CENTRIFUGALNE SISALJKESveuilite u Zadru - Poseban program obrazovanja pomoraca Nastavni predmet: Brodski pomoni strojevi i ureaji Igor Bulovan Zadar, 10.10.20114/22/2012 1

UVOD :

Svrha prezentacije je objasniti pojam, podijelu, namjenu, tehnike karakteristike i dijelove centrifugalnih sisaljki

4/22/2012

2

Centrifugalne sisaljke su one kroz koje tekuina protjee od usisa prema tlaku djelovanjem centrifugalne sile, s radijalnim tokom strujanja koje nosi tekuinu izmeu lopatica jednog ili vie rotora. Prikladne su za svaku upotrebu, osim za male koliine i male brzine, te za tekuine koje imaju veliki viskozitet. Upotrebljavaju se najvie za male i srednje dobavne visine i za velike dobavne koliine pri poveanim brzinama strujanja, i nisu samousisne.3

4/22/2012

KAZALO :1. 2. 3. 4. 5. 6.

7.

8.4/22/2012

TEORETSKA POSTAVKA KONSTRUKCIJA IZVEDBE POJAVA KAVITACIJE PUTANJE U RAD LEAJEVI I BRTVENICE CENTRIFUGALNIH SISALJKI SAMOSISNI UREAJ CENTRIFUGALNE SISALJKE ZAKLJUAK4

1. TEORETSKA POSTAVKA

C = / ND C = H / ND Cp = P / ND gdje su: C = koeficijent teenja Q = dobavna koliina kapacitet N = brzina, o/min D = promjer radnog kola C = koeficijent tlaka Cp = koeficijent snage P = uloena snaga H = ukupna dobavna visina (m)5

4/22/2012

4/22/2012

6

4/22/2012

7

4/22/2012

8

4/22/2012

9

1. KONSTRUKCIJACentrifugalne isakljke se sastoje od fiksnog spiralnog kuita i rotora privrenog na osovini koji se okree velikom brzinom. Kad se rotor okree, povlai za sobom tekuinu koja se nalazi meu lopaticama. Djelovanjem centrifugalne sile tekuina poveava brzinu koja se dobrim dijelom pretvara u tlak. Na slici 2.8 prikazan je najjednostavniji oblik centrifugalne pumpe.

a-kuite; b-usisna cijev; d-tlana cijev; e-rotor; f-osovina; g-lopatica rotora; kanal rotora

4/22/2012

10

4/22/2012

11

2. IZVEDBE

PREMA POLOAJU VRATILA ROTORA : Horizontalne i Vertikalne PREMA KAPACITETU: malog kapaciteta do 0,3 m3/s srednjeg kapaciteta od 0,3 m3/s do 1 m3/s velikog kapaciteta iznad 1 m3/s

PREMA SPECIFINOJ ENERGIJI: male specifine energije (49 J/kg) ; dobavne visine do 5 m VS srednje specifine energije (49-490 J/kg) ; dobavne visine od 5-50 m VS velike specifine energije (490 J/kg i vie); dobavne visine iznad 50 m VS

4/22/2012

PREMA BRZINI VRTNJE I SPEC. BROJU OKRETAJA: sporookretne, ns = 60 100 normalne, ns = 100 300 brzookretne, ns = 400 - 1000

12

PREMA BROJU KUITA : s jednim kuitem s dva kuita ( na istom vratilu )

PREMA SPOSOBNOSTI USISA: bez sposobnosti samousisa samousisne PREMA NAINU POGONA: turbo sisaljke elektromotorne motorne sisaljke13

4/22/2012

Presjek centrifugalne sisaljke

4/22/2012

14

4/22/2012

Shematski prikaz dijelova centrifugalne sisaljke

15

Legenda:POZ NAZIV POZ NAZIV POZ NAZIV POZ NAZIV

111112 114 119 120

Spiralno Kuite Rasporni Prsten Vijak Poklopac Kuita Brtva Brtveni Tuljak Mehanika Brtva Prsten Prsten Zatik Priguni tuljak

