Автор: Кузовлев В.А.
Теги: механика паровые турбины морской флот издательство министерства речного флота
Год: 1962
Текст
В. А. КУЗОВЛЕВ
РЕЧНЫЕ ПАРОВЫЕ
КОТЛЫ И МАШИНЫ
ИЗДАНИЕ 2-ое
Одобрено
Ученым советом профтехнического образования
Министерства трудовых резервов СССР
в качестве учебного пособия
для ремесленных училищ
ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА РЕЧНОГО ФЛОТА СССР
МОСКВА—1952
В книге привадится описание конструкций речных
паровых котлов и главных паровых машин. Кроме
того, освещаются вопросы их эксплуатации.
ВВЕДЕНИЕ
Наша страна обладает самой мощной в мире сетью рек. По при-
близительным подсчетам число их превышает 106 тысяч. У нас есть
такие реки, как Волга, Днепр, Кама, Дон и Печора, которые после
Дуная являются самыми большими реками в Европе. В Сибири—
Лена, Амур, Обь и Енисей входят в число семи самых больших рек
Азии.
Общая протяженность только одних судоходных рек Советского
Союза превышает 100000 км.
При таком обилии судоходных рек Советский Союз имеет мощ-
ный и лучший в мире речной флот.
Огромное количество грузов и десятки миллионов пассажиров
перевозит ежегодно наш речной флот. Ни в одной стране мира нет
таких красавцев пассажирских речных теплоходов, какие по-
строены Коломенским заводом. Завод «Красное Сормово» намного
обогнал -заграничные заводы в создании речных паровых машин —
легких, экономичных, надежных и удобных в эксплуатации.
По пятому пятилетнему плану развития народного хо-
зяйства СССР грузооборот речного флота увеличивается на 80 % по
сравнению с 1950 годом. Для этого речной флот пополняется новы-
ми еще более совершенными судами, пригодными для плавания не
только на реках, но и на озерах. Будут реконструированы сущест-
вующие и построены новые судостроительные заводы, верфи, порты.
Партия и Правительство и лично товарищ Сталин уделяют
большое внимание речному транспорту и самим речникам, отмечая
их достижения высокими правительственными наградами. Так, на-
пример, в 1947 году Камское Пароходство было награждено орде-
ном Ленина, а Нижне-Иртышское — орденом Трудового Красного
Знамени. Многие речники были награждены орденами и медалями.
В 1949 году механики речных судов тт. Н. Д. Киселев, Б. И. Бурла-
ков, инженер А. Я- Алферьев, А. Ф. Кохов, М. И. Чернов,
Н. М. Турков и другие были удостоены Сталийской премии.
3
Все это воодушевляет речников на самоотверженный труд. Сре-
ди них имеется немало стахановцев, людей, которые применяют но-
вые методы труда, ломают старые, отжившие нормы и оставляют
их далеко позади.
Но то, что сделано в этом направлении на речном транспорте,
еще далеко не исчерпывает всех возможностей. Перед речниками
стоят задачи дальнейшего усовершенствования речных паровых
котлов, машин, двигателей и улучшения способов их эксплуатации.
Нет сомнения, что речники выдвинут из своей среды еще немало
новаторов производства, которые внесут много ценного в дело даль-
нейшего развития речного транспорта.
Часть первая
РЕЧНЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
Раздел первый.
УСТРОЙСТВО ПАРОВЫХ котлов и
ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Глава 1
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПАРОВЫХ КОТЛАХ, ВОДЯНОМ ПАРЕ
И ТЕПЛОТЕ
§ 1. ЧТО ТАКОЕ ПАРОВОЙ КОТЕЛ И КАКИМ ТРЕБОВАНИЯМ
ОН ДОЛЖЕН УДОВЛЕТВОРЯТЬ
Пар вырабатывается особыми устройствами, называемыми п а-
ровыми котлами. Паровой котел вместе с главной паровой
машиной, вращающей гребные колеса или гребные винты, со всеми
вспомогательными устройствами и механизмами, необходимыми для
нормальной работы судна, составляют судовую паросилог
вую установку.
Паровой котел является основной частью этой установки: он дол-
жен обеспечивать паром не только главную паровую машину, но и
вспомогательные механизмы, установленные на судне.
Паровой котел должен отвечать следующим основным требова-
ниям:
1. Судовой паровой котел (как и всякий паровой котел) должен
быть достаточно прочным, чтобы безопасно выдерживать давление
пара, заключенного в нем.
2. Судовой паровой котел должен вырабатывать пар такого дав-
ления и в таком количестве, чтобы была обеспечена нормальная
работа главной паровой машины и вспомогательных механизмов,
установленных на судне.
1 § 2. ВОДЯНОЙ ПАР
Состояние пара определяется его давлением, температурой и
удельным весом. Давление пара, заключенного в сосуде, есть та си-
ла, с которой он давит на единицу поверхности Стенки эз'ого Сосуда.
Оно измеряется в технических атмосферах (сокращенно ат)< Одна
техническая атмосфера равна давлению в 1 килограмм на квадрат-
ный сантиметр (кг/см2), т. е. 1 ат = 1 кг/см2. v
Величину давления пара, которое испыт^Вафт стенки котла,
определяют по манометру. Если, например, манометр, установлен-
£ л г 7
ный на паровом котле, показывает давление 5 ат, то это значит, что
каждый квадратный сантиметр поверхности стенок котла испыты-
вает давление изнутри, равное 5 кг.
Если из герметически закрытого сосуда откачать газы или пары,
то давление в нем будет меньше наружного. Разность между эти-
ми давлениями называется разрежением (вакуумом). Напри-
мер, если наружное давление равно 1 ат, а в сосуде 0,3 ат, то раз-
режение в нем будет равно 1—0,3=0,7 ат. Иногда разрежение из-
меряют не долями атмосферы, а высотой столба жидкости, обычно
ртути. Подсчитано, что давление в 1 техническую атмосферу, т. е.
в 1 килограмм на 1 квадратный сантиметр, создает столб ртути вы-
сотой 736 мм. Если разрежение измерять высотой столба рТу(ги, то
в нашем примере оно, очевидно, равно: 0,7X736=515,2 мм.
Разрежение определяется по вакуумметрам, которые показы-
вают его в долях атмосферы, или по высоте ртутного столба в мил-
лиметрах.
Температурой называется степень нагретости тел (пара,
воды, железа, камня и т. д.). Она определяется термометром. Как
известно, нуль градусов по шкале Цельсия соответствует темпера-
туре таяния льда, а 100 градусов—температуре кипения воды при
нормальном атмосферном давлении. Градусы по Цельсию обознача-
ются через °C. Например, температура в 30 градусов по Цельсию
обозначается так: 30°С.
Удельным весом пара называется вес одного кубического
метра (м3) его. Если известно, например, что 5 м3 пара имеют вес
12,2 кг, то удельный вес этого пара равен 12,2 : 5=2,44 кг на куби-
ческий метр (кг/м3). Следовательно, удельный вес пара равен об-
щему весу его (в кг), деленному на общий его объем (в м3).
Удельным объемом пара называется объем одного кило-
грамма пара, т. е. удельный объем пара равен общему объему его
(в м3), деленному на общий его вес (в кг).
Например, удельный объем указанного выше пара равен
=0,41 мУкг.
Чем выше давление, под которым находится вода, тем выше
температура ее кипения (насыщения), следовательно, каждому
давлению соответствует своя температура ки-
пения. Так, если манометр, установленный на паровом котле, по-
казывает давление, например, в 5 ат, то температура кипения воды
(и температура пара) в этом котле равна 158°С. Если же давление
поднять так, чтобы манометр показывал 10 ат, то и температура
пара также поднимается и будет равна 183°С.
В табл. 1 приводятся значения температуры кипения воды при
разных давлениях,ж показываемых манометром.
Рассмотрим теперь, как получается пар.
Допустим, что в стеклянном цилиндре под поршнем содержится
пода. Поршень плотно прилегает к стенкам цилиндра, но в то же
время может свободно в нем передвигаться (рис. 1,7). Допустим
также, что для измерения температуры воды и пара в цилиндре в
поршень вставлен термометр.
8
Таблица I
Давление пара по манометру в кг/см2 Температура ки- пения в °C. (округленные значения) Давление пара по манометру в кг/см2 Температура ки- пения в °C (округленные значения)
1 120 9 179
2 1ЭЗ 10 183
3 143 11 187
4 151 12 191
5 158 13 194
6 164 14 197
7 170 15 200
8 174 16 203
Будем нагревать цилиндр и одновременно с этим наблюдать, что
происходит с водой внутри его. Сначала мы заметим, что темпера-
тура воды повышается, а объем ее незначительно увеличивается и
конец, температура воды поднимается настолько, что вода заки-
пает (рис. 1,Я). Пузырьки пара, с силой вылетая из воды, увлекут
за собой ее частицы в виде брызг, вследствие чего пространство
над кипящей водой будет заполнено смесью из частиц пара и воды.
Такая смесь называется влажным насыщенным паром
или просто влажным паром (рис. I, 77/).
Продолжая кипячение, мы заметим, что воды в цилиндре стано-
вится все меньше, а влажного пара все больше. Так как объем
пара значительно больше объема воды,! из которой он получился,
то по мере превращения воды в пар внутренний объем цилиндра
будет значительно увеличиваться, и поршень быстро пойдет вверх.
Наконец, наступит такой момент, когда последняя частица воды
в цилиндре превратится в пар. Такой пар называется сухим на-
сыщенным (рис. 1,/V), или просто сухим. Температура пара и
воды во время кипения (температура насыщения) остается постоян-
ной и равной температуре, при которой вода начала кипеть.
9
Если нагревание цилиндра продолжать, то температура пара
будет повышаться и вместе с тем увеличится его объем. Такой пар
называется перегретым (рис. 1,У).
Если подогрев цилиндра прекратить, то пар начнет отдавать те-
плоту в окружающую среду, при этом температура его бу-
дет понижаться. Когда она станет равной температуре насыщения,
пар снова превратится в сухой насыщенный. Затем будет происхо-
дить постепенное превращение его в жидкость, следовательно, пар
станет влажным. Этот процесс протекает при постоянной темпера-
туре, равной температуре} кипения. Когда последняя чайица!
пара превратится в воду, кипение воды прекратится. Затем будет
происходить дальнейшее понижение температуры до температу-
ры окружающего воздуха.
Из вышесказанного можно сделать следующие выводы.
Во-первых, пар может быть влажным, сухим и перегретым.
