brodski sistemi 2009.pdf
Post on 28-Sep-2015
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
Uvod 1
1. PRORAUN SLOENOG CEVOVODA 9
1.1. PROST CEVOVOD 9
1.1.1. Osnovni sluajevi i jednaine 9
1.1.2. Direktni i indirekti zadatak prorauna prostog cevovoda 11
1.1.3. Dijagram pritiska du cevovoda 14
1.2. SLOENI CEVOVOD 18
1.3. KARAKTERISTIKE CEVOVODA 27
2. BRODSKE PUMPE 39
2.1. KARAKTERISTIKE PUMPI 39
2.2. ZAJEDNIKI RAD PUMPI 49
2.3. USISNA VISINA PUMPE 58
2.4. TIPOVI BRODSKIH PUMPI 68
2.4.1. Pumpe I grupe 702.4.2. Pumpe II grupe 842.4.3. Ureaji za poetno
usisavanje 95
-
3. POJEDINI BRODSKI SISTEMI 100
3.1. OSNOVNE EME 100
3.2. KALJUNI SISTEM 103
3.3. HAVARIJSKI SISTEM 118
3.4. SISTEM ZA NUDU 122
3.5. SISTEM SPASAVANJA 123
3.6. BALASTNI SISTEM 125
3.7. SISTEM NAGIBA I TRIMA 134
3.8. SANITARNI SISTEMI 140
3.8.1.Dovodni sanitarni sistem 141
3.8.2. Odvodni sanitarni sistem 150
3.9. SISTEMI TANKERA 162
3.9.1. Teretni sistem 1633.9.2. Odsisni sistem 1723.9.3. Sistem ventilacije
tankova 1743.9.4. Sistemi grejanja i
cirkulacije tereta 1793.9.5. Sistem pranja tankova 181
3.10. PROTIVPOARNI SISTEMI 186
3.10.1. Sistem signalizacija poara 192
3.10.2. Sistem gaenja vodom 200
3.10.3. Zapreminsko gaenje 213
3.10.4. Gaenje penom 2223.10.5. Gaenje hemijskom
reakcijom 229
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 1
Jedan od nekoliko pomonih,brodomainska predmeta
Oprema broda, Brodski motori, Brodske turbine i kotlovi, iBRODSKI SISTEMI
Sve to ne spada u opremu broda, i to nije vezano za pogonsku mainu, spada u brodske sisteme...
to je (uglavnom) niz sistema CEVOVODA koji transportuju razliite fluide po brodu,
to je krvotok broda
Iako je pomoni predmet, u brodogradilitima postoje grupe brodograevnih inenjera koje se ovim bave...
Prvo, dajemo pregled brodskih sistema koji e kasnije biti detaljno proueni...
UVOD
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 2
Podela brodskih sistema
voda bez mesta boravka,zadrava se na razliitim delovima broda,uvek se sliva na najnie mesto...
TENOSTSISTEM
LEGENDA koju koristimo
iz broda u brod
po brodu
RADNI FLUID
Prostorna voda
Voda u tankovima
Teni teret Ostalo
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 3
PROSTORNA VODA
Sistemi su povezani vode se meaju
Postoji i dublja (inenjerska) veza sistema: uteda u teini, prostoru, ali o tome kasnije...
Postoje isto brodski sistemi (havarijski, kaljuni...), a i sistemi koji postoje i van brodogradnje, ali na brodu imaju niz specifinosti
Kaljuni sistem Havarijski sistem
Sistem spasavanja
Sistem sliva i preliva
Protivpoarni sistem
kaljua prljava voda
havarijska (spoljna) voda
atmosferska i spoljna voda
spoljna voda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 4
VODA U TANKOVIMA
traje satima... traje minutama...
Balastni sistem
Sistem nagiba i pretege(nakretni sistem)
Sistem svee vode Sistem otpadne vode
spoljna (morska) vodaista voda
Prljava (siva) i zagaena (crna)
voda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 5
TENI TERET
Teretni sistem Odsisni sistem
Sirova nafta, derivati nafte, ...sve mogue tenosti
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 6
OSTALO
Na brodu postoji i niz sistema koji se ne uklapaju u predhodnu podelu
To su:
a) Sistemi za pokretanje brodskih mehanizama (pumpi, ventila, vitala, ...)- sistem vazduha pod pritiskom (pneumatski)- sistem vodene pare (parni)- sistem hidraulikog ulja (hidrauliki)
b) Sistem ventilacije i grejanja
c) Specijalni sistemi tankera(pranje tankova, ventilacija tankova, grejanje tereta, cirkulacija tereta ...)
d) Protivpoarni sistemi(sistemi gaenja poara penom, ugljendioksidom, halonima, sistemi detekcije poara...)
Svi sistemi imaju niz zajednikih elemenata...
Na primer:
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 7
SIMBOLI
Armatura cevovoda
CeviRave
Pumpa
Ventil
Nepovratni ventil
Usisna korpa sa nepovratnim ventilomBlatnjaaSeparator
tipini kaljuni sistem (sasvim uproen)
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 8
Kurs delimo na sledee delove:
1. Cevovodi
2. Pumpe
3. Armatura cevovoda
4. Pojedinani brodski sistemi
Zajedniko za sve sisteme
BRODSKI CEVOVODI
eme cevovodaMaterijali i korozija
vrstoa cevovoda
Strujanje u cevovodu
Poinjemo od cevovoda...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 9
1. PRORAUN SLOENOG CEVOVODA
Zadato:
- ema cevovoda (zavisi od sistema)
- Protoci u svim delovima cevovoda (treba ih obezbediti...)
Nepoznato:
- Pumpa ?
- Prenici cevovoda ?
1.1. PROST CEVOVOD
1.1.1. Osnovni sluajevi i jednaine
Javljaju se tri sluaja
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 10
Ceo cevovod sa pumpom (sadri ulaz, izlaz...)
Ceo cevovod, bez pumpe
Deo cevovoda (iseen iz sloenog cevovoda)
Na raspolaganju su
Jednaina kontinuiteta Q v A const= =2dQ v4= 4Qd
v= 24Qvd =
Bernulijeva jednaina
2 21 1 2 2
1 p 2 Gp v p vz H z H
2g 2g
+ + + = + + +
1 2v v d const= 2v v=
( )N
2 22 1
p 2 1
GDBRPZ G
p p v l vH z z2g d 2g
H HH H
= + + + +
(a)
(b)
(c)
Hc
(npr. sluaj a)
Ponoviti Mehaniku fluida!
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 11
p cH H=Sluaj (a)Napor pumpe = Naporu cevovoda
Energija koju daje daje pumpa (izraena u metrima) = energiji koja se troi u cevovodu
Sluaj (b)cH 0=
uspostavlja se dinamika ravnotea pri protoku Q
pri tome je z2 < z1
Sluaj (c)
( ) 22 12 1 2 4p p l 8Q0 z z d g d = + + +
1 2v v v= =
Javljaju se dva zadatka:I. Zadato d , trai se Hp (ili p)To je tzv. direktni zadatak prorauna cevovoda
Kae se: dat cevovod, trai se pumpa...
Ustvari (preciznije) trai se napor pumpe Hp(razlika pritisaka p) koji u cevovodu prenika d dovode do protoka Q
Odredi se Hc
( ) 22 1c 2 1 2 4p p l 8QH z z d g d = + + + +
1 2p p p =
cp H
=
( ) 22 1 2 4c
p l 8Qz zd g dH
= + + ( )
2
c 2 1 2 4l 8QH z zd g d
= + +
odnosno
i na osnovu toga
p cH H=
cp H
=odnosno
u varjanti (b) se ne javlja...
1.1.2. Direktni i indirekti zadatak prorauna prostog cevovoda
Pazi,razlika u definiciji Hc za ceo, i za deo cevovoda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 12
II. Zadato Hp (ili p), trai se dTo je tzv. indirektni zadatak prorauna cevovoda
Kae se: data pumpa, trai se cevovod....
Ustvari (preciznije) trai se prenik d, pri kome zadato Hp (ili razlika pritisaka p) obezbeuje protok Q
Problem je sloeniji...
npr. za sluaj (c)
( ) 22 1 2 4c
p l 8Qz zd g dH
= + +
svodi se na jednainu 5. stepena...
ef (R ) = ...e vd 4QR d = = =f (d) const =
Kako reiti...?
Najee grafo-analitiki
Pretpostavi se d ... p
Reava se niz direktnih zadataka...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 13
Standardizacija
prenik mora biti standardan...
bira se (obino) veid = dS2 > dp
cpH pdop (zbog kavitacije)
pumpu treba postaviti to blie poetku cevovoda pumpa treba da radi na potisak
maksimalni pritisak, neposredno iza pumpe
energija koju daje pumpa je energija pritiska (porast pritiska u pumpi, razlika pritisaka iza i ispred pumpe)
brojna vrednost, za vodu
,
5at
3
p 1 bar 10 10 mg 10 9 81 =
pa realno
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 18
1.2. SLOENI CEVOVOD
Uproenje: 1 pumpa
(videemo, vie pumpi se moe svesti na jednu ekvivalentnu)
ta se proraunava..?
Data ema
Zadati ulazni i izlazni protoci
Sadri oba zadatka prostog cevovoda (direktni i indirektni...)
Proraun delimo u nekoliko faza...
Treba odrtediti napor pumpe (Hp = ? )
Treba odrediti prenike svih deonica cevovoda (di = ? )
da bi se obezbedili zadati (eljeni) protoci Qi
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 19
Odreivanje protoka na svim deonicama
elementarno... iz jednaine kontinuiteta
Q = const
Rava u usisnom delu cevovoda
Rava u potisnom delu cevovoda
Qa = Qb + Qc
Na taj nain se odreuje svako Qi
Magistrala
Qc = Qa + Qb
Izbor magistrale
Izbor magistrale je (donekle) proizvoljan...
Treba da sadri pumpu, ulaz i izlaz iz cevovoda...
Ako je mogue, svi drugi cevovodi (ogranci) treba da su prosti cevovodi...
Pri tome, magistrala treba da je kritina deonica najdua, s najveom geodezijskom visinom, najvie lokalnih otpora...
