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船用泵的基本技術要求

2020-10-28

眾所周知,任何現代化的船舶都需要有各種類型和各種用途的船用泵來為它的航行、停泊、生活、戰斗和安全等方面服務,或者協助完成某些特殊使命。由于船舶特有的獨立性、航行能力、承載能力、戰斗能力、安全性能以及體積的要求與限制等方面的原因,必然會對船用泵提出一些不同于其它用途泵及陸用泵的特殊要求。這些特殊要求,通常被稱為船用條件。正是由于這些船用條件,使得船用泵在參數選取、結構設計、加工制造、材料選用、試驗方法和使用條件等方面具有一定程度的特殊性。只有具備這些特殊性的船用泵,才能夠滿足船舶在速度、穩性、生命力、機動性、續航力和隱蔽性等技術性能、經濟性能及安全可靠性方面的需要。

一般說來,船舶對船用泵的基本要求有如下幾個方面

一、泵的可靠性
對于任何用途的泵都有可靠性要求,但對船用泵特別顯得重要。這除了保障航行、戰斗及安全等方面的需要之外,還由于船舶在維護和拆修等方面的困難條件所致。大家知道,船舶在很多情況下都是遠離港口碼頭的,各方面的條件都受到很大的限制,如果船用泵一旦出了某種故障,這將和其它船用機械設備一樣,不僅會影響到機器自身和所在系統的工作,而且還有可能影響到船舶的正常航行。
泵的工作可靠性系指它在特定的運行和維護條件下連續工作的能力。船用泵的工作可靠性對于保證船舶正常航行、完成特定使命都是十分重要的。船舶是一個具有有限體積和重量的活動建筑,它的活動會受到許多外界情況的影響和干擾,如武器發射、水下爆炸以及機器運行時引起的沖擊和振動、風浪及其它海情引起的搖擺以及特殊情況下產生的橫向和縱向傾斜等。在這些情況下為船舶各個系統服務的船用泵必須具有良好的工作可靠性。

二、泵的經濟性
由于船舶在航行時是一個獨立的體系,因而它所具有的能源儲備(如煤、油或電等)是有限的。但是在船舶上泵的數量很多,它們所消耗的能量在船用設備的總耗能量中占有一定的比重,因此總是會對船用泵的經濟性提出一定的要求。包括船用泵在內的船用設備的經濟性,會對提高船舶的續航力帶來好處,因為這樣可以在攜帶同樣燃料的情況下使船舶的航行距離或時間增加。
和其它用途泵一樣,船用泵的經濟性常常用泵的效率值來衡量。當然,對于某些泵也可用耗油量、耗電量或耗汽量等準則來衡量。
減少泵中過流部分液流的能量損失是提高泵的經濟性的一個重要方法,然而這種方法常常只有在減低液流速度即加大過流通道面積之后才能實現,因此勢必會引起泵機組尺寸加大。在船用泵設計的時候,這是一對需要針對具體情況進行分析并有側重處理的矛盾。當然,較根本的方法應該是提高泵本身的設計效率,而且還應使泵處于較佳工況或接近較佳工況下運轉。但這往往會受到許多因素的限制。通常的做法是:對大功率的長時間運行的船用泵側重于經濟性;對小功率的短時間運行的船用泵側重于外形輪廓尺寸和重量,當然也必須同時顧及效率。

三、泵的重量和外形輪廓尺寸
船用泵由于其使用要求比較高,而且又常常是在比較惡劣的環境條件下運轉,所以其主要零部件所采用的材料常常要優于陸用泵的材料,有些零部件甚至是用較為貴重的有色金屬或合金制成的。因此,船用泵的成本在一定程度上取決于它的重量和輪廓尺寸。同時,減輕船用泵的重量和縮小它的輪廓尺寸對降低船舶的造價也起一定影響。這點對于軍用艦艇更為重要。船用泵重量和輪廓尺寸的減小,在一定程度上將會提高艦艇的承載能力或作戰能力(可攜更多武器彈藥),從而也就提高了艦艇的技術經濟指標和戰術性能。
另一方面,由于艙室的面積在船舶上十分有限,因而常常會對船用泵的外形尺寸提出某種要求,特別是艦艇用泵,以利于在艙室中的布置。這一點正是立式離心泵在船舶上得到廣泛應用的一種重要原因。

四、泵的運轉機動性
船用泵的運轉機動性系指它們在外界條件和所在系統工況發生變化的情況下能否迅速改變運轉工況以適應新的工作條件的能力。船舶的航行是受著許多外界條件的限制的,如載重量的變化、航速的變換以及風浪、戰斗或事故等條件的出現,需要改變船舶的航速,因此就要求其運行及控制系統應具有較大的靈活性。在上述系統內工作的泵當然也不例外,如動力裝置系統中的鍋爐給水泵和冷凝水泵等等。
另外,船用泵應該具有良好的啟動性能,以便在需要時能立即投入使用。這一特性對于船舶安全保障系統中使用的泵(如消防泵和應急救生泵)來說顯得特別重要。
對于遠洋船舶,尤其是軍用船舶動力裝置系統中的泵來說,由于船舶的航速必須能夠大幅度變化,因而還須具有能在流量大幅度變化情況下穩定工作的能力

五、泵的易拆裝性
在船舶上有各種各樣的裝置和設備,它們的安裝布置都必須十分緊湊。由于船舶的艙室面積和空間體積有限,因此對每種裝置和設備所占的面積和空間也有比較嚴格的控制。再加上船舶上拆修和安裝條件的困難以及操機人員數量和技術水平的限制,因而特別要求船用泵使用可靠以及維護保養和拆修更換方便。這一點對于軍用艦艇尤為突出。
由于艦艇的結構布置和使用要求所致,有些泵必須或不得不裝在艙室的低處或角落,或者與其它設備密集地靠近在一起。如果泵因結構過于復雜而造成拆裝困難,那么就可能直接影響泵在緊急情況下的拆卸更換,甚至會給艦艇的運行造成影響。

六、泵零件的通用性
船舶上泵的數量是比較多的,為了減少船用泵備用零部件的品種和數量,簡化對泵的維護檢修和更換的工作量,除了應在結構中盡量采用標準件之外,還應該使船用泵的零件具有較大的互換性,使部件具有較大的通用性。總而言之,由于船舶自身的特殊性,因而也就對為其服務的船用泵提出一些較為特殊的要求。如果將其中較重要的要求用簡短的文字婦納起來,可以把它們寫成“輕、便、牢、靠”四個字:
“輕”——重量輕,尺寸小,結構輕巧
“便”——結構合理,便于布置、安裝、檢查、維修和零部件的更換
“牢”——有足夠的強度和剛度,能承受外界傳入的機減振動和船體的播擺和風浪的顛簸和沖擊;
“靠”——性能參數合理,運行調節方便,工作穩定可靠,使用壽命長。