Состояние сухого пара является очень неустойчивым и даже при
самом незначительном’ подогреве ’ или охлаждении он становится
перегретым или влажным. Вследствие этого в практических усло-
виях пар бывает только влажным или перегретым.
В о-в т о р ы х, наблюдая через стенки стеклянного цилиндра,
за кипением в нем воды, можно заметить, что в начале кипения,
когда воды в цилиндре ещё много, пар имеет плотную молочно-
белую окраску. По мере выкипания воды, когда ее в паре стано-
вится все меньше и меньше, плотность этой окраски уменьшается;,
пар становится прозрачнее. Наконец, когда последняя частица воды
превратится в пар, он станет прозрачным. Следовательно, сам по
себе водяной пар прозрачен, а белую окраску придают ему части-
цы воды, которые в нем содержатся. Частиц воды во влажном паре
может быть разное количество. Поэтому для того, чтобы иметь
полное представление о влажном паре, нужно знать не только его
давление, но и степень сухости. Эта величина показывает;
какое количество сухого пара в долях килограмма содержится в
одном килограмме влажного пара. Например, если один килограмм
влажного пара состоит из 0,8 кг сухого пара и 0,2 кг воды, то сте-
пень сухости такого пара равна 0,8. Степень сухости влажного па-
ра, получаемого в паровых котлах, составляет 0,96—0,97.
В-третьих, в произведенном опыте нагрузка на поршень не
менялась, значит, давление перегретого пара (так же, как Влажного
сухого) во время опыта оставалось неизменным, но температура
его по мере нагревания повышалась. Следовательно, при одном и
том же давлении температура Перегретого пара может быть различ-
ной. Поэтому для характеристики такого пара указывают не толь-
ко его давление, но и температуру.
Итак, для характеристики влажного пара нужно знать его дав-
ление и степень сухости, а для характеристики перегретого пара —
его давление и температуру.
В-че'твертых, перегретый пар начал образовываться только
после того, как в цилиндре не осталось воды, следовательно, когда
имеется. вода, можно получить только влажный пар.
Ю
Поэтому в паровых котлах пар может быть только влажным.
Если нужно получить перегретый пар, то влажный пар отводят из.
котла в специальные устройства—п ароперёгреватели, от-
деляя его таким образом от воды. В пароперегревателях пар допол-
нительно нагревают, после чего он уже становится перегретым.
Хотя для получения перегретого пара и требуется устройство
пароперегревателя, что усложняет котельную установку, но благо-
даря преимуществам, которые имеет перегретый пар по сравнению
с влажным; он применяется в судовых установках чаще. Основные
из этих преимуществ следующие.
1. При охлаждении перегретого пара не происходит его конден-
сация. Это свойство перегретого пара очень важно. Как бы хорошо,
не б!ыли изолированы трубы, по которым пар поступает из котла
в машину и паровой цилиндр этой машины, они все-таки проводят
теплоту, и поэтому пар, соприкасаясь с их стенками, охлаждается.
Если пар перегретый, то охлаждение связано только с уменьшением
его температуры и удельного объема. Если же пар влажный, то
происходит его конденсация, т. е. часть пара превращается в воду.
Образование воды в паропроводе и особенно в цилиндре паровой
машины вредно и может привести к крупной аварии.
2. Перегретый пар отдает теплоту хуже, чем влажный, поэтому,
соприкасаясь с холодными стенками трубопроводов, цилиндров
и т. п., он охлаждается меньше, чем влажный. В общем при работе
перегретым паром получается экономия в расходе топлива;
в 10—15%.
§ 3. ТЕПЛОТА И СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕДАЧИ
Теплота есть один из видов энергии, так же, как, например,
электричество. Количество теплоты измеряют в калориях. Одна,
калория соответствует количеству теплоты, которое нужно затра-
тить, чтобы один килограмм воды нагреть на один градус Цель-
сия (от 19,5 до 20,5°С).
Если, например, одну тонну воды нагреть на 80°, то для этого
нужно подвести к ней
1000X80=80 000 калорий.
Основной особенностью теплоты является ее свойство пере-
ходить от более нагретых тел к менее нагретым. С этим ее свой-
ством мы сталкиваемся повседневно. Достаточно оставить в комна-
те стакан горячей воды, как через некоторое время ее температура
понизится до температуры комнатного воздуха. В этом случае теп-
лота от горячей воды перешла к воздуху. Теплота в паровых кот-
лах переходит тремя способами: теплопроводностью, конвекцией
и лучеиспусканием.
Теплопроводность. Теплопроводностью называется способность-
тел проводить теплоту. Если стальной прут поместить одним
концом в огонь,' то скоро нагреется и другой его конец, т. е. теплота
перейдет от одного конца прута к другому.
Если бы прут был деревянный, то один конец его, находящийся
в огне, загорелся, а другой при этом был бы сравнительно холод-
11
ным. Этот опыт показывает, что тела обладают различной тепло-
проводностью — одни проводят теплоту лучше, другие — хуже.
Теплопроводность котельной накипи в 40—50 раз, а сажи в
.500—600 раз меньше теплопроводности котельной стали. По-
.этому очень важно, чтобы стенки котла, через которые происходит
передача теплоты от горячих газов к воде, не были покрыты наки-
пью и сажей.
Не во всех случаях хорошая теплопроводность бывает полезна.
Например, передача наружными стенками котла теплоты окружаю-
щему воздуху нежелательна, так как она
отнимается от воды и пара в котле, т. е.
является потерей теплоты. Кроме того
воздух в кочегарке при этом сильно на-
гревается. Поэтому стенки котла снаружи
покрывают слоем специальных изоляцион-
ных материалов, плохо проводящих теплоту.
Плохо проводят теплоту также жидкие
и газообразные тела. Например, теплопро-
водность воды меньше теплопроводности
стали в 60—70 раз, машинного масла—при-
мерно, в 500 раз, воздуха—в 1000 раз.
Убедиться в плохой теплопроводности
воды можно, например, на таком простом опыте. Нальем в колбу
воду и будем подогревать ее так, как показано на рис. 2. При этом
вода в верхней части колбы закипит, а в нижней останется холод-
ной. Следовательно, теплота проходит через воду плохо.
Пористые тела пропускают теплоту Плохо, потому что в их порах
содержится воздух, который обладает плохой теплопроводностью.
Конвекция. Теплота конвекцией (переносом) передается толь-
ко в жидких и газообразных телах. Этот способ
передачи теплоты основан на переносе ее нагре-
тыми частицами жидкостей и газов и передаче бо-
лее холодным частицам. Поставим на огонь со-
суд с водой и будем подогревать его с одного
края, как показано на рис. 3. Частицы воды, на-
ходящиеся внизу в правой стороне сосуда, будут
нагреваться, становиться поэтому легче и подни-
маться вверх. На их место опустятся менее на-
гретые и, следовательно, более тяжелые частицы
воды, находящиеся в левой стороне сосуда. В свою
очередь эти частицы, нагревшись в правой нижней
стороне сосуда, направятся вверх и т. д. Таким образом, в сосуде
будет происходить кругооборот воды, называемый циркуляци-
ей, в результате чего нагретые частицы воды, соприкасаясь с хо-
лодными, находящимися в верхних слоях ее, передадут им теплоту.
С каждым таким кругооборотом вода будет нагреваться все
больше и больше и, наконец, закипит.
Ясно, что чем быстрее происходит циркуляция, тем скорее вода
прогревается и закипает.
Рис. 3
12
Если же нагревать воду так, как это показано на рис. 2, то цир-
куляции быть не может, и вода будет прогреваться очень медленно,
только за счет ее теплопроводности.
Лучеиспускание. Теплота лучеиспусканием передается при помо-
щи тепловых лучей, которые излучаются нагретыми телами. Эти
лучи невидимы и легко проходят через воздух. Действие этих лу-
чей очень легко почувствовать, если ладонь поднести близко к ка-
кому-нибудь горячему предмету. Если между ладонью и таким.
предметом поместить кусок картона, фанеры и т. д., то ладонь пе-
рестанет ощущать теплоту, так как тепловые лучи не смогут на нее
попасть.
В паровых котлах весь процесс передачи теплоты от горящего
топлива воде можно разделить на три части: передача теплоты от
горящего топлива стенкам котла, переход теплоты через стенки
котла и передача теплоты от стенок котла воде. Топливо передает
теплоту стенкам котла лучеиспусканием и конвекцией. Лучеиспу-
сканием теплота передается только тем стенкам, которые ничем не
заслонены от горящего слоя топлива в топке (например, стенкам
самой топки). Конвекцией теплота передается горячими газами,,
движущимися вдоль топки, а затем по газоходам в котле и сопри-
касающимися с более холодными, чем они, стенками котла.
Теплота, воспринятая стенками котла, передается через них на
поверхность этих стенок, омываемую водой, благодаря теплопро-
водности металла, из которого они изготовлены. Затем эта теплота
распространяется в воде путем конвекции.
§ 4. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В § 3 указывалось, что стенки паровых котлов покрываются сна-
ружи слоем специальных изоляционных материалов, плохо прово-
дящих теплоту. Изоляционные материалы должны не только плохо
проводить теплоту, но и греть, не трескаться при сотрясениях и
не разрушаться от сырости.
В судовых условиях распространены следующие изоляционные
материалы.
Асбест. Этот материал широко применяется на судах. Он со-
стоит из белых тонких волокон. Чем эти волокна длиннее, тем асбест
считается лучше. Из него изготовляют некоторые фабрикаты, как,
например, асбестовый картон и асбестовый шнур. Асбестовый кар-
тон прессуется из асбеста с другими примесями в виде листов тол-
щиной от 2 до 10 мм, размерами 1X1 м2. Асбестовый шнур состоит
из асбестовых волокон, заключенных в оплетку из асбестовой тка-
ни. Диаметр асбестового шнура — от 15 до 38 мм. Асбестовый кар-
тон применяется для покрытия больших слабо выгнутых поверх-
ностей, асбестовый шнур — для покрытия труб небольшого диа-
метра.
13
Асбест проводит теплоту примерно в 300 раз хуже стали. Он
хорошо противостоит высоким температурам, поэтому может при-
меняться для изоляции сильно нагретых поверхностей.
Асбестит. Приготовляется из асбестового волокна и диатомита
{особого минерального вещества). Он бывает нескольких сортов:
асбозурит, асбестит № 1 и др. Этот изолирующий материал приме-
няется только в тех случаях,) когда температура изолируемой по-
верхности не превышает 150—180°С.
