Обеспечение технической эксплуатации судовых вспомогательных механизмов и связанных с ними систем управления

Задание № 1. Вычертить конструктивную схему сепаратора фирмы Альфа-Лаваль и описать его действие

Одним из наиболее распространенных типов сепаратором, устанавливаемых на судах мирового флота, являются сепараторы Альфа-Лаваль. Их особенность — увеличенное количество тарелок в барабане без увеличения его габаритов за счет уменьшении межтарелочного зазора на 17—22% и применение специальных напорных дисков с профилированными каналами, работающими как центростремительные насосы. Они заменяют откачивающие насосы топлива (масла), воды.

Ниже рассматриваются сепараторы этой фирмы. Характеристики сепараторов приведены в таблице П. 4.

Общий вид сепаратора фирмы Альфа-Лаваль показан на рис. 1.

Основными узлами сепараторов являются: станина, горизонтальный вал с червячно-винтовым механизмом, вертикальный вал, барабан, сборник.

Назначение, устройство и конструктивные особенности этих узлов будут рассмотрены ниже.

Для обеспечения процесса сепарирования топлива (масла) сепаратор оборудован специальными системами и устройствами. Схема установки сепаратора показана на рис. 2. Важным элементом установки является водяной бак 1, который располагают на высот! (1,5—3,0) м от сепаратора. Он служит для питания системы управления выгрузкой шлама из барабана сепаратора и пополнения утечек воды. Во время работы сепаратора в баке должна постоянно находится вода. Уровень ее поддерживается по водоуказательному стеклу.

Рис. 2 Схема установки сепаратора МАРХ309В-00: 1 — водяной бак; 2 — фильтр; 3 — расходомер; 4 — подогреватель топлива; 5 — кран управления разгрузкой барабана от шлама; 6 — вестовая трубка; 7 — отвод отсепарированной воды; 8 — отвод чистого топлива (масла); 9 — кран; 10 — подающий насос топлива (масла); 11— входной патрубок сепарируемого топлива (масла)

Режим сепарирования требует определенной вязкости очищаемого топлива (масла). Она обеспечивается подогревом топлива в подогревателе 4. На схеме стрелками показано движение сепарируемого продукта.

Вертикальный вал сепаратора Одним из важных узлов сепаратора, от которого в большой степени зависит надежность его работы, является привод. Наибольший интерес представляет конструкция вертикального вала. Имеется ряд отличий в исполнении валов различными фирмами.

Функция вертикального вала заключается в передаче крутящего момента барабану сепаратора с помощью червячно-винтового механизма от горизонтального вала, соединенного с электродвигателем.

Барабан, как правило, имеет относительно большую массу. Она всегда имеет остаточный дисбаланс и, следовательно, конструкция опор вертикального вала должна учитывать это обстоятельство.

Рассмотрим конструкцию вертикального вала сепаратора серии МАРХ309В-00, который представлен на рис. 4.7.

Вертикальный вал 15 установлен в 3-х опорах — верхней /9, обычно называемой горловой, средней 6, и нижней, заключенной в корпусе 10.

Верхняя (горловая) опора состоит из корпуса 19, в котором находится шарикоподшипник 16 и радиально расположенные амортизаторы. Пружины 4 прижимаются одним концом к наружной обойме подшипника 16, а другим — упираются в гайку 3. Корпус пружин 18 с помощью болтов крепится к станине сепаратора.

Наиболее важными элементами верхней опоры являются пружины 4. Совместить идеально центр тяжести барабана с геометрической осью его вращения невозможно (всегда имеется некоторый дисбаланс). При разгоне вращающаяся система сепаратора проходит через критические числа оборотов. При этом биение системы (амплитуда колебаний) значительно возрастает. Пружины 4 демпфируют эти колебания. Упругость пружин устанавливают таким образом, чтобы, с одной стороны, дать системе возможность самобалансировки, а с другой стороны, обеспечить безаварийное вращение барабана при разгоне и различных кренах судна (исключить возможность задевания вращающихся деталей о неподвижные).

Средняя опора 6 также предназначена для уменьшения вибрации вертикального вала.

Червяк 7 передает вращение от червячного колеса валу барабана 15. Конструктивной особенностью червяка является его свободная посадка на вал 15. Это обеспечивает постоянные зазоры в червячном зацеплении, чем достигается уменьшение износов в процессе эксплуатации.

