1....2. Rzeczywisty współ objętościowy λ sprężarki tłokowej. Czynniki eksploat wpływające na jego zmianę. 2...... 4. Chłodzenie na wykresach p-v i T-s. 3.....5. Smar sprężarek tłokowych, sposoby i stosowane oleje 4........6. Rozrząd sprężarek tłokowych zaw ssawny i tłoczny. 5.......7. Regulacja wydajności sprężarek tokowych 6...........9.Przepisy tow klasyf dotyczące syst spręż pow i sprężarek. 7.......10. Charakterystyki dławienia sprężarek wirowych. Współpraca z przewodami. 8. Wpływ nieszczelności zaworów na parametry pracy sprężarki tłokowej II stop. 8.......11. Pompowanie sprężarek wirowych. POMPY 12. Eżektory, inżektory. 9..........13. Cel stosowania powietrzników w pompach tłokowych. 10............14. Pompy zębate i śrubowe. 12........15. Pompy z wirującymi cylindrami.
1....2. Rzeczywisty współ objętościowy λ sprężarki tłokowej. Czynniki eksploat wpływające na jego zmianę.Rzeczywisty strumień objętości gazy płynącego przez sprężarkę jest mniejszy od strumienia objętości skokowej. Ujmuje to współczynnik objętości λ. Strumień objętości ( wydajności) z jednego cylindra przy jednostronnym zasysaniu gazu wynosi : V= λVs [m3/s] λ- wsp objętości, Vs -strumień objętości skokowej, ( Vs=Asn [m3/s] A-pole pow cylindra, s- skok tłoka, n- prędkość obrotowa). λ =λs+ λd+ λT+ λn gdzie: λs- współ przestrzeni szkodliwej, ujmuje zmniejszenie ilości zassanego gazu w skutek działania przestrzeni szkodliwej sprężarki λs=(Vs-a1)/ Vs [5-15%],λd- współ dławienia na ssaniu, strata powstała na skutek nieszczelności przewodu ssawnego co powoduje, że podczas zasysania panuje ciśnienie niższe od teoretycznego czyli zmniejsza ilość zasysanego gazu, λd=( Vs-b1)/ Vs=..(pss-Δ pss)/ pss,[3-7%] , λT - współ podgrzania, ujmuje stratę czynnika z powodu mniejszej ilości czynnika zasysanego na skutek wzrostu jego temperatury λT =V1/V2=..T1/T2 (1- pocz zasysania, 2- koniec zasysania) [4-10%], λn- współ nieszczelności na zaworach i pierścieniach λn=Qn/Qth [0,5 duże- 3% małe] Qn- wydajność rzeczyw z uwzględnieniem strat, Qth- wydajność sprężarki idealnie szczelnej. 3.sprężanie wielostopniowe. (rys)W miarę wzrostu sprężu ε=pt/ps wzrasta końcowa temperatura sprężonego czynnika. Przy ciśnieniu pt = 5,5 kG/cm2 temp końcowa czynnika wynosi 200*C, W praktyce max dopuszczalną temp sprężonego czynnika osiąga się przy sprężu 7-8%. Równocześnie ze wzrostem sprężu rośnie zużycie mocy i maleje współ objętościowy λ.dlatego by umożliwić sprężenie powietrza do ciśnień końcowych, wyższych niż wynika z wartości sprężu ε=7-8 stosuje się sprężanie wielostopniowe z międzystopniowym chłodzeniem sprężanego czynnika. Opis :tłok z 1 rusza w prawo. Czynnik pozostały z poprzedniego cyklu pracy o pp zawarty w przestrzeni szkodliwej VRI rozpręża się wzdłuż krzywej 4-1, gdy dojdzie do ps następuje zassanie powietrza 1-2 (izobara) następuje sprężanie politropowe 2-3 do pp
2......(ciśnienie pośrednie) tu pozostaje powietrze o VRI i pp. reszta powietrza dostaje się do chłodnicy międzystopniowej. Objętość ochłodzonego powietrza maleje wraz z obniżeniem jego temp 4-5. Rozprężenie powietrza z mniejszej objętości szkodliwej VRII o pt z poprzedniego cyklu 7-4, i zasysanie ochłodzonego 4-5 , sprężanie politropowe 5-6 , wytłaczanie izobary 6-7.Korzyści: *sprężanie na odcinkach 2 politrop 2-3 i 5-6 (zbliżone do korzystnego izotropowego).*zmniejszenie końcowej temp sprężania z T10 do T6.* lepsze wykorzystanie objętości cylindra 1-2>1-9.*oszczędność zużycia mocy 3-10-6-5-3 przy tym samym zakresie ciśnień Ciśnienie międzystopniowe pp wyznacza się z warunku najmniejszej pracy sprężania. Warunek ten jest spełniony gdy stosunki ciśnień w obu stopniach są sobie równe ε1= ε2 ,pp/ps=pt/pp, pp=√(pp pt) =..5,5 sprężarka II stop (pierw 3-go st sprężarka III stop). 4. Chłodzenie na wykresach p-v i T-s. (Wykres). Idealne, całkowite odprowadzenie ciepła na drodze 2-3 jest w praktyce nie możliwe jak również przeprowadzenie sprężania bez wymiany ciepła (adiabata) dokonane jest to według politropy jej wsp m zależy od rodzaju gazu, sposobu chłodzenia oraz prędkości obrotowej (czym większa jest ona tym zblizona jest przemiana do adiabaty bo występuje krótki okres wymiany ciepła). W początkowym okresie sprężu (lub końcowym rozprężania), kiedy czynnik jest stosunkowo chłodny, a ścianki cylindra rozgrzane ze względu na swą bezwładność cieplną, następuje przepływ ciepła od ścianek do gazu, natomiast w końcowym okresie sprężania (lub początkowym rozprężania) odwrotnie. Przepływ wody chłodzącej sprężarkę powinien być utrzymany w takim natężeniu by temp na przewodzie wylotowym wody chłodzącej zawierała się w granicach 25 -350C. Dobre chłodzenie powinno zapewniać utrzymanie w procesie sprężania temp nie przekraczają 2000C. Podczas eksploatacji sprężarki na jej ściankach chłodnicy powietrza na skutek parowania cieczy osadza się kamień kotłowy. Intensywność osadzania się kamienia zależy od rodzaju wody, zasolenia i temp wody chłodzącej. Osadzony na ściankach kamień kotłowy osłabia sprawność chłodzenia co powoduje spadek wydajności.
3.....5. Smar sprężarek tłokowych, sposoby i stosowane oleje. Zadania smarowania:* zmniejszenie wartości wsp. tarcia współpracujących elementów sprężarki, zmniejszenie intensywności ich zużycia. *odprowadzenie ciepła wydzielonego podczas tarcia. *zwiększenie szczelności przestrzeni roboczej.* olej może służyć jako czynnik roboczy w układach regulacji wydajności. Smarowanie sprężarek: *obieg wymuszony- ciśnieniowy (Sulzer c 28) wszystkie łożyska są ślizgowe i są smar pod ciśnieniem. Olej jest doprowadzony do łożysk głównych wału korbowego dalej przepływa w korbowodach do łożysk sworzniowych. Olej jest transportowany p-pą zębatą napędzaną od wału korbowego sprężarki, który napędzany jest silnikiem elektr.* Smarowanie rozbryzgowe- mgłą olejową ( małe sprężarki) * smarowanie lubrykatorowe- tuleje cylindrowe. Parametry oleju: w układach smarowania sprężarek tłokowych stosuje się ten sam olej do smarowania gładzi cylindrowej i łożysk, posiadający dobre właściwości smarne w wysokich temp.(mineralny nie tłusty pozbawiony zw asfaltowo żywicznych) *temp zapłonu pow 200*C * lepkość 50*C =60-110 Cst dla II stop, 50*C= 90-190 Cst dla III sto, *TBN max 0,20 mg KOH/g, *odczyn obojętny, *zaw wody <0,1%, *zaw popiołów <0,02%, *asfaltów 0%, *pozost po koksowaniu <0,035%, *zaw stałych ciał obcych <0,01%, temp krzepnięcia <+5*C9 (wyłączone nad dłuższy okres), <0*C (w warunkach zimowych). Jeżeli sprężarka jest tlenowa do smarowania stosuje się wodę destylowaną z gliceryną, natomiast jeśli jest do chloru stosuje się kwas siarkowy. Nie można mieszać olejów i należy pamiętać o stosowaniu innych olejów do sprężarek chłodniczych. Przy ciś pow 400 bar gęst pow =gęst oleju stosuje się wówczas mieszaninę 20% oleju mineralnego i 80% gliceryny. Zalecane jest w warunkach normalnych, ciężkich jak i tropikalnych stosowanie olejów extra 11 U oraz Mobil Oil Extra Heavy- 8,9*E, Shell Talpa Oil 30 o lepkości 13,5*E zwłaszcza w war tropikalnych. Olej o lepkości pow 10*E należy stosować w wysokich temp otoczenia pow 50*C.
4........6. Rozrząd sprężarek tłokowych zaw ssawny i tłoczny. Zawory stosowane w sprężarkach są zaworami samoczynnego rozrządu, to znaczy otwierają się i zamykają pod wpływem różnicy ciśnień działających na element roboczy zaworu. Zawór powinien być zaprojektowany aby aby zachodziła zależność fs Cs=F Cśr gdzie: fs -pole pow wszystkich szczelin, Cs -prędkość gazu, F- pow robocza tłoka, Cśr- śred prędkość tłoka.(wykr)A- rozpr gazu z przestrz szkodliwej, A'-B'- otwarcie zaworu ssawnego, Ss-ssanie(czas pełnego otwarcia), C'-D'- otw zaworu tłocznego, St- tłoczenie (czas pełnego otwarcia) *zawory płytkowe pierścieniowe-są one najbardziej rozpowszechnione, w których elementem roboczym jest pojedyncza płytka pierścieniowa lub kilka koncentrycznie rozmieszczonych pierścieni, różnią się te zawory liczbą kanałów przelotowych od 1-5. (rys). Płytki pierścieniowe mają grubość 0,43-3 mm, są wykonywane ze stali węgl o wysokiej jakości , lub stali stop chromoniklowej. Gniazda i zderzaki wykonuje się ze stali lub żeliwa szarego. Podstawowym warunkiem niezawodnej pracy i sprawności zaworu jest jego szczelność, która zależy od gładkości i stanu płytki oraz przylgni gniazda zaworowego. Sprężyna- wpływa na λn przyśpiesza zamk zaw , płytka nie uderza o zderzaki i nie ulega przyssaniu .Pomimo zastosowania różnych zabezpieczę zdarzają się pęknięcia płytek zaworowych spowodowane głównie zassaniem oleju lub ciekłego czynnika chłodzącego spręż. Wpływa to na zmniejszenie wydajności i objawia się wzrostem temp głowicy na cylindrze z uszkodzoną płytką. *zawory językowe- są stosowane w sprężarkach małych. Gniazdo wykonane jest w płycie zaworowej, utwierdzone jednostronnie o grubości języka 0,1-0,4 mm wykonanych ze stali sprężystej.(rys).