Zadatak je mogue reiti za razliito izabrane magistrale...
izbor moe biti bolji i loiji...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 20
Biramo, na primer
(1)-(4)-(5)- ... -(P) - ... - (n)
sve ostalo su ogranci
Usvajanje prenika magistrale
najee prema preporuenoj brzini strujanja
Polazi se, npr. od
vM = const
usvaja (prema preporukama) vMtada je
S obzirom da se protoci du magistrale razlikuje, menjaju se i prenici dM
i
i
2M
M M
dv Q
4 = ii
i
MM
M
4Qd
v=
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 21
Izbor vM
vmin < v < vmax
vmin sledi iz ogranienja:
manja brzina daje vee prenike cevovoda...vei prenici daju tei, vei cevovod...poveava se opasnost od taloenja i obrastanja...za brodske cevovode vmin = 1 2 m/s
vmax sledi iz ogranienja:
vea brzina daje manje prenike, ali ivee gubitkeveu opasnost od kavitacijeveu eroziju ceviveu buku...
za brodske cevovode vmax = 3 5 m/s
Dobar izbor je, prema tome
vM = 2 3 m/s
Dobijene dM treba standarizovati
dM dST
Postupak moe biti i neto drugaiji
Bira se dM = const
(konstantan, standardni prenik du magistrale)
tada brzina nije konstantna
...treba proveriti da li je brzina unutar preporuenih granica...
Mv const
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 22
Odreivanje napora pumpe
Odredi se napor magistrale...prema Bernulijevoj jednaini
jer se protoci (u principu) razlikuju
Koristimo, kao kod prostog cevovoda
to je direktan zadatak, zadato d, trai se Hp
Javlja se jedan mali (delikatan) problem... Primenili smo Bernulijevu jednainu, a ona vai za strujnicu, strujnu cev, prost cevovod...Moe (priblino), ako su lokalni otpori ravi zanemarljivi...
( ) ( ) ( ) ( ) ( )M M M M Mc GD PZ BR GH H H H H= + + +
( )( ) 2 2 2M n 1 n M M Mc n 1 2 4 2 4 2 4M M Mi i
p p 8Q l 8Q 8QH z zg d d g d g d
= + + + +
( )Mp cH H=
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 23
Dijagram pritiska du magistrale
Konstruie se na isti nain kao kod prostog cevovoda...
Dijagram nije neophodan (potrebne su vrednosti pritiska), ali je koristan...
Odreeno, prema tome, dM , Hp , pi , prelazi se na
Proraun ogranaka
dogr = ?
Ogranak usisnog voda
Iz Bernulijeve jednaine sledi
( )( )
2ogr ogr ogr
j i 2 4ogrogr ogr
ogrc
p l 8Qz z 1
d g d
H
= + + +
ogr i jp p p
= ...poznato
pi poznati (npr. atmosferski) pritisak
pj pritisak iz dijagrama...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 24
Veoma slino i za ogranak potisnog voda
( )( )
2ogr ogr ogr
k m 2 4ogrogr ogr
ogrc
p l 8Qz z
d g d
H
= + +
ogr m kp p p
=
nema brzinskog lana...
Proraun ogranaka se svodi na indirektni zadatak prorauna prostog cevovoda...
pretpostavlja se d , trai Hc ...
i crta dijagram
konano se dogr standardizuje...
Ali ostalo je nekoliko vanih detalja...
Time je proraun (naizgled) zavren...
Odreeno dM , dogr , Hp
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 25
Proraun ogranaka ne obezbeuje
vmin < vogr < vmax
treba proveriti...
Ako je vogr < vmin treblo bi smanjiti prenik cevi,ali tada se menja Q
Ako je vogr > vmaxtrebalo bi poveati prenik cevi,ali i tada se menja Q
Moe se, pri vogr > vmax , poveati prenik ogranka, i dodati priguenje (npr. blendu, ventil) da se ne promeni napor ogranka...
Ili ponoviti proraun s novom magistralom...
ako taj uslov nije zadovoljen, magistrala je loe odabrana...
Postoji i problem ravi
koliko je, ustvari pogr ?koliko je pj , pm ?
kad postoji skok u dijagramu pritiska...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 26
koju vrednost koristiti ?
j j jp p p + m m mp p p +
otpor ravi je, po pravilu, zanemarljiv u odnosu na ostale otpore brodskog cevovoda...
to je ve (implicitno) pretpostavljeno, kada je koriena Bernulijeva jednaina za napor magistrale...
Sada moemo odrediti dM , dogr , Hp , pri traenim (zadatim) protocima
Protoci Qi se, meutim, menjaju u odnosu na proraunske, iz dva razloga
Zbog standardizacije prenika ogranaka...
Zbog izbora pumpe..
Naime, ne postoji pumpa koja daje traeni napor Hp pri zahtevanom protoku...
Postoji mnogo pumpi izmeu kojih biramo...
ali nijedna ne daje ba Hp(Qp)
Kada izaberemo (najpribliniju) pumpu i ugradimo je u cevovod, protok se menja...
Zato je neophodno proiriti problem, i reiti ga za
Q const
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 27
1.3. KARAKTERISTIKE CEVOVODA
Nauili Proraun sloenog cevovoda, koji vai pri
Q = Qpr = const
Videli da, u realnim uslovima Q const (zbog standardizacije prenika i izbora pumpe)
Treba nam Hc = f(Q) sloenog brodskog cevovoda tzv. karakteristika cevovoda
Termin: napor cevovoda, pri Q = const
Termin: karakteristika cevovoda, odnosi se, pre svega na dijagram
Izveli izraze za napor... sada imamo
( )( ) 22 1c 2 1 2 4p p l 8H Q z z Qd g d = + + + +
( )( ) 2c 2 1 2 4l 8H Q z z Qd g d = + +
za ceo cevovod
za deo cevovoda
Moe se pisati
c G BRH H H = +
c GD PZH H H = + ne mora postojati, moe biti i negativan
pozitivan, uvek postoji...
N N( )( )
c c cH Q H Hf Q const
= +
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 28
da li je HG parabola ??
( ) 2G 2 4l 8H Q Qd g d
= +
ef (R ) = ...e vd 4QR d = = =f (Q) const =
Gubici usled trenja 4 oblasti
I oblast laminarno strujanje
e
64 16dR Q
= = =
( ) 2Gtr 2 5 48l 128lH Q Q Q
g d g d = = =
e e1R R( ), log / 21 14 2 1 = +
( ) 2 2Gtr 32 58lH Q Q k Q
g d = =
,, ,
,
( )
,
2Gtr 2 5
0 251 75 1 75
24 75
8lH Q Qg dl0 0246 Q k Qd
= =
= =
,
,
, ,
, ,
0 25
e
0 25
1000 1 1 46R
25d0 1 1 46Q
= + = = +
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 30
Uticaji koji menjaju karakteristiku cevovoda
Promena cH
Promena cH
karakteristika postaje strmija ili blaa
karakteristika postaje via i nia
( ) 2 2c 2 4l 8H Q Q a Qd g d
a
= + =
Usled ega se menja karakteristika..?
postoje parametri cevovoda (l, d, k, )postoje parametri fluida (, T)
postoje namerne (nagle) promene parametara...postoje spontane (spore) promene...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 31
Na primer
, namerno (naglo) pritvaranje nekog od ventila...k , spontana (spora) promena usled korozije i obrastanja cevovoda...
k , namerna, nagla promena ienje cevovoda
Promena cH
moe se javiti spontano (sporo) u sledeim sluajevima
Veza delova cevovoda
Cilj: Hc(Q) sloenog cevovoda
dobija se vezivanjem (sprezanjem) delova cevovoda...
Posmatrajmo dva dela (u principu moe n delova...)
( )ic i
H Q
( )jc j
H Q
karakteristike
poznate...
veza delova moe biti
redna i paralelna
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 32
Redna (serijska) veza delova cevovoda
imamo prost cevovod, kod koga je
i jQ Q Q= =
( ) ( ) ( ) ( )i j
i jc c cH Q H Q H Q
+ = +
Grafiki
Sabiraju se Hc pri istom protoku...Protok je isti u oba cevovoda...
Isto vai i za n cevovoda
C1 , C2 , C3 , ... Cn
Q = const
cpH =
poznato je
sledi
Napor redne veze jednak je zbiru napora delova, pri istom protoku...
( )i j
ji j iAEc c c
pppH H H
+ = = + = +
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 33
Parelelna veza delova cevovoda
Q = Qi + Qj
( ) ( ) ?i jcH Q =&AB DEp p
=( )( ) ( ) ( )
i j
i jc i c j cH Q H Q H Q= = &
Karakteristika paralelne veze dobija se sabiranjem protoka, pri istom naporu...
Napor isti u oba cevovoda...
Isto vai i za n cevovoda
C1 , C2 , C3 , ... Cn
ekvivalentni cevovod:
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 34
Pre sloenog cevovoda, nekoliko detalja
Paralelno spojeni cevovodi ne moraju imati jednaku geodezijsku visinu...
Na primer...
Razlika pritisaka na ulazu i izlazu je jednaka to jeste paralelna veza...
Javlja se slian sluaj
Da li je to paralelna veza ?
( )i
D atc i
p pH Q =
( )j
D h D at hc j
p p p p pH Q = =
*i jC C&
*( ) ( )i jc i c j
H Q H Q=
( )j
D hc j
p pH Q =
( ) ( )i jc i c j
H Q H Q nije paralelna veza,ali se na nju lako svodi...
h at hp p p= +
*
( )j
h D atc j
c
p p pH Q
H
+ =
uvodimo ekvivalentni cevovod *jC
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 35
Veza usisnog i potisnog voda
( ) ( ) ( )u u ucu GD BR GH H H H= + +
( ) ( )p pcp GD GH H H= +
usisnog dela
potisnog dela
Da li je to redna veza?
Zbir: N( ) ( ) ( ) ( ) ( )
BRGD G
u p u u pcu cp GD GD BR G GH H H H H H H
HH H+ = + + + +
c GD PZ BR GH H H H H= + + +S druge strane, znamo
Sledi
c cu cpH H H +Razlika je u lanu
2 1PZ
p pH =
posledica razliite definicije Hc celog i dela cevovoda...
ali ako je p1 = p2(npr. pat)vai c cu cpH H H= +
a u optem sluaju vai
* *c cu cpH H H= +
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 36
Karakteristika sloenog cevovoda
Trai se Hc(Q)
Poznate su karakteristike delova cevovoda Hci (Qi )
Treba da bude na svim ulazima i izlazima cevovoda pritisak patAko nije, treba raditi s ekvivalentnim cevovodima *iC
Hc(Q) energija koja se troi u cevovodu pri protoku Q
tu energiju treba obezbediti (dovesti) zato postoji pumpa:
Hc(Q) = Hp(Q)
Kako?
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 37
1 2C C&( )1 2 3C C C+&( ) *1 2 3 4C C C C + & &( ){ }*1 2 3 4 5C C C C C + + & &( ){ }*1 2 3 4 5C C C C C + + & &( ){ }*1 2 3 4 5 uC C C C C C + + = & & Hcu(Q)n n 1C C &( )n n 1 n 2C C C +& Hcp(Q)
Cu + Cp = C Hcp(Q) + Hcu(Q) = Hc(Q)
( )n n 1 n 2 pC C C C + = & &
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 38
1 2C C&( )1 2 3 uC C C C+ =&
4 5 pC C C+ =u pC C C+ =
Primer
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 39
2. BRODSKE PUMPE
2.1. KARAKTERISTIKE PUMPI
A B
Napor pumpe , pri Q = const.
