и 17 2500 2265 Развал Мельхиор 19/16,5 1880 992 ьцовка 3,1 4,1 » МН 70-30 19/16,6 1175 392 1,23 1,52
Детали и узлы конденсаторов
Корпус конденсатора — сварной из
листовой стали и с ребрами жесткости
или литой чугунный. Форма корпуса —
цилиндрическая или грушевидная, в
верхней части имеются паросборники
с направляющими перегородками. Внут-
ренняя поверхность покрыта антикорро-
зионным лаком или алюминиевой кра-
ской АЛ-177 (суспензия алюминиевой
пудры 15—20% в асфальто-битумном
лаке). При двусторонней вальцовке
трубок применяются компенсаторы теп-
ловых расширений. Конденсатор уста-
новлен на пружинных опорах с предва-
рительным натягом (жесткость пружины
~ 1000—1100 кг/мм) при жестком со-
единении патрубков или с линзовыми
компенсаторами; в поперечном напра-
влении фиксирован опорами. Гидравли-
ческое испытание на 1,5—2,5 ата.
Водяные камеры и крышки — литые,
на внутренние поверхности нанесено
защитное покрытие (асфальтовый лак,
эпоксидная смола, полуда). Форма и
размеры водяных камер и других эле-
ментов гидравлической системы оказы-
вают существенное влияние на состоя-
ние и износ конденсаторных трубок.
Разделительные перегородки камер в ме-
стах стыков уплотнены резиновыми про-
кладками. В двухпоточных конденсато-
рах камеры имеют разделительную
перегородку. Фланцевое соединение водя-
ных камер и трубных досок уплотнено
резиновой или паронитовой прокладкой.
Гидравлическое испытание на 1,5—
2,5 ата.
Трубные доски — из катаной и мор-
ской латуни, мунцметалла (Си — 60%,
Zn—40%); толщина 20—35 мм. Соеди-
нения трубных досок — продольные
сплошные связи или перегородки с вы-
резами; крепятся к корпусу шпильками
с заплечиками. Применяются комбини-
рованные связи из дистанционных рас-
порных труб и стяжных болтов.
Диафрагмы — из морской латуни,
мунцметалла, мягкой нержавеющей
стали. При их установке осевые линии
трубок иногда изгибают вверх до 12—
15 мм. Отверстия в диафрагмах выпол-
няются на 0,3—0,5 мм больше наруж-
ного диаметра трубки и раззенко-
вываются. При наличии зазоров 1—2 мм
трубки могут колебаться с большой
амплитудой и относительно низкой ча-
стотой, что приводит к их износу, по-
ломке, расстройству уплотнений.
Конденсаторные трубки выполнены из
латуни Л-68, ЛО-70-1, алюминиевой ла-
туни ЛА 77-2, мельхиора МН 70-30,
мышьяковистой латуни и монель-ме-
талла. На судах иностранной постройки
трубки изготовлены из медно-никелевых
сплавов и адмиралтейской латуни; на-
ружные диаметры их 16 мм (5/8"), 19 мм
С/4"), 22,2 мм (7/8"), 25,4 мм (1"); со-
ответственно толщина стенок у трубок
этих диаметров: 0,89 льи (0,035"), 1,25 мм
(0,049"), 1,47 мм (0,058") и 1,65 мм
(0,065"); наиболее распространены
трубки диаметром 19/ie,5 мм, а для ма-
лых конденсаторов — ,e/i3 и 16/i4 мм.
Таблица 10-22
Технические данные конденсаторных трубок
Данные Наружный диаметр, мм
16 19 22,2 25,4
Поверхность охлаждения по наружному диаметру на 1 м длины, л<2 Длина трубки на 1 ж2 поверхности, м ...... . Вес, кг: 1 пог. м трубки трубки с поверхностью в 1 л2 , воды в трубке на 1 м длины 0,0503 1,98 0,485 9,65 0,140 0,0597 1,67 0,590 9,88 0,214 0,0698 1,43 0,695 9,95 0,305 0,0802 1,24 0,800 10,0 0,410
Примечания: 1. Толщина стенкн принята 1,25 мм. 2. Веса приведены для адмиралтейской латуни. Для других сплавов нужно жить на следующие коэффициенты: медь— 1,042, медно-никелевый сплав— 1,039, ная латунь — 1,019, алюминиевая латунь — 0,981, мунцметалл — 0,984. умно- крас-
Способы крепления трубок:
свободная установка в отверстиях труб-
ных досок и уплотнение обоих концов
мягкой набивкой, развальцовка трубок
с одного входного конца и сальниковое
уплотнение второго, двусторонняя раз-
вальцовка трубок. Мягкая набивка —
хлопчатобумажный шнур, пропитанный
вареным маслом, салом, смесью из 75%
технического вазелина и 25% говяжьего
сала. Металлические уплотнения — на-
бор металлических (оловянная фольга
с внутренней хлопчатобумажной лентой)
и фибровых колец (обычно по два
кольца), устанавливаемых с раздачей
трубчатой оправкой. Входной конец
развальцовывают или уплотняют фибро-
вым кольцом, которое распирается ко-
нусной втулкой и нарезной втулкой
с заплечиком для упора трубки.
При двусторонней развальцовке при-
меняют компенсаторы теплового расши-
рения, эластичные соединения трубных
досок с корпусом (главные конденса-
торы судов типа «Коломна», «Мир»,
«Дружба» и др., вспомогательные кон-
денсаторы).
Повреждения конденсатор-
ных трубок: различные виды корро-
зии и разрушение вследствие эрозии и
усталости металла, вызываемой вибра-
цией. Продолжительность срока службы
трубок зависит от химического состава
и микроструктуры сплава, вида корро-
зии, отложений на стенках трубок и
способов очистки, наличия протекторной
защиты, расположения трубного пучка
и конструкции паровпускного патрубка,
гидравлической системы конденсатора,
состава забортной воды и других фак-
торов. Срок службы отдельных трубок
10 лет и более. Однако наблюдаются
случаи, когда износ и повреждения по-
являются уже после нескольких месяцев
эксплуатации.
Наиболее распространенные повреж-
дения обусловлены процессами корро-
зии и эрозии. Обесцинкование латуни
проявляется в виде сплошного, слоевого
пробочного, местного или межкристал-
лического разрушения сплава. Ударная
или струйная коррозия входных концов
трубок (шероховатость, свищи, утоне-
ние трубок на длине около 200 мм от
входного конца) наблюдается при ско-
ростях воды от 1,5 м)сек и выше и при
поступлении большого количества воз-
духа в водяную систему.
Коррозионная устойчивость латуни
зависит от химического состава, микро-
структуры сплава, состояния поверхно-
сти, защитных свойств окисной пленки.
Сероводород и отложения, образую-
щиеся на поверхности трубок, оказы-
вают значительное влияние на процессы
коррозии и обесцинкование. Коррозии
трубок способствуют также технологи-
ческие дефекты: слоистость, волосовины,
поры и т. п. Наблюдаются иногда про-
дольные трещины на трубках, а также
в уплотнениях и в местах прохода тру-
бок через диафрагмы.
Для борьбы с коррозией применяют
защитные покрытия, сменные цинковые
пластины из катаного цинка марки Ц-1
или Ц-2, сплава алюминия с цинком,
магниевых сплавов. Крепление протек-
торов должно обеспечивать хороший
электрический контакт с трубными
досками. Общую поверхность цинковых
протекторов определяют из расчета 1 м2
на 600 м2 поверхности охлаждения кон-
денсата. Протекторы необходимо пери-
одически очищать от продуктов корро-
зии и подтягивать гайки их креплений.
Заменяют протекторы при уменьшении
толщины пластин на 50%.
Пропуски устраняют в зависимости от
способа уплотнения вальцовкой, подтя-
гиванием сальниковых втулок или за-
меной шнура, расчеканкой металли-
ческой набивки или подтягиванием на-
жимной втулки.
Уплотнения конденсатор-
ных трубок. Для мягкой набивки
хлопчатобумажный шнур нарезают на
шлаги длиной, соответствующей ди-
аметру трубки и ширине набивочной
коробки, а затем пропитывают вареным
маслом, расплавленным салом или
воском. Из-за перегрева конденсаторов
материал пропитки выпаривается, а с те-
чением времени отсасывается в паровое
пространство конденсатора, шнур твер-
деет и теряет эластичность. При набивке
сальников шнур наматывают по часовой
стрелке на набивочный инструмент и за-
водят в набивочную коробку, после чего
ставят сальниковую втулку. При завин-
чивании втулки нужно следить, чтобы
обжатие набивки не создавало шейки
или гофра на конце трубки, так как
деформированные концы не обеспечи-
вают надлежащей плотности сальников.
Чтобы предохранить трубки от дефор-
мации, в них при обжатии набивки
заводят металлические пробки. Сальни-
ковые втулки должны иметь соответ-
ствующие размеры и плотно завинчи-
ваться в отверстия трубной доски.
Обычно втулки у обеих трубных досок
для однотипности имеют упорный за-
плечик. При этом расстояние между
заплечиками двух втулок одной трубки
должно быть больше полной ее длины.
Втулки следует завинчивать достаточно
глубоко, чтобы они не выпадали от ви-
браций, однако так, чтобы сохранялся
необходимый зазор между заплечиком
и концом трубки.
Металлическую набивку применяют
с одним-двумя фибровыми и двумя-
тремя металлическими кольцами. Чтобы
установить набивку с двумя фибровыми
кольцами, вставляют сначала одно фиб-
ровое кольцо, а за ним металлическое и
производят расчеканку; затем ставят
второе фибровое кольцо, одно (или два,
если сальник глубокий) металлическое
кольцо и снова расчеканивают. Трубки
перед развальцовкой должны быть
отожжены и не иметь остаточных на-
пряжений. Для проверки производят
пробу на коррозионное растрескивание.
Отрезок трубки очищают от жира бен-
зином или спиртом, затем погружают
в 50%-ный раствор азотной кислоты,
где выдерживают до тех пор, пока реак-
ция не распространится на всю поверх-
ность. Протравленный образец промы-
вают проточной водой для удаления
кислоты и переносят в пары аммиака.
Для этого в стеклянную посуду нали-
вают концентрированный раствор амми-
ака (удельный вес 0,86) из расчета
15 см3 на 1 л объема. Пробу помещают
так, чтобы она не касалась жидкости
в сосуде. Образец выдерживают в па-
рах аммиака 40—48 ч; после этого его
вторично протравливают в 50 %-ном
растворе азотной кислоты.
На образцах, имеющих значительные
остаточные напряжения, появляются тре-
щины; отсутствие трещин после описан-
ных испытаний является гарантией на-
дежной работы трубок.
Трубки можно подвергнуть упрощен-
ному испытанию. Для этого четыре-пять
образцов длиной около 50 мм распи-
ливают по образующей. У образцов,
имеющих остаточные напряжения, после
распиливания появляется щель значи-
тельной ширины. Если испытаниями
установлено наличие остаточных напря-
жений, произвести отжиг трубок при
температуре 250—350° С в течение 45—
50 мин.
Новые трубки необходимо осмотреть
с наружной и внутренней сторон для
выявления поверхностных дефектов (рис-
ки, трещины, раковины и плены). Произ-
водят также пробы сбрасыванием (с вы-
556
соты 1 м) на сплющивание и раздачу.
Перед развальцовкой в трубных до-
сках рекомендуется проверить состояние
концов трубок пробной развальцовкой
образцов. Прочное и плотное соединение
трубки с трубной доской обеспечивается
при развальцовке с установкой дистан-
ционной втулки между буртиком шпин-
деля и корпусом вальцовки. При этом
целесообразно пользоваться вальцовкой,
которая производит одновременно раз-
дачу и разбортовку концов. Перед нача-
лом работы ролики вальцовки следует
смазать тавотом. Чтобы избежать под-
резки трубки о внутреннюю кромку от-
верстия в трубной доске, развальцовку
рекомендуется производить на участке
0,75—0,9 толщины трубной доски.
Последовательность такой разваль-
цовки: сначала развальцовывают 100—
150 трубок в средней части трубной
доски, затем постепенно в направлении
снизу вверх развальцовывают все осталь-
ные трубки. После развальцовки необ-
ходимо тщательно осмотреть концы
трубок и дефектные трубки с трещи-
нами заменить. После установки новых
уплотнений или развальцовки трубок
конденсатор испытывают на плотность.
Плотность и прочность
вальцовочного соединения
зависят от степени развальцовки трубок
Р = А1 7 А>- 100%,
где Д1 — увеличение внутреннего
диаметра трубки после
развальцовки, мм]
dQ — начальный диаметр от-
верстия в трубной доске,
мм\
Дг = d0 — dn — зазор между отверстием
и наружным диаметром
до развальцовки, мм\
принимается 1,5—3% dB.
При хорошей плотности соединения
р=0,84-1,2 %.
Расстройство вальцовки возможно
из-за плохого ее выполнения, неудовле-
творительной компенсации температур-
ных удлинений трубок, недостаточной
толщины и плохого анкерного крепления,
коробления трубных досок, хрупкости
материала трубок и др.
Характеристики конденсаторов
Основные показатели режима конден-
сационной установки для эксплуатацион-
ного контроля (рис. 10—И): абсолютное
давление (или вакуум) в конденсаторе
рк ата, температурный напор на выходе
Таблица 10-23
Параметры и характеристики рабочего процесса конденсатора
Параметры и характеристика Способ определения
Поверхность охла- ждения, Л<2 Fкап1лс1н . Ю-з, где п — число трубок; 1 — активная длина трубок, м; du — наружный диаметр трубок, мм
Давление в конден- саторе: ата (см. рис. 10-11) бар мм рт. ст. В-Н h Рк 735,6 735,6 h Рк~~ 750,1 где В — барометрическое давление, мм рт. ст.\ Н — вакуум (разрежение) по ртутному вакуумметру, мм рт. ст. рк=в (’-тйг) • где V = -^--100% в
Температура кон- денсации, °C + Lt + 5Z’ где it — температура охлаждающей воды на входе в конден- сатор; Af— нагрев охлаждающей воды; 6t — температурный напор
Паровая нагрузка, кг/ч Dk = Dt+2Dm, где Рт — отработавший пар главного двигателя; 2D м — отработавший пар паровых приводов вспомогательных механизмов;
Удельная паровая нагрузка, кгс/м2 . ч DK dK р 4 к
Тепловая нагрузка, ккал/ч Определяется по тепловому балансу конденсатора Qk = Dk((oii — (к) — IFbCbYb(/2 — it), где IFb — расход охлаждающей воды, л3/ч; io. п — теплосодержание отработавшего пара, ккал/кг\ 1к — теплосодержание конденсата, ккал/кг\ it, t2 — температура охлаждающей воды на входе и вы- ходе, °C; Св=0,94 — теплоемкость морской воды, ккал/кг . °C
Теплосодержание от- работавшего пара (на входе в конденсатор), ккал/кг 632,3 »о. п — *о ’ где io — теплосодержание свежего пара, ккал/кг; удельный расход пара, отнесенный к внутренней мощ- ности, кг/л. с.-ч
Разность теплосо- держаний, ккал/кг Д/к=1о. п — J к—530 4-540 ккал/кг (сохраняется приблизительно постоянной в различных режимах)
Нагрев охлаждаю- щей воды, °C л/ / / Dk (fo. п~ fK) в1 в в
Параметры и характеристика Способ определения
Кратность охлажде- ния кг/кг м
Средняя логариф- мическая разность температур, ®С Zt « С₽ 2>3ig2-Zk 2.3*(1+£) *0. П“ lQ \ /
Коэффициент тепло- передачи, ккал/м2 х х*.°с Л - <?lt - 2 3 1g <0- п~ 'к " С'о.п-'2
Коэффициент чис- тоты Поправочный множитель в эмпирических формулах для коэф- фициента теплопередачи: 0,80 4- 0,90 — для конденсаторов паровых турбин; Ру = 0,650,70 — для конденсаторов паровых машин
Скорость охлажда- ющей воды в труб- ках, м/сек Z106 w = 5 — 354 — , 3600 п7я-.2 „ /2 „ 0,78о4/внп ^внл где z — число ходов охлаждающей воды; е/вн — внутренний диаметр трубок, мм
Температурный на- пор на выходе, °C Ы = f — t = °' П 2 1ГВ(£Х- 1) kFK гдех = в
Температурный на- пор на выходе, ®С . , М а — ^О. П 1 1 ех
Переохлаждение конденсата, ®С Д^к = ^о. п — 1к, где tn — температура конденсата, СС
Гидравлическое со- противление конден- саторов, м вод. ст. Разность давлений охлаждающей воды до и после конден- сатора
Паровое сопротив- ление конденсато- ра, ат Разность давлений пара (паровоздушной смеси) перед труб- ным пучком и в воздухоотсасывающей трубе. Понижение дав- ления пара на 1 мм рт. ст. в конденсаторах сопровождается уменьшением температуры на 0,3—0,8° С
Охлаждение паро- воздушной смеси, ®С По разности температур отработавшего пара перед трубным пучком конденсатора и отсасываемой из конденсатора паро- воздушной смеси Д^СМв^О. П — ^СМ
Присос воздуха, кг/ч Расход сухого воздуха, содержащегося в паровоздушной смеси, отсасываемой воздушным насосом из конденсатора (G>)
P,ama t'C 750
44
0,00-
0,085-=:
780 в, мм pm cm.
№№00К0й№£00№кЛ1
ЯЯй000ЯЛ0г100ОД№№
760 770
0,06—.
40
0,075 -.
0,07—_
38
0,065 -
36
0,06-.
0,055-.
34
0,05 —
32
llKK00000l?KV№VKKVVK№KI
а00яяяяяя0Ш0000№9яя1Я0
VV«flKWN000«000rVM0kUW
0,045
1 JO
z? o*<
- c
0,04- 28
0,035- 26
24
8,03 -
-
ОО
44
0,025 ~ 20
18
жюшк’|
ktimmw
1т1лмл.1лляммл№10яммл1
I VBI MB M WB BMI
т1млллк1лтя№1млинм№11
тшшшш------------------
luimiHmlinmnwHHmwH
№1№М№ШШЛМГ-------
0,02 4 ____
580 690 700 7Z
h, мм pm. cm e^pmcm.
740 750 760 770
Рис. 10-11. Номограмма для определения давлениями температуры конденсации
охлаждающей воды б/н °C, нагрев
охлаждающей воды в конденсаторе Д/ °C,
переохлаждение конденсата Д/к °C, гид-
равлическое сопротивление циркуляцион-
ной системы Др.
Основные эксплуатационные характе-
ристики конденсатора: зависимости дав-
ления конденсации рк (или вакуума) и
температурного напора б/н на выходе
охлаждающей воды от паровой на-
грузки dK и температуры забортной
Увеличение расхода охлаждающей
воды (например, путем ввода в дей-
ствие второго циркуляционного насоса)
при температурах воды ниже ~ 15° С
вызывает некоторое повышение б/н.
Температурный напор (при данных Z)K
и W'b) увеличивается с уменьшением Л
(табл. 10-24). Рост б/н с уменьшением
t[ особенно значителен при загрязнении
конденсатора и ухудшении воздушной
плотности.
Рис. 10-12. Графики нормативных зависимостей температурного напора от паровой на-
грузки и температуры забортной воды (ГТЗА типа ТС-1)
воды t{ при заданном ее расходе
В эксплуатации используются также
зависимости рк и б/н от расхода и тем-
пературы охлаждающей воды при за-
данной паровой нагрузке конденсатора.
Нормативный температурный напор в
конденсаторах. Характер изменения б/
при снижении паровой нагрузки конден-
сатора (£>к) от номинальной в эксплуа-
тации различен и зависит от воздушной
плотности конденсаторов и их разме-
ров. Присосы воздуха обычно возра-
стают при сниженных DK, что вызывает
при некоторой граничной нагрузке кон-
денсатора повышение б/н (рис. 10-12).
В условиях хорошей воздушной плот-
ности при снижении паровой нагрузки
от номинальной б/н почти прямо про-
порционален расходу пара (при посто-
янных расходах и температуре забортной
воды). При ухудшении воздушной
плотности снижение паровой нагрузки
сопровождается увеличением б/н.
Загрязнение и ухудшение воздушной
плотности конденсатора вызывают повы-
шение температурного напора, давления
в конденсаторе и потерю мощности
ГТЗА. Соответствующий этой потере
перерасход топлива в сутки ходового
времени, приходящийся на каждый гра-
дус увеличения температурного напора
(по отношению к норме) составляет
200—300 кг/°С сутки — большие вели-
чины для ТС-2, меньшие — для ТС-1.
Температурный режим кон-
денсаторов. В эксплуатации реко-
мендуется строить контрольные графики
температурного режима конденсатора,
где на вертикальных линиях последова-
тельно (в одном и том же масштабе)
наносят температуры: паровоздушной
смеси, удаляемой эжектором; забортной
воды на выходе и входе; конденсации
пара (насыщения при давлении рк),
конденсата. Такие графики, построенные
Нормативный температурный напор б/н в главных конденсаторах
(РТМ ЦНИИМФа)
Темпера- тура забортной воды, °C Суда типа „Ленинский комсомол*, „Прага* „Со- фия* (3 группы сопел; при работе на второй скорости одного цирку- ляционного насоса) Суда типа „Сергей Боткин" (давление пара в регулировочной ступени Ро.п = 14 ат/см*) Суда типа „Чулым" при работе циркуляционного насоса с частотой вращения, об/мин
* ГТЗА ТС-1* ГТЗА ТС-2 в грузу в балласте 200-300 400 500
0 5 10 15 20 25 30 П р 1 ров тан! * < 7,5 6,0 5,0 4,5 4,0 4,0 3,5 и м е ч а н и е. <еров «Мир» и ^Температурный 10,0 8,5 7,0 5,5 4,5 4,0 4,0 Данные для «Дружба». [ перекос»: /2 10 7,5 6,0 5,5 ТС-2 могут ! И б/н ПОВ 12 9,5 7,5 7,0 быть прин ышены на 20,0 17,5 15,0 14,0 13,0 12,5 [ЯТЫ для rj выходе с к 18^5 16,5 14,5 13,0 12,5 12,0 равных кон, ормовой СТС 18,0 15,5 14,0 12,5 12,0 12,0 ценсато- >роны.
Таблица 10-25
Нормативный температурный напор в конденсаторе
турбогенераторов ТД-600 (ТД-750)
Температура забортной воды /1, °C 2 5 10 15 20 25 30
Температурный напор б/, °C ... . 18 16 14 10 8 5 4
Примечания: 1. 6/ соответствует паровым нагрузкам конденсатора в пределах
14—20 кг!м2. ч при прокачке конденсатора циркуляционным насосом, работающим на
третьей скорости.
2. Высокие величины Ы (при низких /1) вызваны ухудшенной воздушной плотностью
конденсатора и избыточным расходом охлаждающей воды, прокачивающей одновре-
менно масляный холодильник. При прокачке вспомогательного конденсатора главным
циркуляционным насосом 6/ снижается и составляет 15—13° С при /1=24-5° С.
первоначально для чистого конденса-
тора с хорошей воздушной плотностью
и для заданных паровой нагрузки, рас-
хода и температуры охлаждающей (за-
бортной) воды, могут в дальнейшем
служить для сравнительной оценки со-
стояния и режима работы конденсацион-
ной установки. Однако при этом сле-
дует иметь в виду характер изменения
внешних характеристик конденсатора
в зависимости от переменных: паровой
нагрузки, температуры и расхода охла-
ждающей воды (см. рис. 10-12).
Нормативные характеристики конден-
саторов используют для эксплуатацион-
ного контроля за работой конденса-
ционной установки. Они определяют
зависимости давления (температуры)
конденсации (или вакуума) от паровой
нагрузки, расхода и температуры охлаж-
дающей воды (рис. 10-13).
Переохлаждение конден-
сата наблюдается в нерегенеративных
конденсаторах, но может иметь место и
в регенеративных конденсаторах при
слишком высоком уровне конденсата,
низкой температуре и большом расходе
охлаждающей воды, ухудшенной воз-
душной плотности и неудовлетворитель-
ном действии эжектора, высоком паро-
вом сопротивлении трубного пучка.
0,3—0,5° С и увеличивается до 0,8—1°С.
при малых паровых нагрузках.
Переохлаждение конденсата является
тепловой потерей и ухудшает деаэра-
ционные свойства конденсатора.
Рис. 10-13. Нормативные характеристики ^конденсаторов ГТЗА типов ТС-1 (а) и ТС-2 (б):
----------в работе один циркуляционный насос;----------два циркуляционных насоса
Таблица 10-26
Нормативное давление рк во вспомогательном конденсаторе
турбогенераторов ТД-600 (ТД-750)
Температура забортной воды ti, °C 5 10 15 20 25 30
Давление в конденсаторе Рк, ата ......... 0,035 0,038 0,040 0,045 0,053 0,060
Примечание. Данные для паровых нагрузок в пределах 14- боте вспомогательного циркуляционного насоса на третьей скорости. -20 кгс/м2. ч и ра-
Понижение давления конденсирую-
щегося пара на 1 мм рт. ст. соответствует
уменьшению его температуры на 0,3—
0,8° С. Например, при рк = 0,05 ата паро-
вое сопротивление конденсатора Др=
=5 мм рт. ст. вызывает переохлажде-
ние 2,6° С.
В конденсаторах комбинированных
турбопоршневых установок судов типа
«Донбасс» при полной паровой нагрузке
переохлаждение достигает 2—5° С, по-
вышаясь до 3—7° С при сниженной па-
ровой нагрузке.
Переохлаждение в конденсаторах
ГТЗА типов ТС-1 и ТС-2 составляет
Экономия тепла (топлива) от устра-
нения переохлаждения конденсата —
в паросиловых установках с низкими
параметрами пара (15—20 ата\ 300—
350° С) при отсутствии регенератив-
ного подогрева питательной воды —
составляет в среднем 0,15% на
ГС повышения температуры конден-
сата.
При наличии регенеративных отборов
экономия существенно зависит от пара-
метров пара в первом отборе (ближай-
шем к конденсатору). Для трехступен-
чатых схем регенеративного подогрева
питательной воды потеря от переохлаж-
дения на 1°С, отнесенная к развивае-
мой мощности ГТЗА, составляет 1—
1,5 ккал/э. л. с.-ч.
Воздушная плотность
конденсаторов
При хорошем уплотнении вакуумных
систем судовых ПТУ присосы воздуха
при номинальном режиме:
(7в< 0,1£>”ом + 1,0 кг/ч, где D“0M , т)ч.
При пониженной против номинальной
паровой нагрузке присос воздуха не-
сколько возрастает. В эксплуатации
следует добиваться, чтобы увеличение
присоса воздуха при частичных нагруз-
ках не превосходило 10—20% присоса
в номинальном режиме.
Способы проверки воздушной плот-
ности:
по скорости падения вакуума;
замер расхода воздуха на выхлопе
эжектора (дроссельным воздухомером);
определение расхода воздуха косвен-
ным путем: при использовании характе-
ристик эжектора или по графику зави-
симости расхода воздуха от скорости
падения вакуума при дополнительном
впуске воздуха в конденсатор через
мерные шайбы (специальные испыта-
ния);
по отклонению пламени свечи у мест
неплотностей;
накладывание на место предполага-
емых неплотностей тряпки, пропитанной
остро пахнущими маслами (мятным,
гвоздичным и т. п.) или грушевой эссен-
цией: по запаху воздуха на выхлопе
можно обнаружить неплотность;
опрессовка конденсатора и системы
при помощи воды и сжатого воздуха
(до 1 ата). Паровое пространство кон-
денсатора заполняют водой на 100—
200 мм выше уровня фланца горловины
конденсатора. Перед заполнением водой
под корпус конденсатора необходимо
завести винтовые домкраты или дере-
вянные (металлические) брусья для
разгрузки пружинных опор, а также
закрыть клапаны на отсосе паровоз-
душной смеси, дренажей и др. К вы-
пускному патрубку присоединяют на
штуцере гибкий шланг диаметром
25—37 мм и при помощи воздушного
компрессора создают внутри корпуса
давление до 1 кгс}см2. Неплотности об-
наруживаются посредством промазыва-
ния фланцевых и др. соединений, саль-
ников мыльным раствором;
при помощи галоидных течеискателей
с применением в качестве индикаторов
фреонов 12 и 22 и отбором проб на
выхлопе эжектора. Для испытаний реко-
мендуется применять смесь фреона
(1—5%) с воздухом.
При приготовлении фреоново-воздуш-
ной смеси рабочий баллон 10—12 л за-
полняется сначала фреоном, а затем
воздухом. Давление фреона и фреоново-
воздушной смеси устанавливают в соот-
ветствии с необходимым ее количеством
и концентрацией фреона в смеси. Про-
центное содержание фреона в газовой
смесн приближенно можно определять
по формуле
рф —1
Рем
100%,
где Дф — давление в рабочем баллоне
после заполнения его, ати;
Рем — полное давление в смеситель-
ном баллоне после заполнения
воздухом, ати.
Нормативы скорости падения вакуума
для ПТУ судов типа «Сергей Боткин»,
«Ленинский комсомол», «Прага» — «Со-
фия», «Мир» и др., — воздушная плот-
ность, мм рт. ст. в мин\ отличная 2—3,
хорошая 3—5, удовлетворительная 5—8.
Для главных конденсаторов паро-
машинных и комбинированных турбо-
поршневых установок скорость падения
вакуума (на номинальной нагрузке)
20—30 мм рт. ст. в минуту и выше (рас-
ход воздуха 10—12 кг/ч).
Для конденсаторов вспомогательных
турбогенераторов (ТГ) воздушная плот-
ность и скорость падения вакуума суще-
ственно зависят от их нагрузки. Для
конденсаторов ТГ типа ТД-600 (750)
скорость падения вакуума составляет
10—20 мм рт. ст. в мин (большие вели-
чины относятся к пониженным нагруз-
кам ТГ < 200 кет).
Отключение эжектора производится
перекрытием клинкета (клапана) на при-
емной трубе паровоздушной смеси при
сохранении подачи рабочего пара.
Продолжительность испытания 5—•
7 мин, однако не следует снижать
вакуум в конденсаторах турбин ниже
500 мм рт. ст.
Оценка воздушной плотности по рас-
ходу воздуха осуществляется замером
расхода воздуха на выхлопе эжектора
при помощи дроссельного воздухомера.
Формула оценки
где Ki—коэффициент, равный 1,0; 2,0
и 3,5 соответственно при от-
личной, хорошей и удовлетво-
рительной воздушной плот-
ности;
GB — количество воздуха, удаляе-
мого из конденсатора, кг/ч\
DK — расход пара на конденсатор,
т/ч.
При совместном удалении воздуха и
конденсата (конденсатно-воздушные на-
сосы) воздушную плотность конденса-
тора определяют по приближенной фор-
муле
разующийся в воздухоохладителе (кон-
центрация увеличивается в направлении
к месту отсоса).
При больших поперечных сечениях и
значительной емкости сборника (про-
должительность пребывания конденсата
в сборнике до 30 сек) или повышенной
производительности эжекторов и нали-
чии деаэрирующих устройств содержа-
ние кислорода в конденсате зависит от
паровой нагрузки, воздушной плотности
(7В « 17,5
(Рк-Al. к) Уц ”
273 + tK
кг/ч,
где рк — абсолютное давление в конден-
саторе, кгс/м2\
/к — температура конденсата, °C;
Ри. к — абсолютное давление насы-
щенного пара при температуре
конденсата, кгс/м2\
Уц — рабочий объем цилиндра кон-
денсатно-воздушного насоса,
к3;
п — число двойных ходов насоса
в минуту.
Относительное содержание воздуха
для конденсаторов паровых поршневых
машин (табл. 10-27)
е = iooZ\ 100%’
где DK — количество конденсируемого
пара, т/ч.
Таблица 10-27
Относительное содержание воздуха е, %
Рис. 10-14. Зависимость кислородосодержания
от температуры и переохлаждения конден-
сата
При мощности главной машины, и. л. с.
>2000 2000-1000 <1000
0,08-0,16 0,12-0,22 0,16-0,26
Деаэрация и гидравлическое
сопротивление в конденсаторах
Деаэрационные свойства конденсато-
ров. Деаэрирующие устрой-
ства конденсаторов — сборные
корыта, пластины, стержни, повышенные
пороги сборника и другие обеспечивают
стекание конденсата тонкими струями,
омываемыми конденсирующимся паром.
Наибольшей концентрацией растворен-
ного кислорода обладает конденсат, об-
564
и высоты уровня конденсата. При раз-
личных паровых нагрузках и расходах
воздуха (до перегрузки эжектора) кис-
лородосодержание главного конденсата
составляет 0,01—0,05 мг/л. Для вспомо-
гательных конденсаторов ТГ характерно
значительное влияние расхода пара и
нагрузки конденсаторов на кислородо-
содержание конденсата; последнее воз-
растает при снижении мощности турбо-
генератора. Нормальное кислородосо-
держание конденсата у ТД-600 (ТД-750)
составляет 0,02—0,07 мг/л.
Присосы воздуха под уровень конден-
сата сопровождаются полным раство-
рением кислорода и могут свести на нет
хороший эффект деаэрации, достигну-
тый в конденсаторе. Возможные участки
присосов: задвижки (клинкеты) на вса-
сывающей линии (фланцы, сальник
штока), фланцевые соединения на пат-
рубке насоса и у его разъемов, нижняя
крышка конденсатного насоса и др.
Зависимость кислородосодержания от
температуры и переохлаждения конден-
сата показана на рис. 10-14.
Гидравлическое сопротивление цирку-
ляционной системы (м вод. ст.). В экс-
плуатации загрязняются приемные кинг-
стоны, водяные камеры, трубные доски
и трубки конденсатора, что увеличивает
гидравлическое сопротивление циркуля-
ционной системы. Его определяют по
величине полного напора, развиваемого
насосом, в балласте и для загруженного
судна (см. гл. 11).
Водяная плотность
Современные конденсационные уста-
новки оборудуются непрерывно регист-
рирующими солемерами со световой и
звуковой сигнализацией. Качество кон-
денсата контролируют по количеству
хлоридов и общей жесткости. Величину
подсоса морской воды определяют по
СК1
отношению Р= 7^i----- (С1К — хлориды
в
в пробе конденсата, С1м.в—хлориды
в морской воде в районе плавания судна,
мг!л). Пробу конденсата берут через 10—
15 мин после прекращения подачи в кон-
денсатор добавочной воды.
Нормы содержания хлоридов в кон-
денсате (см. гл. 6) обусловлены при-
мерно следующими величинами посту-
пления забортной воды: для огнетруб-
ных котлов 0,2%, для комбинированных
и водотрубных котлов низкого давления
0,05% и для водотрубных котлов повы-
шенного давления 0,03%- При хорошей
плотности конденсаторов можно поддер-
живать солесодержание на уровне 0,1 —
0,2 мг!л, т. е. с подсосом порядка
0,001%.
Водяная плотность нарушается при
появлении трещин и свищей на конден-
саторных трубках или при их изломе,
пропусках через уплотнения и места
крепления продольных связей. При не-
значительных пропусках через уплотне-
ния соленость конденсата повышается
медленно, в случае повреждения тру-
бок — возрастает резко.
Перегрев конденсатора из-за
срыва вакуума или безвакуумного ре-
жима на стоянке судна, а также из-за
слишком раннего выключения подачи
охлаждающей воды после остановки
двигателя приводит к пересыханию мяг-
кой набивки и расстройству уплотнений.
В случае внезапного повышения соле-
ности конденсата необходимо в первую
очередь проверить действие испарителей
и качество добавочной воды, а также
состояние верхних рядов конденсатор-
ных трубок. Неплотности у разделенных
по воде (двухпроточных) конденсаторов
можно определять под вакуумом, отклю-
чая поочередно половины конденсатора.
На выведенной из действия установке
водяную плотность проверяют опрессов-
кой конденсатора пневмогидравлическим
способом или с помощью флуоресцирую-
щих растворов. Предварительно целе-
сообразно опрессовать конденсатор на-
пором циркуляционного насоса, чтобы
определить характер пропусков (через
трубки или их уплотнения).
Люминесцентный метод проверки во-
дяной плотности конденсаторов и тепло-
обменных аппаратов основан на введе-
нии в паровые пространства конденса-
тора раствора вещества, обладающего
свойством флуоресцировать под дей-
ствием ультрафиолетового облучения.
Люминофором служит флуоресцеин
(С20Н12О5) или его соли, чаще всего
флуоресцеин натрия (C2oHio05Na2).
Растворы этих веществ не вызывают
коррозии и не ядовиты, легко смыва-
ются с поверхности трубных досок
холодной водой. Чистый флуоресцеин
плохо растворяется в воде; для лучшего
его растворения в воду добавляют рав-
ное ему по весу количество едкого натра
(NaOH); в случае применения флуорес-
цеина натрия необходимость в этом от-
падает.
Под действием ультрафиолетовых лу-
чей раствор, проникая через малейшие
неплотности, светится ярким зеленовато-
желтым светом при небольших концен-
трациях флуоресцеина или ярким темно-
зеленым светом. Количество флуорес-
цеина, необходимого для проведения
испытания,
^ф = СфУв г,
где Сф—концентрация флуоресцеина,
обеспечивающая достаточное
свечение раствора; по опыт-
ным данным 7—12 г/ти3;
VB — заполняемый раствором объем
аппарата, м3.
При приготовлении флуоресцирующего
раствора необходимо обеспечивать рав-
номерное распределение флуоресцеина
в воде, заполняющей паровое простран-
ство конденсатора (теплообменного
аппарата). Это может быть осуществлено
подачей концентрированного раствора
Расход флуоресцеина £ф для испытания конденсаторов
некоторых судов
Типовое судно Конденсатор г
«Ленинский комсомол» » » «Прага» — «София» «Сергей Боткин» «Дружба» «Мир» Вспомогательный Главный Главный 25 150-200 350 70 200-230 220-250
флуоресцеина при заполнении конденса-
тора водой или подачей раствора после
наполнения конденсатора на 74 его ра-
бочего объема, после чего конденсатор
заполняют водой на 100—200 мм выше
уровня фланца горловины конденсатора,
а также путем открытия линии рецир-
куляции и включением в действие кон-
денсатного насоса. Заполнение конден-
сатора (теплообменного аппарата) сле-
дует производить конденсатом с fK =
= 30-7-45° С или подогревать его паром
после заполнения.
Перед облучением трубные доски не-
обходимо обмыть пресной водой для
удаления водорослей и солевых отло-
жений; во время испытания следует
затемнять район облучения, что усили-
вает эффект свечения флуоресцеина.
Контроль водяной плотности аппара-
тов может производиться при сочетании
люминесцентного метода с их опрессов-
кой путем повышения давления воды,
заполняющей паровое пространство кон-
денсатора, до 1—2 ати при подаче сжа-
того воздуха.
Для проведения в судовых условиях
испытаний водяной плотности исполь-
зуется ультрафиолетовый излучатель,
схема которого предусматривает уста-
новку двух ламп типа УФО-4А при пи-
тании переменным током 12 в. Свето-
фильтрами служат стекла УФС-6 раз-
мером 150X75 мм (или УФС-3, КФС-4).
Загрязнение и очистка конденсаторов
Таблица 10-29
Признаки и причины ухудшения работы
конденсационной установки
Признак Вероятная причина
Повышенный нагрев о. 1. Увеличено гидравлическое сопротивление конденсатора, увеличено давление нагнета- ния циркуляционного насоса; температурный напор —в пределах нормы или незначительно повышен глаждающей воды Уменьшение расхода охлаждающей воды из-за засорения водяных камер и трубных досок конденсатора
2. Давление нагнетания выше нормального, гидравлическое сопротивление конденсатора снижено: температурный напор — в пределах нормы Уменьшение расхода охлаждающей воды вследствие неполного открытия клинкетов (клапанов) на отливном трубопроводе
3. Давление на приемной магистрали воды и гидравлическое сопротивление конденсатора понижены Уменьшение расхода охлаждающей воды вследствие засорения приемного кингстона или сеток на всасывающем трубопроводе, подсоса воздуха через сальники, износа или загрязнения крылаток рабочих колес, насоса
Признак Вероятная причина
Температурный напор выше нормального
1. Повышена разность температур отсасывае- мой смеси и охлаждающей воды на входе; нагрев охлаждающей воды несколько повы- шен; воздушная плотность удовлетворитель- ная; гидравлическое сопротивление конденса- тора несколько увеличено Загрязнение охлаждающей поверхности конденсатора
2. Переохлаждение конденсата увеличено; разность температур отсасываемого воздуха (смеси) и охлаждающей воды на входе не увеличена; скорость падения вакуума при от- ключении эжектора увеличена Значительный подсос воздуха через не- плотности вакуумной системы
3. Переохлаждение конденсата увеличено; проверка воздушной плотности не показывает повышенного подсоса воздуха (скорость паде- ния вакуума в пределах нормы) Ухудшение работы пароструйного на- соса (загрязнение трубок холодильников, недостаточная рециркуляция и повышен- ная температура конденсата, засорение паровых сеток, износ сопел, срыв сифона или засорение дренажных линий, неплот- ности или разрыв трубок и т. п.)
Признаки загрязнения конденсатора:
повышенное против нормального давле-
ние нагнетания циркуляционного на-
соса, а также увеличенные температур-
ный напор и давление в конденсаторе,
как следствие пониженных расхода и
скорости охлаждающей воды.
Способы очистки трубок и досок.
Механическая очистка произ-
водится при помощи шомполов, метал-
лических, резиновых шариков или про-
бок, проталкиваемых струей воды и сжа-
тым воздухом.
Промывка конденсатора (отложения
песка, слизи, водорослей) обратным током
воды или струей воды от пожарного
насоса при давлении 10—12 кгс!см2.
Просушка (удаление органических
отложений). Паровое пространство за-
полняют горячей водой при температуре
60—70° С и открывают лючки водяных
камер. После просушки отложения пре-
вращаются в порошкообразную массу,
которая легко удаляется потоком цирку-
ляционной воды.
Щелочение антидепоном или ка-
устической содой (удаление масляных
отложений с паровой стороны конден-
сатора). Состав раствора для щело-
чения: на каждую 1000 л емкости паро-
вого объема 200 л пресной воды, 5—6 кг
антидепона (или каустической соды) и
5 л керосина. Можно также использо-
вать раствор из смеси 40% жидкого
стекла и 60% тринатрийфосфата.
Приготовленный для щелочения
раствор заливается в паровое простран-
ство конденсатора, которое после этого
заполняется пресной водой выше уровня
верхнего ряда конденсаторных трубок.
При этом клапаны на трубопроводах,
установленных у конденсатора, должны
быть плотно закрыты, необходимо по-
ставить заглушки на трубопроводах
отсоса паровоздушной смеси и др., слить
забортную воду из конденсатора. Пар
подается по трубопроводу, подведен-
ному обычно к сборнику или снизу
конденсатора; его подачу необходимо
регулировать так, чтобы не допустить:
выбрасывания или переливания воды
через открытые верхние горловины и
вибрацию.
Раствор подогревается до темпера-
туры кипения и поддерживается в та-
ком состоянии в продолжение 8—12 ч.
После щелочения и промывки конденса-
тор (сильной струей пресной воды из
шланга) должен быть испытан на гид-
равлическую плотность.
Оптимальные режимы работы
конденсационных установок
Оптимальный (экономиче-
ский) вакуум соответствует наи-
меньшему расходу тепла (топлива) на
единицу мощности установки и разли-
чен для каждой ее нагрузки (расхода
пара) и температуры охлаждающей
воды. На оптимальную величину вакуума
оказывают влияние состояние и харак-
теристики конденсатора, теплоэнергети-
ческие характеристики главного двига-
теля (турбины, поршневой машины),
экономичность судовой электростанции
(при электроприводе насосов), способ
регулирования циркуляционных насосов
и другие факторы.
Оптимальное давление в
конденсаторе повышается с уве-
личением температуры забортной воды
Рис. 10-15. Режимный график оптимального дав-
ления в конденсаторах ГТЗА типа ТС-1 (а) и
ТС-2 (б):
а — чистый конденсатор; 1 — при 7VTr = 300 кет;
2 — при AZTr = 600 кет; загрязненный конденса-
тор; 3 — при 7VTr = 300 кет; 4 — при 7VTr =
= 600 кет; б — чистый конденсатор: 1 — в работе
один ТГ; 2 — в работе два ТГ; загрязненный кон-
денсатор: 3 — в работе один ТГ; 4 — в работе два
и паровой нагрузки конденсатора; влия-
ние осадки судна на производительность
циркуляционных насосов (при отливном
кингстоне выше ГВЛ) вызывает допол-
нительное изменение оптимального ва-
куума в грузовом и балластном пере-
ходах судна.
Оптимальное давление в конденсаторе
на всех режимах выше предельного, со-
ответствующего использованию расши-
рительной способности каналов рабочей
решетки последней ступени ТНД (см.
гл. 8).
Конденсационные установки ГТЗА
типа ТС-1 и ТС-2. На рис. 10-15 по-
строены графики, определяющие ра-
циональные границы областей работы
одного и двух циркуляционных насо-
сов (на второй скорости). Соответствую-
щие граничные температуры забортной
воды для расхода пара при трех после-
довательно включенных группах сопел
ТВД (I + II + III группы) для ТС-1 и
ТС-2 показаны в табл. 10-30.
Таблица 10-30
Граничные температуры
забортной воды (°C) для главных
конденсационных установок
Эксплуатационная
мощность (кет) или
число работающих
турбогенераторов
Состояние конден-
сатора
Чистый
Загряз-
ненный
,Ленинский комсомол'
300
600
I 20,5 I
I 18,0 |
20,0
17,5
.Прага — София'
Один
Два
I 20
I 23
15-17
21-22
Примечание. К загрязненным отно-
сятся также конденсаторы с ухудшенной
воздушной плотностью.
Ухудшение эксплуатационного состоя-
ния конденсатора, а также повышение
нагрузки турбогенератора и его эконо-
мичности приводят к перемещению гра-
ницы области использования второго
циркуляционного насоса в сторону более
низких температур забортной воды.
Выигрыш в мощности силовой уста-
новки или экономия в удельном расходе
топлива вследствие включения в дей-
ствие второго циркуляционного насоса
при £>”ом = const и /1 = 254-30° С состав-
ляет 1,10—1,50%.
Для получения ощутимого экономи-
ческого результата в эксплуатации вто-
рой циркуляционный насос следует вклю-
чать (на второй скорости) только на
номинальном режиме ГТЗА (14-11 +III
группы сопел) при температурах за-
бортной воды:
^ВКЛ = ^гр 4~ (З'4-^) С,
где /Гр — граничные температуры по
данным табл. 10-30.
Таблица 10-31
Температуры забортной воды (°C),
при которых работают оба главных
циркуляционных насоса
(вторая скорость)
Число работающих ТГ Состояние конденса- тора ГТЗА типа
ТС-1 ТС-2
Один Два Чистый Грязный Чистый Грязный >23 >22 >26 >25 >25 >20-22 >28 >26-27
При перегрузке (перегреве) электро-
двигателя главного циркуляционного
насоса, работающего на второй скоро-
сти, следует включать в работу оба
насоса на первой скорости (п=
=490 об/мин).
Экономическая целесообразность этого
режима будет иметь место для номи-
нальной мощности ГТЗА (ТС-1 и ТС-2)
при температуре забортной воды ti =
= (174-19) 4-(224-25) °C, меньшие тем-
пературы относятся к ухудшенному экс-
плуатационному состоянию конденса-
тора и наблюдаются при работе одного
вспомогательного турбогенератора.
Перевод одного главного циркуля-
ционного насоса на первую скорость
в режимах как номинальной, так и ча-
стичной мощности ГТЗА типа ТС-1 и
ТС-2 производится при tY 74-8° С.
Конденсационная установка ГТЗА тан-
кера «Мир» оборудована одним двух-
скоростным циркуляционным насосом,
прокачивающим в ходовом режиме
главный и вспомогательный конденса-
торы и масляные холодильники. При
этом работа на первой скорости обеспе-
чивает для номинального режима и
температуры забортной воды до 22—
24° С поддержание вакуума в главном
конденсаторе, близкого к экономиче-
скому. При t\ > 24° С должна исполь-
зоваться вторая скорость циркуляцион-
ного насоса.
Конденсационная установка судов
типа «Сергей Боткин» имеет главный
циркуляционный насос с непрерывным
регулированием скорости в пределах
600—680 об/мин.
Оптимальный режим соответствует
работе главного циркуляционного насоса
на минимальном числе оборотов с одно-
временной прокачкой вспомогательного
конденсатора (при полном открытии
кингстонов на всасывании и нагнета-
нии).
