תקציר: מאמר זה מציג יחידת משאבה בעלת תחילה עצמית של מנוע דיזל המשתמשת בזרימת גזי פליטה ממנוע הדיזל כדי להשיג ואקום, כולל משאבה צנטריפוגלית, מנוע דיזל, מצמד, צינור ונטורי, משתיק קול, צינור פליטה וכו'. ציר המוצא של מנוע הדיזל מורכב מצמד וחיבור. המשתיק מחובר לציר הכניסה של המשאבה הצנטריפוגלית, ושסתום שער מותקן בפתח הפליטה של משתיק הקול של מנוע הדיזל; צינור פליטה מסודר בנוסף בצד המשתיק, וצינור הפליטה מחובר לפתח כניסת האוויר של צינור הוונטורי, וצד צינור הוונטורי מחובר לפתח הפליטה של תא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, שסתום שער ושסתום חד כיווני ואקום מותקנים על הצינור, וצינור מוצא מחובר לפתח הפליטה של צינור הוונטורי. גז הפליטה הנפלט ממנוע הדיזל משוחרר לתוך צינור הוונטורי, והגז בתא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית ובצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נשאב החוצה ליצירת ואקום, כך שהמים הנמוכים יותר מכניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נשאבים לתא המשאבה כדי להשיג ניקוז תקין.
יחידת משאבת מנוע דיזל היא יחידת משאבת אספקת מים המונעת על ידי מנוע דיזל, הנמצאת בשימוש נרחב בניקוז, השקיה חקלאית, כיבוי אש והעברת מים זמנית. משאבות מנוע דיזל משמשות לעתים קרובות בתנאים בהם מים נשאבים מתחת לכניסת המים של משאבת המים. כיום, השיטות הבאות משמשות לעתים קרובות לשאיבת מים במצב זה:
01、 התקן שסתום תחתון בקצה צינור הכניסה של משאבת המים בבריכת היניקה: לפני הפעלת מערך משאבות מנוע הדיזל, מלא את חלל משאבת המים במים. לאחר ניקוז האוויר בתא המשאבה וצינור כניסת המים של משאבת המים, הפעל את מערך משאבות מנוע הדיזל כדי להשיג אספקת מים תקינה. מכיוון ששסתום התחתון מותקן בתחתית הבריכה, אם השסתום התחתון כשל, התחזוקה אינה נוחה במיוחד. יתר על כן, עבור מערך משאבות מנוע דיזל בעל זרימה גדולה, עקב חלל המשאבה הגדול והקוטר הגדול של צינור כניסת המים, נדרשת כמות גדולה של מים, ומידת האוטומציה נמוכה, דבר שאינו נוח במיוחד לשימוש.
02、 מערכת משאבות מנוע הדיזל מצוידת במערכת משאבות ואקום למנוע דיזל: על ידי הפעלת מערכת משאבות הוואקום של מנוע הדיזל תחילה, האוויר בתא המשאבה ובצינור כניסת המים של משאבת המים נשאב החוצה, ובכך נוצר ואקום, והמים במקור המים נכנסים לצינור כניסת משאבת המים ולתא המשאבה תחת פעולת לחץ אטמוספרי. בפנים, יש להפעיל מחדש את מערכת משאבות מנוע הדיזל כדי להשיג אספקת מים תקינה. משאבת הוואקום בשיטת ספיגת מים זו צריכה להיות מונעת גם על ידי מנוע דיזל, ומשאבת הוואקום צריכה להיות מצוידת במפריד קיטור-מים, מה שלא רק מגדיל את שטח הציוד, אלא גם מגדיל את עלות הציוד.