127128 129 130 131

Poklopac mehan. Brtve Brtva Vijak Matica Zatik Nosa Kuita Vijak Matica Vijak Vijak Brtva Vratilo

211212 214 215 217

Kolo rotora Rasporni Prsten Vijak Brtveni prsten Vijak vratila Ulono pero Ulono pero Centrit. Odvaja Leaj Leaj Magtica Sigurnosni lim

226311 312 314 317

Centrif. Odvaja Nosa leaja Poklopac leaja Noga Distantni prsten Uskonik Reg. Nivoa Ulja Brtva Vijak Matica Vijak Vijak

121122 123 124 125

132133 134 135 136

219220 221 222 223 224 225

318321 320 323 324 325 328 330

126

140210

4/22/2012

16Vijak

3. Pojava kavitacije kod centrifugalnih pumpi

Poetkom kavitacije se smatra kada u nekoj toki sustava pumpe kroz koji ili oko kojeg struji tekuina, minimalni apsolutni tlak pmin padne na vrijednost tlaka isparavanja tekuine pva. U toj toki poinje isparavanje i stvaraju se mjehurii pare. Ako se apsolutni tlak i dalje smanjuje , proiruje se podruje pojave kavitacije. U uvjetima razvijene kavitacije naruava se homogenost toka, strujanje postaje dvofazno i mijenjaju se hidrodinamiki odnosi. Tlak isparavanja pva ovisan je o vrsti tekuine i njenoj tamperaturi, tako voda pri tlaku pva = 1,013 bara isparuje na temperaturi 100C , a pri tlaku pva = 0,023 bara na pri temperaturi od 20C.

Smanjenje tlaka p do kritinog iznosa, moe se pojaviti lokalno ili zahvatiti itava podruja, uzrokovano je reimom rada pumpe ili njezinim konstruktivnim svojstvima. Uzroci lokalnog pada tlaka mogu biti: velika brzina takuine na ulazu u rotor, hrapavost povrina, poloaj pumpe, zaepljenost usisnog cjevovoda, poviena temperatura tekuine.4/22/2012 17

Lopatice rotora centrifugalnih pumpi imaju relativno veliku obodnu brzinu, tako da tekuina koju zahvaaju dobiva takoer veliku brzinu strujanja, posebno oni slojevi tekuine koji su uz same lopatice. Slojevi tekuine uz lopatice imaju najveu brzinu strujanja, a time i najnii tlak. Budui da za svaki tlak odgovara odreena temperatura isparavanja, u slojevima koji se nalaze uz same lopatice, pri odreenoj brzini strujanja i niskom tlaku, nastat e isparavanje i oslobaanje para. Takoer, u susjednim slojevima vlada vii tlak, te e se tekuina iz tih slojeva velikom brzinom usmjeriti u slojeve nieg tlaka, koji se nalazi uz same lopatice. Tekuina na taj nain stvara udarac na lopaticama, a kao posljedicu izaziva povienje tlaka i razaranje lopatice i drugih dijelova rotora. Ako se u pari nalazi i kisik, pored erozije dolazi i do nastajanja korozije. Pojava kavitacije praena je karakteristinim umom i vibracijama, a rad pumpe postaje nemiran i nejednolian, smanjuje se visina dobave, protok i iskoristivost. Kao posljedica je nepovoljna ekonominost, nesigurnost u radu i smanjenje trajnosti pumpe.18

4/22/2012

Radi zatite od tetnog djelovanja kavitacije, unutarnji se djelovi pumpe presvlae drugim metalima otpornim na koroziju i eroziju ili presvlae plastinim masama. Mjesta izloena kavitaciji u centrifugalnoj pumpi zadnja povrina lopatica o predjelu ulaza tekuine mjesta izloena promjeni smjera kretanja tekuine suenja presjeka strujanja Sprijeavanje pojave kavitacije smanjenjem visine crpljenja crpljenje hladne tekuine (vode) ako je mogue dobrim brtvljenjem usisnih cijevi finom i paljivom obradom povrina lopatica19