5.......7. Regulacja wydajności sprężarek tokowych. W sprężarkach regulujemy strumień objętości (wydajności), dostosowując go zapotrzebowania. 1Sprężarkę można regulować w sposób ciągły: *przez zmianę prędkości obrotowej- jest to najekonomiczniejszy sposób, można łatwo go regulować przy napędzie silnika spalinowego lub sil prądu stałego. *przez dławienie gazu w rurociągu ssawnym- prosty sposób regulacji, ale nieekonomiczny stosowany głównie w małych spręż. Zmniejsza on ciśnienie na ssaniu, a tym samym strumień mas płynących przez sprężarkę. *(wykr1) przez zmianę wielkości przestrzeni szkodliwej- przyłączenie dodatkowej przestrzeni szkodliwej, wpływa to na zmniejszenie wsp. objętościowego λ. *(wykr 2) przez otwieranie zaworów ssawnych podczas części suwu sprężania -po zakończeniu suwu zasysania zawory ssawne są nadal otwarte i część zasysanego powietrza wytłaczana zostaje z powrotem do króćca ssawnego. *(rys 3)przez wytłoczenie części lub całości gazu z tłoczenia na ssanie- sposób nieekonomiczny stosowany w małych sprężarkach. Króciec ssawny i tłoczny połączone są przewodem z zaworem , który regulowany jest przepływem gazu do rur tłocznego. 2 Regulacja w sposób ciągły: * przez skokową zmianę prędk obr -silniki dwubiegowe. *(wykr 4) prez okresowe wyłączenie sprężarki- sterowany presostatem. *(wykr 5)okresowe otwarcie zaw ssawnych- otwarcie zaworów, gdy ciś w sieci osiągnie żądaną wartość oraz zamknięciu się ich po spadku ciś o 10-15%. Należy równocześnie otwierać zaw wszystkich stopni.* wyłączenie z pracy cylindrów- stosowany w spręż z cylindrami pracującymi równolegle. Np. prze otwarcie zaw ssawnych. Wszystkie sposoby regulacji z wyjątkiem zmiany prędkości obr umożliwiają zmianę strumienia w zakresie mniejszym od znamionowego. Regulacja może być ręczna lub autom na zmianę ciśnienia i temperat (spręż chłodnicze).
6...........9.Przepisy tow klasyf dotyczące syst spręż pow i sprężarek. *Wg PRS na statkach o nieograniczonym rejonie żeglugi liczba głównych spręż powietrza rozruchowego powinna być nie mniejsza od 2, przy czym jedna z nich może być spręż pobierająca napęd od SG. *W razie awarii spręż o największej wydaj, wydajność pozostałych powinna być wystarczająca do napełnienia w ciągu 1 godz zb powietrza rozruchowego SG. * W razie awarii przepisy wymagają uruchomienia gł spręż rozruchowych w czasie nie dłuższym niż 1 godz na statku pozbawionym całkowicie zarówno powietrza rozruchowego w butlach jak i innego źródła energii. Do tego celu może służyć sprężarka ręczna lub spalinowy zespół spręż z rozruchem ręcznym. *nadzorowi towarzystwa kl podlegają już w czasie budowy spręż pow, z wyjątkiem napędzanych ręcznie, jak również spręż czynników chłodniczych. * Przykładowo zatwierdzeniu przez PRS podlegają mn rysunki: zestawieniowe produkowanej sprężarki, wałów korbowych, kół zębatych, przekładni reduk, sprzęgieł, zestawieniowe wirników, elementów spawanych. * Przepisy PRS stawiają również wymagania materiałowe: wału korbowego (stal kuta, żeliwo, staliwo), korbowodu, trzonu tłokowego(stal kuta),tłoka (stal kuta, żeliwo, staliwo, stopy miedzi i aluminium), bloku cylindrowego, głowic cylindra (żeliwo, staliwo),tulei cylindrowych (żeliwo). *PRS wymaga aby spręż i ich urządzenia napędowe były przystosowane do długotrwałej pracy przy pełnym obciążeniu, a każdy stopień sprężania powinien mieć zaw bezpieczeństwa (otw 1,1 ciś nom). * Jeżeli objętość skrzyni korbowej sprężarki przekracza 0,5 m3 - zaw bezpieczeństwa. * Temp powietrza przy wylocie z chłodnicy nie większa niż 90*C, ponadto sygnalizacja przy 120 +/- 5*C. * Zabezpieczenie chłodnic- w razie pęknięcia rurki ujście pow na zewnątrz. *Króćce wlotowe pow- filtry, przy wylocie pomiary temp i ciś, pomiar ciś na każdym stopniu. * W spręż chłodniczych po stronie tłocznej, między cylindrami a zaw odcinającym- zaw bezpieczeństwa przepuszczający czynnik chłodniczy na stronę ssawną. * W ramach przeglądów kl.: co 1 rok- próby działania spręż. Co 4 lata oględziny cylindrów, wału korbowego, łożysk gł, głowic cylindrów i zaworów. Co 12 lat- próby hydrauliczne chłodnic powietrza. *Zbiornik spręż pow- dwie butle na potrzeby SG, 1 lub 2 butle dla SP. Pojemność butli dla silników 12 rozruchów dla nie nawrotnych 6. *Butle powinny być tak połączone aby była możliwość ładowania butli SP z butli SG .
7.......10. Charakterystyki dławienia sprężarek wirowych. Współpraca z przewodami. Aby wyznaczyć krzywą dławienia dla wartości ssania sprężarki wirowej należy od funkcji HT∞ =f(Q) -dla nieskończonej ilości łopatek odjąć straty HT=f(Q) - dla skończonej ilości łopatek β=900 wygiętych do tyłu. H1=f(Q) -straty tarcia zmiany kierunku ruchu na ciśnienie. H2=f(Q) -straty uderzeń podczas wejścia na łopatki wirnika i kierownicy (wyk). Siecią nazywa się całokształt urządzeń, przez które przepływa sprężony gaz. Każda sieć charakteryzuje się zależnością między strumieniem objętości V'' lub m'' -masy, a różnicą ciśnienia Δp która musi zapewnić przepływ. Najczęściej spotykane charakterystyki sieci są proporcjonalne do kwadratu przepływu objętości Δp=cV2, c -stała dla danej sieci. Jeżeli w układzie Δp-V'' naniesie się char maszyny sprężającej (dławienia) i char sieci to pkt A jest jedynym możliwym pkt współpracy (wyk). Zmianę pkt można uzyskać tylko przez zmianę char sieci lub przejście na inną char sprężarki np. zwiększenie strumienia objętości z VA'' na VB'' przez zwiększenie prędkości obrotowej lub zmniejszenie przez wstawienie do sieci dodatkowego oporu, który spowoduje zmianę char sieci z I na II. 8. Wpływ nieszczelności zaworów na parametry pracy sprężarki tłokowej II stop. 1.Uszkodzony zawór ssawny I stopnia:* spadek temp na ssaniu I stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 2 Uszkodzony zawór ssawny II stop: *spadek temp na ssaniu II stop, *spadek ciśnienia końcowego. 3 Uszkodzony zawór tłoczny I stop: * spadek temp tłoczenia I stop * wzrost temp tłoczenia II stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 4 Uszkodzony zawór tłoczny II stop: *wzrost temp tłoczenie I stop. *spadek temp tłoczenia II stop. *wzrost ciśnienia międzystopniowego.
8.......11. Pompowanie sprężarek wirowych. (wyk) char zmienia się wraz z obrotami im mniejsze obroty tym bardziej przesuwa się w dół. Jeżeli krzywe dławienia rurociągu i krzywa przełykowości (ilości zapotrzebowanego powietrza potrzebnego do spalania dawki paliwa) przecinają się w jednym pkt to nie występuje zjawisko pompowania (dochodzi do pompażu), które jest cofaniem się powietrza z zbiornika na wirnik sprężarki. To cofanie odbywa się z dużą częstotliwością pulsacji (im większa sieć tym pulsacja jest mniejsza) i wówczas powstaje charakterystyczne wycie turbiny. Powoduje to pogorszenie sprawności sprężarki i spadek ciśnienia wytwarzanego przez niż, które staje się niższe od ciśnienia w sieci (cofanie się powietrza do sieci i ładowanie jej przez sprężarkę). W sprężarkach promieniowych już nieznaczne powiększenie strumienia objętości powoduje przesunięcie pkt pracy w prawo do granicy pompowania, w maszynach osiowych trzeba dokonać znacznie większego przesunięcia aby wyprowadzić maszynę z pompowania. Pompowanie przez zanurzenie śruby. Wolniejsze obroty śruby, maleje zapotrzebowanie na powietrze, rośnie ciśnienie w zbiornikach i następuje cofanie się go na wirnik (sprężarka nie zmniejszy szybko swoich obrotów) i pcha dalej ilość powietrza, które zostanie odbierane przy wynurzeniu śruby - większe obroty potrzeba więcej powietrza. Pompaż powoduje: -brudny filtr sprężarki, -brudne kratki zabezpieczające przed turbina, -brudne zawory harmonijkowe. Zapobieganie: - upuszczanie powietrza. POMPY 12. Eżektory, inżektory. Strumienicą nazywamy przyrząd lub urządzenie do zasysania i podnoszenia ośrodków płynnych lub mieszanin płynów z ciałami stałymi dzięki zjawisku Venturiego, występującego w zwężce zasilanej cieczą, gazem lub parą. Strumienice dzielimy na dwie grupy, eżektory i inżektory, w zależności od tego czy zadaniem ich jest zasysanie medium z pewnej przestrzeni, czy też wtłaczanie. Eżektory służą najczęściej do zasysania medium z obszaru o dowolnym ciśnieniu i podnoszeniu go do obszaru o ciśnieniu atmosferycznym lub niewiele wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Inżektory służą wtłaczania cieczy, gazu lub pary do obszaru o ciś wyższym niż cis atmosferyczne np. do kotła parowego.
9...........(rys) Zasada działania tej pompy strumieniowej (przyrząd zweżkowy) polega na tym, że czynnik roboczy, którym najczęściej jest para lub woda, przepływając przez dyszę polega przemianie polegającej na spadku ciś przy jednoczesnym wzroście prędkości. Strumień czynnika roboczego, wypływając z dużą prędkością z dyszy porywa za sobą czynnik znajdujący się komorze otaczającej dyszę i w nasadzie ssawnej, w skutek czego w komorze tej ciśnienie spadnie i nastąpi proces zasysania wody lub powietrza przez nasadę ssącą. Istotne cechy pomp strumieniowych to brak w nich jakichkolwiek elementów ruchomych oraz mieszanie się czynnika roboczego z czynnikiem zasysanym. O ile pierwsza z cech jest zaletą tego typu pomp to druga stanowi o znacznym ograniczeniu ich zastosowania. 13. Cel stosowania powietrzników w pompach tłokowych. (rys) Wyznaczenie objętości powietrznika: VP- objętość powietrznika, F- powierzchnia, c- prędkość, x- droga, r- promień (ramie korby), l -długość korbowodu, VF -objętość fluktuacyjna. Q=F•c, c= dx/dt, x=r(1-cosα)±(1-l √(1-λ2sin2α)) , λ=r/l, dα/dt =ω, dx/dα =rsinα, c=dx/dα • dα/dt => c=rωsinα, QCH=Frωsinα, QŚR=Frn/30, dVF=QCHdt-QŚRdt, dVF=(Frωsinα -Frn/30)dt, ω=dα/dt =πn/30 =>dt=30/πn •dα, dVF=Fr(πn/30 •sinα- n/30) 30/πn •dα, dVF=Fr(sinα-1/π)dα, dVF=0 gdy sinα-1/π =0, stąd: αA=18034', αB=161026', VF=∫αAαB Fr(sinα-1/π)dα =Fr(-cosα-α/π) IαAαB=1,102Fr ≈0,55Fs. Aby powietrznik pracował poprawnie jego objętość musi wynosić: VF=0,55 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych jednostronnego działania, VF=0,21 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych dwustronnego działania. Powietrzniki - są zbiornikami wyrównawczymi włączonymi pomiędzy rurociąg a cylinder pompy tłokowej. Zostały one tak ukształtowane, że wewnątrz nich może znajdować siew czasie pracy pompy pewna ilość powietrza ograniczona od dołu zwierciadłem przepompowywanej cieczy. Cel stosowania: - zmniejszenie pulsacji, -mniejszy pobór mocy (30%), -zwiększenie wydajności, -wyrównanie ciśnienia, - zabezpieczenie zaworu burtowego przed wybijaniem.