Meri se pp = f (Q) , pri n = const
Sledi kriva Hp (Q) [m]
KARAKTERISTIKA PUMPE
Podsetimo se, Hc (Q) je KARAKTERISTIKA CEVOVODA
Zavisnost Hp (Q) se dobija (najee) EKSPERIMENTALNO, daje je proizvoa pumpi
Ne proraunavamo je, za razliku od krive Hc ...
p B Ap
p p pH
= =
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 40
Prema karakteristici Hp (Q) , pumpe se dele na dve grupe
I grupa II grupa
Hp
Q
Hp
QN
p
Hp (Q)
p (Q)
RN
Hp
Q
Hpmax
QN
n = const.
RN nominalna radna taka (odgovara max)
Lopatine (hidrodinamike)Zapreminske (deplasmanske, hidrostatike)
Spadaju: centrifugalne pumpe, propelerske pumpe...
Klipne pumpe, pune pumpe, zupaste pumpe...
Hp
n = const.
(N)
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 41
Pri promeni broja obrtaja n, menja se karakteristika pumpe
Hp
Q
n1
Hp
Q
I grupa II grupa
n2n3
n n1 n2 n3
n
Kod I grupe, karakteristike za razliito n(obino) daje proizvoa, ali ako je poznata kriva za jedno n, moe se priblino preraunati ...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 42
n = n1Hpo
Qo
Ao
A1Hp
Q
n = no
Ao (Qo , Hpo) A1 (Q1 , Hp1)
Q1 = (n1 / no) Q0Hp1 = (n1 / no)2 Hpo
Sprezanje karakteristike pumpe i cevovoda
Hp(QR) = Hc(QR)
Izraz za protok Q vai i za pumpe II grupe...
Pumpu karakteristike Hp(Q) ugradimo u cevovod (prost ili sloen) karakteristike Hc(Q)
Jadnostavno, ali vano
Na dijagramu to izgleda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 43
I grupa II grupa
QR
R
QR = QN
R
Hp
Q
Hp
Hc
Hp
Q
Hc
Hp
Uspostavi se dinamika ravnotea pri protoku QR i pri naporu HR
HRHR
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 44
I grupa II grupaHP
QQR
HP
R
HP
QQR = QN
HP
R
Menja se protok i napor... Menja se samo napor...
Kod dobro odabrane pumpe, radna taka Rje blizu nominalne radne take N
Pumpe I i II grupe razliito reaguju na promenu karakteristike cevovoda...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 45
Razlike pumpi I i II grupe:
I grupa prilagoava se promeni Hcpromenom Q
strmije Hc vei otpor cevovoda, manji protok...
blae Hc manji otpor cevovoda, vei protok...
II grupa NE prilagoava se, uvek daje QN i ono HP koje cevovod zahteva
Generalno vai
I pritisak im je ogranien, relativno mali
II protok je relativno mali
Za visoke pritiske, male protoke pumpe II grupe
Za niske pritiske, velike protoke pumpe I grupeZATO
Takoe, treba uoiti i sledee:
Za pumpe I grupe, karakteristika je neophodna... QN i Hp (QN ) su samo orjentacioni podaci... QR treba da je to blie QN Da bi odredili QR potrebna je karakteristika cevovoda (proraunavamo) i pumpe (daje proizvoa)
Za pumpe II grupe, dovoljan je podatak QN (eventualno i Hmax) tada je poznata i karakteristika pumpe...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 46
Regulacija protoka daleko je jednostavnija kod pumpi I grupe...
Kako bi promenili (smanjili) protok kod pumpi II grupe?
Kod pumpi II grupe se, pri velikom otporu cevovoda, mogu javiti ekstremno visoki pritisci...
pp
pH
=
p pM
p p
p Q H QP
= =
QR = QN
R
Hp
Q
HpHc
HR
zamislimo da se zatvara ventil u potisnom vodu....
Zato je kod pumpi II grupe obavezno postaviti sigurnosni ventil...
Moe doi do havarije u cevovodu ili pumpi...
Snaga pumpe
pri velikim pritiscima javlja se opasnost od preoptereenja motora...
ventil se otvara pri odreenoj razlici pritisaka...
p p pP p Q H Q = =
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 47
Zakljuimo:
neophodno je znati kojoj grupi pripada pumpa koju ugraujemo...
Rezultat je bio Hc(Qp) Hp (Qp)
Odredili smo prenike tako da u svim ograncima imamo zahtevane protoke.
Hp
QQp
R
QR
RNHc (Q)
Hp (Qp)
Ali nema takve pumpe!postoje...
Odredili smo karakteristiku cevovoda...
Biramo prvu veu...
Nalazimo radnu taku R ...Treba da je blizu proraunske, da se ne bi bitnije menjali protoci u delovima cevovoda...
Sada (konano) moemo da zavrimo lekciju: Proraun sloenog cevovoda
Treba da je blizu nominalne, da p bude to vee...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 48
O ovome detalnije na vebama...
Potrebno za pismeni ISPIT...
Hp
QQR
R
Qp
Slino i kod pumpi II grupe...
Kakve promene u dijagrame unosi standardizacija prenika ogranaka..?
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 49
2.2. ZAJEDNIKI RAD PUMPI
Vie pumpi mogu raditi zajedniki ...
Postoji (kao i kod cevovoda) redna i paralelna vaza..
Redna veza
Znamo Hp1, Hp2, Hp3 , ...
Traimo ekvivalentnu pumpu
P1 P2 P3 ....P1+2+3+...
Paralelna veza
P123...
....
P1P2P3
Treba nai Hp ekvivalentne pumpe
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 50
Pi Pj
Redna veza pumpi I grupe
Hp
Q
Hc (Q)
Hpj
Hpi
Hp(i+j)
vai
i jQ Q Q= =poznato je
sledi
Napor ekvivalentne pumpe jednak je zbiru napora pojedinanih pumpi, pri istom protoku...
i
ip
pH = jj
p
pH
=
( )i j
i j ji j ip p p
p ppH H H
++ = = + = +
( ) ( ) ( ) ( )i j
i jp p pH Q H Q H Q
+ = + Uoiti radne take...Redna veza kod pumpi II grupenema tehnikog smisla...
Grafiki...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 51
Paralelna vezaPiPj
i
ip
pH =
j
jp
pH
=
Poznato( ) ( ) ?i jpH Q =&
( ) ( )i j
jip i p j
pp H Q H Q
= =
i jQ Q Q+ =
Karakteristika paralelne veze dobija se sabiranjem protoka, pri istom naporu...
( )( ) ( ) ( )i j
i jp i p j pH Q H Q H Q= = &
Hp
Q
Hc (Q)
Hpj Hpi
Hp(ij)
Hp
Q
HpiHpj
Hp (12)
Hc (Q)
Radne take pri samostalnom i zajednikom radu...??
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 52
Kada koristiti rednu, a kada paralelnu vezu?
Kod pumpi II grupe situacija je relativno jednostavna
Redna veza se ne koristi...
Paralelna veza slui za poveanje protoka...
Q1 nedovoljan, dodajemo P2(npr. jednaku pumpu)
P2
P1
Q12 = Q1 + Q2
Ali i Hp1 , Hp2 - rastu
R1 , R2 R1 , R2 N
Na primer
Q
Hc
Q1 Q12
HpHp1
R1R2
R2R1 R
Hp2
Hp(12)
Povean je protok...
Prelaskom na zajedniki rad, radna taka pumpe se pomera na sever
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 53
Kod pumpi I grupe, situacija je neto komplikovanija...
U principu, paralelna vaza slui za poveanje protoka...a redna veza za poveanje napora
Ali, kao to je pokazano, i rednom i paralelnom vezom, menjaju se i protok i napor...
Pumpe se vezuju (redno ili paralelno) kada pojedinana pumpa ne odgovara cevovodu...
Pumpa dobro odabrana za cevovod 2
Karakteristika cevovoda 1 suvie strma...
Karakteristika cevovoda 3 suvie blaga...
treba spregnuti pumpe redno...
treba spregnuti pumpe paralelno...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 54
P1 P2
SE
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 55
P2
P1
NW
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 56
Redukopvana karakteristika pumpi
Posmatramo pumpu (I grupe) i deo cevovoda...
Znamo karakteristike Hp i Hc
Redukujemo pumpu na take A, B
( ) ( )AB ABp p cH H H=
Kako se primenjuje redukovana karakteristika?
To je energija koja se ne troi u delu cevovoda AB (viak koji preostaje...)
P1 II P2 ?Zato to su pritisci na ulazu i izlazu pumpi razliiti
Ali P1 II P2(AB) (AB)
Tipina primena kod brodskih sistema
Jedna od modernih varjanti teretnog sistema
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 57
Primer
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 58
2.3. USISNA VISINA PUMPE
Usisna visina problem svake pumpe, njena Ahilova peta
Problem usisna visina problem KAVITACIJE
P
zu(u)pat
pu = pmin
(u) - kritino mesto u cevovodu
Do sada znaju
Hp
Q
R
QR
HR
Hc
Hcus
Hp
Hcus(QR)
Gde se vidi usisna visina?
( pri Q = const)P
Dijagram pritiska
pat /
pu /
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 59
Hcus(QR ) hidraulika usisna visina (nije samo geodezijska visina)
Dok Hc(QR ) moe biti veliko, Hcus(QR ) je (bez obzira na vrstu pumpe) strogo ogranieno...
Nauili da odrede, za sloeni (i prosti) usisni cevovod
Veza pu i Hcus ??
Po definiciji:
Za prost cevovod:
+++= 42 21 81
ususus
usu
u
dgQ
dlzpp
jedino pozitivno (nosi sve), za vodu oko 10 m
mora biti vee od 0...
P
P
pumpa treba da radi na potisak...
( )us 1 u 1 uc cp pH Q H
= =usu 1c
p p H =
uscH 10 m 2 m
Zavisi od pumpe, daje je proizvoa pumpi
Za pumpe I grupe (Hu )doz = f(Q)
Q
(Hu )doz
~ 2
~ 4[m]
Zavisi od vrste tenosti i od temperature
( )p p T=
T
Tenost
Para
p
[ ]p bar
1.013100
0.70190
0.47380
0.31170
0.19960
0.12350
0.07440
0.04230
0.02320
0.01210
0.0060
T [C]voda
( )u u dozH H Uslov koji treba zadovoljiti je
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 62
log , ,p 0 0126 T 1 068
log . .p 0 01255 T 0 827
Sirova nafta:
Benzin:
nafta se zagreva tokom istovara....
problemi s istovarom benzina...