Совелит. Этот материал специального состава с примесью асбе-
ста применяется в виде порошкообразной массы или в виде плит,
спрессованных из этой массы. Толщина плит 30 — 40 мм, а размеры
500 X 170 мм. Этот материал проводит теплоту примерно в 600—700
раз хуже стали.
Вулканит. В состав его входят асбест, известь, жидкое стекло и
некоторые другие материалы. Применяется тоже в виде порошко-
образной массы серого цвета или отформованных плит тол-
щиной от 25 до 50 мм и размерами 500X170 мм. Теплопроводность
вулканита примерно такая же, как и совелита.
Стеклянный шелк. Хорошее изолирующее волокнистое вещество.
Проводит теплоту в 1000—1200 раз хуже, чем сталь. Крупным не-
достатком стеклянного шелка является его хрупкость, из-за кото-
рой он от сотрясений постепенно превращается в пыль. Поэтому он
не получил распространения на судах речного флота.
Изолирующие порошкообразные материалы перед употреблени-
ем предварительно замешивают с водой и в виде тестообразной
массы наносят на изолируемую поверхность. Чтобы изолирующая
масса прочно держалась на месте, ее укрепляют при помощи про-
волоки или специальных проволочных каркасов.
Для защиты от внешних повреждений изолирующий слой сна-
ружи покрывают особым защитным, покровным слоем специального
вещества или обертывают парусиной и обвязывают шпагатом (тру-
бопроводы) .
§ 5. ПРОКЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для того, чтобы паровые машины, котлы, трубопроводы можно
было собирать и разбирать, соединения отдельных деталей их де-
лают разъемными, т. е. такими, которые в случае необходимости
можно было разобрать и собрать.
Такие соединения бывают, например, в некоторых трубопровЬ-
дах, в которых отдельные трубы соединяются между собой на флан-
цах, стягиваемых болтами.
В тех случаях, когда разъемные соединения должны быть не-
проницаемыми для жидкости или газа, соприкасающиеся поверхно-
сти в них можно пришабривать и притирать. Но такой способ полу-
чения непроницаемости требует большой затраты времени и стоит
дорого.
Обычно же между соединяемыми поверхностями ставят про-
кладки из сравнительно мягкого материала, который при стягива-
нии соединяемых деталей сжимается, хорошо заполняя при этом
зазоры между ними.
14
При указанном способе отпадает надобность в точной взаимной
пригонке соединяемых поверхностей, что, конечно, удешевляет и
значительно ускоряет сборочные работы.
Чем прокладка толще, тем она легче может быть прорвана
внутренним давлением. Поэтому следует ставить прокладку, по
возможности, тоньше. Наименьшая толщина прокладки зависит
главным образом от состояния соединяемых поверхностей и от точ-
ности взаимной пригонки этих поверхностей. Если эти поверхности
гладкие и точно пригнаны (строго параллельны) одна к другой^ то
прокладки могут быть тонкими. Обычная толщина прокладки
2—3 мм.
В зависимости от условий, в которых должна находиться про-
кладка в соединении, она может изготовляться из различных мате-
риалов.
Наиболее распространенными из таких материалов являются
следующие!.
АсбестЬДля прокладки применяется в виде листов, ниток и пле-
теного шнура. Этот материал хорошо противостоит высоким тем-
пературам, но размокает под действием керосина, масла и воды.
Поэтому асбестовые прокладки применяются в соединениях, кото-
рые подвергаются действию газов, имеющих высокую температуру.
Паранит (тартарит). Пригоден для насыщенного и перегретого
пара с давлением до 45 кг/см2. Применяется также в соединениях,
которые подвергаются действию бензина, керосина и масла (при
нормальных температурах).
Картон технический (прессшпан) . Используется в виде листов
толщиной до 2 мм. Непрочный материал не выдерживает высоких
давлений и температур. Прокладки, изготовленные из картона, при-
меняются во фланцевых соединениях трубопроводов для масла,
нефти и воды. Перед постановкой на место прокладки из картона
промасливаются минеральным маслом и посыпаются графитом,
чтобы они не .прилипали к металлу.
Резина. Для прокладок применяется обычно в трубопроводах
для холодной и теплой воды в виде листов различной толщины. Ре-
зина разъедается нефтепродуктами и не выдерживает высокой тем-
пературы. Иногда листовая резина имеет прослойки из парусины
или металлической сетки. Прокладки из такой резины обладают
повышенной прочностью.
Пенька. Для прокладок применяется в виде шнуров или плос-
ких прядей, по ширине фланцев, сплетаемых из стеблей конопли
или льна. Перед постановкой на место прокладки из пеньки прова-
риваются в говяжьем сале. Применяется в соединениях, подвержен-
ных действию воды и пара невысокого давления.
Свинец листовой. Прокладки из него применяются во фланц'евых
соединениях трубопроводов для воды, но не питьевой, так как окись
его ядовита.
Парусина. Прокладки из парусины применяются тоже в7 трубо-
проводах для воды. Перед постановкой на место они пропитываются
суриком.
15
§ 6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
В паровом котле различают три пространства: водяное, паровое
и огневое. Водяным пространством называется часть внутрен-
него пространства котла, занятая водой, п а р о в ы м—часть про-
странства, занятая паром. К огневому пространству котла отно-
сятся топка и дымоходы, по которым движутся горячие газы ив
топки.
Объем огневого пространства (главным образом топки). зависит
от конструкции котла и топки, а также от размеров котла.
Поверхность воды в котле называется з'еркалом испаре-
н, и я. Чем больше зеркало испарения, тем спокойнее происходит
парообразование и суше получается пар в паровом пространстве.
. Основными характеристиками паровых котлов являются рабо-
чее давление пара и поверхность нагрева котла. Рабочим назы-
вается наибольшее разрешенное давление в котле, которое должно
поддерживаться в нем при работе. Понижение давления в котле
нил^е рабочего давления невыгодно, так как паровая машина при
этом не будет развивать полной мощности, а повышение его выше
рабочего давления—опасно, так как прочность стенок котла или его
швов может не выдержать такого давления, в результате чего воз-
можна авария котла.
Поверхностью нагрева называется та часть общей по-
верхности котла,> которая с одной стороны омывается горячими га-
зами, а с другой—водой. Величина поверхности нагрева судовых
парковых котлов измеряется по стороне ее, омываемой газами. Для
речных судов она составляет до 150 м2 и даже больше. Чем больше
мощность машины, тем больше должна быть поверхносггь нагрева
котла. Между двумя этими величинами существует известная связь.
Можно считать, что для огнетрубных котлов на 1 л. с., развиваемую
в цилиндре паровой машины,- должно приходиться от 0,3 до 0,5 м2
поверхности нагрева котла. Первая из этих величин относится к
машинам большой мощности, работающим перегретым паром, вто-
рая—к машинам небольшой мощности, работающим влажным
паром.
Таким образом, можно считать, что для паровой машины мощно-
стью 1000 л. с., работающей перегретым паром, поверхность нагрева
огнетрубного котла должна быть примерно 300 м2.
Для водотрубных котлов на 1 л. с. должно приходиться от 0,2
до 0,35 м2 поверхности нагрева. Указанные соотношения являются
ориентировочными.
Важной характеристикой паровых котлов является также их
п'аропроизводительность, под которой подразумевается
количество пара, вырабатываемого котлом в час. Паропроизводи-
тельность измеряется в килограммах или тоннах. Если паропроизво-
дительность котла, выраженную в килограммах- разделим на вели-,
чину поверхности нагрева в квадратных метрах, то получим еще
одну характеристику котла, называемую удельной паро-
производительностью или напряжением 'по-
верхности нагрева котла.
16
Для каждого типа паровых котлов существуют свои сред-
ние значения напряжения поверхности нагрева. При «форсировке»
котла, т. е. при увеличении количества топлива, сжигаемого в топке,
напряжение поверхности нагрева увеличивается.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем состоит различие между влажным и перегретым паром?
2. Чему равна степень сухости сухого насыщенного пара?
3. С какой температуры начинается перегрев пара, имеющего давле-
ние 8 ат.по манометру?
4. Какой пар имеет больший удельный объем — влажный или перегре-
тый (при одинаковых давлениях)?
5. Почему вода, выпущенная из работающего котла, сейчас же превра-
щается в пар?
6. Какой пар целесообразнее использовать в системах центрального
парового отопления—влажный или перегретый?
7. Влажный и перегретый пар заключены в сосудах одинакового объе-
ма и при одинаковых давлениях. В каком из этих сосудов вес пара будет
больше?
Глава II
КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ СУДОВЫХ ПАРОВЫХ котлов
§ 7. ПЕРВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
В начале XV111 века развитие человеческого общества, в част-
уности, рост промышленности достигло такого уровня, что исполь-
зование в качестве движущей силы воды, ветра и мускульной силы
оказалось уже недостаточным.
Промышленность требова-
ла другого, более мощного
источника получения энергии.
Возникла необходимость в па-
ровой машине.
Изобрел и построил пер-
вую заводскую паровую ма-
шину русский механик И. И.
Ползунов (1728—1766), рабо-
тавший в то время на Колы-
вано-Воскресенских заводах
Алтая. Паровой котел, постро-
енный Ползуновым (рис. 4),
представлял собой плотно за-
крытый сосуд, вмазанный в
кирцичную кладку. Топка бы-
ла расположена под котлом.
Горячие топочные газы омы-
Рис. 4
вали котел снизу и отчасти с боковой поверхности и выходили затем
в дымовую трубу. Такого, примерно, вида были и другие паровые
котлы того времени. Изготавливали их из меди, так как более твер-
дому металлу — железу еще не могли придавать требуемой формы.
Давление пара было на 0,2—0,3 атм выше атмосферного.
2 В. А. Кузовлев
17
Такие котлы неудобно делать больших размеров, поэтому они
были мало пригодны для паровых машин, которые потребляли
сравнительно большое количество пара. Впоследствии стали стро-
ить котлы так называемого «коробчатого» типа, т. е. в виде продол-
говатого сосуда, напоминающего по своей форме сундук (рис. 5).
Рис. 5
Котлы «коробчатого» типа, так же как и котел Ползунова, вмазы-
вались в кирпичную кладку, в которой помещалась топка 1. Горячие
газы из топки шли сначала по газоходу 2 под котлом. Пройдя этот
газоход, они попадали в два боковых газохода 3, по которым двига-
лись в обратном направлении, после чего выходили в дымовую трубу.
