7.3. Вакуумные системы водозаполнения центробежных пожарных насосов

Центробежные насосы не являются самовсасывающими (плотность воздуха меньше плотности воды приблизительно в 775 раз). Вакуумная система предназначена для создания в центробежном насосе разрежения, необходимого для заполнения его водой из водоемов.

7.3.1. Системы водозаполнения с газоструйными насосами

Рабочим органом в газоструйных вакуумных аппаратах (ГСВА) являются газоструйные насосы. Источниками их энергии являются выпускные газы двигателя внутреннего сгорания пожарного автомобиля.

ГСВА состоят из трех основных частей (рис. 7.6): корпуса аппарата 6, заслонки 7 и газоструйного насоса (эжектора) 9. Трубка 10 соединяет ГСВА с вакуумным краном 4 пожарного насоса.

Рис. 7.6. Вакуумная система с ГСВА:

1 – всасывающая сетка; 2 – всасывающий рукав; 3 – пожарный насос;

4 – вакуумный кран; 5 – коллектор двигателя; 6 – корпус ГСВА; 7 – заслонка;

8 – выпускная труба; 9 – газоструйный насос;

10 – трубка, соединяющая газоструйный насос с вакуумным краном

В горизонтальном положении заслонка 7 перекроет трубу к струйному насосу 9. Краном 4 на трубе 10 пожарный насос соединяется со струйным насосом 9.

При вертикальном положении заслонки 7 выпускные газы с высокой температурой будут поступать в газоструйный насос, создавая в нем разрежение. При открытом вакуумном кране 4 на насосе воздух из его корпуса и всасывающих рукавов Q_э будет удаляться в атмосферу Q_∑.

Под влиянием разности атмосферного давления Р_а и разрежения поднимется обратный клапан во всасывающей сетке 1, и вода заполнит всасывающую линию. При выключении вакуумного крана камера струйного насоса будет соединена с атмосферой. Это позволит ГСВА удалить воду из трубки 10, если она туда попала при несвоевременном выключении вакуумного крана.

ГСВА обеспечивает забор воды с глубины до 7,5 м в течение 40 с, не более.

Проверка работоспособности вакуумной системы производится по величине создаваемого разрежения в насосе за нормативное время. Его величина 0,073–0,076 МПа должна достигаться за 20 с. Герметичность насоса оценивается по падению разрежения в насосе. Оно не должно превышать 0,013 МПа за 2,5 мин.

Проверка осуществляется в такой последовательности. Всасывающий патрубок насоса должен быть закрыт заглушкой, вакуумный кран включен. Запустив двигатель, увеличивая его обороты, создают вакуум, оцениваемый по мановакуумметру. Выключив вакуумный кран, по секундомеру фиксируют время падения вакуума. Если в течение 2,5 мин оно будет меньше 0,013 МПа, насос и всасывающая система исправны и работоспособны.

7.3.2. Вакуумные системы с пластинчатыми (шиберными) насосами

Принципиальное отличие этих систем водозаполнения от ГСВА состоит в том, что в них применяются пластинчатые насосы с приводом электрического двигателя с питанием от аккумулятора батарей пожарного автомобиля. Второй их особенностью является то, что их эксплуатация может осуществляться в ручном и автоматическом режимах управления. На некоторых ПА применяются эти системы только с ручным управлением.

Вакуумная система водозаполнения включает: вакуумный (шиберный) насос 7, электродвигатель 6, блок управления (БУ) 3 и дополнительные элементы, указанные на рис. 7.7.

1

2

3

12

11

4

5

10

6

7

8

9

В атмосферу

БУ

Д

+ –

Рис. 7.7. Принципиальная схема вакуумной системы:

1 – аккумуляторная батарея; 2 – выключатель; 3 – блок управления;

4 и 5 – кабели; 6 – электродвигатель; 7 – вакуумный насос; 8 – сосуд с маслом;

9 – вакуумный кран; 10 – фрагмент коллектора насоса нормального давления;

11 – электрод; 12 – изолятор

Вакуумный насос. Устройство вакуумного насоса пластинчатого типа показано на рис. 7.8.

