3.1 Calculul de dimenisonare

Pompele de circulatie de combustibil sunt, uzual, pompe cu roti dintate, cu antrenare individuala (electropompe).

Pompa se alege la intersectia dintre caracteristica pompei i caracteristica instalatiei, aceasta reprezentand variatia debitului cu rezistentele hidraulice de pe traseu. Debitul al pompei se stabileste dupa relatia:

, (15)unde:

- coeficient ce tine seama de eventuala scadere a randamentului pompei n timpul functionarii;

- numarul de pompe ce pot functiona simultan;

- durata de vehiculare a combustibilului de catre pompele de circulatie;

- volumul de combustibil vehiculat de pompe:

. (16)In cazul actionarii cu motoare electrice, puterea motorului electric de actionare a pompei va fi:

, (17)unde:

- inaltimea de refulare a pompei;

- randamentul pompei;

- coeficient de rezerva de putere.Se dimensioneaza tubulaturile de combustibil pe aspiratia / refularea pompei:

, (18)

cu vitezele pe tubulatura de aspiratie, respectiv refulare a pompei, n functie de sortul de combustibil:

;

;

;

.

Diametrele se majoreaza la valoarea imediat superioara din STAS i se obtine diametrul nominal (); valoarea grosimii tevii se alege din STAS i aceasta se verifica dupa RNR, n functie de clasa tubulaturii:

, (19)unde:

, (20)cu:

- diametrul exterior al tevii;

- coeficient de rezistenta adimensional: pentru tevi trase;

- rezistenta admisibila:

,(21)

- rezistenta la rupere, respectiv limita de curgere conventionala la temperatura de calcul

; - presiunea de calcul a fluidului: ;

- coeficient de siguranta ce tine seama de subtierea tevii datorita indoirii:

, (22)- raza de curbura;

- coeficient de adaos de coroziune: .

Pompa de transfer este o pomp cu angrenaj exterior evlocventic cu urmtoarele elenente carere sunt

Camera de volum variabil se formeaz n zona de angrenare, ntre dinii roilor, carcas i capacele acesteia.Ieirea dinilor din angrenre creeaz goluri ce se umplu cu lchid din conducta de aspiraie, datorit diferenei de presiune dintre rezervor i spaiul de volum cresctor;lchidul este transportat n golurile dintre dini de la racordul de aspiraie la cel de refulare, fiind expulzat n aceasta datorit reintrrii dinilor n angrenare.Linia de contact dintre pinion i roat constitue o etanare mobil a spaiului de nalt presiune fa de cel de joas presiune. Capacitatea, debitul i momentul pompelor cu cu angrenaj cilindric exterior pentru un angrenaj format din roi identice un dinte al pinionului ncepe s evacueze lichidul dintre doi dini ai roii identice nainte de intrarea n angrenare i anume cnd vrful su, V1 ptrunde n cercul esterior al roii (figura 5.3.2. ); un dinte V2 al roi dezlocuiete lichidul dintre doi dini ai pinionului dup ce ptrunde n cercul exterior al acestuia.Intrarea dinilor n contact se produce n punctul S2 determinat de intersecia liniei de angrenareK1K2 cu cercul exterior al roii. Din acest moment, dinii aflai n angrenare evacueaz lichidul aflat ntre ei prin contact dup un segment de dreap. n plan normal la axele roilor, punctul de conctact A se deplaseaz pe dreapta de angrenare spre punctul S1 aflat la intersecia acesteia cu cercul exterior al pinionului.Cnd punctul de conctact ajunge n punctul ( figura 5.3.3.) situat la distana pb ( pasul pe cercul debaz ) de punctul S2, n angrenare intr nc o pereche de dini care mpreun cu prima nchide o cantitate de lchid; volumul acestuia scade pn cnd punctele de angrenare ajung simetrice fa de axa centrelor, O1 O2. Dac spaiul de volum descresctornu este conectat la racordul de refulare ( sau la cel de aspiraie), lichidul din el este strivit, mrind momentul activ al pinionului i momentul pasiv al roii;Dup ce primul punct de angrenare depete punctul D, situat la distana pb/2 de polul angrenrii P, volumul spaiului dintre dini crete i lichidul este depresurizat brusc; dac acest spaiu este izolat de zona de aspiraie, gradul de umplere al golurilor se diminueaz i pompa caviteaz, producnd zgomote puternice.