§ 8. ПЕРВЫЕ СУДОВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
Развитие промышленности и торговли требовало быстрой и на-
дежной доставки товаров к местам их сбыта. К концу XVIII века
парусный и, тем более, гребной флот уже не могли удовлетво-
рять этим требованиям, поэтому возникла мысль о применении на
судах паровых машин.
Естественно, что первые судовые котлы были построены по
типу котлов, применявшихся в промышленности, т. е. ксфобчатых.
Однако в их устройство сразу же было
внесено существенное изменение: топка
была сделана не под котлом, а внутри
его. Это нововведение было вызвано
стремлением уменьшить вес и размеры
котлов для удобства размещения их в
корпусе судна. Но на первых парохо-
дах делалась кирпичная обмуровка кот-
лов и даже ставилась кирпичная труба.
Такая обмуровка делала котел очень
громоздким (даже при наличии внутрен-
ней топки), вследствие чего полезная грузоподъемность и пассажиро-
вместимость судна уменьшались. Поэтому в судовых котлах от такой
обмуровки отказались, а дымовые трубы стали делать железными.
С течением времени конструкция коробчатых котлов несколько
видоизменилась. Но эти котлы применялись вплоть до 60—70-х
годов прошлого столетия. Судовая установка с подобными паровы-
ми котлами, построенными около 100 лет тому назад, изображена
на рис. 6. Как видим, два коробчатых котла удобно расположены
18
по ширине судна. В каждом из них находится по две топки, имею*
щие вид коробов прямоугольного сечения. Топки переходят в газо-
ходы также прямоугольного сечения, идущие вдоль котла.
Эти газоходы имеют несколько поворотов, что увеличивает по-
верхность нагрева котла. Горячие газы, пройдя по газоходам, вы-
ходят в дымовую трубу. Подобные котлы были установлены и на
первых волжско-камских пароходах.
Хотя коробчатые котлы и обладали некоторыми преимуще-
ствами (главным образом в отношении удобства их размещения)
по сравнению с ранее применявшимися котлами в кирпичной об-
муровке, однако они были еще очень' несовершенными. Основной
недостаток этих котлов заключался в том, что они состояли из
плоских и мало выгнутых стенок/, которые, как известно, плохо
противостоят давлению. Поэтому давление пара в таких котлах
не повышали больше 4 ат.
Когда с увеличением мощности пароходов потребовался пар
более высокого давления, начали применять овальные паровые
котлы (рис. 7), которые могли выдерживать более высокое давле-
ние, чем плоскостенные. Овальный котел имеет две топки 1 круг-
лого сечения, внутренние концы которых входят в общую огневую
камеру 2. Топочные газы, образовавшиеся в результате сгорания
топлива в топке, выйдя из нее, попадают в эту камеру, а затем в
дымогарные трубки 3. В последних горячие газы движутся в обрат-
ном направлении (на рисунке слева направо) и выходят в дымовую
коробку, не показанную на рисунке, а из нее — в дымовую трубу.
Плоские боковые стенки котла и его днища укреплялись короткими
связями 4, а днища котла, кроме того,—еще и длинными связями 5.
В таких котлах давление можно было повышать до 6 ат.
8»
19
Рис.
OS
§ 9. ОГНЕТРУБНЫЕ СУДОВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
Как уже отмечалось, положительным качеством коробчатых и,
в известной мере, овальных котлов являлось удобство их размеще-
ния в корпусе судна. Но в связи с ростом мощности судовых машин
потребовался пар давлением более 6 атм. Для того, чтобы получить
пар такого давления, котлам пришлось придать цилиндрическую
форму.
К таким котлам, которые и теперь применяются на речных па-
роходах, относится огнетрубный оборотный котел, называемый
также котлом с обратным ходом дыма (рис. 8). Эти котлы строят-
ся с одной, двумя и тремя топками (на морских пароходах есть и
четырехтопочные котлы), число топок зависит от размеров котла.
На рис. 8 показан двухтопочный оборотный котел, причем на ле-
вой стороне рисунка дан вид котла спереди, а на правой—продоль-
ный разрез по топке.
Основными частями котла являются: корпус котла /, состоя-
щий из цилиндрической части котла и двух днищ: переднего 2 и
заднего 5. В переднем днище имеются два больших отверстия, в
которые вставлены круглые топки 4, называемые также жаровыми
трубами. Задними концами топки присоединяются к огневым каме-
рам 5. Над топками расположены ряды дымогарных трубок 6. Зад-
ими концами эти трубки укреплены в стенках огневых камер, а
передними — в переднем днище котла. Для укрепления плоских и
мало выгнутых поверхностей котла служат связи 11.
Как видим, устройство огнетрубного оборотного котла очень
похоже на устройство овального. Ход горячих газов в оборотных
котлах такой же, как и в овальных: по топке в огневую камеру, в
которой происходит догорание частиц топлива, не успевших сгореть
в топке, затем в дымогарные трубки. По выходе из дымогарных
трубок газы собираются в дымовой коробке, присоединенной к пе-
реднему днищу котла над топками (не показанной на рисунке),, а
из нее идут в дымовую трубу. Следовательно, горячие газы, про-
ходя по топке и дымогарным трубкам, меняют направление своего
движения, чем и объясняется название этих котлов.
Хотя такой тип оборотных котлов установился на довольно про-
должительное время, но в их конструкцию вносились разного рода
изменения, позволившие повышать производительность, давле-
ние пара и т. д.
Особенно сильно удалось повысить рабочее давление пара. В
первых оборотных котлах давление обычно не превышало 7- ат,
а В'современных оборотных котлах оно доходит до 14 ат.
На'речных пароходах, имеющих сравнительно узкий корпус и
небольшую высоту бррта, приходится ограничивать диаметр котла
и увеличивать его длйну. Поэтому на таких речных судах устанав-
ливали огнетрубные пролетные котлы.
Схематически такой котел показан на рис. 9. Он состоит из кор-
пуса 1, который представляет собой цилиндр с двумя днищамй;
передним 2 и задним 3. Внутри корпуса находится топка 4 (жаро-
вая труба).
21
Топка передним концом укреплена в переднем днище котла, а
задним—к огневой камере 5. В задней стенке этой камеры (правой
на нашем рисунке) укреплены дымогарные трубки 6, задние концы
которых входят в заднее днище котла. К этому же днищу котла при-
креплена дымовая коробка 7. Горячие газы, образующиеся при сго-
Рис. 9
рании топлива, движутся вдоль топки. По выходе из нее они попа-
дают в огневую камеру 5, в которой догорает топливо, еще не успев-
шее сгореть в топке. Из огневой камеры газы направляются в дымо-
гарные трубки 6, по выходе из них собираются в дымовой ко-
робке 7, из которой уходят в дымовую трубу.
В таких котлах горячие газы движутся в одном направлении
(в нашем примере слева направо), вследствие чего такие котлы
и называются пролетными.
Пролетные котлы имеют по сравнению с оборотными значитель-
ные недостатки. В частности, при одинаковой паропрризводительно-
сти пролетные котлы занимают площадь на 20—30% больше, чем
оборотные. Поэтому пролетные котлы в настоящее время не
строятся.
§ 10. ВОДОТРУБНЫЕ СУДОВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
На рубеже XIX и XX веков развитие военного и торгового су-
достроения поставило перед судостроителями задачу создания та-
ких котлов, которые могли бы при сравнительно небольших раз-
мерах вырабатывать пар высокого давления и в больших количе-
ствах. Необходимы были котлы,' в которых можно было быстро
поднять пар, что очень важно для военных кораблей. Огнетрубные
котлы были мало пригодны для таких судов, так как напряжение
Поверхности нагрева их не превосходит 25 кг пара с 1 м2. При та-
ком паросьеме на больших судах необходимо было установить
22
Рис. 10
по нескольку десятков огнетрубных котлов, что создало бы большие
затруднения по уходу за ними и значительно увеличило вес котель-
ной установки. Кроме того, на разводку паров огнетрубных котлов
требуется много времени (до 12 часов и даже больше).
Выход из этого затруднения был найден в постройке водо-
трубных паровых котлов. Эти котлы по сравнению с ог-
нетрубными имеют ряд боль-
ших преимуществ, о которых
сказано ниже.
Основное отличие водо-
трубных котлов от огнетруб-
ных состоит в том, что в ог-
нетрубных котлах по трубкам
движутся горячие газы, а сами
трубки окружены водой. В
водотрубных котлах по тру-
бкам движется вода, а снаружи
они омываются горячими га-
зами.
Идея создания водотруб-
ных котлов возникла еще в
середине XIX века. С тех пор
конструкция этих котлов под-
верглась ряду изменений.
В настоящее время на речных пароходах устанавливаются во-
дотрубные котлы так называемого треугольного (шатрового) типа.
Схематически такой котел показан на рис. 10 (вид спереди).
Котел состоит из пароводяного коллектора (барабана) /, располо-
женного в верхней части котла и соединенного водогрейными труб-
ка!ми 4 с двумя водяными коллекторами (барабанами), 2, распо-
ложенными в нижней части котла. Эти три коллектора являются как
бы вершинами треугольника, вследствие чего такие котлы называ-
ются треугольными. Снаружи котел заключен в железный кожух 5.
Пространство 3 между водогрейными трубками является топкой. То-
почные (горячие) газы пересекают правый и левый пучки водо-
грейных трубок и выходят в дымовую трубу через отверстия 6,
имеющиеся в кожухе котла. При работе котла первые ряды водо-
грейных трубок, расположенных ближе к топке, нагреваются боль-
ше, чем задние. В результате получается естественная циркуляция,»
при которой по передним трубкам движется вверх смесь пара и
воды, а по задним—опускается вниз вода. Таким образом как
в правом, так и в левом ийучках водогрейных трубок, получаются
два самостоятельных потока циркулирующей воды.
Следующим шагом в развитии судовых котлов будет, очевидно,
применение котлов высокого давления и прямоточных, тип которых
разработан советским ученым профессором Рамзиным. Эти котлы
состоят в основном из труб, двигаясь по которым вода нагревает-
ся, превращается сначала во влажный пар, затем в перегретый пар
23
высокого давления, который и поступает в машину. Вода и пар
движутся только в одном направлении, поэтому такие котлы и
называются прямоточными в отличие от котлов с циркуляцией воды-
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем был вызван переход от парусного флота к паровому?
2. В процессе развития паровых котлов одни типы их сменялись дру-
гими. Перечислите их.
3. Какие типы паровых котлов применяются на современных речных
пароходах?
4. По каким внешним признакам можно отличить пролетный котел от
оборотного?
5. В чем заключается основное отличие в устройстве передних днищ
пролетного и оборотного котлов?