( )u u dozH H Vratimo se na uslov koji treba zadovoljiti
NPSHR NPSHANet Positive Suction Head Required > Net Positive Suction Head Available
proraunavamo...( )us1u cp pH H =
( )u dozH daje proizvoa pumpi (ili usvajamo)
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 63
2u1
u u 2 4u uus
lp 8 Q pH zd g d
= + + +
Za prost cevovod vai
pa se jasno vidi...
p1zu
lu
duQ
pT
Sa porastom nadmorske visine, nije zanimljivo za brodogradnju...
Zakljuujemo ponovo:
Potrebno je pumpu postaviti to nie, usisni cevovod to krai, to manje lokalnih gubitaka...
to rastereeniji ususni vod
Pumpa treba da radi na POTISAK...
( )uscH
uH
P
Nekoliko vanih tehnikih zadataka, koji slede iz
( )u u dozH H
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 64
( )u u dozH H
rezerva u odnosu na kavitaciju, koju proraunavamo...
( )us1u c
p pH H = ( )u dozH dozvoljena rezerva u odnosu na
kavitaciju, koju daje proizvoapumpi (ili je usvajamo)
U vezi usisne visine pume izvedena relacija
gde je
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 65
a) Odreivanje Qmax
Q
Hc(us)
p
uH
1p
Qmax
~2m
(Hu)doz~10m
b) Odreivanje Tmax
T
Hcus
p
uH
1p
Tmax
(Hu)doz
~10m
Q = const.
Nekoliko vanih tehnikih zadataka, koji slede iz
( )u u dozH H
Odreivanje maksimalnog protoka s obzirom na kavitaciju
Odreivanje maksimalne temperature s obzirom na kavitaciju
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 66
c) Odreivanje zmax
2u1
u u 2 4u uus
lp 8 Q pH zd g d
= + + +
( ) maxzzHH udozuu ==
Q
p
( )dozuH1p ~10m
zmax
Hc dozvoljeno
( ) 2u1max u 2 4dozu uus
lp p 8 Qz Hd g d
= + + + +
ima smisla i negativno... pumpa trai potporu
0
zu
zu
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 67
Tipian brodski primer...
Tipino, kod tankera dolazi do usporavanja u poslednjim fazama istovara....
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 68
2.4. Tipovi brodskih pumpi
Postoji veliki broj pumpi razliitih tipova, i praktino sve se primenjuju na brodu...
Ovaj kratki pregled koncipiran je s aspekta KORISNIKA koji kupuje pumpu i ugrauje je na pravo mesto u cevovodu...
Drugi inenjeri projektuju pumpu za njih je svaka pumpa poseban predmet
Pumpe koje se koriste na brodu, BRODSKE PUMPE, prilagoene su specifinoj brodskoj slubi (nisu neki specijalni tipovi koji se na kopnu ne koriste)
Specifinosti brodskih pumpi
- Zahtev za to manjom veliinom i teinom (potrebna je LAKA i KOMPAKTNA PUMPA)
- Dodatne sile usled ljuljanja broda (potrebna je VRSTA PUMPA, ovo se naroito odnosi na pumpe HAVARIJSKOG, PROTIV-POARNOG, BALASNOG SISTEMA
- Rad sa morskom vodom (potrebni specijalni materijali otporni na koroziju; bronza, druge legure bakra, nerajui elik)
-Rad na razliitim reimima (teretni sistem, u razliitim lukama, razliit otpor kopnenog cevovoda)
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 69
MI BIRAMO PUMPU, projektant projektuje..
Biramo brodsku pumpu (MARINE, MARINE SERVICE)
Prilikom izbora, osim na Q, Hp i p ,treba obratiti panju i na sledee osobine pumpi
- SAMOUSISNOST
- REVERZIBILNOST (prekretljivost)
Da li je pumpa samousisna ili ne?Odnosno, da li moe da povuetenost iz praznog usisnog voda?
Odnosno, da li moe da usisa vazduh?
SAMOUSISNOST moe biti veoma vana osobina...
VL
Samousisnost nebitna
VL
Samousisnost izuzetno bitna!
Kako radi sistem, ako pumpa nije samousisna?
Na primer
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 70
Postoje tipovi pumpi koje (u principu) mogu raditi u oba smera to su reverzibilne (prekretne) pume. Smer strujanja se menja promenom smera obrtanja.
Pumpa mora biti specijalno projektovana kao reverzibilna. Kod nekih tipova to je mogue, kod nekih ne.
REVERZIBILNOST moe biti vana osobina, koju projektant cevovoda mora znati
Da li se promenom smera obrtanja menja smer protoka...
Problem reverzibilnosti...
VL
Hp
Q
HN
QN
p
RN
Hp
p
2.4.1. Pumpe I grupe
AB
P
pB > pA
Kako stvoriti natpritisak?Zamisliti cevovod s pumpom koja nije reverzibilna
Npr. bitno uproava emu balastnog cevovoda...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 71
a) Centrifugalna pumpa
Ranije predmet: Pumpe i ventilatori...
Sada sasvim skraeno...
Porast pritiska se postie centrifugalnom silomZamislimo tenost koja rotira...
i pritisak je tada p = p(r) , i to takav da
r p
Dovoljno postaviti usis blizu ose rotacije, a potis na periferiji...
i (u principu) imamo pumpu...
promena pritiska zavisi od zakona promene brzine...
Rotaciju fluida izaziva rotor (kolo, impeler), koji se nalazi u kuitu...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 72
Animacija
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 73
Postoji niz razliitih konstrukcija...
Dele se, u zavisnosti od pogona (elektro pogon, hidrauliki pogon...)
dele se na horizontalne i vertikalne, u zavisnosti od pravca pogonskog vratila
mogu imati dvostruki usis, tzv. dvostrujne pumpe (paralelna veza...)mogu biti viestepene (redna veza...)mogu imati otvoreno i zatvoreno kolo...
Na primer: vertikalna, dvostepena
horizontalna, dvostrujna
Otvoreni i zatvoreni impeler
itd...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 74
Centrifugalna pumpa je, generalno, dobra pumpa..
Zbog svega toga se masovno koristi, najee od svih tipova pumpi...
Pumpa nije reverzibilna...
Koristi se u praktino svim brodskim sistemima...
Ima visok stepen korisnosti...
Relativno visok napor (za pumpe I grupe)
Moe imati mali, ali i veoma veliki protok...Ova osobina je bitna zbog sirove nafte...
Sirova nafta moe imati veoma veliku viskoznost...
Zagrejena na 100F (37,8C) i do 2200 cSt.
Da bi se nafta mogla transportovati centrifugalnim pumpama, potrebno ju je zagrejati i do 55C...
Ima, s aspekta brodskih sistema, dve bitne mane
Nije samousisnai, u principu, joj smeta vazduh u usisnom vodu...
Ne moe da radi s jako viskoznim tenostima...Ukoliko je tenost jako viskozna, efikasnost i napor opadaju...
a preko 440-700 cSt, pumpa ne moe da radi...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 75
b) Propelerska pumpa
propeleru cevi...
Propeler rotira, i tenost nastrujava na krilo propelera pod odreenim napadnim uglom...
S jedne strane krila se stvara potpritisak, a s druge natpritisak...
usled ega dolazi do aksijalnog strujanja...
O propeleru e dosta uiti...
Nazivaju se i aksijalne pumpe...
za razliku od radijalnih, centrifugalnih pumpi...
Kod svih lopatinih pumpi koriste se bezdimenzioni koeficijenti (tzv. karakteristike, znaice)
3
Q QAu r
= = =Protoka
Napora (rada)p p
2 2 2 2
H Hpu u r2 2g 2g
= = = = Brzohodosti
/
/
1 2
3 4
= =
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 76
Tzv. specifina brzina obrtanja pumpe je
( ) / ,Q 3 4pn Q
n 157 8H
= = =
Vai
Sledi, radijalne za vee napore, manje protoke...Alsijalne, za manje napore, vee protoke...
Propelerska pumpa daje male napore...ali i veoma velike protoke...
Pumpa nije samousisna
u principu, moe biti reverzibilna...
Moe imati i promenljiv korak (promenljivi napadni ugao krila propelera), to omoguava regulaciju protoka...nQ
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 77
Nekoliko tipinih reenja
Pumpa ima veoma visoku efikasnostMoe dati izuzetno velike protoke
ali je ograniena na male napore...
u kojim brodskim sistemima je potrebna takva pumpa..?
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 78
c) Vakuum pumpa (pumpa s vodenim prstenom)
Rotor je postavljen ekscentrino u odnosu na kuite...
Nakon starta pumpe, formira se vodeni prsten od ostatka tenosti...
U delu srpastog jezgra, pri rotaciji, vazduh stvara natpritisak, a u delu potpritisak...
usled ega dolazi do usisavanja vazduha iz usisnog voda...
Kada se popuni usisni vod, tenost nastavlja da struji...
ali s malim natpritiskom
(potisni vod blizu ose rotacije...)
pumpa ima dobar usis, ali daje slab natpritisak...
jedna od vakuum pumpi....
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 79
Umesto ekscentrinog rotora, moe biti i nesimetrino kuite...
Pumpa ima mali protok, mali napor, mali stepen korisnosti...
i samo jednu dobru osobinu...
odlian usis...
i ta osobina odreuje i njenu osnovnu primenu....
Animacija...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 80
d) Strujna pumpa
Sasvim specifine, bez pokretnih delova
Radni fluid: voda, vazduh, para...Pretakani fluid: voda, gasovi, zrnaste materije (ito, ljaka, cement, riba...)
Zovemo ih:
- EJEKTORI (naglasak na usisu, kada prazne; ejektor kaljunog sistema)- INJEKTORI (naglasak na dostavljanju, kada pune; injektor kotla)
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 81
Hp
Qme - injektoriQpret - ejektori
Hp(pret)
Bitan odnos
Qpret /Qradkod brodskih pumpi, oko 1,1
Pumpa ima dve dobre osobine
odlian usis (pretakani fluid moe biti vazduh...)
moe pretakati zrnaste materije...
moe to ni jena ne moe...
ali zato nije samostalna...
mora postojati radna pumpa, koja je snabdeva radnim fluidom...
Rezime...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 82
Rad sa prljavim tenostima
Rad sa viskoznim tenostima
Usis
Protok
Napor
Stepen korisnosti
StrujnaVakuumPropelerskaCentrifugalna
,N 0 85 ,N 0 9 , ,N 0 1 0 3 , ,N 0 2 0 3 Odlian... Najbolji...
Dobar, za pumpe I grupe...
