Здравейте, ако някога сте били на кораб, знаете колко критична е всяка част от оборудването - особено когато става въпрос за ефективно преместване на течности. Като доставчик на бутални помпи в кораби, получавам тонове въпроси от палубни инженери, главни помощници и екипи по поддръжката за това как да разбера колко всъщност могат да се движат тези помпи, известен още като техния капацитет. Това не е просто случайно число, извадено от ръководство; има солидна наука зад това и пропускането на стъпките може да доведе до главоболия като претоварване, неефективни операции или дори повреда на помпата. Нека разбием това с прости думи, без изискан жаргон, който кара очите ви да се пресичат.
Първо, нека се уверим, че сме на една и съща страница: какво е бутална помпа на кораб? За разлика от центробежните помпи, които въртят течност наоколо, тези работят чрез движение на бутало (или бутало) напред-назад в цилиндъра. Когато буталото се дърпа назад, то създава вакуум, който засмуква течност; когато се натиска напред, тя изтласква тази течност навън. Това е прост дизайн, но идеален за специфични за кораба задачи - като прехвърляне на гориво, изпомпване на баластна вода или работа с материали под високо налягане за почистване или охлаждане. Някои дори работят с криогенни течности, така че ако това е вашата нужда, трябва да проверите страницата за криогенна бутална помпа на нашия сайт за специализирани подробности.
Сега капацитетът е основно обемът течност, който помпата може да премести за единица време - обикновено галони в минута (GPM) или кубични метри на час (m³/h), в зависимост от това каква система използвате на борда. Ключът тук е, че не става въпрос само за размера на цилиндъра; има няколко други фактора, които се включват в условията на кораба. Нека започнем с основната формула, след което да се коригираме за реалните вибрации на кораба.
Основният теоретичен капацитет (да го наречем Qt) се изчислява с помощта на площта на буталото, дължината на хода (колко буталото се движи навътре и навън) и броя на ходовете в минута. Формулата изглежда така: Qt = A × L × N, където:
- A = площ на буталото (π × r², r е радиус, достатъчно лесно)
- L = дължина на хода (във футове или метри, просто бъдете в съответствие с единиците!)
- N = удари в минута (SPM)
Чакайте, изчакайте - повечето бутални помпи на корабите са с едно действие или с двойно действие? Еднодействащите движат течност само от едната страна на буталото, така че формулата по-горе работи както е. Помпите с двойно действие движат течност от двете страни, така че трябва да извадите площта на буталния прът (тъй като този прът заема място от едната страна, намалявайки обема) и да умножите по 2 за двете страни. Това е голяма разлика - ако използвате формулата с едно действие за помпа с двойно действие, ще подизчислите капацитета с доста голяма част и това е проблем, когато разчитате да преместите 500 GPM баласт.
Но ето нещо: това е теоретичен капацитет. В реалния свят на корабите никога не достигате точно това число. Има нещо, наречено обемна ефективност (ηv), което е изключително важно. Обемната ефективност е съотношението на действителния капацитет (Qa, това, което помпата наистина движи) към теоретичния капацитет (Qt). Защо е под 100%? Няколко причини:
- Теч: Течността преминава през бутални пръстени, клапани или уплътнения. На люлеещ се кораб това изтичане може да бъде малко по-голямо, защото помпата не стои идеално хоризонтално.
- Свиваемост: Ако изпомпвате течност, в която има малко газ (като гориво с въздушно увличане) или дори течност под високо налягане (вижте спецификациите на буталната помпа с високо налягане), буталото трябва да компресира този газ, преди да може да изтласка течност, така че да не получавате пълен обем при всеки удар.
- Закъснение на клапана: Входящите и изходящите клапани не се отварят и затварят незабавно - има малко забавяне, така че пропускате малко течност при всеки ход.
На корабите обемната ефективност обикновено е между 85% и 95%, в зависимост от типа помпа и колко добре се поддържа. Старите помпи с износени пръстени може да паднат до 75% или по-малко, така че ако помпата ви е на няколко години, не разчитайте на първоначалното теоретично число - изчислете го с текущата ефективност.