6. Почему котел проф. Рамзина называется прямоточным?
Глава III
УСТРОЙСТВО КЛЕПАННЫХ ОГНЕТРУБНЫХ КОТЛОВ
§ 11. КОРПУС КОТЛА
Бочка котла и оба его днища составляют корпус котла,
который изготавливается из мягкой котельной стали. Твердая сталь,
и тем более закаленная, для этой цели не применяется, так как
чем тверже сталь, тем она хотя и прочнее, но зато менее эластична
(менее тягуча)^ При случайном же повышении давления в котле
выше рабочего или при быстром нагревании или остывании котла,
в металле, из которого сделан котел, возникают большие растяги-
вающие усилия. В этих случаях мягкая сталь несколько растяги-
вается. Твердая же сталь мож:ет дать трещину, что повлечет за
собой тяжелую аварию.
Пролетные котлы имеют длину порядка 4—7 м, а диаметр боч-
ки—до 3 м. Длина оборотных котлов бывает несколько меньшей,
чем пролетных, но зато диаметр их доходит до 4,5 м. При таких
размерах бочку котла приходится делать из нескольких листов
как по окружности котла, так и по его длине. Цилиндрическая
часть котла состоит из двух-четырех поясов’ называемых обечай-
ками (ставами), вставленных краями одна в другую (рис. 11). При
этом получаются так называемые поперечные швы /, идущие во-
круг котла. Каждая обечайка состоит в свою очередь также из не-
скольких листов, соединяемых продольными швами 2.
Заклепки в поперечных швах располагают в шахматном поряд-
ке в два, реже в три ряда, а сайи швы делают внахлестку. В про-
дольных швах заклепки располагают в три-четыре ряда также в
шахматном порядке, но сами швы делаются встык с двумя на-
кладками.
Трехрядный шов встык с двумя накладками показан на рис. 12.
На рис. 11 поперечные швы сделаны двухрядными внахлестку, а
продольные—трехрядными встык с накладками. Все эти швы дол-
жны быть не только прочными, способными выдержать давление
пара в котле, но также и плотными, чтобы вода или пар не проса-
24
чивались из котла наружу. Поэтому склепывание котельных ли-
стов производится заклепками, разогретыми докрасна. После по-
становки их на место они, остывая, плотно прижимают склепа-
Рис. 11
ные листы один к
другому. Для того,
чтобы получить пол-
ную водо- и пароне-
проницаемость, как
швы, так и головки
заклепок подвергают
чеканке. Для этого
особый инструмент —
чекан (рис. 13) при-
Рис. 12
ставляют к кромке листа, как это показано на рис. 14, и уда-
ром молотка по чекану вминают металл подчеканиваемого листа,
как показано йа рис 15. Передвигая после каждого удара молот-
ком чекан вдоль шва, проходят таким образом
весь шов. Чеканка производится опытными рабо-
чими, так как при неумелом ее выполнении мож-
но повредить шов.
Рис. 13 Рис. 14,/ ' Рис. 15
Для соединения цилиндрической части котла с днищами, послед-
ние отфланцовывают, т. е. у них так отгибают края, чтобы на-
ружный диаметр днищ равнялся внутреннему диаметру цилиндри-
ческой части котла. Такое днище вставляется внутрь котла и при-
клепывается к крайним обечайкам. Та часть днища котла, в кото-
рой высверлены отверстия для дымогарных трубок, называется
25
Трубной решеткой. Понятно, что у оборотных котлов труб-
ная решетка должна быть на переднем днище, а у пролетного —
на заднем.
Чтобы можно было проникуть внутрь котла для очистки его
или ремонта, в бочке котла вырезают отверстия, называемые ла-
зами. Кроме лазов, в корпусе котла делают отверстия меньших раз-
меров для очистки котла от накипи и грязи, скопляющихся в нем
во время работы. Такие отверстия называются люками или
горловинами. , Ослабленные этими вырезами стенки котла
подкрепляют железным кольцом, приклепанным вокруг выреза, или
вырез делают с отбортованными краями 1 (рис. 16). Крышки 2
лазов и горловин ставятся с внутренней стороны котла, чтобы дав-
лением пара они прижимались к отверстию. Отверстия лазов и гор-
ловин делают овальными. При такой форме крышку можно завес-
ти в котел узкой стороной и уже внутри котла повернуть ее так,
Рис. 16
Рис. 17
чтобы она закрыла отверстие. Крышки удерживаются на месте
длинными болтами 3, на которые надевают скобы 4, упирающиеся
в края отверстия и нажимаемые гайками 5. Под крышки ставят
специальную прокладку, так называемую «люковую ленту».
Высота парового пространства небольших огнетрубных котлов
тоже небольшая, поэтому пар в таком паровом пространстве бы-
вает очень влажным.
Для того, чтобы в машину поступал более сухой пар, в верх-
ней части бочки котла иногда делают вырез, на который ставят
стальной колпак^ называемый сухопарником (рис. 17). Пар отби-
рают на машину из верхней части сухопарника, где он большее
удален от поверхности воды и, следовательно, получается суше.
§ 12. ТОПКИ (ЖАРОВЫЕ ТРУБЫ)
Стенки жаровых труб во время работы котла с одной стороны
омываются водой, имеющей температуру около 200°С, а с другой
подвергаются действию топочных газов с темпера/гурой примерно
26
1000°С. Благодаря такой разнице температур в этих стенках воз-
никают внутренние напряжения большей силы, чем в листах, обра-
зующих корпус котла. Поэтому сталь для жаровых труб берется:
более мягкая, чем для корпуса котла.
Вследствие высокой температуры в топке при работе котла он?
стремится удлиниться
больше, чем корпус
котла, но этому пре-
пятствуют швы, кото-
рыми топка крепится к
днищу котла и огневой
камере. В результате
в этих швах появля-
ются сильные напряже-
ния, которые могут на-
рушить их плотность.
Рис. 18
Чтобы этого не про-
исходило, топки делают обычно с так называемыми кольцами
Адамсона или с волнистыми стенками. В топках с кольцами
Адамсона края поясов (звеньев) отфланцовывают наружу, как это
показано на рис. 18. Между получившимися таким образом флан-
Рис. 19
цами ставят стальное кольцо, после чего это соединение склепы
вают. Закругления, получающиеся у фланцев, делают топку не-
сколько эластичной. При этом уменьшаются нацряжения в закле-
почных швах, которыми топка крепится в днище котла и в стейке
осневой камеры. В топках с кольцами Адамсона головки заклепок,
не соприкасаются с горячими газами и поэтому не обгорают.
Еще более эластичны волнистые топки, изображенные на рис. 19.
При нагревании такой топки удлинение компенсируется вол-
нами 2 и поэтому вредные усилия в швах топки, которыми она
крепится к днищу кбтла 1 и к передней стенке 3 огневой камеры,
получаются еще меньше.
27
Рис. 20
Волнистые топки не только более эластичны, но и более проч-
ны, чем топки с кольцами, поэтому такие топки ставятся преиму-
щественно в больших котлах при больших давлениях пара. В не-
больших же котлах при сравнительно низком давлении (6—8 ат)
предпочитают ставить гладкие топки с кольцами, Как более про-
стые в изготовлении.
В зависимости от формы волн различают топки с крутыми вол-
нами и пологими. Топка с
крутой волной (рис. 20, а)
хорошо пружинит при
продольном сжатии ее,
но вследствие того, что
впадины между волнами
получаются узкими, в них
легко накапливается на-
кипь. В этом отношении
более удобной является
топка, имеющая пологие
волны с широкими впа-
динами (рис. 20, б). При
ремонте котла топку вы-
нимают из него и вводят обратно через переднее днище. Поэтому
передний конец топки делают несколько большего диаметра, чем
остальную топку. Для крепления топки отверстие в переднем днище
котла отфланцовывается. Отфланцовку лучше делать наружу, как
это показано на рис. 19, так как при этом шов находится снаружи
и его легче клепать.
Соединение гладкой топки с передней стенкой огневой камеры
речных паровых котлов производится следующим способом. Края
отверстия для топки в передней стенке огневой камеры отфланцо-
вываются. К образовавшемуся таким образом отвороту огневой
камеры приклепывается топка однорядным швом внахлестку.
Присоединение к огневой камере волнистой топки производится
-несколько иным способом. В передней стенке огневой камеры выре-
зается отверстие по топке, а задний конец топки отфланцовывается и
приклепывается так, как показано на рис. 19.
§ 13. ОГНЕВЫЕ КАМЕРЫ
Огневые камеры, так же как и топки, изготовляют из мягкой
стали. В многотопочных речных паровых котлах огневые камеры
могут быть общими или раздельными (для каждой топки своя ка-
мера) .
Устройство одной общей камеры проще, но зато при раздель-
ных камерах заброска свежей порции топлива в одну из топок, в
которой при этом нарушается режим горения, не сказывается на
других топках.
Огневая камера (см. рис. 19) устроена следующим образом. Она
имеет стенки: переднюю 3 и заднюю 4 и огибающий их шинельный
28
лист 5. Способ соединения стенок огневой камеры с шинельными
листом, а также и с топкой ясен из рисунка. Верхняя часть шинель-
ного листа называется потолком огневой камеры. На
рисунке изображена огневая камера оборотного котла, поэтому в
передней ее стенке высверлены отверстия для дымогарных трубок.
Эта часть стенки называется задней' трубной решеткой. У
пролетного котла трубная решетка огневой камеры делается на
задней ее стенке, в этом случае она является передней трубной
решеткой.
Задняя стенка огневой камеры оборотных котлов часто делается
наклонной, что облегчает отделение от нее пузырьков пара (см.
рис. 8).
§ 14. ДЫМОГАРНЫЕ ТРУБКИ И ДЫМНИКИ
Дымогарные трубки изготавливаются из мягкой стали, цель-
нотянутыми (т. е. без продольных швов), диаметром от 63 до 89 мм.
Они располагаются рядами одна над другой, образуя таким обра-
зом вертикальные проходы. При таком расположении трубок облег-
чается очистка («прорезка») их при котлоочистке.
Дымогарные трубки бывают простые и связные. Простые
дымогарные трубки служат
только для передачи теплоты
от газов к воде, поэтому тол-
щина их делается небольшой
(от 3 до 4 мм). Для того что-
Рис. 21
Рис. 22
бы соединение этих трубок с трубными досками было плотным
(рис. 21, а), при постановке трубок концы их развальцовывают
(расширяют) особым инструментом, называемым вальцовкой.