+ + - -
-
NH 150 200 m NH 10 20 m NH 15 m NH 15 m
- -
+Postoje i male pumpe, ali Qmax 15000 m3/h
+Najvee... Qmax 100000 m3/h
-mali...QN 20-30 m3/h
-zavisi od radne pumpe...
nije samousisna- -
nije samousisna + +retka osobina rotacionih pumpi
Ne moe da ispumpava nezagrejanu naftu...
- - -
+ + +Nenadmana, ne mora biti tenost...cement, ito, riba
++++
++
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 83
Primena na brodu
Specifinosti
Potopljen rad
Veliina, teina, konstrukcija
Reverzibilnost
StrujnaVakuumPropelerskaCentrifugalna
- + + -
+ +
Moe, ali sloena konstrukcija (elektromotori...)
+lako se postie...
+nema motora...esto se koristi...
esto se koristi...
Generalno dobra pumpa...Nigde nije najbolja, ne istie sePouzdana, skoro bez mana...
Veliko Q , malo Hp , veliko p ...ekstremne osobine
Samo jedna dobra osobina...usis...
Sasvim specifina pumpa...Moe ono to ni jedna druga ne moe...Ne moe ono to sve druge mogu...
Najira...To je osnovna brodska pumpa...Kad kae pumpa...
Havarijski sistem...Sistem spasavanja...Nakretni sistem...Balastni sistem...
Za poetno usisavanje velikih pumpi...
Kratko rade...
Kaljuni ejektori...
Transport zrnastih materijala
Odsisni sistem (?)
++
Postoji i niz drugih pumpi koje spadaju u I grupu: vihorna, centrifugalno vihorna, itd..
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 84
2.4.2. Pumpe II grupeHp
Q
Hpmax
QN
n = const.
Hp
a) Klipna pumpa
Usis
Potis
Samodejstvujui nepovratni ventil
+ +
++- -
--
to su vee razlike pritisaka, bolje je zaptivanjeVrline i mane ovih pumpi vezane su, uglavnom, za ove ventile
Ventil se otvara i zatvara pod dejstvom razlike pritisaka
zatvoren otvoren
Pumpa ima dva hoda (takta)
Usisni, kada je usisni ventil otvoren, a potisni zatvoren...
Potisni, radni, kada je usisni ventil zatvoren, a potisni otvoren...
deplasmanske pumpe istiskuju tenost
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 85
Translatorno kretanje klipa stvara klipni mehanizam, koji pokree motor...
To su, tzv. spolja pogonjene pumpe
Kretanje klipa moe da stvori i parna maina...
To su, tzv. direktno pogonjene (dupleks) pumpe
Jedna od retkih savremenih primena parne maine...
Prikazana dupleks pumpa je tzv. dvohoda, odnosno pumpa dvostrukog dejstva...
kod koje su oba takta radna...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 86
Pumpa dvostrukog dejstva je i ali pumpa tada ima (minimalno) 4 ventila...
Prave se pumpe i sa vie cilindara
Dvocilindrine
Trocilindrine (koje imaju najravnomerniji protok...)
Klipne pumpe su prve i, nakada, najzastupljenije pumpe...
Danas im se primena smanjuje...
Osnovna prednost im je odlian usis...koji omoguavaju ventili...
a i osnovna mana je vezana za ventile koji se kvare, zapuavaju, lome i komplikuju konstrukciju...
Time se prtok poveava i postaje ravnomerniji
prostog dejstva
dvostrukog dejstva
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 87
Nekoliko primera...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 88
b) Zupasta pumpa
Dva spregnuta zupanika
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 89
Obratiti panju na put tenosti...
Protok mali (tenost u meuzublju)Pritisci veliki...
Tipina pumpa II grupe...
Pumpa je reverzibilna...
Zupci se spreu, i istiskuju tenost iz meuzublja...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 90
o reverzibilnosti...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 91
d) Puna pumpa
Vreteno Zavojnica
Mali zazor
Usisni vod Potisni vod
Pune, zavojne, vijane, rotacione, aksijalne...
Ovo je jednopuna pumpa, sastoji se iz kuita i jednog rotacionog vretena s zavojnicom puem (najee izraeni izjedna)
Postoje dvopune, tropune...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 92
jednopuna
dvopuna
tropuna
reverzibilna pumpa
samousisna, kada je vlana (masna)
daje ravnomeran protok, tiho radi...
dugotrajna pumpa...(prve brodske pumpe, ugraene 1932. godine, jouvek rade...)
skupe pumpe...
posebno dobre za rad sa jako viskoznim tenostima (uljima)...
Rezime...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 93
Rad sa prljavim tenostima
Rad sa viskoznim tenostima
Usis
Protok
Napor
Stepen korisnosti
PunaZupastaKlipna
, ,p 0 65 0 85 = najvei kod velikih sporohodih pumpi...
+ +, ,p 0 65 0 7 = , ,p 0 8 0 9 = +
Odlian... relativno dobar
+ daje visoke pritiske, dovoljne za sve brodske sisteme...
+ mH P 250max mH P 2500max +
-daje relativno male i neravnomerne protoke...
-Qmax < 150 m3/h
relativno veliki protoci za pume II grupe...
Qmax < 200 m3/h
+ - samousisna pumpa, meu najboljima...
zasluga ventila...nije samousisna
slabo samousisna...
povoljno, jer veskozna tenost podmazuje pumpu...
ali uski kanali ventila ograniavaju...
+ odlina, viskozna tenost je podmazuje...
trai ulje...
+ nenadmane!nemaju ogranienja
pumpaju i melasu, i asfalt (i meso)
++
- - -osetljive su na prljavtinu (ventili, zaptivai...)
precizna izrada, mali zazori...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 94
Primena na brodu
Specifinosti
Potopljen rad
Veliina, teina, konstrukcija
Reverzibilnost
PunaZupastaKlipna
- + +-
komplikovana konstrukcija (ventili)...
-malo delova, ali precizna izrada, mali zazori, zupci, kanali...
-velika preciznost izrade...
skupa i teka pumpa
parno pogonjene pumpe su dobre...
+
nekada osnovne pumpe...danas sve manja primena...
odlian usis, dobra efikasnost...
pouzdane pumpe, visoka efikasnost
pogodne za dugotrajni rad...
dobre, skupe, dugotrajne pumpe...
nenadmane za veoma viskozne tenosti...
Primena se smanjuje, ali su (zbog odlinog usisa) zadrane kao kaljune pumpe i pumpe odsisnog sistema...
konkurencija ejektorime...
osetljive na prljavtinu...
problemi s ventilima u eksploataciji...
Hidrauliki sistemi....dobre za transport ulja...Dostava goriva motorima, pumpe za podmazivanje motora i reduktora (pumpe koje opsluuju motor)...Cirkulacione pumpe grejanja, hlaenja...
Hidrauliki sistemi....
Teretne pumpe za veoma viskozne tenosti koje se ne zagrevaju....
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 95
2.4.3. Uraji za poetno usisavanje
Koriste se kod nesamousisnih pumpi
Postoji ceo niz reenja, a podeliemo ih na:
- Centralne ureaje za poetno usisavanje- Individualne ureaje za poetno usisavanje
I jedni i drugi ureaji koriste vakuum pumpu (pumpu sa vodenim prstenom), ilineku drugu dobru samousisnu pumpu
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 96
a) Centralni usisni ureaj sa vakuum pumpom
Centrifugalna pumpa
magistrala
magistrala usisnog ureaja
Vakuum pumpa
Zaptivni tank
Vakuum tank
Ceo sistem cevovoda, sa pumpom di se reio problem
Zauzima prostor, dodatna teina, novac
potpritisak...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 97
b) Individualni usisni ureaj sa separatorom vazduha
Centrifugalna pumpa
Vakuum pumpa
Zaptivni tank
Separator vazduha
Pumpa ima potporu za sve vreme rada. Ako, zbog neregularnog usisa (npr. kod kaljunog sistema) vazduh ue u usisni vod, u separatoru se izdvaja...
Obratiti panju: prostor, teina, novac. A osim toga, poveava se i otpor usisnog voda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 98
Primer individualnog usisnog ureaja
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 99
c) Samousisna centrifugalna pumpa
I faza II faza
Pri startu centrifugalne pumpe, vakuum pumpa isisava vazduh izusisnog voda (I faza)
Kada potee tenost, slavina se prebaci u nov poloaj(II faza)
Proces traje 30-60 s
Postoje reenja kod kojih se vakuum pumpa, nakon I faze, iskljuuje...
Samousisna centrifugalna pumpa ustvari dve pumpe...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 100
3. POJEDINI BRODSKI SISTEMI
3.1. Osnovne eme
Prema emi cevovoda brodske sisteme delimo na autonomne
centralizovane
grupne
sa linijskom magistralom
sa prstenastom magistralom
Autonomni sistemi
Svako odeljenje (svaki tank) ima svoj prost cevovod...
cevovodi jednostavni i nezavisni, ali postoji veliki broj pumpi
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 101
Centralizovan sa prstenastom magistralom
U sluaju kvara, zatvaraju se pojedini sekcijski ventili, i koristi druga grana magistrale.
Centrlizovani sa linijskom magistralom
magistrala sekcijski (razdvojni) ventil
javljaju se problemi u sluaju kvara...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 102
Grupni sistem
Sistem opsuluuje grupu odeljenja, a ne ceo brod.
Usisna visina
Upravljanje
Montaa
ilavostCenaTeina
Centralizovani sa prstenastom mag.
Centrlizovani sa linijskom mag.Autonomni
TipOsobina
NajlakiMnogo pumpi
Manje d, ne prodire pregrade
Prolaze kroz vodo-nepropusne pregrade
Jednostavno, ali na razliitim mestima (daljinsko)
Mnogo razliitih reima rada
- - ++- - ++++ - -
+ - - -
+ - - -
+ - - -
Rezime, u formi tabele...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 103
3.2. Kaljuni sistem
U trupu broda se, tokom eksploatacije, skuplja voda. To je manja koliina prljave (esto zamaene) vode...
Njeno prisustvo je tetno, i terba je izbaciti...
Za to slui KALJUNI SISTEM(drenani sistem, sistem suenja).
termin: kaljua kaljuna voda, ali kaljua je i deo broda gde se ona skuplja
Engleski, bilge (znai i uzvoj)
Izvori kaljune vode:
Spoljna voda (morska i atmosferska) koja ulazi tokom nepogoda kroz oduke,okna i druge otvore,
Spoljna voda iz statvene cevi,
Voda od pranja (palube, koja ne otee slivnim sistemom, ali i od pranja unutranjih prostora),
Tenosti iz slabo zaptivenih spojeva cevi, armature, pumpi,
Zaostala voda od gaenja poara i havarija...
Spoljna voda koja prolazi kroz spojeve oplate drvenih ili zakovanih brodova,
Znai, vie malih izvora...