03 、 משאבת ההדחה העצמית מתאימה למנוע דיזל: למשאבת ההדחה העצמית יעילות נמוכה ונפח גדול, ולמשאבת ההדחה העצמית זרימה קטנה והרמה נמוכה, אשר במקרים רבים אינם יכולים לעמוד בדרישות השימוש. על מנת להפחית את עלות הציוד של מערך משאבות מנוע הדיזל, להקטין את השטח התופס מערך המשאבות, להרחיב את טווח השימוש של מערך משאבות מנוע הדיזל, ולנצל באופן מלא את גזי הפליטה הנוצרים על ידי מנוע הדיזל הפועל במהירות גבוהה דרך צינור הוונטורי [1], חלל המשאבה הצנטריפוגלית והמשאבה הצנטריפוגלית נכנסים. הגז בצינור המים משוחרר דרך ממשק היניקה של צינור הוונטורי המחובר לפתח הפליטה של תא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, ונוצר ואקום בתא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית ובצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית, והמים במקור המים הנמוך מכניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נמצאים תחת פעולת לחץ אטמוספרי, הם נכנסים לצינור כניסת המים של משאבת המים וחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, ובכך ממלאים את צינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית וחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, ולאחר מכן מפעילים את המצמד כדי לחבר את מנוע הדיזל למשאבה הצנטריפוגלית, והמשאבה הצנטריפוגלית מתחילה להשיג אספקת מים תקינה.
עקרון הפעולה של צינור ונטורי
ונטורי הוא מכשיר להשגת ואקום המשתמש בנוזל להעברת אנרגיה ומסה. המבנה המשותף שלו מוצג באיור 1. הוא מורכב מפיה פועלת, אזור יניקה, תא ערבוב, גרון ומפזר. זהו מחולל ואקום. הרכיב העיקרי של המכשיר הוא גוף ואקום חדש, יעיל, נקי וחסכוני המשתמש במקור נוזל בלחץ חיובי כדי לייצר לחץ שלילי. תהליך העבודה להשגת ואקום הוא כדלקמן:
01. הקטע מנקודה 1 לנקודה 3 הוא שלב התאוצה של הנוזל הדינמי בזרבובית העבודה. הנוזל המניע בלחץ גבוה יותר נכנס לזרבובית העבודה של הוונטורי במהירות נמוכה יותר בפתח זרבובית העבודה (קטע נקודה 1). כאשר הנוזל זורם בחלק המחודד של זרבובית העבודה (קטע 1 לקטע 2), ניתן לדעת ממכניקת הזורמים כי עבור משוואת הרציפות של נוזל בלתי דחיס [2], זרימת הנוזל הדינמית Q1 של קטע 1 והכוח הדינמי של קטע 2. הקשר בין קצב הזרימה Q2 של הנוזל הוא Q1=Q2.
סיליקט A1v1= A2v2
בנוסחה, A1, A2 - שטח החתך של נקודה 1 ונקודה 2 (מ"ר);
v1, v2 - מהירות הנוזל הזורם דרך מקטע נקודה 1 ומקטע נקודה 2, מטר/שנייה.
ניתן לראות מהנוסחה לעיל שככל שגדל החתך, מהירות הזרימה יורדת; ככל שחתך הרוחב קטן, מהירות הזרימה עולה.
עבור צינורות אופקיים, לפי משוואת ברנולי עבור נוזלים בלתי דחיזים
P1+(1/2)*ρv12=P2+(1/2)ρv22
בנוסחה, P1, P2 - הלחץ המתאים בחתך של נקודה 1 ונקודה 2 (Pa)
v1, v2 - מהירות הנוזל (מטר/שנייה) הזורם דרך הקטע בנקודה 1 ובנקודה 2
ρ - צפיפות הנוזל (ק"ג/מ"ק)
ניתן לראות מהנוסחה לעיל שמהירות הזרימה של הנוזל הדינמי עולה ברציפות והלחץ יורד ברציפות מקטע נקודה 1 לקטע נקודה 2. כאשר v2 > v1, P1 > P2, כאשר v2 עולה לערך מסוים (יכול להגיע למהירות הקול), P2 יהיה קטן מלחץ אטמוספרי אחד, כלומר, ייווצר לחץ שלילי בקטע בנקודה 3.