Для облегчения постановки дымогарных трубок диаметр отверстий
в передней трубной решетке (в оборотных котлах) делают несколько
большим, чем в задней. Связные дымогарные трубки служат не
только для передачи теплоты от газов к воде, но также и для
укрепления трубных досок. Связные трубки имеют более толстые
стенки, Чем простые), концы их нарезают и ввинчивают в трубные
29
доски, а затем уже развальцовывают. Такое соединение получается
не только прочным, но и плотным (рис. 21, б). На каждые десять
штук дымогарных трубок три-четыре делаются связными, а осталь-
ные семь или шесть—простыми.
От неумелого ухода за котлом, а иногда от изношенности труб-
ных решеток в местах соединения трубок с трубной решеткой по-
является течь. В таких случаях на концы трубок в стенках огневых
камер иногда надевают кольца из красной меди толщиной 1—1,5 мм,
после чего трубки развальцовывают. Иногда концы трубок отфлан-
цовывают и приваривают к трубной решетке электросваркой.
Оба эти способа постановки труб (т. е. постановка их на мед-
ных кольцах с последующей приваркой к трубной решетке) могут
применяться одновременно (рис. 22).
На рисунке даны следующие обозначения: 1 — трубная решетка,
2 — дымогарная трубка, 3 — медное кольцо.
По выходе из дымогарных трубок топочные газы собираются в
дымовой коробке. Такая коробка, установленная на пролетном кот-
ле, на рис. 9 обозначена цифрой 7. Дымовые коробки (дымники)
изготавливаются из тонкой листовой стали с двойными стенками.
Против дымогарных трубок дымники имеют крышки также с двой-
ными стенками. Крышки служат для очистки дымника и дымогар-
ных трубок (для пробанивания дымогарных трубок) от скапливаю-
щегося в них уноса.
§ 15. СВЯЗИ В КОТЛЕ
Огнетрубные котлы имеют не только круглые стенки, но и плос-
кие: заднее, а часто и переднее днище котла. Под давлением пара
днища котла стремятся выгнуться наружу,, а стенки огневых камер,
— вдавиться внутрь. Для предупреждения этого плоские и маловы-
Рис. 23
гнутые стенки котла укрепляются так называемыми котельными
связями, которые бывают разных типов.
Длинные связи. Нижние части днищ котла хорошо укрепляются
прикрепленными к ним топками. Средние части этих днищ в районе
трубных решеток хорошо укрепляются также связными дымогар-
ными трубками, которые для этой цели -и ввинчиваются в днище
котла.
30
Верхние и нижние части днищ укрепляются длинными связями,
стягивающими днища. На рис. 8 эти связи обозначены цифрой 9. Они
делаются из круглой стали и на концах имеют нарезку. Длинные
связи укрепляют при помощи га-
ек как с наружной, так и с вну-
тренней стороны. Для того, что-
бы каждая такая связь укрепля-
ла, по возможности, большую
площадь днищ, под наружные
гайки ставят круглые шайбы 10
(см. рис. .8), присоединяемые к
днищу. Иногда эти шайбы заме-
няют длинными железными по-
лосами, также присоединяемыми
к днищу и идущими через весь
горизонтальный ряд связей. По- рис. 24
добными же связями в пролет-
ных котлах укрепляют часть переднего днища в районе водяного
пространства и неукрепленную топками верхнюю часть передних
стенок огневых камер.
Короткие связи. Эти связи служат для укрепления стенок огне-
вых камер. На рис. 8 эти связи показаны цифрами 11,12.
Короткая связь показана на рис. 23. Она представляет собой
круглый стальной стержень, имеющий на концах нарезку и, кроме
того, с одного конца квадратную головку. За эту головку при по-
Рис. 25
мощи гаечного ключа связь ввертывают в отверстия скрепля-
емых ею стенок. После этого квадратную головку срубают, а концы
связей расклепывают под заклепочную головку. Иногда эти связи
просверливают с торцов на некоторую глубину, как показано на
рис. 23. Эти сверления служат сигнальным средством, так как при
разрыве связи через них начинает бить струя воды.
Потолочные скобы. Потолок огневой, камеры является плоской
стенкой и поэтому тоже нуждается в подкреплении. Для этой цели
применяют потолочные скобы, представляющие собой стальные по-
лосы 13 (см. рис. 8) особой формы,, поставленные на потолок огне-
31
вой камеры на ребро. Такие скобы обозначены на рис. 24 цифрой 7,
их ставят попарно и стягивают болтами 2 с надетыми на них труб-
ками 3. Эти трубки служат для того, чтобы между скобами остава-
лось расстояние для анкерных болтов 4, вставляемых снизу через
специальные отверстия в потолке огневой камеры. Сверху такие
болты затягивают гайками 5, опирающимися на поперечины 6.
Иногда огневые каме-
ры подвешивают к бочке
парового котла на анкер-
ных связях, как показано
на рис. 25. Одним концом
эти тяги соединяются с
потолочными скобами, а
другими — при помощи
угольников — с бочкой
парового котла.
Такая конструкция при-
меняется в тех случаях,
когда хотят разгрузить
нижние короткие связи
огневой камеры от ее
Рис. 26
веса.
Кницы. Этот вид котельных связей представляет собой сталь-
ные полосы, которые ставятся под днищем огневой камеры и служат
опорой для нее. Угловые кницы чаще применяются для укрепления
плоских днищ корпуса котла. Такая кница 7 (рис. 26) угольниками?
соединяется с бочкой котла, а угольниками <3 — с днищем котла.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите общее устройство пролетного котла.
2. Какой путь совершают, горячие газы' в пролетном й оборотном котлах?
3. Каким основным требованиям должна удовлетворять котельная сталь?
4. Каким требованиям должны удовлетворять котельные швы?
5. В чем заключается сущность чеканки швов?
6. Почему лазы и горловины в паровых котлах делают овальными?
7. Какие преимущества и недостатки волнистых топок по сравнению с
гладкими?
8. Как соединяются стенки огневой камеры с шинельным листом?
9. В каком месте котла устанавливаются дымники?
10 Какие связи употребляются в паровых котлах?
11. Какие усилия при работе котла действуют на анкерные болты по-
толочных скоб: растягивающие или сжимающие?
Глава IV
УСТРОЙСТВО СВАРНЫХ ПАРОВЫХ котлов
§ 16. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКЕ
В настоящее время при постройке паровых котлов применяют
сварку, а не клепку.
Сущность процесса сварки заключается в том, что в сварива-
емый шов в расплавленном состоянии вводится присадочный металл.
32
При этом свариваемые поверхности основного металла также про-
плавляются на глубину около 2 мм и происходит сплавление основ-
ного металла с присадочным. После остывания наплавленного ме-
талла получается прочное и плотное соединение.
По сравнению с клепкой сварка имеет следующие преимущества:
1) уменьшается вес котла,; что объясняется главным образом
тем, что при сварке листы соединяются обычно не внакрой, а встык
без накладок;
2) легче достигается непроницаемость шва;
3) упрощается процесс постройки котла;
"4) уменьшается стоимость работ при постройке;
5) сокращается срок постройки и
6|) процесс сварки не сопровождается таким сильным шумом,
как клепка, что имеет большое значение для сохранения здоровья
рабочих—котельщиков.
Рис. 27
Наряду с этими положительными качествами сварка имеет и
недостатки, заключающиеся в том, что качество сварного шва про-
верить труднее, чем клепаного. Кроме того, при охлаждении свар-
ных швов происходит усадка свариваемых частей и возможно ко-
робление их.
Сварка бывает газовая и электродуговая. Газовая сварка про-
изводится с помощью специального газа ацетилена. Она применяет-
ся преимущественно для сварки тонкого металла, толщиной до
1,5—2 мм. При большей толщине применяется обычно электродуго-
вая сварка, которая производится при помощи электрического тока.
Этот способ сварки был предложен русским ученым Н. Н. Бенар-
досом. Способ Бернардоса был развит Н. Г. Славяновым, который
предложил сваривать металл с предварительной заформовкой
и подогревом места сварки. При этом способе сварки один
полюс электрической машины, вырабатывающей ток для сварки, со-
единяется с основным металлом, а другой ее полюс—с электродом,
представляющим собой кусок специальной металлической проволо-
ки. Если электродом коснуться поверхности основного металла, то
оба полюса электрической машины окажутся замкнутыми и через
электрод и основной металл потечет ток. Если затем электрод отве-
сти на несколько миллиметров от свариваемой поверхности^ то меж-
ду ними образуется электрическая дуга с температурой около
3000°С. При такой температуре в зоне действия этой дуги про-
исходит расплавление электрода и основного металла с поверхно-
сти шва.
В зависимости от взаимного расположения свариваемых частей
сварные швы можно разделить на два основных типа: стыковые
и угловые. Стыковые швы показаны на рис. 27. На левой сто-
роне рисунка показан стыковой шов, в котором кромки листов раз-
s. В. А. Кузовлев. 287 33
деланы в виде латинской буквы V (V — шов). На правой стороне
рисунка кромки листов разделаны в виде латинской буквы X {X —
шов).
Рис. 28 Рис. 29
Угловые швы применяются в тех случаях, когда кромки сварива-
емых частей (листов) расположены под прямым углом. К таким
швам относятся тавровые швы (рис. 28) и швы внакрой (рис. 29).
§ 17. ОГНЕТРУБНЫЕ СВАРНЫЕ КОТЛЫ
К сварным огйетрубным котлам можно отнести оборотный ко-
тел поверхностью нагрева 40 м2, построенный заводом «Теплоход».
Этот котел предназначен для установки на речных пароходах. Про-
дольный разрез котла и вид на его переднее днище приведены на
рис. 30.
Цилиндрическая часть котла состоит из двух ставов 1, соеди-
ненных между собой Т-образным швом, образующим поперечный
шов 3. Каждый став рассматриваемого котла изготавливается из
одного листа, благодаря чему в каждом из них получается только
один продольный шов 4. В верхней части корпуса установлен сухо-
парник 5. Переднее днище котла 6 и заднее 7 вырезаны по диа-
метру, точно соответствующему внутреннему диаметру ставов,
и приварены к ним тавровым швом.
Устройство огневой камеры 8 понятно из рисунка. Плоский по-
толок ее укрепляется потолочными скобками 9, представляющими
собой стальные полосы толщиной 20 мм, поставленными на реб-
ро и приваренными к потолку, камеры. Котел—однотопочный. Топка
10 — гладкая. Передний (правый) конец ее приварен к переднему
днищу котла, а левый—к переднему днищу огневой камеры. Для
того, чтобы придать топке некоторую эластичность, в ней устрое-
ны два овальных кольца 11, называемые кольцами Регистра, при-
варенные встык к поясам топки. При нагревании ее указанные
кольца «пруж;инят», благодаря чему уменьшаются вредные уси-
лия, действующие вдоль топки.