Ne znamo koliko e kaljune vode biti (nepoznat dotok), ali znamo da e je biti, kao i da je tetna...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 104
tete od kaljune vode:
Moe da ovlai i pokvari teret,
Doprinosi koroziji,
Pogorava uslove rada posade,
Pogorava stabilitet broda,
Poveava teinu broda ...
Kvari elektrine instalacije,
Zbog svega ovoga, svaki brod (od amca do nosaa aviona) MORA imati sistem za izbacivanje kaljune vode...
A to zahtevaju i svi registri.
Kakav sistem projektovati za izbacivanje kaljune vode?
Znamo:
Re je o manjoj (unapred nepoznatoj) koliini prljave vode koja e se skupljati u najniim delovima trupa tipina PROSTORNA VODA...
Bitno uoiti:
Sistem treba da radi kratko i povremeno, Uslovi na usisu su loi (malo vode na mnogo mesta, mogunost usisavanja vazduha), Voda prljava, ponekad zauljena...
Namee se CENTRALIZOVANI SISTEM manjeg kapaciteta sa razgranatim usisom.
Izrazito nepovoljno s aspekta usisne visine, ali alternativa je veliki broj malih pumpi ...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 105
Kod takvog sistema treba reiti:
Pitanje USISA, tako da se voda skuplja na to manje unapred odabranih mesta,
Pitanje prljavtine preiavanje vode.
Ustvari, kod preiavanja vode, re je o dva problema
- prljava voda smeta pumpi, armaturi, cevovodu, odnosno samom sistemu...
- prljava voda smeta okolini (EKOLOKI RAZLOZI).
Poseban ekoloki problem je zauljena (zamaena) voda, kakva je esto kaljua mainskog prostora.
Sve to se isputa sa broda podlee pod MARPOL propise (Marine Polution, deo IMO propisa).
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 106
Kako se ovi problemi reavaju?Principijelna ema
magistrala kaljunog sistemakaljuna
pumpa
tank otpadnog (prljavog) ulja
separator
kaljuni zdenac (bunar, well)
kaljuni tank
blatnjaa
usisna korpa
ogranak kaljunog sistema
- zdenci (bunari) za skupljanje kaljune vode,
- usisne korpe, blatnjaa za preiavanje pre pumpe,
- separator za separaciju ulja (odmaivanje).
Kaljuna voda prljava, ali (u mainskom prostoru) i zauljena
Propisi ne dozvoljavaju isputanje zauljene kaljue!
Primoravaju nas da predvidimo i KALJUNI TANK i TANK PRLJAVOG ULJA.
Postoje:
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 107
a) Armatura za preiavanje kaljune vode
Usisna korpa
h 0.25d
d
8-10 mm
Nita sofisticirano, obino sito.Ai 2d2/4 protoni presek svih rupica
Postavlja se na svaki kaljuni usis.
Simbol
= 0.3 - 0.7 = 5 - 12
esto se pravi sa ugraenim nepovratnim ventilom (zaklopkom)...
Blatnjaa
poklopac
reetkakorito
Postavlja se u usisni vod, pre pumpe. Poklopac mora dobro da zaptiva da pumpa ne usisava vazduh
Simbol 3
Oba elementa optereuju usisni vod, ali su neophodni jer tite pumpu od prljavtine (posebno u sluaju klipnih pumpi)kod strujnih pumpi, blatnjaa nije neophodna...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 108
Separator
Ureaj za razdvajanje ulja od vode. Kaljuna voda iz mainskog prostora je (najee) zauljena. Separator se postavlja u POTISNI vod, da zatiti okolinu...
postoje tri mogunostidirektno van broda
kroz separator
u kaljuni tank
Ulje
Ulje
Ulje
Tank za ulje
Tank za ulje
Tank za ulje
Ugljeni filter
Prljava voda ista voda
Ulje se ne rastvara u vodi, meanjem se dobija smea tenosti razliitih gustina (vode > ulja), pa se pri separaciji koriste dva principa:
rezlika gustina + filtriranjeprljavo ulje
ista voda
Usled gravitacije, ulje (koje ima manju gustinu) izdvaja se na povrini GRAVITACIONI SEPARATOR
Ne mora imati "svoju" pumpu, ali zbog velikog otpora ( 15) esto ide "u paketu" sa pumpom.
prljava voda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 109
Postoje i CENTRIFUGALNI separatori....
Meavina ulja i vode rotira, pri emu se voda izdvaja na periferiji.
Centrifugalni su bolji i skuplji (imaju motor) i uglavnom slue za proiavanje ulja i goriva, a ne vode...
ista voda danas se smatra voda sa
max 15 ppm (15 10-6) ulja u vodi tako propisuje MARPOL
usled sve stroijih ekolokihzahteva, mogue da e centrifugalni separatori postati standard i u kaljunom sistemu...
b) Raspored kaljunih usisa
Usisi kaljunog sistema su u "suvim" prostorima skladitima i mainskom prostoru....
Tu se nalaze kaljuni bunari, zapremine Vmin = 150 200 l
Teretni brod
Mainski prostor Skladite
Pik Pik?
?
Tankovi (balasni, goriva) imaju svoje usise.
Tanker
Koferdam
Tank Tank Tank Tank TankMa. prostor
? ?
?simbol da, ako se prostor ne koristi za balast
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 110
Skladita
Nalaze se kod krmenih pregrada skladita
Kod velikih skladita, i kod pramanih pregrada...
l < 35m
l > 35m
Problem su brodovi bez dvodna:
Loi uslovi usisa, uvek ostaje voda.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 111
Mainski prostor
Magistrala...
Kaljuni tank
Tank prljavog uljaA, B, C posredni usisi (GRUPNI sistem)
D neposredni usis (AUTONOMNI sistem)
A
B
C
D
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 112
Mala odelenja (pikovi, koferdami...)
Najee se ne prikljuuju na centralni kaljuni sistem ne isplati se probijati vodonepropusne pregrade, naroito kolizionu pregradu...
Odelenja se ipak prazne prave se mali autonomni sistemi (esto prenosni) sa strujnim (pa i runim) pumpama...
c) Cevi kaljunog sistema
Prenici kaljunih cevi podleu propisima...
L, B, H, l (m) - duina, irina, visina broda, duina odeljenja u kome se nalazi ogranak
Registri daju formule (za morske brodove):
( ), ( )D 1 68 L B H 25 mm= + +( ), ( )d 2 15 l B H 25 mm= + +
magistrale
ogranka
za rene slino, samo su drugi koeficijenti
D
d
tipino, za morske brodove100 < D < 250 mm
Cevi se polau (po pravilu) iznad unutranjeg dna, tako da to manje smetaju. NE PROLAZE KROZ DVODNO.
Na primer
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 113
Problem je prolaz kaljunog voda kroztankoveTreba ih izbegavati, a ako je neophodno, paljivo pogledati propise.
Na primer, za usisni vod kaljunog sistemaNAFTA
obavezno...
BALAST
SVEA VODA
Tunel (ira cev)...
d) Pumpe kaljunog sistema
Specifinosti kaljunog sistema: sistem se povremeno ukljuuje, kratko radi, uslovi na usisu su loi, protok mali, voda prljava...
Potrebna pumpu sa dobrim usisom, manjeg kapaciteta, p nije bitno...
To (u principu) nije CENTRIFUGALNA pumpa.
Namee se:
- STRUJNA pumpa (kaljuni EJEKTOR) ali ova pumpa nije samostalna- KLIPNA pumpa (smeta joj prljavtina)
- (Ipak) i centrifugalna, ali SAMOUSISNA CENTRIFUGALNA pumpa
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 114
Propisi zahtevaju 2-4 kaljune pumpe, zavisno od veliine i tipa broda.
Dele ih (prema pogonu) na:
- Samostalne (imaju svoj motor)- Strujne (pokreu ih druge pumpe)- Prikljune (prikljuuju se na vratilo glavnog motora, PTO)
- Rune (najee klipne pumpe)
Kada registri daju broj pumpi, zahtevaju i vrstu pogona (koliko kojih...)
Uvek mora postojati SAMOSTALNA KALJUNA PUMPA, sistem se ne moe reiti samo ejektorima.
Propisi daju i minimalni protok kaljune pumpe:Jugoregistar vmin = 2 m/s
Lojd Qmin [m3/h]= 0.00575D2 [mm]
vD2/4 = Qza vmin = 2 m/s Q [m3/s] = 1.57 D2 [m]
Q [m3/h] = 0.0057D2 [mm]
Q =55 350 [m3/h]Tipine brodske kaljune pumpe
Kod kaljunog (a i ostalih) sistema, bitna je ZAMENLJIVOST PUMPI.Radi utede u teini, prostoru, ceni... jedna pumpa moe (pod odreenim uslovima) opsluivati VIE SISTEMA.
Kada propisi kau npr. 2 kaljune pumpe, to ne mora da znai da su to SAMO kaljune pumpe.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 115
Ogranienja i mogunosti zamene date su preko eme:
Balasnapumpa
Protivpoarnapumpa
Pumpa sveevode
Rezervna pumpaza hlaenje motora
Kaljunapumpa
Reim p
ranjenj
a
Reim
punjenj
a
Reim cirkulacije
ovo ovogumesto
??
??
?
DOZVOLJENO
NIJE DOZVOLJENO
DOZVOLJENO, ako kaljua nije zauljena
?
?
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 116
e) Specifinosti prorauna kaljunog sistema
Proraun prema propisima moe izgledati sasvim jednostavno
Registri daju D, di QminPumpu biramo (prema katalogu) QN > Qmin
Ne treba posebno inenjersko znanje.Ovo ponekad zovu proraun!
ta tu ne valja? Da li smo stvarno reili problem?
Donekle, ako biramo pumpu II grupe.
QQN
HpHc
Qmin
Bez obzira na cevovod (koji nije proraunat, i ija je karakteristika nepoznata) radni protok je vei od minimalnog...
Ako biramo pumpu I grupe, nita nije reeno...
Hp
QQmin QN
N
Radni protok moe biti vei...
Hc
ali i manji od minimalnog...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 117
Neophodno je nai Hc (Q), pa tek onda ustanoviti da li je Q > Qmin
Ali i tada su samo zadovoljeni propisi...
Kako e (i da li e) sistem raditi?
Treba proveriti USISNU VISINU (znai, treba proraunati Hcus (Q) i za klipnu pumpu).
Iako je zadovoljen Registar moe se desiti da sistem ne radi...
Ako i Hcus zadovoljava, verovatno je da sistem ipak nee raditi dobro.
Protoci u ograncima e se bitno razlikovati, a zdenci se nee prazniti istovremeno....
Kako ovo reiti?
