Шестеренчатые насосы в судовых двигательных установках

В сложных и крупных судовых системах сотни механических и гидравлических компонентов взаимодействуют друг с другом, обеспечивая мощность, необходимую для движения, управления и устойчивости. Шестеренчатые насосы являются одними из важнейших компонентов этой механической системы, играя важнейшую роль в системах перекачки жидкости, смазки и обеспечения движения . Благодаря своей простой конструкции и высокой надежности шестеренные насосы являются важнейшими компонентами судовых гидравлических, смазочных и топливных систем.

Введение: Значение насосов в судовых двигательных установках

Силовая установка судна включает в себя главный двигатель, приводные валы, подшипники, редуктор, гребной винт и вспомогательные системы, такие как системы охлаждения и смазки.
Среди этих систем насос отвечает за непрерывную циркуляцию жизненно важных жидкостей, таких как моторное масло, топливо и охлаждающая жидкость, в замкнутом контуре под определённым давлением .

Шестерёнчатые насосы являются одними из наиболее распространённых типов насосов в этой области. Они отличаются простой механической конструкцией , высокой точностью, надёжностью и обеспечивают стабильную работу даже в суровых морских условиях.

Детектор импульсного света Eclipse 125 нм

Что такое шестеренчатый насос?

Шестерёнчатый насос — это объёмный насос, который использует две шестерни для всасывания жидкости через впускное отверстие и её сжатия перед подачей к выпускному отверстию.
Этот тип насоса состоит из двух главных шестерён внутри корпуса, которые вращаются для подачи определённого объёма жидкости.

Шестеренчатые насосы бывают двух основных типов:

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением: он содержит две одинаковые шестерни, вращающиеся в противоположных направлениях.
Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением: состоит из большой внутренней шестерни и меньшей внутренней шестерни.

Оба типа используются в морских системах, особенно в таких областях, как смазка дизельных двигателей, системы трансмиссии и масляные насосы коробок передач.

Принцип работы судового шестеренного насоса

В судовых пропульсивных системах шестерёнчатые насосы работают по простому механическому принципу.
Когда вал насоса приводится в движение вспомогательным или главным двигателем, шестерни начинают вращаться. В этот момент:

Со стороны всасывания насоса между шестерней и корпусом образуется пространство, а возникающий вакуум засасывает масло или топливо из бака.
На выпускной стороне шестерни сблокированы, чтобы направить жидкость под высоким давлением в выпускной контур.
Благодаря такому непрерывному вращению жидкость может непрерывно циркулировать в контуре.

Благодаря точной конструкции и чрезвычайно малым расстояниям между компонентами эти насосы характеризуются минимальной утечкой и высокой объемной эффективностью .

Роль шестеренных насосов в морских пропульсивных системах

В судовых пропульсивных системах шестеренные насосы выполняют следующие основные функции:

1. Система смазки

Для обеспечения бесперебойной работы крупных судовых дизельных двигателей требуется точная смазка.
Шестеренчатый насос в этой секции забирает смазочное масло из поддона картера двигателя и под давлением подаёт его к подшипникам, валам и коленчатому валу.
Выход из строя этого насоса может привести к чрезмерному трению и перегреву компонентов двигателя.

2. Система подачи топлива

В топливных системах шестерёнчатые насосы используются для перекачки топлива из основного бака в насос высокого давления.
Благодаря способности перекачивать высоковязкие жидкости, такие как тяжёлое дизельное топливо (HFO), этот тип насосов идеально подходит для морских судов.

3. Трансмиссия и коробка передач

В судовых трансмиссиях шестерёнчатые насосы обеспечивают непрерывную подачу смазочного масла между шестернями и муфтами сцепления, предотвращая износ.
В некоторых системах они также используются для охлаждения масляного теплообменника редуктора.

4. Вспомогательные системы

Шестеренчатые насосы также используются во вспомогательных системах, таких как насосы гидроусилителя рулевого управления, палубных кранах и балластных системах.

Преимущества использования шестеренчатых насосов на судах

Простая, прочная и долговечная конструкция: бесперебойная работа в течение длительного периода времени.
Он чрезвычайно эффективен в жидкостях с высокой вязкостью, таких как моторное масло или тяжелое дизельное топливо.
Может работать на низких скоростях и средних давлениях.
Он имеет небольшие размеры и прост в установке.
Он не требует сложной установки и прост в обслуживании.

Благодаря этим характеристикам шестеренные насосы стали одним из наиболее распространенных типов насосов в судостроении.

Недостатки и ограничения

Конечно, каждое механическое устройство имеет свои ограничения, и шестеренчатые насосы не являются исключением:

Непереносимость твердых частиц: зубы могут быть повреждены, если масло или топливо содержат примеси.
Изменения расхода из-за изменений вязкости: Точность расхода может снижаться при высоких или низких температурах.
По сравнению с поршневыми или винтовыми насосами они демонстрируют относительно более высокий уровень шума и вибрации.
Эффективность снижается при высоком давлении (выше 200 бар).

Поэтому его обычно используют в системах смазки и подачи топлива среднего давления, а не в главных гидравлических контурах высокого давления.