Переход от оптимальных параметров
конденсации при данных условиях (/ь
DK) к предельно возможному снижению
давления в конденсаторе путем повы-
шения числа оборотов насоса и отклю-
чения от него вспомогательного конден-
сатора сопровождается перерасходом
топлива (например, при /1=15° С пере-
расход составляет ~320 кг/сутки, т. е.
около 1% суточного расхода на ходу).
Рис. 10-16. Оптимальное давление в кон-
денсаторе в зависимости от температуры
охлаждающей воды и расхода пара (суда
типа „Сергей Боткин")
Снижение мощности ГТЗА из-за уве-
личения рк при переходе судна в теплые
воды может компенсироваться увеличе-
нием расхода свежего пара через ТВД
путем повышения давления в камере
второй сопловой группы, которое регу-
лируется открытием ее клапана (см.
гл. 8).
Изменение оптимального давления
конденсации в зависимости от темпе-
ратуры охлаждающей воды и расхода
пара (при плавании в грузу) показано
на рис. 10-16; там же нанесена гранич-
ная кривая, соответствующая крити-
ческим параметрам последней ступени.
Конденсационная установка глав-
ной паровой поршневой машины (суда
типа «Чулым»). Оптимальные давление
конденсации и число оборотов цирку-
ляционного насоса (с паровым приво-
дом) см. в табл. 10-33.
Таблица 10-32
Оптимальное давление
в конденсаторе ГТЗА судов
типа «Сергей Боткин»
при различных t\ (DK = 14 т/ч)
Температура забортной воды ilt °C Оптимальное давление в конденсаторе
ага мм рг. ст.
0 0,025 18,5
10 0,03 23,0
15 0,040 29,5
20 0,052 38,5
25 0,066 48,5
30 0,085 62,5
Таблица 10-33
Оптимальное давление в конденсаторе
(суда типа «Чулым»)
°C р°пт, ата л, об/мин
5 10 15 20 25 30 0,080 0,085 0,090 0,095 0,110 0,135 250 270 300 350 375 420
Примечание. Нормативы соответ- ствуют хорошему эксплуатационному со- стоянию конденсационной установки и .условию полного использования отработав- шего пара привода циркуляционного на- соса в подогревателе питательной воды.
ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Типы теплообменных аппаратов
Таблица 10-34
Классификация теплообменных аппаратов
Признак классификации Тип теплообменника Признак классификации Тип теплообменника
Назначение Конденсаторы (главные и вспомогательные, испари- тельных установок, эжекто- ров, выпара деаэратора и др.); подогреватели пита- тельной, пресной и заборт- ной воды, топлива; охлади- тели дренажа, пресной воды (в замкнутых системах охлаждения двигателей); маслоохладители, воздухо- охладители, регенераторы ГТУ; испарители забортной воды, опреснители, деаэра- торы Род теплоносителей Пароводяные, водоводя- ные, масловодяные и т. п.; газ — жидкость; газ — газ
Параметры греющего (первичного) теплоносителя Вакуумные, атмосферного (низкого и высокого) дав- ления
Конструкция (рекуператив- ные тепло- обменники) Кожухотрубный с неподвиж- ными приварными трубными решетками, одноходовой и многоходовой, вертикальный и горизонтальный; кожухо- трубный с линзовым компен- сатором, с приваренными трубными решетками, верти- кальный и горизонтальный с различным числом ходов. Кожухотрубный с подвиж- ной трубной решеткой за- крытого типа, вертикальный и горизонтальный, с четным числом ходов; кожухотруб- ный с подвижной решеткой на сальнике; секционный, пластинчатые, змеевиковые, специальные
Принцип действия Поверхностные (рекупера- тивные непрерывного дейст- вия, регенеративные перио- дического действия), смеси- тельные
Характер теплообмена Теплообменники с измене- нием агрегатного состояния одного или обоих теплоноси- телей (конденсация, кипе- ние); теплообменники, у ко- торых теплоносители не из- меняют агрегатного состоя- ния (охлаждение воды, масла, воздуха, подогрев топлива)
Форма и рас- положение трубок Прямые трубки. U-образ- ные, змеевиковые, двойные трубки (Фильда); ошипован- ные и ребристые, пластинча- тые; со спиральными труб- ками; с упругими нагрева- тельными элементами
Схема дви- жения тепло- носителей Прямоточные, противоточ- ные, с перекрестным током (однократный, многократ- ный), смешанные схемы; одноходовые, многоходовые
Конструкции
теплообменных аппаратов
Трубчатые теплообменники. Большин-
ство теплообменников имеет трубчатую
конструкцию с противоточным или мнр-
гоперекрестным движением теплоносите-
лей (рис. 10-17). При изменении агрегат-
ного состояния хотя бы одного из тепло-
носителей любые схемы движения сред
в теплообменниках принципиально рав-
ноценны.
Для поперечно-продольного обтекания
трубчатой поверхности в межтрубном
пространстве устанавливают в радиаль-
ной плоскости кольцевые или сегмент-
Рис. 10-17. Схемы теплообменных аппаратов:
7 — с двумя закрепленными неподвижными трубными досками; 2 — с подвижной трубной
доской и неподвижной крышкой; 3 — с подвижными трубной доской и крышкой; 4 — с пла-
вающей трубной доской; 5 — с U-образными трубками; 6 — элементный однотрубный типа
„труба в трубе*; 8— змеевиковый; 9 — с двумя закрепленными неподвижными трубными
досками и линзовым компенсатором
ные перегородки (см. рис. 10-17). Рас-
стояние между перегородками * = $ ,
где D3 — внутренний диаметр корпуса.
Скорость воды в трубках одного хода
W = —— м1сек,
nd^n\z
где 1F — расход теплоносителя, м?/сек\
d3 — внутренний диаметр трубки, м\
п — общее число трубок;
z — число ходов теплоносителя.
Скорость воды, м!сек\
в маслохолодильниках и топливоподо-
гревателях 0,3—0,6; в подогревателях
Рис. 10-18. Конструкция крепления трубной
доски к фланцу корпуса:
1 — фланец крышки; 2 — трубная доска; 3 —
шпилька буртиком; 4 — фланец корпуса;
5 — прокладка
питательной воды 1,0—2,0; в подогрева-
телях забортной воды ~1,5; в сальни-
ковых подогревателях 0,9—1,2.
Соединение трубных досок с корпусом.
В аппаратах с давлением до 10 кгс/см2
и демонтируемыми теплопередающими
элементами наиболее распространено
соединение, показанное на рис. 10-18.
Реже встречается крепление трубной
доски к корпусу на резьбе или сваркой.
В качестве уплотнения в многоходо-
вых теплообменниках между трубной
доской и перегородками распределитель-
ных камер ставят паронитовые про-
кладки, асбестовые промасленные шнуры,
тонкие стальные пластинки, прикреплен-
ные к перегородкам. Для уплотнения
зазоров между корпусом и попереч-
ными перегородками, приваренными
к корпусу, применяют пружинящие
кольца, а если перегородки крепятся
к трубному пучку, к их краям прикре-
пляют листы латуни толщиной 0,3—
0,5 мм, прижимаемые давлением тепло-
носителя к корпусу.
Крепление трубок — развальцовкой
(цилиндрическая, с отбортовкой, на «ко-
локольчик», с обваркой или запайкой
выступающих концов трубок, с канав-
ками в отверстиях трубной доски)
и сальниковое (для низких давлений и
температур); способом взрыва с исполь-
зованием детонирующего шнура марки
ДШ-А (ГОСТ 6196—54) с электродето-
натором ЭДВ-56 в бумажных гильзах.
Для компенсации температурных де-
формаций применяют: сальниковое кре-
пление трубок; начальный изгиб трубок;
линзовые компенсаторы на корпусе;
сальниковое или мембранное крепление
трубной доски; U-образные или змееви-
ковые трубки.
Средние величины коэффициента ли-
нейного расширения 0 и модуля про-
дольной упругости Е:
для латуни 0=18-1О~6; Е=106 кгс!см2\
для стали 0 = 12-1О~6; Е=2-106 кгс!см2.
Наиболее употребительны трубки диа-
метром от 16 до 22 мм, с толщиной
стенок 1,25—1,75 мм.
Развальцовка роликами вы-
полняется для трубок 16X1 мм и более;
закрепление трубок меньшего диаметра
производят конусными прошивками, спе-
циальной протяжкой (дорном) или ша-
ровой оправой ударного действия. При
этом имеет место деформация металла
трубки и возникновение остаточных на-
пряжений, прогиб трубок и выпучивание
трубных досок. В эксплуатации эти
явления могут привести к нарушению
плотности вальцовочных соединений.
Во избежание «подрезания» трубок
их развальцовывают на глубину не
больше чем на 5—10 мм толщины труб-
ной доски.
Качество вальцовочного
соединения или закрепления трубок
зависит от степени развальцовки, кото-
рая определяется следующей зависи-
мостью:
__dp — \
2s )
к.=
• 100%,
где d0 — диаметр отверстия в трубной
доске, мм\
d3 — внутренний диаметр трубки
после развальцовки, мм\
s — толщина стенки трубки, мм.
Для получения высококачественных
соединений следует избегать переваль-
цовки трубок, которая приводит к сни-
жению прочности и плотности соеди-
нений.
Рекомендуется производить сорти-
ровку трубок по толщине на две группы:
с минусовыми и плюсовыми допусками,
предусмотренными ГОСТом, определяя
максимальные и минимальные степени
развальцовки. При этом Кр МИн должен
составлять 5—6%.
Диаметр раздающего инструмента
=
где 6=0,034-0,07 мм.
Допуск на диаметр отверстия следует
выдергивать в пределах IV класса
точности, кромки в отверстиях притуп-
ляют с обеих сторон (радиус не менее
0,5 мм)\ чистота обработки (зенкова-
ния) отверстий в пределах V класса
точности.
Трубки должны иметь сертификат
с указанием механических свойств, дан-
ных о технологических пробах (на раз-
вальцовку, сплющивание, отбуртовку
и т. д.) и гидравлических испытаниях.
Основные требования по закреплению
трубок должны быть указаны на рабо-
чих чертежах или в ТУ.
Разбивка трубного пучка:
шахматная (ромбическая), коридор-
ная, по концентрическим окружностям
и радиальная. Минимальный шаг при
развальцовке t= (1,254-1,30) dn\ при
сальниковом креплении t=jH+ (64-9) мм.
Толщина трубной доски В > у + 5 мм;
отношение -4.— =2,54-6,0 (/ — длина
£7Тр
трубок, Dtp — диаметр трубной доски,
da — наружный диаметр трубки).
Коэффициент заполнения трубной
доски
/2
'пр = 1>1 п = 0,4 4- 0,7.
^тр
где п — число трубок в пучке.
Материал теплообменников. Кор-
пуса — сварные из стальных листов
и цветных сплавов; для маслоохлади-
телей и охладителей пресной воды — из
нержавеющей стали марок 0Х18Н12Т,
0Х1810Т или Х18Н10Т; в подогревате-
лях топлива, воды и масла — сталь 20к
или 15к; в аппаратах с плоскими труб-
ками — ЛО62-1 и МНЖ5-1.
Крышки литые и штампован-
ные: литые крышки для морской
воды — бронза АМц 9-2л; для аппара-
тов с плоскими трубками — алюминие-
вые сплавы АЛ-4, АЛ-5, АЛ-9. Чугун-
ные и стальные крышки для морской
воды имеют защитные покрытия (ас-
фальтовый лак, сурик, несколько слоев
жидкого раствора портланд-цемента).
Трубные доски в аппаратах,
использующих морскую воду, — латунь
марки ЛО62-1; для плоских трубок —
МНЖ5-1 или МЗС. Для малоагрессив-
ных теплоносителей (пар, топливо) —
углеродистые или нержавеющие стали.
Теплообменные трубки изго-
товляют: из латуней — Л68, оловяни-
стой («адмиралтейский» сплав), алюми-
ниевой; из красной меди и медноникеле-
вых сплавов. Выбор материала для
трубок обусловливается в основном кор-
розионными свойствами теплоносителей.
Таблица 10-35
Рекомендуемые материалы трубок в зависимости от вида теплоносителя, скорости
и температуры стенок трубок
Материал трубки Рабочая среда Скорость, м> сек Температура стенки, °C
Мельхиор МНЖМцЗО-1-1 Морская вода До 3 До 504-60
Медноникелевый сплав МНЖ5-1 » » До 3 » 504-60
Медь МЗС » » До 0,9 » 50ч-60
Латунь ЛО70-1 • » » До 1,2 » 504-60
Латунь Л68 Пар — конденсат До 1,8 —
Нержавеющая сталь ОХ18НЮТ Пар — масло — —
Сталь углеродистая 10 Жидкое топливо — пар — —
Жидкое топливо — конденсат — —
Примечание. Максимальная допускаемая скорость пара (насыщенного) для
перечисленных материалов не должна превышать 50 м/сек.
Теплоизоляционные, набивочные и
прокладочные материалы (см. гл. 2).
Для теплоизоляции корпусов применя-
ются: ньювель, который наносят в виде
пасты, растворенной в воде, или в сухом
состоянии в виде матрацев; совелит
(формованные плиты толщиной 30, 40
и 50 мм, шириной 170 мм и длиной
500 мм — ГОСТ 6788—62), хризотоло-
вый асбест, шнур асбестовый, алюми-
ниевая фольга, асбестовермикулитовые
плиты и др.
Таблица 10-36
Прокладки для фланцевых соединений теплообменников
и трубопроводов низкого, среднего и высокого давлений
Прокладочные материалы Предельное рабочее давление, ати Предельная темпера- тура, ЬС Толщина прокладки, мм Характеристики, рекомендации, ГОСТ
Для воды Парусина .... Пенька Кожа Резина сплошная Резина с парусино- вой прокладкой . . Картон технический Паста «Феникс» . . Пароннт У и УВ . . Паронит УВ-10 (вул- канизированный) . . Малоуглеродистая (мягкая) сталь . . . Сталь марки 1X13, 0Х18Н9Т Для пара Асбест листовой АС Асбест шнуровой сухой Паста «Феникс» . . Паронит Пароннт V . . . . Картон латексный Паронит УВ . . . Мягкая сталь . . . Медь отожжен- ная МЗ Для нефтепродуктов Картон технический Бумага чертежная 1,5 ' 3,0 3,0 3,0 6,0 16,0 25 40 40 50 250 1,5 1,5 15 40 50 50 60 100 35 10 10 50 40 40 40 60 120 200 375 375 Не ограни- чена Не ограни- чена 600 600 200 375 450 425 425 500 250 30 80 0,3-0,6 2-6 1,5-3 4-6 3 0,2-3 До 5 0,3-6 1,5-3 3-4 До 12 3-25 До 5 0,3-2 0,3-2 1-2 1-2 До 3 0,2-3 0,2-0,3 Ставится на белилах или сурике То же. Длинноволокнистая, высокосортная, в виде спле- тенных плоских колец До диаметра 500 мм. Не должна трескаться, огибая оправку диаметром, равным двойной толщине листа ТУМХП 233-Н ГОСТ 6877—54. Предвари- тельно пропитывается горя- чим . маслом Применяется в виде приго- товленной ленты или накла- дывается на металлическую сетку ГОСТ 481—58. Размеры лис- тов от 300X 4Q0 до 1200Х Х1500 мм Гофрированные или гре- бенчатые. ГОСТ 1050—60. Зубчатые или линзовые ГОСТ 5632-51 Прокладки толщиной более 4 мм ставить не рекомен- дуется ГОСТ 1779—55. Выпуска- ется квадратного и круглого сечения из скрученных ни- тей, содержащих примесь хлопка См. прокладки для воды Гофрированные ТУ/ПО МХП 233-Н. Для маслопродуктов пропитыва- ется маслом, для нефтепро- дуктов — керосином или бен- зином
Прокладочные материалы Предельное рабочее давление, ати Предельная темпера- тура, гС Толщина прокладки, мм Характеристики, рекомендации, ГОСТ
Фибра 15 80 1-1,5 ТУ НКБЛ 21 и 34-41
Паронит УВ масло* упорный 75 350 1-1,5
Резина маслостой- кая 25 200 —
Медь отожжен- ная Ml >50 200 -
Для агрессивных сред Резина кислото- щелочестойкая 1-й группы 6 50 3-6 ТУ МХП 233-Н
Целлюлоза .... Полихлорвиниловый пластикат 6 80 1-3 Пропитывается водой
6 60 1-3 ТУ МХП 2024—49
Текстолит МА . . . 25 100 1-3 ТУ МХП 488-50
Фторопласт-4 . . . 25 250 1-3 ТУ М 162—54
Свинец 6 140 2-3 ГОСТ 3778-56
Алюминий .... 25 150 1-3 ГОСТ 3549-55
Таблица 10-37
Набивочный материал для теплообменников,
арматуры и трубопроводов
Характеристика набивки Рабочая среда Предельные Форма сечения Размеры, мм
давле- ние, кгс/м* темпе- ратура, °C
Пеньковая просаленная Вода холодная и горячая 160 100 Квадрат- ная и круглая 6, 8, 10. 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42,45 и 50
Пеньковая тальковая гра- фитированная «Универсалы» То же 3 130 То же То же
Льняная просаленная «Неп- » 160 100
тун* Хлопчатобумажная > 200 100 •
Асбестовая просаленная «Специаль» Горячая вода и на- сыщенный пар 25 300 4 и те же
Асбестовая сухая То же 25 500 4 и те же
Асбестовая просаленная с графитом и медной и свин- цовой проволокой «Рацио- налы» Перегретый пар 45 400 Квадрат- ная От 6 до 38
Асбестовая просаленная с графитом, медной и свин- цовой проволокой «Циклон» То же 65 500 То же —
Коллоидальный графит » 140 510 — —
Пеньковая просаленная черная Минеральные мас- ла, нефть 65 100 Квадрат- ная и круглая От 6 до 50
Свинец Кислоты 1,5 — — —
Асбестовая, пропитанная минеральным маслом с гра- фитом «Термопласт» Перегретый пар, слабые растворы кис- лот, щелочей, газы
Протекторная защита применяется для
предохранения от коррозии деталей
и узлов теплообменных аппаратов
(табл. 10-38).
Перед установкой протектора детали
его крепления должны быть очищены,
а поверхности, находящиеся в контакте
с морской водой, зачищены до блеска
и обезжирены.
При степени износа более 50% про-
тектор должен быть заменен, малый
износ свидетельствует о его неэффектив-
ности.
трубкам пучка и распределяется между
ними с помощью коллекторов. Приме-
няются винтовые змеевики (отношение
радиуса навивки /? к радиусу трубки г,
7?/г>4) и змеевики в одной плоскости
(/?=СЗ г). Зазор между смежными вит-
ками составляет 4—9 мм. Гидравли-
ческое сопротивление в винтовых зме-
евиках больше, чем в прямых круглых
трубках.
Теплообменники из круглых трубок с
турбулизаторами (спирали из метал-
лической ленты; спирально-проволочные
Таблица 10-38
Сочетание материалов, требующих установки протекторов
Сочетание материалов Материал, подвержен- ный усилен- ной корро- зии в данной паре Рекомен- дуемый материал протектора Применение защиты
1 2
а) Углеродистая низколегированная сталь; б) чугун Цветные сплавы 1а ЦА2 Применяется, если кон- струкция ответственная (при соотношении поверхности сплава, находящегося в кон- такте, < 2)
а) Углеродистая или низколегированная сталь; б) чугун Нержавею- щие стали 1а ЦА2
Бр.ОШО-2 Бр.АМЦ9-2 Нержавею- щая сталь 1 и2 Ст. 3 Обязательна во всех слу- чаях
Бр. АМЦ9-2Л Мельхиор МНЖ Мц 30-1-1 1 ЦА2 Применяется, если S брон- зы <2 s мельхиора
Медь МЗС Нержавею- щие, хромо- никелевые стали 1 Ст. 3 Применяется, если отно- шение поверхности 1-го спла- ва к поверхности 2-го кон- тактного сплава <2
Латунь ЛО62-1 МНЖ5-1; Мельхиор МНЖ МЦ 30-1-1 1 ЦА2; Ст. 3 Применяется, если отноше- ние поверхности 1-го сплава к поверхности 2-го сплава <2
Сплав МНЖ5-1 Нержавею- щие хромо- никелевые стали 1 Ст. 3
Теплообменники змеевикового типа
(см. рис. 10-17) применяются, когда
один из теплоносителей находится под
высоким давлением (подогреватели пи-
тательной воды, топлива и масла), он
направляется по параллельно идущим
турбулизирующие дисковые шайбы)
используются, когда один из теплоносите-
лей (мазут, масло) имеет худшие тепло-
передающие свойства, чем другой (вода,
пар), а также для интенсификации тепло-
обмена у эксплуатируемых теплообмен-
ников на вязких жидкостях (подогрева-
тели мазута, маслоохладители). Тепло-
производительность аппаратов можно
значительно увеличить, закрепляя тур-
булизаторы в трубках с помощью пайки,
обеспечивающей на-
Рис. 10-19. Секция
пластинчатого теп-
лообменника (т х
,Красноград“) с
гофрами в „елку*
дежный тепловой кон-
такт. Для этого по-
верхность трубок лу-
дят, а после уста-
новки в них турбули-
заторов нагревают.
Теплообменники из
круглых трубок с
внешним оребрением.
Пластинчатое ореб-
рение интенсифици-
рует теплообмен и
увеличивает поверх-
ность со стороны теп-
лоносителя с худ-
шими теплопередаю-
щими свойствами.
Пластины — ребра
(толщиной 0,5 мм,
шаг 3,5 мм) припаи-
вают к трубкам мяг-
ким припоем.
Теплообменники из
плоских трубок при-
меняются в качестве
охладителей воздуха,
воды и масла, подо-
гревателей. Трубки
имеют различную фор-
му: гладкие или с лун-
ками (диаметр 5 мм,
глубина 2 мм), тур-
булизирующими ре-
шетками. Трубные
доски — со штампо-
ванными или фрезе-
рованными пазами. Заделка плоских
трубок в трубной доске — развальцовкой
при помощи специальной оправки с пред-
варительной полудой концов трубок
свинцово-оловянистым припоем. Уста-
навливаются сегментные или кольцевые
перегородки.
Теплообменники пластинчатого типа
(рис. 10-19) представляют собой набор
фасонных пластин (латунь, мельхиор,
нержавеющая сталь и др.), на поверх-
ности которых выштампованы канавки
или выступы различной конфигурации
(горизонтальные или вертикальные;
гофры различной формы, чаще — шев-
ронные).
Пластины омываются с одной стороны
греющим (охлаждаемым) теплоносите-
лем, а с другой — нагреваемым (охлаж-
дающим). Гофрировка пластин в виде
«елки» и противоположное расположе-
ние гофр у соседних пластин обеспечи-
вают дополнительную жесткость конст-
рукций, что допускает работу аппарата
при высоких давлениях, до 25 ати;
в конструкциях с горизонтальными гоф-
рами— до 5 кгс!см2 (маслоохладители).
Схемы течения теплоносителей в аппа-
ратах различны, с противотоком. По-
лости теплоносителей разделены рези-
новыми прокладками, которые устанав-
ливают на клею в специальных пазах.
Каждая пластина имеет четыре отвер-
стия для подвода и отвода теплоноси-
телей.
Преимущества аппаратов этого типа;
компактность, возможность изменять
поверхность теплообмена, в зависимости
от условий эксплуатации — путем изме-
нения числа пластин, расстояния между
ними (3—5 мм) или схемы потока; лег-
кость разборки и сборки для очистки и
ремонта. Недостатки — наличие боль-
шого количества уплотнений, через ко-
торые теплоноситель может протекать
из одной полости в другую.
Пароводяные поверхностные
подогреватели
В зависимости от использования подо-
греваемой воды поверхностные подогре-
ватели разделяются на подогреватели
питательной воды (ППВ), подогреватели
забортной воды с прямыми трубками
(ПЗВ), водонагреватели санитарно-
бытовых нужд (типы ВС, ВБ, ВЕА),
а также на скоростные змеевиковые и
емкостные (только для подогрева прес-
ной воды).
ППВ — водотрубные, многопроточные
(2—8 ходов); с расположением пере-
городок в водяных камерах по хордам
или радиусам; 4—6 и больше ходов
греющего пара; трубки: прямые с дву-
сторонней вальцовкой, U-образные, зме-
евиковые. Применяются подвижные
трубные доски.
Для ППВ используют трубки из
аустенитных нержавеющих сталей с со-
держанием никеля до 35—40%, из угле-
родистых и низколегированных сталей;
для ПЗВ — коррозионноустойчивые в
среде морской воды металлы и сплавы,
при разнородных материалах предусмат-
ривается протекторная защита (см.
табл. 10-38). Поверхность нагрева ППВ
ориентировочно соответствует норме:
900—1100 л/ч на 1 м2.
Начинают применяться трехсекцион-
ные ППВ, где вода подогревается по-
следовательно в секциях: переохлажде-
ния конденсата, конденсационной и па-
роохладительной.
Коэффициент теплопередачи состав-
ляет 2000—4000 ккал/лг-ч, но может
значительно снижаться при плохом от-
воде воздуха и образовании застойных
зон. Разность температур греющего пара
Рис. 10-20. Изменение темпе-
ратурного напора в поверхно-
стных подогревателях (а/0 —
температурный напор номи-
нальный)
и воды на выходе (температурный на-
пор) для подогревателей паросиловых
установок с поршневыми машинами
составляет 5—9°, для турбинных уста-
новок — 3—6° С; с уменьшением на-
грузки турбины и расхода конденсата
через подогреватель температурный на-
пор снижается (рис. 10-20). При отклю-
чении отдельных подогревателей их на-
грузка может быть воспринята следую-
щими по ходу воды подогревателями.
Герметичность аппарата должна ис-
ключать протечки между отдельными
ходами воды, а также между водой и
паром. Серьезной аварией, создающей
большую опасность для турбины, яв-
ляется разрыв трубок. Понижение давле-
ния пара в ступени отбора может вы-
звать мгновенное парообразование и
бросок воды в турбину. Разрывы трубок
вызываются вибрацией, коррозией и эро-
зией, гидравлическими ударами или
чрезмерными внутренними напряже-
ниями материала.
На линиях отборов установлены не-
возвратные клапаны (захлопки). Подо-
греватели высокого давления (ПВД)
должны быть снабжены автоматическими
устройствами для отключения пли уси-
ленного дренажа при аварийном пере-
полнении подогревателя.
Каждый водоподогреватёль должен
быть оборудован контрольно-измеритель-
ными приборами для определения тем-
пературы, давления, уровня конденсата,
а иногда и его расхода.
Система отвода конденсата. При кас-
кадной схеме часть конденсата при по-
ступлении в подогреватель более низ-
кого давления вскипает и испаряется.
Если дренаж подводится в нижнюю
часть подогревателя, возможно образо-
вание застойных зон с повышенным со-
держанием воздуха и ухудшение тепло-
обмена.
Переохлаждение конденсата можег
быть полезным или вредным в зависи-
мости от схемы его отвода. При каскад-
ной схеме переохлаждение конденсата
выгодно, так как тепло переохлаждения
используется в ступени более высокого
давления. При установке охладителя
дренажа переохлаждение конденсата
в подогревателе, перед которым нахо-
дится охладитель, должно быть мини-
мальным.
Подогреватели забортной воды (ПЗВ)
применяются как теплообменники в си-
стеме мойки танков и рассчитываются
обычно на подогрев забортной воды до
85° С. Забортная вода проходит после-
довательно через охладитель конденсата
и подогреватель, откуда поступает в тру-
бопровод мойки танков. Подогреватели
снабжены поплавковым регулятором
уровня и термостатическим регулятором.
Применяются U-образные трубки (dn =
= 25,4 мм)\ скорость воды 1—1,2 м!сек.
Сальниковые подогреватели применя-
ются с эжекторами отсоса уплотняю-
щего пара. В подогреватель отсасы-
вается 3—6 м3/мин сухого воздуха и
25—50 кг/ч пара турбин. Распространение
имеют сдвоенный подогреватель с U-об-
разными трубками и общей водяной
камерой, многоходовой подогреватель
с прямыми трубками и подогреватель
с двойными трубками. Иногда сальни-
ковые подогреватели совмещаются с по-
догревателями питательной воды, со-
ставляя их отдельную полость.
Конденсатоотводчики. Простейшими
конденсатоотводчиками являются под-
порные шайбы (давление пара до 5 ага).
Термостатические конденсатоотводчики
периодического действия с сильфоном
применяются для низких (до 0,9 кгс/см2)
к средних (до 7 кгс!см2) давлений.
В практике встречаются различные
типы конденсатоотводчиков: периоди-
ческого действия с открытым поплавком
(системы «Симплекс» и «Рапид»), с за-
крытым поплавком и скользящим золот-
ником, с поворотным золотником и др.
Неполадки в работе ППВ и конденсатоотводчиков
Таблица 10-39
Неполадки в работе подогревателей питательной воды
Признаки Причина Способ устранения
Температурный напор выше нормы (4—6° С) Загрязнение подогревателя Очистить подогреватель
Присутствие воздуха в па- ровом пространстве; протеч- ки воды в камерах Устранить неплотности у подогревателя, трубопрово- дов и арматуры, находя- щейся под вакуумом, не- плотности между трубными досками и перегородками камер. Обеспечить непрерыв- ный отвод воздуха
Недостаточный нагрев воды в подогревателе при нор- мальном температурном на- поре Дросселирование пара в линиях отбора Устранить дросселирование пара в отборах
Переполнение парового пространства Увеличить пропускную спо- собность конденсатоотвод- чика, установить водомерное стекло для контроля уровня конденсата
Недостаточный нагрев пи- тательной воды Загрязнение подогревателя Очистить подогреватели
Присутствие воздуха в па- ровом пространстве подогре- вателей Устранить неплотности и обеспечить отвод воздуха
Уменьшение поверхности нагрева из-за затопления конденсатом Увеличить пропускную спо- собность конденсатоотвод- чика
Протечки воды из неплот- ностей камер, воздушные «мешки» в водяном про- странстве подогревателя Устранить неплотности по водяной стороне, продуть водяные камеры
Неправильный выбор по- верхности нагрева, большое число заглушенных трубок Заменить заглушенные трубки или подогреватель
Признаки Причина Способ устранения
Повышение (против нормы) нагрева в подогревателе низ- Перетекание «пролетного» пара из-за неисправного дей- ствия конденсатоотводчиков Устранить неисправности конденсатоотводчиков
кого давления с одновремен- ным уменьшением нагрева в подогревателе высокого давления Отсутствие ограничитель- ных шайб или вентилей на линиях каскадного отвода паровоздушной смеси Установить ограничитель- ные шайбы на линиях от- вода воздуха или вентили для регулирования отсоса паровоздушной смеси
Примечание. При ухудшении действия подогревателя низкого давления (ПНД) заметно снижается экономичность установки. Выключение ПНД из действия на судах типа «Ленинский комсомол» в режиме полного хода приводит к пере- жогу 1—1,2 т топлива в сутки.
Неполадки в работе конденсатоотводчиков
Таблица 10-40
Признаки Причина
Горшок пропускает пар: из контрольной трубки идет пар 1) Открыт или пропускает обводной вен- тиль; 2) неплотность поплавка или скопление в нем грязи; 3) горшок установлен наклонно
Горшок переполняется конденсатом: воз- можны гидравлические удары, из кон- трольной трубки поступает вода 1) Недостаточна производительность горшка; 2) под поплавком скопилась грязь; 3) поплавок слишком легок; 4) засорены отверстия клапана
Горшок не работает: конденсат не посту- пает, подводящая труба холодная 1) Горшок включен неправильно или не рас- считан на установленное давление; 2) клапан прикипел к седлу; 3) под поплавком скопилась грязь
Деаэраторы и химическое
обескислороживание
Деаэраторы применяются распили-
вающе-смесительного типа с рабочим
давлением пара 1,2—3 ата и выше.
Количество выпара составляет 1% про-
изводительности деаэратора или ~ 6%
количества греющего пара.
Объем аккумуляторного бака рассчи-
тывается на запас для питания котлов
Рис. 10-21. Количество растворенного в воде
воздуха и кислорода при различных темпера-
туре воды и давлении над ее поверхностью;
------ воздух;-------кислород
в продолжение 12—18 мин. Удельная
тепловая нагрузка парового объема со-
ставляет 800—1000 тыс. ккал/м3-ч. Де-
аэраторы ДСРС 105/23 (танкеры типа
«Прага») и ДСРС 70/2,3 (суда типа
«Ленинский комсомол») распыливающе-
смесительного типа (числитель обозна-
чает максимальную производительность,
т/ч, знаменатель — давление деаэрации,
ата). Наибольший рабочий объем
ДСРС 70/2,3 14 м3, аварийный запас
воды 6 м3. Рабочий объем деаэратора
на танкере «Мир» 20 ле3, поверхность
конденсатора выпара 6,5 ле2, рабочее
давление 2 ата.
Внутри деаэрационной головки рас-
положены распыливающие устройства,
направляющий цилиндр и конус, а также
автоматический разбрызгивающе-смеси-
тельный клапан, который связан с ма-
сляным демпфером. Распыливающее
устройство имеет 8 регулируемых фор-
сунок с пружинной нагрузкой, разде-
ленных на 4 группы, открывающиеся
последовательно в зависимости от на-
пора воды. Кольцевой зазор клапана по
гнезду ~0,1 мм. Причины неполадок
в работе деаэратора и повышенного со-
держания кислорода в питательной
воде: расстройства системы регулирова-
ния, неудовлетворительное действие кла-
панов распиливания, их подвижных
элементов и сочленений, конденсатора
выпара (загрязнение, нарушение плот-
ности, колебания расхода воды и др.).
Рис. 10-22. Содержание кислорода в воде
в зависимости от степени подогрева
Количество растворимого в воде газа
зависит от его физических свойств, пар-
циального давления над водой и темпе-
ратуры воды (рис. 10-21). При давле-
нии в котлах свыше 20 ата допустимое
содержание кислорода в питательной
воде составляет 0,03—0,05 мг/л.
Значительное влияние на содержание
растворенного кислорода имеет степень
недогрева воды до состояния кипения
(рис. 10-22).
Устойчивая работа деаэратора обеспе-
чивается при автоматическом регулиро-
вании и при соблюдении следующих
условий:
изменения расхода воды, поступаю-
щей в деаэратор, и ее температуры
должны быть постепенными;
подача пара должна регулироваться
соответственно изменению расхода и
температуры поступающей воды, чтобы
поддерживать постоянной температуру
подогрева воды и возможно меньший
ее недогрев до кипения (рис. 10-23).
Химическое обескислороживание пита-
тельной воды осуществляется гидрази-
ном, который выпускается промышлен-
ностью в виде гидразин-гидрата N2H4X
X Н2О и гидразин-сульфата N2H2 • H2SO4.
Гидразин-гидрат представляет собой
жидкость, которая токсична при концен-
трациях N2H4 выше 40%, склонна к вос-
пламенению. Доставляется и хранится
Рис. 10-23. Зависимость содержания кислорода
от температуры воды / и степени недогрева
в деаэраторе
повышается; гидразии-гидрат не дает
увеличения солесодержания; кроме свя-
зывания О2, он восстанавливает Ре20з
и СиО.
Гидразин вводится в виде 0,5%-го
раствора при помощи обычных доза-
торов непосредственно в котел или в ли-
нию всасывания конденсатного насоса.
Водоводяные теплообменники
Охладители дренажа, пресной воды
в двухконтурной системе охлаждения
дизелей; охладители конденсата грею-
щего пара подогревателей включаются
в тепловую схему для понижения тем-
пературы дренажей и уменьшения по-
тери тепла при их отводе в конденсатор
или сборную цистерну. Иногда горячие
дренажи используются в подогрева-
телях топлива.
В дизельных установках применяются
кожухотрубные охладители пресной
воды цилиндров, поршней и форсунок
(табл. 10-41); забортная вода проходит
внутри трубок, а пресная вода обтекает
трубки снаружи, направляясь сегмент-
ными или кольцевыми перегородками.
Реже устанавливаются пластинчатые
водоохладители (теплоходы «Белорецк»,
«Красноград», «Новгород» и др.).
Для предупреждения и удаления
накипи и продуктов коррозии в закры-
тых системах охлаждения двигателей
используются антикоррозионные масла,
хроматные смеси (бихромат натрия или
калия, раствор Корекса в смеси с каль-
цинированной содой, нитритом натрия).
Применяют также защитные присадки
иностранных фирм: DM, Shell Dromus
oil В 1%, Dromus oil D и др. (см. гл. 6).
в герметизированной таре из нержавею-
щей стали. Гидразин-сульфат — твердое
вещество, негорючее, доставляется и хра-
нится в деревянной таре. Реакция обес-
кислороживания воды:
N2H2 h О2 -> 2Н2О -HN3.
На 1 мг растворенного О2 необходимо
1,6 мг N2H4-H2O или 4 мг N2H4-H2SO4.
Максимальная скорость реакции дости-
гается при pH = 9-г-11. Полное исчез-
новение О2 происходит через 2—3 сек
после ввода гидразина. При вводе гид-
разин-сульфата солесодержание воды
Воздухоохладители
Наддувочный воздух охлаждается за-
бортной или пресной водой (водовоз-
душные охладители). Характерной осо-
бенностью водовоздушных охладителей
является применение плоских или ребри-
стых трубок.
Температура наддувочного воздуха за
воздухоохладителем обычно 30—35° С,
в тропиках 35—40° С.
Понижение температуры воздуха со-
ставляет 25—50° С; температурный на-
пор 8—12°. Мощность двигателя повы-
шается на 2—3% на каждые 10° охлаж-
дения воздуха.
Технические данные охладителен воды
Си
Название судна Фирма- изготовитель Мощность главного двигателя, э. л. с. Насосы пресной воды охлаждения поршней Охладители пресной воды
цилиндров поршней форсунок
Количество | Производитель- ность, Л(3/Ч Напор, м вод. ст. Мощность, л. с. Количество 1 Тип Общая поверх- ность, М’ Количество Тип Общая поверх- ность, Л(2 Количество Тип Общая поверх- ность, ж2
«Елгава» .Бурмейстер и Вайн“ 2 900 Отсутствуют 2 Трубча- тые 164 Отсутствуют Отсутствуют
«Котласлес» То же 2 900 я 1 1 То же 180 140
«Вытегралес» 4 600 я 1 140 *
«Бобруйсклес» «Полтава» «Бежица» «Тикси» «Омск» «Белорецк» 5 450 7 250 8 750 10 000 10 800 12 600 - 2 1 1 1 2 2 Пластин- чатые 200 240 280 360 400 • Трубчатые 7,4
«Фрязино» „Зульцер- 2 400 2 Трубча- тые 66 2
«Волголес» То же 4 500 2 Т о же 70 я 1 1 То же 3,7
«Александровск» 6 300 я 2 я 200 160 200 — 1 10
«Симферополь» «Муром» 7 800 9 000 2 ' 90 40 19 2 2 2 Трубча- тые 80 2 8
«Красноград» 9 000 2 90 40 13,8 2 Пластин- чатые 170 2 Пластин- чатые 78 1 Пластинчатые 4
«Луганск» 15 300 2 200 45 45 2 Трубча- 400 2 Трубча- 200 1 Трубчатые 6
тые тые То же
«Лисичанск» 16 200 2 180 40 36,5 2 То же 335 2 То же 180 1 5
«Шенкурск» «Углеуральск» «Дубно» МАН МАН МАН 3 250 4 700 5 400 Отсутствуют 1 2 2 Трубча- 50 200 200 Отсутствуют 1 1 Трубчатые 76 5
тые То же
«Архангельск» «Арагви» МАН МАН 6 300 7 250 2 2 То же 2L0 > 1 1 8
«Выборг» МАН 8 150 1 2 м 320 я 1 я 6,5
«Лениногорск» ,Фиат“ 8 000 • 3 - 360 - 1 я 3
«Адлер» , Сторк “ 9 400 1 138 Отсутствую! г
Основные параметры воздухоохладителей
Марка двигателя Л' , л, Температура воздуха, °C Темпера- тура воды до охлади- теля, °C Давление воздуха Сопротив- ление воздухо- охладите- ля, кгс! см*
Л. с. об мин до охла- дителя после охлади- теля до охла- дителя, кгс1см*
5Д50 МАН K9Z 78,140С П р и м е ч 160—240 ккал! 1 100 12 000 а и и е. Т1 ж2•ч • °с. : 740 119 <п охлади! За воздухос 79 58 еля — водо! >хладителем 30 22 юздушный; устанавли 18 11 коэффицш вается влаг 1,54 1,52 ент теплоп оотделитель 0,0150 0,0156 передачи
Маслоохладители
В циркуляционных системах смазки
маслоохладители должны поддержи-
вать необходимую вязкость масла при
наиболее высокой температуре охлаж-
дающей воды.
По нормам МСП (нормаль ОН9-487-64
«Аппараты теплообменные кожухотруб-
ные* с прямыми трубками судовые»)
маслоохладители рассчитываются для
температуры охлаждающей воды /1 =
= 20° С, температуры масла на входе
/М1 = 55°С и на выходе /М2=35°С (при
6 =30° С; /м2=414-45°С); в циркуляци-
онных системах смазки двигателей внут-
реннего сгорания с 70 до 60° С; в систе-
мах смазки турбин с 60—70° С до
- 45—55° С.
Поверхности охлаждения составляют
0,5—1 м2 на 1 м3/ч производительности
масляного насоса. Главные маслоохла-
дители серийных турбоходов (суда типа
«Ленинский комсомол», «Прага») гори-
зонтальные с прямыми трубками, по-
верхности охлаждения 223 м2 и 260 ж2;
для турбогенераторов — 10—12 ж2.
Расход охлаждающей воды 1,5—2 ж3
на 1 м3 охлаждаемого масла (при /в =
= 284-29° С) или (для ГТЗА) 6—15%
расхода ее на главный конденсатор.
Температура масла регулируется расхо-
дом воды или байпасированием части
масла мимо холодильника.
Поверхности маслоохладителей ди-
зельных установок: без охлаждения
поршней 0,02 м2/л. с., с охлаждением
поршней 0,038 м2/л. с.
Поверхности маслоохладителей, уста-
новленных на теплоходах, зависят от
мощности главного двигателя и типа
установки (см. табл. 10-43).
Типы маслоохладителей: кожухотруб-
ные многопроточные с круглыми (пря-
мыми, U-образными) и плоскими (глад-
кими или с лунками) трубками. Ди-
аметры трубок: 8/10, 10/13, 14/16,
15/17 жж. По нормам МСП (ОН9-487—64)
предусмотрены размеры трубок: 10X1,2
(при р > 25 кгс/см2), 10X1 и 16X1.
Применяются одинарные или двойные
трубные доски.
На некоторых типах вспомогательных
двигателей (ДГ) установлены масло-
охладители штыкового типа с пластин-
чатыми элементами.
В целях лучшего действия маслоохла-
дителя из него удаляют пары масла,
для чего соединяют трубкой (d=25 мм)
корпус охладителя и масляную ци-
стерну.
Масло перекрестно или продольно
омывает трубки, в которых одним или
двумя ходами протекает охлаждающая
вода (рис. 10-24). Трубки развальцо-
ваны, для плотности вальцовочные сое-
динения иногда пропаивают; применя-
ется подвижная трубная доска на
сальнике (два кольца уплотнения и рас-
порное кольцо). Для повышения скоро-
сти масла и полноты омывания, преду-
преждения вибрации и прогиба трубок
перегородки устанавливаются с мини-
мальным зазором (0,4—0,5 мм) между
ними и корпусом или уплотняющими
кольцами; зазор между отверстиями
перегородок и трубками ^0,1 мм.
С увеличением зазора между корпусом
и перегородкой до 1 мм теплопередача
снижается примерно на 15—17% (по
сравнению с монтажным зазором 0,4 мм).
Скорость охлаждающей воды 0,3—
0,6 м/сек\ масла — 0,4—1,0 м/сек. Гидра-
влические сопротивления: по воде 0,20—
Таблица 10-43
Технические данные маслоохладителей и подогревателей сепараторов
Название судна Фирма Мощность, э. л. с. двигателя Маслоохладители Подогреватели сепараторов
Количество 1 Поверхность, Тип Количество Поверхность, Тип
«Елгава» .Бурмейстер и Вайн“ 2 900 2 164 Трубча- тые 1 1 Парбвые
«Котласлес» То же 2 900 1 80 2 1 а
«Вытегра лес» 4 600 1. 140 1 — а
«Бобруйсклес» 5 450 2 140 1 —
«Полтава» в 7 250 1 200 1 1,4 Паровые
«Бежица» • 8 750 1 240 1 1.4 а
«Тикси» в 10 000 2 280 1 —
«Омск» 10 800 2 360 1 3 а
«Белорецк» 12 600 2 230 Пластин- чатые 1 — •
«Фрязино» .Зульцер* 2 400 2 66 Трубча- тые 1 3,7 *
«Волголес» • 4 500 2 70 - 2 —
«Александровск» • 6 300 2 183 а 1 —
«Симферополь» а 7 800 2 200 а 2 5 Паровые
«Муром» а 9 000 2 40 — 2 5 а
«Красноград» • 9 000 2 50 Пластин- чатые 1 1 12 12КВ Электрические
«Луганск» • 15 300 2 200 Трубча- тые 1 7 Паровые
«Лисичанск» а 16 200 2 200 2 7
«Шенкурск» МАН 3 250 2 140 2 5 а
«Углеуральск» МАН 4 700 1 40 а 2 6 а
«Дубно» МАН 5 400 2 37 2 6 —
«Архангельск» МАН 6 300 2 — • 1 18КВ Электрические
«Арагви» МАН 7 250 1 40 а 2 6 Паровые
«Выборг» МАН 8 150 2 42 а 2 6,5 а
«Лениногорск» «Фиат* 8 000 2 340 а 2 10 а
«Адлер» .Сторк* 9 400 2 150 • 2 3
0,25 кгс/см2, по маслу 0,7—1,0 кгс[см2.
Коэффициент теплопередачи 150—
450 ккал/м2-ч-°С.
Корпус маслоохладителей делают
сварным из стали, камеры и крышки —
из низколегированного чугуна, или «пу-
Рис. 10-24. Схема движения теплопоси те-
лей при применении различных пере го-
родок:
а — неперекрывающие перегородки коль-
цевого типа; б — неперекрывающие пере-
городки сегментного типа; в — продоль-
ные перегородки
шечного» металла; трубные доски — из
катаной морской латуни или стальные.
Трубки — из обычной, алюминиевой
или адмиралтейской латуни, или медно-
никелевых сплавов, иногда — стальные;
перегородки из стали.
Комбинированные масло-, водоохлади-
тели для двигателя с циркуляционной
системой смазки и замкнутой системой
плитах. Каналы, образованные на пла-
стинах, сгруппированы таким образом,
что по одной части каналов движется
масло, а по другой — охлаждающая
вода (проточное или перекрестное дви-
жение теплоносителей).
Удельная поверхность составляет
200—300 м2/м3} допустимое рабочее
давление — 5 ати и выше.
Рис. 10-25. Комбинированный масловодоохладите.ть:
1 — вход пресной воды; 2 — выход забортной воды; 3 — выход пресной воды; 4 — выход масла;
5 — вход забортной воды; 6 — перепуск забортной воды: 7 — вход воды
охлаждения воды (рис. 10-25). В них
температура масла и пресной воды ре-
гулируются терморегулятором за счет
перепуска забортной воды.
Пластинчатые маслоохладители фирмы
«Де-Лаваль» (суда типа «Белорецк»,
«Красноград», «Новгород» и др.) со-
ставлены из набора штампованных гоф-
рированных пластин нержавеющей стали
толщиной 1—1,5 мм, уплотненных рези-
новыми прокладками и стянутых на
связях, которые закреплены в опорных
Тепловая характеристика маслоохла-
дителей. Охлаждение масла
Д/ / / — Qм
— ГМ1 fM2 — IV/ _ •
МСМ
Количество отводимого тепла
(рис. 10-26).
_ 6322V (1-<)
VM
ккал{ч.
гм
Рис. 10-26. Количество тепла QM, отводимого в
маслоохладителе'МО-260 ГТЗА типа ТС-2:
/-^ = 0,96; 2-^ = 0,97
^мг — температура масла за охла-
дителем, °C;
G—температура охлаждающей
воды, °C;
k — коэффициент теплопередачи,
ккал/м2-Ч'°С;
F — поверхность охлаждения, м2;
Wb, №м—расход воды и масла, м3/ч;
Св, си—теплоемкость воды и масла;
ув, ум—удельный вес воды и масла,
кг)м3\
т1м = 0,964-0,97 — условный к. п. д.,
учитывающий общий отвод
тепла в маслоохладителе.