Treba sprovesti klasian proraun sloenog cevovoda sa uslovom da protoci kroz ogranke budu priblino jednaki...
Uslov Registra (D) daje (direktno) prenike magistrale...
Uslovi za ogranake (d) predstavljaju samo ogranienja koja treba zadovoljiti.
Provera Hcus , obavezna...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 118
3.3. Havarijski sistem
Slui za izbacivanje vode koja u brod prodire pri probijanju oplate, gaenjupoara, ili neke druge havarije...
Re je (po pravilu) o velikoj koliini tzv.HAVARIJSKE VODE.
Za razliku od kaljunog sistema NEMAJU GA SVI BRODOVI, ve samo brodovi kod kojih je rizik havarije veliki...
To su:
RATNI BRODOVI
BRODOVI ZA TEKE RUTE, NEREGULARNE RUTE
BRODOVI KOJI NOSE EKSPLOZIV (bilo da ga transportuju ili upotrebljavaju, npr. ledolomci, nekada kitolovci... spadajui u prethodnu taku)
BRODOVI ZA SPASAVANJE
NEKI PUTNIKI BRODOVI
Da li e brod imati havarijski sistem stvar je naruioca (brodovlasnika). On zadaje i zahteve sistema, npr. vreme pranjenja... Propisi se time ne bave...
Havarijski sistem, na neki nain radi isti posao kao i kaljuni sistem izbacuje vodu iz broda, ali mu je zadatak bitno razliit.
Ukljuuje se samo izuzetno, pri havarijama, po pravilu u najteim uslovima i tada treba TO BRE da izbaci havarijsku vodu. Tipino vreme pranjenja tpr = 1 - 3 h.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 119
Specifinosti havarijskog sistema (odnosnotipine razlike u odnosu na kaljuni sistem):
- Koriste se veliki prenici (do 800 mm)- Veliki protoci (do 2000 m3/h)- Relativno mali napori (10 20 m)
- Pumpe su esto potopljene
- Upravljanje daljinsko
- Cevovod udaljen od boka (van pojasa 0,2B)
- Nema ekolokih zahteva (sve je dozvoljeno)
bok
B/5 Pojas u kome ne treba da se nalazi havarijski sistem
Sistem treba da radi u najteim uslovima trai se ILAVOST, pa se najee koriste AUTONOMNE EME za pojedina odelenja
U zavisnosti od veliine odelenja, odnosno protoka, koriste se razliita reenja
Q = Vod / tpr
a) Mala odeljenja, Q 100 m3/h
Protiv-poarni vod
> 0.2B
Koriste se (najee) prenosni ejektori...
sluaju havarije postavljaju se ejektori sa crevima...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 120
b) Srednja odeljenja, 100 < Q < 300 m3/h
Koriste se (obino) STACIONARNI ejektori.
Protiv-poarni vod
Primena ejektora moe delovati nelogino, njihovi kvalitet dobar usis, otpornost na prljavtinu, ovde ne dolazi do izraaja
Ovde do izraaja dolazi njihova jednostavnost, pouzdanost, izuzetna pogodnost za potopljen rad...
c) Velika odeljenja, Q 300 m3/h
Tipino: stacionarne pumpe (propelerske ili centrifugalne) u pregradcima...Pregradci vodonepropusne eline kutije (sanduci, odeljenja) u koje se smetaju pumpe
> 0.2B
Odlivni kingston
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 121
Svako odelenje prazne dve pumpe, ovakav sistem je izuzetno ILAV.
Pumpe su odlino zatienje, nisu potopljene, rade i u najteim uslovima.Mane: slue samo u sluaju havarije, gubi se prostor, poveava teina, pumpe nepristupane
Ovo je SISTEM RATNIH BRODOVA, za koje je oteene - radno stanje
Moe se reiti i sa potopljenim pumpama, bez pregradaka...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 122
3.4. Sistem za nudu
Veina trgovakih brodova nema HAVARIJSKI SISTEM ali opasnost od prodora vode ipak postoji.
Zato se, kao zamena havarijskog sistema, ugrauje SISTEM ZA NUDU.
Kod ovog sistema se, po pravilu, od prodora vode brani SAMO MAINSKI PROSTOR, i to na dva naina:
a) Dodatnom pumpom sa neposrednim usisom (tzv. usisom za nudu)
b) Pojaavanjem KALJUNOG SISTEMA
Nain a)
Na jednu od postojeih pumpi (koja nije kaljuna) vezuje se usis iz mainskog prostora (i eventualno jo nekog od BITNIH odelenja)
Koristi se npr. rezervna pumpa za hlaenje motora, cirkulaciona pumpa kondenzatora, tzv. pumpe OPTE NAMENE (kojima je to jedna od funkcija)
Uoimo: To je jedan autonomni sistem ustvari oslabljen HAVARIJSKI SISTEM, sveden na 1 pumpu i 1 odelenje.
Mainski prostor tada od prodora vode brane:
Usis za nudu (nezavisna pumpa) Neposredan usis kaljunog sistema (kaljuna pumpa) Posredni usisi kaljunog sistema
Ostale prostore brani samo kaljuni sistem. Ovakvo reenje je uobiajeno za teretne brodove, a za putnike je nedovoljno.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 123
Nain b)
Kaljuni sistem se pojaava za sluaj havarije
Sistem se pomera ka sredini broda, van zone 0,2B uz bok broda
Jedna od kaljunih pumpi, koja prazni mainski prostor, postavlja se van mainskog prostora
Uz to, moe se dodatno:
Poveati kapacitet kaljunih pumpi
Predvideti daljinsko upravljanje i potopive pumpe
3.5. Sistem spasavanja
Brodovi SPASIOCI (rescue vessels) imaju poseban sistem za pranjenje vode iz drugih brodova, to je sistem spasavanja.Brodovi koji se i ne zovu spasioci, npr. vatrogasci, ledolomci, remorkeri, takoe (najee) imaju ovakav sistem...Sistem je u principu jednostavan: jaka (samousisna) pumpa (najee centrifugalna), cevovod velikog prenika i elastino crevo
~ 400 mmelastino crevo (~ 200mm)
Autonomni sistem radi u nepovoljnom reimu NA USIS
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 124
Do sada smo prouili 4 sistema, i svi su (na neki nain) obavljali istu slubu: IZBACIVANJE VODE SA BRODA
Kaljuni sistem Havarijski sistem
Sistem za nudu
Sistem spasavanja
Ratni i specijani brodovi
Teretni i putniki brodovi
Brodovi spasiociRezime
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 125
3.6. Balastni sistem
Na nizu brodova je neophodno povremeno krcati spoljnu vodu (tzv. BALASTNU VODU, BALAST) u specijalne BALASTNE TANKOVE.
Ova potreba se javlja kod TERETNIH brodova, kada treba da plove bez tereta.
Kod praznog broda LIGHTSHIP-a, po pravilu je deo propelera van vode, pramani propeleri su van vode, brod je nesposoban za plovidbu.
Kod veine teretnih brodova balastiranje umesto tereta je izuzetak koji projektant mora predvideti
balast nepoeljan, treba ii na minimalnu masu balasta...
Kod tankera za prevoz nafte, balastna vonja je PRAVILO jer je povratna plovidba (50% ukupne) uvek bez tereta.
Da bi se omoguilo brodu da plovi bez tereta, utovaruje se mB = (0.2-0.3) D, to moe biti ogromna masa vode.
Balastiranje, sem kao zamena za teret, neophodno je za podeavanje (kontrolu) STABILITETA, TRIMA, NAGIBA i to ne samo teretnih, ve i putnikih, ratnih i drugih brodova.
Balastna voda je neophodna i kod niza SPECIJALNIH PLOVNIH OBJEKATA (brodova) za operaciju UTOVAR-ISTOVAR.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 126
Primer su: Fo-Fo (Float on Float off) brodovi, plovei dokovi, brodovi za teke terete...(Specijalni brodovi imaju i specijalne sisteme).
Balast se krca u BALASTNE TANKOVE koji se (po pravilu) nalaze u loim nepristupanim prostorima na brodu.
PikDvodno
Dvobok
Oduci obavezni
Utovar/istovar ovih tankova mora da obezbedi BALASNI SISTEM.
Ovaj sistem uz utovar/istovar balasta treba da obezbedi i PREBACIVANJE (pretakanje) balasta iz tanka u tank.
Pri tome je uobiajeno vreme:
PUNJENJE SVIH TANKOVA6 - 8 asova
PRANJENJE SVIH TANKOVA4 - 5 asova
PRANJENJE NAJVEEG TANKA 2 asa
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 127
Kakav sistem projektovati?
Znamo:
Koliina vode i kapacitet sistema zavise od veliine i namene broda i kreu se u ogromnom rasponu (50-15000 m3/h)
Iako se sistemi bitno razlikuju, zajedniko je da se:
- Ukljuuju povremeno, ali (kada se ukljue) rade satima
- Uslovi na usisu relativno dobri (sem u poslednjoj fazi istovara)
- Sistem treba da radi u nizu bitno razliitih reima
- Voda je (relativno) ista
Namee se CENTRALIZOVANI SISTEM sa linijskom ili prstenastom magistralom (ili kobinacija GRUPNIH i CENTRALIZOVANIH sistema).
Reim punjenja
Usisni kingston ventil
Tankovi se esto pune SAMOTOKOM (niski tankovi u dvodnu, tankovi ispod VL).
U reimu punjenja pumpom, nema problema sa usisom, niti sa usisnom visinom razgranat potisni vod, postoji POTPORA (pumpa ispod VL).
Bunar kingstona
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 128
h
d1
d
Dno tanka
Reim pranjenja
Odlivni kingston ventil
Sada je usis razgranat, a reim znatno nepovoljniji. Moe se javiti problem usisne visine i usisa vazduha u zadnjoj fazi istovara.
Po pravilu, isti cevovod i iste pumpe u oba (i u svim drugim) reimima. Zato ema moe biti izuzetno komplikovana.
Uoiti pogodnost REVERZIBILNE (prekretne) pumpe.
a) Cevi balastnog sistema
Prenici cevi slede iz vremena pranjenja (tpr), veliine tankova (Vtan) i brzine strujanja (v>2m/s).
JR daje formulu:
Usisnici to nie, da se smanji ostatak vode u tankovima
Kroz isti ogranak se (po pravilu) puni i prazni tank
,2
tanpr pr
pr
V dQ Q v dt 4
= = =
[ ] [ ]33 tand mm 18 V m> MAG maxD d>
2
1dd h
4
2
1
dh4d
,1d h/ 2
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 129
Cevi se provlae kroz DVODNO (za razliku od kaljunih), ili nad unutranjim dnom (sa kaljunim cevima). Ponekad postoji i specijalni (suvi) tunel kroz dvodno.
