CC BY
15
УДК 614.846.5
РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ВОДЯНОГО НАСОСА
А. П. СИЗОВ, В. А. КОМЕЛЬКОВ, М. А. КОЛБАШОВ, Л. А. ГУСЕВ
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново
Е-mail: kafppv@mail.ru, komelkov@rambler.ru, kolbashow@mail.ru, alex16crown@gmail.com
Использование насосов в пожарной автоматике для подачи огнетушащего вещества имеет важное значение и от надежной работы таких устройств зависит ликвидация пожаров. Поэтому насосы необходимо испытывать на герметичность уплотнительных устройств, составляющих основу его надежной работы. В статье представлен специальный стенд для испытания насосов.
Ключевые слова: пожарный насос, огнетушащее вещество, уплотнение, магнитная жидкость, сальник.
DEVELOPMENT OF A TEST BENCH FOR THE SEALING DEVICE OF A WATER PUMP
A. P. SIZOV, V. A. KOMELKOV, M. A. KOLBASHOV, L. A. GUSEV
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and RescueAcademy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense,
Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», RussianFederation, Ivanovo
Е-mail: kafppv@mail.ru, komelkov@rambler.ru, kolbashow@mail.ru, alex16crown@gmail.com
The use of pumps in fire automatics for supplying a fire extinguishing agent is important and the elimination of fires depends on the reliable operation of such devices. Therefore, pumps must be tested for tightness of the sealing devices that make up the basis of its reliable operation. The article presents a special stand for testing pumps.
Key words: fire pump, extinguishing agent, seal, magnetic fluid, oil seal.
Современное здание или сооружение с технической точки зрения представляет собой совокупность инженерных систем, в том числе и тех, которые обеспечивают безопасность жизнедеятельности людей. Ведущее место среди них занимает пожаротушение. Высокая надежность, эффективность, долговечность и простота в управлении — вот основные требования, предъявляемые к современным системам борьбы с огнем. Эти запросы будут выполнены в полном объеме только в том случае, если основу подобных систем защиты зданий и сооружений составит соответствующее противопожарное оборудование. Пренебрежение вопросами пожарной безопасности чревато самыми тяжелыми последствиями, о чем свидетельствует неутешительная статистика: ежегодно в России происходит около 240 тысяч пожаров, потери от которых состав-
© Сизов А. П., Комельков В. А., Колба-шов М. А., Гусев Л. А., 2020
ляют около 45 млрд рублей; огнем уничтожается более 70 тысяч различных строений.
Предоставим несколько видов систем автоматического пожаротушения:
Газовое пожаротушение, предназначенное для создания защитной среды в определенном объеме. Тушение пожара осуществляется заполнением помещения расчетным количеством огнетушащего вещества. Принцип действия таких систем основан на снижении концентрации кислорода за счет поступления в соответствующую зону негорючего газа. При этом в случае использования сжиженных газов их выпуск из баллонов сопровождается снижением температуры, что ведет к уменьшению температуры в самой зоне возгорания. Такие системы не наносят вред защищаемому объекту, поэтому их рекомендуют для защиты серверных помещений, вычислительных центров, телефонных станций, библиотек, архивов, музеев, хранилищ и других помещений.
Порошковое пожаротушение используются при тушении пожаров различных категорий помещений, в том числе электрооборудования под напряжением. Принцип действия системы заключается в подаче мелкодисперсного порошкового состава в зону горения. Системами подобного типа оборудуются общественные, административные, производственные и складские здания, технологические установки, электроустановки, в т.ч. под напряжением. Порошковый состав оказывает минимальное воздействие на защищаемые изделия, материалы, оборудование: требуется лишь уборка порошка. В системах аэрозольного пожаротушения используется огнетушащий аэрозоль. Он безвреден как для людей, так и для окружающей среды, а также химически нейтрален. Аэрозоль можно использовать для тушения электрооборудования, находящегося под напряжением. Генераторы огнетушащего аэрозоля компактны, их легко устанавливать.
Пенное пожаротушение используются в основном для тушения возгораний легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, нефтепродуктов, продукции химической промышленности и т.д. В качестве огнетушащего вещества в них применяется раствор воды с пенообразователем, который подается в трубопровод насосами-дозаторами.