Рис. 10-28. Температура масла па выходе в за-
висимости от расхода и температуры охлаж-
дающей воды (МО-260, ГТЗА-ТС-2, номи-
нальная мощность)
Расходы воды: 1 — Ов = 50 т,ч; 2 — GB =
= 100 т/ч; 3 — Gg = 200 т/ч; — т)м = 0,96;
-------------------\м=°’97
Характеристики маслоохладителей
строят по уравнению (см. гл. 4)
Лма — + Ом
0,35
W ВСв'(в
0,35 \
Гмсм7м /
где /mi — температура масла на входе,
щую способность с параметрами, изме-
няющимися в эксплуатации в зависи-
мости от температуры и расхода
охлаждающей воды. Расход воды
с уменьшением нагрузки и числа обо-
ротов ГТЗА резко снижается.
Пользуясь характеристикой (рис. 10-28),
можно определить эксплуатационное со-
стояние маслоохладителя и степень его
загрязнения. Тепловая характеристика
МО-260 (см. рис. 10-28) показывает на-
личие избыточной поверхности и разме-
ров маслоохладителя.
Подогреватели топлива
Для котельного топлива тяжелых сор-
тов применяются две-три ступени паро-
вого и дренажного подогрева в цистер-
нах и подогревателях (от 2 до 4);
используются растопочные электроподо-
греватели. При подогреве вязкость ма-
зута составляет 3,5—4° ВУ, температура
подогрева — 90—110°С (см. гл. 5). Подо-
греватели многоходовые (4 и больше,
ходов) с прямыми или спиральными
трубками. Топливо проходит внутри
трубок, а греющий пар — снаружи. По-
верхность нагрева составляет 3—5 м1
на 1 т часовой производительности.
Среднее эксплуатационное значение
коэффициента теплопередачи 100—
120 ккал1м2• ч• °C (см. гл. 4).
Типы кожухотрубных подогревателей
топлива: секционные с оребрением
(ПТС), с U-образными трубками (ПТК,
ПН), с прямыми трубками с неподвиж-
ной и плавающей трубной доской,
(иногда — с ретардерами), змеевико-
вые — СПН-2 или- 4, ЦПКБ-3, фирмы
«Тодд» и др.; ошипованные (фирма
«Сунрод», суда японской постройки).
На дизельных установках применяются
топливоводоподогреватели штыкового
типа. Обтекание трубок греющим паром
поперечное.
В конструкции подогревателей с U-об-
разными и прямыми трубками уста-
навливают сдвоенные трубные доски,
чтобы исключить смешивание рабочих
сред (пар, топливо) при нарушении
вальцовки трубок.
Подогреватели СПН и ПН с прямыми
трубками (нормаль ОН9-25—57) при-
годны для подогрева сравнительно
маловязкого топлива. Трубчатые подо-
греватели типа СНП-1 (с прямыми
трубками малого диаметра) предназна-
чены для высоковязких топлив.
Таблица 10-44
Технические данные подогревателей топлива
Название судна Фирма Мощность двигателя, э. л. с. Подогреватели тяжелого топлива главных двигателей
Количе- ство Поверх- ность, м* Тип
«Елгава» .Бурмейстер 2 900 1 Паровые трубчатые
и Вайн"
«Котласлес» То же 2 900 1 2 То же
«Вытегралес» 4 600 1 3 >
«Бобруйсклес» • 5 450 1 — »
«Полтава» 7 250 1 Отсуп 'ствуют
«Бежица» - 8 750 1 4 Паровые трубчатые
«Тикси» - 10 000 1 — То же
«Омск» 10 800 1 6 >
«Белорецк» 12 600 1 — >
«Фрязино» .Зульцер" 2 400 2 — Паровые трубчатые
«Волголес» 4 500 2 7 То же
«Александровск» 6 300 Отсутствуют
«Симферополь» 7 800 2 — Паровые трубчатые
«Муром» 9 000 1 к 7 То же
«Красноград» 9 000 1 12
«Луганск» - 15 300 1 8 Паровые трубчатые
«Лисичанск» - 16 200 2 — Сунрод
«Шенкурск» - 3 250 — —
«Углеуральск» 4 700 Отсутствуют
«Дубно» - 5 400 »
«Архангельск» МАН 6 300 »
«Арагви» 7 250 1 6 1 Паровые трубчатые
«Выборг» - .8 150 1 4 То же
«Лениногорск» .Фиат" 8 000 Отсутствуют
«Адлер» .Сторк" 9 400 2 1 ” । Паровые трубчатые
Таблица 10-4$
Технические данные
топливоподогревателей ПН-30 и ПН-48
(танкеры типа «Прага» и «София»)
Технические данные Тип подогревателя
конден- сатный паровой
Производительность, -8000
кг/ч Давление топлива, 5000
кгс/см2 Поверхность нагре- Ю
ва, м2 ...... Диаметры трубок. 30 48
мм 17/13 17/13
Число трубок . . . Материал трубок 320 320
Сталь
Число диафрагм . . Число ходов по 5 4
топливу Расстояние между трубными досками, 7 7
мм Вес, кг: 1775 2850
сухой в рабочем состоя- 1390 1170
нии 1680 1950
Примечание. В конденсатном подо-
гревателе установлены продольные гори-
зонтальные перегородки (5), подвод кон- денсата снизу.
топлива на входе и выходе t2‘. давле-
ние греющего пара рп, температурный
напор на выходе топлива д/, гидравли-
ческое сопротивление подогревателя Др.
Необходимое увеличение давления грею-
щего пара при заданных расходе и тем-
пературах топлива на входе и выходе
является следствием загрязнения по-
верхности нагрева. Контроль за дей-
ствием подогревателей — по разности
температур мазута на выходе и входе,
температурному напору на выходе. Экс-
плуатационные характеристики (рис.
10-29) топливоподогревателей типа
ПН-40 (Гтп=40 л/2, суда типа «Ленин-
ский комсомол») определяют зависи-
мости давления греющего пара ра (при
подогреве мазута до ?2=Ю0°С) от за-
данного расхода топлива, его темпера-
туры на входе 6 и коэффициента за-
грязнения Р= (k0 — коэффициент
теплопередачи незагрязненного топливо-
подогревателя; k — то же, загрязнен-
ного). При загрязнении теплообменной
поверхности на подъем давления грею-
щего пара и температуру подогрева ма-
зута значительное влияние оказывает
температура t\ мазута на входе в подо-
греватель.
На рис. 10-30 представлены опытные
Рис. 10-29. Зависимость температуры подогрева мазута от дав-
ления греющего пара и загрязнения топливоподогревателя
(ПН-40, т/х „Ленинский комсомол") при расходе топлива:
— Q = 3000 кг/ч;--------------------Q = 4000 кг!ч
Характеристики топливоподогревате*
лей. Основные показатели технического
состояния и эффективности действия
паровых топливоподогревателей при за-
данном расходе и температурах
характеристики (ЦПКБ-1 ММФ) судо-
вых паровых подогревателей тяжелого
топлива типа СНП-1.
Очистка топливных подогревателей —
см. гл. 21.
Полный расход пара на по-
догрев топлива в цистернах и по-
догревателях можно определить по фор-
муле
стемы отводится через контрольную ци-
стерну в теплый ящик (см. рис. 10-9).
1000
где /1 — температура
°C;
забортной воды,
Вв — расход топлива на установку
при номинальной мощности,
кг/ч\
В — то же, при данной мощности;
ion — начальное теплосодержание
греющего пара, ккал!кг\
100 —теплосодержание кон-
денсата, ккал[к,г.
Местный подогрев топлива (в танках,
цистернах) осуществляется змеевико-
выми подогревателями, которые должны
допускать секционные включения; давле-
ние пара 2—3 ата. Конденсат из си-
Рис. 10-30. Характеристики подогревателя тяже-
лого топлива марки СНП-1; От — расход подо-
греваемого топлива; рп— давление греющего
пара; Qn — расход греющего пара; Дрт — гид-
равлическое сопротивление
Таблица 10-46
Поверхность нагрева подогревателей
Назначение подогревателя Поверхность нагрева, м2 Примечание
Запасные топливные танки двойного дна Запасные топливные танки (диптанки и поперечные или бортовые танки) Запасные топливные танки судов типа т/х «Арагви» То же, по другим судам Грузовые и топливные тан- ки танкеров типа «Певек» Бортовые или поперечные запасные топливные танки Расходные цистерны То же То же (т/х «Арагви») Трубчатые проточные подо- греватели цилиндрической формы Подогреватели фильтров, повышающие температуру топлива не выше чем на 25° С 0,2—0,25 на каждую тонну тяжелого топлива 0,139 на каждую тонну обогреваемого топлива 0,093 на каждый лс3 емко- сти танка 0,12 на каждый ж3 объема танка 0,093 на каждую тонну нефтепродукта 0,1—0,15 на каждую тонну топлива 0,2—0,5 на каждый ж3 объ- ема цистерны или 0,2—0,4 на каждую тонну топлива 5,0—5,5 пог. м на 100 кг часового расхода высоковяз- кого тяжелого топлива 0,14 на Ж3 емкости ци- стерны 0,08—0,15 на 100 кг топ- лива, протекающего в час со скоростью 0,005 м!сек Около. 0,05 на 100 кг про- текающего топлива в час 3,5—4,5 кг/ч пара на 1 т топлива Тяжелое топливо вяз- костью до 42° ВУ50 Тяжелое топливо малой вязкости (до 12° ВУ50) Тяжелое топливо средней вязкости (до 42° ВУ50) 3—3,5 кг/ч пара на 1 т тя- желого топлива малой вяз- кости В зависимости от места установки и вязкости тяже- лого топлива Из труб с внутренним диа- метром 25 мм Тяжелое топливо малой вязкости 0,02 кг пара на 1 кг тяже- лого топлива малой вязкости Тяжелое топливо малой вязкости (до 12е ВУ50)
ГЛАВА 11
НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ И КОМПРЕССОРЫ
НАСОСЫ
Классификация и параметры
Таблица 11-1
Классификация насосов
Насосы Тип насоса
Объемные Лопастные Струйные Поршневые, роторно-порш- невые (радиальные, аксиаль- ные), пластинчатые, шесте- ренчатые, винтовые, кулач- ковые, эксцентриковые Центробежные, осевые, по- луосевые (диагональные), вихревые Инжекторы, эжекторы (па- ровые, водяные)
четом по тепловому балансу теплооб-
менника.
Напор насоса — разность полной энер-
гии 1 кг жидкости (удельной) на вы-
Рис. 11-1. Зависимость удельного (объемного)
веса воды от температуры
Параметры насоса. Подача или произ-
водительность — объемная Q (м3/ч, л/сек,
см3/сек и т. д.) и весовая G (т/ч, кг/ч
и т. д.).
Зависимость между объемной и весо-
вой производительностью: G=yQ, где
у — объемный (удельный) вес жидко-
сти, кг/м3.
Действительная подача насоса: Q =
= СтТ)п, где QT — теоретическая (геомет-
рическая) подача; т)п — объемный к. п. д.
(коэффициент подачи).
Зависимость объемного веса пресной
воды от температуры показана на
рис. 11-1; для температур <30°С объем-
ный вес пресной воды обычно прини-
мают равным 1000 кг/м3.
В эксплуатации расход жидкости опре-
деляют при помощи установленных
в трубопроводе (всасывающем, нагне-
тательном) сужающих устройств (нор-
мальные диафрагма или сопло, труба
Вентури) и расходомеров, а также рас-
в метрах столба перекачиваемой жид-
кости:
Н = Еп — Ев = . 104 +
И
+ (•г’п — zu)
м,
где рн, za, Св — соответственно давле-
ние, кгс/см2, геометри-
ческая высота (от-
метка) места замера
давления, м, скорость
' потока на выходе из
насоса, м/сек\
±Рв, zB, съ — то же, на входе в на-
сос (знак минус при
разрежении на всасы-
вании, знак плюс —
при избыточном давле-
нии на всасывании);
Ho=Zb. — zB — отстояние по верти- z2 — Z\ — геометрический напор, ле; кали манометров, уста- / Лгн, hrs — гидравлические сопро- новленных на линиях z тивления (потери) соот- нагнетания и всасы-/ ветственно на стороне вания, ле; / нагнетания и всасыва- с2__с2 ния, ле. Яд = —^5—L—динамический (скоро- Гидравлическое сопротивление си- zg г стемы (сети) стной) напор, ле; , х q q hr = hre + hrn = const • Q2 здесь сн = 2 ’ Св = —VT ’ 0,785e/H 0,785eZB Полезная (гидравлическая) мощность Q — подача насоса, м31сек\ _ GH _ yQH св, св — скорости потока, м!сек\ 102 102 КвТ' dB, dB — внутренний диаметр патрубков насоса соответственно на вы- где Н (м), G (кг/сек), Q (м3/сек), ходе и входе, ле Напор, потребляем ый сетью, 7 (я:г/ле3), //с = ^2±£1.ю<-|-(г2-г1)+ При л. с. cl — clih । h Потребляемая мощность (на валу + -^2—1 + гв + гн ’ насоса) g N где р2, z2, с2 — соответственно давление 2Vh — > нагнетания, кгс!см2\ от- н метка уровня жидко- п н ( Q ( { } Q ( 3/ } сти в резервуаре на сто- F v >' v ' h v v 1 ' роне нагнетания, ле; ско- 7 (кг/м3), рость на выходе, м!сек\ pi, *i, С\ — то же, на стороне всасы- \т _ _ 7Q*' вания; “ 1021н “ 102/]„ КвТ' Таблица 11-2 Определение полезной (гидравлической) мощности насоса
Размерность кет Размерность 7V(, кет
подачи Q давления р подачи Q давления р
см3! сек кгс{см* Qp 10,2-10» л!мин кгс/см3 Qp 612
бар Qp 10* бар Qp 600
см3! мин KZCiCM* Qp 61,2-104 м3]мин кгс/см3 Qp 0,612
бар Qp 60-104 бар Qp 0,6
л1сек KZCfCM3 Qp 10,2 м31ч кгс/см3 Qp 36,7
бар Qp 10 бар Qp 36
или при Q (ж3/ч)
N“ 75-3600-Tj„ Л' С'
В эксплуатации определяют прибли-
женно по мощности, потребляемой элек-
тродвигателем насоса из сети:
Nc — IE cos 10“3 кет,
где I — отсчет по амперметру, а;
Е — отсчет по вольтметру, в\
cos ф — коэффициент мощности (при
нормальной загрузке созф =
=0,84-0,9).
Общий (полный) коэффициент полез-
ного действия насоса
_Nr _
— WirW
где т]г — гидравлический к. п. д. насоса
(определяет степень совершен-
ства насоса по величине его
гидравлических потерь);
_ Н
г‘г~ H+hH ’
здесь hB — гидравлические потери в са
мом насосе, м\
Т)м — механический к. п. д. насоса.
Давление всасывания (пьезометриче-
ская высота)
cl
Qg ^гв
Wb _ 104Pfl
7 7
где pa — барометрическое давление или
давление в закрытом сосуде,
соединенном с насосом, кгс/см2-,
Зв — геометрическая высота всасы-
вания (разность отметок между
осью насоса или местом изме-
рения рв и свободным уровнем
жидкости), м-,
Hw — инерционный напор жидкости
(см. поршневые насосы), м.
Вакуумметрическая высота всасыва-
ния
тт Р& Рв
^вак = —-----у- М вод. СТ.
Для нормальной работы насоса давле-
Рис. 11-2. Зависимость давления насы-
щенного водяного пара о г температуры
ющего) трубопровода должно быть
больше давления кипения (рис. 11-2)
или выделения газов при данной темпе-
ратуре жидкости. Для эксплуатацион-
ных расчетов давление пара нефтепро-
дуктов при различных температурах
определяют по углеводородам с низшей
температурой кипения (рис. 11-3).
Таблица 11-3
Допустимый вакуум (%) при перекачке вязких нефтепродуктов
Нефтепродукт Вакуум при температуре, °C
20 30 40 50 | 60 70 80
Мазуты: М-40 М-60 М-80 Сырая нефть . . . Примечание перекачке нефтепрод 89 87 87 71 . Нормы у< уктов, 88 86 85 65 становлены 87 83 82 58 по условии 85 80 78 48 ) исключен» 81 74 53 37 1Я пенообра 63 53 21 зования 34 22 при
Рис. 11-3. Зависимость давления паров нефтепродуктов от температуры: 1 — высокосорт-
ный бензин; 2 — бензин*прямой перегонки; 3 — сырая нефть и минеральные масла
Таблица 11-4
Вакуумметрическая высота всасывания
при перекачивании воды
(по данным ЛМЗ)
'в, °C ^вак, м вод. ст. 'в, °C ^вак, м вод. ст.
10 20 30 Приме приведены сывания г 6,0 5,5 4,7 5 4 а н и е. вакууммет |ри темпера 40 50 60 70 В каталога рические bl ггуре воды 3,7 3,0 1,0 0 lx насосов >1соты вса- 20° С.
Необходимая высота подпора жид-
кости
(2 \
— 4- + h R ) — — , м.
7 2^ г в / -у
Высота подъема жидкости во всасываю-
щем трубопроводе
In г2 \
9 — | Рп । в_ )
гв — I -b 2g + Пгв I М.
Для воды гв < 10,33 м (см. табл. 11-5).
Таблица 11-5
Допустимая высота всасывания
поршневых насосов, м
При перекачивании
костей должно быть
вие:
Рн > Ра | Рп
7^7 \ 7 '
подогретых жид-
выполнено уело-
СВ \
ги + 2^" +^гв I •
Рп и
где —----напор, создаваемый парами
перекачиваемой жидкости, м.
Число ходов поршня в ми- нуту Высота всасывания при температуре воды, °C
0 20 30 40 50 “60 70
50 7,5 6,5 6,0 5,5 4,0 2,5 0,0
60 6,5 6,0 5,5 5,0 3,5 2,0 0,0
90 5,5 5,0 4,5 4,0 2,5 1,0 0,0
120 4,5 4,0 3,5 3,0 1,5 0,5 0,0
150 3,5 3,0 2,5 2,0 0,5 0,0 0,0
180 2,5 2,0 1,5 1,0 0,0 0,0 0,0
Поршневые насосы
Классификация судовых поршневых насосов
Таблица 11-6
Признаки Тип насоса
Кратность действия (отношение объемного количества жидкости, подаваемого насосом за два хода поршня, к объему, описан- ному поршнем за один ход) Простого, многократного: двойного, тройного, четвертного, дифференциального действия
Быстроходность (число оборотов вала или двойных ходов поршня в минуту) Тихоходные <80, нормальные 80—150, быстро- ходные 150—350, особо быстроходные 350— 750 об/мин
Давление нагнетания Низкого < 5, среднего 5—50, высокого >50 кгс/см* давления
Производительность (подача) Малой — до 20, средней — 20 4- 60, большой >60 м*/ч производительности
Перекачиваемая жидкость Водяные (для пресной и морской воды), масляные, топливные, кислотные
Конструктивное выполнение Поршневые, скальчатые; одинарные, сдвоен- ные, строенные; горизонтальные, вертикаль- ные, наклонные
Тип привода Электрические, паровые
Соединение с двигателем Приводные (редукторные, безредукторные), прямодействующие
Таблица 11-7
Производительность поршневых насосов
Тип насоса Ут» м3 Qr мя/ч
Простого действия FS CiOr^FSn
Двойного действия « , . (2F-/)S 60т1П (2F - /) Sn
Дифференциального действия FS GOFSn
Тройного действия , . 3fS 180v)nF5«
Четверного действия < . 2 (2F - f) S 120rn (2F — /) Sn
Примечание. Ут — теоретический объем жидкости, подаваемой насосом за два
хода поршня или один оборот его вала, л<3: F — площадь поршня, Л<2; S — ход поршня, м; / — площадь поперечного сечения штока, м2; п — число оборотов или двойных ходов поршня в минуту.
Нормальные пределы производительно-
сти поршневых насосов т/ч:
Насосы простого действия .... от 0,6 до 7,2
„ двойного „ . . . ’. от 6 до 7,2
w тройного ...................от 30 до 180
„ четверного действия:
приводные.....................от 150 до 360
паровые.......................от 6 до 240
и более
(см. табл. 11-10, 11-11)
Потери в поршневых насосах и их
к. п. д. Коэффициент подачи
(объемный)
_ Q_ = G_
% <?т От ’
где QT, Gt — объемная (геометриче-
ская) и весовая произво-
дительности теоретические
(табл. 11-7);
Q, G — то же, действительные.
Коэффициент подачи насоса (табл. 11-8)
зависит от величины утечек через не-
плотности и зазоры, наличия газа в ци-
линдре, потери жидкости в результате
запаздывания закрытия клапанов; сни-
жается с увеличением вязкости, числа
оборотов (ходов поршня) и напора.
С увеличением вакуума на всасывании
коэффициент подачи уменьшается, при-
чем тем сильнее, чем больше число обо-
ротов (ходов поршня) и вязкость пере-
качиваемой жидкости.
Гидравлический к. п. д.
Ц|Г = = 0,97 ч- 0,99,
Г7Т
Me Н, Нт—действительный и теорети-
ческий (без учета потерь
в насосе) напор, м.
Индикаторный (или внут-
ренний) к. п. д.
’i/=V7 = Vr=0>85-^0,95,
где Ni — индикаторная мощность насоса
pi — среднее индикаторное давление,
кгс/см2\
i— кратность действия насоса;
| — коэффициент, учитывающий
влияние штока; для насосов
одинарного, тройного и диффе-
ренциального действия 5=1,0;
двойного и четверного действия
£=1—Чз (-^-) , где d и do —
соответственно диаметр поршня
и штока, м (остальные обозна-
чения см. табл. 11-7).
Механический к. п. д. насоса
м
=0,30-!- 0,85,
Полный к. п. д.
VVrVVM
(находится в пределах 0,50—0,85).
Таблица 11-8
Коэффициент подачи насосов
Тип насоса Q, м3;ч т) насосов Средняя скорость поршня, м'сек
новых находящихся в эксплуатации
Приводные: малые <20 0,85-0,95 0,80-0,85 0,2-0,5
средние 204-60 0,90-0,97 0,85-0,92 0,5-0,9
большие >60 0,95-0,99 0,90-0,95 1-2
Прямодействующие Любой производи- 0,96-0,99 0,92-0,95 0,2-0,7
Ручные тельности То же 0,90-0,95 0,85-0,90 0,05-0,15
Примечание. Для питательных пр ямодействующи lx насосов сре !ДНЯЯ скорость
поршня < 0,3 м/сек. Для сильно изношенных насосов Пп—0,4 4-0,5: для вязких жидкостей Т]п ниже на
5—1®%.
Неравномерность подачи:
7 *7max ^max
о , — ------= --------
?ср
Воздушные колпаки (рис. 11 -4>
устанавливают, чтобы увеличить допу-
скаемую высоту всасывания и равномер-
где ?тах, ^ср — соответственно секунд-
ная максимальная и
средняя подача за два
хода поршня;
Стах — максимальная скорость
поршня, м!сек\
Sn
си = ---средняя скорость порш-
ня, м!сек.
Неравномерность подачи насоса:
Рис. 11-4. Индикаторные диа-
граммы поршневых насосов:
а~ нормальная для насоса без-
воздушных колпаков; б — нор-
мальная для насоса с воздуш-
ными колпаками; в — при за-
паздывании закрытия всасы-
вающего и нагнетательного
клапанов; г — ири неплотной-
посадке клапанов; д — при
пропуске клапанов; е — при наличии в цилиндре
воздуха; ж — при ненормальном действии воз-
душных колпаков или недостаточных их размерах
Простого действия 3,14
Дифференциального
действия .... 1,57
Двойного действия 1,57
Четверного » 1»И #
Прямодействующего
(четверного дей- л _
ствия)............ 1,08—1,10
Таблица 11-9
Построечные характеристики
поршневых насосов
Тип насоса Число двойных ходов в минуту т
Приводные: тихоходные . . . нормальные . . . быстроходные . . Прямодействующие 40-80 80-150 150-350 25-130 2,5-2,0 2,0-1,2 1,2-0,5 1,75-1,0
Процессы всасывания и нагнетания.
Давление всасывания переменно по ходу
поршня. Наименьшее давление всасыва-
ния и опасность отрыва жидкости от
поршня имеют место в начале всасы-
вающего хода. Основное влияние на ве-
Рв
личину напора в начальный пе-
риод всасывания оказывают высота вса-
сывания, сопротивление открытия при-
емного клапана и инерционный напор
(инерция столба жидкости). У машинно-
приводных поршневых конденсатных на-
сосов в эксплуатации наблюдается вски-
пание воды и срывы на всасывании
из-за влияния инерционного напора.
ность движения жидкости в трубопро-
водах. Объем воздушного колпака
VK = тс xd2S м2,
8 ок
где k = 1,4 — показатель адиабаты для-
воздуха;
d — диаметр поршня насоса, лц
бк — степень неравномерности;
для колпака на нагнета-
тельной стороне бк=0,014-
4-0,025, на всасывающей
0,025—0,05;
х — коэффициент для насосов
действия: одинарного —
0,55; двойного — 0,21; трой-
ного — 0,09; четверного —
0,042.
Воздух занимает примерно 2/3 объема
воздушного колпака. Во время работы
насоса пары и газы, выделяющиеся
в воздушном колпаке, удаляются через
всасывающий патрубок, расположенный
под уровнем жидкости; в нагнетатель-
ный колпак воздух добавляется при
помощи «сосунков» (трубки на крышках,
насосных камер, снабженные обратным
воздушным клапаном). При пуске на-
соса в нагнетательном колнаке возни-
кает повышенное давление, величина ко-
торого зависит от размеров нагнета-
тельного трубопровода, объема воздуха
в колпаке и скорости запуска насоса.
При малом объеме воздушного кол-
пака могут возникать гармонические ко-
лебания жидкости и явление резонанса,
что изменяет установившееся течение
жидкости в_трубопроводах и способ-
ствует возникновению гидравлических
ударов.
Давление в конце нагнетательного
хода значительно падает, главным об-
разом в результате изменения инерцион-
ного напора; наименьшее давление соот-
ветствует мертвому положению поршня.
При уменьшении давления в период
нагнетания возможны отрыв столба
жидкости, гидравлический удар при об-
ратном ходе поршня, открытие всасы-
вающего клапана и перепроизводитель-
ность насоса. Снижение давления может
обнаруживаться не только под порш-
нем, но и на некоторых участках трубо-
провода.
Прямодействующие насосы на судах
применяются в качестве питательных,
конденсатно-воздушных, топливных,
нефтеперекачивающих, грузовых, по-
жарных, балластных, пресной и заборт-
ной воды и др. (табл. 11-10 и 11-41).
Насосы работают на противодавление
с утилизацией тепла отработавшего пара
(подогреватели, испарители «грязных*
конденсатов). Расход пара в зависи-
мости от типа и конструкции насоса,
числа двойных ходов, начального
(<25 ата) и конечного давлений пара,
температуры его перегрева весьма раз-
личен и находится в пределах 30—
70 кг/л. с.-ч (см. табл. 11-10 и 11-11).
Необходимое давление пара
₽п= (/’h+4)JL’
п
где рн — давление нагнетания, ата;
FH, Fn — соответственно площади порш-
ней гидравлического и паро-
вого, см2.
Прямодействующие насосы обычно
выполняются двойного или четверного
(сдвоенные насосы) действия, верти-
кального и горизонтального типа. Обла-
дают наибольшей среди поршневых на-
сосов' равномерностью подачи. В зависи-
мости от способа приведения в действие
парораспределительных устройств эти
насосы бывают с принудительным меха-
ническим парораспределением (насосы
Вортингтона), с принудительным полу-
автоматическим парораспределением
(насосы Вира, Блека, и др.) и с автома-
тическим парораспределением (насосы
Камерона и др.).
Тип
Таблица 11-10
Технические характеристики паровых поршневых грузовых насосов
(танкеры типа «Казбек*)
Показатель
Величина
Количество, шт..................................
Производительность по воде, м$/ч ...............
Спецификационный напор, м вод. ст....... . . .
Гидравлическая мощность, л. с...................
Размеры цилиндров и ход поршня, мм..............
Число двойных ходов в минуту ...................
Давление рабочего пара (насыщенного), кгс/см^ . . . .
Противодавление, кгс{см^........................
Расход пара:
по спецификационным характеристикам, кг/ч......
удельный, кг/л. с.-ч...... . . ........
на 1 т производительности, кг/т...............
Вес насоса, т ...................
Поршневой, двухцилиндровый,
вертикальный, без расшире-
ния пара
4
250*
100
90
440X330X350
38
15
2,0
3600
40
14,4
3,8
♦ На танкерах применяются паровые поршневые насосы производительностью до
750 л«з/ч; наибольшее распространение имеют насосы производительностью 250—500 м$/ч.
Таблица 11-11
Технические характеристики паровых поршневых насосов
Показатели Марка насоса
46-А | 46-ГМ ПНП-1 | ПНП-3 ПНП-14
Подача, м*/ч ......... 22-53 5,5-14 10-25 5,5-14 25
Давление на нагнетании, кгс/см^ 8 20 20 20 38
Число двойных ходов в минуту Максимальное разрежение перед 23-55 25-60 32-60 27-60 60
насосом, м вод. ст „ . . Параметры пара, ата: 6 6 6 6 6
начальное давление 13 16-17 12 12 23
конечное давление 3,5 3-4 3 3 3
температура, °C Удельный расход пара, кг/л. с.-ч: 270 270 270 270 270
насыщенного 35 38 40 38 38
перегретого ... 26 30 31 30 25
Вес насоса, кг 800 363 735 433 740
Диаметр цилиндра, мм 175 100 130 100 130
Ход поршня, мм 200 150 150 150 150
Насосы с принудительным
механическим парораспреде-
лением (Вортингтона) строятся сдво-
енными четверного действия. Привод
золотников — от штока поршня со-
седнего цилиндра. Золотники — плоские
Рис. 11-5. Золотник насоса Вортингтона:
РП — регулировочная прокладка
(рис. 11-5) или цилиндрические. Мерт-
вый ход золотников и расположение вы-
пускных окон обеспечивают образование
паровой подушки и остановку поршней
при подходе их в крайние положения.
Поршень одного цилиндра отстает от
поршня второго цилиндра на половину
хода; поршни приходят в среднее поло-
жение вместе с золотниками, которые
приводятся в движение от их штоков.
Насос работает без предварения впуска
и расширения пара, может быть запу-
щен при любом положении поршней.
Остановка поршней в крайних положе-
ниях и ход поршня зависят от регули-
руемого мертвого хода золотника.
Регулирование парораспределения —
внутреннее с постоянным мертвым
(плоские золотники) или с устанавли-
ваемым ходом. При регулировании с по-
стоянным мертвым ходом остановка зо-
лотника при перемене хода поршня
обеспечивается устройством ведущей
части золотникового штока, имеющего
камень (гайку), который входит с за-
зорами в проушины золотника.
Порядок регулирования: установить
поршень одного из паровых цилиндров
в среднее положение (делением пополам
расстояния между метками крайних
положений поршня); снять крышку с зо-
лотниковой коробки соседнего цилиндра;
разъединить шток поршня, установлен-
ного в среднее положение от поводка
золотника; установить золотник так,
чтобы его кромки совпадали с кромками
крайних паровых каналов (среднее по-
ложение золотника); установить камень
(гайку) золотникового штока в про-
ушине с одинаковым зазором по обе
стороны (зазор от 1 до 5 мм); измерить
щупом открытие окон при сдвиге золот-
ника из среднего положения в обе сто-
роны (одинаковое открытие окон обес-
печивает равные ходы поршня); соеди-
нить поводок со штоком золотника.
Повторить перечисленные операции для
второго цилиндра.
Для пуска насоса после регулировки
мертвого хода золотников один из них
вручную выводят из среднего поло-
жения.
Окончательную регулировку произво-
дят после пробы насоса в действии.
Порядок внутреннего регулирования
парораспределения с устанавливаемым
мертвым ходом золотников (рис. 11-6):
поочередно установить поршни в сред-
нее положение и снять крышки золотни-
ковых коробок; установить также по-
очередно регулировочные гайки от кро-
мок проушин золотника на расстояние
полуширины окна паровпускного ка-
нала; проверить, одинакова ли величина
-открытия окон при сдвиге золотников
.до упора; обжать контргайки и закрыть
линдры двойного действия. Штоки обоих
цилиндров соединены муфтой, с которой
связан привод (рычаг второго рода)
вспомогательного золотника. Насосы
этого типа имеют парораспределительные
устройства различных конструкций и
работают с расширением или без рас-
ширения пара.
Насос с одним цилиндрическим и од-
ним плоским золотником (тип Вира) —
парораспределение осуществляется при
помощи приводного вспомогательного
Рис. 11-6. Парораспределение насоса Вортингтона
золотниковые коробки; пустить насос
в ход, сдвигая вручную один из золот-
ников, и после пробы дополнительно
отрегулировать положение гаек (мерт-
вый ход) на нормальный ход поршней.
При слишком длинном (коротком)
мертвом ходе золотника увеличивается
(уменьшается) ход поршня. Для умень-
шения (увеличения) хода поршня сбли-
жают (отдаляют) регулировочные гайки
от упорных поверхностей проушин зо-
лотника (или приводного рычага при
наружном регулировании). При различ-
ных режимах работы насоса давление
паровой подушки регулируется (насосы
средней и большой производительности)
'специальным клапаном, перепускающим
часть сжатого пара из цилиндра на вы-
хлоп.
Парораспределение насосов с цилинд-
рическими золотниками регулируется
при помощи золотниковых шаблонов.
Насосы с полуавтоматиче-
ским парораспределением
имеют паровой и гидравлический ци-
плоского золотника и главного цилинд-
рического золотника, перемещаемого
давлением пара в направлении, попереч-
ном оси цилиндра. Рычажный привод
(второго рода) вспомогательного золот-
ника имеет свободный ход до упора
в регулирующие гайки. У золотниковой
коробки три окна: крайние окна сооб-
щаются с паровыми каналами нижней
(левое окно) и верхней (правое окно)
полостей цилиндра; среднее окно соеди-
нено с трубопроводом отработавшего
пара. Главный золотник заключен в ста-
каны с фигурными вырезами, которые
можно разворачивать вручную рукоят-
кой. Это устройство используется для
пуска насоса из положения, в котором
вспомогательным золотником перекрыты
паровпускные окна.
Главный золотник — пустотелый (с
тремя внутренними полостями) с пло-
ским срезом на спинке, где имеются
пять окон; верхнее левое и нижнее пра-
вое окна через внутренние полости
сообщены с крайними окнами на цилин-
дрической поверхности золотника, а сред-
нее окно — с двумя средними окнами.
Два Г-образных малых окна плоского
среза через каналы сообщаются с по-
лостями, образованными поверхностями
стаканов и торцами цилиндрического
золотника.
При верхнем крайнем положении
поршней вспомогательный золотник сме-
щен также в крайнее верхнее положе-
головки, после чего гайкой 6 устанавли-
вают равные расстояния между метками
А и В, Е и D. Если гайка 4 подвижна,
то отметка D нанесена на ней.
Для регулировки при отсутствии за-
водских меток надо установить поршень
в положение отсечки впуска в верхнюю
полость (0,75 хода поршня), сдвинуть
главный золотник в крайнее левое по-
ложение, поставить вспомогательный
Рис. 11-7. Регулирование парораспределения насоса Вира:
1 — стойка; 2 — гаечная головка; 3 — тяга; 4, 6 — регулировоч-
ные гайки; 5 — яблоко рычага
ние, а главный золотник занимает край-
нее левое положение. Начало смещения
вспомогательного золотника (упор веду-
щего яблока в регулировочные гайки)
происходит на 0,6 хода поршня, а на
0,75 хода поршня производится отсечка
впуска.
Парораспределение (рис. 11-7) регу-
лируют при помощи регулировочных
гаек 4 и 6, гаечной головки 2 и тяги 3.
С изменением расстояния между гай-
ками меняется ход поршня и величина
подачи.
Проверка и установка парораспреде-
ления выполняется по заводским от-
меткам, выбитым на стойке / (Л и В),
на шарнирной части тяги (С) и на са-
мой тяге (D). Если гайка 4 закреплена
неподвижно на поводке, то расстояние
между метками С и D должно быть
равно расстоянию между метками А и
В. Чтобы достигнуть этого, вращают
тягу 3 в нарезанной части шарнирной
золотник в положение отсечки впуска
(чтобы кромка золотника перекрывала
нижнее правое окно на плоском срезе
главного золотника) и подвести гайку 6
под упор яблока 5.
Насос с двумя вертикальными цилин-
дрическими золотниками (рис. 11-8)
работает с расширением пара (впуск на
0,75 хода поршня). Полости парового
цилиндра имеют двойной ряд окон;
перекрытие поршнем нижних рядов
окон обеспечивает паровую подушку.
Вспомогательный золотник перемеща-
ется при помощи двойной рычажной
передачи. Когда поршни находятся
в крайнем верхнем положении, вспомо-
гательный золотник занимает крайнее
нижнее положение.
Парораспределение регулируют при
помощи шаблонов (золотниковых реек):
А — зеркала вспомогательного золот-
ника и Б — поршней вспомогательного
золотника; на шаблоне Б отмечена верх-
Рис. 11-8. Парораспределение насоса с двумя вертикальными цилиндрическими золотниками:
1 — главный золотник; 3, 5, 17 — каналы, соединяющие полость вспомогательного золотника с верхней полостью; 2 — коробки главного
золотника; 4, 7 — окна свежего пара; 6 — вспомогательный золотник; 8, 9, 12 — каналы, соединяющие полость вспомогательного золот-
ника с нижней полостью; 10 коробки главного золотника; 11, 18 — окна каналов, соединяющие полости вспомогательного золотника
(свежего пара) с каналами 13 и 16 соответственно нижней и верхней полостей парового цилиндра (через межпоршеньковые полости
главного золотника); 14, 15 — полость и канал отработавшего пара >
няя кромка золотниковой коробки.
Вспомогательный золотник должен на-
ходиться в среднем положении, когда
поршень проходит 0,70—0,75 своего
хода от верхнего (нижнего) крайнего
положения (м. т.). Порядок регулировки
следующий: совместить шаблоны А и Б
так, чтобы окна 18 и 11 были перекрыты
поршнями вспомогательного золотника
(среднее положение вспомогательного
золотника); измерить на шаблонах рас-
стояние Н от донышка золотника до
кромки золотниковой коробки; снять
крышку золотниковой коробки и уста-
новить вспомогательный золотник на
расстояние Н от кромки золотниковой
коробки; установить поршень парового
цилиндра на расстоянии 0,70—0,75 от
верхнего (нижнего) крайнего положе-
ния; подвинтить нижнюю (верхнюю)
регулировочную гайку рычажного при-
вода до упора в рычаг; перевести пор-
шень парового цилиндра в крайнее
верхнее (нижнее) положение и измерить
расстояние С (D) от кромки золотни-
ковой коробки до донышка вспомога-
тельного золотника в его нижнем
(верхнем) положении (расстояния С и D
должны быть равны соответствующим
размерам на шаблонах); установить
крышку золотниковой коробки, произ-
вести пробный пуск насоса.
Если ход поршня будет мал (велик),
увеличить (уменьшить) расстояние
между регулировочными гайками.
Насос с одним вертикальным (вспо-
могательным) и одним горизонтальным
(главным) золотниками (рис. 11-9).
Парораспределение регулируют при по-
мощи шаблонов А и Б соответственно
по зеркалу золотниковой коробки (с мет-
кой на ее кромке) и вспомогательному
золотнику. Шаблоны совмещают на
среднее положение золотника — кромки
поршеньков с кромками окон золотни-
ковой коробки. Измеряя расстояние Н
от метки кромки золотниковой коробки
на шаблоне А до метки донышка
поршня золотника на шаблоне Б, уста-
навливают по этому размеру вспомога-
тельный золотник в среднее положение.
Поставив поршень парового цилиндра
в среднее положение, устанавливают
нижнюю и верхнюю регулировочные
гайки на расстояние от упора, равное
половине ширины паровпускного окна
зеркала золотниковой коробки; затем
сдвигают поводок штока вспомогатель-
ного золотника вверх или вниз до упора
с регулировочной гайкой. Так как глав-
ный золотник занимает одно из край-
них положений, насос должен стро-
нуться. Окончательно регулируют ход
поршней после пробного пуска при по-
мощи регулировочных гаек.
Конденсатно-воздушные насосы. Н а-
сос со всасывающими, пере-
пускными и нагнетательными
клапанами: всасывающие и нагне-
тательные клапаны расположены соот-
ветственно на нижней и верхней кла-
панных решетках, а перепускные — на
поршне. Для приводного насоса ско-
рость поршня составляет около поло-
вины скорости поршней главной ма-
шины (отношение плеч балансира 1:2).
Насос типа Эдварса имеет
только нагнетательные клапаны, распо-
ложенные на решетке, установленной
сверху цилиндра. В нижней части ци-
линдровой втулки прорезаны окна, че-
рез которые конденсат и паровоздушная
смесь поступают в полость цилиндра
при нисходящем ходе поршня. Кони-
ческая форма днища способствует фон-
танированию конденсата через окна,
что создает эжекционные действия на
паровоздушную смесь, поступающую
в приемную полость корпуса насоса.
Днище корпуса и поршень выполнены
с уклоном соответственно 8—13° и 10—
15°. Высота вредного пространства со-
ставляет около 2 мм. Форма индикатор-
ных диаграмм весьма неустойчива и
меняется в зависимости от количества
откачиваемого конденсата и воздуха.
При нормальной работе насос обеспе-
чивает вакуум 85—87%.
Сдвоенные конденсатно-
воздушные насосы (мокровоз-
душный и «сухой», откачивающий паро-
воздушную смесь) — обладают более
высоким объемным к. п. д. по сравне-
нию с одинарными. В конденсатно-воз-
душных насосах применяются легкие
многодисковые клапаны.
Основные детали поршневых насосов.
Поршни гидравлических ци-
линдров; дисковые (цельные и со-
ставные) , скальчатые. Материал — чугун,
бронза, сталь. Скалки (открытые или
закрытые) снабжены бронзовой ру-
башкой.
Уплотнение поршней: самопружиня-
щис кольца (из чугуна, бронзы, стали,
пластмассы), неразрезные кольца (из
эбонита, фибры), заливка белым метал-
лом с проточенными лабиринтовыми ка-
навками, манжеты (из кожи, резины,
прорезиненной ткани), мягкая набивка.
Рис. 11-9. Парораспределение насоса с горизонтальным и вертикальным золотниками:
/, 4, 6, — каналы, соединяющие верхнюю и нижнюю полости вспомогательного золотника с полостью отработавшего пара; 2, 5 — поршни
вспомогательного золотника; 3 — вспомогательный золотник; 7 — шток золотника; 9 — канал, соединяющий среднюю полость вспомога-
тельного золотника с полостью отработавшего пара; 8, 10, 11 — сверления, соединяющие левую торцевую полость главного золотника
с полостью отработавшего пара; 12, 13, 14 — те же сверления для правой торцовой полости; 15 — полость отработавшего пара; 16 —
главный золотник; 17, 21 — каналы свежего пара; 18 — канал верхней полости парового цилиндра; 19 — канал отработавшего пара;
20 — канал нижней полости парового цилиндра; 22, 23 — сверления в крайних поршнях главного золотника
В насосах со скоростью поршня 1 м/сек
и давлением до 30 кгс/см2 допускаются
уплотнения любого типа; в насосах
с высоким давлениехМ нагнетания приме-
няются только манжетные уплотнения.
Набивки сальников: мягкие из
хлопчатобумажных тканей, пеньковые,
асбестовые (в виде плетеных шнуров и
колец, пропитанных графитожировой
смазкой), манжетные, металлические и
полуметаллические; стыки полуколец
набивки должны быть разнесены на рас-
стояние V4 окружности штока.
Клапанные коробки и кла-
паны. Клапанные коробки насосов
многократного действия имеют отдель-
ные камеры. Наличие одной раздели-
тельной перегородки клапанной ко-
робки свойственно насосам двойного
действия. Сдвоенные прямодействующие
насосы имеют общие четырехкамерные
клапанные коробки.
Клапаны (самодействующие): метал-
лические (латунь, бронза, сталь), неме-
таллические (кожа, резина, пластмассы),
композитные (металлические клапаны
с облицовкой из кожи, пластмассы,
бакаута и др.). Резиновые клапаны не
выдерживают высокой температуры и
разрушаются под действием масла, по-
падающего в конденсат.
По особенностям конструкции кла-
паны бывают тарельчатые, конические,
пластинчатые (одна или несколько пла-
стин волнистых или плоских толщиной
2—5 мм, набор латунных пластин тол-
щиной 1—1,5 мм, нижние пластины
имеют отверстия диаметром ~4 мм и
сдвинуты друг относительно друга),
кольцевые (одно- и многокольцевые),
шаровые, откидные.
Подъем клапанов в пределах от 4 до
10 мм; у прямодействующих насосов он
достигает 30 мм, у мокровоздушных
насосов составляет 3—12 мм. Подъем
клапанов регулируется при помощи от-
бойников, траверз, нарезного штифта
или гайки. Величина подъема уста-
навливается в зависимости от числа
ходов поршня в минуту. Диаметр
клапанного гнезда — от 20 до 60 мм.
Максимальный подъем клапана
= (0,14-0,25) d2 см;
ширина притертой поверхности метал-
лических клапанов
Ьк = (0,2 4- 0,25) Уd2> см;
ширина притертой поверхности неме-
таллических клапанов
Ьк = (0,3 ч- 0,4) /d2 СМ-,
толщина тарелки клапана бк = (0,14-
4-0,2) d2, см; высота направляющих што-
ков или перьев /п = (0,74-0,8)d2 см;
число направляющих перьев /=34-4
(d2 — диаметр проходного отверстия
клапанного гнезда).
Проверка клапанов на стук в привод-
ных насосах, перекачивающих воду, про-
изводится по формуле
nh™* < 600 4- 650,
где п — число оборотов вала насоса или
двойных ходов поршня в ми-
нуту;
— наибольшая высота подъема
клапана, мм.
Потери напора в клапанах. Гидравли-
ческое сопротивление открытого клапана
Й - г Ср2
Лк ~ ~2g ’
где сг — скорость жидкости в проход-
ном сечении клапана (для на-
гнетательных клапанов равна
2—4 м/сек, для всасывающих
0,75—2 м/сек);
£к — коэффициент гидравлического
сопротивления клапана, зави-
сящий от его конструкции.
Для плоского тарельчатого клапана
с нижней направляющей
= 1,35 4 0,25 (
к ьтах
\ к
Таблица 11-12
Неисправности поршневых насосов
Причины Способы устранения
Насос не развивает нормальной производительности
Перекрыты или неисправны клапаны на I Открыть полностью, перебрать клапаны
приемном и нагнетательном трубопроводах
Причины Способы устранения
Клапаны покрыты налетом масла, пластины слиплись, потеряли эластичность Промыть клапаны и их решетки. Заме- нить пластины
Засорены приемные фильтры и сетки Очистить сетки и фильтры
Подсос воздуха через неплотности (порш- ни, сальники) Устранить неплотности
Неплотности клапанов, поломка пружин, подрыв предохранительного клапана • Притереть клапаны, заменить пружины, отрегулировать предохранительный клапан
Пропуски через уплотнения поршней (по- ломка колец, неправильная установка, риски, забоины и т. п.), сальника штока Устранить пропуски поршней и сальни- ков
Повышенная температура воды или понижен- ная температура нефтепродуктов Снизить число двойных ходов (см. табл. 11-5)
Стуки при работе насоса
Отрыв жидкости от поршня и гидравличе- ский удар Уменьшить число оборотов или двойных ходов насоса
Избыток воздуха во всасывающем и недо- статок в нагнетательном воздушном колпаке Отрегулировать количество воздуха в воз- душных колпаках
Слишком большой ход поршней (прямо- действующие насосы) Отрегулировать ход поршней
1 Износ уплотнений поршней и сальников 1 Заменить уплотнения
Стук клапанов — малая упругость или по- ломка пружин, большая высота подъема кла- панов, ослабление крепежных гаек или шпилек Отрегулировать или заменить пружины, устранить слабины крепежа
Выработка подшипников, втулок, пальцев, поршней и т. п. Перебрать насос, устранить слабины, за- менить изношенные детали
Роторные насосы
Шестеренчатые насосы. Применяются
для перекачивания вязких жидкостей
(топливные, масляные системы, гидроси-
стемы); рабочие параметры насосов:
<2 = 0,54-250 Л(3/ч; /7=204-400 м вод. ст.
при п—4004-5000 обIмин.
Современные шестеренчатые насосы
(см. табл. 11-13) могут развивать давле-
ние до 100 кгс!см2 и выше (гидропри-
воды, авиационные гидросистемы).