10............14. Pompy zębate i śrubowe. Pompy zębate należą do pomp wyporowych o obrotowym ruchu organy roboczego, czyli tzw. Pomp rotacyjnych. Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne dzielimy je na zębate z zazębieniem zewnętrznym i wewnętrznym. ( rys) W pompie o zazębieniu zewnętrznym dwa zazębiające się koła zębate, koło pędzące i koło pędzone osadzone są na wałkach wewnątrz korpusu pompy. Wychodzące z zazębienia zęby powodują zwiększenie się przestrzeni od strony ssawnej pompy, co pociąga za sobą zasysanie cieczy przez króciec ssawny. Część objętości zasysanej cieczy zabierana jest przez przestrzeń międzyzębną kolejno jednego i drugiego koła. Dawki cieczy przetłaczane pomiędzy kadłubem pompy i kołami zębatymi na zewnątrz tych kół, ostatecznie dostają się do przestrzeni tłocznej, w której wskutek wchodzenia kolejnych zębów w zazębienie następuje wytłaczanie pompowanej cieczy przez króciec tłoczny. Do zalet pomp zębatych nalezą: prostota konstrukcji, duża niezawodność działania, spokojna praca oraz możliwość bezpośredniego napędu silnikiem elektrycznym. Do wad: ograniczona wydajność i bardzo mała wysokość ssania. Objętość zasklepiona. Na pracę i sprawność pompy zębatej wpływa w znacznym stopniu zjawisko zasklepienia pewnej objętości cieczy w przestrzeni międzyzębnej. Objętość ta jest zmienna w czasie obrotu co powoduje zmniejszenie cis w obszarze zasklepienia. (rys) ząb koła napędzającego wchodząc w przypór w punkcie A odcina największą objętość VMAX która maleje do wartości VMIN w położeniu środkowym kół, następnie objętość ta wzrasta do poprzedniej wartości VMAX gdy dana para zębów wyzębia się. W czasie zmniejszania się objętości zamknięta ciecz jest stłaczana i wypierana do przestrzeni ssawnej lub tłocznej. Wzrost cis powoduje dodatkowe obciążenie łożysk. W czasie zwiększania się objętości występuje spadek cis powodujący powstawanie kawitacji, zaś w momencie wyzębienia się ciecz z komory ssawnej raptownie dopełnia otwierającą się przestrzeń zasklepioną co powoduje drgania i hałas. Sposoby likwidacji. Występujące zjawiska zmiany objętości i ciś w przestrzeni międzyzębnej mogą być zmniejszone lub usunięte przez: - maksymalne dopuszczalne zmniejszenie liczby przyporu ε (ε=l/p = linia przyporu/ podziałkę), - zastosowanie korekcji zębów,
11. .......-połączenie zasklepionej przestrzeni międzyzębnej z przestrzenią tłoczną lub ssawną za pomocą wyżłobień w pokrywach bocznych kadłuba pompy lub za pomocą kanalików łączących wzajemne sąsiednie wręby.(rys). w pompach zębatych o zazębieniu zewnętrznym są stosowane również zęby skośne (śrubowe) oraz zęby daszkowe. Współpracę tych zębów cechuję stopniowe wejście i wyjście z zazębienia - a nie jednocześnie na całej szerokości - dzięki czemu osiąga się jednostajną i cichą pracę zazębienia. Praktycznie nie występuje tu pulsacja wydajności ani zjawisko zasklepienia cieczy w przestrzeni międzyzębnej. W pompach o zębach skośnych powstają jednak siły wzdłużne, powodujące dociskanie kół do powierzchni bocznych kadłuba. Z tych względów stosuje się zęby daszkowe. Pompy śrubowe należą do grupy pomp wyporowych o obrotowym ruchu organu roboczego jakim są wirniki śrubowe. Ze względu na ich liczbę rozróżnia się pompy: jedno dwu, trzy, pięciowirnikowe. (rys) w pompach śrubowych przestrzeń ssawna oddzielona jest od przestrzeni tłocznej przez styk współpracujących ze sobą zwojów oraz styk walcowych powierzchni śrub ze ścianami kadłuba pompy. W pompach trójwirnikowych jeden wirnik o zębach wypukłych i szerokich jest wirnikiem pędzącym, sprzęgniętym bezpośrednio z silnikiem elektrycznym. Pozostałe wirniki są wirnikami pędzonymi i maja zęby wklęsłe i wąskie. Zassany czynnik przepływa z króćca ssawnego do przestrzeni międzyzębnych zwanych wrębami lub bruzdami które przy obracaniu się wirników, począwszy od czoła zasysania są stopniowo nimi zapełniane. Po obrocie wirnika o pewien kąt, bruzda minąwszy otwór ssawny zostaje odcięta od króćca ssawnego pompy. Na tym kończy się czynność zasysania. Dawki czynnika, który zapełnił odizolowane od siebie i ograniczone powierzchniami wirników i kadłuba bruzdy obu wirników, oddzielone są od komory ssawnej lecz na razie nie mają jeszcze połączenia z komorą tłoczną pompy. Przy dalszym obracaniu się wirników, wypełniający bruzdy czynnik przemieszcza się o pewien kąt, przy czym rozpoczyna się jego sprężanie, którego wartość przy określonych rodzajach wirników zależy od umieszczenia otworu tłocznego. Przy dalszych obrotach wirników czynnik zostaje wtłoczony do przewodu tłocznego.
12........15. Pompy z wirującymi cylindrami. Są to pompy wyporowe i w zasadzie należą do grupy pomp tłokowych. Ruch organu roboczego (tłoka względem cylindra) jest ruchem posuwisto zwrotnym, jednakże ruch obrotowy bloku cylindrowego pozwala zaliczyć te pompy do grupy wyporowych pomp rotacyjnych. Dzielimy je na: - wielotłokowe osiowe, - wielotłokowe promieniowe. Ze względu na zasadę działania wyrównamy pompy o stałej wydajności i o zmiennej wydajności. (rys) W pompie promieniowej z wirującymi cylindrami tłoki ślizgają się (są prowadzone) po wewnętrznej powierzchni kadłuba. Wprowadzając w ruch obrotowy blok cylindrowy pociąga za sobą tłoki które ślizgają się po prowadnicy wewnątrz kadłuba wykonują w czasie obrotu ruch posuwisto zwrotny w stosunku do bloku cylindrów. Teoretyczna wydajność pompy: QT=πd2/4 •2e•z•n, gdzie d- średnica cylindra, e - mimośrodowość, z liczba tłoków, b -prędkość obrotowa. (rys) W pompach typu osiowego cylindry w liczbie od 15 do 18 są usytuowane w kierunku osiowym w wirującym bloku cylindrowym. Trzony tłoków są naciskane przez tarczą ustawioną pod pewnym kątem do osi obrotów, powodując ich ruch postępowo zawrotny. Teoretyczna wydajność: QT=πd2/4 •z•D•tgγ•n, d- średnica tłoka, z- liczba tłoków, D -średnica osi tłoków, γ- kąt nachylenia tarczy, n -prędkość obrotowa wału. Zalety pomp wielotłoczkowych: -równomierna wydajność, -bezpośrednie sprzężenie z napędem, - zbędność zaworów dzięki zastosowaniu odpowiednich kanałów, - nie występuje konieczność stosowania napędu korbowego, gdyż ruch tłoczków odbywa się w wyniku działania sił odśrodkowych lub nacisku sprężyn, - wszystkie ruchome części pompy są smarowane cieczą pompowaną, - małe siły bezwładności (mała masa tłoczków), - możliwość dokładnej regulacji wydajności, - możliwość zmiennego kierunku przepływu pompowanego czynnika.
|
1....2. Rzeczywisty współ objętościowy λ sprężarki tłokowej. Czynniki eksploat wpływające na jego zmianę. 2...... 4. Chłodzenie na wykresach p-v i T-s. 3.....5. Smar sprężarek tłokowych, sposoby i stosowane oleje 4........6. Rozrząd sprężarek tłokowych zaw ssawny i tłoczny. 5.......7. Regulacja wydajności sprężarek tokowych 6...........9.Przepisy tow klasyf dotyczące syst spręż pow i sprężarek. 7.......10. Charakterystyki dławienia sprężarek wirowych. Współpraca z przewodami. 8. Wpływ nieszczelności zaworów na parametry pracy sprężarki tłokowej II stop. 8.......11. Pompowanie sprężarek wirowych. POMPY 12. Eżektory, inżektory. 9..........13. Cel stosowania powietrzników w pompach tłokowych. 10............14. Pompy zębate i śrubowe. 12........15. Pompy z wirującymi cylindrami.