Водяное пожаротушение применяется для ликвидации пожаров поверхностным способом на различных объектах и представляют
собой универсальное средство тушения для мест постоянного пребывания людей. Простейшая система пожаротушения выполнена в виде отдельного пожарного водопровода внутри здания с пожарными кранами (гидрантами). В случае пожара вручную (или автоматически) открываются задвижки пожарного водопровода и включаются пожарные насосы, подающие воду в гидранты.
Для насосного оборудования, важную роль играет надежность насоса. Такие же насосы используются не только в системах автоматического пожаротушения, но и в химии, нефтехимии, текстильной промышленности и ряде других отраслей широко распространены данные насосы, которые предназначенные для перекачивания жидкостей (вода, агрессивные жидкости, продукция нефтехимии, другой продукции, находящейся в жидком состоянии). В этом случае используются насосы различных типов и исполнений [1] К таким насосам, как при их работе, так и в режиме дежурном предъявляются высокие требования по герметичности как статистических, так и уплотнений подвижных элементов. Для создания без аварийной работы такие насосы должны быть подвергнуты предварительным испытаниям на герметичность. С этой целью разработан стенд для испытания насосов на герметичность. Функциональная схема стенда предназначенного для испытания уплотнения насоса представлена на рис. 1.
Рис. 1. Испытательный стенд для уплотнительного устройства водяного насоса 1 - бак; 2 - мамонетр; 3 - приводной двигатель; 4 - насос; 5 - соединительная муфта; 6 - испытуемое магнитножидкостное уплотнение; 7 - кран; 8 - прибор для измерения давления; 9 - нагреватель; 10 - прибор для измерения температуры жидкости; 11 - прибор для измерения частоты вращения двигателя; 12 - подшипниковые опоры для двигателя; 13 - тензодачик (балка); 14 - тензоуселитель; 15 - показывающий прибор с самописцем; 16 - статическое уплотнение;
17 - крепежные шпильки; 18 - реостат
Все эксплуатационные характеристики перед испытаниями для данного типа насоса должны быть указаны в техническом задании на разработку уплотнения водяного насоса в цифрах, в перечень которых должны быть включены следующие: используемая герметизируемая среда, давление среды, температура среды, частота вращения, масса уплотнения, допустимые - габаритные параметры. После изготовления уплотнения оно должно пройти приемо-сдаточные испытания, которые предлагается провести на разработанном стенде.
Испытания проводятся в следующем порядке: определение герметичности стенда проведение испытаний уплотнения, изготовленного в соответствии с усовершенствованиями по разработанной методике испытаний.
1. Определение герметичности испытательного стенда. С этой целью на место испытуемого уплотнения устанавливалась заглушка, которая герметизируется статической прокладкой подобной штатной прокладке, как по размерам, так и по материалу изготовления. Прокладка 16 устанавливалась, на фланец бака 1 с помощью силовых элементов в виде болтовых соединений 17 и при этом усилие затяжки создается определенной величины с помощью динамометрического ключа. Включается насос 4 и в камере 1 создается определенная величина давления, при достижении которой краном 7 насос 4 отсоединяется от бака 1. Измеряют величину давления в баке с помощью прибора 8. Включают самописец и определяют в течение 1 часа изменение давления в баке Рб. Если Рб остается постоянной величиной делается заключение, что установка герметична и на этой установке, возможно, проводить испытания насоса на герметичность.
2. Методика проведения испытаний насоса на герметичность в рабочем режиме и определения рабочих характеристик насоса. Проводятся определение следующих характеристик: герметичность, момент необходимый для привода насоса, компенсируемое давление, стабильность компенсируемого давления в течение времени, изменение момента трения во времени.