В корпусе 6 насоса запрессована гильза 4. Внутри нее размещен ротор 3 с вставленными в него пластинами (лопатками) 2. При вращении ротора пластины под влиянием центробежных сил прижимаются к внутренней поверхности гильзы 4. При этом образуются замкнутые рабочие полости различного объема. При вращении ротора (против часовой стрелки) полости перемещаются от всасывающего окна, сообщающегося с входным патрубком 5 к выходному окну, которое сообщается с выходным патрубком 1.

Каждая рабочая полость в области всасывающего окна всасывает воздух и перемещает его, сжимая, к выходному окну, выбрасывая в атмосферу.

При работе насоса в него поступает масло для смазывания рабочих поверхностей пластин, находящихся в контакте с внутренней поверхностью гильзы. Масло поступает во всасывающую полость насоса из находящегося рядом бачка за счет разрежения, создаваемого в нем всасываемым воздухом. Требуемый расход масла регулируется разрежением. Масло в насос поступает через калиброванное отверстие в трубке.

Вакуумный насос создает максимальное разрежение не менее 0,08 МПа. Время заполнения насоса при высоте всасывания h_вс = 3,5 м не более 20 с и при h_вс = 7,5 м – не более 40 с.

Датчик заполнения. Представляет собой электрод 11 (рис. 7.7), установленный через изолятор 12 в верхней части коллектора 10. Датчик срабатывает следующим образом. При заполнении верхней части коллектора водой изменяется электрическое сопротивление между электродом 11 и фрагментом коллектора 10. Это изменение фиксируется блоком управления 3. При этом формируется сигнал на отключение электродвигателя 6 вакуумного насоса 7.

Электродвигатель. В системе вакуумирования используется двигатель постоянного тока, который при напряжении 12 В потребляет ток до 150 А. За один цикл водозаполнения потребляется энергия 0,5–2,0 А·ч.

Электродвигатель и вакуумный насос соединены муфтой. Вакуумный насос, в свою очередь, соединен шлангом с вакуумным краном, установленным на коллекторе ступени нормального давления.

Блок управления (БУ). Предназначен для обеспечения работы вакуумной системы в ручном и автоматическом режимах и визуального контроля за состоянием системы (рис. 7.9).

Блок управления БУ-37.02 Зав. №

Рис. 7.9. Блок управления:

1 – тумблер «Питание»; 2 – тумблер «Режим»; 3 – кронштейн для крепления блока;

4 – кабель соединения с вакуумным агрегатом;

5 – кабель соединения с датчиком заполнения; 6 – кнопка «Стоп»;

7 – световые индикаторы; 8 – кнопка «Пуск»

Тумблер 1 «Питание» служит для подачи питания к цепям управления вакуумным агрегатом и для задействования световых индикаторов.

Тумблер «Режим» служит для изменения режима работы системы: автоматического («Авт.») или ручного («Ручн.»).

Кнопка «Пуск» служит для включения двигателя вакуумного агрегата.

Кнопка «Стоп» служит для выключения двигателя вакуумного агрегата и для снятия блокировки после загорания индикатора «Не норма».

Кабели 4 и 5 служат для соединения блока управления, соответственно, с двигателем вакуумного агрегата и с датчиком заполнения.

Световые индикаторы предназначены для визуального контроля за состоянием вакуумной системы.

Назначение индикаторов указано в табл. 7.1.