1....2. Rzeczywisty współ objętościowy λ sprężarki tłokowej. Czynniki eksploat wpływające na jego zmianę.Rzeczywisty strumień objętości gazy płynącego przez sprężarkę jest mniejszy od strumienia objętości skokowej. Ujmuje to współczynnik objętości λ. Strumień objętości ( wydajności) z jednego cylindra przy jednostronnym zasysaniu gazu wynosi : V= λVs [m3/s] λ- wsp objętości, Vs -strumień objętości skokowej, ( Vs=Asn [m3/s] A-pole pow cylindra, s- skok tłoka, n- prędkość obrotowa). λ =λs+ λd+ λT+ λn gdzie: λs- współ przestrzeni szkodliwej, ujmuje zmniejszenie ilości zassanego gazu w skutek działania przestrzeni szkodliwej sprężarki λs=(Vs-a1)/ Vs [5-15%],λd- współ dławienia na ssaniu, strata powstała na skutek nieszczelności przewodu ssawnego co powoduje, że podczas zasysania panuje ciśnienie niższe od teoretycznego czyli zmniejsza ilość zasysanego gazu, λd=( Vs-b1)/ Vs=..(pss-Δ pss)/ pss,[3-7%] , λT - współ podgrzania, ujmuje stratę czynnika z powodu mniejszej ilości czynnika zasysanego na skutek wzrostu jego temperatury λT =V1/V2=..T1/T2 (1- pocz zasysania, 2- koniec zasysania) [4-10%], λn- współ nieszczelności na zaworach i pierścieniach λn=Qn/Qth [0,5 duże- 3% małe] Qn- wydajność rzeczyw z uwzględnieniem strat, Qth- wydajność sprężarki idealnie szczelnej. 3.sprężanie wielostopniowe. (rys)W miarę wzrostu sprężu ε=pt/ps wzrasta końcowa temperatura sprężonego czynnika. Przy ciśnieniu pt = 5,5 kG/cm2 temp końcowa czynnika wynosi 200*C, W praktyce max dopuszczalną temp sprężonego czynnika osiąga się przy sprężu 7-8%. Równocześnie ze wzrostem sprężu rośnie zużycie mocy i maleje współ objętościowy λ.dlatego by umożliwić sprężenie powietrza do ciśnień końcowych, wyższych niż wynika z wartości sprężu ε=7-8 stosuje się sprężanie wielostopniowe z międzystopniowym chłodzeniem sprężanego czynnika. Opis :tłok z 1 rusza w prawo. Czynnik pozostały z poprzedniego cyklu pracy o pp zawarty w przestrzeni szkodliwej VRI rozpręża się wzdłuż krzywej 4-1, gdy dojdzie do ps następuje zassanie powietrza 1-2 (izobara) następuje sprężanie politropowe 2-3 do pp
2......(ciśnienie pośrednie) tu pozostaje powietrze o VRI i pp. reszta powietrza dostaje się do chłodnicy międzystopniowej. Objętość ochłodzonego powietrza maleje wraz z obniżeniem jego temp 4-5. Rozprężenie powietrza z mniejszej objętości szkodliwej VRII o pt z poprzedniego cyklu 7-4, i zasysanie ochłodzonego 4-5 , sprężanie politropowe 5-6 , wytłaczanie izobary 6-7.Korzyści: *sprężanie na odcinkach 2 politrop 2-3 i 5-6 (zbliżone do korzystnego izotropowego).*zmniejszenie końcowej temp sprężania z T10 do T6.* lepsze wykorzystanie objętości cylindra 1-2>1-9.*oszczędność zużycia mocy 3-10-6-5-3 przy tym samym zakresie ciśnień Ciśnienie międzystopniowe pp wyznacza się z warunku najmniejszej pracy sprężania. Warunek ten jest spełniony gdy stosunki ciśnień w obu stopniach są sobie równe ε1= ε2 ,pp/ps=pt/pp, pp=√(pp pt) =..5,5 sprężarka II stop (pierw 3-go st sprężarka III stop). 4. Chłodzenie na wykresach p-v i T-s. (Wykres). Idealne, całkowite odprowadzenie ciepła na drodze 2-3 jest w praktyce nie możliwe jak również przeprowadzenie sprężania bez wymiany ciepła (adiabata) dokonane jest to według politropy jej wsp m zależy od rodzaju gazu, sposobu chłodzenia oraz prędkości obrotowej (czym większa jest ona tym zblizona jest przemiana do adiabaty bo występuje krótki okres wymiany ciepła). W początkowym okresie sprężu (lub końcowym rozprężania), kiedy czynnik jest stosunkowo chłodny, a ścianki cylindra rozgrzane ze względu na swą bezwładność cieplną, następuje przepływ ciepła od ścianek do gazu, natomiast w końcowym okresie sprężania (lub początkowym rozprężania) odwrotnie. Przepływ wody chłodzącej sprężarkę powinien być utrzymany w takim natężeniu by temp na przewodzie wylotowym wody chłodzącej zawierała się w granicach 25 -350C. Dobre chłodzenie powinno zapewniać utrzymanie w procesie sprężania temp nie przekraczają 2000C. Podczas eksploatacji sprężarki na jej ściankach chłodnicy powietrza na skutek parowania cieczy osadza się kamień kotłowy. Intensywność osadzania się kamienia zależy od rodzaju wody, zasolenia i temp wody chłodzącej. Osadzony na ściankach kamień kotłowy osłabia sprawność chłodzenia co powoduje spadek wydajności.
3.....5. Smar sprężarek tłokowych, sposoby i stosowane oleje. Zadania smarowania:* zmniejszenie wartości wsp. tarcia współpracujących elementów sprężarki, zmniejszenie intensywności ich zużycia. *odprowadzenie ciepła wydzielonego podczas tarcia. *zwiększenie szczelności przestrzeni roboczej.* olej może służyć jako czynnik roboczy w układach regulacji wydajności. Smarowanie sprężarek: *obieg wymuszony- ciśnieniowy (Sulzer c 28) wszystkie łożyska są ślizgowe i są smar pod ciśnieniem. Olej jest doprowadzony do łożysk głównych wału korbowego dalej przepływa w korbowodach do łożysk sworzniowych. Olej jest transportowany p-pą zębatą napędzaną od wału korbowego sprężarki, który napędzany jest silnikiem elektr.* Smarowanie rozbryzgowe- mgłą olejową ( małe sprężarki) * smarowanie lubrykatorowe- tuleje cylindrowe. Parametry oleju: w układach smarowania sprężarek tłokowych stosuje się ten sam olej do smarowania gładzi cylindrowej i łożysk, posiadający dobre właściwości smarne w wysokich temp.(mineralny nie tłusty pozbawiony zw asfaltowo żywicznych) *temp zapłonu pow 200*C * lepkość 50*C =60-110 Cst dla II stop, 50*C= 90-190 Cst dla III sto, *TBN max 0,20 mg KOH/g, *odczyn obojętny, *zaw wody <0,1%, *zaw popiołów <0,02%, *asfaltów 0%, *pozost po koksowaniu <0,035%, *zaw stałych ciał obcych <0,01%, temp krzepnięcia <+5*C9 (wyłączone nad dłuższy okres), <0*C (w warunkach zimowych). Jeżeli sprężarka jest tlenowa do smarowania stosuje się wodę destylowaną z gliceryną, natomiast jeśli jest do chloru stosuje się kwas siarkowy. Nie można mieszać olejów i należy pamiętać o stosowaniu innych olejów do sprężarek chłodniczych. Przy ciś pow 400 bar gęst pow =gęst oleju stosuje się wówczas mieszaninę 20% oleju mineralnego i 80% gliceryny. Zalecane jest w warunkach normalnych, ciężkich jak i tropikalnych stosowanie olejów extra 11 U oraz Mobil Oil Extra Heavy- 8,9*E, Shell Talpa Oil 30 o lepkości 13,5*E zwłaszcza w war tropikalnych. Olej o lepkości pow 10*E należy stosować w wysokich temp otoczenia pow 50*C.
4........6. Rozrząd sprężarek tłokowych zaw ssawny i tłoczny. Zawory stosowane w sprężarkach są zaworami samoczynnego rozrządu, to znaczy otwierają się i zamykają pod wpływem różnicy ciśnień działających na element roboczy zaworu. Zawór powinien być zaprojektowany aby aby zachodziła zależność fs Cs=F Cśr gdzie: fs -pole pow wszystkich szczelin, Cs -prędkość gazu, F- pow robocza tłoka, Cśr- śred prędkość tłoka.(wykr)A- rozpr gazu z przestrz szkodliwej, A'-B'- otwarcie zaworu ssawnego, Ss-ssanie(czas pełnego otwarcia), C'-D'- otw zaworu tłocznego, St- tłoczenie (czas pełnego otwarcia) *zawory płytkowe pierścieniowe-są one najbardziej rozpowszechnione, w których elementem roboczym jest pojedyncza płytka pierścieniowa lub kilka koncentrycznie rozmieszczonych pierścieni, różnią się te zawory liczbą kanałów przelotowych od 1-5. (rys). Płytki pierścieniowe mają grubość 0,43-3 mm, są wykonywane ze stali węgl o wysokiej jakości , lub stali stop chromoniklowej. Gniazda i zderzaki wykonuje się ze stali lub żeliwa szarego. Podstawowym warunkiem niezawodnej pracy i sprawności zaworu jest jego szczelność, która zależy od gładkości i stanu płytki oraz przylgni gniazda zaworowego. Sprężyna- wpływa na λn przyśpiesza zamk zaw , płytka nie uderza o zderzaki i nie ulega przyssaniu .Pomimo zastosowania różnych zabezpieczę zdarzają się pęknięcia płytek zaworowych spowodowane głównie zassaniem oleju lub ciekłego czynnika chłodzącego spręż. Wpływa to na zmniejszenie wydajności i objawia się wzrostem temp głowicy na cylindrze z uszkodzoną płytką. *zawory językowe- są stosowane w sprężarkach małych. Gniazdo wykonane jest w płycie zaworowej, utwierdzone jednostronnie o grubości języka 0,1-0,4 mm wykonanych ze stali sprężystej.(rys).
5.......7. Regulacja wydajności sprężarek tokowych. W sprężarkach regulujemy strumień objętości (wydajności), dostosowując go zapotrzebowania. 1Sprężarkę można regulować w sposób ciągły: *przez zmianę prędkości obrotowej- jest to najekonomiczniejszy sposób, można łatwo go regulować przy napędzie silnika spalinowego lub sil prądu stałego. *przez dławienie gazu w rurociągu ssawnym- prosty sposób regulacji, ale nieekonomiczny stosowany głównie w małych spręż. Zmniejsza on ciśnienie na ssaniu, a tym samym strumień mas płynących przez sprężarkę. *(wykr1) przez zmianę wielkości przestrzeni szkodliwej- przyłączenie dodatkowej przestrzeni szkodliwej, wpływa to na zmniejszenie wsp. objętościowego λ. *(wykr 2) przez otwieranie zaworów ssawnych podczas części suwu sprężania -po zakończeniu suwu zasysania zawory ssawne są nadal otwarte i część zasysanego powietrza wytłaczana zostaje z powrotem do króćca ssawnego. *(rys 3)przez wytłoczenie części lub całości gazu z tłoczenia na ssanie- sposób nieekonomiczny stosowany w małych sprężarkach. Króciec ssawny i tłoczny połączone są przewodem z zaworem , który regulowany jest przepływem gazu do rur tłocznego. 2 Regulacja w sposób ciągły: * przez skokową zmianę prędk obr -silniki dwubiegowe. *(wykr 4) prez okresowe wyłączenie sprężarki- sterowany presostatem. *(wykr 5)okresowe otwarcie zaw ssawnych- otwarcie zaworów, gdy ciś w sieci osiągnie żądaną wartość oraz zamknięciu się ich po spadku ciś o 10-15%. Należy równocześnie otwierać zaw wszystkich stopni.* wyłączenie z pracy cylindrów- stosowany w spręż z cylindrami pracującymi równolegle. Np. prze otwarcie zaw ssawnych. Wszystkie sposoby regulacji z wyjątkiem zmiany prędkości obr umożliwiają zmianę strumienia w zakresie mniejszym od znamionowego. Regulacja może być ręczna lub autom na zmianę ciśnienia i temperat (spręż chłodnicze).
6...........9.Przepisy tow klasyf dotyczące syst spręż pow i sprężarek. *Wg PRS na statkach o nieograniczonym rejonie żeglugi liczba głównych spręż powietrza rozruchowego powinna być nie mniejsza od 2, przy czym jedna z nich może być spręż pobierająca napęd od SG. *W razie awarii spręż o największej wydaj, wydajność pozostałych powinna być wystarczająca do napełnienia w ciągu 1 godz zb powietrza rozruchowego SG. * W razie awarii przepisy wymagają uruchomienia gł spręż rozruchowych w czasie nie dłuższym niż 1 godz na statku pozbawionym całkowicie zarówno powietrza rozruchowego w butlach jak i innego źródła energii. Do tego celu może służyć sprężarka ręczna lub spalinowy zespół spręż z rozruchem ręcznym. *nadzorowi towarzystwa kl podlegają już w czasie budowy spręż pow, z wyjątkiem napędzanych ręcznie, jak również spręż czynników chłodniczych. * Przykładowo zatwierdzeniu przez PRS podlegają mn rysunki: zestawieniowe produkowanej sprężarki, wałów korbowych, kół zębatych, przekładni reduk, sprzęgieł, zestawieniowe wirników, elementów spawanych. * Przepisy PRS stawiają również wymagania materiałowe: wału korbowego (stal kuta, żeliwo, staliwo), korbowodu, trzonu tłokowego(stal kuta),tłoka (stal kuta, żeliwo, staliwo, stopy miedzi i aluminium), bloku cylindrowego, głowic cylindra (żeliwo, staliwo),tulei cylindrowych (żeliwo). *PRS wymaga aby spręż i ich urządzenia napędowe były przystosowane do długotrwałej pracy przy pełnym obciążeniu, a każdy stopień sprężania powinien mieć zaw bezpieczeństwa (otw 1,1 ciś nom). * Jeżeli objętość skrzyni korbowej sprężarki przekracza 0,5 m3 - zaw bezpieczeństwa. * Temp powietrza przy wylocie z chłodnicy nie większa niż 90*C, ponadto sygnalizacja przy 120 +/- 5*C. * Zabezpieczenie chłodnic- w razie pęknięcia rurki ujście pow na zewnątrz. *Króćce wlotowe pow- filtry, przy wylocie pomiary temp i ciś, pomiar ciś na każdym stopniu. * W spręż chłodniczych po stronie tłocznej, między cylindrami a zaw odcinającym- zaw bezpieczeństwa przepuszczający czynnik chłodniczy na stronę ssawną. * W ramach przeglądów kl.: co 1 rok- próby działania spręż. Co 4 lata oględziny cylindrów, wału korbowego, łożysk gł, głowic cylindrów i zaworów. Co 12 lat- próby hydrauliczne chłodnic powietrza. *Zbiornik spręż pow- dwie butle na potrzeby SG, 1 lub 2 butle dla SP. Pojemność butli dla silników 12 rozruchów dla nie nawrotnych 6. *Butle powinny być tak połączone aby była możliwość ładowania butli SP z butli SG .