Герметичность насоса определяется в начальный момент по методике, описанной в пункте 1. В процессе эксплуатации герметичность должна сохранятся. Этому способствует в конструкции комбинированного уплотнения [2] деформация сальниковой набивки по мере её выработки и наличии магнитожидкостного уплотнения которое создает практически 100% герметичность в
случае уплотнения им газовой среды. Сальниковое уплотнение ограничивает воздействие жидкой среды на магнитожидкостный уплотнитель. Поэтому прибор, измеряющий давление и изменение его во времени должен отмечать постоянное значение, как представлено на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость давления от времени при испытании уплотнения на герметичность P - давление, t - время, - время, показывающие изменение давление
Момент необходимый для привода насоса. При электроприводе насоса электромагнитный момент, развиваемый двигателем, должен быть равен отдельным составляющим тормозных моментов, обусловленных рабочим колесом насоса Рр, механическими потерями в насосе Рмех, потерями, обусловленными в уплотнительном устройстве Рупл., потерями механическими и электрическими в приводном двигателе Рдв. Наибольший интерес для исследования рабочих характеристик насоса представляют потери в уплотнительном устройстве, которые состоят из потерь в сальниковом уплотнении и магнитожидкостном. Как показывают исследования [3] потери в магнитножидкост-ных уплотнениях (МЖУ) Рмжу много меньше потерь в сальниковом уплотнении Рс. Величина потерь в электроприводе насоса определяется на стенде с помощью тензобалки 13 и фиксируется с помощью показывающего прибора с самописцем. Для практики наибольший интерес представляют потери на трение в сальниковом уплотнении, которые характеризуют надежность работы насоса [4].
От надежности его работы в конечном итоге зависит не только сохранность зданий и имущества, но и жизнь людей. При этом, как правило, пожарные насосы всегда простаивают. Естественно, при подборе таких агрегатов это должно учитываться — необ-
ходимо гарантированное обеспечение запуска насосов после длительного простоя. Как правило, это обеспечивается благодаря применению высококачественных материалов, понижающих вероятность блокирования
вращающихся частей насоса, и периодическим техобслуживанием. Подобные электронасосы оборудуются и электронными шкафами управления, позволяющими постоянно контролировать ситуацию.
Список литературы
1. Лобачев П. В. Насосы и насосные станции. М.: Стройиздат, 1990. 320 с.
2. Патент 2663438 Российская Федерация МПК Р 16 Л 15/43 Комбинированное маг-нитожидкостное уплотнение / А. П. Сизов, В. А. Комельков, М. А. Колбашов, В. С. Елов-ский и др.; опубл; 06.08.2018, Бюл. № 22.
3. Магнитные жидкости в машиностроении / Д. В. Орлов [и др.]. М.: Машиностроение, 1993. 273 с.
4. Повышение надежности применяемых в пожарно-спасательном оборудовании узлов с магнитными наноматериалами / А. П. Сизов [и др.] // Современные проблемы гражданской защиты. 2018. № 29. С. 41-45.
References
1. Lobachev P. V. Nasosy i nasosnyye stantsii [Pumps and pumping stations]. M.: Stroyizdat, 1990. 320 p.
2. Sizov A. P., Komel'kov V. A., Kolbash-ov M. A., Yelovskiy V. S. i dr Kombinirovannoye magnitozhidkostnoye uplotneniy [Combined magneto-liquid Seal], Patent 2663438 Rossiyskaya Federatsiya IPC F 16 J 15/43, opubl; 06.08.2018, Byul. № 22.
3. Magnitnyye zhidkosti v mashinostroy-enii [Magnetic fluids in mechanical engineering] / D. V. Orlov [et al.]. M.: Mashinostroyeniye, 1993. 273 p.
4. Povysheniye nadezhnosti primenyayemykh v pozharno-spasatel'nom obo-rudovanii uzlov s magnitnymi nanomaterialami [Improving the reliability of components used in fire-rescue equipment with magnetic nanomateri-als] / A. P. Sizov [et al.]. Sovremennyye problemy grazhdanskoy zashchity, 2018, vol. 29, pp. 41-45.
Сизов Александр Павлович
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
доктор технических наук, профессор
E-mail: kafppv@mail.ru
Sizov Alexandr Pavlovich
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State
Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of
Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
doctor of technical sciences, professor
E-mail: syrbue@yandex.ru
Комельков Вячеслав Алексеевич
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук, доцент
E-mail: komelkov@rambler.ru
Komelkov Vyacheslav Alekseevich
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State
Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of
Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
candidate of technicasciences, associate professor
E-mail: komelkov@rambler.ru
Колбашов Михаил Александрович
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук, доцент
E-mail: kolbashow@mail.ru
Kolbashov Mikhail Alexandrovich
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State
Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of
Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
candidate of technicasciences, associate professor
E-mail: komelkov@rambler.ru
Гусев Леонид Алексеевич
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
адъюнкт очной формы обучения
E-mail: alex16crown@gmail.com
Gusev Leonid Alekseevich
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State
Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of
Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
postgraduate student
E-mail: alex16crown@gmail.com