В судовых гидравлических приводах
получили применение шестеренчатые на-
сосы общепромышленного назначения
серии НШ: производительность за один
оборот вала 10—46 см3, п= 11004-
4-1650 об/мин, максимальное рабочее
давление 100 кгс/см2, к. п. д. (на масле
Дп11) «0,9, а также шестеренчатые на-
сосы авиационного типа с рабочим
давлением 120—135 кгс/см2.
Шестеренчатые насосы используют
в гидроприводах индивидуального типа
с дроссельным регулированием, пери-
одического действия (приводы люковых
закрытий и погрузочно-разгрузочных
устройств, арматуры судовых систем
и т. п.), гидромоторах, гидравлических
системах дистанционного управления и
вспомогательного назначения.
Насосы имеют ведущую и ведомые
(одну или две) шестерни с внешним
(иногда внутренним) зацеплением с пря-
мыми, косыми (угол наклона зубьев
20—25°), с шевронными или спираль-
ными зубьями. Профиль эвольвентный,
коррегированный.
Модули т стандартизованы по ГОСТ
1597; в Англии и США нормализован
25’4 А
диаметральный питч \^ар = —^-].
Обычно применяются шестерни с малым
числом зубьев (z = 64-14) и большим
модулем (т = 44- 10).
Для повышения давления жидкости
шестеренчатые насосы выполняются
многоступенчатыми. Масляные навешен-
ные шестеренчатые насосы главных
судовых двигателей снабжаются спе-
циальными клапанами, обеспечиваю-
щими одностороннюю подачу незави-
симо от направления вращения привод-
ного вала.
Наиболее нагруженной частью насоса
являются его подшипники. Полная на-
грузка на подшипники ведомой ше-
стерни
P = 0,S5pbDr,
где р — перепад давлений между каме-
рами нагнетания и всасывания,
кгс}см2;
b н Dr — ширина и диаметр окружности
головок шестерни, см.
В насосах высокого давления для раз-
грузки подшипников иногда применяют
схему с гидравлическим противодавле-
нием, в которой полости нагнетания и
всасывания соединены с камерами, рас-
положенными диаметрально противо-
положно этим полостям.
В насосах применены различные спо-
собы разгрузки давления жидкости,
возникающего при входе зубьев во впа-
дины: зазоры в зацеплении по нормали
к профилю (0,2—0,5 мм), соединение
впадин ведомой шестерни сверленными
каналами с нагнетательной полостью,
соединительные полости на торцовых
крышках корпуса насоса. Разгрузка
осевых усилий на шестерне достигается
применением двустороннего всасывания,
зацепления косым зубом и др.
Производительность (по-
дача) шестеренчатых насосов
Q = тгА (Dr — А) л1мин,
где А—расстояние между центрами
шестерен, мм;
Dr—диаметр окружности головок
(выступов), мм;
b — ширина шестерни, мм;
п — число оборотов ротора, об!мин.
Таблица 11-13
Технические характеристики некоторых шестеренчатых насосов
отечественного производства (ГОСТ 12222—66)
Марка насоса Межцентровое расстояние А, мм Число зубьев, Z Модуль т, мм \ Ширина зуба, Ь, мм Подача, м3,ч Давление на- гнетания, рн> кгс / см2 п, об;мин Вязкость жид- кости, ° ВУ К. п. д.
теоретиче- ская QT действи- тельная Q объемный общий 7]
Ш-13,2/2,5 44 10 4 12 1,17 0,9 25 1450 10 0,77 0,51
РЗ-З 42,45 10 4 16 1,57 1,1 14,5 1450 300 0,7 0,38
Ш-20/2,5 44 10 4 18 1,75 1,45 25 1450 10 0,83 0,57
Ш-31,5/2,5 44 10 4 28 2,62 2,16 25 1450 10 0,82 0,58
РЗ-4,5 42,45 10 4 45 4,4 3,3 3,3 1450 25 0,75 0,4
Ш-50/2,5 44 10 4 45 4,3 3,6 25 1450 10 0,835 0,61
Ш-75/2,5 44 10 4 70 6,8 5,75 25 1450 10 0,845 0,61
РЗ-7,5 42,45 10 4 70 6,4 5 3 1450 35 0,78 0,45
Ш-132/2,5 78 12 6 45 11,6 9 25 1450 10 0,775 0,64
АЗП-10/12 83 13 6 55 12,5 10 10 1450 3 0,8 0,38
Ш-200/2,5 78 12 6 70 18 14,4 25 1450 10 0,8 0,65
P3-30 83 13 6 132 22,5 18 5,3 1000 100 0,8 0,48
Ш-315 2,5 78 12 6 110 28 21,6 25 1450 10 0,775 0,70
Ш-750/2,5 158 14 10 85 43,9 36 25 1000 10 0,82 0,605
РЗ-60 101 13 7 160 47,5 38 3,5 1000 100 0,8 0,5
Ш-2650/2,5 190 14 12 200 115 90 25 730 10 0,78 0,717
Р ЗВ-350 134,9 10 12 370 150 120 5 730 110-200 0,8 0,5
Ш-4250/2,5 190 14 12 320 185 144 25 730 10 0,78 0,742
Для шестерни с нормальным некор-
регированным зубом A=mz и £)г =
= m(z + 2). При этом
Q = 2itm2zbnf]n 10-6 л1мин.
Объемный к. п. д. н а с о с а т)и,
зависит и от скорости вращения шесте-
рен (^6 м/сек), давления в полости
всасывания (^5 м вод. ст.), скорости
в подводящих каналах (^2—3 м/сек),
вязкости жидкости и ее эмульгирован-
ное™, а также от конструктивных и
монтажных особенностей насоса. При
спецификационных параметрах нахо-
дится в пределах 0,70—0,94; для неко-
торых современных типов насосов дове-
ден до 0,95—0,96. В эксплуатации допу-
скаются зазоры: между торцом шестерни
и крышкой насоса (осевой зазор) —
0,025—0,30 мм; между внутренней стен-
кой корпуса и головкой зуба (радиаль-
ный зазор бр)—0,05—0,030 мм (в об-
.щем случае бр ^0,0015 Dr). При больших
зазорах насос теряет способность к су-
хому всасыванию; присутствие воздуха
в жидкости ухудшает условия заполне-
ния рабочих камер насоса. В масле
гидросистемы содержание нерастворен-
ного воздуха может составлять 6—18%.
Утечка жидкости происходит через за-
зоры между торцовыми поверхностями
шестерен и подпятников (или корпусов),
цилиндрическими поверхностями расто-
чек корпуса и наружными поверхно-
стями головок зубьев, а также через
неплотности контакта между зубьями.
Для уменьшения утечек и повышения
объемного к. п. д. в современных шесте-
ренчатых насосах высокого давления
применяют гидравлическую компенса-
цию торцовых зазоров.
Компрессия жидкости и высокие да-
вления во впадинах могут возникнуть
при плотном замыкании одной или не-
скольких впадин зацепляющимися
зубьями. Для отвода из впадин запер-
той (защемленной) жидкости обычно
применяют специальные разгрузочные
(канализационные) канавки, выполнен-
ные в боковых крышках корпуса на-
соса: ширина (1,5-?2) т, длина 1,2 т,
глубина 0,5 т, где т — модуль зацепле-
ния. Приводной вал насоса должен сво-
бодно проворачиваться от руки без
признаков заклинивания. Биение внеш-
него конца приводного вала допускается
не более 0,05 мм. При монтаже необхо-
димо выдерживать соосность валов при-
вода и насоса (радиальное смещение не
должно превышать 0,1—0,2 мм) и не
допускать их перекоса (не более 1и).
Нарушение соосности может вывести
насос из строя. Соединительная муфта
не должна иметь дисбаланса.
К. п. д. шестеренчатых насосов для
спецификационных параметров равен:
механический — 0,85—0,95; полный к. п. д.
т)н = т]п-'Пм =0,50-?0,75 (меньшие значе-
ния для насосов низкой производитель-
ности).
Допустимая вакуумметрическая вы-
сота всасывания 3—7,5 м вод. ст. в за-
висимости от вязкости перекачиваемой
жидкости.
Кавитационный режим на-
соса наступает при повышении вакуум-
метрической высоты всасывания. Харак-
теристики насоса мало изменяются при
переменной вязкости перекачиваемых
жидкостей. Отрицательные свойства
шестеренчатых насосов: пульсация рас-
хода и повышенная шумность (82—
85 дб, по мере износа 95—100 дб), не-
пригодность для перекачивания загряз-
ненных жидкостей.
Потребляемая мощность
дг -=
" " 27ет/м ’
где рн—давление нагнетания, кгс/см2',
& — коэффициент мощности, зави-
сящий от вязкости перекачи-
ваемой жидкости,
_ 1
1 -|- _ ’
1 24,2/>„
здесь °Е — вязкость в градусах Энглера
при температуре перекачива-
емой жидкости;
иш — окружная скорость на на-
чальной окружности зубьев
шестерен, м/сек.
Материалы деталей насо-
сов. Корпуса — чугуны марок СЧ 18-36,
21-40,32-52; реже—алюминиевые сплавы,
бронзовое (Бр. ОЦСН 3-7-5-1) и сталь-
ное литье. Шестерни — сталь 40, 45, ле-
гированные стали 20Х, 40ХН, 18ХН13А
и др. Валы — стали 40, 45, 20Х, 40Х,
12ХН4 и др. Шестерни и валы подвер-
гаются термообработке.
Винтовые насосы используются для
перекачивания воды (например, в си-
стемах охлаждения двигателей) и вяз-
ких жидкостей (топливные, масляные
системы — см. табл. 11-14, 11-15, гидро-
приводы) .
7г 20 Заказ 323
Насосы топливных систем главных судовых двигателей
Таблица 11-14
Название судна Фирма Мощность ГД, э. л, с. Насосы, перекачивающие топливо Циркуляционные насосы (подкачивающие)
тяжелое легкое
Количество Производитель- ность, лс3;ч Напор, кгс/см3 Тип Количество П роизводитель- ность, м3,ч Напор, кгс/см3 Тип Количество Производитель- ность, м3/ч Напор, кгс/см3 Тип
«Елгава» «Бурмей- стер и Вайн“ 2 900 1 1 38 10-25 2,8 4 Шестерен- чатые Поршневые 1 10 2,5 С электри- ческим приводом 1 3 2,5 Винтовые
«Котласлес» То же 2 900 1 18 4 Шестерен- чатые 1 10 2 Винтовые 1 3 — -
«Вытегралес» • 4 600 1 16,5 3 То же 1 27 3 Шестерен- чатые 2 3,3 3 Шестерен- чатые
«Бобруйсклес» • 5 450 1 40 4 Винтовые 1 40 4 Винтовые 1 3 2,5 То же
«Полтава» - 7 250 От( зутствую т 1 38 2,8 Шестерен- чатые 1 3,3 3
«Бежица» 8 750 1 38 2,8 Шестерен- чатые 1 16,5 - То же 1 3,3 3 •
«Тикси» 10 000 1 50 — Винтовые Отсутствуют 2 3 5 Винтовые
«Омск» 10 800 1 40 3 Поршневые 1 5 3 Шестерен- чатые 2 3 5 Шестерен- чатые
«Белорецк» • 12 600 1 50 - Винтовые 1 50 - Винтовые 2 3 — То же
«Фрязино» «Волголес» «Зульцер, 2 400 4 500 1 1 12 25 8 1 1 12 25 8 • 2 2 10 2,2 1,5 12 Винтовые Шестерен- чатые
о
о
Продолжение табл. 11-14
Насосы, перекачивающие топливо
Циркуляционные насосы (подкачивающие)
Ч тяжелое легкое
05
Название судна Фирма 5 иэ ч О» J ч О» ч
J3 н о о tn о а* X ч х * g * СП - х £ 2Й л» О Е Тип о СП н <и X ч юизводит :ть, м3;ч л» с£ о Е Тип о tn н <и X ОИЗВОДИТ1 :ть. м31ч >/згл ‘don Тип
£ ►2*0 С х о ►2*° Е х се X о С X се X
«Александровск» .Зульцер" 6 300 Отсутст вуют 1 30 2,5 С электри- 1 От сутствук )Т
1 20 2 ческим
приводом
«Симферополь» 7 800 1 40 4 Винтовые 1 40 4 Винтовые 2 4 12 Шестерен-
чатые
«Муром» • 9 000 1 38 3 • — — — — 2 5,3 10 Винтовые
«Красноград» • 9 000 1 42 2,5 W 1 27 2 Винтовые 2 3,5 12
«Луганск» • 15 300 1 50 3,5 Шестерен- 1 15 3,5 Шестерен- 2 8 9 Шестерен-
чатые чатые чатые
«Лисичанск» • 16 200 1 50 3,5 То же 1 10 3,5 Т о же 2 7 8 То же
«Шенкурск» МАН 3 250 1 35 2,5 Центро- бежные 1 6,3 2,5 • 2 1,6 2,5 •
«Углеуральск» То же 4 700 Отсутсп зуют 1 40 1,8 2 1,25 2,5
I 1 1 1 4,0 2,7 я 2
«Дубно» • 5 400 — 1 1 1 1 40 1,8 2 1,2 2,5
1 1 1 1 4,0 2,8
«Архангельск» • 6 300 — 1 1 1 30 2,5 Винтовые Oi •сутствуь Ст
7 250 1 20 2,0
«Арагви» W 1 50 3 Шестерен- 1 55 3 Шестерен- 2 3 3 Шестерен-
чатые 1 3 3 чатые чатые
«Выборг» 8 150 1 40 2,2 Винтовые 1 40 2,2 Винтовые 2 3 10 То же
«Лениногорск» .Фиат" 8 000 — Отсутст вуют । 1 90 3 2 5,5 5 Винтовые
«Адлер» .Сторк" 9 400 1 35 1 3 1 Винтовые 1 35 3 - 2 3 3
Насосы масляных циркуляционных систем
Главные циркуляционные насосы Маслоперекачивающие насосы
э. л. н о н о £
Название судна Фирма 2 g о о 0 CD ч о» н S о 0 о * Тип о о CD ч о» S ч о 0 о * Тип
О £ S ч о S ° * с? о 0 CQ X S ч о S о з4 О-S' Е о 0 я X
«Елгава» «Котласлес» «Вытегралес» «Бобруйск» «Полтава» «Бежица» «Тикси» «Омск» «Белорецк» «Фрязино» «Волголес» «Александровск» «Симферополь» «Муром» «Красноград» «Луганск» «Лисичанск» «Шенкурск» .Бурмей- стер и Вайн“ То же „Зульцер“ То же МАН 2 900 2 900 4 600 5 450 7 250 8 750 10 000 10 800 12 600 2 400 4 500 6 300 7 800 9 000 9 000 15 300 16 200 3 250 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 70 75 140 140 200 250 280 330 315 84 140 270 270 100 90 200 300 130 35 50 50 35 35 20 35 35 50 50 60 50 50 50 50 50 55 Шесте- ренчатые Винтовые То же Винтовые То же 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3,5 6,3 16,5 16,5 17 18 1 6,3 I 1,61 10 1 7 6,3 6,3 Отсу1 30 30 30 30 Отсут Отсут 1121 Отсут :i Отсут 25 45 30 ствуют Шесте- ренчатые ствуют 1 Шесте- ренчатые 1 Винтовые ствуют Шесте- 1 ренчатые ствуют I Шесте- ренчатые ствуют Шесте- ренчатые Винтовые Шесте- ЛоиийТкТ А
«Углеуральск» «Дубно» «Архангельск» «Арагви» «Выборг» «Лениногорск» То же .Фиат1* 4 700 5 400 6 300 7 250 8 150 8 000 2 2 2 2 2 2 50 50 100 74 70 400 60 50 50 50 50 50 Шесте- ренчатые То же Винтовые То же 2 6 1 Отсут 301 рСПЧа 1 D1C ствуют Шесте-
«Адлер» ,Сторк“ 9 400 2 240 40 - | | pcmaiDiG Отсутствуют
Винтовые насосы делятся на герме-
тичные и негерметичные в зависимости
от конструктивного принципа разобще-
ния всасывающей и нагнетательной по-
лостей.
Винтовые герметичные на-
сосы имеют специальный профиль на-
резки винтов, обеспечивающий почти
полное разобщение напорной и всасы-
вающей камер и делятся на одно-,
двух-, трех и многовинтовые.
Наиболее распространены следующие
типы герметичных насосов: трехвинто-
вые с циклоидальным зацеплением, од-
новинтовые с однозаходным винтом и
двухзаходной обоймой, пятивинтовые
с эвольвентно-циклоидальным зацепле-
нием. Подвод жидкостей одно- или
двусторонний.
Вакуумметрическая высота всасыва-
ния при работе на масле составляет
5—6,5 ж вод. ст. ГОСТ 10056—62 распро-
страняется на трехроторные винтовые
насосы с циклоидным зацеплением с по-
дачей до 800 м3/ч и давлением нагнета-
ния до 250 кгс!см2\ предназначаются
для жидкостей без абразивных примесей
с вязкостью от 0,1 до 60 сст.
Производительность трехроторного на-
соса с циклоидальным зацеплением при
одностороннем подводе жидкости:
для шага винтов / = 10/з^н
Q = 248,8-10-6^п;
для шага винтов (укороченных)
О
Q = 124,4 10-6<ф>)п,
где dB — наружный диаметр ведомого
винта, см\
п — в об]мин.
Объемный к. п. д. современных масля-
ных насосов достигает т]п=0,964-0,98.
На величину подачи большое влияние
оказывает степень эмульгации масла.
Мощность, потребляемая насосом,
ДГН= 0,0691 (рн-рв)п<5
вд; квт>
здесь рн, Рв — абсолютное давление со-
ответственно в камерах
нагнетания и всасывания,
кгс/см2',
Лн = ЛпЛм (см. табл. 11-19).
т)м = 0,854-0,95— механический
к. п. д. насоса.
Разгрузка осевого усилия достигается
подводом жидкости из полости нагне-
тания (осевые сверления в винтах)
в пространство между торцами винтов
и внутренними поверхностями корпуса,
использованием разгрузочного диска,
сидящего на валу ведущего винта или
за счет расположения всасывающих ка-
мер с двух противоположных концов.
Насосы снабжены предохранительными
перепускными клапанами.
Таблица 11-16
Технические данные винтовых форсуночных насосов (котельного топлива)
Характеристика Тип танкера
.София* .Прага* ,Мир“ .Дружба*
Производитель- ность (специфика- ционная), т/ч . . . Скорость вращения, об/мин Мощность электро- двигателя, кет . . . Напор, м. вод. ст. Вес, кг 9/7/5/3 1470/970/730/480 25/20/17/12 400 1100 6/4/3/2 1500/1000/750/500 18/14/11/8,5 405 675 9/4,5 1800/900 19/9,5 300 587 8/3 1750/870 12,8/6,6 240
Таблица 11-17
Технические данные масляных винтовых насосов паротурбинных судов
Характеристика Тип танкера
.София* .Прага* .Мир* .Дружба* -Труд*
Количество винтов .... Производительность (спе- цификационная), т/ч . . . Напор, м. вод. ст Мощность электродвига- теля, кет 5 125 45 42,0 5 115 40 21,2 2 130 35 2 140 30 29,4 3 90 35 17,0
Таблица 11-18
Технические характеристики некоторых винтовых насосов
Марка насоса Основной диаметр винтов dH, мм Ход винта t, мм Количество ходов в обойме l[t Подача, м3ч Давление нагнета- ния, кгс; см- п, об. мин Вязкость жидко- сти v, см2;сек К. п. д.
теоретическая От действитель- ная Q объемный общий
ААА 15-3 АНА 15-6 ААА 20-3 АНА 25-4 AND 32-G АНА 38-4 АНА 45-4 AAG 70-8 AAG 60-3 АВВ £0-3 ANG 90-6 АВВ 110-3 АВВ 140-3 ABL 110-3 АВВ 160-3 НВВ 1,4 НВВ 1,4М ЭНН 2,4 ВВ 2,4 ЭНН-7 ЭМН 10-1АА ВН-25 ЭМВН-6Л ЭМН 11/1 ЭМН 5/1 МВН-25Л ВС-ЮО ВС-1 18X2 П р и м е ч г роппим подводе 9 9 12 15 19,2 22,8 27 42 36 54 54 66 84 66 96 15 15 18 18 22,5 27 39 42 66 78 66 78 78 i н и е. )М жидк СО 30 40 50 64 76 £0 140 120 180 180 220 280 220 320 Насо 50 50 60 60 75 90 130 140 132 156 220 156 156 Все на( :ости. Нас 1,5 3 1,5 2 3 2 2 1,5 1,5 1,5 3 1,5 1,5 1,5 1,5 сы отеч 6,2 6,2 3,3 6,17 5,2 2,0 1,31 1,53 1,51 1,54 1,6 1,67 1,67 :осы, за осы фир 0,516 0,516 1,23 2,4 5,01 8,45 13,95 26,3 33,05 56,4 56 105 141,5 210 211 tecmeeHh 2,18 2,45 . 4,07 4,94 8,31 14,2 42,6 26,9 63,2 103,5 104,5 106,5 213,0 1 ИСКЛЮ’ мы ИМ 0,366 0,3 0,976 1,56 4,2 6,6 11,45 22,8 30,6 54 48 99 133 199 200 юго про 1,6 2,1 3,0 3,0 7,0 12,0 33,8 23 54 90 90 100 200 чением О 15 60 15 40 40 40 40 20 20 6 60 6 6 6 6 изводсп, 100 40 25 100 10 10 4,5 25 8 4 25 25 20 АВ 110-3 2850 2850 2850 2850 2850 2350 2850 1425 2850 1470 1425 1470 960 1470 930 tea 2600 2915 2800 3400 2925 2900 2890 1460 1460 1460 1460 1500 1500 и ВС 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,71 0,36 3,7 1,48-17,1 0,37-1,25 3,7-8,14 0,376 0,19-1,95 0,81 4,81 0,19—1,95 22,2 26 М 18X2,- 0,71 0,58 0,79 0,65 0,84 0,78 0,82 0,87 0,93 0,96 0,86 0,94 0,94 0,95 0,95 0,735 0,85 0,74 0,61 0,84 0,84 0,79 0,86 0,885 0,87 0,86 0,94 0,94 - с одн< 0.51 0,46 0,41 0,55 0,43 0,77 0,705 0,67 0,685 0,6 0,64 0,6 0,65 0,6 0,63 0,7 0,55 0,67 0,76 0,75 0,73 0,71 )СТО-
Винтовые насосы (табл. 11-18) выпу-
скаются отечественной промышленно-
стью (ГОСТ 10056—62), за рубежом —
предприятиями ВНР, ГДР и ЧССР,
шведской фирмой ИМО (70 типоразме-
ров производительностью 0,12—540 м^/ч
при давлении до 175 кгс/см2), ПНР
(ИМО — Гидростер), фирмой «Хэм-
ворти» (Англия) и др.
Основной недостаток насосов этого
типа — повышенная чувствительность
к чистоте перекачиваемых жидкостей;
загрязнение (твердые частицы >50—
80 мк) ведет к быстрому износу, закли-
ниванию винтов и ухудшению рабочих
параметров насоса.
У насосов ИМО (рис. 11-10) ведомые
винты установлены в корпусе без под-
шипников, вал ведущего винта уплот-
няется механическим сальником, име-
ются специальные предохранительные
клапаны, допускающие регулирование
максимального давления (байпасиро-
вание) .
Для судовых гидравлических систем
высокого давления создана серия элек-
троприводных винтовых насосных агре-
гатов (ЭМН) на рабочее давление
ЮО—150 кгс/см2, производительностью
в агрегате от 20 до 70 л/мин и более.
Винтовые масляные циркуляционные
насосы (см. табл. 11-14—11-17) двух-,
Рис. 11-10. Главный масляный цирку-
ляционный насос фирмы ИМО (т/х
.Лениногорск’)
трех- и пятивинтовые со сравнительно
короткими винтами большего диаметра.
Всасывание одно- или двустороннее.
Номинальная производительность
главных масляных насосов (см.
табл. 11-17, 11-19) ГТЗА — с запасом
на постоянный перелив из напорной ци-
стерны:
/ Na \О,75
<?« = 14(io<b) м31ч-
Масляные электронасосы (рис. 11-11)
вспомогательных турбоприводов (ТП-500
и др.): производительность 210 л!мин\
давление нагнетания 3 кгс/сле2; мощ-
ность электродвигателя 4 кет.
Производительность главного цирку-
ляционного масляного насоса (система
смазки и охлаждения поршней дизелей,
см. табл. 11-15):
Qh = ₽m^ Л/ч,
где Ne — эффективная мощность,
л. с.\
i — число одновременно ра-
ботающих насосов;
рм = 1,54-2,0 — коэффициент запаса;
Ьм—удельный расход масла,
л/э. л. с.-ч: для циркуля-
ционной смазки 5—10;
для смазки крейцкопфов
1—2; для охлаждения
поршней 20—25.
Характеристики винтового насоса
(рис. 11-12) представляют собой графи-
ческие зависимости подачи мощности
Таблица 11-19
Главные масляные насосы серийных судов с ПТУ
Характеристика Марка насоса
ЭМН-5/П * ЭМН-125
Тип насоса Производительность, т/ч Напор, кгс/см^ Мощность электродвигателя, кет .......... Скорость вращения, обмин Вертикальный трехвинтовой 80 4,0 20 1460 Вертикальный пятивинтовой 125 4,5 40 2925
• На последних судах серии «Ленинский комсомол» заменены насосом производи-
тельностью 100 т/ч.
и к. п. д от напора (или полного давле-
ния) при постоянных оборотах и вяз-
кости жидкости. Практически произво-
дительность винтовых насосов не зависит
от развиваемого напора и мало изменя-
прямой ЛГТ дает величину мощности,
идущей на преодоление механических
потерь; разность ординат между ли-
ниями NT и Nn (полезная мощность)
определяет потерю мощности от утечек.
ется от вязкости перекачиваемой жид-
кости.
Разность ординат QT — Q определяет
потерю производительности. Теоретиче-
ская мощность Nt пропорциональна
давлению р; разность ординат между
кривой N (потребляемая мощность) и
При заводских испытаниях насосов
снимаются также кавитационные харак-
теристики.
Для насосов, работающих при различ-
ном числе оборотов, удобно пользо-
ваться универсальной характеристикой,
которая строится по рабочим Q = f\(p)
и 1]н= /2(Р), снятым для нескольких чи-
сел оборотов.
Материалы винтовых насосов и тех-
нические требования. Винты масляных
Рис. 11-12. Характеристики винтового иасоса
МВН-10 (при 1500 об мин и вязкости перекачи-
вающей жидкости 10" ВУ)
насосов обычно изготовляют из стали 45
с термообработкой. Для корпусов пре-
имущественно используются СЧ-18-36,
СЧ21-40, стальное литье 35 л, алюмини-
насосы (и е г с р м с т и ч п ы с) имеют
прямоугольную или трапецеидальную
нарезку укороченных винтов, (рис.
11-13). Форма профиля нс обеспечивает
герметичное разобщение камеры нагне-
тания от камеры всасывания. Для со-
кращения переточек жидкости увеличи-
вают число витков и уменьшают шаг
нарезки. Вращение от ведущего вала
к ведомому передастся через синхрони-
зирующие шестерни.
Производительность двухвинтовых на-
сосов с прямоугольной (трапецеидаль-
ной) нарезкой винтов
Q = 11,25- (d2 — d2B] tnrlH м3 ч.
где du, dn — наружный и внутренний
диаметры винта, м;
t — шаг винта, м\
п — скорость вращения, об/мин.
Производительность 600—1200 м3/ч
(грузовые насосы танкеров); давление
нагнетания 10—40 кгс/см*-, полный к. п. д.
(в зависимости от давления и вязкости
жидкости) —0,6—0,8; высота всасыва-
ния до 8,5 м вод. ст.
На судах геликоидальные насосы
(табл. 11-20) применяются как грузовые,
циркуляционные, масляные и водяные,
Рис. 11-13. Винтовой исгерметичный геликоидальный насос:
1 — ведущий вал; 2, 5 — винты; 3 — распределительные шестерни; 4 — упорный подшипник
свые сплавы. Обоймы масляных насо-
сов— бронза марки ОЦСНЗ-7-5-1. Тех-
нические требования па изготовление и
испытание трехвинтовых насосов изло-
жены в ГОСТ 13378—67.
Винтовые геликоидальные
пожарные, ’ балластные, уравнительные
и дифферентовочные, топливо- и масло-
перекачивающие, форсуночные, в гидро-
передачах— фирмы «Борнеман» (ФРГ),
«Хэмворти» и «Стотхерт энд Питт»
(Англия), «Хауттойн» (Голландия) и др.
Таблица 11-20
Винтовые негерметичные насосы, установленные на морских судах
Название судна и страна-строитель Назначение насоса Фирма- изготовитель насоса П араметры насоса
Подача, м3/ч Напор, м п, об мин Мощность привода, л. с.
«Труд» (СФРЮ) Форсуночный глав- ного котла „Борпемапн* (ФРГ) 6 230 - 28,8
«Андижан» (ГДР) Насос редукторного масла То же 140 30 1450 45
«Адлер» (Голлан- дия) Главный масляный насос ТОПЛИВОПереКаЧИВа- ЮЩИЙ „Хауттойн“ (Голландия) 240 35 40 30 950 1300 1000 12
«Лепиногорск» (ПНР) Топливоперекачи- вающий То же 90 30 1800 26
«Салтыков-Щед- рин» (Бельгия) Главный масляный насос Топливоперекачи- вающий Пожарный Осушительный 50 9,5 30 60 30 25 70 25 1500 1500 1800 1500 13 5 22 10
«Леонардо да Вин- чи» (Италия) Система гидропри- вода • 500 60 1450 -
«Полоцк» (СССР) Главный масляный насос “Бурмейстер и Вайн“ (Дания) То же 200 40 560 60
«Гейзер» (Дания) Главный масляный насос Топливоперекачи- вающий Санитарный насос пресной воды 95/125 30 50 30 1170/1500 1450 —
«Станиславский» (Бельгия) „Хауттойн“ (Голландия) 5,0 20 1500 2,5
В СССР выпускаются (табл. 11-21)
Ливенским заводом гидравлических ма-
шин (з-д «Ливгидромаш»).
Для повышения коррозионной стой-
кости специальных насосов, перекачи-
вающих кислоты, щелочи и др. агрес-
сивные среды, их рабочие детали по-
крывают щелоче- и кислотоупорными
пластмассами.
Героторные насосы (одновинто-
вые) или насосы МОНО
(рис. 11-14) обладают хорошей всасы-
вающей способностью и могут перека-
чивать любые жидкости, в том числе
загрязненные абразивными примесями.
Характеристики героторного насоса ана-
логичны характеристикам винтового
насоса с циклоидальным зацепле-
нием.
Одновинтовой насос имеет однозаход-
ный стальной винт и резиновую обойму,
внутренняя полость которой представ-
ляет двухзаходную винтовую поверх-
ность с шагом, в два раза большим
Таблица 11-21
Технические данные отечественных винтовых негерметичных насосов
разных марок
Характеристика 2ВВ-500/Ю 2ВВ-320,10 2ВВ-200/10 2ВВ-63/4 2ВВ-25/4 2ВВ-10/4 2ВВ-5/60 2ВВ-5/5
Подача, м3/ч . . . Давление нагнета- 500 320 200 63 25 10 5 5
ния, кгс/см2 .... Частота вращения, 6-10 6-10 6-10 4 4 4 60 5
об/мин ВакууМметриче- ская высота всасыва- 1450 1450 1450 1450 1450 1450 750 750
ния, м Потребляемая мощ- 7 7 7 — — — — —
ность, кет 300 170 ПО 11,8 4,5 1,92 18 1,7
Вязкость, °ВУ . . . Габариты, мм: 4-700 4-700 4-700 1-35 1-35 1-35 150-800 150-800
длина 3770 3410 2940 880 1460 1000 2130 2336
ширина .... 1290 1190 1010 780 480 384 546 816
высота 1445 1390 1195 1810 430 375 686 585
Вес насоса, кг . . 6800 5000 3500 640 359 207 800 450
шага винта. При вращении винта между
ним и обоймой образуются свободные
полости, куда поступает перекачиваемая
жидкость, которая при последующем
вращении винта перемещается вдоль его
оси в полость нагнетания.
ГОСТ 10057—62 распространяется на
насосы производительностью 0,3—40 л<3/ч
насоса, состоящем из двух концентри-
ческих цилиндров, помещается эксцент-
ричный цилиндрический вытеснитель.
Цилиндры соединены между собой пере-
городкой, по которой вытеснитель сколь-
зит своей прорезью; так что линия его
касания с наружным цилиндром описы-
вает цилиндрическую круговую поверх-
Рис. 11-14. Судовой насос героторного типа
и давлением нагнетания до 25 кгс!см2.
Фирма МОНО изготовляет сдвоенные
насосы производительностью 65—75 м$/ч
К- п. д. обычно лежит в пределах 0,4—0,65.
Роторные насосы с эксцентрическим
вытеснителем (рис. 11-15). В корпусе
ность. Прием и подача жидкости —
через окна на торце корпуса. Для уве-
личения производительности в одном
корпусе располагают два вытеснителя;
производительность 150—200 м3/ч, вы-
сота всасывания до 7 м вод. ст.
Применяются как нефтеперекачиваю-
щие насосы.
Насос типа «Кордакс» с шаровым
поршнем (т/х «Шота Руставели» и
Рис. 11-15. Схема насоса с эксцентричным вытес-
нителем:
/ — наружный корпус; 2 — вытеснитель; 3 — вал;
4 — кривошип; 5 — внутренний корпус; 6 —
крышка; 7 — окно подачи; 8 — перегородка; 9 —
приемное окно
др.) — поршневой бесклапанный насос
четырехкратного действия (рис. 11-16).
Шаровой поршень образует своими кар-
насоса и повышенная равномерность
подачи. Используются как топливопере-
качивающие насосы (производительность
12 напор 30 м вод. ст., скорость
вращения 1000 об)мин).
Уплотнения роторных насосов. Уплот-
нения неподвижных соединений (стыков
между корпусом и крышками, присо-
единения арматуры, пробок и др.) —
плоскими прокладками из картона, про-
кладочного материала или асбестового
прессшпана, фибры, паронита, кожи
и др.; для высоких давлений — металли-
ческие (алюминиевые, медные, сталь-
ные) прокладки.
Уплотнения приводного вала—наби-
вочные (фетровые и войлочные кольца,
сальники .с мягкой и, реже, с твердой
набивкой), манжетные радиального
типа, торцовые или механические. Мате-
риалы набивки: хлопчатая бумага,
пенька, асбест и др. Набивку пропиты-
вают смазкой из графита и технического
жира или консистентной смазкой, воском
с добавкой порошковых материалов,
Рис. 11-16. Насос с шаровым поршнем типа ,Кардакс“
данно-связанными частями четыре ка-
меры и перекрыт со всасывающей и на-
порной сторон двумя шаровыми чаш-
ками. За каждый оборот шарового
поршня каждая камера один раз пооче-
редно открывается и закрывается, чем
достигается четырехкратное действие
резиновыми смесями и синтетическими
смолами.
Используются U-образные и V-образ-
ные (шевронные) манжеты из резины,
полихлорвинила, найлона и др. Для
повышения срока службы и стойкости
резиновые манжеты армируют двусто-
ронней прорезиненной хлопчатобумаж-
ной тканью. Для манжет масляных на-
сосов в основном применяют маслостой-
кпе сорта синтетического каучука и
резины. Допустимая утечка в пределах
1—2 до 4—5 капель в час.
Торцовое уплотнение имеет
нагруженное пружиной уплотнительное
кольцо из мягкого антифрикционного
материала, расположенное на вращаю-
щемся валу и упертое своим торцом
в опорное кольцо, закрепленное в кор-
пусе.
Уплотнительное кольцо герметизиро-
вано на валу при помощи резинового
кольца круглого сечения. Пружина соз-
дает предварительное контактное давле-
ние на поверхности колец, достаточное
для предотвращения утечек жидкости
при нулевом или близких к нему давле-
ниях жидкости. По мере увеличения
давления перекачиваемой жидкости на
подвижном кольце добавляется усилие
неуравновешенного давления жидкости,
благодаря чему контактное давление
скользящей пары будет повышаться
пропорционально увеличению давления
рабочей среды.
Роторно-поршневые насосы. Насосы
регулируемой производительности стро-
ятся роторно-поршневыми (плунжер-
ными) с радиальным и аксиальным рас-
положением поршневых групп.
Насосы радиально-поршне-
вого типа используются преимуще-
ственно в электрогидравлических руле-
вых машинах. Промышленность серийно
выпускает судовые насосы переменной
производительности серии НПМ
(табл. 11-22).
В этих насосах применяется цапфовое
распределение рабочей жидкости, осу-
ществляемое через скользящее сопряже-
ние цапфы и втулки ротора насоса
(цилиндрового блока). Величина зазора
в цапфе (0,06—12 мм) определяет объ-
емный к. п. д. насоса. Число цилиндров
нечетное — 7—9, что обеспечивает
уменьшение пульсации подачи.
Насосы типа МНП-0г14 (рис. 11-17)
применяют в серийных электрогидравли-
ческих машинах с моментом на баллере
20—60 тм. Привод скользящего блока —
рычажный с пружинным устройством
или от поршней гидравлических цилинд-
ров.
Насосы типа ЭМН-9/3 (якорно-швар-
товные шпили и др.) выполнены по
принципиальной схеме насоса МНП-0,14,
но ротор имеет 14 цилиндров, располо-
женных радиально в два ряда (7X2).
Таблица 11-22
Основные параметры насосов серии НПМ —судовые
Марка насоса Произво- дитель- ность теорети- ческая, л/мин Рабочее давление макси- мальное ^шах» кгс/см* К. п. д. ПРИ ^тах» общий п, об/мин Мощность привода ирн ^тах» кет Вес, кг
объемный
НПМ-8 20 135 0,57-0,6 0,6-0,65 98#* 4,6 75
НПМ-6 40 135 0,63-0,65 980 9,8 135
0,7-0,75
НПМ-4 80 135 0,68-0,72 0,70-0,80 980 20 200
МНП-0,14-4 128 135 0,7—0,75 0,80-0,83 1000 22 275
ЭМН-9,1 290 127 0,58-0,6 0,67-0,7 735 66 520
НПМ-5 400 135 0,60-0,65 0,65-0,68 750 89 750
НПМ-1 609 135 0,65-0,7 0,70-0,75 580 145 1250
ЭМН-7 665 150 0,60-0,63 0,60-0,65 585 185 1500
НПМ-3 785 135 0,57-0,60 0,60-0,65 585 185 1500
В рулевых машинах с крутящими мо-
ментами 60—90 тм применяют модифи-
каций насоса ЭМН-9/3, где установлены
два вспомогательных насоса шестерен-
пускаются как регулируемой (перемен-
ной), так и нерегулируемой (постоянной)
производительности. Число цилиндров
нечетное — 7—9. Используются в руле-
Рис. 11-17. Радиально-плунжерный насос переменной производительности (тип МНП-0,14):
1 — направляющие салазок; 2 — втулка ротора; 3 — муфта; 4, 13— передние и задние салазки;
5 — вал насоса; 6 — масляный шестеренчатый насос (смазка и пополнение утечек гидропри-
вода); 7, 72 — шариковые подшипники; «^ — ролики; 9 — плунжеры; 10 — цилиндры ротора;
11 — корпус; 14 — скалка скользящего блока; 15 — пружина; 16 — скалка передачи; 17 — ры-
чаги привода; 18 — указатель положения блока
чатого типа (для возмещения утечки
в трубопроводах гидравлической си-
стемы и системы управления).
Аксиально-плунжерные на-
сосы с торцовым распределением вы-
вых электрогидравлических машинах,,
успокоителях качки, грузовых кранах и
лебедках.
Применяются два типа торцовых рас-
пределителей — плоские и сферические;
распределение — через серпообразные
окна в опорнораспределительном диске
и каналы блока цилиндров. Насосы
создают давление до 100—350 кгс/м2
с высоким и устойчивым к. п. д. (объ-
емный к. п. д. 0,97—0,98) на рабочей
^жидкости с вязкостью 2—3° Е. Малые
оборот. Механизм поворота блока имеет
гидравлические цилиндры, в которые
распределительным золотником подается
масло, перемещая поршни, связанные
с люлькой насоса.
Отечественная промышленность выпу-
скает насосы серии 11Д (рис. 11-18)
Рис.11-18. Аксиально-плунжерный насос переменной производительности (серия ИД):
1 — фланцы; 2 — люлька насоса; 3 — букса блока цилиндров; 4 — уплотнительные кольца; 5 — полые
цапфы; 6 — кардан; 7 — подпиточные клапаны; 8 — радиально-упорный шарикоподшипник; 9 —
корпус насоса; 10 — букса вала; 11 — задняя крышка насоса; 12 — втулка вала; 13 — стакан; 14 —
радиальный шарикоподшипник; 15 — уплотнительная манжета вала; 16*л— вал; 17 — штифт; 18 —
бронзовый упор вала; 19 — шестерня привода шестеренчатого насоса и вибратора; 20 — уплотни-
тельные кольца; 21 — стопорное кольцо буксы блока цилиндров; 22— втулка блока цилиндров;
23 — блок цилиндров; 24 — шарикоподшипник оси блока; 25 — бронзовый упор блока цилиндров;
26 — компенсационная обойма; 27 — ось блока цилиндров; 28 — распределитель; 29 — крышка
люльки; 30 — передняя крышка корпуса насоса; 31 — бронзовый поршень
зазоры в стыке (0,0034-0,10) и плунжер-
ной паре (0,014-0,025) предъявляют вы-
сокие требования к очистке рабочего
масла (см. табл. 11-26).
Регулирование осуществляется изме-
нением угла у между осями упорной
силовой шайбы и блока цилиндров при
неизменном положении шайбы, или на-
нескольких типоразмеров (давление но-
минальное 100 кгс/см2, максимальное
150 кгс/см2, Q= 1004-774 л) мин).
В комплект насосов серии 11Д (5, 10
и 20) входят: регулируемый насос вы-
сокого давления; вспомогательный насос
шестеренчатого типа; сервоусилитель,
состоящий из золотниковой коробки
управления и силовых гидроцилиндров,
соединенных с поворотной люлькой на-
соса; вибратор для повышения чувстви-
тельности сервоусилителя к сигналам
управления; блок клапанов (сливной,
подпиточные, предохранительный; нуль-
установитель — установка люльки насоса
в среднее положение); распределитель-
ная коробка с переключающим золотни-
ком и запорным клапаном (распределе-
ние масла в нуль-установитель и гидро-
усилитель); кран переключения режимов
работы (переход с дистанционного на руч-
ное управление); фильтр на нагнетатель-
ной магистрали вспомогательного насоса.
Опыт эксплуатации насосов в рулевых
машинах показывает, что их моторесурс
составляет 3000—4000 ч и более. Основ-
ные узлы, ограничивающие моторе-
сурс, — шаровые опоры шатунно-порш-
невой группы, торцевой распределитель,
подшипники вала.
Для судовых гидроприводов различ-
ного назначения выпускается аксиально-
плунжерный насос регулируемой произ-
водительности АПН-200 с торцовым
сферическим распределением, обеспечи-
вающим реверсивное изменение произ-
водительности от 0 до 190 л!мин при
рабочем давлении до 175 кгс!см2.
Таблица 11-23
Характерные неисправности роторных насосов и способы
их устранения
Причина неисправностей Способ устранения
Насос не засасывает жидкость
Насос не залит жидкостью; закрыта задвиж- ка на всасывании; засорен приемный фильтр; значительный подсос воздуха; чрезмерная вы- сота всасывания Залить насос перекачиваемой жидко- стью, открыть задвижку; очистить фильтр; проверить соединения всасывающей части; устранить неплотности; уменьшить высоту всасывания
Насос не обеспечивает спецификационной подачи
Неправильно отрегулирован предохранитель- но-пропускной клапан; клапан заело или он загрязнен, двигатель не развивает требуемое число оборотов; повышенные зазоры в насосе Отрегулировать клапан; устранить заеда- ние, очистить клапан; довести число обо- ротов до нормального; заменить изношен- ные детали
Повышена потребляемая мощность
Большая вязкость перекачиваемой жидкости I Уменьшить вязкость или число оборотов насоса
Вибрация насоса
Нарушена центровка валов насоса и двига- теля 1 Проверить крепление агрегата и цент- ровку
Сильная течь сальника
Изношены манжеты или набивка в торцо- вом уплотнении: ослаблена пружина; резиновое уплотнительное кольцо неплотно сидит на валу; износ и задиры трущихся поверхностей Заменить манжеты или набивку; заме- нить пружину, кольцо; зачистить и прите- реть поверхности опорного и уплотнитель- ного колец
Значительные колебания стрелок манометра или мановакуумметра
Неплотности и подсос воздуха Проверить герметичность всасывающего тракта, устранить неплотности; уменьшить высоту всасывания; отрегулировать клапан на заданное давление
Стрелка мановакуумметра стоит i на нуле при работающем насосе
Неисправен прибор; подсос воздуха I Заменить прибор; устранить подсос воз- духа
Гидромоторы
Объемные гидродвигатели разделя-
ются на гидромоторы с вращательным
движением вала и гидроцилиндры с воз-
вратно-поступательным или возвратно-
поворотным движением. Применяются
поршневые (плунжерные) и лопастные
типы гидромоторов.
Поршневые насосы бесклапанных ти-
пов являются обратимыми механиз-
мами, т. е. могут использоваться как
Гидродвигатель состоит из следующих
основных узлов: корпуса, блока цилинд-
ров 12, поршневой группы 9 и распре-
делительного золотника 1. Корпус со-
стоит из копира 4 и двух крышек (зад-
ней 7 и передней 3), стянутых между
собой винтами 5. В блоке цилиндров
установлено восемь радиально располо-
женных поршней, которые через иголь-
чатые подшипники 6 (центральные) со-
прягаются с копиром. Крайние подшип-
ники совершают возвратно-поступатель-
Рис. 11-19. Гидромотор радиально-плунжерного типа серии ИМ
в качестве насоса, так и гидромотора.
В судовых гидроприводах различного
типа применяются быстроходные гидро-
моторы типа НМ; максимальное давле-
ние 100 кгс/см2 (рис. 11-19, табл. 11-24).
В грузовых, лебедках находят приме-
нение высокомоментный гидромотор ра-
диально-плунжерного типа ГРП-2А
с цапфовым распределением; основные
его характеристики: номинальный кру-
тящий момент на валу не ниже 450 кгм
при перепаде давления 97 кгс!см2\ мак-
симальное рабочее давление 100 кгс!см2\
объемная постоянная 3,7 л/об; макси-
мальное число оборотов 100 об1мин\
объемный к. п. д. 0,88; общий к. п. д.
не ниже 0,8; сухой вес 350 кг\ мото-
ресурс 750 ч.
Г идромоторы грузовых кранов
(рис. 11-20). На судовом кране (см.
гл. 20) установлено три гидромотора:
подъема-опускания груза, подъема-опу-
скания стрелы и поворота крана.
ное движение в направляющих 8, кото-
рые воспринимают реактивный момент
от поршневой группы.
Внутри блока цилиндров установлен
распределительный золотник, который
соединен полумуфтами 10 с корпусом и
при работе гидродвигателя вращается
вместе с ним. Корпус относительно
блока цилиндров вращается на двух
радиальных подшипниках 2 и 11, уста-
новленных в крышках корпуса. Блок
цилиндров с одной стороны наглухо
закрыт задней крышкой корпуса, с дру-
гой выходит наружу цапфой, предназ-
наченной для подключения трубопрово-
дов, установки клапанов, а также явля-
ющейся опорой, за которую крепится
гидродвигатель. На задней крышке кор-
пуса имеются две фланцевые поверх-
ности для соединения с соответствую-
щим механизмом.
Вращающийся корпус служит шкивом
для ленточного тормоза. Гидродвигатель
работает следующим образом. Через
соответствующие расточки в блоке ци-
линдров масло подается в распредели-
тельный золотник, который, вращаясь,
воздействуют через поршневые группы
на копир, заставляя его (а следова-
тельно, и корпус гидродвигателя) вра-
щаться. Одновременно поршни, цп-
Рис. 11-20. Гидромотор грузового крана (суда типа „Капитан Кушнаренко" и др.):
1 — распределительный золотник; 2, 11 — радиальные подшипники; 3, 7 — крышки кор-
пуса (передняя и задняя): 4 — копир; 5 — стяжной винт; 6 — подшипник центральный
(игольчатый); 8 — направляющие; 9 — поршневая группа; 10 — полумуфты; 12 — блок ци-
линдров
соединяет одни гидроцилиндры блока
цилиндров с напором, а другие — со
сливом.