7.......10. Charakterystyki dławienia sprężarek wirowych. Współpraca z przewodami. Aby wyznaczyć krzywą dławienia dla wartości ssania sprężarki wirowej należy od funkcji HT∞ =f(Q) -dla nieskończonej ilości łopatek odjąć straty HT=f(Q) - dla skończonej ilości łopatek β=900 wygiętych do tyłu. H1=f(Q) -straty tarcia zmiany kierunku ruchu na ciśnienie. H2=f(Q) -straty uderzeń podczas wejścia na łopatki wirnika i kierownicy (wyk). Siecią nazywa się całokształt urządzeń, przez które przepływa sprężony gaz. Każda sieć charakteryzuje się zależnością między strumieniem objętości V'' lub m'' -masy, a różnicą ciśnienia Δp która musi zapewnić przepływ. Najczęściej spotykane charakterystyki sieci są proporcjonalne do kwadratu przepływu objętości Δp=cV2, c -stała dla danej sieci. Jeżeli w układzie Δp-V'' naniesie się char maszyny sprężającej (dławienia) i char sieci to pkt A jest jedynym możliwym pkt współpracy (wyk). Zmianę pkt można uzyskać tylko przez zmianę char sieci lub przejście na inną char sprężarki np. zwiększenie strumienia objętości z VA'' na VB'' przez zwiększenie prędkości obrotowej lub zmniejszenie przez wstawienie do sieci dodatkowego oporu, który spowoduje zmianę char sieci z I na II. 8. Wpływ nieszczelności zaworów na parametry pracy sprężarki tłokowej II stop. 1.Uszkodzony zawór ssawny I stopnia:* spadek temp na ssaniu I stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 2 Uszkodzony zawór ssawny II stop: *spadek temp na ssaniu II stop, *spadek ciśnienia końcowego. 3 Uszkodzony zawór tłoczny I stop: * spadek temp tłoczenia I stop * wzrost temp tłoczenia II stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 4 Uszkodzony zawór tłoczny II stop: *wzrost temp tłoczenie I stop. *spadek temp tłoczenia II stop. *wzrost ciśnienia międzystopniowego.
8.......11. Pompowanie sprężarek wirowych. (wyk) char zmienia się wraz z obrotami im mniejsze obroty tym bardziej przesuwa się w dół. Jeżeli krzywe dławienia rurociągu i krzywa przełykowości (ilości zapotrzebowanego powietrza potrzebnego do spalania dawki paliwa) przecinają się w jednym pkt to nie występuje zjawisko pompowania (dochodzi do pompażu), które jest cofaniem się powietrza z zbiornika na wirnik sprężarki. To cofanie odbywa się z dużą częstotliwością pulsacji (im większa sieć tym pulsacja jest mniejsza) i wówczas powstaje charakterystyczne wycie turbiny. Powoduje to pogorszenie sprawności sprężarki i spadek ciśnienia wytwarzanego przez niż, które staje się niższe od ciśnienia w sieci (cofanie się powietrza do sieci i ładowanie jej przez sprężarkę). W sprężarkach promieniowych już nieznaczne powiększenie strumienia objętości powoduje przesunięcie pkt pracy w prawo do granicy pompowania, w maszynach osiowych trzeba dokonać znacznie większego przesunięcia aby wyprowadzić maszynę z pompowania. Pompowanie przez zanurzenie śruby. Wolniejsze obroty śruby, maleje zapotrzebowanie na powietrze, rośnie ciśnienie w zbiornikach i następuje cofanie się go na wirnik (sprężarka nie zmniejszy szybko swoich obrotów) i pcha dalej ilość powietrza, które zostanie odbierane przy wynurzeniu śruby - większe obroty potrzeba więcej powietrza. Pompaż powoduje: -brudny filtr sprężarki, -brudne kratki zabezpieczające przed turbina, -brudne zawory harmonijkowe. Zapobieganie: - upuszczanie powietrza. POMPY 12. Eżektory, inżektory. Strumienicą nazywamy przyrząd lub urządzenie do zasysania i podnoszenia ośrodków płynnych lub mieszanin płynów z ciałami stałymi dzięki zjawisku Venturiego, występującego w zwężce zasilanej cieczą, gazem lub parą. Strumienice dzielimy na dwie grupy, eżektory i inżektory, w zależności od tego czy zadaniem ich jest zasysanie medium z pewnej przestrzeni, czy też wtłaczanie. Eżektory służą najczęściej do zasysania medium z obszaru o dowolnym ciśnieniu i podnoszeniu go do obszaru o ciśnieniu atmosferycznym lub niewiele wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Inżektory służą wtłaczania cieczy, gazu lub pary do obszaru o ciś wyższym niż cis atmosferyczne np. do kotła parowego.
9...........(rys) Zasada działania tej pompy strumieniowej (przyrząd zweżkowy) polega na tym, że czynnik roboczy, którym najczęściej jest para lub woda, przepływając przez dyszę polega przemianie polegającej na spadku ciś przy jednoczesnym wzroście prędkości. Strumień czynnika roboczego, wypływając z dużą prędkością z dyszy porywa za sobą czynnik znajdujący się komorze otaczającej dyszę i w nasadzie ssawnej, w skutek czego w komorze tej ciśnienie spadnie i nastąpi proces zasysania wody lub powietrza przez nasadę ssącą. Istotne cechy pomp strumieniowych to brak w nich jakichkolwiek elementów ruchomych oraz mieszanie się czynnika roboczego z czynnikiem zasysanym. O ile pierwsza z cech jest zaletą tego typu pomp to druga stanowi o znacznym ograniczeniu ich zastosowania. 13. Cel stosowania powietrzników w pompach tłokowych. (rys) Wyznaczenie objętości powietrznika: VP- objętość powietrznika, F- powierzchnia, c- prędkość, x- droga, r- promień (ramie korby), l -długość korbowodu, VF -objętość fluktuacyjna. Q=F•c, c= dx/dt, x=r(1-cosα)±(1-l √(1-λ2sin2α)) , λ=r/l, dα/dt =ω, dx/dα =rsinα, c=dx/dα • dα/dt => c=rωsinα, QCH=Frωsinα, QŚR=Frn/30, dVF=QCHdt-QŚRdt, dVF=(Frωsinα -Frn/30)dt, ω=dα/dt =πn/30 =>dt=30/πn •dα, dVF=Fr(πn/30 •sinα- n/30) 30/πn •dα, dVF=Fr(sinα-1/π)dα, dVF=0 gdy sinα-1/π =0, stąd: αA=18034', αB=161026', VF=∫αAαB Fr(sinα-1/π)dα =Fr(-cosα-α/π) IαAαB=1,102Fr ≈0,55Fs. Aby powietrznik pracował poprawnie jego objętość musi wynosić: VF=0,55 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych jednostronnego działania, VF=0,21 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych dwustronnego działania. Powietrzniki - są zbiornikami wyrównawczymi włączonymi pomiędzy rurociąg a cylinder pompy tłokowej. Zostały one tak ukształtowane, że wewnątrz nich może znajdować siew czasie pracy pompy pewna ilość powietrza ograniczona od dołu zwierciadłem przepompowywanej cieczy. Cel stosowania: - zmniejszenie pulsacji, -mniejszy pobór mocy (30%), -zwiększenie wydajności, -wyrównanie ciśnienia, - zabezpieczenie zaworu burtowego przed wybijaniem.
10............14. Pompy zębate i śrubowe. Pompy zębate należą do pomp wyporowych o obrotowym ruchu organy roboczego, czyli tzw. Pomp rotacyjnych. Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne dzielimy je na zębate z zazębieniem zewnętrznym i wewnętrznym. ( rys) W pompie o zazębieniu zewnętrznym dwa zazębiające się koła zębate, koło pędzące i koło pędzone osadzone są na wałkach wewnątrz korpusu pompy. Wychodzące z zazębienia zęby powodują zwiększenie się przestrzeni od strony ssawnej pompy, co pociąga za sobą zasysanie cieczy przez króciec ssawny. Część objętości zasysanej cieczy zabierana jest przez przestrzeń międzyzębną kolejno jednego i drugiego koła. Dawki cieczy przetłaczane pomiędzy kadłubem pompy i kołami zębatymi na zewnątrz tych kół, ostatecznie dostają się do przestrzeni tłocznej, w której wskutek wchodzenia kolejnych zębów w zazębienie następuje wytłaczanie pompowanej cieczy przez króciec tłoczny. Do zalet pomp zębatych nalezą: prostota konstrukcji, duża niezawodność działania, spokojna praca oraz możliwość bezpośredniego napędu silnikiem elektrycznym. Do wad: ograniczona wydajność i bardzo mała wysokość ssania. Objętość zasklepiona. Na pracę i sprawność pompy zębatej wpływa w znacznym stopniu zjawisko zasklepienia pewnej objętości cieczy w przestrzeni międzyzębnej. Objętość ta jest zmienna w czasie obrotu co powoduje zmniejszenie cis w obszarze zasklepienia. (rys) ząb koła napędzającego wchodząc w przypór w punkcie A odcina największą objętość VMAX która maleje do wartości VMIN w położeniu środkowym kół, następnie objętość ta wzrasta do poprzedniej wartości VMAX gdy dana para zębów wyzębia się. W czasie zmniejszania się objętości zamknięta ciecz jest stłaczana i wypierana do przestrzeni ssawnej lub tłocznej. Wzrost cis powoduje dodatkowe obciążenie łożysk. W czasie zwiększania się objętości występuje spadek cis powodujący powstawanie kawitacji, zaś w momencie wyzębienia się ciecz z komory ssawnej raptownie dopełnia otwierającą się przestrzeń zasklepioną co powoduje drgania i hałas. Sposoby likwidacji. Występujące zjawiska zmiany objętości i ciś w przestrzeni międzyzębnej mogą być zmniejszone lub usunięte przez: - maksymalne dopuszczalne zmniejszenie liczby przyporu ε (ε=l/p = linia przyporu/ podziałkę), - zastosowanie korekcji zębów,
11. .......-połączenie zasklepionej przestrzeni międzyzębnej z przestrzenią tłoczną lub ssawną za pomocą wyżłobień w pokrywach bocznych kadłuba pompy lub za pomocą kanalików łączących wzajemne sąsiednie wręby.(rys). w pompach zębatych o zazębieniu zewnętrznym są stosowane również zęby skośne (śrubowe) oraz zęby daszkowe. Współpracę tych zębów cechuję stopniowe wejście i wyjście z zazębienia - a nie jednocześnie na całej szerokości - dzięki czemu osiąga się jednostajną i cichą pracę zazębienia. Praktycznie nie występuje tu pulsacja wydajności ani zjawisko zasklepienia cieczy w przestrzeni międzyzębnej. W pompach o zębach skośnych powstają jednak siły wzdłużne, powodujące dociskanie kół do powierzchni bocznych kadłuba. Z tych względów stosuje się zęby daszkowe. Pompy śrubowe należą do grupy pomp wyporowych o obrotowym ruchu organu roboczego jakim są wirniki śrubowe. Ze względu na ich liczbę rozróżnia się pompy: jedno dwu, trzy, pięciowirnikowe. (rys) w pompach śrubowych przestrzeń ssawna oddzielona jest od przestrzeni tłocznej przez styk współpracujących ze sobą zwojów oraz styk walcowych powierzchni śrub ze ścianami kadłuba pompy. W pompach trójwirnikowych jeden wirnik o zębach wypukłych i szerokich jest wirnikiem pędzącym, sprzęgniętym bezpośrednio z silnikiem elektrycznym. Pozostałe wirniki są wirnikami pędzonymi i maja zęby wklęsłe i wąskie. Zassany czynnik przepływa z króćca ssawnego do przestrzeni międzyzębnych zwanych wrębami lub bruzdami które przy obracaniu się wirników, począwszy od czoła zasysania są stopniowo nimi zapełniane. Po obrocie wirnika o pewien kąt, bruzda minąwszy otwór ssawny zostaje odcięta od króćca ssawnego pompy. Na tym kończy się czynność zasysania. Dawki czynnika, który zapełnił odizolowane od siebie i ograniczone powierzchniami wirników i kadłuba bruzdy obu wirników, oddzielone są od komory ssawnej lecz na razie nie mają jeszcze połączenia z komorą tłoczną pompy. Przy dalszym obracaniu się wirników, wypełniający bruzdy czynnik przemieszcza się o pewien kąt, przy czym rozpoczyna się jego sprężanie, którego wartość przy określonych rodzajach wirników zależy od umieszczenia otworu tłocznego. Przy dalszych obrotach wirników czynnik zostaje wtłoczony do przewodu tłocznego.