Distana dintre degajri se calculeaz cu relaia : d = pbcos = mcosunde: este unghiul cremalierei de referin; este unghiul de angrenare; m este modulul danturii

cos = ( A / A ) cos = ( zcos ) / ( z + 2 )unde: A este distana normal dintre axele roilor; A este distana dintre axele roilor deplasate; este coeficientul de corijare i z este numrul de dini al roilor

Astfel rezult : d = mzcos2 / ( z + 2 ).

Distana dintre centrele semicercurilor de capt ale degajrilor se calculeaz cu relaia

e = pbsin = mcos [ 1- ( z2 cos2 ) / ( z + 2 )2 ]1/2

Limea f a degajrilor se ia de obicei egal cu 1,2 m iar adncimea lor este cuprins ntre m/2 i m.In locul acestor frezri se pot utiza lamaje circulare. La pompele de presiune mare, ale cror lagre sunt realizate sub form de buce flotante matriate sau turnate sub presiune, degajrile sunt profilate, asigurnd un randament volumic superior. Volumul refulat de pomp la o rotaie a arborelui este :

V = z ( 2Vmax Vmin ) unde :Vmax volumul maxim al spaiului cuprins ntre doi dini, cilindrul exterior al roilor i capace;Vmin volumul minim al spaiului cuprins ntre dou perechi de dini adiaceni i capace;

Puterea la axul pompei

Pnmot = Pt / m [W]Pt = gQH / 102 [W]unde : Pnmot puterea uil a motorului greutatea specific ( N / m2 ) Q debit ( m3/ s ) H sarcin ( mCA ) Pt = 970 x 9,2 x 9,8 x 9,4 / 102 = 8060 (W) Pnmot = 8060 / 1000 x 9,4 = 8,5 (kw )