Под действием давления масла
поршни, находящиеся в цилиндрах,
перемещаясь от центра к периферии,
линдры которых соединены со сливом,
двигаются под действием копира от
периферии к центру.
Технические данные гидро-
моторов и насосов грузовых
кранов. Механизм подъема-опускания
груза. Насос аксиально-плунжерный
(АПН-200) правого вращения, п =
= 1450 об/мин, производительность
188 л/мин, максимальное давление
175 кгс!см2.
Механизм поворота крана. Насос
АПН-200 правого вращения 990 об/мин,
производительность 128 л/мин, макси-
мальное давление 175 кгс/см2.
Корпус имеет три профильные поверх-
ности, образующие рабочие камеры /,
//, III. Камера, двумя каналами каж-
дая, соединена с торцовой поверхно-
стью, где расположен распределитель-
ный золотник 5.
Ротор лопастного типа (в каналах
ротора перемещаются специальные ло-
пасти — толкатели; при утапливании ло-
Рис. 11-21. Схема исполнительной части гидропривода с двумя гидродвигатслями:
1,4 — обратные клапаны; 2 — рычажный привод; 3, 6 — регулирующие клапаны; 5 — распредели-
тельный золотник; 7, 9 — корпусы гидродвигателей; 8 — клапан (регулируемый) 2-го гидродвигателя
Механизм изменения вылета стрелы.
Гидромотор в качестве насоса постоян-
ной производительности (скорость вра-
щения 846 об/мин, производительность
117 л/мин).
Система управления и подпитки. На-
сос постоянной производительности, ло-
пастной (скорость вращения 1270 об/мин,
производительность 44 л/мин, давление
25 кгс/см2).
Гидродвигатель фирмы «Гидролик»
(суда типа «Бийск», «Березники») —
трехкамерный с распределительной аппа-
ратурой (распределительный золотник,
клапаны), устанавливается по одному
или два на каждом палубном меха-
низме; на судах типа «Бийск» грузовые
и швартовные механизмы имеют по два
гидродвигателя (рис. 11-21).
патки она выдвигает себе противопо-
ложную) передает крутящий момент
исполнительному механизму; вал уплот-
нен специальными манжетамц.
Золотник перемещается ручным ры-
чажным приводом 2. Органами распре-
деления являются также пружинные
регулирующие клапаны 3 и 6, обратные
клапаны 1 и 4. Второй гидродвигатель
снабжен регулируемым клапаном 8.
Режимы работы гидродвигателя зависят
от внешней нагрузки и положения рас-
пределительного золотника (спуск,
подъем).
Лопастные (пластинчатые) насосы.
Роль вытеснителей выполняют лопасти,
находящиеся в прорезях ротора, распо-
ложенного эксцентрично по отношению
к статору. Прорези ротора имеют раз-
Таблица 11-24
Характеристики гидромоторов ИМ
На большинстве установленных меха-
низмов с гидроприводом используется-
один гидродвигатель.
7
13
16
16
2,3
34
46
56
61
0,5
1,5
2,5
2,5-А
5
10
20
30
50
3
9
16
32
71
142
251
501
790
2950
2950
2950
1440
1440
1440
1440
980
980
9
26,5
47
46
102
204
361
491
774
121
200
грузочные сверления. Для осевой раз-
грузки ротора нагнетательные и всасы-
вающие окна расположены в противо-
положных по оси участках. Насосы
выполняются одинарного и двойного
действия; одинарного действия в основ-
ном применяются для вспомогательных
гидросистем (давление до 40—60 кгс/ои2).
Для высоких давлений, в основном
70 -кгс/сл2, применяются нерегулируемые
пластинчатые насосы двойного действия.
Нагнетание производится через одну,
две или более камеры (пространство
между полостями всасывания и нагне-
тания соответственно для одно-, двух-,
многокамерных насосов).
Число пластин 6—12; угол наклона
прорезей к радиусу ротора а =104-15°.
Насосы обеспечивают практически
равномерную (без пульсации) подачу.
Коэффициент подачи (объемный)
Л п=0,824-0,98; механический к. п. д.
т)м = 0,64-0,9.
Схема гидравлического привода низ-
кого давления с лопастным камерным
насосом и гидромотором показана на
рис. 11-22.
Промысловые рефрижераторы типа
«Гейзер» («Грумант», «Глетчер»,
«Сказочник Андерсен», «Гольфстрим»,
«Франс Гальс») оборудованы гидравли-
ческими приводами фирмы «Бергене Ме-
каниске Веркстедер» — брашпили, швар-
товные шпили, грузовые и траловые ле-
бедки, конвейеры для транспортировки
рыбы. Гидродвигатель лопастного типа
(р=304-60 кгс!см2) может работать од-
ной или двумя камерами при спуске.
Рис. 11-22. Схема гидропривода низкого давления:
1 — лопастный однокамерный насос; 2— обратный
невозвратный клапан; 3 — фильтр; 4 — распреде-
лительный бак; 5 — золотник управления; 6 —
гидродвигатель; 7 — предохранительный клапан;
/ — полость нагнетания; // — полость всасывания;
Ill — камера
Таблица 11-25
Основные технические данные
насосных агрегатов
(рефрижератор типа «Гейзер»)
Показатель Тип агрегата
РЗ-1А РЗ-7А
Производительность, 850 1180
л/мин
Число оборотов, об/мин Мощность электродви- 315 315
гателя, кет Число оборотов электро- 51,5 74
двигателя, об/мин .... 1460 1460
Примечание. При! редуктор. зод насос< эв через
Защита от загрязнения.
В соответствии с ГОСТ 6370—59 загря-
зненность поставляемой рабочей жид-
кости для гидроприводов (см. гл. 5) не
должна превышать 0,005% по весу; на-
личие воды в жидкости не допускается.
Для сохранения чистоты рабочей жид-
кости необходима ее непрерывная фильт-
рация через фильтры грубой и тонкой
очистки (25—40 л/к).
Таблица 11-26
Зазоры в узлах гидравлического оборудования,
наиболее чувствительных к загрязнениям рабочей жидкости
Вид гидравлического оборудования Узел Зазор, мм
Силовые гидроцилиндры Золотниковая гидроаппаратура управления, запорно-распредели- тсльные устройства Радиально-плунжерные насосы и высокомоментные гидромоторы Аксиально-плунжерные насосы и гидромоторы Шестеренчатые насосы высокого давления Винтовые насосы высокого давле- ния Пара поршень — цилиндр Пара золотник — корпус гидро- аппаратуры Цапфовое распределение Пара поршень — цилиндр Торцовое распределение Пара поршень — цилиндр Торцовый зазор в поджимных щеках Пара рабочих винтов 0,075-0,25 На давление до 100 кгс'см* 0,015-0,025; на давление 200 кгасм* 0,004-0,010 0,04-0,10 0,02-0,05 0,003-0,010 0,01-0,025 0,005—0,010 0,04-0,08
Центробежные, осевые и вихревые насосы
Таблица 11-27
Классификация центробежных насосов
Характеристика Значение, конструктивное выполнение
Производительность Малая — до 20 м?/ч Средняя — от 20 до 60 м^/ч Большая — свыше 60 м^/ч
Напор Низкого давления — до 5 кгс/см? Среднего давления — от 5 до 50 кгс/см?
Коэффициент быстроходности (ns)* Высокого давления — свыше 50 кгс/см? Тихоходные — 40—80 Нормальные — 80—150 Быстроходные — 150—300 Диагональные — 250—500
Число колес и соединение их проточных частей Осевые — 500—1000 Одноступенчатые Многоступенчатые: с последовательным, параллельным и па- раллельно-последовательным соединением про-
Способ подвода жидкости к колесу на- соса Преобразование кинематической энергии на выходе Конструкция корпуса точных частей Односторонний Двусторонний Спиральная камера с диффузором Лопаточный направляющий аппарат Однокорпусные с горизонтальным или вер-
Расположение оси рабочего колеса тикальным разъемом; секционные Горизонтальные (консольные и двухопорные роторы) Вертикальные
Продолжение табл. 11-27
Характеристика Значение, конструктивное выполнение
Всасывающая способность Род перекачиваемой жидкости С самовсасыванием (с приспособлением для создания вакуума во всасывающем трубопро- воде в период пуска); без самовсасывающего приспособления Вода (пресная, морская); вязкие жидкости (масла, жидкие топлива, кислоты)
•Коэффициент быстроходности — число оборотов ns модельного насоса, геометри-
чески подобного рассматриваемому, имеющего одинаковые с ним гидравлический и
объемный к. п. д. и развивающего напор Я-1 м вод. ст. при подаче Q-75 кг/сек-,
потребляемая мощность — 1 л. с. (при перекачивании воды).
Коэффициент быстроходности одноступенчатого насоса (или одной ступени много-
ступенчатого насоса)
п = 3,65 об/мин,
s
где Н — напор ступени, м. вод. ст.;
Q — секундная производительность, жз/сек;
п — скорость вращения колеса насоса, об/мин.
При колесе с двусторонним входом величину относят к половине Q. Для каж-
дого коэффициента быстроходности установлены соотношения размеров насоса, обеспе-
чивающие оптимальные технико-экономические показатели.
К. п. д. центробежных насосов. Г и д-
равлический к. п. д.
Таблица 11-28
Значения т)г в зависимости
от коэффициента быстроходности, ns
где Н = v ~-------действительный
напор, м;
Ну _ и^с^и—и&и. _ теоретический на-
пор, м;
v — коэффициент напора; для на-
сосов турбинного типа с на-
правляющим аппаратом v =
=0,904-1,1, а для насосов со
спиральным отводом без на-
правляющего аппарата 0,7—
1,0;
и2— окружные скорости соответ-
ственно на внутреннем и на-
ружном диаметрах колеса;
Сщ, с2и— проекции абсолютной скоро-
сти на направление окружной
скорости при входе и выходе
жидкости.
Объемный к. п. д.
^п= = 0,90 н-0,99
ns, об/мин 60-100 100-150 150-220
^г 0,87-0,90 0,90-0,92 0,92—0,9-1
(для тщательно выполненных насосов
низкие значения т)п соответствуют ма-
лым коэффициентам быстроходности).
Механические потери. По-
тери мощности на трение колеса
(дисковые потери)
NTp = 0,01(D2+ 5е) л. с.,
где и2 — окружная скорость на выход-
ном диаметре (D2) колеса,
м/сек;
е — толщина колеса, м.
Потери в сальниках и подшипниках
составляют обычно 1—2% подводимой
мощности (привода); для малых насо-
сов—до 5%.
Полный к. п. д. насоса
= ^г^п^м*
Уравновешивание осевого усилия до-
стигается взаимопротивоположным рас-
положением рабочих колес на валу на-
соса; разгрузочными отверстиями на
заднем диске последнего рабочего не-
допустимые величины кольцевого за-
зора для судовых насосов (0,0014-
4-0,0015)гд (Гд —радиус разгрузочного
диска), что составляет 0,5—0,8 мм.
При ревизии насоса необходимо обра-
щать внимание на состояние поверхно-
стей по кольцевому Ь\ и радиальному bQ
зазорам; при повышенных износах и
увеличенных зазорах ротор смещается
Рис. 11-23. Гидравлическая пята (диск)
леса, соединяющими разгрузочную ка-
камеру со всасывающей полостью на-
соса (колеса); гидравлической пятой
(диском), при которой автоматически
изменяется давление в разгрузочной
камере (питательные турбонасосы). Осе-
вая сила направлена в сторону входа
рабочего колеса. Для фиксации вала
в осевом направлении устанавливают
радиально-упорные подшипники; при
разгрузке ротора насоса от осевого
усилия с помощью гидравлической
пяты [саморегулирующееся устройство
(рис. 11-23)] упорные подшипники не
требуются.
Величина кольцевого зазора Ь\ (см.
рис. 11-23) устанавливается в соответ-
ствии с равенством осевого усилия и
давления в камере и на разгрузочный
диск.
в сторону всасывания, что может вы-
звать его задевание. Для восстановле-
ния спецификационного кольцевого за-
зора ставят прокладки под диск корпуса.
Наладку работы разгрузочного устрой-
ства производят при помощи регулиро-
вочного клапана на трубопроводе сброса
воды (в цистерну, деаэратор).
Центробежные самовсасывающие на-
сосы имеют водокольцевую (вакуумную)
ступень, расположенную на валу насоса.
Используются в балластной, осуши-
тельной, пожарной и др. системах,
иногда в системе охлаждения главных
двигателей.
Типы насосов: с постоянно дей-
ствующими вакуумными устройствами;
с осушаемыми (автоматически или вруч-
ную) вакуумными устройствами; с ме-
ханически отключаемыми вакуумными
устройствами (фрикционная муфта);
с рециркуляционной вакуумной систе-
мой (фирма «Карузерс», Англия).
Выпускаются отечественной промыш-
ленностью (серии НЦВС, НПБ-40/7
и др.); за рубежом: ГДР («Пумпе-
верке»), ПНР (Гливецкий з-д)' ФРГ
Рис. 11-24. Центробежный самовсасывающий насос:
1 — колесо водокольцевого насоса; 2 — грязеотстой-
ник; 3 — трехходовой кран; 4 — корпус насоса; 5 —
всасывающая трубка; 6 — рабочее колесо; 7—не-
возвратный клапан; 8 — камера (приемная водоколь-
цевого) насоса
самовсасывания поворотом крана вода
направляется в приемную полость ра-
бочего колеса. В тех случаях, когда
возможно поступление большего коли-
чества воздуха во всасывающий трубо-
провод насоса (например, при его ра-
боте в системе осушения), трехходовой
кран остается постоянно открытым
в атмосферу. Этим обеспечивается
автоматический ввод в действие во-
докольцевой ступени при срыве по-
дачи насоса.
Для откачивания загрязненной
воды применяются вакуумные уст-
ройства специальных конструкций.
Осушение водокольцевой ступени на
рабочих режимах с применением в
качестве уплотняющей жидкости чис-
той воды использовано в насосах
НЦВС 63/30 и др.
Промышленность серийно выпус-
кает пожарный самовсасывающий
судовой насос типа НПБ-40/7, пред-
назначенный также для откачки за-
грязненной морской воды из отсеков
судов при аварийно-спасательных ра-
ботах и судоподъеме (табл. 11-29).
Таблица 11-29
Технические данные пожарного
насосного агрегата типа НПБ-40/7
Показатель Величина
Производительность, м^/ч 30
Полный напор, м вод. ст. Максимальная высота вса- 38-39
сывания, м Время засасывания при 7,2
максимальной высоте всасы- вания, мин 5
Скорость вращения, об/мин 3000
Мощность двигателя (мо- дель УД-2), л. с 8
Вес сухого агрегата, кг . . 155
(«Рурпумпен»), Финляндия (фирма
«Крейтон — Вулкан»), Англия (фирмы
«Дрисдейл», «Карузерс»), Италия (фирма
«Термомеканика»), Дания (фирма «Ай-
рон»), Япония (фирма «Шинкокинуоку»)
и др.
У центробежного насоса (рис. 11-24)
водокольцевой ступенью воздух отсасы-
вается из камеры 8 по всасывающей
трубке 5, снабженной невозвратным кла-
паном 7 и грязеотстойником 2. Воздух
отводится в сепарационную полость кор-
пуса и через трехходовой кран — в ат-
мосферу. По выходе насоса из режима
Кавитация. При кавитации — вскипа-
нии жидкости и образовании областей,
заполненных паром и газом, пузырьки
паровоздушной смеси попадают с пото-
ком в область более высоких давлений,
где происходит мгновенная конденсация
пара. В результате окружающая жид-
кость устремляется в образующиеся
пустоты, вызывая сильные гидравличе-
ские удары, шум, вибрацию, снижение
производительности, напора и к. п. д.
насоса, а также разрушение поверхно-
стей деталей (рабочих колес, корпуса
и др.). Возникновению кавитации спо-
собствуют острые кромки, шерохова-
тость стенок, крутые повороты и т. п.
Возможна местная и общая кавита-
ции (увеличенная высота всасывания,
повышенная температура перекачивае-
мой жидкости и т. п.).
Кавитационный запас Д/г,
м 'вод. ст. — превышение полного напора
жидкости во всасывающем патрубке
над упругостью ее паров.
Критический кавитацион-
ный запас Д/гкр, м. вод. ст., опре-
деляет начало кавитации. Кавитацион-
ная характеристика насоса — зависимости
напора и мощности от кавитационного
запаса при нормальном числе оборотов.
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности
n^Q
- ( дЛкр у/. *
\ Ю /
Кавитационные свойства насоса тем
выше, чем больше коэффициент С\ для
обычных насосов 0 = 800-4-1000; для на-
сосов с повышенными кавитационными
свойствами (конденсатные насосы)
0=1300-4-3000. Для повышения кави-
тационных качеств насосы строятся
с увеличенной шириной колеса на входе,
иногда применяется установка осевого
колеса (ступени) на входе в рабочее
колесо.
Кавитационному разрушению осо-
бенно подвержены чугун и углероди-
стая сталь; более стойкими являются
монель-металл, оловянистые бронзы,
нержавеющая сталь. Для рабочих ко-
лес конденсатных насосов используется
алюминиево-железомарганцевая бронза
(Бр. АЖМц 10-3-1,5).
Характеристики центробежных насо-
сов — зависимости напора Н от произ-
водительности Q при постоянном числе
его оборотов; к ним относятся такие
зависимости мощности Ан (внутренней,
полной) и к. п. д. Лн от производитель-
ности насоса. Строятся в координатах
Я— Q, Атн — Q, т)н — Q по данным
стендовых или натурных испытаний.
Вид характеристик зависит от коэф-
фициента быстроходности насоса: по
мере его увеличения кривые Н — Q,
Лн — Q становятся более крутыми.
В этом случае небольшие изменения Q
вызывают существенные изменения Я,
Лн и А/н. Мощность при нулевой по-
даче (Q=0) увеличивается с ростом
быстроходности и может значительно
превышать мощность при номинальной
подаче. У насосов с тихоходными и нор-
мальными колесами мощность возрас-
тает с увеличением подачи; у насосов
с полуосевыми колесами она почти не
изменяется при переменной подаче,
а у насосов с осевыми колесами с уве-
личением подачи уменьшается.
Универсальные характеристики (рис.
11-25) строят для различных чисел
оборотов с нанесением кривых постоян-
ных к. п. д. Для пересчета характери-
стик, полученных при ni = const (Нь
Qi), на другие числа оборотов п, ис-
пользуют уравнения подобия:
Q = Qi-^;
«1 \ni
Н= —^Q2 = const-Q2
Q1
(парабола подобных режимов);
Nn = VHi|
n \3
«Г/ *
Для подобных режимов гидравли-
ческий и объемный к. п. д. можно счи-
тать одинаковыми.
При стачивании рабочего колеса по
выходному диаметру D2 и сохранении
постоянного числа оборотов характери-
стики насосов изменяются:
D2
Вели обрезка рабочего колеса не
слишком велика, к. п. д. насоса изме-
няется незначительно.
Пользуясь формулами пересчета,
можно построить новые характеристики
насосов для рабочих колес различных
размеров.
Осевые насосы. Проточная часть осе-
вого насоса состоит из лопастного ко-
леса винтового типа и направляющего
аппарата; применяются при больших
производительностях и низких напорах
(циркуляционные насосы). Характери-
стика Q — Н осевого насоса имеет боль-
шую кривизну и перегиб; наибольший
напор соответствует холостому ходу
(Q = 0) и примерно в 1,5—2 раза
больше номинального напора при мак-
симальном к. п. д. Мощность достигает
наивысшего значения при закрытой
задвижке. Кавитационная устойчивость
понижена, поэтому осевые насосы
должны работать с подпором тем боль-
шим, чем больше развиваемый напор и
степень быстроходности насоса. Кави-
тационные разрушения наблюдаются на
нижних (со стороны всасывания) по-
верхностях лопаток у наружного края
колеса.
Регулирование достигается изменением
числа оборотов, поворотными направля-
ющими лопатками и поворотными ло-
пастями (с изменением угла наклона
лопастей на ходу насоса).
Нормальный пуск в ход производится,
как правило, с полностью открытым
клинкетом (клапаном) на нагнетании.
Вихревые насосы. Действие насоса
основано на многократном сообщении
энергии в межлопаточных каналах ко-
леса частицам жидкости, перемещаемой
по окружному каналу (от приемного
к нагнетательному каналу в корпусе).
При этом частицы жидкости совершают
сложное движение в межлопаточных и
окружном каналах. Рабочее колесо вы-
полняется обычно с прямыми радиаль-
ными, а также с угловыми лопатками,
расположенными по обе стороны диска;
угловые лопатки обеспечивают снижение
напора и мощности при нулевой подаче.
Для небольшой производительности и
высокого напора насос выполняют двух-
ступенчатым, закрытого и открытого
типа. Ступень вихревого насоса разви-
вает напор в 2—4 раза больший, чем
центробежного при одинаковой окруж-
ной скорости колеса. Вихревые насосы
строят на подачу до 12 л/сек, напор
достигает 250 м вод. ст.\ коэффициент
быстроходнрсти п9 = б-т-40.
Характеристика отличается резкой
крутизной, к. п. д. составляет 30—40%.
Насос обладает хорошей всасывающей
способностью.
Вихревые насосы используют как ва-
куумные (<4—5 м. вод. ст.)-, непри-
годны для перекачивания жидкостей
с большей вязкостью и загрязненных;
при увеличении вязкости напор И
к. п. д. резко падают.
Работа насосов на сеть
и их регулирование
Насос и система, на которую он ра-
ботает (трубопровод с арматурой, емко-
сти), совместно определяют развиваемые
производительность и напор. Графически
рабочая точка находится на пересече-
нии характеристик насоса и сети. На-
пор, развиваемый насосом, определяется
суммой статического напора ЯСт (гидро-
статической высоты поднятия жидкости)
и гидравлических потерь в сети R.
Потери изменяются приблизительно про-
порционально квадрату расхода, т. е.
R = cQ2.
Типы сетей: а) последовательно вклю-
ченные трубопроводы (рис. 11-26) с гид-
равлическими сопротивлениями Ri и R2
и статическим напором ЯСт, полная
характеристика сети Яст + ^1 + ^2; б) па-
раллельно присоединенные трубопро-
воды (рис. 11-27) с гидравлическими
сопротивлениями R] и R2 и соответ-
ствующими статическими напорами НСт\
И Нст2*
Расход через каждый из участков
сети составляет Qi и Q2, общая произ-
водительность Q = Qi + C?2. Характери-
стика сети R представляет собой лома-
ную линию, которая идет по характери-
стике /?2 (трубопровода 2) до пересече-
ния с линией статического напора ЯСть
Рис. 11-26. Характеристика сети при последо-
вательном включении участков
а затем продолжается по кривой, полу-
чаемой суммированием расходов в обоих
трубопроводах q\ и для различных
напоров.
Регулирование производительности
насосной установки достигается изме-
нением характеристик сети или насоса:
Рис. 11-27. Характеристика сети при параллель-
ном включении участков (со статическим напо-
ром):
1,2 — трубопроводы
дросселированием на напорной
линии при помощи клинкета (клапана) —
сопровождается потерей части разви-
ваемого напора и неэкономично (Из-за
больших местных скоростей клинкет
(клапан) подвергается значительному
износу и теряет плотность. Дросселиро-
вание на всасывающей линии не приме-
няется из-за опасности возникновения
кавитации. В осевых насосах дроссели-
рование вызывает увеличение потребля-
емой мощности.); перепуском из
напорной линии в приемную (например,
рециркуляция конденсата); измене-
нием статического напора
(например, гидрофоры пресной и за-
бортной воды); изменением числа
оборотов насоса или положения по-
воротных направляющих лопаток (осе-
вые насосы).
Устойчивость работы лопастных насо-
сов. Помпаж. Область устойчивой
работы насоса определяется той частью
его характеристики, в пределах которой
после возмущений по параметрам (в си-
Рис. 11-28. Помпаж насоса
стеме насос — сеть) устанавливается
первоначальный режим работы.
Граница устойчивой работы зависит
от вида характеристик насоса и сети,
протяженности трубопровода и его осо-
бенностей (наличие арматуры, .промежу-
точных емкостей и др.).
Зона неустойчивой работы насоса со-
ответствует падающей части характери-
стики слева от точки максимального
напора. Если максимальный нйпор до-
стигается при Q=0 (напор холостого
хода), вся характеристика находится
в области устойчивой работы (стабиль-
ная характеристика).
Характеристика сети может пере-
секать характеристику насоса в двух
точках А и В (рис. 11-28). В этом
случае из-за неустойчивого режима
в точке А будут иметь место резкие ко-
лебания подачи и реверс потока.
Автоколебания жидкости в системе
насос — сеть (помпаж) возникают, когда
величина возмущения бЯтах больше
разности напоров в точках пересечения
характеристик, т. е. при
|8Нтах| >НВ-НА.
Помпажный режим работы недопустим
из-за возникновения гидравлических
ударов, вибрации и опасности аварии
насоса. Крутая характеристика насосов
Рис. 11-29. Параллельная работа центробежных
насосов с одинаковыми характеристиками:
/ — характеристика насосов; II, IV — гидравли-
ческие характеристики трубопроводов; /// — ха-
рактеристика насосов при параллельной работе;
С (D) — режим параллельной работы; В — рея^им
работы каждого насоса при параллельном вклю-
чении; А (Е) — режимы работы одного насоса
уменьшает опасность возникновения
помпажа. Характеристики насосов, не
имеющих неустойчивой области, явля-
ются стабильными. Насосы, подающие
жидкость при переменных режимах ра-
Большее увеличение суммарной про-
изводительности насосов будет иметь
место в случае пологой характеристики
сети.
Параллельная работа насосов с раз-
ными характеристиками. Характери-
стики I и // (рис. 11-30) относятся
к двум разным насосам. Их суммарная
характеристика для режимов парал-
лельной работы начинается в точке А,
соответствующей производительности
одного насоса на уровне напора холо-
стого хода второго насоса. Характери-
стика III построена суммированием
абсцисс кривой I и участка АВ кривой
II при одинаковых напорах. От точки А
при увеличении напора возможна ра-
бота только одного насоса II.
При параллельной работе насосов
должен быть обеспечен режим, при ко-
тором напор, создаваемый обоими
насосами, не превосходит максимального
напора каждого из насосов в области
их устойчивой работы.
На рис. 11-30, б приведены характери-
стики центробежного I и поршневого II
насосов, работающих соответственно
при постоянном числе оборотов и двой-
ном ходе поршня. Суммарная характе-
Рис. 11-30. Параллельная работа насосов с разными характеристиками:
а — центробежных; б — центробежного и поршневого
боты, должны иметь стабильные харак-
теристики.
Параллельная работа центробежных
насосов с одинаковыми характеристи-
ками. Для построения суммарной харак-
теристики двух насосов удваивают абс-
циссы для каждой точки кривой
характеристики / (рис. 11-29). При
параллельной работе двух одинаковых
насосов расход не удваивается, так как
режим сопровождается увеличением
развиваемого напора.
ристика III получена переносом кривой /
на характеристику производительности
поршневого насоса. Рабочие режимы
при параллельной работе определяются
точками с (Ci), а центробежного на-
соса — точками b (di).
Все изменения режима по расходу
принимает на себя центробежный насос.
Гидравлические удары в трубопроводе
из-за неудовлетворительного действия
воздушных колпаков не представляют
опасности для центробежного насоса.
Последовательная работа насосов
с отводом жидкости за первым насосом
(конденсатный и питательный насосы
Рис. 11-31. Последовательная работа насосов с
рециркуляцией:
I — насос конденсатный; II — питательный насос
с рециркуляцией части воды в конден-
сатор или деаэратор). Кривые на
рис. 11-31: Q — Hi — характеристика
первого (конденсатного) насоса; Q —
Вычитая величину гидравлического
сопротивления khw участка 1 из орди-
нат характеристики Q — Нх (характери-
стика Q — Н J и величину подачи q2
через линию 2 рециркуляции, получают
характеристику Q— на которой
первый насос работает последовательно
со вторым. Их напоры соответственно —
Hi и Нц при производительности в сети
Qc; полная производительность первого
насоса Qb количество воды, поступаю-
щей через линию рециркуляции, Q] —
— Qc = Q2- При закрытом клапане за
вторым насосом напоры равны и Н2 •
Подача первого насоса (точка В) в этом
случае идет на рециркуляцию.
Работа насосов на вязкой жидкости.
Характеристики центробежных насосов
существенно меняются в зависимости
от вязкости перекачиваемой жидкости.
Изменение производительности, напора
и к. п. д. насоса определяется при по-
мощи поправочных коэффициентов Лс?,
Кн и К-q в зависимости от числа Рей-
нольдса ' (рис. 1 Г-32).
Число Re может быть выражено через
производительность и эквивалентный
диаметр рабочего колеса D3Kb'
Re = -=^— • 10з; рэкв = / 4О262т,
Ь'экв'^
где D2 — внешний диаметр колеса, см\
Ь2 — ширина канала на выходе,
см-,
Рис. 11-32. Зависимость поправочных коэффициентов от числа Re
Ни—характеристика1 второго последо-
вательно включенного насоса (питатель-
ного); Ri, R2, R3— характеристики сети,
соответственно для участков /, 2 и 3.
т — коэффициент стеснения выход-
ного сечения кромками лопаток;
QB — производительность насоса для
оптимального режима, л)сек\
v — коэффициент кинематической
вязкости, см2!сек.
Параметры насоса на вязкой жидко-
сти для оптимального режима
<?в. ж = «<?<?,; =
V Ж = ' %
(индексы «в.ж» и «в» относятся соот-
ветственно к вязкой жидкости и воде).
Законы подобия сохраняются для
процессов перекачки жидкости любой
вязкости. Изменение удельного веса
перекачиваемой жидкости в основном
сказывается на мощности, потребляемой
насосом; при этом мощность меняется
прямо пропорционально изменению
удельного веса перекачиваемой жид-
кости (по сравнению с удельным весом
воды). При перекачивании продуктов,
у которых вязкость выше, чем у воды,
подача и напор насоса уменьшаются,
а мощность увеличивается. Чем больше
вязкость, тем сильнее падают подача и
напор и тем больше растет мощность.
С увеличением вязкости резко ухуд-
шается всасывающая способность на-
соса.
При выборе к установке насоса в со-
ответствии с его характеристикой и се-
тевой должны быть обеспечены требуе-
мые производительность и напор при
максимальном к. п. д. Если насос дол-
жен развивать полное давление Ар при
удельном (объемном) весе подаваемой
жидкости у, то по каталогу следует по-
добрать его на условное давление
1000 . ,
= — Др.
7
так как характеристики насосов в ката-
логах обычно приведены к у0 = 1000 кг/м3.
Конденсатные насосы
Конденсатная система паротурбинных
установок (ПТУ) должна обслужи-
ваться двумя конденсатными насосами.
Производительность каждого насоса
должна не менее чем на 25% превышать
максимальное количество конденсата
отработавшего пара.
Конденсатные насосы строятся верти-
кальными или горизонтальными, спи-
рального типа одно-, двух- или четырех-
ступенчатые с односторонним входом;
иногда для осевой уравновешенности
ротора вода подводится к ступеням на-
соса с противоположных сторон. Ко-
эффициент быстроходности 45—80; пол-
ный к. п. д. 0,50—0,60 и выше. Произ-
водительность насоса принимается рав-
ной 150% от его нормальной нагрузки;
напор составляет 30—80 м вод. ст.
Насосы работают с постоянным числом
оборотов: 1000—3500 об/мин, чаще
1800 об/мин и больше. Скорость воды
во всасывающем трубопроводе состав-
ляет 0,5—1 Jt/сек, в напорном 2—3 м/сек.
Насосы конденсационной установки
должны иметь стабильные характери-
стики. На рис. 11-33 приведены стендо-
вые характеристики главного конденсат-
ного насоса типа ЭКН-72/85 (зависи-
мости полного напора и давления
нагнетания, потребляемой мощности —
гидравлической, эффективной, сетевой,
к. п. д. насоса и агрегата от производи-
тельности насоса). Для предотвращения
вскипания и кавитации конденсатные
насосы работают с геометрическим под-
пором Яв=0,5-^0,8 м; НвА1П, ниже ко-
торого начинается вскипание, называется
свободным напором всасывания. Иногда
они работают в кавитационной зоне, что
характеризуется срывными характери-
Рис. 11-33. Характеристика главного конден-
сатного насоса (типа ЭКН-72/85); параметры
спецификационного режима:
Q = 72 т/ч; /7 = 98,6 м вод. ст.; р = 88,2 м
вод. ст.; =32 кет; 7]г =0,604
стйками (рис. 11-34). Если кавитацион-
ная часть характеристики крутая (ВС,
DE), наблюдаются большие колебания
давления на нагнетании. Для нормаль-
ной работы насоса большое значение
имеет устранение подсосов воздуха, так
как даже незначительный подсос за-
метно снижает производительность и по-
вышает кислородосодержание конден-
сата.
Всасывающая полость насоса для от-
вода паровоздушной смеси соединяется
уравнительным трубопроводом с конден-
сатором. Сальники насоса в некоторых
конструкциях имеют гидравлическое
уплотнение конденсатом, подводимым
из напорной линии. В насосах верти-
кального типа ротор подвешен и вал
не имеет уплотнения на стороне всасы-
вания. Для устранения внутренних про-
течек применяются уплотнения в виде
бронзовых колец с лабиринтовыми спи-
ральными заточками или щелевые, ко-
торые устанавливаются в корпусе
насоса в месте расположения входной
цилиндрической кромки рабочего ко-
леса.
Материалы, применяемые для изго-
товления насосов: корпус — бронза или
латунь; рабочее колесо — высокооловя-
нистая бронза или монель-металл; вал —
нержавеющая или углеродистые стали,
бронзовые рубашки.
Способы регулирования. Дроссели-
Таблица 11-30
Технические характеристики
электроприводных конденсатных насосов
Характеристика Марка насоса
ЭКН-50/85 ЭКН-72/85
Производительность, т/ч Полный напор, м вод. ст. 'Давление нагнетания (манометрическое), м вод. ст Геометрический подпор относительно оси вса- сывающего патрубка, м вод. ст Вакуум в конденсаторе, % Мощность на валу электродвигателя, кет Частота вращения, об1мин К. п. д., % Вес насоса, кг: сухого в рабочем состо- янии 50 88,9 79,6 0,6 95 23 1465 52,2 1100 1150 72 98,6 88,2 0,6 95 32 1465 60,4 1250 1330
рование в нагнетательной ли-
нии, где регулятор уровня воздействует
на клапан. Обеспечивает устойчивую
безкавитационную работу насоса, но
в режимах пониженной мощности рас-
ход конденсата становится недостаточ-
ным для нормального действия тепло-
обменного оборудования (холодильники
эжекторов и др.). Дросселирование не
может применяться для конденсатных
насосов, работающих на срывных харак-
теристиках.
Комбинированное регули-
рование дросселированием и пере-
пуском (рис. 11-35). Регулятор уровня
воздействует через реле на дроссельный
клапан D и 9 клапан рециркуляции 7И,
так что последний начинает открываться,
когда производительность насоса ста-
новится ниже минимально необходимой
QM. В интервале изменения производи-
тельности от Qmax до QM регулирование
осуществляется за счет дросселирования
(характеристики сети R, Ri)\ при на-
грузке ниже QM (например, Qi при R2)
включается линия рециркуляции с со-
противлением г и производительность
насоса при любой нагрузке сохраняется
равной QM = Qr + Q (Qr — расход через
линию рециркуляции, Q — расход, соот-
ветствующий характеристике сети).
Производительность конденсатных на-
сосов изменяется в широких пределах
и зависит от положения регуляторов
уровня конденсата и температурной ре-
циркуляции (РУК и РТК), включенных
параллельно. В конденсатных системах
серийных судов типа «Ленинский ком-
сомол» (см. гл. 10), «Прага» — «София»
Рис. 11-35. Комбинированное регулирование:
1,2 — реле; 3 — магистрали (вода, воздух)
системы регулирования
при снижении уровня в сборнике глав-
ного конденсатора РУК прикрывает про-
ходные сечения сдвоенного клапана и
производительность насоса уменьшается;
открытие обводного клапана РТК на
рециркуляцию конденсата повышает
подачу насоса. При выключении РТК
производительность конденсатного на-
соса регулируется РУК и его дроссель-
ным клапаном; при малых нагрузках и
значительном прикрытии клапана РУК
вступает в действие клапан количест-
венной рециркуляции.
Саморегулирование. Конден-
сатный насос работает без регуляторов
уровня, используя свойство саморегу-
лирования в некоторых пределах произ-
водйтельности, зависящих от характери-
стики насоса, его расположения и раз-
меров конденсатосборника. Вне зоны
саморегулирования насос работает на
кавитационном режиме. Работа конден-
сатных насосов с полной откачкой (су-
хой конденсатор) требует глубокого
сборника, допускающего необходимые
колебания уровня. Применяется также
саморегулирование с перепуском (рецир-
куляцией). Помимо регуляторов уровня,
в конденсатно-питательных системах
предусматривается регулирование по
производительности последовательно
включенных конденсатного и питатель-
ного насосов. В бездеаэраторной схеме
установок судов типа «Сергей Боткин»
(см. гл. 4) конденсат подается к пита-
тельному насосу, после которого избы-
ток питательной воды сбрасывается
в уравнительную цистерну. Конденсат
при помощи регулятора, имеющего по-
плавковое устройство и распредели-
тельный золотник, может после насоса
направляться в уравнительную цистерну
и из нее поступать в конденсатор.
Питательные насосы
Главных питательных насосов должно
быть не менее двух (один резервный).
Устанавливается также отдельный сто-
яночный насос уменьшенной производи-
тельности.
Для вспомогательных и утилизацион-
ных котлов обычно устанавливается
один насос. Котлы с принудительной
циркуляцией должны обслуживаться не
менее чем двумя циркуляционными на-
сосами, один из которых является ре-
• зервным.
Максимальная производительность со-
ставляет 130—160% номинальной про-
изводительности котла или группы
котлов, обслуживаемых насосом; для
котлов с автоматическим регулирова-
нием— не менее 1,15 их расчетной про-
изводительности.
Номинальная производительность тур-
бопитательных насосов, снабженных ре-
гулятором давления, находится в пре-
делах (0,84-1,0) Qmax.
Давление нагнетания ра = 1,24-1,3 рк
(Рк — давление в барабане котла). Па-
дение давления в регуляторе давления
составляет 3,5—5 кгс/см2.
Питательные насосы строятся гори-
зонтальными многоступенчатыми (три
и больше ступеней) или одноступенча-
тыми (производительность 15—90 м3/ч,
напор 500 м вод. ст. и выше) с турбо-
или электроприводом. Скорость враще-
ния 3000—10000 об/мин и выше.
Типы многоступенчатых насосов:
1) спиральные с горизонтальным разъе-
мом корпуса; приемные полости рабочих
колес расположены в противоположных
сторонах; 2) насосы с направляющим
аппаратом на выходе, не имеющие го-
ризонтального разъема (питательные
насосы типа ПТ завода «Экономайзер» —
табл. 11-31, 11-32), рабочие колеса —
закрытые, с односторонним входом, рас-
положены приемными полостями в одну
сторону. Осевое давление уравновеши-
вается разгрузочной гидравлической пя-
той. Корпуса насосов изготовляются из
чугуна (с добавкой никеля и молибдена),
стали или бронзы; рабочие колеса — иа
бронзы или нержавеющей стали, валы —
личивается до рх. н. Разность давлений
Рх. н — Рх. с снимается регуляторами пи-
тания и давления. В регуляторе питания
происходит дросселирование разности
давлений между питательным трубо-
проводом и котлом Дрр. n, а регулятор
давления поддерживает постоянство
этой разности при неполных нагруз-
ках, изменяя число оборотов турбона-
соса.
pi — давление пара перед соплами; D — расход пара; п — скорость вращения; Ян,—'дав-
ление нагнетания; — общий к. п. д. турбины и насоса
из легированной стали (1X13, 2X13,
хромоникелевая).
Характеристики насосов ПТ-80м и
ПТ-40-1 Юм приведены на рис. 11-36.
Регулирование, Для обеспечения
устойчивой работы питательного насоса
при всех его режимах характеристика
Q—Н (рис. 11-37) должна быть ста-
бильной. Питательные насосы с турбо-
приводом работают с регуляторами А
и В питания и постоянного давления
(при постоянной разности давлений
между насосом Н и котлом К), При
уменьшении прОИЗВОДИТеЛЬНОСТИ ОТ Qmax
до Qx сопротивление по характеристике
сети R уменьшается от р0 до Рх. с,
а давление развиваемое насосом, уве-
Чтобы предотвратить вскипание воды
при значительных прикрытиях клапана
автомата питания, предусматривается
установка за насосом автоматического
клапана рециркуляции. Утечки воды
через разгрузочную пяту, сбрасываемой
в деаэратор, также предохраняют в-не-
которой мере насос от вскипания воды
при малых нагрузках.
Монтажные зазоры в насосе должны
соответствовать указанным в инструк-
ции завода-строителя. Окончательную
проверку зазоров выполняют при про-
гретом насосе, для чего необходимо
отжать сальники, разобрать подшипники
и проверить продольное перемещение
ротора.
Технические данные питательных насосов
Характеристики Марка насоси
ПТ-40-80 ПТ-40-110 ПТ-40-20
Производительность, м^/ч 80,5/53,7 102/72 21,5/10,7
Напор, м вод. ст Давление, ати: 560/507 590/536 500/475
нагнетания 55/50 58/53 50/47,5
всасывания Подпор на приемном патрубке (свыше 2,8 2,96 3,0
давления насыщения), м вод. ст 9/0 11,5 12,0
Частота вращения, рабочая, об/мин . 6150/5580 6500 5850 7950/7700
Расход пара на турбину насоса, кг/ч 3350/2500 4150/3250 1360/1180
Полезная мощность, л. с 156/93 208/133 38,1/17,8
К. п. д. агрегата 7 Расход охлаждающей воды (маслоохла- 25,5/20,5 27,7/22,8 15,3/8,3
дители и сальники), м*/ч 8,5 8,5 6,0
Вес турбонасоса в сухом состоянии, кг 3460 3460 1650
Примечание. В числителе — данные спецификационного, в знаменателе — нор- мального режима работы турбонасоса.
Рис. 11-37. Регулирование питательного насоса и характеристики:
/? — сети и автомата питания; — сети без автомата питания; CD — регулятора дав-
ления; Д рс — потери давления в сети; △ ра — перепад давления в регуляторе пита-
ния при максимальной производительности; △ Рр п — перепад давления в регуляторе
питания при неполной производительности Qx. △ рр. д — перепад давления, снимаемый
регулятором давления — снижение числа оборотов турбонасоса и переход на характе-
ристику Qx — (пх ); р'х—давление перед автоматом питания при расходе Qx
Технические данные модифицированных турбопитательных насосов
завода «Экономайзер»
ПТ-40-80 М ПТ-40-110 М
Параметры Режимы -
специфика- ционный при нор- мальной нагрузке специфика- ционный при нор- мальной нагрузке
Производительность, т/ч ....... Давление, ати: нагнетания пара перед стопорным клапаном . . . Подпор на приемном патрубке, не менее м вод. ст . Температура °C: питательной воды . « . пара Противодавление, ата . Расход пара, кг/ч Частота вращения, об/мин ...... Вес насоса, кг: сухой ' в рабочем состоянии 75 55 40 9 133 290 3 3400 6150 2700 3200 50 * 40 9 133 290 3 2500 5550 2700 3200 85 58 40 11,5 133 280 3 4400 6500 2700 3200 67 53 40 11,5 133 280 3 3300 5850 2700 3200
* Определяется характеристикой регулятора перепада давлений
Циркуляционные насосы
Устанавливаются один или два глав-
ных циркуляционных насоса, которые
могут использоваться также для про-
качки вспомогательных конденсаторов,
маслохолодильника; в аварийных слу-
чаях— для осушения МКО.
В качестве резервного насоса может
быть предусмотрен любой насос (бал-
ластный, пожарный), производитель-
ность которого обеспечивает мощность
ГТЗА, необходимую для управления
судном, и скорость хода не менее
8 узлов.
При самопроточной циркуляции уста-
навливается вспомогательный циркуля-
ционный насос, производительностью,
достаточной для обеспечения режима
полного заднего хода.
Наиболее распространены одноступен-
чатые центробежные насосы спираль-
ного типа с двусторонним входом воды,
с горизонтальным или вертикальным
валом. Насосы имеют паровой или элек-
трический приводы: односкоростной, со
ступенчатым регулированием скорости
642
(одна — три скорости) или с плавным
регулированием в небольшом диапазоне
числа оборотов.
Осевые циркуляционные насосы имеют
производительность свыше 700 м3/ч; ис-
пользуются так же как вспомогательные
в системе самопроточной циркуляции
(ГТЗА типа ТС-3). Осевые насосы
с целью широкого регулирования произ-
водительности выполняются с поворот-
ными лопастями (суда «Ленинский
пионер», «Кремль»).
Циркуляционные насосы должны
иметь достаточно крутую характери-
стику Q — Н, чтобы при повышении
гидравлического сопротивления системы
расход охлаждаемой воды резко не сни-
жался. Напор циркуляционных насосов
при затопленном отливном кингстоне
затрачивается на преодоление гидравли-
ческих сопротивлений на линиях всасы-
вания и нагнетания, а при отливе над
уровнем ватерлинии — дополнительно на
подъем воды на высоту расположения
отливного патрубка над действующей
•ватерлинией.
Основные спецификационные данные главных циркуляционных насосов
судов типа «Прага» и «Ленинский комсомол»
Тип судна
Характеристика „Прага** «Ленинский комсомол**
Марка насоса Производительность, м^/ч « . . . Напор полный, м вод. ст Статический напор Частота вращения, об/мин Мощность на валу электродвигателя', кет ЭЦН 2700/8,5 2700 8,5 590 90 ЭЦН 2200/8 2200 7,75-8,4 7,50-8,1 585 60
Примечание. На прокачку главного конденсатора могут работать циркуляционных насоса. один или два
Таблица 11-34
Режимы работы двухскоростного циркуляционного насоса
Режим работы п, об/мин Полный напор, м вод. ст. Производи- тельность, т/ч Мощность насоса, кет
I скорость II скорость 490 590 8,5 9,8 1410 2500 57 80
Для определения эксплуатационных
параметров насоса (производительность,
напор) пользуются совмещенными
характеристиками насоса (при уста-
новленном или переменном числе
оборотов) и циркуляционной си-
стемы (рис. 11-38, суда типа «Чу-
лым»).
На рис. 11-39 и в табл. 11-33 приве-
дены характеристики главного циркуля-
ционного насоса типа ЭЦН 2700/8,5;
характеристики насосов с двухскорост-
ным регулированием (ЭЦН 2700/8,5-Ф2)
при работе на второй скорости
совпадают с характеристиками насо-
сов без регулирования (см. табл.
11-33).
Расход охлаждающей воды можно
приближенно определить, используя ха-
рактеристику насоса Н — Q, кото-
рую наносят замеренную по приборам
величину развиваемого напора (рис.
11-40).