Узел нижней опоры заключен в корпус 10. Вал нижней пятой опирается на упорный подшипник 13 и через промежуточные (регулировочные) шайбы 12 — на сферическую упорную шайбу 11. Она воспринимает вертикальные осевые нагрузки. Уменьшению этих нагрузок способствует выбранное направление вращения червячного колеса. Оно принимается таким образом, чтобы осевое усилие от передачи крутящего момента было направлено вверх по оси вертикального вала.

Горизонтальный вал с фрикционной муфтой.

Горизонтальный вал сепаратора предназначен для передачи вращения от электродвигателя через фрикционную муфту вертикальному валу.

Горизонтальный вал в сборе совместно с фрикционной муфтой представлен на рис. 4.8, а схема его детальной компоновки — на рис. 4.9.

Позиции в скобках соответствуют рис. 4.9.

Горизонтальный вал 18(16) установлен в радиальных подшипниках 8(20) и 16(24). На нем насажено червячное колесо 10(21), которое с одной стороны упирается в корпус подшипника 8(20), а с другой-крепится стопорной гайкой 17(22). Она фиксируется коническим штифтом (23).

Горизонтальному валу 18(16) вращение передается от электродвигателя с помощью фрикционной муфты. В ее состав входит корпус 10 (рис. 4.9), который насажен на вал электродвигателя с помощью подшипников 7, 9 и распорной втулки 8. К наружной поверхности корпуса 10 прикреплены на осях колодки 11 с накладками 12. Колодки удерживаются от осевого сдвига фиксаторами 14.

Работа муфты происходит следующим образом: при вращении вала электродвигателя под действием центробежной силы колодки 11 со своими накладками 12 прижимаются к ободу 15 и передают ему вращение, т. е. ведут его за собой. Вес накладок подобран так, чтобы обеспечивался плавный разгон барабана сепаратора без чрезмерной нагрузки электродвигателя.

В первоначальный момент пуска накладки 12 проскальзывают и обод 15 нагревается, но после того, как числа оборотов горизонтального вала и электродвигателя сравниваются, проскальзывание прекращается, и температура муфты постепенно снижается до окружающей среды.

В процессе эксплуатации сепаратора возникает необходимость полной разборки горизонтального вала, например, для замены червячного колеса, шарикоподшипников и других деталей. При этом следует соблюдать последовательность операций согласно рис. 4.9. Сборка горизонтального вала выполняется в обратной последовательности в соответствии с этим же рисунком. Заметим, что в процессе сборки шарикоподшипники перед установкой следует нагревать в масле до температуры 70—80°С.

сепаратор муфта теплообменный эжектор

Замена накладок 12 на фрикционных колодках 11 не требует полной разборки горизонтального вала. Для этого необходимо произвести следующие операции:

снять защитный кожух фрикционного сцепления и тормоз 20 (рис. 4.8);

отдать болты и снять фиксатор 14 (рис. 4.9);

вынуть колодки 11 через отверстие в крышке тормоза и снять накладки 12;

вымыть накладки в растворителе жиров и придать их фрикционной поверхности шероховатость драчевым напильником, при наличии дефектов накладки заменить новыми.

Задание № 2. Конструкция, принцип действия пластинчатого теплообменного аппарата В пластинчатом аппарате теплообменная поверхность образована штампованными пластинами различного профиля. Пластины штампуют из нержавеющей стали, а если одной из сред является морская вода, — из титана или алюминиевой бронзы. Каждая пластина омывается с одной стороны теплоотдающей средой, с другой тепловоспринимающей.

Теплотехнические и гидродинамические особенности, а также простота конструкции и удобство в эксплуатации способствуют применению этих ТА на судах в качестве маслои водоохладителей, подогревателей топлива и масла, подогревателей воды в санитарно-бытовых системах, в адиабатных водоопреснительных установках и т. д.

На судах применяют разборные пластинчатые теплообменники (рис. 9.7). Теплообменник состоит из набора пластин 13, подвешенных на горизонтальных штангах 6, концы которых закреплены в стойках 3 и 8. Нажимной плитой 7 и винтом 9 пластины плотно сжимают в один или несколько пакетов. На рис. 9.7 показано только пять пластин и раздвинутом положении. В действительности число пластин может быть значительно больше, оно определяется требуемой поверхностью теплообмена и гидравлическим сопротивлением аппарата.