Din calculele efectuate la capitolul 5.4 a reieit c puterea necesar la axul pompei este de 8,5 [KW], la o turaie n = 1000 rot /min. Motorul corespunztor acestei puteri este motorul AFI 180S 42.Acesta face parte din seria de motoare asincronetrifazate cu inele colectoare din seria unitar, de uz general, care se folosesc la diverse acionri unde este necesar pornirea n plin sarcin, sau n orice caz cu un cuplu de pornire ridicat, la cureni de pornire limitai, ca de exemplu: compresoare de debit, pompe, etc.Seria unitar de motoare asincrone trifazate cu rotorul bobinat, cu inele colectoare este simbolizat prin grupul de litere AFI, a cror accepie este urmtoarea:A motor asincron trifazat;F rotor fazic (bobinat)I construcie nchis (capsulat)Tipul motorului se identific n mod similar cu cele artate la seria unitar de motoare asincrone trifazate cu rotor n scurtcircuit: AFI 180S 42.AFI motor asincron trifazat cu rotor bobinat, trifazat180S gabaritul 180 (nlimea axului de la planul tlpilor = 180 mm), 42 diametrul captului de ax = 42 mmMotoarele asincrone trifazate cu inele colectoare din seria unitar deriv constructiv din seria de motoare cu rotorul n scurtcircuit, statoarele fiind practic identice.Aceast identitate trebuie neleas numai sub aspect constructiv; bobinele pot diferi ntre ele ca numr de spire i dimensiunea conductorului.Menionm de asemenea c la motoarele asincrone cu inele colectoare nu se mai pstreaz corelarea puteri gabarite de la motoarele n scurtcircuit; n general motoarele cu inele au puteri mai mici cu 1-2 trepte la acelai gabarit. Rotoarele au bobinaje trifazate executate din cupru rotund izolat cu email. Inelele colectoare, fr dispozitiv de scurtcircuitare i ridictor de perii, se gsesc ntr-o cutie separat, n afara scuturilor portlagr, n partea opus capului de acionare.Capetele fazelor rotorice se aduc la inelele colectoare prin intermediul axului, care este gurit pe o poriune corespunztoare. O cutie de borne cu o singur ieire se gsete la partea inferioar a cutiei inelelor colectoare, pentru racordarea la reostatul de pornire.Forme consructive: Numai IMB 3, conform STAS 3998 /1-74 i DIN 42950.Grad de protecie: IP44, conform STAS 625 71, respectiv DIN 40050. La comand special se pot livra motoare cu gradul de protecie IP 54.Condiii de lucru: altitudine maxim fa de nivelul mrii = 1000 m temperatur maxim a mediului ambiant = t 40 oC umiditatea relativ maxim a mediului ambiant = 80% la +25 oC medii care nu conin vapori acizi sau corozivi, praf metalic sau abraziv, medii neexplozive ; neinflamabile.Serviciul nominal: S1 conform STAS 1893 78 (respectiv VDE 0530) cu pornire prin reostat livrat de fabricile furnizoare la comand separat, cu maximum 2 porniri /or sau 3 porniri succesive de la starea rece a mainii.Serviciul S1 este un serviciu de lung durat, continuu. Acesta se caracterizeaz printr-o funcionare termic de tip aperiodic cu o sarcin constant la ax ntr-un interval de timp ta>(3 4) T; ( T = ct. termic de nclzire). n aceste condiii echibrul termic este atins. n motor, componentele acestuia ajung la supratemperaturi de regim nominal.Acest serviciu este tipic pentru motoarele de acionare a pompelor motorului principal i motoarelor auxiliare, pentru motoarele de acionare a compresoarelor, etc.Caracteristicile motorului AFI 180S 42 sunt:1. puterea P[KW] = 8,52. turaia n [rot /min] = 9703. tensiunea 1 U1[V] = 3804. intensitatea 1 I1[A] = 18,15. tensiunea 2 U2[V] = 3666. intensitatea 2 I2[A] = 13,47. randamentul [%] = 828. unghiul cos = 0,779. Mm[Mm] = 1,810. GD2 [Kg f m2] = 0,63011. greutatea G [Kg] = 164