כאשר נוזל המניע נכנס לחלק ההתפשטות של פיה העבודה, כלומר, הקטע מנקודה 2 לקטע בנקודה 3, מהירות נוזל המניע ממשיכה לעלות, והלחץ ממשיך לרדת. כאשר הנוזל הדינמי מגיע לקטע היציאה של פיה העבודה (קטע בנקודה 3), מהירות הנוזל הדינמי מגיעה למקסימום ויכולה להגיע למהירות על-קולית. בשלב זה, הלחץ בקטע בנקודה 3 מגיע למינימום, כלומר, דרגת הוואקום מגיעה למקסימום, שיכולה להגיע ל-90 קילו-פסקל.
02. הקטע מנקודה 3 עד נקודה 5 הוא שלב הערבוב של נוזל המניע והנוזל הנשאב.
הנוזל המהיר הנוצר על ידי הנוזל הדינמי בחלק המוצא של פיה העבודה (חלק בנקודה 3) ייצור אזור ואקום ליד פתח המוצא של פיה העבודה, כך שהנוזל הנשאב ליד הלחץ הגבוה יחסית יישאב תחת פעולת הפרש הלחצים לתוך חדר הערבוב. הנוזל הנשאב נשאב לתוך תא הערבוב בחלק נקודה 9. במהלך הזרימה מחלק נקודה 9 לחלק נקודה 5, מהירות הנוזל הנשאב עולה ברציפות, והלחץ ממשיך לרדת לעוצמה במהלך הקטע מחלק נקודה 9 לחלק נקודה 3. לחץ הנוזל בחלק המוצא של פיה העבודה (נקודה 3).
בחלק תא הערבוב ובחלק הקדמי של הגרון (מקטע מנקודה 3 עד נקודה 6), הנוזל המניע והנוזל המיועד לשאיבה מתחילים להתערבב, והמומנטום והאנרגיה מוחלפים, והאנרגיה הקינטית המומרת מאנרגיית הלחץ הפוטנציאלית של הנוזל המניע מועברת לנוזל הנשאב, כך שמהירות הנוזל הדינמי יורדת בהדרגה, מהירות הגוף הנשאב עולה בהדרגה, ושתי המהירויות יורדות בהדרגה ומתקרבות. לבסוף, בחלק נקודה 4, שתי המהירויות מגיעות לאותה מהירות, והגרון והמפזר של הוונטורי משתחררים.
三:הרכב ועקרון הפעולה של קבוצת משאבות התכה עצמית המשתמשת בזרימת גזי הפליטה ממנוע הדיזל כדי להשיג ואקום
פליטת מנוע דיזל מתייחסת לגזי פליטה הנפלטים ממנוע דיזל לאחר שריפת סולר. הם שייכים לגזי פליטה, אך לגז פליטה זה יש כמות מסוימת של חום ולחץ. לאחר בדיקות על ידי מחלקות מחקר רלוונטיות, לחץ גזי הפליטה הנפלט ממנוע דיזל המצויד במגדש טורבו [3] יכול להגיע ל-0.2 מגה פסקל. מנקודת מבט של שימוש יעיל באנרגיה, הגנת הסביבה והפחתת עלויות תפעול, ניצול גזי הפליטה הנפלטים מפעולת מנוע הדיזל הפך לנושא מחקר. מגדש הטורבו [3] מנצל את גזי הפליטה הנפלטים מפעולת מנוע הדיזל. כרכיב הפעלת כוח, הוא משמש להגברת לחץ האוויר הנכנס לצילינדר של מנוע הדיזל, כך שניתן יהיה לשרוף את מנוע הדיזל בצורה מלאה יותר, על מנת לשפר את ביצועי ההספק של מנוע הדיזל, לשפר את ההספק הסגולי, לשפר את צריכת הדלק ולהפחית את הרעש. להלן סוג של שימוש בגזי פליטה הנפלטים מפעולת מנוע הדיזל כנוזל כוח, והגז בתא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית ובצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נשאב החוצה דרך צינור ונטורי, ונוצר ואקום בתא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית ובצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית. תחת פעולת לחץ אטמוספרי, המים הנמצאים מתחת למקור המים של כניסת המשאבה הצנטריפוגלית נכנסים לצינור הכניסה של המשאבה הצנטריפוגלית ולחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, ובכך ממלאים את צינור הכניסה וחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, ומפעילים את המשאבה הצנטריפוגלית כדי להשיג אספקת מים תקינה. המבנה שלה מוצג באיור 2, ותהליך הפעולה הוא כדלקמן:
כפי שמוצג באיור 2, כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית מחוברת לצינור הטבול בבריכה מתחת ליציאת משאבת המים, ויציאת המים מחוברת לשסתום יציאת משאבת המים ולצינור. לפני שמנוע הדיזל פועל, שסתום יציאת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נסגר, שסתום השער (6) נפתח, והמשאבה הצנטריפוגלית מופרדת ממנוע הדיזל באמצעות המצמד. לאחר שמנוע הדיזל מונע ופועל כרגיל, שסתום השער (2) נסגר, וגז הפליטה הנפלט ממנוע הדיזל נכנס לצינור הוונטורי דרך צינור הפליטה (4) מהמשתיק, ונפלט מצינור הפליטה (11). בתהליך זה, על פי עקרון צינור הוונטורי, הגז בתא המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית נכנס לצינור הוונטורי דרך שסתום השער וצינור הפליטה, ומתערבב עם גז הפליטה ממנוע הדיזל ולאחר מכן נפלט מצינור הפליטה. בדרך זו, נוצר ואקום בחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית ובצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית, והמים במקור המים הנמוך מכניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית נכנסים לחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית דרך צינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית תחת פעולת לחץ אטמוספרי. כאשר חלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית וצינור כניסת המים מלאים במים, יש לסגור את שסתום השער (6), לפתוח את שסתום השער (2), לחבר את המשאבה הצנטריפוגלית למנוע הדיזל דרך המצמד, ולפתוח את שסתום יציאת המים של המשאבה הצנטריפוגלית, כך שמערכת משאבות מנוע הדיזל תתחיל לפעול כרגיל. לאחר הבדיקה, מערכת משאבות מנוע הדיזל יכולה לשאוב מים 2 מטרים מתחת לצינור הכניסה של המשאבה הצנטריפוגלית לתוך חלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית.
לקבוצת משאבות ההדחה העצמית של מנוע הדיזל שהוזכרה לעיל, המשתמשות בזרימת גזי הפליטה ממנוע הדיזל כדי להשיג ואקום, יש את המאפיינים הבאים:
1. פתרון יעיל של קיבולת ההדחה העצמית של סט משאבות מנוע דיזל;
2. צינור הוונטורי קטן בגודלו, קל במשקל וקומפקטי במבנהו, ועלותו נמוכה יותר מזו של מערכות משאבות ואקום נפוצות. לכן, סט משאבות מנוע דיזל בעל מבנה זה חוסך את המקום התופס על ידי הציוד ואת עלות ההתקנה, ומפחית את עלות ההנדסה.
3. סט משאבות מנוע דיזל של מבנה זה הופך את השימוש במשאבת מנוע הדיזל לנרחב יותר ומשפר את טווח השימוש של סט משאבות מנוע הדיזל;
4. צינור הוונטורי קל לתפעול ותחזוקה. הוא אינו דורש כוח אדם במשרה מלאה כדי לנהל אותו. מכיוון שאין חלק מכני של תיבת הילוכים, הרעש נמוך ואין צורך לצרוך שמן סיכה.
5. לצינור הוונטורי מבנה פשוט וחיי שירות ארוכים.
הסיבה לכך שמערכת משאבות מנוע דיזל בעלת מבנה זה יכולה לשאוב מים מתחת לפתח כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית, ולנצל באופן מלא את גזי הפליטה הנפלטים מפעולת מנוע הדיזל כדי לזרום דרך צינור הוונטורי של הרכיב המרכזי במהירות גבוהה, מה שהופך את מערכת משאבות מנוע הדיזל ללא פונקציית תחילה עצמית במקור.