Posebna pana se poklanja prolazu kroz KOLIZIONU pregradu.
Broj cevi kroz pregradu strogo ogranien (to manji). Najotrije kod putnikih brodova: samo jedna cev... to moe biti cev balastnog sistema sa ventilom.
b) Pumpe balasnog sistema
Centralizovani sistem sa (bar) jednom pumpom. Pumpa ne mora da bude samousisna. Poeljno je da bude reverzibilna.
Protok (kod veih brodova) velik...
Namee se PROPELERSKA pumpa (dobro , a sistem radi satima...).
Dobre pumpe, ako zadovoljava napor (Hcbal = 15 - 30 m).
Koristi se i centrifugalna pumpa (iako nije reverzibilna).
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 130
to se ZAMENLJIVOSTI pumpi tie:
Balastnapumpa
Kaljunapumpa
Protivpoarnapumpa Pumpa za pranje
i umivanjePumpa
pitke vode
Rezervna pumpaza hlaenje motora
Reim
pranjen
jaRe
im
punjenj
a
Reimcirkulacije
ovo ovogumesto
DOZVOLJENO
NIJE DOZVOLJENO
DOZVOLJENO, ako kaljua nije zauljena
DOZVOLJENO, ako balastna nije zauljena
323?3??
3?
3 3?
3
3??3??
3??
3
3
3??3??2
2
3
22
3??3
3??
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 131
b) Ekoloki zahtevi
Kroz ekoloke zahteve balasnog sistema treba uoiti zaotravanje propisa vezanih za zatitu okoline...
Nekada ZAULJENA (prljava) balastna voda sa tankera za prevoz nafte, predstavljala je osnovni zagaiva mora.
Balast se krcala direktno u prljave tankove, a zatim (pre utovara tereta) izbacivala u more. To je bila ogromna koliina masne vode, od koje se vremenom stvarao katran, koji je dospevao i na obalu...
Taj veliki ekoloki problem je inicirao stvaranje MARPOL-a 1970-tih.
Dvobok dvodno, reen problem prljave balastne vode, ali i izlivanje nafte u sluaju havarije. Teko se do toga dolo zbog smanjenja profita brodovlasnika.
ekologija nasuprot ekonomiji..
Danas je u ii nov ekoloki problem vezan za balastnu vodu.
nafta
voda
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 132
Pokazalo se da se isputanjem (ogromne koliine) balastne vode prenose ivi organizmi (plankton, alge, bakterije...) u novu sredinu...
Ovi strani organizmi ponekad drastino menjaju postojei EKO-SISTEM.
Danas se ispituje niz mera da se ovo sprei. Razliitim TRETMANIMA balastne vode. Kako ubiti organizme pre istakanja?
Zahtev je (inenjerski) komplikovani...
TROVANJE ? otrov moe da jo vie oteti sredinu.
Jo nije u propisima, ali bie uskoro.
ZAGREVANJE ? skupo, mnogo vode
Danas preporuke: to manje balasta (ekoloki i ekonomski zahtevi se poklapaju).
Zamena balastne priobalne vode (pune ivih organizama) na otvorenom okeanu danju, kada je plankton u dubini.
Azipodi koji se dodatno sputaju kada brod plovi prazan, i druge mere za smanjenje koliine balasta....
Primer balastnog sistema
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 133
Oznake:
KV kingston ventilOV odlivni ventilBP balastna pumpaVK ventilska kutijaKS kaljuni sistem
Postoje 4 grupe tankova I - IVCentralizovani sistem koji radi u vie razliitih reima:
1. Utovar pumpom2. Utovar samotokom3. Istovar4. Pretakanje
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 134
3.7. Sistem nagiba i trima
(nakretni sistem i sistem pretege)
Re je o sistemima za BRZO ispravljanje neeljenog nagiba i trima, ili (obrnuto) za stvaranje potrebnog nagiba i trima.
Potrebu za aktivnim sistemima nemaju svi brodovi.
Sistem nagiba (za ispravljanje neeljenog nagiba) poseduju brodovi kod kojih se utovar/istovar obavljaju brzo:
trajekti (posebno za prevoz vozova)
Ro Ro brodovi...
Sistem, ali za stvaranje trima i nagiba, poseduju i ledolomci...
Iako ovi sistemi, na neki nain, obavljaju istu slubu kao balastni sistem:
pune specijalne tankove spoljnom vodom, prebacuju vodu iz tanka u tank...
ovi sistemi (po pravilu) nisu povezani sa balasnim sistemom.
Bitna razlika je u VREMENU punjenja/pranjenja.
Kod balastnog sistema, vreme se meri asovima (i do 8 h), a kod sistema nagiba i trima, minutima (pa i delovima minuta).
Znai kapacitet ovih sistema je daleko vei...
zato, ako se i kombinuju sa drugim sistemima, to nije balastni sistem.
To moe biti havarijski sistem, ali i sistem LJULJNIH TANKOVA (sistem za smanjenje ljuljanja).
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 135
Potreba za ovim sistemom, kod Ro-Ro brodova i trajekata je jasna...
Ali emu slue ovi sistemi kod LEDOLOMCA?
Iako nije deo ovog predmeta, dajem ukratko reime rada ledolomaca
Reim rada zavisi od debljine leda, tako da razlikujemo tri tipina sluaja:
Tanak led (ledena kora), na reci do 10 cm
Ledolomac, dok moe, plovi kontinualno, a zatim poinje (namerno) da se ljulja (valja) i da tako lomi led.
Ledena kora
Za to su mu potrebni posebni boni (ljuljni) tankovi, i sistem koji prebacuje vodu iz tanka u tank.
U predmetu PBT e biti rei o ljuljnim tankovima, koji smanjuju valjanje broda na talasima. Ovo je veoma slian sistem koji (kada nema talasa) izaziva valjanje broda.
Debeli led (debela kora, sante), na reci do 1 mLedolomac se nasue na led (uzjae)
Za to ima poseban oblik pramca, ali i sistem trima. Pre nasukanja, stvara se krmeni trim. Nakon nasukanja prebacuje vodu u pramani tank, poveava teinu pramca, i lomi led.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 136
Ledene barijere, na reci preko 1 m
Sistemi vie ne pomau. Ledolomac se zalee i udara u led reim boksovanja
Sistemi nagiba i trima slue i za spasavanje ledolomca...
kada ga led zarobi iskoprca se.
danas i nov reim vonja unazad, krmom probija led, azipodi...
Uoava se da sistemi nagiba i trima moraju imati veliki kapacitet, velike prenike cevi...
Sistem nagiba sa reverzibilnom pumpom
Tipino:
Q = 600-2000 m3/h (4000 m3/h)
d = 200-400 mm (1000 mm)
Zavisi od veliine broda i tankova.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 137
Sistem nagiba sa kompresorom (U-tank)
Prebacuje se samo slavina.
Sistemi danas rade (uglavnom) automatski. Poseduju mera nagiba (inklinomer) preko koga se ukljuuje/iskljuuje sistem.
Organski su vezani za sisteme za stabilizaciju ljuljanja (ljuljne tankove) i obino se koriste i u ove svrhe. Takoe se principijelno isti sistemi koriste na ledolomcima za stvaranje ljuljanja. Mogu se koristiti i za eksperiment ljuljanja, ali i za stvaranje statikog nagiba za eksperiment nakretanja (omoguavaju lako odreivanje trenutne MG)
Sistem nagiba je, zbog velikog kapaciteta, esto povezan i sa havarijskim sistemom...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 138
Sistem nagiba sa centrifugalnom pumpom, radi u 4 reima...
1. Punjenje tankova2. Prenjenje tankova3. Pretakanje4. Pranjenje havarijske
vode (iz usisa A, B, kroz kingston K)
Sistem sa reverzibilnim pumpama
Reimi:PunjenjePranjenjePretakanjeVeza sa sistemom pretege (SP)
Primeri
sistem nagiba
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 139
Sistem trima povezan sa havarijskim sistemom
Reimi:Punjenje Tk , TpPranjenje Tk , TpPretakanjePranjenje havarijske vode
k pT TR
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 140
3.8. Sanitarni sistemi
Sanitarni sistemi
Dovodni sistemi Odvodni sistemi
Svee (slatke) vode
Pitke vode Vode za pranje i umivanje
Spoljne (slane) vode
Prljave (sive) vode
Zagaene (crne, fekalne) vode
Sanitarni sistem ima svaki stan, zgrada, grad... VODOVOD I KANALIZACIJA
Znai, ovo nisu specijalni brodski sistemi ali BRODSKI imaju niz specifinosti.
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 141
3.8.1.Dovodni sanitarni sistem
a) Sistem svee vode
Sistem treba da obezbedi odreenu koliinu vode za pie, pranje i umivanje.
Nekada su (zbog sloenosti odravanja kvaliteta pitke vode) postojala dva odvojena sistema:
sistem pitke vode i sistem vode za pranje i umivanje (tehnike vode).
Danas su ovi sistemi (uglavnom) objedinjeni.
Koliina vode zavisi od broja ljudi (posada, putnici), autonomije, tipa broda (putniki-luksuzni, ratni,..), i od toga da li su sistemi pitke i tehnike vode objedinjeni.
Minimalne norme, potrebne vode po oveku na dan:
5Pranje vea
60Pranje i kupanje
3Priprema i kuvanje hrane
110Ukupno
15WC
5.5Pranje kuhinje i restorana
19Pranje posua
2.5Pie
l / ovek na danNamena
Pitka voda (30 l)
Tehnika voda (80 l)?
Bgd...
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 142
Na osnovu ovoga naruilac broda (ili projektant) usvaja veliinu tankova svee vode.
Na primer:
teretni brod (15 lanova posade, 30 dana)200 l/ovek na dan 90 m3 (tank 3x3x10 m)
putniki brod (3000 putnika, 20 dana)200 l/ovek na dan 12000 m3
ogromna koliina...
Dodatni problem je odravanje kvaliteta stajae pitke vode.
Namee se se potreba za GENERATOROM SVEE VODE
Svea voda se skladiti u tankovim koji se pune sa kopna (iz vodovoda), ili iz generatora svee vode.
Hidrant spoj sa obalom
Generatorsvee vode Ureaj za tretman svee vode ( za
pitku vodu )
Gravitacioni tankCirkulaciona pumpaHidrofor
Tank svee vode
-
BRODSKI SISTEMI Predavanja - letnji semestar 2008. 143
Tank svee vode ne treba da bude strukturni (deo konstrukcije broda), ne treba da bude u dvodnu, blizu grejaa, tankova sa naftom, WC-a... Materijal trba to due da odri kvalitet vode nerajui elik, cementna kouljica, plastika (?).
Pitka voda ne treba da stoji due od 5 7 dana, nakon to
top related