4/22/2012

4/22/2012

20

4/22/2012

21

4. Putanje u rad centrifugalne sisaljke

Centrifugalne sisaljke ne mogu same crpiti vodu osim ako su postavljene ispod razine vode, to znai ispod razine u tanku ili ispod razine mora ili rijeke. Zbog toga se usisna cijev i sisaljka moraju napuniti vodom ili pak mora postojati samousisni ureaj. Ako je izvedbom predvieno , usisna cijev se moe puniti s pomou hidrofora ili preko tlanog cjevovoda druge sisaljke. Punjenje usisne cijevi i sisaljke tekuinom mora biti popraeno izvlaenjm zraka iz usisne cijevi i sisaljke. U toj fazi rada ventil na tlanoj strani sisaljke treba biti zatvoren, i lagano se otvara nakon ukljuenja pogonskog stroja kada se na manometru pokae da sisaljka stvara tlak. U radu treba provjeravati zagrijavanje brtvi. Ako se zagrijavaju treba pomalo poputati brtvenicu a ako se radi o tekuini iznad 40C treba osigurati hlaenje brtvenica. Treba kontrolirati i zagrijavanje leajeva odnosno njihovo podmazivanje.4/22/2012 22

Pri zaustavljanju sisaljke treba postupno zatvarati ventil na tlanoj cijevi, i im protok prestane treba iskljuiti pogonski motor. Motor se treba zaustavljati lagano, u protivnom znai da je on neispravan. Ako sisaljka tlai u cjevovod koji se nalazi izloen hladnoi gdje moe doi do zamrzavanja vode, obavezno treba ispustiti vodu iz cjevovoda, jer moe doi do razaranja sisaljke i cjevovoda. Pri ponovnom upuivanju, kada je tlana cijev puna vode, treba malo otvoriti ventil u tlanoj cijevi da se napuni vodom usisna cijev i sisaljka. Tom prilikom treba ispustiti zrak na mjestima koje je za to predvieno. Ovaj postupak vrijedi za sisaljke bez samousisnog ureaja. Ako sisaljka nije dugo radila, potrebno je nekoliko puta rukom okrenuti vratilo jer se moe dogoditi da je vratilo negdje korodiralo, to zahtijeva veliku snagu za pokretanje pa moe izazvati i zaustavljanje elektromotora. Sisaljku je potrebno pri radu nadzirati preko njenih kontrolno-mjernih instrumenata, te povremeno provjeravati podmazivanje leajeva i povremeno isputati zrak.23

4/22/2012

5. Leajevi i brtvenice centrifugalnih sisaljki

Leajevi mogu biti: Klizni i kuglini : radijalni i radijalno-aksijalni Klizni leajevi se primjenjuju openito na sporookretnim sisaljkama, a posebno na vertikalnim, gdje slue kao donji leaj vratila. Kuglini leajevi se primjenjuju u centrifugalnim sisaljkama kao radijalni ili radijalno-aksijalni , u svrhu preuzimanja aksijalne sile. Vratilo koje nosi treba biti na leajevima pomno izbalansirano..

4/22/2012

24

Vrlo vaan konstrukcijski dio sisaljke je brtvenica. Ona sprijeava izlaz tekuine ili ulaz zraka u usisni dio rotora. Poeljno je da brtvenica uzdu vratila proputa samo malo tekuine , to pokazuje da zrak ne ulazi u kuite. Proputanjem brtvenice i ulazom zraka u usisni dio kuita smanjuje se vakuum u usisnoj cijevi. Na mjestima gdje brtvenica proputa tekuinu sisaljke imaju otvor za potrebe odvodnje

4/22/2012

25

Postoje tri standardne izvedbe brtvenica, a one su: A brtvenica sa brtvom od pletenice B brtvenica sa brtvom od pletenice i brtvenim prstenom (a) C brtvenica sa mehanikom brtvom Izvedba A je uobiajena izvedba gdje se brtvena pletenica pritee vijkom na prirubnici brtvenice. Takva izvedba se primjenjuje na sisaljkama za hladne tekuine.