Герметичность и одновременно необходимый зазор между пластинами обеспечиваются системой уплотнительных прокладок 12 и 4, выполненных из маслостойкой резины. Рабочие среды движутся между пластинами, которые сгруппированы в пакете таким образом, чтобы обеспечить необходимые скорость и направление движения сред относительно друг друга: прямоточное, противоточное и комбинированное. При этом в аппарате образуются две изолированные одна от другой системы щелевидных зазоров. Одна из этих систем состоит из нечетных проходов между пластинами (например, для тепловоспринимающей среды), другая — из четных (для теплоотдающей среды).

Группа пластин, в которых рабочая среда движется в одном на правлении, составляет один пакет. Такой пакет подобен пучку одного хода многоходового кожухотрубного теплообменника. Один или несколько пакетов, зажатых между подвижной и неподвижной плитами, или между неподвижной плитой и промежуточной, снабженные самостоятельными патрубками для подвода и отвода рабочих сред, составляют секцию.

В углах пластин имеются отверстия, образующие при сборке пакета распределительные и сборные коллекторы для рабочих сред. Воспринимающая теплоту среда входит в аппарат по патрубку 1 и через угловое отверстие а попадает в свой распределительный коллектор, по которому доходит до граничной пластины 5, имеющей глухой| угол (без отверстия). Из этого коллектора среда распределяется по нечетным щелевым зазорам между пластинами и направляется в нижнюю часть аппарата. Соответствующее расположение кольцевых прокладок 4 исключает возможность проникновения этой среды п четные зазоры. На выходе из нечетных зазоров воспринимающая теплоту среда попадает в противоположный сборный коллектор, образованный угловыми отверстиями 6, и направляется либо в следующий пакет, либо по патрубку 10 на выход из аппарата.

Отдающая теплоту среда в рассматриваемом аппарате движется в пакете противотоком к воспринимающей теплоту среде. Она поступает через патрубок 11 и через нижний распределительный коллектор распределяется по четным зазорам между пластинами через противоположный сборный коллектор и патрубок 2 эта среда выходит из аппарата или направляется в следующий пакет.

Компоновочная схема каждого пластинчатого аппарата имеет свое условное обозначение. Пример такого обозначения показан на рис. 9.8. Количество цифр в числителе обозначает число пакетов для теплоотдающей среды, в знаменателето же для тепловоспринимающей среды. Каждое слагаемое означает число параллельных ходов в каждом пакете.

В отечественном и зарубежном аппаратостроении существует большое разнообразие конструктивных вариантов пластин. Наиболее распространены ленточно-поточные и сетчато-поточные.

Рабочую поверхность ленточно-поточной пластины (рис. 9.9, а) представляют чередующиеся между собой овальные выступы 1 и впадины 2. В собранном виде эти пластины образуют щелевидные извилистые каналы, в которых поток жидкости имеет форму сплошной извилистой ленты. Скорость движения жидкости между такими пластинами составляет 0,3−0,8 м/с.

Сетчато-поточные пластины обладают более сложным профилем. Здесь поток при его непрерывности приобретает разветвленносходящийся характер, усиливающий турбулизацию движения при меньшей, по сравнению с ленточно-поточными пластинами, скорости. Будучи развернутыми относительно друг друга на 180° эти пластины благодаря смещению выступов 3 при повороте (рис. 9.9, б) или пересечению коротких прерывистых элементов 4 (рис. 9.9, в) образуют жесткую систему с лабиринтами для движения рабочей среды.

Аналогичные условия создаются при наклонных гофрах 5 (рис. 9.9, г) и гофрах «в елку» (рис. 9.9, д), гребни которых в собранном виде пересекаются, образуя межпластинный канал сложной формы. Толщина пластин 0,7—1,5 мм, расстояние между ними в аппарате 3—б мм.

Реже встречаются аппараты с пластинами канальчатого типа. Пластинчатая пара состоит из двух пластин, одна из которых штампованная со спиральным или зигзагообразным каналом, а другая — гладкая плоская. В пакете пластины с каналом, чередуясь с плоскими пластинами, образуют ходы для движения рабочей среды.

Пластинчатые аппараты отличаются от других ТА простотой конструкции и механической очистки поверхностей теплообмена, разнообразием компоновки для широкого диапазона параметров рабочих сред, меньшим расходом цветных металлов или сплавов на единицу поверхности теплообмена, повышенным значением коэффициента теплопередачи при теплообмене жидкость — жидкость и меньшими массо-габаритными показателями.