Рис. 11-38. Совмещенные характеристики циркуля-
ционного насоса и системы:
/ — отливной клинкет полностью открыт; //,
///—прикрытие клинкета; IV — гидравлическое
сопротивление конденсатора
СП
Насосы систем охлаждающей воды
1 Пресной охлаждающей воды Резервные пресной и забортной воды Охлаждения форсунок
Мощность । и
Название судна Фирма главного двигателя, ч Ф о ч ф о ч ф
э, л, с. Количестве Производи ность, ма1ч Напор, м в Мощность, Количество Производи*] ность, м3;ч Напор, м ei Мощность, Количество Производит ность, м3/ч Напор, м вс Мощность,
«Елгава» „Бурмейстер и Вайн* 2 900 2 90 21 24 Отсутствуют Отсутствуют
«Котласлес» То же 2 900 1 90 20 20 1 90 20 20
«Вытегралес» - 4 600 1 165 60 — 1 165 60
«Бобруйсклес» - 5 450 1 165 25 — 1 165 25
«Полтава» 7 250 1 240 20 — 1 240 20
«Бежица» - 8 750 1 250 20 1 250 20
«Тикси» и 10 000 1 310 20 40 1 310 20 40
«Омск» * 10 800 1 360 20 41 1 360/400 20/18 41 •
«Белорецк» «1 12 600 1 360 25 45 360 25 45
«Фрязино» .Зульцер" 2 400 1 84 20 — Отсутствуют 2 4,5 30
«Волголес» То же , 4 500 1 145 20 — 1 145 20 2 5 30 3,7
«Александровск» 6 300 1 230 25 — 1 315/230 19/25 2 9 20
«Симферополь» 7800 1 230 22 48 1 500 22 68 2 10 30 3,5
«Муром» 9 000 1 250 25 38 1 250/500 25/18 35 2 16 30 2,5
«Красноград» 9 000 1 286 22 35 1 545 22 50 2 6 30
«Луганск» «Лисичанск» 15 300 16 200 2 1 500 540 30 20 89 61 1 Отсутствую 750 it 20 82 2 2 11 11 30 30 5 5
«Шенкурск» МАН 3 250 1 130 25 1 130 25
«Углеуральск» То же 4 700 1 220 30 51,5 1 240 21 — 2 5 29 3,4
«Дубно» 5 400 1 270 30 51,5 1 270 30 57,3 2 5 29 < 3,4
«Архангельск» 6 300 1 230 25 — 1 310/230 15/25 2 9 20
«Арагви» 7 250 1 410 33 80 ‘ 1 495 33 95 2 10 25 4,1
«Выборг» • 8 150 1 370 .32 68 1 370/415 35/32 2 4,5 25 1,36
«Лениногорск» .Фиат" 8000 1 400 20 55 1 400 20 55 2 10 30 5
«Адлер» .Сторк* 9 400 1 350 12 25 1 475 15 — 2 8 20 3
Насосы систем забортной воды, пожарной и балластно-осушительной
Название судна Фирма Мощность главного двигателя, э. л. с. Забортной воды (электроприводные, центробежные) Портовые насосы охлажде- ния забортной воды (электро- приводные, центробежные) Балластно-осушительные
Количество Производитель- ность, ма/ч Напор, м вод. ст. Мощность, л. с. Количество Производитель- ность, Ма)Ч Напор, м вод. ст. Мощность, л. с. Количество Производитель- ность, м31ч Напор, м вод. ст. Тип
«Елгава» „Бурмейстер и Вайн“ 2 900 2 90 21 24 1 1 18 1 -1 13,5 1 70 13 Паровые поршневые
«Котласлес» То же 2900 1 90 20 20 Отсутствуют 1 100 20 Центробежные
«Вытегралес» 4 600 1 165 60 — 2 90 ВО То же
«Бобруйсклес» 5 450 1 165 25 — 1 1 1 30 1 1 25 | 1 - 2 100 25
«Полтава» 7 250 1 240 20 — Отсутствуют 2 180 25
«Бежица» 8 750 1 250 20 — 2 180 25
«Тикси» 10 000 1 310 20 40 1 75 60 30 1 150 —
«Омск» 10 800 1 400 18 41 1 35 18 5 2 150' 35
«Белорецк» 12 600 1 360 25 45 1 50 25 6 2 150 20
«Фрязино» .Зульцер" 2 400 1 120 13 — Отсутствуют 1 84 20
«Волголес» То же 4 500 2 270 15 — 1 30 25 7 2 100 25
«Александровск» 6 300 1 315 15 — 1 31 25 — 1 150 20
«Симферополь» 7 800 1 500 22 68 1 48 25 12 2 100 25
«Муром» 9 000 1 500 18 35 1 65 18 10 1 160 25
«Красноград» 9 000 1 545 22 50 1 45 25 10 2 150 10
«Луганск» 15 000 2 1100 20 125 Отсутствуют Отсутствуют
«Лисичанск» 16 200 1 750 20 82 1 1 1 40 | 1 15 | 1 5
«Шенкурск» МАН 3 250 1 130 25 Отсутствуют 1 100 90 Центробежные
«Углеуральск» То же 4 700 1 240 21 38 1 33 18 7,5 1 240 21 То же
«Дубно» 5 400 1 250 25 38 1 33 18 6,8 1 250 25
«Архангельск» 6 300 1 310 15 1 25 25 — 1 150 20
«Арагви» 7 250 1 495 25 71 1 85 30 19 1 130 25
«Выборг» - 8 150 1 . 415 24 55 1 100 46 17,6 1 125 17 а*
«Лениногорск» .Фиат" 8 000 1 400 — — 1 50 — 2 160 30 •
«Адлер» .Сторк" 9 400 1 475 15 — 1 35 12 7 Отсутствуют
Таблица 11-37
Осушительно-балластные насосы теплоходов
Осушителыю-балластные насосы
Осушительные насосы машинного
отделения
Название судна
2
Тип
я
с
со
X
«Елгава»
«Котласлес»
«Вытегралес»
«Бобруйсклес»
«Полтава»
«Бежица»
«Тикси»
«Омск»
«Белорецк»
«Фрязино»
«Волголес»
«Александровск»
«Симферополь»
«Муром»
«Красноград»
«Луганск»
«Лисичанск»
«Шенкурск»
«Углеуральск»
«Дубно»
«Архангельск»
«Арагви»
«Выборг»
«Лениногорск»
«Адлер»
1 50 4 Электропорш-
невые
1 60 20 , Поршневые
Отсутствуют
1 | 100 |15—17|‘ Центробежные
Отсутствуют
1 | 60 I 10 1 Поршневые
Отсутствуют
1 | 100 | 20 | Поршневые
Отсутствуют
1 1140,55 1 25 | Поршневые
Отсутствуют
1 67 40
1 100 20 Поршневые
1 100 20 То же
1 100 20
1 70 25
1. 100 С 18 )тсутст •вуют
1 1 1 25 I ! 20 |
Отсутствуют
1 10 30 " Электропорш-
невые
1 25 25 Центробежные
1 10 30 Электропорш-
невые
1 10 30 То же
— ——
1 30 35
1 40 40 —
— —— —
1 25 25 Поршневые
.м — —
1 50 25 Поршневые
Отсутствуют
1 120 20 Поршневые
1 30 25
1 15 25
1 4 35
1 16 18
1 16 20
—• — — —
— —
1 10 18 Поршневые
к—
1 30 — Поршневые
Включение вспомогательного конден-
сатора в линию подачи главного цирку-
ляционного насоса приводит к повыше-
нию его производительности при одно-
временном снижении расхода через
главный конденсатор.
Циркуляционные насосы подвержены
усиленной коррозии, которая поражает
прежде всего крылатки и в меньшей
< степени корпус (верхние части ули-
ток и нагнетательные патрубки, места
сальниковых уплотнений и пазы для
установки бронзовых колец со сто-
роны всасывания). В результате из-
носа лопаток рабочих колес снижа-
ются напор, производительность и
к. п. д. насоса.
Рис. 11-39. Характеристики главного цирку-
ляционного насоса типа ЭЦН 2700/8,5 (тан-
кера типа .Прага" — .София")
Наибольшей стойкостью обладают
крылатки из алюминиевой, никелевой и
алюминиево-никелевой бронзы.
Гидравлический удар возможен в слу-
чае обнажения приемного кингстона при
плавании в штормовых условиях или
при временном прикрытии его проплы-
вающей у корпуса крупной рыбой.
Рис. 11-40. Характеристики главного цирку-
ляционного насоса типа ЭЦН 2200/7,5 — зави-
симости полного напора /7ПОЛ, мощности на
валу и потребляемой из сети Nc от
производительности насоса Wox при специ-
фикационном числе оборотов:
1 — в работе два насоса; 2 — в работе один
насос
Насосы систем пресной и забортной
охлаждающей воды. В системе пресной
воды (табл. 11-35) используются цент-
робежные насосы с большими коэффи-
циентами быстроходности, высокой про-
изводительностью — до 500 м3/ч и выше
при умеренных напорах 30—50 м вод. ст.
Типы насосов — моноблочные с об-
щим валом электродвигателя и насосы
(ВЦН-90 и др.) с автономными электро-
двигателями. На большинстве судов
установлены три главных насоса
(табл. 11-35, 11-36): пресной воды, за-
бортной воды и резервный, который,
как правило, подключен к системе за-
бортной воды и отделен от системы
пресной воды глухой проставкой на
фланцах. Имеются также другие ва-
рианты комплектации систем (по два
насоса пресной и забортной воды, при-
вод главного насоса от масляного гид-
ромотора и др.). В схемах с общей
системой охлаждения главных и вспо-
могательных двигателей, наряду с глав-
ным насосом, устанавливается портовый
насос забортной воды с производитель-
ностью 30—100 м3/ч (табл. 11-36).
Насосы испарительных установок (ИУ).
В глубоковакуумных ИУ применяются
насосы центробежные, водокольцевые
(эльмонасосы), ротационные, пластин-
чатые, вихревые и струйные.
Водокольцевые ротационные насосы
(рис. 11-41) используются в качестве
электроприводных вакуум-насосов испа-
рительных установок , (производитель-
ность 20—30 м3/ч, расход воды 10 г/ч);
для перекачки топлива в системах ва-
куумной перекачки' и зачистки воды
нефтеналивных судов, а также как ва-
куумная ступень в центробежных на-
сосах с самовсасыванием.
При вращении ротора вода отбрасы-
вается его лопатками к периферии ци-
линдра, образуя водяное кольцо. Ло-
патки загнуты вперед для увеличения
создаваемого напора. Рабочей полостью
служит серповидное в поперечном сече-
нии свободное пространство, образую-
щееся вследствие эксцентриситета
между ротором и цилиндром. Всасыва-
Таблица 11-38
Технические данные насосов И У (вскипания) рыбопромысловой базы «Восток»
показатель Насосы
циркуляцион- ный питатель- ный конденсат- ный дистиллят- ный рассольный кислотный
Марка насоса . . . Производитель- ность, м*/ч .... Напор (полный), м вод. ст Необходимый под- пор, м Частота вращения, об/мин К. п. д. насоса, % Мощность, потреб- ляемая насосом, кет Вес насоса, кг . . НЦВ-250/30-П 250 30 1440 80 26 175 ЭКН-5/П 12 33 0,7 1430 183 ЭКН-5/П 12 33 0,7 1430 183 ЭКН-200/50 200 25 1 965 25 ЭЦН-4/37 4 33 1 2850 1,5
ющее и нагнетательные отверстия рас-
положены в торцовых крышках. Произ-
водительность водокольцевых вакуум-
насосов достигает 150—170 мЦмин,
обеспечиваемый вакуум 95—97%.
Рис. 11-41. Схема водокольцевого вакуум-на-
соса: I — корпус; 2 — ротор; 3 — лопатки;
4 — водяное кольцо; 5 — серповидное выпуск-
ное отверстие; 6 — серповидное впускное от-
верстие
Насосы судовых систем
Пожарные насосы. Производитель-
ность пожарных насосов должна обес-
печивать одновременное действие: 15%
общего количества всех установленных
на судне пожарных рожков, но не ме-
нее трех; автоматической спринклерной
(и дренчерной) систем; установки пено-
тушения; системы орошения палуб. На-
пор должен быть достаточным для по-
дачи струи высотой 12 м над наивыс-
шей надстройкой при одновременном
действии всех средств пожаротушения.
Производительность пожарных насосов
20—250 м3/ч при напоре 70—100 м вод. ст.
(для судов небольшого размера Н =
=404-50 м вод. ст.). Всего на судне
устанавливают от одного до трех насо-
сов (см. табл. 11-36).
С целью использования одного и
того же насоса для подачи воды либо
в пожарную магистраль, либо к водо-
отливным эжекторам насосы иногда
выполняются двухступенчатыми с уст-
ройством, переключающим рабочие ко-
леса на параллельную или последова-
тельную работу. Возможна параллель-
ная работа двух насосов.
Обычно пожарные насосы работают
с^подпором, а также с вакуумметриче-
ской высотой всасывания до 7 м (табл.
11-40).
Балластные насосы. Производитель-
ность балластного насоса по Правилам
Регистра
Q6 = 0,2825d2cB,
где d — диаметр приемных труб
наибольшей балластной ци-
стерны, см\
св=2—2,5 — скорость воды в приемной
магистрали насоса, м(сек.
Производительность насосов до
500 м3/ч и выше; число балластных на-
сосов не регламентируется. В качестве
балластного может быть использован
любой насос судовой установки соот-
ветствующей производительности, если
цистерны не предназначены для хране-
ния жидкого топлива. В случае хране-
ния в балластных цистернах жидкого
топлива запрещается использовать для
перекачки балласта резервные насосы
охлаждения ДВС и пожарные насосы.
Осушительные насосы. По Правилам
Регистра на судне должно быть два
осушительных насоса с независимым
приводом; в качестве одного из них мо-
жет быть использован любой насос
общесудового назначения. Рекоменду-
ется установка одного из насосов порш-
невого типа (см. табл. 11-37). <
На судах с паровыми поршневыми
машинами один из осушительных насо-
сов является машиноприводным.
При мощности главного двигателя
более 300 л. с. должен быть предусмот-
рен аварийный осушительный насос для
машинного отделения; обычно это цир-
куляционный насос или насос охлажда-
ющей воды главных двигателей. Осу-
шительный насос используется в каче-
стве резервного балластного или
пожарного. Производительность осуши-
тельного (балластного) насоса выбирают
в зависимости от диаметра труб осуши-
тельной магистрали. Суммарная произ-
водительность осушительных насосов во
всех случаях должна быть не меньше
суммарной производительности пожар-
ных насосов.
Для осушения носовых отсеков нефте-
наливных судов должен-быть установ-
лен отдельный насос (или эжектор),
который используется также для запол-
нения и опорожнения цистерн, предназ-
наченных исключительно для балластной
воды.
Осушительные и балластные центро-
бежные насосы, откачивающие воду из
цистерн, расположенных в междудонных
отсеках, имеют устройства водокольце-
вого типа для самовсасывания (одно-
стороннее или двустороннее).
Чтобы воздух не попадал в насос, пе-
ред последним устанавливают сепара-
ционную камеру, в которой воздух от-
деляется от потока воды, а затем от-
водится.
Водоотливные насосы. Установка их
предусмотрена Международной конвен-
цией по охране человеческой жизни на
море. Производительность этих насосов
до 1000 м3/ч при напоре 10—20 м вод. ст.
В качестве водоотливных применяются
электронасосы стационарного и пере-
носного типов в герметическом испол-
нении (погружные) с самовсасываю-
щими устройствами или без них,
а также электронасосы негерметичные,
снабженные самовсасывающими устрой-
ствами.
Насосы питьевой, мытьевой пресной и
забортной воды. Производительность
этой группы насосов составляет 1—
50 м3/ч при напоре 20—60 м вод. ст. и
устанавливается по нормам расхода
воды на человека (см. гл. 6): забортной
воды — 20—30, мытьевой пресной — 20,
питьевой воды — 10 л/сутки. Произво-
дительность насоса должна обеспечить
заполнение расходных цистерн емкостью
0,2—0,4 суточного расхода в течение
1—6 ч (в зависимости от типа и разме-
ров судна: для пассажирских судов
5—12 м3/ч, для грузовых буксирных су-
дов 3—5 м3!ч). Насосы снабжены само-
всасывающими устройствами водоколь-
цевого или эжекторного типа и рабо-
тают на гидрофоры, имеющие монореле,
выключающие насосы при максимальном
давлении и повторно включающие их
при падении давления до заданной ми-
нимальной величины.
Таблица 11-39
Характеристики водоотливных эжекторов
°
Обозначение
эжектора
з 3
CQ о Ц
is
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
ВЭЖ
20/11-П
30/11-П
50/11-П
Стационарные
10/11
20/11
30/11
50/11
80/11
100/11
200/11
300/11
10 4 5 11 5
20 4 5 11 И
30 4 6 11 20
50 2 6 11 21
80 2 6 11 33
100 2 6 И 45
200 2 6 11 91
300 2 6 11 128
Переносные
20 4 5 11 11
30 4 6 11 20
50 2 6 11 21
Таблица 11-40
Характеристики центробежных насосов общесудовых систем,
перекачивающих морскую и пресную воду
Обозначение Режим работы насосов при максимальном к. п. д. Система, для которой предназначается насос
производи- тельность (подача), ж3/ч напор Н, м вод. ст. а 'О о а К. П. Д. Т1Н не менее, % 1 вакуумметри- ческая высо- та всасыва- ния не менее м вод. ст.
НЦВ-Ю/65 НЦВС-Щ65 10 10 65 65 2900 2900 50 37 5 5 Санитарная То же
НЦВС-16/10 16 10 2900 — 6 | Осушительная
НЦВ-25/20 НЦВС-25/20 НЦВ-25/30 НЦВС-25/30 НЦВ-25/65 НЦВС-25/65 НЦВ-25/80 25 25 25 25 25 25 25 20 20 30 30 65 65 80 2900 2900 2900 ‘ 2900 2900 2900 2900 65 65 54 45 54 6 6 6 6 5 5 5 Осушительная и балластная То же 4 , Охлаждающая То же Санитарная То же Пожарная
Обозначение Режим работы насосов при максимальном к. п. д. Система, для которой предназначается насос
производи- тельность (подача), ж3/ч напор Н, м вод. ст. п, об/мин к. п. Д. 7)н не менее, % вакуумметри- ческая высо- та всасывания не менее, м вод. ст.
НЦВ-40/20 НЦВС-40/20 НЦВ-40/30 НЦВС-40/30 НЦВ-40/65 НЦВС-40/65 НЦВ-40/80 40 40 40 40 40 40 40 20 20 30 30 65 65 80 2900 2900 2900 2900 2900 2900 2900 68 ' 68 60 60 6 6 6 6 5 5 5 Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же Санитарная То же Пожарная
НЦВ-63/20 НЦВС-63/20 HUB-63/30 НЦВ С-63/30 НЦВ-63/100 63 63 63 63 63 20 20 30 30 100 2900 2900 2900 2900 2900 74 72 62 6 6 6 6 ' 5 Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же Пожарная
НЦВ-100/20 НЦВС-100/20 НЦВ-100/30 НЦВС-100/30 НЦВ-100/100 100 100 100 100 100 20 20 30 30 100 2900 2900 2900 2900 2900 76 75 65 6 6 6 6 5 Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же Пожарная
НЦВ-160/10 НЦВС-160/10 HUB-160/20 НЦВ С-160/20 НЦВ-160/30 НЦВС-160/30 НЦВ-160/100 160 160 160 160 160 160 160 10 10 20 20 30 30 100 1450 1450 1450 1450 1450 1450 2900 80 79 77 70 6 6 .6 6 3 Водоотливная То же Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же Пожарная
НЦВ-250/20 НЦВС-250/20 НЦВ-250/30 НЦВС-250/30 НЦВ-250/120 НЦВ-315/10 НЦВС-315/10 250 250 250 250 250 315 315 20 20 30 30 120 10 10 1450 1450 1450 1450 2900 1450 1450 81 80 73 82 6 6 6 6 3 6 Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же Пожарная Водоотливная То же
НЦВ-400/20 НЦВС-400/20 НЦВ-400/30 НЦВС-400/30 400 400 400 400 20 20 30 30 1450 1450 1450 1450 84 82 6 6 6 6 Осушительная и балластная То же Охлаждающая То же
НЦВ-630/15 НЦВС-630/15 630 630 15 15 1450 1450 85 6 Водоотливная То же
НЦВ-900/20 900 20 1450 85 - Водоотливная
Обозначение Режим работы насосов при максимальном к. п. д. Система, для которой предназначается насос
производи- тельность (подача), м3/ч напор, /У, м вод. ст. о с к. П. Д. не менее, % вакуумметри- ческая высо- та всасывания не менее, м вод. ст.
НЦГ-2/20 НЦГС-2/20 2 20 1450 *27 5 Санитарная
НЦГ-3/40 НЦГС-3/40 3 40 2900 18 5 То же
НЦГ-6/40 НЦГС-6/40 6 ' 40 2900 30 5 >
НЦГ-10/40 НЦГС-10/40 10 40 2900 38 5 Санитарная
НЦГ-25/40 НЦГС-25/40 Примечани балластной, водоол ГОСТ 7958-68. Обо НЦВ — несамов сывающие с верти] тальным располож жением вала. Насосы типа в исполнении, обе Насосы типа НЦЕ их работу в погру менения для при например паровых в таблице. Указан стем, кроме отмене 25 е. Хара 'ЛИВНОЙ, значение сасываюп кальным ением в: НЦВ-160 зспечивак 1С-160/10 женном 1 [вода на турбин, [ные тит !ННЫХ ВЫ1 40 ктеристии охлажда! типов не ;ие с ве] располо» ала; НЦ1 /10, НЦ1 нцем ра( и НЦВС [затоплен COCOB B1 допускав’ ы насосо ие. 2900 :и центробе ощей и са »сосов: этикальным [ением вале ГС — самовс 1-315/10, HI 5оту их в :-315/10 изге ном) состоя яесто элек- гея изменен в могут 6t 50 жных на нитарной располо: г, НЦГ- гасываюш ДВ-630/15 погру же гговлены [НИИ с по гродвигат [ие числа ять прим 5 tcocoB поже систем пр жением вал -несамовсас ,ие с гори: и НЦВ-J ином (затс в исполнен ►дпором до елей двига оборотов 1 енены для То же фной, осушительной, ►иведены по данным [а; НЦВС — самовса- :ывающие с горизон- зонтальным располо- >00/20 изготовляются ►пленном) состоянии, зии, обеспечивающем 10 м. В случае при- телей других типов, насосов, приведенных других судовых си-
Грузовые и зачистные насосы танке-
ров — центробежные или поршневые
(табл. 11-41). Характеристика центро-
бежного грузового насоса (Q—Н) тан-
керов «Прага» — «София» (типа 12ДН-7)
вместе с зависимостью расхода пара
Gu — Q на турбопровод ТП-500 пока-
зана на рис. 11-42.
Рис. 11-42. Характеристика центробежного грузового насоса (тип 12ДН-7) и расход пара на
турбопривод ТП-500:
1 — расход пара; 2 — характеристика насоса
Производительность грузовых центро-
бежных насосов 500 —1600 м3/ч, рас-
четный напор 70—100 м вод. ст. В экс-
плуатационных условиях напор сильно
изменяется в зависимости от вязкости
груза и сопротивления грузового трубо-
провода до места выгрузки. Насосы вы-
полняются двухступенчатыми; в круп-
ных насосах (Q > 600 м3)ч) колесо
первой ступени имеет двустороннее
всасывание.
Предусматривается соединение зачист-
ного насоса (объемного типа)' с при-
емной полостью центробежного грузо-
вого насоса. Производительность судо-
вых зачистных насосов (обычно порш-
невого типа) составляет примерно
150 м3/ч при напоре 100 м вод. ст., число
насосов 2—3, высота всасывания около
6 м вод. ст. В качестве зачистных
иногда применяются ротационные на-
сосы. Для откачки воды из кофферда-
мов и грузовых танков используют пере-
носные водяные эжекторы (см.
табл. 11-39).
Грузовые и зачистные насосы танкеров
Таблица 11-41
Грузовые насосы Зачистные насосы
Название головного судна Тип насоса и привода Производи- тельность, м3'ч напор, м вод. ст. Число насосов Тип насоса и привода Производи- тельность, М3/Ч напор, . м вод.ст. Число насосов
«Адлер» «Азербайджан» «Аксай» «Алтай» «Апшерон» «Баскунчак» «Батуми» «Бауска» «Великий Октябрь» «Дж. Гарибальди» «Дружба» «Егорьевск» «Елгава» «Инженер А. Пу- стошкин» «Казбек» «Леонардо да Вин- чи» «Лисичанск» «Мир» «Олег Кошевой» «Певек» «Прага», «Варша- ва» и др. «София» (начиная с т/х «Пальмиро Тольятти») «Сплит» «Труд» Примечание, сосы с электропривс длинного вала (шта! маловязких нефтепрс Турбинный /У= —300 л. с. «Вортингтон» «Дуплекс» (гори- зонтальный) «Дуплекс» ПНП-250 ПНП-125 «Вортингтон» Поршневой Турбинный 12ДН7В (вертикальный) Турбинный /V= —650 л. с. Турбинный У— =600 л. с. ПНП-250 ПНП-250 12НДС-5 Электрический ПНП-250 Электрический 4X368 кет Турбинный 3X570 л. с. •Турбинный Электрический «Дуплекс» Турбинный ТП-500 А7-5ОО л. с. 12ДН-7 Турбинный ТП-500 AZ-500 л. с.- 12ДН-7А Электрический Турбинный /V= 650 л. с. На некоторых танкер эдом взрывонепроницае» 1ги). Отечественная про >дуктов погружные эле» 800/88 250/50 250/80 250/80 250 125/100 325 и 230 500/100 750/80 1000/120 1250/88 250/100 250/100 900/50 250/100 1250/80 1100/85 1250/80 500/35 250/100 750/100 750/100 800/30, 530/70 1100/100 ах примене «ОГО ИСПОЛ1 мышленнос! :трон асосы 3 2 2 2 4 4 2 4 3 4 4 , 4 2 2 4 4 3 4 2 2 3 4 3 4 ны 1 1ениз гь в: типе „Вортингтон" вертикальный „Вортингтон" „Вортингтон" „Вортингтон" ПНП „Дуплекс" вертикальный „Дуплекс" вертикальный Электрический ДНП-2 Поршневой „Дуплекс" йгдм ПНП вертикальный Электрический ПНП 125/8 ПНП 160/16 ПНП „Дуплекс" вертикальный погружные верти! я и передачей и ыпускает для nej >в ПНР-600/50 и 150/88 40/20, 20/50 100 100/100 160/100 150/120 150/80 85/100 250/100 150/85 160/85 70 125/100 160/160 200/80 125/100 «альные на- [ри помощи эекачивания ПНР-150/50. 2 2 1 4 4 2 4 2 2 3 2 2 3 2 3 4 г
Рыбонасосы выполняются как центро*
бежные с одним рабочим колесом, имею-
щим две лопатки, образующие широкие
каналы. Выпускаются четыре типа цент-
робежных рыбонасосов: РБ-100; РБ-150;
РБ-200; РБ-250 (цифры определяют
внутренний диаметр всасывающего пат-
рубка). Насосы комплектуются в рыбо-
насосные установки типов соответственно
РБУ-100, РБУ-250 и т. д.
Сальники насосов. Материалы на-
бивки: для холодной воды с умерен-
ным давлением применяют хлопчатобу-
мажную набивку, пропитанную маслом
или графитом. Графито-асбестовая на-
бивка пригодна для холодной и уме-
Радиальные и осевые зазоры
центробежных одноступенчатых
несамовсасывающих вертикальных
насосов
Таблица 11-42
Радиальные и осевые зазоры
центробежных двухступенчатых
самовсасывающих вертикальных насосов
производительностью 22—180 Л13/ч
Обозначе- ние на чертеже Зазоры,
установоч- ный допусти- мый (при среднем или теку- щем ремонте) предельно допусти- мый
Ei — Б 0,53-0,68 0,80 0,90
Bi -В 0,45-0,62 0,80 1,0
7'1 -Г 0,45-0,62 0,80 1,0
б 2,0-2,5 3,5 4,0
Приме как осуши' работать к раллельно. ч а и и е. I гельные. Ст :ак последе -Iасосы исп< упени насо( вательно, т □льзуются сов могут ак и па-
Производитель- ность, ма1ч Обозначение на чертеже Зазоры, мм
1 установочный допустимый (при среднем или текущем ремонте) предельно допустимый
Л.-Л 0,3-0,53 0,85 1,0
150 Bi-Б 0,3-0,53 0,85 1,0
Bi-В (-0,05)-0,05 0,15 0,20
Ai-A 0,40-0,58 0,85 1,0
500 Bi-Б 0,45 0,85 1,0
Bi-B 0-0,10 0,22 0,25
Ai-A 0,4 0,8 1,0
800 Б i-Б 0,6 1,2 1,5
Bi-B (—0,05)—0,05 0,15 0,20
При \ м е ч а । н и я: 1. Hacoci Ы цирк] >гляци-
онные для прокачки забортной воды через
конденсаторы или теплообменные аппа-
раты. >
2. Для зазора Bi — В натяг не более
0,05 мм (только при резиновой облицовке).
ренно-горячей воды и давлений до
15 кгс/см2.
Для горячей воды применяют асбес-
товую набивку в чистом виде, а также
усиленную резиновыми или металличе-
скими сердечниками. Коэффициент тре-
ния для хороших сортов мягкой на-
бивки 0,01—0,02. Для разгрузки набивки
(при р > 10 кгс)см2) в конструкциях
сальников предусмотрены фонари и
уплотнительные разгрузочные втулки,
устанавливаемые с зазором к валу
~ 0,2 мм. Валы в местах прохода за-
щищены рубашками (для забортной
воды — оловянистая бронза, для горя-
чей воды—нержавеющая сталь). У саль-
ников на стороне всасывания имеется
гидравлический затвор.
Находит широкое применение торцо-
вое механическое уплотнение (грузовые
и др. насосы) с разгрузочным устрой-
ством, неподвижными опорными коль-
цами (бронза, текстолит, графитизиро-
ванный уголь) и упругими элементами
(сильфоны, гофры из синтетической ре-
зины).
Предложен новый принцип уплотне-
ния валов, основанный на использова-
нии магнитного поля жидкости (масло
с частичками железа).
Таблица 11-44
Неисправности центробежных насосов и способы их устранения
Вероятная причина
Способы устранения
Перегрузка двигателя насоса
Пуск при открытой задвижке на линии
нагнетания или отсутствие противодавле-
ния в линии
Пускать насос в ход при закрытой задвиж-
ке, постепенно открывая ее, после того, как
будет достигнуто нормальное число оборотов
Большое неуравновешенное осевое давле-
ние, осевой сдвиг ротора, неправильная
работа разгрузочного диска
Обеспечить свободный отвод воды из камеры
разгрузки в приемный патрубок насоса, устра-
нить перекос деталей, отрегулировать осевые
зазоры
Загрязнение проточной части насоса
Промыть и прочистить проточную часть
Перекачка вязкой жидкости
Увеличить подогрев перекачиваемой жид-
кости
Неправильная центровка ротора: задева-
ние его о корпус, заедание уплотнительных
колец
Механические повреждения (шейки вала
и др.)
Отцентровать * ротор насоса, пришабрить
уплотнительные кольца
Выполнить ревизию насоса, устранить меха-
нические повреждения
Прекращена подача перекачиваемой жидкости
Большая высота всасывания или высокая температура перекачиваемой жидкости Уменьшить геометрическую высоту всасыва- ния и снизить температуру перекачиваемой жидкости
Недостаточно залит всасывающий трубо-
провод, перекрыты приемные клапаны или
клинкеты
Проверить открытие кингстонов и клинкетов
на всасывании, заполнить всасывающий тру-
бопровод
Повышенное гидравлическое сопротивле- ние на нагнетании, характеристика насоса не соответствует характеристике сети Открыть клапаны на нагнетании, заменить клапаны малого проходного сечения, произ- вести поверочный гидравлический расчет си- стемы
Вероятная причина Способы устранения
Неплотности в приемном трубопроводе, клапане приемной сетки, сальнике на сто- роне всасывания и в корпусе насоса, че- рез которые проникает значительное коли- чество воздуха Устранить неплотности (обжать фланцы, на- жимные втулки, сменить прокладки, набивку сальников и т. п.)
Неправильное направление вращения на- соса, недостаточное число оборотов Изменить направление вращения насоса, увеличить число оборотов
Замерзла жидкость в приемном трубо- проводе и клапанах Обогреть трубопровод и клапанные коробки
Недостаточная производительность
Засорен кингстон или фильтр на прием- ном трубопроводе; заедает приемный кла- пан Продуть кингстон, очистить фильтр, пере- брать приемный клапан
Неплотности в приемном трубопроводе Устранить неплотности
Загрязнение проточной части насоса Разобрать и очистить насос
Число оборотов ниже нормального Повысить число оборотов до нормы
Повышенное гидравлическое сопротивле- ние сети Открыть клапаны на нагнетании, устранить неисправность арматуры, прочистить трубки конденсатора (циркуляционный* насос), подо- греватели (конденсатный и др.)
Изношены лопатки рабочего колеса и направляющего аппарата, уплотнительные кольца и др. Разобрать и отремонтировать насос, заме- нить изношенные детали ‘ ' '•’Ж®*''
Имеет место кавитационный режим (срыв- ные характеристики) Снизить число оборотов, увеличить подпор
Срыв подачи насоса
Повреждены лопатки рабочих колес Разобрать и отремонтировать насос
Кавитационный режим работы насоса Снизить число оборотов, увеличить подпор
Подсос большого количества воздуха из приемной линии Устранить неплотности, переключить цирку- ляционный насос при качке на донный кинг- стон
Поломка приемных клапанов Заменить клапаны
Осевой сдвиг ротора, снижение числа оборотов Устранить осевой сдвиг, довести число обо- ротов до нормы
Вибрация насоса
Неудовлетворительная балансировка ро- тора, якоря электродвигателя, соединитель- ной муфты; их расцентровка, прогиб и проседание вала Проверить установку, произвести баланси- ровку, рихтовку вала, перезаливку подшип- ников
Неправильная сборка соединительной муфты Проверить посадку и центровку муфт
Имеют место режимы помпажа или ка- витации Уменьшить гидравлическое сопротивление на нагнетании, снизить число оборотов
Наличие воздушных <мешков> в трубо- проводе Устранить неплотности в трубопроводах и обеспечить отвод воздуха через воздушные краны
Ослабление фундаментных болтов или недостаточная жесткость корпуса фунда- мента Подтянуть болты, усилить корпус фунда- мента
Вероятная причина
Способы устранения
Гидравлические удары
«Воздушные мешки> в трубопроводе
Выпустить воздух (через воздушные кра-
ны), устранить причины образования «воздуш-
ных мешков> и захвата воздуха
Нагревание корпуса насоса
Длительная работа с прикрытым клапа-
ном на нагнетании
Не допускать работу (при пуске) с прикры-
тым клапаном свыше 10 мин
Высокая температура перекачиваемой
жидкости
Снизить температуру перекачиваемой жид-
кости
Нагревание вала и подшипников
Чрезмерно или неравномерно зажаты
сальники, затвердела набивка
Неправильная установка и сборка под-
шипников
Изношены вкладыши подшипников
Неудовлетворительна смазка подшипни-
ков:
а) загрязнение или плохое качество
смазочного масла; •
б) низкий уровень масла в картерах
подшипников;
в) смазочные кольца не вращаются
вместе с валом (подшипники с коль-
цевой смазкой);
г) неудовлетворительная циркуляция
масла (подшипники с принудитель-
ной смазкой);
д) неправильная центровка валов
Нагрев сальников и
Чрезмерно или неравномерно обжата
сальниковая набивка
Недостаточен зазор между валом и на-
жимной втулкой сальника
Низкое качество набивки
Ослабить затяжку сальников (до просачива-
ния воды и охлаждения сальника), заменить
набивку
Произвести ревизию подшипников
Подшипники перезалить или заменить за-
пасными:
а) слить грязное или плохое масло, про-
мыть керосином и маслом подшипники,
залить их свежим маслом необходимого
качества;
б) долить масло до нормального уровня,
устранить неплотности и утечки;
в) заменить кольца в случае повреждения;
г) проверить систему циркуляции масла
(плотность трубопроводов, загрязнение,
давление масла и т. п.);
д) отцентровать насос с двигателем
усиленный износ набивки
Ослабить затяжку сальников и равномерно
обжать до просачивания капель воды
Расточить, расшабрить втулку (должна вхо-
дить в расточку корпуса с зазором 0,2—0,3 мм
на диаметр и иметь по отношению к валу за-
зор 0,5—0,6 мм)
Для водяных насосов применять набивку
из квадратного плетеного хлопчатобумажного
шнура, проваренного в техническом говяжьем
сале с чешуйчатым графитом; шнур должен
уплотняться отдельными кольцами с зазором
в стыках, смещенных на 120е друг относитель-
но друга
Струйные насосы
Инжекторы используются в качестве
вспомогательных (стояночных) средств
питания котлов. Работают обычно с гео-
метрической высотой всасывания
5 м вод. ст.). Инжектор («Рестар-
тинг») имеет расширяющееся рабочее
сопло, конусную камеру смещения с от-
кидным полуконусом и диффузор, пере-
крываемый невозвратным нагнетатель-
ным клапаном.
Для удаления воздуха и пара уста-
новлен «вестовой» клапан, который от-
крывается при повышении давления
в камере смешения; при этом отбрасы-
вается откидной полуконус.
Коэффициент инжекции зависит от
параметров пара и воды, а также от
геометрических параметров инжектора:
отношения площади выходного сечения
камеры смешения (или входного сечения
нагнетательного конуса) к площади ми-
нимального сечения рабочего сопла.
В среднем 1 кг пара нагнетает 14—
15 кг воды, которая при этом нагре-
вается до 40—50° С. Инжекторам при-
сваиваются номера по диаметрам (мм)
входного отверстия нагнетательного ко-
нуса. Инжектор («Рестартинг») может
быть пущен в действие при давлении
пара 1,5—2,5 кгс!см2. Максимальная
температура инжектируемой воды
^70° С, предельная высота всасывания
5 м вод. ст. (при температуре воды
15°С и давлении пара ~ 14 кгс/см2).
С увеличением количества инжектируе-
мой воды при неизменном расходе пара
снижается ее температура в камере сме-
шения. Если давление при входе в ка-
меру смешения понизится до давления
насыщения, соответствующего темпе-
ратуре подаваемой воды, происходит ее
вскипание. Этот режим близок к рабо-
чему для питательных инжекторов и
соответствует максимальному (предель-
ному) коэффициенту инжекции. Умень-
шение расхода воды может вызвать
срыв действия (запаривание) инжек-
тора из-за недостатка воды для кон-
денсации рабочего пара.
Таблица 11-45
Неисправности инжекторов
Неисправность Причина
Инжектор не подает воду, через весто- вой клапан идет холодная вода Недостаточен расход рабочего пара (низко ; давление пара, загрязнение сопла и др.); из- 1 нос внутренней поверхности камеры (конуса) смешения и диффузора, накипь на их стен- ках; неправильная установка сопла, смеси- тельного конуса и диффузора; неплотная по- садка откидного полуконуса
Инжектор работает, но выбрасывает хо- лодную воду через вестовой клапан Недостаточен расход рабочего пара (низко давление, не полностью открыт клапан, загряз- нение сопла); неправильная установка рабо- чего сопла (большой зазор между соплом и конусом смешения); вода подводится к ин- жектору с большим подпором
Инжектор не подсасывает воду Недостаточен расход рабочего пара; непра- вильная установка рабочего сопла; накипь на стенках смесительной и нагнетательной камер; мало открытие вестового клапана или он за- сорен; нагрев инжектора вследствие неплот- ности клапанов на паровом трубопроводе; мало открытие приемного клапана или он за- грязнен, загрязнение приемных труб; увели- ченная высота всасывания
Инжектор работает, но выбрасывает го- рячую воду через вестовой клапан и с увеличением открытия парового клапана срывает подачу воды Повышенный расход пара (увеличено про- ходное сечение рабочего сопла); недостаточен зазор между соплом и смесительным кону- сом; изношены внутренние поверхности смеси- тельного или нагнетательного конуса, неплотна посадка смесительного конуса; неплотность вестового клапана
Вестовой клапан дребезжит и периоди- чески выбрасывает воду Неплотность вестового клапана; подсос воз- духа во всасывающей линии
Пароструйные насосы (эжекторы).
Ступень эжектора (рис. 11-43) состоит
из расширяющегося сопла, камеры сме-
шения и диффузора, расположенных
соосно. Высоконапорные эжекторы (20—
30-кратное повышение давления), при-
Рис. 11-43. Ступень парового
эжектора
меняющиеся в конденсационных уста-
новках, выполняются с коническим
входным участком — конфузором, за ко-
торым следует цилиндрическая горло-
вина и собственно диффузор — расши-
ряющаяся часть. Производительность и
давление всасывания эжектора опреде-
ляются основными размерами отдельных
ступеней аппарата: площадью мини-
мального сечения (горла) рабочего
сопла, площадью цилиндрической части
диффузора и углами конусности его су-
живающейся и расширяющейся частей,
расстоянием между кромками выход-
ного сечения сопла и камеры смешения,
а также поверхностью холодильников.
Характеристики эжекто-
ров — зависимости давления всасыва-
Рис. 11-44. Характеристики II ступени
ПЭЖ 32/16
постоянных давлении рабочего пара и
расходе охлаждающей воды). Для от-
дельной ступени эжектора существуют
два резко отличающиеся друг от друга
режима работы, области которых разде-
ляются предельным режимом (рис. 11-44).
При небольших количествах воздуха,
отсасываемого из конденсатора, ступень
работает на запредельном режиме. По-
вышение количества отсасываемого воз-
духа сопровождается постепенным ро-
стом противодавления ступени и давле-
ния всасывания. При больших расходах
отсасываемого воздуха (смеси) ступень
переходит на допредельный режим, ко-
торый характеризуется резким повыше:
нием давления всасывания. Предельное
противодавление ступени эжектора за-
висит от ее геометрических размеров
(в основном от отношения , см.
/с
табл. 11-47, 11-48) и от условий работы,
возрастая с увеличением расходов рабо-
чего пара и отсасываемой смеси.
Основные спецификационные технические данные
главных паровых эжекторов (ПЭЖ)
Таблица 11-46
Характеристика ГТЗА судов типа
„Ленинский комсомол" .Прага" — „София"
Марка эжектора - Давление пара перед соплами, ата Температура пара перед соплами, “С Абсолютное давление у патрубка эжектора, ата: при работе двух ступеней > » трех » . * Температура паровоздушной смеси, °C: при работе двух ступеней > » трех » Количество отсасываемого воздуха, кг/ч . . Расход рабочего пара, кг/ч: при работе двух ступеней > » трех » Количество охлаждающего конденсата, т/ч Температура конденсата при входе в эжектор, °C: при работе двух ступеней > > трех > Температура конденсата после эжектора, °C Поверхности охлаждения холодильников, м?: I ступени II > III > Общая поверхность холодильников, л<2 Примечание. Эжекторы имеют два промежу дильники, размещенные в отдельных корпусах. Холод! сатом, который проходит последовательно сначала чере: пеней, а затем по наружным полостям их диффузоров. ПЭЖ 24/16 16 260 0,046 0,028 26 16-18 24 200 250 33,6 30-31 36—36,5 6,5 6,5 6,5 19, 5 ТОЧНЫХ И ОДИН 1 ильники прокачиЕ 1 холодильники» /, ПЭЖ 32/16 16 260 0,044-0,045 0,026 26 16 32 300 380 47,5 31-32 22-23 8,84 8,84 8,84 26, 52 концевой холо- 1аются конден- , // и /// сту-
Установочные размеры ступеней ПЭЖ 24/16
Таблица 11 -47
Установочные размеры, мм Обозначение (см. рис. 11-43) Ступени эжектора
I II III
Диаметр сопла А 2,90 4,08 4,07
Горловина диффузора Г 70,7 47,5 16,21
Расстояние между соплом и диффузором В 97,0 76,0 44,0
Отношение минимальных площадей соп- ла и диффузора 0,00168 0,0073 0,063
То же, диффузора и сопла /д//с — — 16
Установочные размеры ступеней ПЭЖ 32/16
Установочные размеры, мм Обозначения (см. рис. 11-43) Ступени эжектора
I II III
Диаметр сопла - Выходное сечение сопла Горловина диффузора Расстояние между соплом и диффузором Отношение минимальных площадей соп- ла и диффузора То же, диффузора и сопла А Б Г В Wb Л? Л: 3,65 30,7 85,9 100 0,00182 4,99 29,0 55,0 86 0,0082 4,99 16,7 19,7 53 0,064 15,7
Таблица 11-49
Пропускная способность рабочих сопел ступеней эжектора
(параметры пара: Ро=16 ата\ /0=266°С)
Тип эжектора Площадь сопел ступени ХЮ“6 , л<а Расход пара на ступень, кг!ч
I II III I II III
ПЭЖ24/16 ПЭЖ32/16 6,62 10,4 13,06 19,5 12,9 19,5 50 80 100 150 100 150
Характеристики эжектора, отвечающие различным температурам отсасываемой паровоздушной смеси, представляют со- бой в пределах их рабочих участков слегка вогнутые или практически прямые параллельные линии (рис. 11-44). Каж- дая характеристика ступени, являю- щейся приемной (I или II), пересекает ось ординат в точке GB=0, соответ- ствующей давлению насыщенного водя- ного пара при данной температуре смеси ^см. Для рабочих участков характеристик Рэ=Рп + аСВ’ где рэ — давление всасывания эжектора, ата; Рп — давление насыщенного пара при температуре смеси /См, ата\ GB — расход сухого воздуха, кг/ч\ а — угловой коэффициент рабо- чего участка характеристики, ата-ч/кг _ 29,3 «см +273) 4 ун 10 ’ где Ун — объемная производительность (расход) эжектора, м3/ч. Таблица 11-50 Угловые коэффициенты характеристик и объемные производительности ступеней эжекторов
Тип эжектора Угловой коэффи- циент характе- ристики ступени Произво- дитель- ность ступени, м*1ч
I II I II
ПЭЖ 24/16 ПЭЖ 32/16 0,00030 0,000225 0,00043 0,000375 3000 4000 2100 2400
Для обычного в условиях конденса-
ционных установок диапазона темпера-
тур отсасываемой смеси (20—40° С)
а — -ту— » если давления выражены
v н
в ата, весовые расходы — в кг/ч, а объ-
емные расходы — в м3/ч.
Рис. 11-45. Совмещенные характери-
стики ступеней ПЭЖ 24/16:
, к 1 z JI
( )Пр' < Рс )пр ~ "Р^ельные про-
тиводавления I и П ступеней; верти-
кальная пунктирная линия — специфи-
кационный режим
По известной объемной производи-
тельности эжектора можно определить
время т, необходимое для снижения
давления в объеме Vo от начального р0
до р при отсутствии присоса
р
При вводе в действие главной кон-
денсационной установки подъем ва-
куума продолжается нормально 10—
15 мин.
Неполадки в работе эжек-
тора. 1. Повышенное давление всасы-
вания приемной ступени возможно в ре-
зультате: повышенной температуры от-
сасываемой паровоздушной смеси
(малый расход и высокая температура
забортной воды, загрязнение поверхно-
сти охлаждения конденсатора, неудовле-
творительное действие воздухоохлади-
теля) ;
перегрузки эжектора из-за недоста-
точной плотности вакуумной системы и
большого расхода воздуха;
уменьшения рабочей производитель-
ности ступени из-за повышения давле-
ния всасывания следующей за ней (вто-
рой или третьей) ступени (загрязнение
поверхности трубок и трубных досок
холодильников, большое число заглу-
шенных трубок, затопление холодиль-
ника из-за неисправности дренажной
линии, повышенного расхода пара при
сильном износе сопел, разрыва или
сквозной коррозии трубок).
2. Колебание давления всасывания и
прерывистый выхлоп (хлопки у выпуск-
ного патрубка эжектора), сопровожда-
ющиеся срывом вакуума в конденса-
торе, происходят при неустойчивом
режиме работы последней ступени (пре-
дельное давление ступени ниже давле-
ния на выхлопе — см. рис. 11-45) в ре-
зультате:
неправильно выбранных элементов
проточной части эжектора или износа
сопел и диффузоров, малого расхода
воздуха (смеси);
пониженного расхода рабочего пара
(засорение паровой сетки, сопел, низ-
кое давление рабочего пара);
повышенного давления на выхлопе
(затопление парового пространства хо-
лодильника, периодическое образование
водяных затворов на трубопроводе из-за
неправильной прокладки труб).
При неустойчивой работе III ступени
(ПЭЖ 24/16 и ПЭЖ 32/16) из-за низ-
ких температур забортной воды и отса-
сываемой паровоздушной смеси (<20—
24° С) необходимо включать в действие
I ступень эжектора.
3. Стуки (гидравлические удары)
внутри корпуса, «запаривание» и выбра-
сывание воды из выхлопного патрубка
возникают при нарушении нормальных
условий работы холодильников. При
значительном затоплении водой одного
из холодильников перекрывается проход
для паровоздушной смеси из холодиль-
ника в следующую ступень или даже
частично затапливается диффузор дан-
ной ступени. Это приводит к повыше-
нию давления смеси, выходящей из диф-
фузора, к периодическим прорывам ее
через слой воды, что сопровождается
сильными ударами. При затоплении
концевого холодильника наблюдается
«запаривание» эжектора и выбрасыва-
ние воды через выхлопной патрубок.
4. Рециркуляция части воздуха через
одну из ступеней эжектора, вызываю-
щая ее перегрузку, может происходить
вследствие опорожнения гидравлического
затвора (петли) на дренажной линии
промежуточного холодильника, что об-
наруживается по нагреву дренажной
трубки, а также при неплотности пере-
городки, разделяющей холодильники,
расположенные в общем корпусе.
Неисправное действие эжектора мо-
жет быть вызвано недостатками его
изготовления и сборки, износом проточ-
ной части. В этих случаях чаще всего
имеет место неправильное расположе-
ние сопел (перекос, изменение расстоя-
ния от среза до камеры смешивания)
или ошибочная установка сопел по сту-
пеням (например, сопло первой ступени
поставлено на вторую ступень и т. п.).