Сега нека добавим специфични за кораба променливи, които няма да видите при изчисление на наземна помпа. Първо, търкаляне и хвърляне. Когато корабът се разклати, ориентацията на помпата се променя леко. Ако помпата е монтирана по начин, при който ходът на буталото е по протежение на оста на корабния вал, това може да повлияе на количеството течност, която се всмуква по време на смукателния ход. Например, ако смукателният тръбопровод е малко висок или нисък, когато корабът се накланя, може да получите моментен спад на смукателното налягане, което може да причини изпарение (наречено кавитация, хм) и да намали още повече капацитета. Така че, когато изчислявате, трябва да вземете предвид наличната нетна положителна смукателна височина (NPSHA) на кораба — уверете се, че тя е по-висока от необходимата нетна положителна смукателна височина (NPSHR) от вашата помпа. Ако NPSHA е твърде нисък, кавитацията ще изяде капацитета ви и ще повреди помпата с течение на времето.
Друг специфичен за кораба фактор: свойствата на течността. Ако изпомпвате тежко гориво (HFO), то е много по-вискозно от водата. Вискозните течности текат по-бавно, така че запълването на цилиндъра отнема повече време по време на смукателния ход. Това означава, че при по-висок SPM може да не получите пълен обем - действителният ви капацитет пада, защото помпата не може да засмуче достатъчно течност преди следващия удар. За вода може да постигнете 95% ефективност при 100 SPM, но за HFO тя може да падне до 80% при същата SPM. Така че не можете да използвате едно и също число за ефективност за всички течности на борда.
Нека преминем през един бърз пример, за да направим това конкретно, като нещо, което главният инженер всъщност би направил на товарен кораб. Да кажем, че имаме бутална помпа с двойно действие за баластни води:
- Диаметър на буталото: 8 инча (радиусът е 4 инча, площ A = π × 4² = ~50,27 квадратни инча)
- Диаметър на буталния прът: 1,5 инча (площ на пръта = π × (0,75)² = ~1,77 квадратни инча)
- Дължина на хода: 12 инча
- SPM: 60
- Обемна ефективност: 90% (за чиста баластна вода, добре поддържана помпа)
Първо, изчислете теоретичния капацитет за двойнодействащ: Qt = 2 × (A - A_rod) × L × SPM. Включване на числата: 2 × (50,27 - 1,77) × 12 × 60 = 2 × 48,5 × 12 × 60 = 70 080 кубични инча в минута. Сега преобразувайте това в GPM (тъй като това е, което използват баластните системи): 1 галон = 231 кубични инча, така че 70 080 / 231 = ~303,4 GPM (теоретично). Сега действителният капацитет Qa = Qt × ηv = 303,4 × 0,9 = ~273 GPM. Това има смисъл за баластна помпа. Ако това беше еднодействаща помпа, Qt щеше да бъде 50,27 × 12 × 60 = 36 194 кубични инча в минута, което е ~156,7 GPM теоретично, така че действителното би било ~141 GPM — половината от числото с двойно действие, така че определено искате да знаете с кой тип работите.
Чакай, ами ако използваш метрични единици? Същата логика, просто използвайте сантиметри и метри вместо инчове. Площта на буталото е в квадратни см, ходът в см, SPM все още е удари в минута, а обемната ефективност е същото съотношение. лесно.
Сега, защо всичко това има значение за вас, екипажа на кораба? Ако изчислите погрешно капацитета, може да се окажете с твърде малка помпа - така че прехвърлянето на баласт отнема два пъти повече време, забавяйки пристанищните операции или не можете да получите достатъчно мазут по време на бункериране, което е опасност за безопасността. Или ако е твърде голям, вие губите гориво, работейки с помпа, която може да се движи много повече, отколкото ви е необходимо, което увеличава оперативните разходи. Освен това, на по-стари кораби, ако сменяте бутална помпа, трябва да съобразите точно капацитета, за да поддържате тръбопроводната система работеща - твърде голяма и ще получите пикове на налягането, които ще повредят маркучите или клапаните.