4/22/2012

26

Izvedba B se primjenjuje za samousisne sisaljke. Da se sprijei ulaz zraka, ugrauje se klizni brtveni prsten. On se normalno postavlja u sredini pletenice. Na prsten se dovodi tekuina pod tlakom iz spiralnog kuita sisaljke u brtvenicu posebnom cijevi. Na taj nain kroz brtvenicu u sisaljku moe ulaziti samo tekuina a ne zrak. Brtvenice izvedbe A i B treba stalno odravati, nadzirati, pritezati ili poputati.Izvedba C se odnosi na mehaniku brtvu na kojoj se brtvljenje vri gumenim,grafitnim i eljeznim prstenovima, posebnom maticom, protumaticom i oprugom postavljenom na vratilu. Brtvu nije potrebno nadzirati i pritezati jer tu ulogu preuzima opruga. Na samousisnim sisaljkama spiralno kuite i brtvenica spajaju se sa cijevi da se sprijei ulazak zraka u usisni dio sisaljke

4/22/2012

27

MEHANIKA BRTVAREDNI BROJ

OBJANJENJE OPRUGA O RING O RING SVORNJAK O RING

1 3 4 6 8

910 11

PRSTENAHURA NEPOKRETNA BRTVA

12

POKRETNA BRTVA

4/22/2012

28

BRTVENICA SA PLETENICAMA

4/22/2012

29

6. SAMOSISNI UREAJ CENTRIFUGALNE SISALJKECentrifugalne pumpe ne mogu same crpiti vodu osim kada su postavljene ispod razine vode, to znai ispod razine u tanku, ili ispod razine gaza broda. Zbog toga se usisna cijev i pumpa moraju napuniti vodom, ili pak mora postojati samousisni ureaj. Na slici je prikazan sustav s ejektorom koji je vrlo pouzdan i uinkovit.

4/22/2012

30

1-pumpa, 2-podesivi tlani prekida, 3-zaporni ventil, 4-cijev za usisavanje, 5-ejektor, 6-magnetski ventil, 7-vertikalna cijev, 84/22/2012 ventil na plovak

31

7. ZAKLJUAK

Centrifugalne sisaljke su nale iroku primjenu, pa tako i na trgovakim brodovima. Nezaobilazne su kod upotrebe za medije kao to je slatka i morska voda za sustave hlaenja motora i razne sustave brodskog postrojenja koji zahtjevaju srednje i visoke dobavne koliine a relativno nie tlakove. Centrifugalne sisaljke za vie tlakove se izvode kao viestupanjske a upotrebljavaju se u kotlovskim postrojenjima kao dobavne ili cirkulacijske sisaljke. Na tankerima ih nalazimo i kao sisaljke tereta. Slue jo i za napajanje hidrofora, ureaja za desalinizaciju morske vode, ureaja za proiavanje fekalija, sustave balastiranja broda, sustave protupoara itd. Materijali od kojih su napravljene variraju s obzirom na namjenu a to su: kompozitni materijali, keramika, sivi ljev, mjed, bronca i nehrajui elik itd. Izvedbeno su jednostavnije od drugih sisaljki (npr. stapnih) pa su vrlo stabilne u radu i dugotrajne. Nedostatak im je to nisu samousisne, pa se to rjeava ugradnjom samosisnih ureaja razliitih izvedbi pa tako razlikujemo privjeene i neovisne sustave.32

4/22/2012