Дымогарные трубки 12 одинакового размера. Передними кон-
цами они приварены к передней трубной решетке, которой яв-
ляется верхняя часть переднего днища котла. Задние концы их
тоже приварены в задней трубной реше*гке, которой является пе-
реднее днище огневой камеры.
Рекомендуются два способа приварки дымогарных трубок к
трубным решеткам: 1) приварка трубок к внутренней поверхности
трубных отверстий (рис. 31, а) и 2) приварка трубок к наружной
поверхности стенок (рис. 31, б).
34
Рис. 30
единения;
Рис. 31
Приварка дымогарных трубок к трубным решеткам по сравне-
нию с другими способами их соединения имеет следующие преиму-
щества:
1) большая прочность и длительная водонепроницаемость со
2) отсутствие надобности в постановке связ-
ных (утолщенных) дымогарных трубок;
3) удлинение срока службы трубных решеток
и возможность в ряде случаев уменьшения тол-
щины их;
4) упрощение и удешевление постановки ды-
могарных труб.
Связями в этом котле, кроме уже указанных
потолочных скоб, являются (см. рис. 30) следую-
щие:
1) две длинные связи 13, приваренные к дни-
щам котла и укрепляющие верхние части этих
днищ; для лучшего укрепления днищ в местах
прохода через них связей к днищам приварены
шайбы 14;
2) короткие связи 15, приваренные к задней стенке огневой ка-
меры и заднему днищу котла;
3) угловые кницы 16, укрепляющие переднее и заднее днище
котла.
§ 18. ВОДОТРУБНЫЕ СВАРНЫЕ КОТЛЫ ТРЕУГОЛЬНОГО ТИПА
Из водотрубных котлов на судах наибольшее распространение
получили, как уже говорилось, котлы треугольного типа. Такой
котел типа КЗ-5 показан в процессе постройки на рис. 32. Котел
Рис. 32
36
состоит из пароводяного коллектора, соединенного водогрейными
трубками с двумя водяными коллекторами. Водогрейные трубки
делаются изогнутыми так, чтобы все они входили в коллекторы под
прямым углом. Благодаря этому концы их удобно укреплять в стен-
ках коллекторов, кроме того, трубки такой формы получаются эла-
стичными. Последнее обстоятельство важно потому, что при нерав-
номерном нагреве водогрей-
ных трубок, расположенных
в разных рядах, одни из них
удлиняются больше, дру-
гие—меньше. При этом изо-
гнутые трубки имеют воз-
можность изогнуться еще
больше („спружинить").
Изогнутость трубок затруд-
няет их очистку от накипи,
поэтому трубки очищают хи-
мическими способами, о чем
будет сказано дальше.
Кожух треугольных кот-
лов делается из стальных
листов, расположенных в
два или в три ряда с про-
межутками между ними, за-
полняемыми теплоизоляционными материалами; кроме того,» в
районе топочного пространства кожуха с внутренней стороны де-
лается выкладка из огнеупорных кирпичей (рис. 33). Листы кожуха
котла крепятся на шпильках к каркасу котла, сделанному из
уголкового железа. На переднем и заднем фронтах котла в кожухе
делают люки для осмотра и очистки от сажи водогрейных трубок.
Эти люки закрываются крышками из листовой стали. На днищах
коллекторов устраиваются лазы, через которые можно проникнуть
внутрь коллекторов, когда необходимо произвести ремонт (напри-
мер, развальцовку водогрейных трубок). Эти лазы закрываются
крышками со скобами так же, как и у огнетрубных котлов.
Поперечный разрез котла типа J^B-5 показан на рис. 34. Макси-
мальная производительность котла—4,5 т пара в час. Поверхность
нагрева—160 м2. Рабочее давление пара — 15 кг/см2. Пар перегре-
тый, температура его 290—320°С.
Котел состоит из верхнего коллектора 1, двух нижних коллек-
торов 2 и двух пучков водогрейных трубок. Трубки укрепляются
в-стенках коллекторов развальцовкой (рис. 35). Для того, чтобы
повысить прочность и плотность этих соединений, в отверстиях
коллекторов сделаны канавки: у верхнего—по две, у нижнего — по
одной. В обоих пучках этих трубок оставлены пространства 3 для
левой и правой секций пароперегревателя 4, о котором будет ска-
зано ниже.
Котел покоится на трех парах сварных опор 5, установленных
на котельном фундаменте. Пространство & под водогрейными труб-
37
38
ками служит топкой. Снаружи котел закрыт обшивкой из листовой
стали с асбестовой изоляцией. Обшивка крепится на болтах к цель-
носварному каркасу, приваренному к коллекторам. Топочные газы,
выйдя из топки, огибают газонаправляющие переборки 7, которые
сделаны из стальных листов тол-
Рис. 35
щиной 3—4 мм, покрытых с обе-
их сторон листовым асбестом для
предохранения их от обгорания.
Топочные газы, передав теплоту
водогрейным трубкам и паропе-
регревателю, выходят в простран-
ства 8, а из них—в дымовую
трубу.
Вода из верхнего коллектора
по наружным рядам трубок спу-
скается в нижние коллекторы,
а из них поступает во внутрен-
ние ряды трубок, расположенные ближе к топке. Проходя по этим
трубкам, вода превращается в пар* который поступает в верхний
коллектор.
§ 19. СРАВНЕНИЕ ОГНЕТРУБНЫХ И ВОДОТРУБНЫХ КОТЛОВ
Огнетрубные котлы имеют ряд положительных качеств. Во-
первых, их легче очищать от накипи, чем водотрубные. Поэтому
к качеству питательной воды огнетрубных котлов не предъявляют-
ся строгие требования. (В водотрубных котлах накипь образуется
главным образом в водогрейных трубках, из которых удалять ее
трудно, в особенности, когда трубки изогнуты). Во-вторых, обслу-
живание огнетрубных котлов не требует высокой квалификации
кочегаров.
Наряду с этими положительными качествами огнетрубные котлы
имеют и серьезные недостатки. Основным недостатком является их
большой вес. При одинаковой паропроизводительности эти котлы
(с водой) весят в три-четыре раза больше, чем водотрубные.
Из-за большого количества воды в огнетрубных котлах и плохой
ее циркуляции требуется много времени для того, чтобы развести
пары (в три-четыре раза больше, чем в треугольных котлах). Такая
длительность подъема паров необходима, так как отдельные части
огнетрубных котлов жестко связаны между собой, поэтому измене-
ние длины какой-нибудь из них от нагревания или охлаждения
невозможно без того, чтобы другие, .связанные с нею части котла,
также не изменили бы своей длины. Это значит, что, например, в
пролетном котле корпус его должен удлиняться одновременно с
удлинением топок и дымогарных трубок. Между тем, при разведе-
нии паров стенки топки соприкасаются с горячими топочными газа-
ми и поэтому стремятся удлиниться больше, чем корпус котла, омы-
ваемый изнутри еще холодной водой. В результате этого в стенках
корпуса котла возникают добавочные растягивающие усилия. Эти
усилия расстраивают заклепочные швы, соединяющие топку с пе-
39
•редким днищем котла, а также и места соединений дымогарных
трубок с трубными решетками.
Следует также отметить взрывоопасность огнётрубных котлов.
Взрыв котла может произойти от невнимательного ухода за ним.
При взрыве может быть поврежден не только котел, но и пароход.
Все перечисленные недостатки огнетрубных котлов настолько
серьезны, что заставляют отдавать предпочтение водотрубным кот-
лам. Преимуществом последних является хорошая циркуляция
воды, в особенности в треугольных котлах, благодаря тому, что их
водогрейные трубки имеют большой подъем.
При хорошей циркуляции воды она быстро прогревается, по-
этому сокращается время подъема пара в некоторых котлах
такого типа до двух и даже до одного часа. Быстрому нагреванию
воды в треугольных котлах способствует также и то, что ее в этих
котлах содержится мало.
Достоинством водотрубных котлов, в особенности треугольного
типа, является такж;е меньший расход металла, необходимого для
изготовления, а также легкость самого изготовления их. Все это
уменьшает их стоимость.
Например, стоимость постройки водотрубного котла поверхно-
стью нагрева 16'0 м2 ниже,' чем огнетрубного, на 27°/о.
Большим достоинством водотрубных котлов является их взрыво-
безопасность.
Недостатком водотрубных котлов является необходимость пи-
тания их чистой и мягкой водой, не дающей при кипении больших
отложений—иначе водогрейные трубки быстро покрываются слоем
накипи, затрудняющим движение воды, что в конце концов приво-
дит к их пережогу.
Благодаря небольшому количеству воды в этих котлах измене-
ние расхода пара сильно влияет на его давление и на уровень воды
в котле. Поэтому водотрубные котлы должны обслуживать кочега-
ры высокой квалификации; которые в этих условиях могли бы обес-
печить нормальную работу их.
При. правильной эксплуатации водотрубных котлов указанные
недостатки являются несущественными, так как умягчение воды в
паровом котле не является трудноразрешимой задачей даже в су-
довых условиях,
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается сущность сварки металла?
2. Что такое электродуговая сварка?
3. Чем отличается сварка по способу Бенардоса от сварки Славянова?
4. Каковы преимущества сварки в котлостроении перед клепкой?
5. В чем заключаются преимущества приварки дымогарных трубок к
трубным решеткам перед развальцовкой?
б. Что такое кольца Регистра в сварном огнетрубном котле и для чего
они устраиваются?
7. Для какой цели в водотрубных котлах делают переборки, застав-
ляющие газы изменять направление своего движения?
8. Каков порядок взаимного расположения дымогарных трубок в огне-
трубных котлах и водогрейных трубок в водотрубных котлах и чем он
вызван?
40
9. Почему в треугольных котлах питательная вода подается в паровой
коллектор, а не в один из водяных коллекторов?
10. Почему при огнетрубных котлах можно не предъявлять строгих
требований к качеству питательной воды, какие предъявляются к ней при
водотрубных котлах?
11. Почему в водотрубных и особенно треугольных котлах уровень
воды во время их работы подвержен более сильным колебаниям, чем в
•огнетрубных котлах?