Като човек, който е бил в играта на буталната помпа в кораба от години, съм виждал момчета да пропускат стъпката на обемната ефективност и след това да се чудят защо помпата им не може да се справи в бурно море. Веднъж работих с старши помощник-капитан на контейнеровоз, който смяташе, че помпата му от 500 GPM е повредена, защото се движи само с 420 GPM при буря – оказа се, че той е използвал теоретичен капацитет вместо реална ефективност, а ролката на кораба добави малко допълнително изтичане. След като коригирахме изчислението, за да включим 85% ефективност (по-ниска поради бурното море) и отчетохме 5% допълнително изтичане, всичко се подреди. Ето защо това не е просто математика - това е разбиране как околната среда на кораба променя числата.
Друго нещо, което трябва да запомните: буталните помпи имат номинален капацитет, обикновено даден от производителя, но това е при идеални условия. Когато работите в действителни условия на кораба - различна течност, различно състояние на морето, износени части - трябва да промените това номинално число. Ако имате работа с тежки химикали или криогенни течности, проверете нашата страница за криогенна бутална помпа за спецификации, които отчитат тези уникални условия, тъй като обикновените помпи няма да се справят със студени температури или агресивни течности без спад на ефективността. Приложенията с високо налягане, като изпомпване на вода за захранване на котела, също имат свои собствени формули, тъй като налягането влияе върху начина на работа на клапаните и колко течност може да премести помпата.
Нека обобщим ключовите стъпки за изчисляване на капацитета на кораб, така че да не се налага да прелиствате ръчна операция по средата:
- Потвърдете вашия тип помпа: еднодействаща или двойнодействаща. Това значително променя формулата за теоретичния капацитет.
- Вземете основните спецификации: диаметър на буталото, дължина на хода, SPM, диаметър на буталния прът (за двойнодействащо).
- Изчислете теоретичния капацитет, като използвате правилната формула за вашия тип помпа.
- Намерете своята обемна ефективност: 85-95% за добре поддържани помпи с чисти течности, по-ниска, ако помпата ви е стара или работи с вискозни/газообразни течности, плюс коригиране за състоянието на морето (бурно море = малко по-ниска ефективност).
- Имайте предвид NPSHA: уверете се, че смукателното налягане е достатъчно, за да избегнете кавитация, която бързо убива капацитета.
- Проверете вискозитета на течността: гъстите течности означават по-бавно засмукване, следователно по-ниска ефективност при по-висок SPM.
И хей, ако не сте сигурни в нещо от това – независимо дали правите спецификации за нова помпа, сменяте стара или отстранявате неизправности с бавна помпа – ние сме тук, за да ви помогнем. Ние сме специализирани в настройките на бутални помпи в кораби, така че можем да ви преведем през точните изчисления за вашата конкретна система или да ви помогнем да изберете помпа, която отговаря идеално на вашите нужди от капацитет. Без догадки, само солидни числа, съобразени с операциите на кораба.
Само за да сме сигурни, че сме ясни: това не е универсално за всички. Всяка корабна помпена стая е малко по-различна, всяка течност има уникални свойства и условията на морето варират. Ето защо отделянето на време за извършване на тези стъпки (вместо просто да следвате оценката на производителя) ще ви спести главоболия в бъдеще. Правя това достатъчно дълго, за да знам, че малко допълнително изчисление сега бие забавяне в пристанището или повредена помпа в 2 сутринта насред океана.
Референции
- Морска администрация на САЩ. (2018).Морски спомагателни машини: помпи и помпени системи. Министерството на транспорта на САЩ.
- Karassik, I.J., et al. (2014 г.).Ръководство за помпата(5-то издание). Образование на McGraw-Hill.
- Американско бюро за корабоплаване. (2021 г.).Правила за изграждане и класифициране на стоманени съдове: Глава 3 – Машинни инсталации. ABS Group.