Din calculele efectuate mai sus a reieit c puterea necesar la axul pompei este de 8,5 [KW], la o turaie n = 1000 rot /min.Motorul corespunztor acestei puteri este motorul AFI 180S 42.Acesta face parte din seria de motoare asincronetrifazate cu inele colectoare din seria unitar, de uz general, care se folosesc la diverse acionri unde este necesar pornirea n plin sarcin, sau n orice caz cu un cuplu de pornire ridicat, la cureni de pornire limitai, ca de exemplu: compresoare de debit, pompe, etc.Seria unitar de motoare asincrone trifazate cu rotorul bobinat, cu inele colectoare este simbolizat prin grupul de litere AFI, a cror accepie este urmtoarea:A motor asincron trifazat;F rotor fazic (bobinat)I construcie nchis (capsulat)Tipul motorului se identific n mod similar cu cele artate la seria unitar de motoare asincrone trifazate cu rotor n scurtcircuit: AFI 180S 42. AFI motor asincron trifazat cu rotor bobinat, trifazat 180S gabaritul 180 (nlimea axului de la planul tlpilor = 180 mm), lungimea scurt 42 diametrul captului de ax = 42 mmMotoarele asincrone trifazate cu inele colectoare din seria unitar deriv constructiv din seria de motoare cu rotorul n scurtcircuit, statoarele fiind practic identice. Aceast identitate trebuie neleas numai sub aspect constructiv; bobinele pot diferi ntre ele ca numr de spire i dimensiunea conductorului.Menionm de asemenea c la motoarele asincrone cu inele colectoare nu se mai pstreaz corelarea puteri gabarite de la motoarele n scurtcircuit; n general motoarele cu inele au puteri mai mici cu 1-2 trepte la acelai gabarit. Rotoarele au bobinaje trifazate executate din cupru rotund izolat cu email. Inelele colectoare, fr dispozitiv de scurtcircuitare i ridictor de perii, se gsesc ntr-o cutie separat, n afara scuturilor portlagr, n partea opus capului de acionare.Capetele fazelor rotorice se aduc la inelele colectoare prin intermediul axului, care este gurit pe o poriune corespunztoare. O cutie de borne cu o singur ieire se gsete la partea inferioar a cutiei inelelor colectoare, pentru racordarea la reostatul de pornire.Forme consructive: Numai IMB 3, conform STAS 3998 /1-74 i DIN 42950. Grad de protecie: IP44, conform STAS 625 71, respectiv DIN 40050. La comand special se pot livra motoare cu gradul de protecie IP 54. Condiii de lucru: altitudine maxim fa de nivelul mrii = 1000 m temperatur maxim a mediului ambiant = t 40 oC umiditatea relativ maxim a mediului ambiant = 80% la +25 oC medii care nu conin vapori acizi sau corozivi, praf metalic sau abraziv, medii neexplozive ; neinflamabile.Serviciul nominal: S1 conform STAS 1893 78 (respectiv VDE 0530) cu pornire prin reostat livrat de fabricile furnizoare la comand separat, cu maximum 2 porniri /or sau 3 porniri succesive de la starea rece a mainii.Serviciul S1 este un serviciu de lung durat, continuu. Acesta se caracterizeaz printr-o funcionare termic de tip aperiodic cu o sarcin constant la ax ntr-un interval de timp ta>(3 4) T; ( T = ct. termic de nclzire). n aceste condiii echibrul termic este atins. n motor, componentele acestuia ajung la supratemperaturi de regim nominal.Acest serviciu este tipic pentru motoarele de acionare a pompelor motorului principal i motoarelor auxiliare, pentru motoarele de acionare a compresoarelor, etc.Caracteristicile motorului AFI 180S 42 sunt: puterea P[KW] = 8,5 turaia n [rot /min] = 970 tensiunea 1 U1[V] = 380 intensitatea 1 I1[A] = 18,1 tensiunea 2 U2[V] = 366 intensitatea 2 I2[A] = 13,4 randamentul [%] = 82 unghiul cos = 0,77 Mm[Mm] = 1,8 GD2 [Kg f m2] = 0,630 greutatea G [Kg] = 164

Protecii ale instalaiei de electrice. Funcionarea pompelor este semnalizat de lampa de semnalizare de la postul local de comand, bh.Protecia la suprasarcin se realizeaz prin releele termice. La apariia unei suprasarcini pe o treapt de turaie, motorul trece automat pe o treapt superioar de turaie prin schimbarea numrului de poli. Placa de baz sau fundaia pe care se monteaz electromotorul va fi suficient de solid, astfel nct s asigure nivelul de vibraii garantat electromotorului. Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, electromotoarele vor fi protejate n mod corespunztor prin legarea urubului de mpmntare la priza de pmnt sau la neutrul reelei n conformitate cu normele speciale de preotecia muncii. Conectarea la reea se face la tensiunea de alimentare indicat pe piulia delectromotorului, cu asimetria fazelor practic nul conform schemei de conexiuni din interiorul capacului cutiei de borne. Electromotorul trebuie s fie protejat contra suprancrcrilor.Mediul n care funcioneaz electromotoarele trebuie s fie fr gaze i vapori corozivi, nexpolziv. Inainte de punerea n funciune a electromorului se va verifica starea legturilor la instala de protecie. Prizele de pamnt vor avea rezistena de 4iar protejarea conductelor de racordare contra deteriorrilor sau atingerilor se va face conform normelor n vigoare, n funcie de specificul instalaiei.