12........15. Pompy z wirującymi cylindrami. Są to pompy wyporowe i w zasadzie należą do grupy pomp tłokowych. Ruch organu roboczego (tłoka względem cylindra) jest ruchem posuwisto zwrotnym, jednakże ruch obrotowy bloku cylindrowego pozwala zaliczyć te pompy do grupy wyporowych pomp rotacyjnych. Dzielimy je na: - wielotłokowe osiowe, - wielotłokowe promieniowe. Ze względu na zasadę działania wyrównamy pompy o stałej wydajności i o zmiennej wydajności. (rys) W pompie promieniowej z wirującymi cylindrami tłoki ślizgają się (są prowadzone) po wewnętrznej powierzchni kadłuba. Wprowadzając w ruch obrotowy blok cylindrowy pociąga za sobą tłoki które ślizgają się po prowadnicy wewnątrz kadłuba wykonują w czasie obrotu ruch posuwisto zwrotny w stosunku do bloku cylindrów. Teoretyczna wydajność pompy: QT=πd2/4 •2e•z•n, gdzie d- średnica cylindra, e - mimośrodowość, z liczba tłoków, b -prędkość obrotowa. (rys) W pompach typu osiowego cylindry w liczbie od 15 do 18 są usytuowane w kierunku osiowym w wirującym bloku cylindrowym. Trzony tłoków są naciskane przez tarczą ustawioną pod pewnym kątem do osi obrotów, powodując ich ruch postępowo zawrotny. Teoretyczna wydajność: QT=πd2/4 •z•D•tgγ•n, d- średnica tłoka, z- liczba tłoków, D -średnica osi tłoków, γ- kąt nachylenia tarczy, n -prędkość obrotowa wału. Zalety pomp wielotłoczkowych: -równomierna wydajność, -bezpośrednie sprzężenie z napędem, - zbędność zaworów dzięki zastosowaniu odpowiednich kanałów, - nie występuje konieczność stosowania napędu korbowego, gdyż ruch tłoczków odbywa się w wyniku działania sił odśrodkowych lub nacisku sprężyn, - wszystkie ruchome części pompy są smarowane cieczą pompowaną, - małe siły bezwładności (mała masa tłoczków), - możliwość dokładnej regulacji wydajności, - możliwość zmiennego kierunku przepływu pompowanego czynnika. |
2. Rzeczywisty współ objętościowy λ sprężarki tłokowej. Czynniki eksploat wpływające na jego zmianę. Rzeczywisty strumień objętości gazy płynącego przez sprężarkę jest mniejszy od strumienia objętości skokowej. Ujmuje to współczynnik objętości λ. Strumień objętości ( wydajności) z jednego cylindra przy jednostronnym zasysaniu gazu wynosi : V= λVs [m3/s] λ- wsp objętości, Vs -strumień objętości skokowej, ( Vs=Asn [m3/s] A-pole pow cylindra, s- skok tłoka, n- prędkość obrotowa). λ =λs+ λd+ λT+ λn gdzie: λs- współ przestrzeni szkodliwej, ujmuje zmniejszenie ilości zassanego gazu w skutek działania przestrzeni szkodliwej sprężarki λs=(Vs-a1)/ Vs [5-15%],λd- współ dławienia na ssaniu, strata powstała na skutek nieszczelności przewodu ssawnego co powoduje, że podczas zasysania panuje ciśnienie niższe od teoretycznego czyli zmniejsza ilość zasysanego gazu, λd=( Vs-b1)/ Vs=..(pss-Δ pss)/ pss,[3-7%] , λT - współ podgrzania, ujmuje stratę czynnika z powodu mniejszej ilości czynnika zasysanego na skutek wzrostu jego temperatury λT =V1/V2=..T1/T2 (1- pocz zasysania, 2- koniec zasysania) [4-10%], λn- współ nieszczelności na zaworach i pierścieniach λn=Qn/Qth [0,5 duże- 3% małe] Qn- wydajność rzeczyw z uwzględnieniem strat, Qth- wydajność sprężarki idealnie szczelnej. 3.sprężanie wielostopniowe.(rys)W miarę wzrostu sprężu ε=pt/ps wzrasta końcowa temperatura sprężonego czynnika. Przy ciśnieniu pt = 5,5 kG/cm2 temp końcowa czynnika wynosi 200*C, W praktyce max dopuszczalną temp sprężonego czynnika osiąga się przy sprężu 7-8%. Równocześnie ze wzrostem sprężu rośnie zużycie mocy i maleje współ objętościowy λ.dlatego by umożliwić sprężenie powietrza do ciśnień końcowych, wyższych niż wynika z wartości sprężu ε=7-8 stosuje się sprężanie wielostopniowe z międzystopniowym chłodzeniem sprężanego czynnika. Opis :tłok z 1 rusza w prawo. Czynnik pozostały z poprzedniego cyklu pracy o pp zawarty w przestrzeni szkodliwej VRI rozpręża się wzdłuż krzywej 4-1, gdy dojdzie do ps następuje zassanie powietrza 1-2 (izobara) następuje sprężanie politropowe 2-3 do pp (ciśnienie pośrednie) tu pozostaje powietrze o VRI i pp. reszta powietrza dostaje się do chłodnicy międzystopniowej. Objętość ochłodzonego powietrza maleje wraz z obniżeniem jego temp 4-5. Rozprężenie powietrza z mniejszej objętości szkodliwej VRII o pt z poprzedniego cyklu 7-4, i zasysanie ochłodzonego 4-5 , sprężanie politropowe 5-6 , wytłaczanie izobary 6-7.Korzyści: *sprężanie na odcinkach 2 politrop 2-3 i 5-6 (zbliżone do korzystnego izotropowego).*zmniejszenie końcowej temp sprężania z T10 do T6.* lepsze wykorzystanie objętości cylindra 1-2>1-9.*oszczędność zużycia mocy 3-10-6-5-3 przy tym samym zakresie ciśnień Ciśnienie międzystopniowe pp wyznacza się z warunku najmniejszej pracy sprężania. Warunek ten jest spełniony gdy stosunki ciśnień w obu stopniach są sobie równe ε1= ε2 ,pp/ps=pt/pp, pp=√(pp pt) =..5,5 sprężarka II stop (pierw 3-go st sprężarka III stop). 4. Chłodzenie na wykresach p-v i T-s. (Wykres). Idealne, całkowite odprowadzenie ciepła na drodze 2-3 jest w praktyce nie możliwe jak również przeprowadzenie sprężania bez wymiany ciepła (adiabata) dokonane jest to według politropy jej wsp m zależy od rodzaju gazu, sposobu chłodzenia oraz prędkości obrotowej (czym większa jest ona tym zblizona jest przemiana do adiabaty bo występuje krótki okres wymiany ciepła). W początkowym okresie sprężu (lub końcowym rozprężania), kiedy czynnik jest stosunkowo chłodny, a ścianki cylindra rozgrzane ze względu na swą bezwładność cieplną, następuje przepływ ciepła od ścianek do gazu, natomiast w końcowym okresie sprężania (lub początkowym rozprężania) odwrotnie. Przepływ wody chłodzącej sprężarkę powinien być utrzymany w takim natężeniu by temp na przewodzie wylotowym wody chłodzącej zawierała się w granicach 25 -350C. Dobre chłodzenie powinno zapewniać utrzymanie w procesie sprężania temp nie przekraczają 2000C. Podczas eksploatacji sprężarki na jej ściankach chłodnicy powietrza na skutek parowania cieczy osadza się kamień kotłowy. Intensywność osadzania się kamienia zależy od rodzaju wody, zasolenia i temp wody chłodzącej. Osadzony na ściankach kamień kotłowy osłabia sprawność chłodzenia co powoduje spadek wydajności. 5. Smar sprężarek tłokowych, sposoby i stosowane oleje. Zadania smarowania:* zmniejszenie wartości wsp. tarcia współpracujących elementów sprężarki, zmniejszenie intensywności ich zużycia. *odprowadzenie ciepła wydzielonego podczas tarcia. *zwiększenie szczelności przestrzeni roboczej.* olej może służyć jako czynnik roboczy w układach regulacji wydajności. Smarowanie sprężarek: *obieg wymuszony- ciśnieniowy (Sulzer c 28) wszystkie łożyska są ślizgowe i są smar pod ciśnieniem. Olej jest doprowadzony do łożysk głównych wału korbowego dalej przepływa w korbowodach do łożysk sworzniowych. Olej jest transportowany p-pą zębatą napędzaną od wału korbowego sprężarki, który napędzany jest silnikiem elektr.* Smarowanie rozbryzgowe- mgłą olejową ( małe sprężarki) * smarowanie lubrykatorowe- tuleje cylindrowe. Parametry oleju: w układach smarowania sprężarek tłokowych stosuje się ten sam olej do smarowania gładzi cylindrowej i łożysk, posiadający dobre właściwości smarne w wysokich temp.(mineralny nie tłusty pozbawiony zw asfaltowo żywicznych) *temp zapłonu pow 200*C * lepkość 50*C =60-110 Cst dla II stop, 50*C= 90-190 Cst dla III sto, *TBN max 0,20 mg KOH/g, *odczyn obojętny, *zaw wody <0,1%, *zaw popiołów <0,02%, *asfaltów 0%, *pozost po koksowaniu <0,035%, *zaw stałych ciał obcych <0,01%, temp krzepnięcia <+5*C9 (wyłączone nad dłuższy okres), <0*C (w warunkach zimowych). Jeżeli sprężarka jest tlenowa do smarowania stosuje się wodę destylowaną z gliceryną, natomiast jeśli jest do chloru stosuje się kwas siarkowy. Nie można mieszać olejów i należy pamiętać o stosowaniu innych olejów do sprężarek chłodniczych. Przy ciś pow 400 bar gęst pow =gęst oleju stosuje się wówczas mieszaninę 20% oleju mineralnego i 80% gliceryny. Zalecane jest w warunkach normalnych, ciężkich jak i tropikalnych stosowanie olejów extra 11 U oraz Mobil Oil Extra Heavy- 8,9*E, Shell Talpa Oil 30 o lepkości 13,5*E zwłaszcza w war tropikalnych. Olej o lepkości pow 10*E należy stosować w wysokich temp otoczenia pow 50*C. 6. Rozrząd sprężarek tłokowych zaw ssawny i tłoczny. Zawory stosowane w sprężarkach są zaworami samoczynnego rozrządu, to znaczy otwierają się i zamykają pod wpływem różnicy ciśnień działających na element roboczy zaworu. Zawór powinien być zaprojektowany aby aby zachodziła zależność fs Cs=F Cśr gdzie: fs -pole pow wszystkich szczelin, Cs -prędkość gazu, F- pow robocza tłoka, Cśr- śred prędkość tłoka.