К недостаткам пластинчатых теплообменников можно отнести: малые значения допускаемых давлений (как правило не выше 0,3—0,4 МПа), недостаточная (до 150°С) термостойкость материала уплотнительных прокладок и значительное их число, что является источником возможных неплотностей.

Задание № 3. Зачистная система и её элементы Зачистная система предназначена для зачистки остатков груза из трубопроводов грузовой системы и грузовых танков в случае отказа автоматической системы регулирования подачи насосов грузовой системы, выдачи остатков груза, обеспечения работы системы мойки танков.

Зачистная система нефтеналивного судна дедвейтом 60 тыс. (рис. 8.22) обслуживается двумя винтовыми насосами 3 с турбоприводом, расположенном в машинном отделении. Подача насоса 300 м3/ч при напоре 100 м. Грузовое насосное отделение осушается с помощью возвратно-поступательного насоса 1 с электроприводом. Этот насос используют для удаления остатков груза из зачистной системы и для осушения балластной системы. Подача насоса 25 м³ /ч при напоре 25 м. В качестве аварийного насоса применяют водяной эжектор 2 подачей 250 м³/ч при напоре 10 м. Остатки груза сливаются в цистерну 4 грузового насосного отделения. Эта цистерна опоражнивается через зачистную магистраль в цистерну 5 сбора остатков груза и танки № 8 при использовании их в качестве отстойных.

Задание № 4 Техническая эксплуатация эжектора.

При вводе в действие пароструйного воздушного эжектора необходимо;

• — открыть клапаны на трубопроводе охлаждающей воды (конденсата) и убедиться в поступлении воды к охладителям эжектора;
• — открыть запорный клапан на паровом трубопроводе к эжектору и продуть паропровод;
• — поднять давление рабочего пара перед соплами и, убедившись, что эжектор поддерживает вакуум, медленно открыть приемный клапан отсоса паровоздушной смеси.

При вводе в действие установки, обслуживаемой пароструйным воздушным эжектором, сначала пускается его последняя ступень. Затем для создания более глубокого вакуума включаются последовательно вторая и первая ступени. При наличии двух пароструйных эжекторов, один из которых резервный, для ускорения создания разрежения допускается включать на параллельную работу оба эжектора.

Во время работы пароструйного эжектора необходимо:

• — следить за поддержанием вакуума, нормального давления пара, температуры охлаждающей воды (конденсата);
• — следить за выходом воздуха (паровоздушной смеси) из атмосферной трубы;
• — контролировать действие дренажной системы для удаления конденсата из охладителей эжекторов.

При срыве работы пароструйного эжектора (запаривании) вследствие перегрева охладителя необходимо отключить эжектор, охладить и снова ввести в действие.

При выключении паровоздушного эжектора необходимо:

• — закрыть приемный клапан паровоздушной смеси;
• — выключить вначале первую, затем вторую, а у трехступенчатого эжектора — третью ступень;
• — закрыть клапан на подводе и клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах охлаждающей воды (конденсата);
• — открыть спускные краники для осушения эжектора и трубопроводов.

При подготовке водоструйного эжектора к действию необходимо:

• — открыть клапан на отливном трубопроводе;
• — открыть запорный клапан на трубопроводе рабочей жидкости;
• — открыть запорный клапан у всасывающего патрубка.

Во время работы водоструйного эжектора необходимо следить за поддержанием рабочего давления жидкости, не допуская повышения противодавления (напора) выше сказанного в инструкции по эксплуатации. При обслуживании переносных эжекторов не допускать перегибов и заломов всасывающих и нагнетательных шлангов.

При выключении эжектора необходимо последовательно закрыть запорные клапаны рабочей жидкости, на всасывающем и отливном трубопроводах.

При подготовке инжектора к действию необходимо:

• — открыть питательный клапан на котле, а также убедиться, что все необходимые переключения клапанов выполнены правильно;
• — открыть клапан на трубопроводе подвода свежего пара к инжектору и медленно переводить пусковую рукоятку, пока инжектор начнет подавать воду.

Во время работы инжектора необходимо вести наблюдение за вестовой трубой: если наблюдается большой пропуск пара или воды, следует произвести повторный пуск инжектора. При срыве работы инжектора от перегрева прекратить подачу пара к инжектору и охладить его. Максимальная температура питательной воды, подаваемой к инжектору, не должна быть выше70°С.

• 1. Харин В. М и др. «Судовые машины, установки, устройства и системы». М. Транслит. 2010.
• 2. Интернет-ресурс: http://www.sealib.com.ua/.