Водяные эжекторы состоят из рабо-
чего сопла с камерой подвода рабочей
жидкости, цилиндрической камеры сме-
шения, диффузора, патрубка перекачи-
ваемой жидкости с кольцевым соплом,
образующим вход в камеру смешения.
Рабочее сопло и вход в камеру смеше-
ния выполнены в виде плавно сходя-
щихся коноидальных насадок; диффу-
зоры имеют оптимальный угол раскры-
тия 6—8°. К. п. д. эжектора 0,20—0,35.
Используются как стационарные или
переносные водоотливные средства (см.
табл. 11-39), в качестве бустеров для
создания подпора на входе в лопастные
насосы, как смесители. Надежно рабо-
тают на загрязненных и агрессивных
жидкостях. В испарительных установках
(фирмы «Атлас» и др.) применяются
водоструйные воздушные эжекторы для
удаления за борт рассола, продуваемого
из испарителя; иногда — комбинирован-
ные воздушно-рассольные.
У эжекторов водоопреснительных
установок давление рабочей воды 30—
50 м вод. ст. Его понижение приводит
к снижению производительности и мо-
жет вызвать" срыв работы эжектора.
Для каждого эжектора при неизменных
давлении рабочей воды и расходе эжек-
тируемого воздуха существует опреде-
ленная область противодавлений, в пре-
делах которой эжектор работает устой-
чиво, без срывов.
Гидродинамические передачи
Гидродинамические передачи осуще-
ствляются гидромуфтами или гидро-
трансформаторами. Гидромуфты приме-
няются для разгона тяжелых масс, гиб-
кого соединения валов, при работе
нескольких двигателей на один вал, для
регулирования числа оборотов ведомого
вала.
Гидромуфта (рис. 11-46) состоит из
колеса центробежного насоса, соединен-
ного с ведущим валом, и колеса центро-
стремительной турбины, соединенной
с ведомым валом, размещенных в об-
щем корпусе с замкнутым уплотнением.
Радиальные лопатки насосного и тур-
бинного колес расположены между то-
роидальными направляющими поверх-
ностями (гидромуфта с тором). Пере-
дача крутящего момента осуществляется
потоком жидкости, который перемеща-
ется лопатками насосного колеса и
поступает на лопатки турбинного
колеса.
Регулирование с помощью гидромуфты
осуществляется ее частичным заполне-
нием, поворотом лопастей, увеличением
расстояния между колесами и введе-
нием в проточную часть перегородок —
шиберов.
Смягчающие гидромуфты предназна-
чены для поглощения пульсаций мо-
мента сопротивления, защиты от пере-
грузок двигателя во время разгона и
для гашения крутильных колебаний; не
изменяют величину крутящего момента.
Регулируемые гидромуфты предназна-
чены для изменения числа оборотов ма-
шин, приводимых двигателями, работа-
ющими при постоянном числе оборотов
(привод насосов, воздуходувок и др.).
Гидротрансформатор крутящего мо-
мента обеспечивает гибкое соединение
валов и передачу мощности с ведущего
вала на ведомый с преобразованием
крутящего момента и изменением числа
оборотов (иногда направления враще-
ния).
Основными параметрами гидродина-
мической передачи являются: расход Q,
напор Н, мощность У, крутящий мо-
мент М, число оборотов и, передаточное
отношение t, скольжение S, коэффи-
циент преобразования (трансформации).
К и коэффициент полезного действия т]п.
Величина момента Af, который спо-
собна передать гидромуфта при некото-
ром числе оборотов двигателя пь зави-
П2
сит от передаточного числа i = —-
ni
(П2— число оборотов ведомого вала).
Уменьшение i, вызванное увеличением
момента сопротивления ведомого вала,
Коэффициент момента
М
7л2/)5
= /(/)-
Коэффициент трансформации
^=^1 = /(Z).
All
Рис. 11-46. Гидромуфта
повышает передаваемый гидромуфтой
крутящий момент.
Гидромуфты выбирают так, чтобы
в режиме длительной эксплуатации они
работали при оптимальном передаточ-
ном отношении ip, т. е. с максимальным
к. п. д. Обычно ip=т]пр=0,944-0,98. Мо-
мент Afp, передаваемый на расчетном
режиме, значительно меньше пускового
момента Af0.
Скольжение гидромуфты —
относительная разница чисел оборотов
ведущего и ведомого валов
«1 — п-1 _ м — N3 _ .
~N[
Энергия потерь в гидромуфте преоб-
разуется в тепло; в обычных гидромуф-
тах, работающих при расчетных сколь-
жениях, Sp=l — т)пр=0,064-0,02; для
охлаждения достаточен естественный
обдув корпуса.
Характеристики гидромуфты и ее сов-
местная работа с ДВС показаны на
рис. 11-47.
Рис. 11-47. Характеристики совместной рабо-
ты двигателя внутреннего сгорания с гидро-
муфтой
Здесь ^ах < 6 (Ар — расчетный коэф-
Лр
фициент момента
при 1Р=О,95).
Двигатели внутреннего сгорания
имеют характеристики с большим диа-
пазоном изменения п\ в рабочей зоне.
Область неустойчивой работы двигателя
при малых оборотах на рис. 11-47, а за-
штрихована. При подборе гидромуфты
к такому двигателю необходимо, чтобы
парабола предельных моментов, харак-
теризуемых Хтах, полностью исключала
эту область из числа эксплуатационных
режимов. При этом характеристика вы-
хода [кривая M2 = f(n2)] не содержит ре-
жимов неустойчивой работы (рис.
11-47, б).
ВЕНТИЛЯТОРЫ И КОМПРЕССОРЫ
Центробежные вентиляторы
Центробежные вентиляторы по разви-
ваемому напору делятся на высокого,
среднего и низкого давления.В области
нормальных рабочих режимов вентиля-
торы высокого давления развивают > на-
пор (ГОСТ 10616—63) до 1000—
1200 кгс/м2, среднего давления 300—
400 кгс/м2, низкого давления (типа
«Сирокко» и др.) до 100—150 кгс/м2.
Классификация вентиляторов произво-
дится также по критерию быстроходно-
сти (удельному числу оборотов) на
оптимальном по к. п. д. режиме работы.
Геометрически подобные вентиляторы
имеют одинаковое значение критерия
быстроходности:
(Q м3/сек; р кгс/м2; п об/мин).
Типы центробежных вентиляторов.
У вентиляторов с лопатками, загнутыми
вперед, можно выделить четыре группы:
1) с большими коэффициентами произ-
водительности (типа «Сирокко») — ра-
бочие колеса большой ширины, лопатки
загнуты вперед, 02 7° окружные
скорости <30 м/сек, к. п. д. 0,57—0,66;
2) со средними коэффициентами произ-
водительности — трапецеидальные ло-
патки, расширяющиеся к заднему несу-
щему диску колеса, окружные скоро-
сти ^40—50 м/сек; 3) с относительно
широким колесом и сравнительно не-
большим числом (z= 124-16) длинных
радиально направленных лопаток, угол
выхода р2 ~ 17°; окружная скорость
^75 м/сек, к. п. д. до 0,70; 4) с узкими
колесами и небольшим коэффициентом
производительности, окружные скорости
до 140 м/сек, угол выхода р2 до 25°,
к. п. д. до 0,65.
Производительность центробежного
вентилятора определяется в основном
шириной колеса и диаметром входного
отверстия. У вентиляторов малой произ-
водительности коэффициент^ Q 0,25;
средней производительности Q=0,34-0,6;
большой производительности Q 1,14-
4-1,5 (см. стр. 667).
Номер вентилятора определяется по
наружному диаметру колеса, измерен-
ного в дециметрах. По ГОСТ 10616—63
предпочтительные диаметры лопаточных
колес: 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800,
1000, 1250, 1600, 2000 мм и др.
Рис. 11-48. Основные характеристики центро-
бежных вентиляторов (серия РЛ):
7]ст» — к- п- д- соответственно по стати-
ческому и полному напору; Яст, Нп — ста-
тический и полный напоры; NB — потребляе-
мая мощность; £с — уровень шума
Производство центробежных вентиля-
торов низкого и среднего давления типа
«Сирокко» прекращено.
Судовые электровентиляторы серии РЛ
(табл. 11-51) с радиальным расположе-
нием лопаток трапецеидальной формы
включают 11 типоразмеров номинальной
производительностью от 100 до 10 000 м^/ч
и напором от 120 до 380 мм вод. ст.
(рис. 11-48).
Судовые центробежные электровенти-
ляторы серии ЦС (ГОСТ 9524—68)
с приводом от электродвигателя выпу-
скают производительностью от 300 до
10 000 м^/ч, при напоре от 60 до
850 кгс!м2.
Параметры и характеристики. Напор
2 2
Q __ С
н = рп— Рв -г- Р —^2—- мм вод. ст.,
где рн, рв — давления соответственно
на выходе и входе,
мм вод. ст.\
сп, св — скорости на выходе и входе,
м!сек\
7
Р = ---плотность перемещаемой
среды, кг-сек2!м*\ нормаль-
ная плотность воздуха ро =
=0,1223 кг-сек?/м4 приу0 =
= 1,2 кг/м3 (ра = 760 мм
рт. ст., /в = 20° С и относи-
тельная влажность сро =
= 50%).
Удельный вес воздуха
973
= 1’293273+Тв Кг1^
Перевод размерностей напора: р=Н\
[кге/м2 или мм вод. ст.]; Н [м столба
газа].
Давление, развиваемое вен-
тилятором,
Pw “ 7ФМ2 кгс1м<2»
где ф=0,54-1,5 — коэффициент давления;
зависит в первую оче-
редь от числа и гео-
метрической формы ло-
паток, угла выхода Рг;
и2 — окружная скорость на
концах лопаток, м!сек.
Коэффициент давления увеличивается
с числом рабочих лопаток и уменьше-
нием угла выхода, рг, который изменя-
ется в пределах 5—10° (лопатки, загну-
тые вперед), 90° (радиальные лопатки)
и до 150° (лопатки, загнутые назад).
При этом коэффициент давления из-
меняется примерно в пределах ф=1,24-
-т-0,4.
Из-за малой плотности перемещаемых
сред (воздух, газы) вентиляторы вы-
полняются с радиальными лопатками
или с лопатками, загнутыми вперед.
Последние создают в 2—3 раза более
высокий напор, чем вентиляторы с ло-
патками, загнутыми назад. Промежу-
точное положение занимают вентиляторы
с радиальными лопатками, которые по
к. п. д. близки к вентиляторам с лопат-
ками, загнутыми назад. В настоящее
время вентиляторы чаще выполняют
с загнутыми назад лопатками, что при-
водит к увеличению их к. п. д.
(0,654-0,85) и снижению шума.
Входные кромки лопаток центробеж-
ных вентиляторов отгибают в направле-
нии, обратном направлению вращения
(₽! < 90°).
Пример. Определить давление, развиваемое
при нормальных условиях (уо-1,2 кг/м*) цен-
тробежным вентилятором низкого давления
при Пг=0,4 м, (О—150 рад/сек, если 1р=0,95.
Решение:
р = 1,2-0,95 [ 15О.'°24. У
” I 2
= 103 кгс1м* (мм вод. ст.)
Мощность, потребляемая
вентилятором Мв, определяется
аналогично определению потребляемой
мощности насосами (см. рис. 11-2).
Мощность, потребляемая
электродвигателем вентиля-
тора из сети,
АГС = — кет,
Чд
где т]д — к. п. д. электродвигателя (при
нормальных условиях 0,90—
0,95).
Приближенно ДГС можно определить
по показаниям приборов (амперметра,
вольтметра).
Nc =IE cos <f> 10-3- 1^3 кет,
где cos ср=0,8—0,9 (при нормальной за-
грузке) .
Характеристики вентилято-
ров (см. рис. 11-48) заводы представ-
ляют в размерных (Q — Н) или безраз-
мерных (Q — Н) координатах. В по-
следнем случае каждый тип вентилятора
имеет одну безразмерную характери-
стику, не зависящую от его геометриче-
ских размеров, числа оборотов и плот-
ности перемещающей среды.
Основные характеристики центробежных электровентиляторов серии РЛ
Таблица 11*51
Характеристика Индекс вентиляторов
100-РЛ 250 250-РЛ 180 500-РЛ 250 800-РЛ 250 1200-РЛ 250 1800-РЛ 320 2600-Р Л 320 3600-РЛ 320 5000-РЛ 380 7000-РЛ 380 10 000-РЛ 380
Производительность м*/ч 100 250 500 800 1200 1800 2600 3600 5000 700 10 000
Давление, мм вод. ст.: статическое ...... 108 168 242 240 238 305 307 308 367 365 360
полное 120 180 250 250 250 320 320 320 380 380 380
К. п. д<: статический 0,58 0,65 0,73 0,72 0,68 0,68 0,69 0,7 0,71 0,69 0,67
полный 0,65 0,7 0,75 0,75 0,72 0,72 0,72 0,73 0,72 0,72 0,72
агрегата . 0,09 0,3 0,41 0,46 0,56 0,48 0,52 0,5 0,6 0,52 0,57
Мощность, кет: потребляемая вентилято- ром 0,05 0,175 0,45 0,73 1,14 2,2 3,2 4,3 7,0 10,0 14,4
номинальная электродви- гателя 0,3 0,3 0,65 0,85 1.5 2,7 4,3 5,5 9,0 14,0 18,0
потребляемая агрегатом 0,315 0,42 0,81 1,12 1,46 3,27 4,5 6,2 8,7 13,0 18,2
Тип электродвигателя . . ПНФ ПНФ ПНФ ПНФ ПНФ ПНФ ПНФ ПНФ АПНЕ МЕГ МЕГ
2,5 2,5 2,5 5 10 28,5 45 45 68 23/18-24 23/18-24
Частота вращения, об/мин 3100 3100 2900 2900 2900 3000 3000 3000 2900 2900 2800
Коэффициент загрузки . . 0,17 0,6 0,7 0,86 0,77 0,82 0,75 0,8 0,79 0,72 0,8
Уровень шума агрегата на всасывании, дб . 65 65 73 76 80 82 86 88 90 92 94
Вес агрегата, кг 35 40 67 72 102 141 156 163 320 417 426
Таблица 11-52
Технические характеристики котельных вентиляторов
судов типа «Ленинский комсомол»
(Центробежный, регулирование — на всасывании поворотной заслонкой,
электродвигатель трехскоростной)
Характеристика Режим
1 1 . п 1 ««
Производительность, м*/ч ....... 35 000 27 000 8000
Статический напор, мм рт. ст...... 500 300 100
Частота вращения, об/мин 1 485 985 730
Потребляемая мощность, кет . ... . 95 42 10
Таблица 11-53
Технические характеристики котельных вентиляторов
танкеров типа «Прага» — «София»
(Центробежный, регулирование — на всасывании поворотной заслонкой,
и ступенчатым изменением числа оборотов, электродвигатель трехскоростной)
Характеристика Режим
I II III
Производительность, м*/ч ...... Статический напор, мм рт. ст. .... . Частота вращения, об/мин ...... Потребляемая мощность, кет 53 000 560 1485 135 42 000 370 985 83 8400 100 , 730 62
Рабочие характеристики вентиляторов
должны быть пологими, обеспечивая
постоянство давлений на нагнетании при
изменении производительности.
Коэффициент производительности
ном весе перемещаемого газа у, то 110
каталогу (см., например, табл. 11-51)
его следует выбирать на условное давле-
ние (напор)
1 2
HQ = —— Н, мм вод. ст.
7
Коэффициент напора (или давления)
Характеристики вентиляторов пере-
считывают по формулам:
7} П — Р
Н= -----п- , ИЛИ р = ,
Р«2 Рм2
где
N 1 / Л V R
— = —— I 1 а5,
М) 7о \ по )
и2 = —м1сек;
Dz — наружный диаметр колеса, м.
На характеристиках вентиляторов
Q — H указывают удельный (объемный)
вес или приводят его к стандартному
уо=1,2 кг!м$. Если вентилятор должен
развивать полное давление при удель-
где а — отношение линейных размеров
(диаметров колеса) геометрически по-
добных вентиляторов.
Регулирование производительности ре-
гуляторов: 1) задвижками на всасы-
вании или нагнетании, что сопровожда-
ется резким снижением к. п. д. В этом
случае применяются электродвигатели
с двумя-тремя скоростями; нормальная
нагрузка вентилятора рассчитывается
на низкое число оборотов, а перегрузка
и преодоление повышенного сопротивле-
ния (например, при загрязнении
котла) —на высшее; 2) поворотными
лопатками на входе (применяется также
с двух-трехскоростным двигателем);
3) изменением скорости вращения;
4) изменением характеристики сети.
Характеристики котельного трехскоро-
стного вентилятора (см. табл. 11-52)
Согласно ГОСТ 11442—65 регламенти-
руются следующие предпочтительные
диаметры осевых колес: 320, 400, 630,
1000, 1600 мм. За номер осевого прини-
мается величина, соответствующая на-
ружному диаметру колес, дм. Радиаль-
ные зазоры < 0,015 ; большие
Рис. 11-49. Характеристики котельного вентилятора (главные котлы типа
КВГ-25)
при работе на второй скорости и регу-
лировании поворотной заслонкой на
всасывании (угол ф), а также характе-
ристики сети (пунктир) показаны на
рис. 11-49.
Осевые вентиляторы
Простейший осевой вентилятор
(рис. 11-50) состоит из осевого лопаточ-
ного колеса с обтекателем, цилиндри-
ческого конуса со спрямляющим аппа-
ратом. Устанавливается также направ-
ляющий аппарат (НА) на входе. Число
лопаток z осевых колес выбирается из
следующего ряда: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12,
16, 20, 24, 32. Число лопаток направля-
ющего (НА) и спрямляющего (СА)
аппаратов, zH и zc принимается таким,
чтобы половины их количеств были вза-
имно простыми числами с z (например,
при z= 12, = -g- = б). Коэффициент
давления (см. «Центробежные вентиля-
торы») ф=0,05ч-0,2.
зазоры резко ухудшают аэродинамиче-
ские качества осевых вентиляторов.
Рис. 11-50. Осевой вентилятор:
1 — лопаточное колесо; 2 — спрямляющий аппа-
рат; 3 — обтекатель; 4 — входной коллектор; 5 —
цилиндрический кожух
Акустические характеристики вентиля-
торов. Уровни шума, создаваемого
одним вентилятором (на всасывании),
лежат в пределах 35—40 до 130 дб
(см. табл. 11-51).
Допустимая норма общего уровня
воздушного шума, создаваемого одним
вентилятором ^75 дб. Оценку харак-
тера шума производят также по гром-
кости (в фонах).
По акустическим характеристикам,
обычно совмещаемым с аэродинамиче-
скими характеристиками вентиляторов,
определяют силу шума (в дб) при раз-
личных режимах их работы. На уровень
шума значительное влияние оказывают
неудовлетворительная балансировка, со-
стояние подшипников, нарушение уста-
новочных зазоров, затяжка соединений
и т. д. Применяются виброизолирующие
основания и звукоизоляция воздухо-
проводов.
Центробежные компрессоры
К основным элементам компрессора
относятся: входное устройство, непо-
движный или вращающийся направляю-
Рис. 11-51. Рабочее колесо центробежного комп-
рессора с вращающимся направляющим аппара-
том (ВНА); внизу справа — развертка сечения ра-
бочих лопаток
щий аппарат (ВНА); рабочее колесо
(рис. 11-51) полузакрытого или откры-
того типа (лопатки радиальные или за-
гнутые назад); диффузор (лопаточный
или безлопаточный); обратный напра-
вляющий аппарат (многоступенчатые
компрессоры); выходной патрубок в виде
улитки.
ВНА представляет собой радиальную
решетку, закручивающую поток перед
рабочим колесом в сторону вращения.
Компрессоры с односторонним входом
применяются при расходах 0,1 < Q <
< 50 м^!сек.
Диффузоры. Безлопаточный диффузор
образован кольцевой щелью с парал-
лельными или наклонными стенками.
Уменьшение скорости потока и повыше-
ние давления происходят в диффузоре
за счет увеличения по радиусу площади
кольцевой щели.
Лопаточный диффузор представляет
собой решетку профилей (число лопа-
ток 15—20, кратное числу лопаток ра-
бочего колеса), образующих диффузор-
ные каналы, в которых поток раскру-
чивается в радиальном направлении,
с повышением давления.
Для компрессора с радиальными ло-
патками при осевом входе потока теоре-
тический напор (удельная работа):
4
где ц — коэффициент, учитывающий
влияние числа лопаток;
ц = 0,854-0,92 (при 14—25 лопат-
ках) ;
и2 — окружная скорость колеса
у вершины лопатки, м!сек.
Окружные скорости одноступенчатых
центробежных компрессоров транспорт-
ных установок достигают 450—500 м!сек,
многоступенчатых — 250—300 м]сек.
В одноступенчатых центробежных
компрессорах можно получать высокие
полезный напор (~20000 кгс-м/кг) и
степени повышения давления (~4,5).
Политропная (внутренняя) мощность
для воздуха (см. «Термодинамика»)
^поЛ^0-022<?д('3-М
л <
где ц/д -------объемная производи-
ли
тельность нагнетателя,
нм^/мин-,
— расход воздуха, кг!мин\
Ун — удельный вес воздуха
при 0° С и 760 мм рт. ст.\
для сухого воздуха уж =
= 1,293 кг!нм^\
6, ^2 — начальная и конечная
температура воздуха на
входе и выходе из на-
гнетателя (при работе
без охлаждения), °C.
Турбонагнетатели (ГТН)
Показатели работы ГТН (давление
наддува рк, производительность QK,
К. П. Д. Т]к, число оборотов Пк) зависят
от нагрузки двигателя и его рабочих
параметров (рис. 11-52, 11-53).
Рис. П-52. Изменение давления наддува
ГТН рк в зависимости от расхода топлива на
дизель:
1 — R510 (фирма .Нэпир*); 2 — VTR500 (фирма
. Броун-Бовери*)
^п. X» ^з. х ““ температура соответственно перед
и за воздухоохладителем °C;
^п. т» ^з. т - т0 же> выпускных газов перед и
за турбиной; лт , л — число оборо-
тов ГТН и двигателя
Таблица 11-54
Типы ГТН, установленных на главных судовых двигателях
Название судна Тип и марка
главного двигателя ГТН
«Адлер» Hotlo8X75/150 VTR500
«Андижан» 85V 55иА ATL № 5, ПДН-50
«Армения» K6Z57/80-A3 ATL № 6
«Бежица» 7ДКРН74/160 TL680
«Бела Кун» RD76 „Нэпир.КбЮА
«Белорецк» 684VT2BF-180 TL680H
«Березиналес» 562VT2BF-140 VTR500
«Бийск» 874VT2BF-160 TL680H
«Волголес» 5SAD-72 RT-76
«Выборг» K9Z70/120C ATL № 6
«В. Коларов» РЫУД48А ATL № 5
Название судна Тип и марка
главного двигателя ГТН
«Джанкой» K7Z70/120C VTR500
«Дивногорск» 6RSAD76 RT67
«Дубровник» 8RD76 VTR500
«Иван Франко» 7RD76 RT-67
«Иркутск» K8Z70/120E ATL № 7
«Капитан Кушнаренко» 9ДКРН74/160-2 TL540H
«Коммунист» 6RD76 VTR500
«Леонардо да Винчи» 9Q9S VTR630
«Лениногорск» C758S VTR630
«Лисичанск» 9RD90 VTR630
«Луганск» 9RD90 RT67
«Меридиан» .Буккау-Вульф* VTR200
«Михаил Калинин» K6Z57/80C VTR400
«Моздок» 6RD76 VTR630
«Полтава» 674VTBF-160 „Рамо“ GT52
«Пула» 874VT2BF-160 VTR630
«Симферополь» 6RD76 RT67
«Синди» ,Ланг* VTR320
«Славянск» 6ДКРН76/160-2 TL540H
«Советск» 6RD76 VTR630
«Тарас Шевченко» 7RD76 VTR630
«Углеуральск» KZ70/120C VTR500
«Феликс Дзержинский» K6Z57/80C VTR400
«Чапаев» B687S VTR500
Технические данные ГТН главных и
вспомогательных дизелей. Турбоком-
прессоры фирмы «Б р о у н - Б о-
вери» (Швейцария) — рис. 11-54. На
главных и вспомогательных дизелях
судов транспортного и промыслового
флота в эксплуатации находятся не-
сколько ГТН типа VTR (табл. 11-54).
Турбокомпрессоры типов VTR 150 (160,
200) установлены на дизель-генерато-
рах. Каждый тип ГТН имеет модифи-
кации исполнения (А, В, С, D). На фир-
менных табличках ГТН указан его тип
(модификация) и шифром — варианты
турбинных лопаток, ротора, соплового
аппарата, колеса компрессора, ВНА,
диффузора, корпуса, подшипников и
устройства смазки.
Мощность газовой турбины VTR 400-?
630 от 280 до 560 л. с.\ окружная ско-
рость диска 240—280 м!сек\ к. п. д.:
Птк=0,604-0,64; т]к=0,84; 11т =0,8.
Рабочие лопатки закручены, с прово-
лочным бандажом, крепления типа
«Лаваль (до VTR300) или елочное.
Подшипники ротора — со стороны
турбины опорный роликовый одноряд-
ный, второй — упорный шариковый двух-
рядный (типа 6000 МАС-183,-184). Оба
подшипника имеют упругие наружные
обоймы (демпферы). Смазка при по-
мощи шестеренчатых насосов или раз-
брызгивающих дисков. Емкость каждой
масляной полости подшипников от 800
до 1500 см3 в зависимости от типа ГТН.
У турбокомпрессора VTR750 под-
шипники скольжения, смазка гравита-
ционная.
Корпус с охлаждением полостей за-
бортной или пресной водой (от системы
охлаждения двигателя). Сопловая ре-
шетка (лопатки штампованные, зали-
тые) образована внутренней и наружной
обоймами; правая из них имеет три
компенсационных выреза (через 120° по
окружности обоймы). Колесо компрес-
сора из алюминиевого сплава закрытого
или полузакрытого типа. ВНА выполня-
ется отдельно от колеса и закрепляется
шпонкой на валу.
БМЗ (7ДКРН74/160) установлены два
ГТН типа TL680 на четыре и три ци-
линдра. Первый из них, повышенной
производительности за счет увеличенных
размеров ВНА. Для двигателей типа
5ДКРН55/110 устанавливаются два ГТН
типа TL20; средний цилиндр подключен
к обеим ГТН.
Выпускаются ГТН типа TL1080-F
(главные двигатели ряда K98FF), рас-
Рис. 11-54. Турбокомпрессор фирмы ,Броун-Бовери" (VTR):
7 — газовая турбина; 2 — вал ротора; 3 — центробежный компрессор; 4 — вращающийся направляю-
щий аппарат (ВНА); 5 — масляные картеры; 6 — опорно-упорный двухрядный подшипник; 7 —масля-
ные насосы; 8 — сопловой аппарат; 9 — средний корпус; 10 — охлаждаемые полости; // — корпус
турбины; 12 — опорный однорядный подшипник; 13 — лабиринтовые уплотнения; 14 — воздушная ка-
мера; 15 — воздушный канал
Лабиринтовые уплотнения (на роторе
со стороны турбины и диске колеса
компрессора) выполнены из зачеканен-
ной стальной полосы (0,3 мм); в уплот-
нительную камеру концевых уплотнений
по каналу подводится воздух от ком-
прессора.
Турбокомпрессоры фирмы
«Бурмейстер и В а й н», установ-
ленные на дизелях с цилиндровой мощ-
ностью 1250 л. с. и выше, изготовляются
четырех типоразмеров: TL680 (на три
цилиндра), TL680 (на четыре цилиндра),
TL680II, TL540H. На главных двигателях
считанные на давление наддува до
2,5 ата при расходе воздуха 6—
6,5 м31сек. Для четырехтактных двигате-
лей ряда U45HV — ГТН типа ТН-22,
ТН-44 (п=13 000 об1мин, давление над-
дува до 2 ата).
У ГТН типа TL применены подшип-
ники скольжения с гравитационной си-
стемой смазки. Опорно-упорный (сег-
ментный) подшипник расположен со
стороны компрессора. Компрессор полу-
закрытого типа с радиальными лопат-
ками и ВНА. Диффузор лопаточного
типа. Корпус турбины охлаждается
Турбокомпрессоры фирмы «Броун-Бовери» (типа VTR)
Технические данные VTR 150 VTR 160 VTR 200 VTR 250 VTR 320 VTR 400 VTR 500 VTR 630 VTR 750
Частота вращения Х103, об! мин:
максимально допустимая . . . 35 30 24 22,4 15,5 14 П,2 10 7,5
рабочая (диапазон) 20-26 18-24 16-20 15-19 12-14 10-13 8,5-10 8-9 6-6,8
Максимально допустимая дли- тельная температура газа перед турбиной, °C 600 600 600 600 600 600 600 600 600
Расход воздуха, лся/сек . . . . . 0,15-0,21 0,12-0,75 0,25-0,9 0,3-1,2 0,45-2,0 0,75-2,8 1,0-3,5 1,5-17,0 2,8-19,0
Давление наддувочного воздуха, кгс/см^, до 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,7 1,7
Вес, кг 90 100 112 200 355 630 1120 2000 3350
Габариты, мм:
длина « . 70 700 820 1010 1320 1540 1900 2200 3200
высота — 410 470 580 750 880 1160 1460 1740
ширина . — 410 470 550 730 890 1150 1390 1790
Примечание. К. п. д. Т]тк=0,60^-0,64; максимальные стендовые к. п. д.: компрессора ряды ГТН выполнены в модификациях (например, VTR 320 содержит 6 модификаций). Лк =0,84, турбины Т|т=0,80. Унифицированные
Таблица 11-56
Количество масла, необходимое для заполнения картеров подшипников, л
Место заполнения Тип ГТН
VTR160 ПДН-16 VTR200 ПДН-25 VTR250 ПДН-35 ATL №3 VTR320 ПДН-50 ATL №3 VTR400 ПДН-70 ATL №6
Со стороны компрессора Со стороны турбины . . . 0,3 0,2 0,45 0,3 0,5-0,7 0,4-0,5 2,2-2,6 1,5-1,7 4,0-4,4 3,0-3,4
Таблица 11-57
Эксплуатационные сроки работы подшипников и шестеренчатых насосов ГТН
типа VTR (ориентировочные данные)
Показатель Режимы работы
А В С D
Степень повышения давления Эксплуатационный срок работы, ч: подшипников шестеренчатых насосов Примечание. Рекомендуется про 2000 ч с добавлением 3—5% присадки дисуль 1,0-1,7 16 000 16 000 водить заме .фидмолибдеь 1,7-2,0 12 000 16 000 ну масла в <а (типа M-5J 2,0-2,4 8 000 16 000 1 подшипник >, ВНИИНП-! 2,4 6 000 12 000 ах через 232 и др.).
пресной водой. Сопловые лопатки рас-
положены свободно в расточке корпуса
и закреплены кольцевой стопорной план-
кой. Рабочие лопатки переменного про-
филя, крепление на елочном хвосте.
Роторы — для TL20 цельнокованые;
у TL540, 680 рабочее колесо закреплено
на валу болтами.
Таблица 11-58
Технические данные
турбокомпрессоров типа TL
Тип Давление за компрессором, ата Производи- тельность, м*/сек Максимальная частота вра- щения, об}мин Максимально допустимая длительная температура газов перед турбиной, °C
TL'20 TL 430 TL540 TL 680 1,4-1,45 1,45-1,5 1,4-1,65 1,5-1,7 2,25 2,4 4,5 11 12 000 12 000 11 000 9 200 550 550 550 550
Турбокомпрессоры фирмы
«Зульцер» (Ш вейцария) типа
RT-67: степень повышения давления
1,5—1,7; производительность 10 м3/сек-,
Ямакс=8500 об/мин-, рабочее число обо-
ротов 6500—7000 об/мин-, /макс газа
перед турбиной 500° С, вес 3600 кг.
Корпус турбины и средний корпус
ГТН охлаждаются через систему охлаж-
дения двигателя. Ротор и диск турбины
выполнены из одной поковки. Подшип-
ники скольжения; опорно-упорный под-
шипник расположен со стороны ком-
прессора. Смазка через самостоятельную
систему (гравитационная и сливная ци-
стерны, масляные электронасосы) или
от циркуляционной масляной системы
двигателя. Рабочие лопатки закручен-
ные, крепление — елочным хвостом.
В средней части ГТН на отводе газов
установлены цилиндрическая изолирую-
щая вставка и защитный кожух для
ротора. К лабиринтовому уплотнению
со стороны турбины подводится уплот-
няющий воздух от компрессора.
Колесо компрессора полуоткрытого
типа с торцовым лабиринтовым уплот-
нением. ВНА крепится к колесу ком-
прессора специальными штифтами. Диф-
фузор лопаточного типа.
На двигателях типа RND установ-
лены турбонагнетатели, работающие
при постоянном давлении выхлопных
газов. В системе турбонаддува для ре-
жимов маневров предусмотрена элек-
трическая воздуходувка.
Турбокомпрессоры произ-
водства ГДР. Типоразмерный ряд
ГТН типа ATL охватывает большой
диапазон расходов воздуха (табл. 11-59).
давления наддува. Турбокомпрессоры
типа ПДО (5, 7, 10) с радиальными,
а типа ПДН — с осевыми турбинами.
Подшипники качения (одно- и двухряд-
ный) — с демпферными пакетами.
Стендовый к. п. д. компрессора до-
стигает 82—85%, к. п. д. турбины —
75—85%. При работе с двигателем
к. п. д.: компрессоров 77—80%, турбин
70—80% (в зависимости от системы
наддува).
Турбокомпрессоры фирмы
«Н э п и р» (Англия) установлены на
главных и вспомогательных судовых дви-
гателях.
Таблица 11-59
Турбокомпрессоры производства ГДР (фирма «Элбе-Верк») типа ATL
Технические данные Тип ГТН
ATL № 2 ATL № 3 ATL № 4 ATL № 6 ATL № 7
Расход воздуха, м^/сек при степени повышения давле- ния: 1,35 1,52 1,62 Максимальная частота вра- щения, об/мин Температура газа перед турбиной, °C: длительно ...... кратковременно (не бо- лее 1ч) Вес, кг Минимальный расход охла- ждающей воды, мз/мин . . 0,31-0,50 0,39-0,60 0,44-0,67 23 000 580 620 80 1,0 0,43-0,90 0,54-1,10 0,61-1,20 22 000 580 620 130 1,0 1,0-1,50 1,0-1,75 15 000 500 550 750 1,2 1,8-3,8 2,2-4,3 2,5-4,5 13 200 480 500 950 1,5 3,0-4,0 3,6-5,4 4,1-6,0 9500 480 500 1450 2,0
В ГТН типа ATL № 5 подшипники
жестко, без демпферных прокладок,
связаны с корпусом, который охлаж-
дается забортной водой; система смазки
общая с двигателем.
В эксплуатации имели место поломки
подшипников качения (ATL № 5 и № 6)
и роторов в результате разрушений ла-
тунных сепараторов.
В ГТН ATL № 6 установлены демп-
ферные прокладки и применена инди-
видуальная система смазки (разбрыз-
гивающие диски).
Фирмой <Элбе-Верк» начато произ-
водство ГТН с радиальными турби-
нами.
Турбокомпрессоры произ-
водства ЧССР (г. Брно). Основные
характеристики ГТН типа ПДН приве-
дены в табл. 11-60; выпускаются на низ-
кое (АА), среднее (S) и высокое (V)
Таблица 11-60
Технические данные
турбокомпрессоров типа ПДН
Тип Степень повыше- ния давления Производитель- ность, м3]ч "макс- об1ма’1 'макс газов пе- ред турбиной, °C | Вес, кг
ПДН-16 N 1,35 1000- 1 600 24 000 550 150
ПДН-16 S 1,65 1250- 2 000 28 000 600 150
ПДН-16 V 2,0 1500- 2 400 32 000 600 150
ПДН-35 N 1,35 2200- 3 500 17 000 500 330
ПДН-35 V 2,0 3300- 5 250 23 500 600 330
ПДН-50 Н 1,35 3200- 5 000 14 000 500 610
ПДН-50 V 2,0 4700- 7 500 18 800 600 610
ПДН-70 S 1,65 5500- 8 800 11 400 600 950
ПДН-70 V 2,0 7000-10 500 14 500 900 950
Технические данные турбокомпрессоров фирмы «Нэпир»
(серии MS, TS, HP)
Тип ГТН Расчетная степень повы- шения давле- ния, е Расход возду- ха в рабочем диапазоне G , м\мин Предельно допустимая частота вра- щения, об1мин Максимально- допустимая температура, °C Габариты, мм Вес, кг
длина высота
MS-90 1,5 12-32 24 Q00 650 685 468 136
MS-100 1,5 25-70 20 000 650 785 534 227
MS-200 1,5 40-100 15 750 650 885 641 363
MS-300 1,5 64-176 11300 650 1190 865 500
MS-400 1,5 99-287 10 000 650 1490 1140 833
MS-500 1,5 158-460 8 240 650 1920 1490 1930
MS-600 1,5 254-735 6 450 650 2330 1600 3490
TS-100 1,5 30-49 20 000 650 787 533 215
TS-200 1,5 49-77 15 750 650 905 584 340
TS-300 1,3 77-125 13 000 650 1143 762 499
TS-40Q 1,5 125-217 10 500 650 1422 914 839
НР-90 2,0 21-40 32 500 650 685 468 136
НР-100 2,0 40-99 26 500 650 785 534 227
Н Р-200 2,0 63-153 21 500 650 885 641 363
Н Р-200/1 2,5 95-171 21 500 650 885 700 363
Н Р-300 2,0 100-274 16 500 650 1190 865 500
Н Р-400 2,0 173-354 13 300 650 1490 1140 833
Н Р-500 2,0 276-565 10 000 650 1920 1490 1930
НР-600 2,0 450-900 8 750 650 2330 1600 3490
Выпускаются три серии турбокомпрес-
соров (TS, MS, HP), каждая из кото-
рых имеет несколько модификаций
(табл. 11-61) с подшипниками качения.
Изготовляются также по лицензии
в ПНР. Для двухтактных двигателей
большой мощности строятся серии R:
310А, 410А, 510А, 610А.
Турбокомпрессоры типов ТК
и ТКР (СССР) устанавливаются на че-
тырехтактных судовых ДВС: модифика-
ции ТКР — на ДВС мощностью до
600 л. с., ТК —до 3000 л. с. (табл. 11-62).
ГТН типа ТК с осевыми, а типа ТКР —
с радиальными турбинами.
Технические данные ГТН типа ТК-61
(БМЗ, ДКРН 74/160)-.
Степень повышения дав-
ления ................. 1,66
Расход воздуха, кг/сек 8,5—9,0
Компрессорная ступень:
диаметр колеса на-
ружный, мм . . . 610
то же, на входе, мм 400
то же, ступицы ко-
леса, мм .... 170
ширина колеса на вы-
ходе, мм............ 36
частота вращения,
об/мин ............. 7600
К. п. д. турбокомпрес-
сора , , ............. 0,62
Подшипники ГТН — однорядные или
сдвоенные радиально-упорные шарико-
подшипники типа 6000 МАС-183,
МАС-184 (или отечественного производ-
ства, см. табл. 11-65) с установкой на
демпферных пакетах. Смазка — раз-
брызгивающими дисками, шестеренча-
тыми насосами.
Подшипники скольжения — опорные
и упорно-опорные; системы смазки —
напорно-гравитационная или автономно-
гравитационная.
Загрязнения и очистка ГТН. В про-
цессе эксплуатации происходят отло-
жения продуктов сгорания на сопловых,
рабочих лопатках и диске турбины,
а также загрязнения маслянистыми про-
дуктами проточной части компрессора
(особенно значительно лопаточного
диффузора). Отмечается эрозия лопа-
ток, особенно ВНА.
Лабиринтовые уплотнения закоксовы-
ваются из-за протечек газа при загряз-
нении канала уплотняющего воздуха.
При загрязнении изменяется характе-
ристика компрессора (см. рис. 11-57):
смещаются вниз линии постоянных обо-
ротов, влево — линии границы помпажа
и постоянного к. п. д. При этом снижа-
ются к. п. д., степень повышения давле-
ния и расход воздуха.
677
Основные технические данные отечественных турбокомпрессоров типа ТК и ТКР
(ГОСТ 9658—66)
Наименование Типоразмеры
ТКР-7 ТКР-8,5 ТКР-11 ТКР-14 ТКР-18 ТКР-23 ТК-18 ТК-23 ТК-30 ТК-38 ТК-50 ТК-64
Степень повышения давления ..... Производитель- От 1,3 до 1,9 От 1,3 до 2,5 От 1,3 до 3,5 От 1,3 до 2,5
ность, м^/сек .... Температура газа, °C: при длительной работе (не бо- 0,035-0,15 0,06-0,25 0,09-0,6 0,16-1,0 0,3-1,9 0,5-3,0 0,17-1,0 0,3-2,0 0,5-3,5 0,9-6,0 1,2-5,0 2,5-8,0
лее) ..... 650 650 650 650 650 650 650 650 650 550 550 550
в течение 1ч., Диаметр колеса 700 700 700 700 700 700 700 700 700 600 600 600
компрессора, мм . . К. п. д. компрессо- ра с диффузором: 70 85 110 140 180 230 180 230 300 385 500 640
лопаточным . . . — — — 0,75 0,76 0,78 0,76 0,78 0,78 0,80 0,80 0,80
безлопаточным 0,66 0,68 0,70 0,72 0,72 0,74 0,72 0,74 0,74 0,75 0,76 0,76
К. п. д. турбины Габариты, мм: 0,70 0,72 0,74 0,74 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,78 0,78 0,80
длина 220 270 310 350 450 500 600 780 900 1150 1600 2000
ширина .... 170 200 260 320 380 460 400 580 700 900 1250 1600
высота Сухой вес (корпус из легкого сплава), 180 210 290 340 380 460 400 580 700 900 1250 1600
кг Тип турбины .... 8 12 Р 20 адиальная 40 70 105 160 260 400 осевая 700 1600 3000
Нормативы монтажных (установочных) зазоров и отклонений
в ГТН разных типов, мм
Показатель VTR TL 5404-680 RT-67
400 500 630
Осевой разбег ротора • . Зазоры: 0,15-0,21 0,16-0,22 0,17-0,23 0,22-0,40 0,25-0,45
в соединении демпфер- ных пакетов в опорных подшипниках 0,39-0,49 0,35-0,55 0,35-0,55 0,10-0,25 0,13-0,19
в подшипниках масляных насосов, диаметр . . . Качка лопаток у вершины Радиальный зазор: 0,03-0,06 0,20-0,60 0,03-0,06 0,20-0,60 0,04-0,07 0,20-0,60 0,20-0,60 0,20-0,60
между лопатками тур- бины и статором . . . 0,70-0,85 0,90-1,1 1,10-1,37 1,60-2,10 1,20-1,30
в ВНА . 0,75-0,85 0,97-1,07 1,27-1,37 0,70-0,90 1,20-1,30
в уплотнениях Осевой зазор между коле- 0,30-0,47 0,35-0,45 0,9-1,5 0,4-0,5 1,05-1,65 0,85-1,0 Не контро- лируется 0,20-0,75 1,2-1,3
сом компрессора и статором 0,8-1,0
Радиальное биение, оваль-
ность, конусность шеек ро- тора 0,0-0,01 0,0-0,04 0,0-0,01 0,0-0,02 0,0-0,02
Динамический небаланс ро- тора не более, гем «... 14 14 15 10 10-20
Таблица 11-64
Регламентируемые монтажные зазоры турбокомпрессоров типа ТК, мм
(Пензенский дизелестроительный завод)
Вид и место зазора Тип ГТН
ТК-23 тк-зо ТК-34 ТК-38
Масляный в подшипниках 0,18-0,23 0,18-0,23 0,18-0,23 0,18-0,23
В ручьях уплотнительных колец .... Радиальные: в уплотнениях ротора (со стороны 0,12-0,24 0,12-0,24 0,12-0,24 0,12-0,24
компрессора и турбины) на входе между колесом компрессора 0,25-0,33 0,25-0,33 0,25-0,33 0,25-0,33
И корпусом ! 0,40-0,48 0,90-0,99 0,90-0,99 0,90-1,0
в уплотнении колеса компрессора . а . 0,35-0,45 0,35-0,45 0,35-0,45 0,35-0,45
между лопатками турбины и корпусом Осевой между колесом компрессора и 0,50-0,60 0,75—0,85 0,75-0,85 0,85-0,97
вставкой 0,45-0,60 0,80-1,0 0,80-1,0 0,80-1,0
Осевой люфт ротора 0,15-0,25 0,15—0,25 0,15-0,25 0,15-0,25
Таблица 11-65
Установочные зазоры в подшипниках качения ГТН
Тип Зазор, мк Непараллель- ность торцов, мк
Турбонагнетателя Подшипника Радиаль- ный Осевой
ПДН-16 VTR160 6304-МАС-183 (А7304Л) 134-28 45 4 5 7
ПДН-25 VTR200 6305-М АС-183 (А7305Л) 134-28 65 ±6 7
ПДН-35 VTR250 6306-МАС-183 (А7306Л) 134-28 75±8 7
ПДН-50 VTR320 6308-МАС-183 (А7308Л) 154-33 100 ±10 7
ПДН-70 VTR400 6310-МАС-183 (А7310Л) 184-36 126±10 7
В среднем давление наддува падает
после очистки компрессора: через
500 ч —на 0,03 кгс 1см2, через 10 тыс. ч—
на 0,07—0,08 кгс!см2 и более. Для ГТН
типа VTR, «Нэпирэ и др. фирмы реко-
мендуют производить промывку ком-
прессора (и турбины) подачей на него
пресной воды под давлением (5—7 ата)
в разовом количестве 0,5—1 л и более
(в зависимости от типоразмера ГТН).
Промывку производят в ходовом ре-
жиме, эффективность очистки опреде-
ляется по повышению рк и п. Необходи-
мость вскрытий ГТН вызывается, глав-
ным образом, их загрязнением.
Периодичность ревизий ГТН в сред-
нем через каждые 7500—8500 ч (VTR —
каждые 12—16 тыс. ч; TL, RT-67 — каж-
дые 5—6 тыс. ч). При этом проверя-
ются: осевое положение и биение
ротора, качка лопаток турбин, радиаль-
ные и осевые зазоры в уплотнениях,
подшипниках, масляном насосе, сборка
демпферных пружин и т. д. (см.
табл. 11-63); данные ревизии заносятся
в формуляр ГТН.
Очистка воздушных фильт-
ров. Предельно допустимая величина
разрежения Др, указанная в инструк-
циях по эксплуатации двигателей,— 70—
100 мм вод. ст. Для очистки медной вязки
фильтров ГТН применяют: раствор
каустической соды (1%), керосин;
раствор состава: 6,5% трихлорэтилена,
9,5% тееполя (фирмы «Шелл»),4% цик-
логексанона и 80% воды (раствор ядо-
вит и его применение требует специаль-
ных мер предосторожности).
Таблица 11-66
Неисправности ГТН и их возможные причины
Показатели неисправности Возможные причины
Температура выхлопных га- зов выше нормальной (при эксплуатационной мощности и соответствующих ей обо- ротах двигателя) Давление нагнетания ниже нормального (при эксплуа- тационных мощности и чис- ле оборотов двигателя) Давление нагнетания вы- ше нормального (при экс- плуатационных мощности и числе оборотов двигателя Вибрация ГТН Шум при выбеге, короткий выбег или замедленный раз- гон Неплотности в корпусе Смазочное масло быстро темнеет (подшипники каче- ния) Утечка масла при автоном- ной смазке Влага в ГТН Загрязнение воздушного фильтра или компрессора, вы- сокое противодавление газовой турбины, повреждение ее облопачивания Загрязнение или воздушная неплотность холодильника, недостаточный расход или высокая температура охла- ждающей воды Неправильные показания манометра или его установ- ка; загрязнение воздушного фильтра, проточных частей компрессора и турбины; загрязнение или повреждение лабиринтового уплотнения; повреждение соплового коль- ца (обоймы) или облопачивания турбины; повышенное давление выхлопа (загрязнен выхлопной коллектор); не- плотности в ресиверах наддувочного воздуха и газовом; механические задевания или повреждения подшипников Не отрегулирован двигатель, износ и пропуски выхлоп- ных клапанов; отложение нагара на сопловом кольце и рабочих лопатках; неправильные показания манометра или его установка Дисбаланс ротора из-за сильного загрязнения или по- вреждения облопачивания; искривление вала; непра- вильные монтажные зазоры в подшипниках; поврежде- ние подшипников; неправильный монтаж подшипников, в особенности — демпферных пакетов Повреждение подшипников: задевание ротора, загряз- нение или обломки деталей Коррозия на водяной стороне (сработаны или покрыты накипью защитные протекторы, отсутствуют отражатель- ные пластины, использование морской воды для охлаж- дения); коррозия и эрозия на газовой стороне (проник- новение воды, кислотное действие и эрозия от летучей золы); трещины от термических напряжений; недоста- точный расход охлаждающей воды, отложение накипи, неравномерный нагрев и охлаждение Загрязнение канала подачи воздуха к уплотнению; по- вреждение уплотнений на стороне турбины; увеличенный спор в уплотнении Отсутствует или избыточно высокое давление в уплот- нительной камере Высокая влажность воздуха и низкая температура охлаждающей воды; значительные колебания темпера- туры окружающей среды при длительно бездействующем ГТН
Осевые компрессоры
Осевые компрессоры применяются
в ГТУ —КНД, КВД (рис. 11-55),
а также в некоторых типах газотурбо-
нагнетателей (ГТН) ДВС.