(wykr)A- rozpr gazu z przestrz szkodliwej, A'-B'- otwarcie zaworu ssawnego, Ss-ssanie(czas pełnego otwarcia), C'-D'- otw zaworu tłocznego, St- tłoczenie (czas pełnego otwarcia) *zawory płytkowe pierścieniowe-są one najbardziej rozpowszechnione, w których elementem roboczym jest pojedyncza płytka pierścieniowa lub kilka koncentrycznie rozmieszczonych pierścieni, różnią się te zawory liczbą kanałów przelotowych od 1-5. (rys). Płytki pierścieniowe mają grubość 0,43-3 mm, są wykonywane ze stali węgl o wysokiej jakości , lub stali stop chromoniklowej. Gniazda i zderzaki wykonuje się ze stali lub żeliwa szarego. Podstawowym warunkiem niezawodnej pracy i sprawności zaworu jest jego szczelność, która zależy od gładkości i stanu płytki oraz przylgni gniazda zaworowego. Sprężyna- wpływa na λn przyśpiesza zamk zaw , płytka nie uderza o zderzaki i nie ulega przyssaniu .Pomimo zastosowania różnych zabezpieczę zdarzają się pęknięcia płytek zaworowych spowodowane głównie zassaniem oleju lub ciekłego czynnika chłodzącego spręż. Wpływa to na zmniejszenie wydajności i objawia się wzrostem temp głowicy na cylindrze z uszkodzoną płytką. *zawory językowe- są stosowane w sprężarkach małych. Gniazdo wykonane jest w płycie zaworowej, utwierdzone jednostronnie o grubości języka 0,1-0,4 mm wykonanych ze stali sprężystej.(rys). 7. Regulacja wydajności sprężarek tokowych. W sprężarkach regulujemy strumień objętości (wydajności), dostosowując go zapotrzebowania. 1Sprężarkę można regulować w sposób ciągły: *przez zmianę prędkości obrotowej- jest to najekonomiczniejszy sposób, można łatwo go regulować przy napędzie silnika spalinowego lub sil prądu stałego. *przez dławienie gazu w rurociągu ssawnym- prosty sposób regulacji, ale nieekonomiczny stosowany głównie w małych spręż. Zmniejsza on ciśnienie na ssaniu, a tym samym strumień mas płynących przez sprężarkę. *(wykr1) przez zmianę wielkości przestrzeni szkodliwej- przyłączenie dodatkowej przestrzeni szkodliwej, wpływa to na zmniejszenie wsp. objętościowego λ. *(wykr 2) przez otwieranie zaworów ssawnych podczas części suwu sprężania -po zakończeniu suwu zasysania zawory ssawne są nadal otwarte i część zasysanego powietrza wytłaczana zostaje z powrotem do króćca ssawnego. *(rys 3)przez wytłoczenie części lub całości gazu z tłoczenia na ssanie- sposób nieekonomiczny stosowany w małych sprężarkach. Króciec ssawny i tłoczny połączone są przewodem z zaworem , który regulowany jest przepływem gazu do rur tłocznego. 2 Regulacja w sposób ciągły: * przez skokową zmianę prędk obr -silniki dwubiegowe. *(wykr 4) prez okresowe wyłączenie sprężarki- sterowany presostatem. *(wykr 5)okresowe otwarcie zaw ssawnych- otwarcie zaworów, gdy ciś w sieci osiągnie żądaną wartość oraz zamknięciu się ich po spadku ciś o 10-15%. Należy równocześnie otwierać zaw wszystkich stopni.* wyłączenie z pracy cylindrów- stosowany w spręż z cylindrami pracującymi równolegle. Np. prze otwarcie zaw ssawnych. Wszystkie sposoby regulacji z wyjątkiem zmiany prędkości obr umożliwiają zmianę strumienia w zakresie mniejszym od znamionowego. Regulacja może być ręczna lub autom na zmianę ciśnienia i temperat (spręż chłodnicze). 8. Wpływ nieszczelności zaworów na parametry pracy sprężarki tłokowej II stop. 1.Uszkodzony zawór ssawny I stopnia:* spadek temp na ssaniu I stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 2 Uszkodzony zawór ssawny II stop: *spadek temp na ssaniu II stop, *spadek ciśnienia końcowego. 3 Uszkodzony zawór tłoczny I stop: * spadek temp tłoczenia I stop * wzrost temp tłoczenia II stop, *spadek ciśnienia międzystopniowego. 4 Uszkodzony zawór tłoczny II stop: *wzrost temp tłoczenie I stop. *spadek temp tłoczenia II stop. *wzrost ciśnienia międzystopniowego. 9.Przepisy tow klasyf dotyczące syst spręż pow i sprężarek. *Wg PRS na statkach o nieograniczonym rejonie żeglugi liczba głównych spręż powietrza rozruchowego powinna być nie mniejsza od 2, przy czym jedna z nich może być spręż pobierająca napęd od SG. *W razie awarii spręż o największej wydaj, wydajność pozostałych powinna być wystarczająca do napełnienia w ciągu 1 godz zb powietrza rozruchowego SG. * W razie awarii przepisy wymagają uruchomienia gł spręż rozruchowych w czasie nie dłuższym niż 1 godz na statku pozbawionym całkowicie zarówno powietrza rozruchowego w butlach jak i innego źródła energii. Do tego celu może służyć sprężarka ręczna lub spalinowy zespół spręż z rozruchem ręcznym. *nadzorowi towarzystwa kl podlegają już w czasie budowy spręż pow, z wyjątkiem napędzanych ręcznie, jak również spręż czynników chłodniczych. * Przykładowo zatwierdzeniu przez PRS podlegają mn rysunki: zestawieniowe produkowanej sprężarki, wałów korbowych, kół zębatych, przekładni reduk, sprzęgieł, zestawieniowe wirników, elementów spawanych. * Przepisy PRS stawiają również wymagania materiałowe: wału korbowego (stal kuta, żeliwo, staliwo), korbowodu, trzonu tłokowego(stal kuta),tłoka (stal kuta, żeliwo, staliwo, stopy miedzi i aluminium), bloku cylindrowego, głowic cylindra (żeliwo, staliwo),tulei cylindrowych (żeliwo). *PRS wymaga aby spręż i ich urządzenia napędowe były przystosowane do długotrwałej pracy przy pełnym obciążeniu, a każdy stopień sprężania powinien mieć zaw bezpieczeństwa (otw 1,1 ciś nom). * Jeżeli objętość skrzyni korbowej sprężarki przekracza 0,5 m3 - zaw bezpieczeństwa. * Temp powietrza przy wylocie z chłodnicy nie większa niż 90*C, ponadto sygnalizacja przy 120 +/- 5*C. * Zabezpieczenie chłodnic- w razie pęknięcia rurki ujście pow na zewnątrz. *Króćce wlotowe pow- filtry, przy wylocie pomiary temp i ciś, pomiar ciś na każdym stopniu. * W spręż chłodniczych po stronie tłocznej, między cylindrami a zaw odcinającym- zaw bezpieczeństwa przepuszczający czynnik chłodniczy na stronę ssawną. * W ramach przeglądów kl.: co 1 rok- próby działania spręż. Co 4 lata oględziny cylindrów, wału korbowego, łożysk gł, głowic cylindrów i zaworów. Co 12 lat- próby hydrauliczne chłodnic powietrza. *Zbiornik spręż pow- dwie butle na potrzeby SG, 1 lub 2 butle dla SP. Pojemność butli dla silników 12 rozruchów dla nie nawrotnych 6. *Butle powinny być tak połączone aby była możliwość ładowania butli SP z butli SG (zaw zwrotny). 10. Charakterystyki dławienia sprężarek wirowych. Współpraca z przewodami. Aby wyznaczyć krzywą dławienia dla wartości ssania sprężarki wirowej należy od funkcji HT∞ =f(Q) -dla nieskończonej ilości łopatek odjąć straty HT=f(Q) - dla skończonej ilości łopatek β=900 wygiętych do tyłu. H1=f(Q) -straty tarcia zmiany kierunku ruchu na ciśnienie. H2=f(Q) -straty uderzeń podczas wejścia na łopatki wirnika i kierownicy (wyk). Siecią nazywa się całokształt urządzeń, przez które przepływa sprężony gaz. Każda sieć charakteryzuje się zależnością między strumieniem objętości V'' lub m'' -masy, a różnicą ciśnienia Δp która musi zapewnić przepływ. Najczęściej spotykane charakterystyki sieci są proporcjonalne do kwadratu przepływu objętości Δp=cV2, c -stała dla danej sieci. Jeżeli w układzie Δp-V'' naniesie się char maszyny sprężającej (dławienia) i char sieci to pkt A jest jedynym możliwym pkt współpracy (wyk). Zmianę pkt można uzyskać tylko przez zmianę char sieci lub przejście na inną char sprężarki np. zwiększenie strumienia objętości z VA'' na VB'' przez zwiększenie prędkości obrotowej lub zmniejszenie przez wstawienie do sieci dodatkowego oporu, który spowoduje zmianę char sieci z I na II. 11. Pompowanie sprężarek wirowych. (wyk) char zmienia się wraz z obrotami im mniejsze obroty tym bardziej przesuwa się w dół. Jeżeli krzywe dławienia rurociągu i krzywa przełykowości (ilości zapotrzebowanego powietrza potrzebnego do spalania dawki paliwa) przecinają się w jednym pkt to nie występuje zjawisko pompowania (dochodzi do pompażu), które jest cofaniem się powietrza z zbiornika na wirnik sprężarki. To cofanie odbywa się z dużą częstotliwością pulsacji (im większa sieć tym pulsacja jest mniejsza) i wówczas powstaje charakterystyczne wycie turbiny. Powoduje to pogorszenie sprawności sprężarki i spadek ciśnienia wytwarzanego przez niż, które staje się niższe od ciśnienia w sieci (cofanie się powietrza do sieci i ładowanie jej przez sprężarkę). W sprężarkach promieniowych już nieznaczne powiększenie strumienia objętości powoduje przesunięcie pkt pracy w prawo do granicy pompowania, w maszynach osiowych trzeba dokonać znacznie większego przesunięcia aby wyprowadzić maszynę z pompowania. Pompowanie przez zanurzenie śruby. Wolniejsze obroty śruby, maleje zapotrzebowanie na powietrze, rośnie ciśnienie w zbiornikach i następuje cofanie się go na wirnik (sprężarka nie zmniejszy szybko swoich obrotów) i pcha dalej ilość powietrza, które zostanie odbierane przy wynurzeniu śruby - większe obroty potrzeba więcej powietrza. Pompaż powoduje: -brudny filtr sprężarki, -brudne kratki zabezpieczające przed turbina, -brudne zawory harmonijkowe.