ציון: שפר את גובה ספיגת המים של מערך משאבות מנוע הדיזל
למערכת משאבות הדיזל בעלות התכה עצמית שתוארה לעיל יש פונקציית התכה עצמית על ידי שימוש בגז הפליטה הנפלט ממנוע הדיזל כדי לזרום דרך צינור הוונטורי כדי להשיג ואקום. עם זאת, נוזל הכוח במערכת משאבות מנוע הדיזל עם מבנה זה הוא גז הפליטה הנפלט על ידי מנוע הדיזל, והלחץ נמוך יחסית, כך שגם הוואקום שנוצר נמוך יחסית, מה שמגביל את גובה ספיגת המים של המשאבה הצנטריפוגלית וגם מגביל את טווח השימוש של מערכת המשאבות. אם רוצים להגדיל את גובה היניקה של המשאבה הצנטריפוגלית, יש להגדיל את דרגת הוואקום של שטח היניקה של צינור הוונטורי. על פי עקרון העבודה של צינור הוונטורי, כדי לשפר את דרגת הוואקום של שטח היניקה של צינור הוונטורי, יש לתכנן את פיה העבודה של צינור הוונטורי. היא יכולה להיות מסוג פיה קולית, או אפילו מסוג פיה על-קולית, וגם להגדיל את הלחץ המקורי של הנוזל הדינמי הזורם דרך הוונטורי.
כדי להגביר את הלחץ המקורי של נוזל הוונטורי הזורם במשאבת מנוע הדיזל, ניתן להתקין מגדש טורבו בצינור הפליטה של מנוע הדיזל [3]. מגדש טורבו [3] הוא מכשיר דחיסת אוויר, המשתמש בדחף האינרציאלי של גז הפליטה הנפלט מהמנוע כדי לדחוף את הטורבינה בתא הטורבינה, הטורבינה מניעה את האימפלר הקואקסיאלי, והאימפלר דוחס את האוויר. מבנהו ועקרון הפעולה שלו מוצגים באיור 3. מגדש הטורבו מחולק לשלושה סוגים: לחץ גבוה, לחץ בינוני ולחץ נמוך. לחצי הגז הדחוס המופקים הם: לחץ גבוה גדול מ-0.3MPa, לחץ בינוני 0.1-0.3MPa, לחץ נמוך קטן מ-0.1MPa, ולחץ הגז הדחוס המופק ממגדש הטורבו יציב יחסית. אם משתמשים בגז הדחוס המוזן על ידי מגדש הטורבו כנוזל הכוח של הוונטורי, ניתן להשיג דרגת ואקום גבוהה יותר, כלומר, גובה ספיגת המים של משאבת מנוע הדיזל גדל.
五： מסקנות:קבוצת משאבות הדיזל בעלות התנעה עצמית המשתמשת בזרימת גזי הפליטה ממנוע הדיזל כדי להשיג ואקום, מנצלת באופן מלא את הזרימה המהירה של גזי הפליטה, צינור הוונטורי וטכנולוגיית הטורבו הנוצרת במהלך פעולת מנוע הדיזל כדי לחלץ את הגז בחלל המשאבה ומצינור כניסת המים של המשאבה הצנטריפוגלית. נוצר ואקום, והמים הנמצאים מתחת למקור המים של המשאבה הצנטריפוגלית נשאבים לתוך צינור כניסת המים וחלל המשאבה של המשאבה הצנטריפוגלית, כך שלקבוצת משאבות מנוע הדיזל יש אפקט התנעה עצמית. למערכת משאבות מנוע הדיזל של מבנה זה יש יתרונות של מבנה פשוט, תפעול נוח ועלות נמוכה, והוא משפר את טווח השימוש של מערכת משאבות מנוע הדיזל.
זמן פרסום: 17 באוגוסט 2022