Основные геометрические параметры
компрессорных решеток: t — шаг ре-
шетки; b — хорда профиля; bit — гу-
стота решетки; Зр Зг— углы установки
профиля соответственно на входе и
выходе; рг — углы входа и выхода
потока (по треугольникам скоростей);
i = — 31 — угол атаки; 0 = 32 — 31
угол изгиба профиля; с — максимальная
толщина профиля; dK — наружный диа-
метр колеса; t/вт— диаметр втулки;
Рис. 11-56. Схема решеток профилей ступени осевого компрессора и треуголь-
ники скоростей
Таблица 11-67
Степень реактивности и величина предварительной закрутки
Степень реактивности Р Величина предваритель- ной закрутки с1ц Направление предварительной закрутки Распределение работы сжатия в ступени
0 0.5 1,0 Ьс с. = и ~ 1и 2 с ~ с1и 2 С1и= ~ С2и В стороны враще- ния колеса То же Против вращения колеса Только в спрямляю- щем аппарате Поровну между ра- бочим и спрямляю- щим аппаратами Только в рабочем колесе
Рис. 11-55. Схема газотурбинного двигателя ГТУ-20: КНД, КВД — осевые компрессоры низкого и высокого давления:
1 — дроссельный клапан; 2 — клапан проходной, запорный;----------воздух на охлаждение;------------отсос воздуха из уплотнений
П*р w
vBT= --------относительный диаметр
втулки (втулочное отношение); аСр =
= ———£— средний диаметр рабо-
чего колеса; /р, /н — высота рабочей и
направляющей лопаток.
В направляющем аппарате (решетка
НА, рис. 11-56) воздух получает пред-
варительную закрутку (±tiu); в рабо-
чем колесе поток получает закрутку
в направлении вращения колеса (с2и)
и выходит с абсолютной скоростью с2.
Спрямляющий аппарат (решетка СА)
отклоняет поток при Сз < с2.
Осевая скорость потока сохраняется
или уменьшается по ступеням (са =
= 80-4-120 лг/сек).
Полная работа (напор) ступени осе-
вого компрессора
/ст = —-И- кгс-м] кг,
где Дси = ^2и —— и; Ciu, Сяи—окружные
составляющие абсолютных скоростей
входа и выхода потока (см. рис. 11-56).
Величина напора осевой ступени не
превышает 3000—4500 кгс-м/кг. Коэффи-
циент напора
<Ь =. /ст_
'а U*ig ’
где А/Ст=Ла адиабатная (изоэнтропий-
ная) работа сжатия, ккал/кг; и—окруж-
ная скорость у вершины лопатки, м)сек.
Обычно фа=0,54-0,7 (и выше)). По
коэффициенту напора определяют необ-
ходимую, для заданных условий про-
цесса сжатия, окружную скорость (и=
2404-300 м)сек}, число оборотов и диа-
метр ступени.
Пропускная способность ступени ха-
рактеризуется величиной коэффициента
расхода
<Р = -^ = 0,5 4- 0,75.
т и ’
Степень реактивности, определяющая
процесс и распределение работы сжатия
в ступени, зависит от принятой схемы
ступени, характеризующейся установкой
профилей решеток РК и СА (табл.
11-67).
Наиболее распространены ступени со
степенями реактивности 0,5 и 1,0.
К. п. д. отдельных осевых ступеней
современных компрессоров доходит до
94—95%; к. п. д. многоступенчатых ком-
прессоров — 88—92%.
Характеристики и помпаж
компрессоров
Опытные универсальные характери-
стики компрессоров устанавливают зави-
симости степени повышения давления,,
к. п. д., потребляемой мощности от
производительности и числа оборотов
компрессора. Характеристики представ-
ляют в виде графиков, изображающих
зависимости степени повышения давле-
ния ек и к. п. д. от приведенных расхода
и числа оборотов, которые определяются
по выражениям:
Gb = <VA)/Phn =
индекс «0» относится к стан-
дартным атмосферным условиям (р0=
= 760 мм рт. ст.\ 7’о=293°С), к которым
приводят расход и число оборотов; ин-
декс «н» — к параметрам на входе
в компрессор.
Универсальные характеристики ком-
прессоров (рис. 11-57) строятся также
по независимым параметрам:
и _п_
Ро /То ’
По приведенным и универсальным
характеристикам могут быть построены
нормальные характеристики ек — GB,
соответствующие заданным параметрам
воздуха па всасывании (рн, Тн).
Безразмерные характеристики (для
герметически подобных машин) изобра-
жают в виде серии кривых, где за не-
зависимые переменные принимают ко-
эффициент подачи (расхода) = —
ив
АЛ
И число М = — ,
Л!
где tie — осевая скорость на входе
в первую ступень;
иЛ — окружная скорость в корне-
вом сечении лопаток;
О1 — скорость звука по парамет-
рам воздуха на входе.
Определяемые параметры — ек (или
коэффициент напора ф) и к. п. д.
Помпаж компрессоров. Снижение рас-
хода воздуха при данном числе оборо-
тов ниже определенного предела при-
водит к неустойчивой работе (помпажу)
компрессора со срывом и сильными
пульсациями потока.
При помпаже компрессора появляется
шум или воющий звук (иногда звеня-
щий), отмечается выброс воздуха из
приемного патрубка, снижение числа
оборотов и давления продувочного воз-
духа, повышение температуры выхлоп-
ных газов. Появляется вибрация, что
Рис. 11-57. Универсальные характеристики ком-
прессоров:
а — центробежного; б — осевого;
------линии постоянного к. п. д.
отрицательно сказывается, в первую
очередь, на работе подшипников; могут
возникать резонансные колебания рабо-
чих лопаток турбины и лопаток ком-
прессора, что приводит к их поломке.
При эксплуатации двигателя срыв по-
тока в элементах проточной части ком-
прессора ГТН (лопатки ВНА и рабо-
чего колеса, диффузора) и неустойчи-
вость его напорных характеристик
могут быть вызваны различными фак-
торами, главные из них следующие:
загрязнение лопаточного диффузора и
выходной улитки; закоксовывание про-
дувочных и выхлопных окон; загрязне-
ние или повреждения сопловых лопаток
турбины; отключение отдельных цилин-
дров из действия; загрязнение воздуш-
ного фильтра; отдельные неблагоприят-
ные режимы работы двигателя (малая
частота вращения, быстрая остановка
двигателя с полного или среднего хода,
изменение атмосферного давления, вол-
нение моря и оголение винта, плавание
во льдах).
Линия, соединяющая на характери-
стике точки начала помпажа при раз-
личных и, является границей устойчи-
вых рабочих режимов компрессора.
Устойчивость режима и надежность
компрессора определяются положением
его рабочих параметров относительно
границы помпажной зоны на характе-
ристике 8к — GB.
Коэффициент запаса по устойчивости
где
— отношение степени повы-
шения давления к рас-
ходу воздуха в точке пе-
ресечения линии расчет-
ных оборотов компрес-
сора с границей зоны
помпажа;
/ Sv \
НА —то же, в точке рабочего
\Ов /р
режима.
Для ГТН минимальное значение коэф-
фициента Куст должно составлять не
менее 7—10%.
Появление помпажа в ГТН, установ-
ленных на некоторых типах судовых
главных двигателей, свидетельствует
о конструктивных недостатках их си-
стемы наддува и неправильного подбора
турбокомпрессора к двигателю (по их
характеристикам).
Объемные нагнетатели
Воздуходувки «Руте» выполняются
двух- и трехлопастными (с углом закру-
чивания 60°). Основное применение —
в системах наддува ДВС. Степень по-
вышения давления 1,55—1,60.
Действительная производительность
воздуходувки
V = ^2тс/'К2Хтл м31мин,
где R и I — радиус и длина ротора, м\
1/R = 1,64-3,0;
Хт — коэффициент подачи; для
двухлопастных роторов —
0,53—0,59, для трехлопаст-
ных — 0,49—0,53;
ф— коэффициент, учитывающий
утечки и нагрев воздуха; по
опытным данным ф=0,754-
4-0,85;
п — частота вращения ротора,
об!мин.
Окружная скорость и^50 м[сек.
Зазоры между роторами, а также ро-
торами и корпусом 6 «0,003 а, где а —
половина расстояния между осями ро-
торов. Потребляемая воздуходувкой
мощность
Ю4И(Рн-Рв)
60-75-v)M
где
V (м^ч); рн, рв (кгс1см2).
Механический к. п. д. при роликовых
подшипниках Т1м=0,87—0,94; адиабат-
ный К. П. Д. tJaK = 0,60—0,80.
Объемный нагнетатель (двигатель
«Нохаб-Поляр») имеет цилиндрический
корпус 1 (рис. 11-58) с широким окном.
Концентрично внешнему корпусу уста-
новлен внутренний замкнутый цилиндри-
ческий корпус 2. Поршень 5 из легкого
сплава выполнен также в виде цилин-
дра, незамкнутого по торцам, с широ-
ким окном. Диаметр поршня равен сред-
нему арифметическому из суммы диа-
метров внешнего и внутреннего корпу-
сов. Диафрагма 5, примыкающая
к внутреннему корпусу, образует поло-
сти всасывания А и выталкивания Б.
Поршень 5 приводится от кривошипа 4
через шестерни (передаточное отношение
от двигателя к нагнетателю 2,5) и пере-
мещается таким образом, что его окно
Рис. 11-58. Схема объемного нагнетателя
Страатвейта: I, //, III, IV — последователь-
ные положения поршня
всегда обращено в сторону окна на
корпусе 1. Для реверсирования нагне-
татель снабжен двумя гильзовыми кла-
панами, управляемыми сервомотором,
связанным с системой реверса дви-
гателя.
Винтовой компрессор (типа «Лис-
хольм», фирм «Демаг», «Лундстрем»
и др.) имеет два винтовых ротора спе-
циального профиля, связанных шесте-
ренчатой передачей, производящих внут-
рикомпрессорное сжатие. Для винтовых
компрессоров характерна высокая про-
изводительность при низких давлениях
сжатия.
Поршневые компрессоры
Таблица 11-68
Классификация поршневых компрессоров
Классификационный признак Исполнение
Давление нагнетания Низкого давления — до 20 кгс!смЛ Среднего давления — 20—150 кгс/см* Высокого давления — >150 кгс/см*
Кратность подачи Одинарного или двойного действия
Число ступеней Одноступенчатые; многоступенчатые (двух-, ступенчатые, дифференциального действия) четырех-
Продолжение табл. 11-68
Классификационный признак Исполнение
Число цилиндров От 1 до 6 (4 — низкого давления, 2 — высокого дав- ления)
Расположение цилиндров Вертикальное, горизонтальное, наклонное (V-образные), тандем
Быстроходность Быстроходные (сщ=4н-5 м/сек) \ тихоходные (с т=2-±- -7-3 м/сек)
Система охлаждения ци- линдров С воздушным или водяным охлаждением
Схема охлаждения воздуха С промежуточными холодильниками; с промежуточными и концевым холодильниками воздуха
Привод С электроприводом; с паровым, дизельным (ДК) при- водом; машиноприводные; с ручным приводом (произво- дительность ~40 л/мин, давление до 30 кгс/см^)
Примечание. Приво, д компрессора при помощи текстропной, клиноременной
передач, жесткой или эластичной пальцевой муфты. Судовые компрессоры иногда ком- бинируются в общем приводе с электрогенераторами (дизель-динамо-компрессор).
Компрессоры высокого давления.
Электрокомпрессоры типов ЭК-7,5,
ЭК-Ю (модификации ЭК-7,5-1, ЭК-Ю-1,
ЭК-ЫМ) предназначены для получе-
ния сжатого воздуха давлением до
400 кгс!см2. Компрессоры поршневые,
V-образные, четырехступенчатые, трон-
ковые, закрытого исполнения. Привод от
электродвигателя через эластичную
пальцевую муфту.
Компрессоры низкого и среднего дав-
ления используются на судах как пуско-
вые, а также в различных пневмосисте-
мах и для технологических нужд.
Дизель-компрессоры с расходящимися
поршнями выполняются с горизонталь-
ным расположением цилиндров, имеют
до четырех ступеней сжатия.
Системы сжатого воздуха судовых
малооборотных двигателей оборудуются
компрессорами пускового воздуха
(табл. 11-68), подкачивающими и
аварийными дизель-компрессорами.
Производительность аварийных (пу-
сковых) дизель-компрессоров 10—
40 м3)ч при давлении сжатия
25—35 кгс!см2.
Типовые технические характеристики
компрессоров пускового воздуха (тепло-
ходы постройки ГДР): тип компрессора
2V2-125; способ действия — простого
действия, со ступенчатым (дифференци-
альным) поршнем; расположение ци-
линдров V-образное; число цилиндров:
1-я ступень — 4; 2-я ступень — 4; диа-
метр цилиндров: 1-я ступень—160 мм;
2-я ступень — 60 мм; ход поршня
125 мм; число оборотов 970 об/мин;
производительность 420 м31ч; давление
сжатия 32 кгс!см2; мощность по валу
85 кет; вес 1120 кг; тип клапанов —
пластинчатые; поршневые кольца:
1-я ступень — 3 компрессионных, 2 мас-
лосъемных; 2-я ступень — 6 компресси-
онных; смазка: кривошипно-шатунногс
механизма разбрызгиванием; цилинд-
ров— разбрызгиванием (1-я ступень) и
лубрикатором (2-я ступень). Охлажде-
ние— водяное (~80 л!мин). Электро-
двигатель короткозамкнутый трехфаз-
ного тока, 100 кет, 970 об)мин.
Технические характеристики компрессоров пускового воздуха
Название судна Тип главного двигателя Технические характеристики Фирма- изготовитель
Кол-во Производи- тельность, м31ч давление, кгс1см* Привод
«Елгава» 550VTBF110 2 70 30 Электродви- „Мейер*
«Котласлес» 550VTBF110 2 65 25 гатель То же „Хатлаппа*
«Бобруйсклес» 562VT2BF140 2 60 30 - То же
«Полтава» 674VTBF160 2 333 25 • „Бурмейстер и Вайн*
«Бежица» 7ДКРН74/160 2 210 25 - ЭКП210
«Тикси» 874VTBF160 2 240 25 • „Бурмейстер и Вайн*
«Омск» 874VT2BF160 2 282 25 „Танабе*
«Белорецк» 684VT2BF180 2 274 25 • „Бурмейстер и Вайн*
«Фрязино» 6ТД56 2 120 30 Дизель „Хатлаппа*
«Волголес» 58АД72/125 2 140 30 Электродви- То же
«Александровск» 9S72/125 2 230 30 гатель То же „Хамворти*
«Симферополь» 6КД76/155 2 240 30 „Цигельски*
«Муром» 6RD76/155 2 240 30 - То же
«Красноград» 6RD76/155 2 290 30 „Хамворти*
«Луганск» 9RD90/155 2 340 30 SGE
«Лисичанск» 9RD90/155 2 500 25 Дизель SGE
«Шенкурск» K6Z57/80 2 105 30 Электродви- KGE
«Углеуральск» K7Z70/120C 2 150 30 гатель То же KGE
«Дубно» K7Z70/120C 2 140 32 „Цвикау*
«Архангельск» K7Z78/140A 2 366 30 „Хамворти*
«Арагви» K8Z70/120C 2 268 30 „Хатлаппа*
«Выборг» K9Z70/120C 2 400 32 ZM
«Лениногорск» 75S 2 300 30 „Фиат*
«Леонардо да Вин- 900S 2 430 30 „Термомек-
чи» «Адлер» SH75/160 2 270 30 каника* „Хатлаппа*
«Котовский» B687S 2 216 30
«Новгород» 6RD76 2 280 30 • „Хамворти*
Таблица 11-70
Характеристики ряда компрессоров фирмы «Хатлаппа» (Голландия)
Показатель Тип компрессора
WH80I WH80II WH80III
Количество цилиндров Диаметр, мм: 1 2 3
цвд 117 117 117
ЦНД 130 130 130
Ход поршня, мм 116/106 116/106 116/106
Число оборотов, об/мин 1500/1750 • 1500/1750 1500 1750
Средняя скорость поршня, м/сек. . . , . 5,8/6,2 5,8/6,2 5,8'6,2
Производительность, м*/ч ....... 110/113 220/226 330/340
Мощность, л. с . , . , 30/31 60/62 90/94
Вес, кг 277 452 627
• 1750 — синхронное число оборотов на переменном токе с частотой 60 гц.
Компрессоры пускового воздуха про-
изводства ПНР («Н. Цигельски»)
строятся на производительность от 48
до 240 м*)ч (типы SC1-115, SD1-136,
SD2-136, SE2-160, SE3-160, С28).
На промысловых судах (СРТ, рыбо-
перерабатывающих плавбазах, рефриже-
раторах и др.) установлены пусковые
компрессоры типов IK (СССР), DFW-37
(ГДР), фирмы «Вильгельм Поппе»
(WR-2355D, WP-2600, -2601), воздушные
компрессоры типов S-2W-216 (ПНР),
HD-40-60 (фирмы «Мейер») и др.
Для аварийных целей на судах ис-
пользуются компрессоры с ручным при-
водом (см. табл. 11-68).
Техническая характеристика
вертикального двухцилиндрового,
двухступенчатого компрессора
типа 20К-1-Э511
(суда типа «Ленинский комсомол и др.)
Производительность, м*/ч , , >26
Давление, кгс/см^:
нагнетания.............. 60
после I ступени . . . 7,5—9,0
Диаметр цилиндров, мм:
I ступени............... 100
II > -35
Ход поршня, мм........... 100
Частота вращения, об/мин:
вала компрессора ... 500
электродвигателя . . . 1460
Техническая характеристика
свободно-поршневых
дизель-компрессоров ДК-2
Производительность, л/мин
Давление нагнетания, ата
Число двойных ходов в ми-
нуту .................. ,
Расход топлива, кг/ч . , ,
Диаметр цилиндров, мм:
I ступени ............
II > ............
III » ............
IV > ............
Ход поршня, мм.............
Диаметр цилиндра дизеля,
мм..........................
Вес агрегата, кг...........
150—230
150-230
825-910
7,5-8,8
210
105
42
24
218-220
115
820
Конструктивные особенности поршне-
вых компрессоров. Компрессоры (рис.
11-59) электроприводные, вертикальные,
однорядные или V-образные, с диффе-
ренциальными поршнями, с числом ци-
линдров не более пяти.
Цилиндры для низких и средних
давлений отливаются из чугуна с тол-
щиной стенок 8—10 мм. Цилиндры
с воздушным охлаждением имеют на
внешней поверхности продольные или
кольцевые ребра; с водяным охлажде-
нием выполняются из двух-, трехстенных
отливок или бронзовые с чугунными ци-
линдровыми втулками. Клапаны распо-
ложены параллельно или радиально
к оси цилиндров. Крышки уплотнены
медными, алюминиевыми или комбини-
рованными медно-асбестовыми проклад-
ками.
Поршни в небольших компрессорах
судового типа — тронковые, открытые
(СЧ 21-40, 24-44, 28-48); для быстроход-
ных — облегченной конструкции из алю-
миниевых сплавов (АС-4). Поршни I и
II ступени имеют обычно четыре уплот-
няющих и маслосъемных кольца (по-
следние со скосом на 8/* высоты, обра-
щенным в сторону сжатия). Поршни не-
обходимо вынимать для осмотра и про-
верки зазоров между головкой и крышкой
не реже одного раза в год.
Применяются поршневые графитовые
кольца для компрессоров без смазки
при давлении воздуха до 245 ата, тем-
пературе 200° С и средней скорости
поршня 2 м!сек.
Клапаны (самодействующие) —
пластинчатые (дисковые, кольцевые, по-
лосовые). Пластина зажата в центре
между седлом и ограничителем подъема,
имеет ряд концентрических колец, соеди-
ненных радиальными перемычками. Вто-
рое от центра кольцо пластины разре-
зано в двух местах у радиальных
перемычек. Цилиндрические пружины
расположены в ограничителе подъема.
Для многооборотных компрессоров дис-
ковые клапаны непригодны, и в совре-
менных конструкциях применены кла-
паны с кольцевыми или полосовыми
пластинками, с кольцевой спиральной
пружиной или несколькими (3—6) ци-
линдрическими пружинами, расположен-
ными по окружности каждого кольца.
Проверка и очистка клапанов через
100—150 ч работы.
Сальниковые уплотнения
арматуры воздушного трубопровода: при
давлениях до 32 ата — набивка пенько-
вая, пропитанная, в одной оплетке;
свыше 32 ата (до 160 ата) — пеньковая,
пропитанная, многослойная. Для уплот-
нения воздушного трубопровода исполь-
зуют прокладки: резиновые для давле-
ний до 10 ата и паронитовые
(ГОСТ 481—58)—для давлений до
100 ата.
Охладители воздуха — кожу-
хотрубные или змеевиковые, автономные
или встроенные в водяное пространство
рубашек компрессоров. Для очистки
воздуха после каждого из охладителей
(промежуточных и конечного) устанав-
ливаются масло-, водоотделители с отво-
дом воды и масла в сборник.
Максимальная температура воздуха
(в конце сжатия) не должна превышать
180—200° С. У двухступенчатого ком-
прессора при повышении на каждые
5—6° С температуры воздуха после холо-
дильника перерасход энергии составляет
приблизительно 1%. Охлаждающая вода
в промхолодильниках нагревается на
5—15° С; температурный напор не дол-
жен превышать 8—12° С. Необходимо
Рис. 11-59. Главный компрессор с дифференциальными поршнями и встроенным холодильни-
ком
систематически продувать охладители от
воды, поступающей вместе с воздухом.
Промывка холодильника слабым (3—
5%-ным) раствором соляной кислоты
с добавлением 0,3—0,5% пассиватора
(столярный клей, формалин и др.) с по-
следующей тщательной промывкой прес-
ной водой.
Воздушные фильтры. Метал-
лические (висциновые) фильтры пред-
ставляют собой ящики с сетчатым дном,
заполненные обрезками латунных трубок
(ЮХ 10 мм), смоченных висциновым мас-
лом (60% цилиндрового и 40% соляро-
вого масла). Сопротивление фильтра
15—20 мм вод. ст. Очистку фильтров
(при сопротивлении >45 мм вод. ст.)
производят в слабом растворе щелочи
(0,5 кг соды на 10 л воды, температура
70—80° С) ив керосине с последующей
промывкой водой и просушкой. Смазан-
ный фильтр должен простоять несколько
часов (до суток), чтобы на трубках
остался лишь тонкий слой масла.
При охлаждении наддувочного воз-
духа ДВС в охладителе температура
воздуха может оказаться ниже темпе-
ратуры насыщения. Для жарких и влаж-
ных климатических условий за воздухо-
охладителем должен быть установлен
влагоотделитель.
Регулирование производительности
поршневых компрессоров: изменением
числа оборотов двигателя, временной
остановкой; дросселированием на всасы-
вании; отжимом всасывающих клапанов
(с помощью регулятора давления или
вручную); включением дополнительного
объема вредного пространства. Компрес-
соры оборудуются автоматической си-
стемой программного управления (пред-
пусковые и пусковые операции, то же —
при остановке) и контроля.
Автоматизированные компрессоры обо-
рудуются устройствами для: пуска и
остановки, продувки сборников высокой
и низкой ступени компрессора; снятия
компрессии в момент пуска и остановки;
подачи охлаждающей воды при работе;
подачи смазки; продувки масловодоотде-
лителя в моменты пуска и остановки;
автоматической сигнализации и защиты.
Действительная производительность
компрессора
= XiFSnSO M2j4, "
где Х=0,754-0,80 — коэффициент подачи;
i — число всасывающих
сторон поршня ци-
линдра I ступени;
F (м2), S (м) —площадь и ход
поршня;
п — частота вращения,
об!мин.
Производительность компрессоров мо-
жет быть определена путем наполнения
мерных воздушных баллонов:
VH = м3)се/с,
где Уб — объем мерных баллонов, л<3;
t — время наполнения баллонов,.
сек.
При этом замеряются параметры на-
гнетания (рн, Тн) и всасывания (р0, То}
воздуха.
Пересчет объема воздуха на условия
всасывания
г« = УнтЙ м31сек'
Понижение производительности порш-
невых компрессоров, сопровождаемое
изменением давления в промхолодиль-
нике, падением конечного давления, на-
гревом цилиндров и крышек, является
обычно следствием неисправности вса-
сывающих и нагнетательных клапанов,
загрязнения приемного фильтра, износа
или поломки поршневых колец (см.
табл. 11-72).
Отдельные неисправности поршневых
компрессоров могут быть обнаружены
по искажениям на индикаторных диа-
граммах.
В эксплуатации мощность компрессора
определяют по индикаторным диаграм-
мам или по приборам электропривода
(см. «Вентиляторы»).
Смазка компрессоров. Смазка цилин-
дров — разбрызгиванием (картерная)
или под давлением через штуцеры
(14-4) при помощи плунжерных насосов
(лубрикаторов); смазка механизма дви-
жения — разбрызгиванием или циркуля-
ционная с фильтрацией (маслосборник,
и пластинчатые фильтры).
При установлении норм расхода
смазки следует учитывать особенности
конструкции, состояние и условия ра-
боты компрессора.
На стенках цилиндров и в нагнета-
тельном трубопроводе образуется нагар,
склонный к воспламенению (взрывоопас-
ный), а также способствующий усиле-
нию коррозии и износу цилиндров,,
поршней и клапанов. Поэтому смазку
цилиндров воздушных компрессоров сле-
дует строго ограничивать. Для ориенти-
ровочного определения нормы расхода
цилиндрового масла на один цилиндр
компрессора можно пользоваться фор-
мулой
М — kDSn, г/ч
(для горизонтальных компрессоров
k=0,95, для вертикальных k=0,75) или
данными табл. 11-71.
Для новых компрессоров, а также
после установки новых колец или рас-
точки цилиндров расход цилиндровой
смазки на время приработки повышается
на 50—75%.
Таблица 11-71
Нормы расхода цилиндрового масла (CAS)
Диаметр цилиндра, мм. Производительность цилиндра, м*1мин Смазываемая поверхность, м*1мин Количество капель в минуту Расход масла, л/ч
<150 До 1,8 До 45 1 0,0 3
150-200 1,8-3,5 45-67 1 0,004
200-250 3,5-6,3 67-100 1 0,006
250- 300 6,3—9,8 100-140 1-2 0 038
300-375 9,8-13,7 140-185 2-3 0,011
Таблица 11-72
Неисправности воздушных поршневых компрессоров и их устранение
Причины и признаки Способ устранения
Сниженные производительность и давление сжатия по ступеням
Неплотности арматуры или трубопрово- дов Проверить плотность (мыльная проба), заме- нить прокладки, подтянуть фланцы
Неплотности всасывающих клапанов (пульсация давления на приемном фильт- ре, нагрев стенок цилиндров) Демонтировать и очистить клапаны; заме- нить поврежденные пластины и пружины
Неплотности нагнетательных клапанов (повышение температуры воздуха, охла- ждающей воды и стенок цилиндра) Демонтировать, очистить и притереть клапа- ны; заменить поврежденные пластины и пру- жины
Неплотности седел и крышек клапанов Подтянуть нажимные болты крышек, уста- новить новые уплотняющие кольца
Загрязнение приемного фильтра (повыше- ние температуры воздуха, нагар на нагне- тательных клапанах, повышение мощности) Промыть, осушить и смочить компрессорным маслом
Поршневые кольца загорели и повреж- дены Проверить состояние колец и поршневых ка- навок. При необходимости заменить кольца (поршни)
Снижение числа оборотов Проверить напряжение тока, компрессор без нагрузки
Предохранительный клапан на промежу- точном отделителе неплотен или подрывает Понизить давление сжатия, очистить и про- тереть клапан; опломбировать пружину
Предохранительный клапан на конечном отделителе неплотен или подрывает Понизить давление сжатия, очистить и при- тереть клапан
Причины и признаки
Способ устранения
Возросло давление в одной из ступеней сжатия (по показанию манометра)
Неплотности всасывающего клапана по- следующей ступени или нагнетательного клапана той же ступени (нагар, поврежде- ние клапанов) Пропуски всасывающих клапанов вызы* вают нагрев клапанов и их крышек Неплотности поршневых колец после- дующей ступени; недостаточное охлажде- ние воздуха в холодильнике данной сту- пени Разобрать, очистить, промыть и притереть (каждые 50—60 ч работы) клапаны Заменить изношенные или поврежденные кольца; продуть или разобрать холодильник, очистить трубки от загрязнений
Повышенный нагрев компрессора
Недостаточное охлаждение
Остановить компрессор, после остывания —
проверить проворачиванием от руки; увели-
чить расход охлаждающей воды (гв <40° С)
Загрязнен всасывающий фильтр; неплот-
ность и нагар на нагнетательных клала*
нах; недостаточная смазка; повышенная
температура на отделителях
Очистить и устранить нагарообразование;
спустить конденсат и очистить масловодоотде-
лители; проверить уровень и качество масла,
работу системы
Повышенный расход масла (много масла в воздухе)
Высокий уровень масла в картере
Загорание и износ поршневых колец,
цилиндров
Снизить уровень и проверить качество масла
Заменить кольца; проверить состояние и дей-
ствие воздушного фильтра
Повышенная потребляемая мощность компрессора
Повышенное конечное давление воздуха
Нагарообразование на нагнетательных
клапанах и в трубопроводе
Тяжелый ход компрессора
Механические повреждения в деталях
Отрегулировать рабочее давление клапаном
на напорном трубопроводе или баллоне; про-
верить действие предохранительного клапана
Очистить, проверить и при необходимости
заменить масло
Проверить сборку и центровку компрессора,
масляные зазоры в подшипниках
Демонтировать клапаны, провернуть махо-
виком, выявляя повреждения (кольца, порш-
ни, подшипники и т. д.)
Судовые баллонные станции. Бал-
лоны — цельнотянутые, сварные, клепа-
ные: для пуска и реверса сжатым воз-
духом главных дизелей (не менее двух
баллонов для 12 последовательных пу-
сков и реверсов); для пуска вспомога-
тельных дизелей, для работы тифона,
общесудовых и технологических нужд.
Испытания: первоначальное освиде-
тельствование; внутренние освидетель-
ствования (каждые 4 года); гидравли-
ческие испытания (каждые 8 лет): свар-
ных и цельнотянутых—1,5 р; клепаных:
с давлением >28 кгс/см2 — р +14 кгс/см2,
(р — рабочее давление, кгс/см2);
воздушное испытание (ежегодно, после
гидравлического) давлением р в течение
4 ч.
После установки на судне баллон
подвергают воздушному испытанию сов-
местно со всеми трубопроводами и арма-
турой в течение 24 ч (падение давления
<05% от первоначального за 1 ч).
Маркировка баллона: номер чертежа,
заводской номер, дата изготовления,
назначенное рабочее и пробное давле-
ния, емкость баллона (л), вес в сборе
(кг), клеймо Регистра СССР.
В шнуровую книгу баллона заносят
построечные данные и сведения об осви-
детельствованиях, испытаниях и ремонте.
Рекомендуемые нормы предельно допустимого износа деталей
компрессоров
Поверхность износа Предельная норма износа
Рамовые шейки Мотылевые шейки Колен* Втулки чатый вал При уменьшении диаметра более чем на 0,04 нормального При уменьшении диаметра более чем на 0,05 нормального цилиндров
Рабочие поверхности втулок I и II ступеней цилиндров „ * 1 При разработке в ——Q диаметра цилиндра
Рабочие поверхности втулок III и IV ступеней Направляющие поверхности цилиндров П „ „ 1 При разработке в -7^7; диаметра цилиндра Zvv оршни При уменьшении диаметра более чем на нормального
Торцовые поверхности канавок невых уплотняющих колец Рабочие шейки пальца для порш- Поршн При увеличении высоты канавок более чем на 0,3 нормальной евой палец 1 При уменьшении диаметра шейки пальца 1 более чем на 0,05 нормального
Уплотняющие Наружный диаметр поршневые кольца При зазоре в замке в рабочем состоянии кольца, превышающем установочный более чем в 2 раза
Зубчатое зацепление Шестерни I При увеличении зазора между зубцами в 1 три раза против нормального Подшипники
Поверхности, работающие на трение При использовании 50% прокладок в разъеме или при толщине слоя баббитовой заливки менее 2 мм (последнее не относится к тонко- стенным подшипникам компрессоров 1К и ЭК-15)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
К главе 1.
Б а шт а Т. М. Машиностроительная
гидравлика. Справочное пособие. М.,
Машгиз, 1963. 696 с.
Гаврилов М. И. Вибрация на судне.
М., «Транспорт», 1970. 127 с.
Золотов С. С. Гидравлика судовых
систем. Л., «Судостроение», 1970. 239 с.
Идельчик И. Е. Справочник по
гидравлическим сопротивлениям. М.—Л.,
Госэнергоиздат, 1960. 464 с.
Истомин П. А. Динамика судовых
двигателей внутреннего сгорания, Л.,
«Судостроение», 1964. 288 с.
Истомин П. А. Крутильные коле-
бания в судовых ДВС. Л., «Судострое-
ние», 1968. 304 с.
Повх И. Л. Техническая гидромеха-
ника. Л., «Машиностроение», 1969. 524 с.
Прокофьев К. А. и др. Вибрация
деталей судовых турбоагрегатов. Л.,
Судпромгиз, 1961, т. 1—551 с., т. 2 —
292 с.
Справочник машиностроителя (в шести
томах), тт. 1, 2. М., Машгиз, 1960. 740 с.
К главе 2.
Блинов И. С. Справочник технолога
механосборочного цеха судоремонтного
завода. М., «Транспорт», 1969. 680 с.
Корицкий Ю. В. Электротехниче-
ские материалы. М., «Энергия», 1968.
319 с.
Машиностроительные материалы. Крат-
кий справочник. Под ред. В. М. Раска-
това. М., «Машиностроение», 1969, 351 с.
Неметаллические материалы. Справоч-
ник под редакцией Н. И. Суслова. М.,
Машгиз, 1962. 360 с.
Попилов Л. Я. Новые материалы
для судостроения. Под науч. ред. канд.
техн, наук Мещерякова В. В. Л., «Судо-
строение», 1966. 541 с.
Сербинов А. П. Прокладочные и
набивочные материалы для судовых ме-
ханизмов. М., «Морской транспорт»,
1959. 84 с.
Синтетические материалы и пласт-
массы, рекомендуемые для судоремонта.
Справочные данные. М., «Транспорт»,
1966. 243 с. (ММФ СССР, ЧЦПКБ).
Справочник иностранных марок стали
для машиностроения и сопоставимых
отечественных марок (по ГОСТу). Л.,
«Транспорт». 1967. 128 с.
Черняк К. И. Неметаллические ма-
териалы в судовой электро- и радиотех-
нической аппаратуре. Л., «Судостроение»,
1970. 559 с.
К главе 3.
Ачеркан Н. С. Детали машин.
Справочник, т. 1, 2 и 3. М., «Машино-
строение», 1968—1969. 440 с.
Васильев В. 3., Георгиев-
ский Н. Н. и др. Справочные таблицы
по деталям машин, т. 1, 2 и дополнит.
М., «Машиностроение», 1965—1966, 395 с.
Дмитриев В. А. Детали машин. Л.,
«Судостроение», 1970, 791 с.
Правила классификации и постройки
морских судов. Л., «Транспорт», 1970.
854 с. (Регистр СССР).
Руководство по техническому надзору
за судами, находящимися в эксплуата-
ции. Л., «Транспорт», 1969. 483 с. (Ре-
гистр СССР).
К главе 4.
Аксельб ан д А. М. Судовые энер-
гетические установки. Л., «Судострое-
ние», 1970. 471 с.
Андрющенко А. И. Основы техни-
ческой термодинамики реальных процес-
сов. М., «Высшая школа», 1967. 267 с.
Б уз ник В. М. Теплопередача в су-
довых энергетических установках. Л.,
«Судостроение», 1967, 376 с.
Варгафтик Н. Б. Справочник по
теплофизическим свойствам газов и
жидкостей. М., Физматгиз, 1963, 708 с.
Вукалович М. П., Ривкин С. Л.,
Александров А. А. Таблицы тепло-
физических свойств воды и водяного
пара. М., «Издательство стандартов»,
1969. 408 с.
Вукалович М. П., Новиков И. И.
.Техническая термодинамика. М., «Энер-
гия», 1969. 496 с.
Г о х ш т е й н Д. П. Современные ме-
тоды термодинамического анализа энер-
гетических установок. М., «Энергия»,
1969. 368 с.
Кириллин В. А., Сычев В. В.,
Шейндлин А. Е. Техническая термо-
динамика. М., «Энергия», 1968. 472 с.
Михеев М. А., Михееваа И. М.
Основы теплопередачи. М., «Энергия»,
1973. 319 с.
Осташенков В. Ф. Теплотехни-
ческие испытания судовых дизелей. М.,
«Транспорт», 1967. 248 с.
Селиверстов В. М. Утилизация
тепла в судовых дизельных установках.
Л., «Судостроение», 1973. 254 с.
К главе 5.
Большаков В. Ф., Гинзбург Л. Г.
Судовые малооборотные дизели. Топливо
и цилиндровое масло. Л., «Судострое-
ние», 1971. 192 с.
Королев Н. И. Использование
топлив и масел на морских судах. М.,
«Транспорт», 1970. 136 с.
Морозов Г. А. Применение топлив
и масел в дизелях. Л., «Недра», 1964.
330 с.
Нефтепродукты и продукты перера-
ботки твердых топлив. Технические тре-
бования. М., Стандартгиз, 1963. 527 с.
Нефтепродукты. Справочник. Под ред.
Б. В. Лосикова. М., «Химия», 1966.
766 с.
Положение и инструкции по нормиро-
ванию расхода топлива и смазочных ма-
сел. М., «Транспорт», 1966. 92 с. (ММФ
СССР).
Сомов В. А., Боткин П. И. Топ-
ливо для транспортных дизелей. Л.,
Судпромгиз, 1963. 356 с.
Сомов В. А. Смазка судовых дизе-
лей. Л., «Судостроение», 1965. 215 с.
Филиппов А. П. Обработка топ-
лива и масла для судовых дизелей и
котлов. М., «Транспорт», 1966. 200 с.
Фомин Ю. Я. и др. Применение тя-
желых топлив в судовых дизелях. М.,
«Транспорт», 1971. 192 с.
Юткевич Р. М. Судовые сепара-
торы топлива и масла. Л., «Судострое-
ние», 1967. 187 с.
К главе 6,
Вихрев В. Ф., Шкроб М. С. Во-
доподготовка. М., «Энергия», 1973. 416 с.
Пенежик Я. 3. Обработка пита-
тельной воды для судовых котлов. М.,
«Транспорт», 1965. 172 с.
Санитарные правила для морских су-
дов СССР. М., Министерство здраво-
охранения СССР, 1964. 144 с.
Справочник химика-энергетика (в трех
томах). М., «Энергия», 1972. т. 1 —455с.,
т. 2 — 278 с., т. 3 — 215 с.
Тебенихин Е. Ф., Гусев Б. Т.
Обработка воды магнитным полем в теп-
лоэнергетике. М., «Энергия», 1970. 144 с.
Хорн Р. Морская химия М., «Мир»,
1972. 398 с. (перевод с английского).
К главе 7.
Бабаджанян Л. А., Гольден-
ф о н А. К. Методика испытаний судо-
вых котлов. Л., «Судостроение». 1965.
388 с.
Бузи ик В. М. Судовые парогене-
раторы. Л., «Судостроение». 1970. 478 с.
Герловин Л. И., Слуцкер С. М.
Судовые утилизационные и комбиниро-
ванные котлы. Л., «Судостроение», 1962.
252 с.
Гольденфон А. К-, Бабаджа-
нян Л. А. Рабочие процессы и эксплу-
атация судовых котлов. Л., Судпромгиз,
1962. 424 с.
И в а и о в В. Д., С м и р н о в Ю. А.
Эксплуатация котельных установок ди-
зельных судов. М., «Транспорт», 1971.
192 с.
Иллиес Курт. Судовые котлы
(в трех томах). Л., «Судостроение»,
1964. 347 с. (перевод с немецкого).
Лубочкин Б. И. Морские паровые
котлы. М., «Транспорт», 1970. 368 с.
Марков В. С? Автоматизированные
вспомогательные котлы современных
теплоходов. М., «Транспорт», !967. 156 с.
Оржеровский М. А. Рациональ-
ная эксплуатация судовых котлов.
Одесса, «Маяк», 1967. 67 с.
Правила технической эксплуатации су-
довых паровых котлов. М., «Транспорт»,
1965. 176 с. (ММФ СССР).
Тепловой расчет котельных агрегатов
(нормативный метод). М. —Л., «Гос-
энергоиздат», 1957. 232 с. (ВТИ, ЦКТИ).
К главе 8.
Берете А. Г. Судовые турбо-
машины. М., «Транспорт». 1971. 384 с.
Калюжный С. Е. и др. Эксплуата-
ция вспомогательных турбомеханизмов
морских судов. М., «Транспорт», 1971.
200 с.
К у р з о и А. Г. и др. Судовые паро-
вые и газовые турбины (в двух томах).
Л., Судпромгиз, 1958—1962. т. 1 —340 с.,
т. II —420 с.
Курзон А. Г. и др. Газотурбинные
установки морских судов. М., «Транс-
порт», 1967. 496 с.
Межерицкий А. Д. Турбоком-
прессоры судовых дизелей. Л., «Судо-
строение», 1971. 192 с.
П л а к с и о и о в Н. П. и др. Машинист -
турбинист морского флота. М., «Транс-
порт», 1967. 344 с.
Правила технической эксплуатации
судовых паровых турбин. М., «Транс-
порт». 1969. НО с. (ММФ СССР).
Ясинский А. С. Судовые паросило-
вые установки. М., «Транспорт», 1969.
192 с.
К главе 9,
Балацкий Л. Т., Филимо-
нов Г. Н. Повреждения гребных валов.
М., «Транспорт», 1970. 144 с.
Кита В. Ф. Редукторы и соедини-
тельные муфты в судовых силовых уста-
новках. М., «Транспорт», 1965. 208 с.
Коршунов Л. П. Главные судо-
вые передачи. М., «Транспорт», 1964,
178 с.
Кудрявцев В. Н. Планетарные пе-
редачи. М., «Машиностроение», 1966.
307 с.
Николаев В. А. Конструирование и
расчет судовых валопроводов. Л., Суд-
промгиз, 1956. 358 с.
Правила классификации и постройки
морских судов. М., «Транспорт», 1970.
854 с. (Регистр СССР).
Руководство по техническому надзору
за судами, находящимися в эксплуата-
ции. М., «Транспорт», 1969. 483 с. (Ре-
гистр СССР).
Яценко В. С. Эксплуатация судовых
валопроводов. М., «Транспорт», 1968.
К главе 10.
Агафонов В. А. и др. Судовые
конденсационные установки. Л., Суд-
промгиз, 1963. 490 с.
Анатолиев Ф. А. Теплообменные
аппараты судовых паросиловых устано-
вок. Л., Судпромгиз, 1963. 495 с.
Андреев В. А. Теплообменные аппа-
раты для вязких жидкостей. М. — Л.,
«Госэнергоиздат», 1961. 174 с. Л., «Энер-
гия», 1971. 151 с.
Астратов Н. А. Опреснение и де-
аэрация воды на судах. Л., «Судострое-
ние», 1966. 268 с.
Баев С. Ф. Судовые компактные
теплообменные аппараты. Л., «Судо-
строение», 1965. 240 с.
Григорьев В. А. и др. Краткий
справочник по теплообменным аппара-
там. М., Госэнергоиздат, 1962. 255 с.
Грицай Л. Л. Эксплуатация судо-
вых конденсационных установок, М.,
«Морской транспорт», 1958. 224 с.
Грицай Л. Л. Руководящие техни-
ческие материалы по эксплуатации су-
довых конденсационных установок.
ЦНИИМФ, ЦБНТИ, 1969. 66 с.
Ермилов В. Г. Теплообменные
аппараты и конденсационные уста-
новки. Л., «Судостроение», 1969. 263 с.
Ермилов В. Г. Эксплуатация испа-
рительных установок теплоходов. М.,
«Транспорт», 1969. 92 с.
Коваленко В. Ф. и др. Водоопрес-
нительные установки морских судов. М.,
«Транспорт», 1964. 304 с.
Лукин Г. Я., Колесник Н. Н.
Опреснительные установки промыслового
флота. Л., «Пищевая промышленность»,
1970. 368 с.
Маслов В. В. Судовые системы
малооборотных дизелей. Л., «Судо-
строение», 1968. 342 с.
К главе 11.
Б а ш т а Т. М. и др. Гидравлика, гид-
равлические машины и гидравлические
приводы. М., «Машиностроение», 1970.
503 с.
Борисоглебский А. И., Кузь-
мин Р. В. Судовые компрессорные ма-
шины и установки. Л., «Судостроение»,
1972 . 254 с.
В ал д а е в М. М. Гидравлические
приводы судовых палубных механизмов.
Л., «Судостроение», 1973. 295 с.
Дубровский О. Н. и др. Гидрав-
лические приводы судовых механизмов.
Л., «Судостроение», 1969. 383 с.
Жмудь А. Е. Винтовые насосы
с циклоидальным зацеплением. М. — Л.,
Машгиз, 1963. 156 с.
М е ж е р и ц к и й А. Д. Турбокомпрес-
соры судовых дизелей. Л., «Судострое-
ние», 1971. 192 с.
Насосы. Каталог-справочник. М.,
Машгиз, 1959. 552 с.
Певзнер Б. М. Судовые центробеж-
ные и осевые насосы. Л., «Судострое-
ние», 1964. 384 с.
Петрина Н. П. Судовые насосы. Л.,
Судпромгиз, 1962. 376 с.
Пыж О. А. и др. Судовые винтовые
насосы. Л., «Судостроение», 1969. 196 с.
С а кун И. А. Винтовые компрессоры.
Л., «Машиностроение», 1970. 400 с.
Соколов Е. Я. и Зингер Н. М.
Струйные аппараты. М. — Л., Госэнерго-
издат, 1960. 208 с.
Хетагуров М. Г. Судовые вспомо-
гательные механизмы и системы.
М. — Л., «Транспорт». 1966. 376 с.
Чиняев И. А. Поршневые насосы.
М. — Л., «Машиностроение», 1966. 188 с.
Чиняев И. А. Роторные насосы.
Справочное пособие. Л., «Машинострое-
ние». 1969. 216 с.
Справочник судового механика, том 1
Переплет художника А. А. Медведева
Редактор В. Г. Лендов Технический редактор Е. А. Тихонова
Корректоры: Т. Д. Алексеева и Т. А. Мальцева
Сдано в набор 25/XII 1972 г. Подписано к печати 9/Х 1973 г. Бумага бОхЭСИЛв,
типографская № 2. Печ. л. 43,5 Уч.-изд. л. 63,79 Тираж 35 000 экз.
Т-16609 Изд. 1-2-1/10 № 2856 Заказ тип. 323. Цена 3 р. 43 к.
Издательство «ТРАНСПОРТ», Москва, Басманный туп., 6-а.
Ленинградская типография № 12 Союзполиграфпрома Государственного комитета
Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
196126, Ленинград, ул. Правды, 15.
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр., колонка, строка Напечатано Следует читать
180; 2; 21-я сверху Е = 1 — /0 — Т — ^о) Е = 1 — iQ — То ($ — s0)
198; 1; 5-я сверху производить температуры производить промежуточ- ный перегрев до началь- ной температуры
100 (таблица); 19-я сверху Изделие № 23 являете :я клином торцовым
100 (таблица); 4-я снизу Изделие № 42 является клином ребровым
202 (таблица) Примечание к табл. 4-17 во внимание не принимать
Заказ № 323