Zapobieganie: - upuszczanie powietrza.
POMPY.
13. Cel stosowania powietrzników w pompach tłokowych. (rys) Wyznaczenie objętości powietrznika: VP- objętość powietrznika, F- powierzchnia, c- prędkość, x- droga, r- promień (ramie korby), l -długość korbowodu, VF -objętość fluktuacyjna. Q=F•c, c= dx/dt, x=r(1-cosα)±(1-l √(1-λ2sin2α)) , λ=r/l, dα/dt =ω, dx/dα =rsinα, c=dx/dα • dα/dt => c=rωsinα, QCH=Frωsinα, QŚR=Frn/30, dVF=QCHdt-QŚRdt, dVF=(Frωsinα -Frn/30)dt, ω=dα/dt =πn/30 =>dt=30/πn •dα, dVF=Fr(πn/30 •sinα- n/30) 30/πn •dα, dVF=Fr(sinα-1/π)dα, dVF=0 gdy sinα-1/π =0, stąd: αA=18034', αB=161026', VF=∫αAαB Fr(sinα-1/π)dα =Fr(-cosα-α/π) IαAαB=1,102Fr ≈0,55Fs. Aby powietrznik pracował poprawnie jego objętość musi wynosić: VF=0,55 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych jednostronnego działania, VF=0,21 Fs → VP =(6-7)VF- jednocylindrowych dwustronnego działania. Powietrzniki - są zbiornikami wyrównawczymi włączonymi pomiędzy rurociąg a cylinder pompy tłokowej. Zostały one tak ukształtowane, że wewnątrz nich może znajdować siew czasie pracy pompy pewna ilość powietrza ograniczona od dołu zwierciadłem przepompowywanej cieczy. Cel stosowania: - zmniejszenie pulsacji, -mniejszy pobór mocy (30%), -zwiększenie wydajności, -wyrównanie ciśnienia, - zabezpieczenie zaworu burtowego przed wybijaniem. 12. Eżektory, inżektory. Strumienicą nazywamy przyrząd lub urządzenie do zasysania i podnoszenia ośrodków płynnych lub mieszanin płynów z ciałami stałymi dzięki zjawisku Venturiego, występującego w zwężce zasilanej cieczą, gazem lub parą. Strumienice dzielimy na dwie grupy, eżektory i inżektory, w zależności od tego czy zadaniem ich jest zasysanie medium z pewnej przestrzeni, czy też wtłaczanie. Eżektory służą najczęściej do zasysania medium z obszaru o dowolnym ciśnieniu i podnoszeniu go do obszaru o ciśnieniu atmosferycznym lub niewiele wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Inżektory służą wtłaczania cieczy, gazu lub pary do obszaru o ciś wyższym niż cis atmosferyczne np. do kotła parowego. (rys) Zasada działania tej pompy strumieniowej (przyrząd zweżkowy) polega na tym, że czynnik roboczy, którym najczęściej jest para lub woda, przepływając przez dyszę polega przemianie polegającej na spadku ciś przy jednoczesnym wzroście prędkości. Strumień czynnika roboczego, wypływając z dużą prędkością z dyszy porywa za sobą czynnik znajdujący się komorze otaczającej dyszę i w nasadzie ssawnej, w skutek czego w komorze tej ciśnienie spadnie i nastąpi proces zasysania wody lub powietrza przez nasadę ssącą. Istotne cechy pomp strumieniowych to brak w nich jakichkolwiek elementów ruchomych oraz mieszanie się czynnika roboczego z czynnikiem zasysanym. O ile pierwsza z cech jest zaletą tego typu pomp to druga stanowi o znacznym ograniczeniu ich zastosowania. 14. Pompy zębate i śrubowe. Pompy zębate należą do pomp wyporowych o obrotowym ruchu organy roboczego, czyli tzw. Pomp rotacyjnych. Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne dzielimy je na zębate z zazębieniem zewnętrznym i wewnętrznym. ( rys) W pompie o zazębieniu zewnętrznym dwa zazębiające się koła zębate, koło pędzące i koło pędzone osadzone są na wałkach wewnątrz korpusu pompy. Wychodzące z zazębienia zęby powodują zwiększenie się przestrzeni od strony ssawnej pompy, co pociąga za sobą zasysanie cieczy przez króciec ssawny. Część objętości zasysanej cieczy zabierana jest przez przestrzeń międzyzębną kolejno jednego i drugiego koła. Dawki cieczy przetłaczane pomiędzy kadłubem pompy i kołami zębatymi na zewnątrz tych kół, ostatecznie dostają się do przestrzeni tłocznej, w której wskutek wchodzenia kolejnych zębów w zazębienie następuje wytłaczanie pompowanej cieczy przez króciec tłoczny. Do zalet pomp zębatych nalezą: prostota konstrukcji, duża niezawodność działania, spokojna praca oraz możliwość bezpośredniego napędu silnikiem elektrycznym. Do wad: ograniczona wydajność i bardzo mała wysokość ssania. Objętość zasklepiona. Na pracę i sprawność pompy zębatej wpływa w znacznym stopniu zjawisko zasklepienia pewnej objętości cieczy w przestrzeni międzyzębnej. Objętość ta jest zmienna w czasie obrotu co powoduje zmniejszenie cis w obszarze zasklepienia. (rys) ząb koła napędzającego wchodząc w przypór w punkcie A odcina największą objętość VMAX która maleje do wartości VMIN w położeniu środkowym kół, następnie objętość ta wzrasta do poprzedniej wartości VMAX gdy dana para zębów wyzębia się. W czasie zmniejszania się objętości zamknięta ciecz jest stłaczana i wypierana do przestrzeni ssawnej lub tłocznej. Wzrost cis powoduje dodatkowe obciążenie łożysk. W czasie zwiększania się objętości występuje spadek cis powodujący powstawanie kawitacji, zaś w momencie wyzębienia się ciecz z komory ssawnej raptownie dopełnia otwierającą się przestrzeń zasklepioną co powoduje drgania i hałas. Sposoby likwidacji. Występujące zjawiska zmiany objętości i ciś w przestrzeni międzyzębnej mogą być zmniejszone lub usunięte przez: - maksymalne dopuszczalne zmniejszenie liczby przyporu ε (ε=l/p = linia przyporu/ podziałkę), - zastosowanie korekcji zębów, -połączenie zasklepionej przestrzeni międzyzębnej z przestrzenią tłoczną lub ssawną za pomocą wyżłobień w pokrywach bocznych kadłuba pompy lub za pomocą kanalików łączących wzajemne sąsiednie wręby.(rys). w pompach zębatych o zazębieniu zewnętrznym są stosowane również zęby skośne (śrubowe) oraz zęby daszkowe. Współpracę tych zębów cechuję stopniowe wejście i wyjście z zazębienia - a nie jednocześnie na całej szerokości - dzięki czemu osiąga się jednostajną i cichą pracę zazębienia. Praktycznie nie występuje tu pulsacja wydajności ani zjawisko zasklepienia cieczy w przestrzeni międzyzębnej. W pompach o zębach skośnych powstają jednak siły wzdłużne, powodujące dociskanie kół do powierzchni bocznych kadłuba. Z tych względów stosuje się zęby daszkowe. Pompy śrubowe należą do grupy pomp wyporowych o obrotowym ruchu organu roboczego jakim są wirniki śrubowe. Ze względu na ich liczbę rozróżnia się pompy: jedno dwu, trzy, pięciowirnikowe. (rys) w pompach śrubowych przestrzeń ssawna oddzielona jest od przestrzeni tłocznej przez styk współpracujących ze sobą zwojów oraz styk walcowych powierzchni śrub ze ścianami kadłuba pompy. W pompach trójwirnikowych jeden wirnik o zębach wypukłych i szerokich jest wirnikiem pędzącym, sprzęgniętym bezpośrednio z silnikiem elektrycznym. Pozostałe wirniki są wirnikami pędzonymi i maja zęby wklęsłe i wąskie. Zassany czynnik przepływa z króćca ssawnego do przestrzeni międzyzębnych zwanych wrębami lub bruzdami które przy obracaniu się wirników, począwszy od czoła zasysania są stopniowo nimi zapełniane. Po obrocie wirnika o pewien kąt, bruzda minąwszy otwór ssawny zostaje odcięta od króćca ssawnego pompy. Na tym kończy się czynność zasysania. Dawki czynnika, który zapełnił odizolowane od siebie i ograniczone powierzchniami wirników i kadłuba bruzdy obu wirników, oddzielone są od komory ssawnej lecz na razie nie mają jeszcze połączenia z komorą tłoczną pompy. Przy dalszym obracaniu się wirników, wypełniający bruzdy czynnik przemieszcza się o pewien kąt, przy czym rozpoczyna się jego sprężanie, którego wartość przy określonych rodzajach wirników zależy od umieszczenia otworu tłocznego. Przy dalszych obrotach wirników czynnik zostaje wtłoczony do przewodu tłocznego.15. Pompy z wirującymi cylindrami. Są to pompy wyporowe i w zasadzie należą do grupy pomp tłokowych. Ruch organu roboczego (tłoka względem cylindra) jest ruchem posuwisto zwrotnym, jednakże ruch obrotowy bloku cylindrowego pozwala zaliczyć te pompy do grupy wyporowych pomp rotacyjnych. Dzielimy je na: - wielotłokowe osiowe, - wielotłokowe promieniowe. Ze względu na zasadę działania wyrównamy pompy o stałej wydajności i o zmiennej wydajności. (rys) W pompie promieniowej z wirującymi cylindrami tłoki ślizgają się (są prowadzone) po wewnętrznej powierzchni kadłuba. Wprowadzając w ruch obrotowy blok cylindrowy pociąga za sobą tłoki które ślizgają się po prowadnicy wewnątrz kadłuba wykonują w czasie obrotu ruch posuwisto zwrotny w stosunku do bloku cylindrów. Teoretyczna wydajność pompy: QT=πd2/4 •2e•z•n, gdzie d- średnica cylindra, e - mimośrodowość, z liczba tłoków, b -prędkość obrotowa. (rys) W pompach typu osiowego cylindry w liczbie od 15 do 18 są usytuowane w kierunku osiowym w wirującym bloku cylindrowym. Trzony tłoków są naciskane przez tarczą ustawioną pod pewnym kątem do osi obrotów, powodując ich ruch postępowo zawrotny. Teoretyczna wydajność: QT=πd2/4 •z•D•tgγ•n, d- średnica tłoka, z- liczba tłoków, D -średnica osi tłoków, γ- kąt nachylenia tarczy, n -prędkość obrotowa wału. Zalety pomp wielotłoczkowych: -równomierna wydajność, -bezpośrednie sprzężenie z napędem, - zbędność zaworów dzięki zastosowaniu odpowiednich kanałów, - nie występuje konieczność stosowania napędu korbowego, gdyż ruch tłoczków odbywa się w wyniku działania sił odśrodkowych lub nacisku sprężyn, - wszystkie ruchome części pompy są smarowane cieczą pompowaną, - małe siły bezwładności (mała masa tłoczków), - możliwość dokładnej regulacji wydajności, - możliwość zmiennego kierunku przepływu pompowanego czynnika.