3.2. Tabloul electric de pornire al pompei

Condiii grele de pornire sunt date de pompele cu piston. La acestea cuplul de pornire poate depi de dou ori valoarea nominal. Aceste condiii grele sunt datorate creterii frecrilor n perioada pornirii ntre pistoane, segmeni, garnituri i existentei unui moment dinamic mare dat de masele de inerie ale sistemului. De aceea pentru pompele cu piston se folosesc motoarele asincrone cu alunecare mrit (bare nalte sau dubl colivie) care permit obinerea unor cupluri de pornire mai mari.n funcie de condiiile de lucru ale mecanismului auxiliar, motorul electric se alege n execuie protejat la picturi, etan sau ermetic.Regimul de lucru al motoarelor electrice care acioneaz pompele i ventilatoarele este, n mod obinuit, un regim de lung durat cu sarcin constant.Particularitile schemelor electrice de comand a acionrilor mecanismelor auxiliare sunt determinate de regimul lor de lucru. Pompele au frecven redus de conectare, nu necesit reversare, frnare i funcioneaz de obicei fr reglarea turaiei. Aceste particulariti ale pompelor simplific schema electric de comand al crui rol se reduce numai la pornirea, oprirea i protecia electromotorului.n acionrile de curent alternativ pentru mecanismele auxiliare se ntrebuineaz, n cele mai multe cazuri, motorul asincron cu rotorul n scurtcircuit.Cuplarea direct, procedeul cel mai larg utilizat, se aplic n toate cazurile n care puterea motorului electric nu depete 20% din puterea generatorului centralei electrice, Pm < 0,2Pg . Atunci cnd puterea motorului electric este mai mare Pm>0.2Pg, este necesar sa se asigure limitarea curentului de pornire prin diferite procedee.Schemele electrice de comand a acionrii mecanismelor auxiliare pentru instalaiile de for i sistemele navale, n funcie de importana acestora, trebuie s asigure: siguran n funcionare i deservire simpl; pornire uoar; posibilitatea comenzii locale, de la distan i automatizarea pornirii n funcie de regimul de lucru al instalaiilor din care fac parte mecanismele auxiliare; economie n funcionare la regimul nominal i la reglarea vitezei; reglarea comod a vitezei pentru mecanismele care necesit aceast reglare.n figura urmtoare este prezentat schema de comand cel mai frecvent utilizat. Pornirea motorului electric se face prin butoane de la postul local, bh, montat n apropierea mecanismului antrenat. Protecia motorului la suprasarcin este realizat cu relee termice, et, iar la scurtcircuit cu sigurane fuzibile. Schema de comand se alimenteaz de la un transformator cobortor de tensiune 380/24V prin ntreruptorul a. Funcionarea schemei este simpl i nu necesit alte explicaii. n schema de montaj prezentat n figur se observ c elementele schemei: contactor, relee termice, sigurane, transformator, ntreruptor de separare, a, sunt montate ntr-un sertar sau tablou numit pornitor magnetic. Pornitorul magnetic este alimentat de la reea i de la el pleac un cablu pentru motorul electric i altul pentru postul de comand local care conine lampa de semnalizare a funcionrii motorului electric i butoanele pentru comanda pornirii i opririi acestuia.Antrenarea surselor de alimentare cu agent hidraulic a pompelor se face cu motoare electrice. Un criteriu de alegere a electromotorului este cel al turaiei de lucru , care trebuie s fie ct mai apropiat de turaia nominal a pompei: 720 Ex-25-00 1450 (rot/min).

FIG.3.2.1. Tabloul electric de acionare a pompei

Se alege un motor electric avnd urmtoarele caracteristici: tip ASN-132M-6 putere8 kW turaia1500 rot/min alimentare380 V masa100 kgFixarea electromotorului se face prin prinderea flanei cu uruburi de flana sudat pe rezervorul de ulei. Antrenarea pompei se face prin intermediul unui cuplaj. Pornirea electromotorului se face de la un tablou electric, care asigur pornirea ambelor electromotoare ale grupului de pompare.