Внутренняя структура шестеренного насоса

Шестеренчатые насосы состоят из нескольких основных компонентов:

Внешний корпус: изготовлен из коррозионно-стойкой морской стали или чугуна.
Трансмиссия: соединена с двигателем через вал.
Ведомые шестерни: совместимы с главной передачей.
Подшипники и втулки: используются для уменьшения трения и поддержки вала.
Прокладки и круглые кольца: предотвращают утечку жидкости.
Вход/выход и крышка: Для установки в систему трубопроводов судна.

Все компоненты морского насоса тщательно спроектированы с учетом возможности воздействия морской воды, влажности и термических ударов.

Материалы компонентов и коррозионная стойкость

В морской среде влажность, солёность и высокое давление могут вызывать коррозию, что приводит к быстрому выходу оборудования из строя.
Поэтому шестерёнчатые насосы, используемые на судах, обычно изготавливаются из специальных коррозионно-стойких сплавов , таких как морская бронза или нержавеющая сталь 316/304
. Валы и втулки также изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, таких как графит или бронза с покрытием, что обеспечивает длительный срок службы при постоянном контакте с маслом.

Внешний шестеренный насос в системе привода

Шестерёнчатые насосы с внешним зацеплением широко применяются в судовых пропульсивных системах благодаря высокой точности и способности создавать умеренное давление (примерно до 200 бар).
Эти насосы обычно используются в качестве масляных насосов высокого давления в системах смазки главных двигателей и генераторов, а также в качестве вспомогательных масляных насосов (масляных насосов низкого давления).

Его основные особенности включают в себя следующее:

Две шестерни одинакового размера
Варианты горизонтального или вертикального монтажа
Меньше шума на низких скоростях
Способен выдерживать воздействие масел высокой вязкости

Внутренние шестеренчатые насосы на судах

Шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением обычно используются в системах, требующих постоянного расхода и низкого давления . Благодаря своей конструкции, сочетающей внутренние и внешние шестерни, эти насосы обеспечивают более равномерный расход и меньшую вибрацию, чем шестерёнчатые насосы с внешним зацеплением .

Основные области применения на судах включают следующее:

Трансмиссионный масляный насос
Масляный насос охлаждения теплообменника
насос для перекачки легкого топлива

Техническое обслуживание и ремонт шестеренчатого насоса

В морской среде правильное обслуживание шестерёнчатых насосов имеет решающее значение для продления их срока службы.
Основные моменты обслуживания включают:

Регулярно проверяйте масло в двигателе: загрязняющие вещества или частицы в масле могут стать причиной износа шестерен.
Проверьте давление и расход: резкое падение давления является признаком внутренней утечки или коррозии.
Регулярно меняйте фильтры: масляный или топливный фильтр следует заменять в соответствии с инструкциями производителя.
Смазка валов и втулок: осуществляется по программе, указанной производителем.
Проверьте соединения и убедитесь в отсутствии утечек. Любые утечки необходимо немедленно устранить.

С учетом этих ключевых моментов срок службы судовых шестеренных насосов может достигать более 10 лет непрерывной эксплуатации .

Распространенные неисправности шестеренного насоса и их решения

Дефекты, которые были обнаружены	Возможные причины	Методы ремонта
Низкое давление на выходе	Износ шестерен или внутренняя утечка	Замена шестерен или уплотнений
громкий шум или вибрация	Неправильная установка или наличие воздуха в контуре.	Выпустите воздух из насоса и отбалансируйте его.
Утечка масла из кузова	Поврежденное уплотнительное кольцо или ослабленные винты	Замените уплотнительное кольцо и затяните соединение.
Перегрев водяного насоса	Низкая вязкость или перегрузка	Проверьте тип масла и давление в контуре.

Сравнение шестеренных насосов с другими морскими насосами

особенность	шестеренчатый насос	лопастной насос	поршневой насос
Экспортный поток	Равномерный и последовательный	Изменяемый	Регулируемый
рабочее давление	Среднее (до 200x)	От низкого до среднего	Высокая (до 400 раз)
Аллергия на загрязнение	выше	половина	меньше
Расходы на техническое обслуживание	немного	половина	много
Срок службы в морских условиях	очень хороший	Да	Качество отличное, но дороговато.

Таким образом, шестеренные насосы являются экономичным и надежным вариантом для многих применений среднего давления.

Известные бренды и производители судовых шестеренных насосов

На мировом рынке многие известные бренды активно занимаются производством шестеренных насосов для судовых пропульсивных систем, среди которых:

IMO AB (Швеция)
Бомбы «Викинг» (США)
Рексрот (Германия)
Туэль/Фил Райт
Azque Pumps (Испания)
Клара (Австрия)

В Иране компании, импортирующие судовое оборудование, также поставляют различные модели масляных и топливных насосов для судовых двигателей этих марок.

заключение

Шестеренчатые насосы играют ключевую роль в судовых пропульсивных системах. Эти компактные и мощные устройства обеспечивают
непрерывную подачу масла и топлива между двигателем, редуктором и вспомогательными системами, обеспечивая надлежащую и эффективную работу судового двигателя.

Шестеренчатые насосы являются одним из лучших вариантов для морских систем благодаря своей высокой прочности, простоте конструкции, высокой надежности и низким затратам на обслуживание . Однако для достижения оптимальной производительности необходимо выбирать подходящий шестеренный насос с учетом типа жидкости, рабочего давления, требуемого расхода и морских характеристик.

В конечном счете, выбор высококачественных шестеренных насосов, соответствующих международным стандартам (таким как ABS или DNV), может обеспечить долгосрочную надежность и работу двигательной установки судна.