Таблица 7.1

«Питание»	Питание блока управления включено
«Вакуумирование»	Электродвигатель вакуумного агрегата включен, вакуумный насос работает
«Насос заполнен»	Пожарный насос полностью заполнен водой, сработал датчик заполнения
«Не норма»	Зафиксировано наличие одной или нескольких неисправностей системы: 1) превышено максимальное время непрерывной работы вакуумного насоса (45–55 с) вследствие недостаточной герметичности всасывающей магистрали или иной причины; 2) отсутствует или плохой контакт тягового реле вакуумного агрегата вследствие подгорания контактов тягового реле; 3) электродвигатель перегружен (заклинило ротор вакуумного насоса посторонними предметами или вследствие замерзания попавшей воды)

В зависимости от комбинации положений тумблеров «Питание» и «Режим» вакуумная система может находиться в четырех возможных режимах¹:

1. В нерабочем состоянии тумблер «Питание» должен находиться в положении «Откл.», а тумблер «Режим» – в положении «Авт.». Данное положение тумблеров является единственным, при котором нажатие на кнопку «Пуск» не приводит к включению электродвигателя вакуумного агрегата. Индикация отключена.

2. В автоматическом режиме (основной режим) тумблер «Питание» должен находиться в положении «Вкл.», а тумблер «Режим» – в положении «Авт.». При этом электродвигатель включается кратковременным нажатием кнопки «Пуск». Отключение производится либо автоматически (при срабатывании датчика заполнения или одного из видов защиты электропривода), либо принудительно – нажатием кнопки «Стоп». Индикация включена и отражает состояние вакуумной системы.

3. В ручном режиме тумблер «Питание» должен находиться в положении «Вкл.», а тумблер «Режим» – в положении «Ручн.». Двигатель включается нажатием кнопки «Пуск» и работает до тех пор, пока кнопка «Пуск» удерживается в нажатом состоянии, независимо от показаний световых индикаторов, которые отражают состояние процесса водозаполнения, свидетельствуют о сбоях в режиме работы системы, но не влияют на работу двигателя, так как электронная защита привода в этом режиме отключена. То есть в случае нестандартной работы электропривода (перегрузка двигателя, отсутствует или плохой контакт в тяговом реле, превышение времени непрерывной работы) автоматического отключения не происходит, а только загорается индикатор «Не норма». Данный режим предназначен для возможности работы в случае сбоев в системе автоматики, при ложных срабатываниях блокировок. При этом режиме контроль момента окончания процесса водозаполнения и отключения двигателя вакуумного насоса осуществляется визуально по индикатору «Насос заполнен».

4. Для обеспечения выполнения оперативно-тактической задачи на пожаре в случае отказа электронного блока, когда в автоматическом режиме система не работает, а в ручном режиме световые индикаторы не отражают реально происходящих процессов, существует аварийный режим, при котором тумблер «Питание» необходимо выключить, а тумблер «Режим» перевести в положение «Ручн.». В этом режиме управление электродвигателем производят так же, как и в ручном режиме, но индикация при этом отключена, и контроль момента окончания процесса водозаполнения и отключения двигателя вакуумного насоса осуществляется при появлении воды из выхлопного патрубка. Систематическая работа в этом режиме недопустима, так как может привести к серьезным поломкам элементов вакуумной системы. Поэтому сразу же по возвращении в часть при возникновении необходимости использовать систему в этом режиме следует выяснить и устранить причину неисправности блока управления.

Порядок проверки работоспособности вакуумной системы:

1. На всасывающий патрубок ПН установить заглушку и, закрыв все краны, открыть вакуумный кран.

2. Установить тумблер «Режим» блока управления в положение «Авт.». Тумблер «Питание» установить в положение «Вкл.». При этом загорается индикатор «Питание».

3. Нажать кнопку «Пуск». При этом загорается индикатор «Вакуумирование». Разрежение должно нарастать. Во время работы вакуумного насоса масло в трубке от бачка к насосу должно подниматься.

4. По достижении разрежения не менее 0,75 кгс/см² закрыть вакуумный кран и отключить вакуумный насос, нажав кнопку «Стоп».

5. По истечении 3 мин повторно измерить величину разрежения. Различие в показаниях больше 0,2 кгс/см² свидетельствует о неплотностях в ПН или коммуникациях. Неплотности обнаруживаются визуально по наличию утечек воды при работе насоса или опрессовкой насоса.