3.3.Probarea instalaiei de cobustibil

Instalaia se verific prin examinarea exterioar i prin probe n funciune.Proba de fuciune include verificarea tuturor posibilitior prevzute de proiect n timpul probrii n funciune se va verific : funcionarea n sarcin a fiecrui separator de combustibil, timp de 2 ore.Funcionarea de prob a separatoarelor se va face pe unul din circuitele prevzute n proiect, determinndu-se timpul de umplere a unuia dintre tancurile de combustibil.Se va verifica nclzirea lagrelor electromotoarelor i se vor face analize de combustibil, nainte i dup separare.Se va nregistra turaia tamburilor.Se verific funcionarea prenclzitoarelor n timpul separrii.Se verific funcionarea valvulelor termoregulatoare i a supapelor de siguran ale prenclzitoarelor. Se va verifica funcionarea traductoarelor de temperatur i de semnalizare a nivelului n tancuri. Se verific indicaiile date de aparatele de msur i control locale i din PCC i se compar, efectundu-se reglrile necesare unde este cazul. Se verific deasemeni : verificarea sistemului de msurare a temperaturii n tancurile prevzute cu acest echipament funcionarea filtrelor verificarea drenajului tancurilor de scurgeri

Proba electropompei pentru alimentarea cu combustibil a MP

Se pornete pompa, se probeaz n funciune la parametrii nominali timp de 2 ore. Se vor face trei serii de msurtori ) la nceput, mijlocul i sfritul perioadei de probare ). sarcina motorului ( tensiune, intensitate ) turaia ( rotaii pe minut ) presiunea de aspiraie ( Kgf/cm2 ) presiunea de refulare ( Kgf/cm2 ) temperatura combustibilului ( C ) Se contoleaz funcionarea supapelor de siguran. Se controleaz la pupitrul de comand MP, dac lucreaz indicatorul de funcionare ( lampa de semnalzare ). Funcionarea pompei va trebui s se produc fr zgomote i vibraii anormale. Se verific by-passul i supapele desiguran. Se vor efectua manipulri de valvule n concordan cu cerinele funcionale ale instalaiei. Se va verifica acionarea de la distan a valvulelor de la tancurile de combustibil.Proba separator motorin Se verific funcionarea separatorului pe o perioad de 2ore. Se face analiza motorinei nainte i dup separare punter a se determina calitatea separrii. Se face probarea pompelor separatorului dup procedeul enunat la celelalte pompe. Se vor face 3 serii demsurtori ( la nceput, mijloc i afritul perioadei de probare ). sarcina motorului turaia motorului presiunea de aspiraie n separator presiunea de refulare n separator temperatura motorinei la intrare n nclzitor temperatura la ieirea la ieirea motorinei din nclzitor Funcionarea separatorului va trebui s se produc fr vibraii i zgomote anormale. Se verific by-pasul i supapele de siguran de pe circuit. Se vor efectua manipulaii de valvule n concordan cu cerinele funcionale ale instalaiei.

Proba separatorului de combstibil greu

Se verific funcionarea separatorului pe o perioad de 2 ore Se va face analiza combustibilului nainte i dup separare pentru a se determina calitatea separrii. Se face probarea pompelor separatorului dup procedeul enunat la pompe. Se vor face trei serii de msurtori: sarcina motorului turaia motorului presiunea de aspiraie n separator presiunea de refulare n separator temperatura combustibilului la intrarea n nclzitor temperatura combustibilului la ieirea din nclzitor Se urmrete cu atenie aparatura de pornire, nclzirea i ungerea pompelor. Funcionarea separatoarelor va trebui s se produc fr vibraii i zgomote anormale. Se verific by-pass-ul isupapele de siguran Se vor efectua manipulaii de valvule n concordan cu cerinele de funcionare ale instalaiei. Se va proba acionarea de la distan a valvulelor de pe tancurile de combustibil. Concomitent se face proba pompelor de alimentare a separatorului.

Proba electropompei alimentare separator

Se pornete pompa, se probeaz n funciune la parametrii nominali timp de 2 ore. Se vor face trei serii de msurtori ( la nceput, mijloc i sfritul perioadei de probare ) : sarcina motorului turaia presiunea de aspiraie presiunea de refulare temperatura combustibilului Funcionarea pompei va trebui s se produc fr zgomote i vibraii anormale. Se vor efectua manipulaii de valvule n concordan cu cerinele funcionale ale instalaiei. Proba pompei se face concomitent cu proba separatorului.

3.4. Calculul Motorului asincron