Глава V
АРМАТУРА ПАРОВОГО КОТЛА И ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ
§ 20. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ АРМАТУРОЙ ПАРОВОГО КОТЛА
г
При работе парового котла за ним требуется постоянный и вни-
мательный контроль, отсутствие которого может привести к тяжелой
аварии. Так, например, при понижении уровня воды в огнетрубных
котлах ниже допускаемого появляется опасность того, ч'го потолок
огневой камеры уже не будет покрыт водой. В результате в этих
местах он сильно разогреется, прочность его понизится, и давле-
нием пара он может выпучиться и дать трещину. Упуск воды в
треугольных котлах может привести к перегреву или даже к пере-
жогу водогрейных трубок. При повышении уровня воды сверх до-
пустимого высота парового пространства уменьшается настолько,
что появляется опасность заброса кипящей воды в паропровод и па-
ровую машину.
Повышение давления пара в котле выше рабочего давления
опасно потому, что стенки котла могут не выдержать дакого давле-
ния и дать трещину, а заклепочные швы—разойтись, что тоже при-
ведет к тяжелой аварии котла.
Понижение этого давления ниже рабочего недопустимо потому,
что при этом уменьшается мощность паровой машины и скорость
парохода.
Для нормальной и безопасной работы котла нельзя также до-
пускать загрязнения его илрм, песком и маслом, попадающими в
него с питательной водой, а также и накипью, образующейся в нем
при кипении воды. Все эти примеси имеют очень плохую теплопро-
водность, и поэтому поверхность нагрева котла, покрытая слоем
грязи (накипи) или масла, плохо проводит теплоту и может пере-
греться настолько, что прочность ее понизится и получится выпучи-
на. Если при этом во время не принять мер, то в стенке появится
трещина. Перегрев водогрейных труб вызывает провисание их в
топочное пространство, что может вызвать разрыв перегретых тру-
бок. Для предупреждения этого котел нужно периодически «проду-
вать», т. е. удалять из него ил, песок, отвалившиеся куски накипи и
масло.
Для того, чтобы обеспечить нормальную и безопасную рабо-
ту парового котла, на нем устанавливают приборы, составляющие
арматуру парового котла. Различают арматуру водяного простран-
ства и арматуру парового пространства котла.
41
§ 21. АРМАТУРА ВОДЯНОГО ПРОСТРАНСТВА КОТЛА
К арматуре водяного пространства котла относятся:
1) водоуказательные приборы;
2) водопробные краны;
3) легкоплавкие пробки;
4) краны верхнего и нижнего продувания и
5) питательные клапаны.
Водоуказательные приборы. Эти приборы служат для наблюде-
ния за уровнем воды в котле. Действие водоуказательного прибора
основано на законе сообщающихся сосудов
и понятно из рис. 36. Такой прибор состоит
из стеклянной трубки, вставленной концами
в верхнюю и нижнюю металлические оправы.
Верхняя оправа сообщается с паровым
пространством котла, а нижняя—с водяным.
„ что ПрИ этом уровни воды в стекле
р 0г>&ваа_л1шия и в котле должны быть одинаковыми. На
4 Izzf * каждом паровом котле следует уста-
—_ т°пка новить не менее двух водоуказатель-
— ных приборов таким образом, чтобы, во-
первых, их хорошо было видно и, во-вто-
рых, чтобы середина стекла соответ-
₽ис‘36 ствовала нормальному уровню воды в котле.
При этом низший уровень воды в котле, при котором она
еще видна, в стекле, должен быть на 100 — 175 мм (в зависимо-
сти от размеров котла) выше самой верхней части поверхности на-
грева, называемой огневой линией. Такой линией в огнетруб-
ных котлах является потолок огневой камеры, а в котлах треуголь-
ного типа — верхние концы наружных водогрейных трубок. Для
указания этой линии в корпус огнетрубного котла против водоуказа-
тельного прибора ввертывается так называемый огневой
шуруп.
Водоуказа)тельные приборы разделяются на два типа: с круг-
лыми стеклами и со стеклами Клингера.
На старых или на небольших котлах встречаются водоуказа-
тельные приборы с круглым стеклом (рис. 37). Этот прибор со-
стоит из стеклянной трубки 1 длиной около 300—400 мм, диамет-
ром 12 — 20 мм и толщиной стенки около 3 мм. Нижний конец
стекла укрепляется в нижней медной оправе 2 при помощи саль-
никовой втулки 3 и накидной гайки 4. Уплотнением в этом саль-
нике служат кольца из асбестового шнура. Подобным же образом
укрепляется верхний конец стекла в верхней медной оправе 5.
Внутреннее пространство стекла сообщается с водяным и паровым
пространствами котла водяным каналом 6, устроенным в нижней
оправе, и паровым каналом в верхней оправе стекла. Оба эти ка-
нала могут перекрываться кранами 7, устроенными так, что в
рабочем положении, когда стекло должно быть соединено с котлом,
ручки их повернуты вниз. При работе котла паровой и водяной ка-
налы засариваются и покрываются накипью. Если их время от
42
времени не прочищать, то они могут засориться настолько, что
закроются совсем. Чтобы этого не случилось, стекло периодически
продувают через продувочный кран 8. Для этого открывают пооче-
редно краны 7 и продувочный 8, через которые пар или вода с силой:
устремляются наружу, увлекая с собой грязь, скопившуюся в ка-
налах этого прибора. В рабочем положении продувочный кран дол-
жен быть перекрыт (рукоятка егб повер-
нута вниз). Если каналы стекла засорились
настолько, что продувание не достигает
цели, их прочищают. Для этого отверты-
вают поочередно пробки 9 и через отвер-
стия для них прочищают канал проволо-
кой. Гайка 10 закрывает отверстие, через
которое вставляют стекло в оправы.
Такие стекла имеют два существенных
недостатка. Во-первых, уровень воды в них
виден недостаточно ясно, в особенности,
если стекло загрязнилось. Во-вторых, та-
кие стекла при работе котла могут разор-
ваться и осколками ранить людей в коче-
гарке. Надеваемые на стекла металличе-
ские сетки плохо предохраняют людей от
таких ранений. При разрыве стекла из ниж-
ней оправы вырывается струя горячей во-
ды, которая тоже может быть причиной
несчастного случая, поэтому в эту оправу
иногда закладывают металлический ша-
рик 11, являющийся клапаном. При раз-
рыве стекла силой струи воды, вырываю-
щейся из водяного канала, он прижимается
к отверстию 12 и закрывает выход из
нижней оправы в стекло.
В настоящее время на паровых котлах
устанавливаются обычно водоуказательные
приборы Клингера, которые не имеют не-
достатков, свойственных круглым водо-
мерным стеклам.
Прибор Клингера показан на рис. 38. Он состоит из толстого
стеклянного бруска (показанного на рисунке отдельно слева), встав-
ленного в специальную медную рамку. Между стеклом и задней
стенкой этой рамки образуется внутреннее пространство прибора,,
соединенное через нижнюю и верхнюю оправы с внутренним про-
странством котла. На задней стенке стекла сделаны продольные-
бороздки, образующие грани, благодаря которым вода в стекле-
кажется черной, а пар—белым. В таких стеклах уровень воды виден
очень хорошо, и в то же время большая толщина самого стекла в-
приборе делает его почти безопасным в смысле разрыва.
На некоторых паровых котлах водоуказательные приборы уста-
новлены на специальных, так называемых водомерных ко-
4&
донках. Схема такой установки показана на рис. 39. На рисунке
даны следующие обозначения: 1—водомерная колонка; 2 — трубы,
при помощи которых она соединяется с внутренним пространством
жотла; 3 — водоуказательный прибор Клингера.
Колонка ставится для преду-
преждения забрасывания парового
и водяного каналов стекла илом и
масляными пленками. Кроме того,
уровень воды в колонке не под-
вержен колебаниям, вызываемым
кипением ее в котле.
Рис. 39
Рис. 38
Водопробные краны. Водопробные краны служат дополнитель-
ным средством для определения уровня воды в котле в том случае,
если оба водоуказательных прибора почему-либо вышли из строя
или их показания внушают сомнения.
Внешний вид водопробного крана показан на рис. 40. Он отли-
чается от крана обычного устройства тем, что против канала, иду-
щего внутри крана, имеется отверстие для прочистки его проволо-
кой. Это отверстие закрывается пробкой 1 на резьбе.
Водопробных кранов на котле обычно ставят два. Верхний кран
ставится на 6 — 8 см выше наивысшего допустимого уровня воды
в котле, а нижний — на наинизшем допустимом уровне. Если уро-
вень воды в котле не выходит из допустимых пределов, то через
верхний кран при его открывании должен итти пар, а через ниж-
ний — вода. Если через нижний кран идет пар, то значит вода упу-
44
щена, т. е. уровень ее опустился ниже допустимого наинизшега
уровня. Если через верхний кран идет вода, значит воду в котел
перекачали и уровень ее в нем повысился выше допустимого.
Иногда на котле посередине между верхним и нижним кранами-
устанавливают третий кран.
'Легкоплавкие пробки. Если, несмотря на наличие водомерных
стекол и водопробных кранов, вода в котле все-таки будет упущена,
Рис. 40
Рис. 41
то сигнал об этом может быть подан легкоплавкой проб-
кой. Она делается из бронзы (рис. 41) и завертывается в огнетруб-
ных котлах в потолок огневой камеры, который является самой
верхней частью поверхности нагрева. В пробке высверлен канал,
заливаемый сплавом свинца и сурьмы, имеющим температуру плав-
ления 240—270°С. При нормальной работе котла легкоплавкая
пробка покрывается водой, температура которой ниже температуры
плавления легкоплавкого сплава в пробке, и поэтому он не плавит-
ся.Если же при упуске воды потолок огневой камеры обнажится, то
этот сплав, не омываемый больше водой, под действием горячих
газов в огневой камере расплавится, и пар сильной струей с шумом
устремится в огневую камеру и топку.
Краны верхнего и нижнего продувания. Как уже указывалось,
в котловой воде содержатся различные примеси,, как, например, ил,
песок, масло и пр. Все эти пример загрязняют котел и ухудшают
его работу. Поэтому через определенные промежутки времени их
нужно удалять из котла. Для этой цели паровые котлы продувают
через специальные продувательные краны верхнего и нижнего про-
дувания. Через кран верхнего продувания из котла удаляются
легкие примеси, плавающие у поверхности воды (пена, масло), а
через кран нижнего продувания—тяжелые примеси, которые скап-
ливаются в нижней части котла.
Расположение устройств для продувания котла изображено на
рис. 42. От крана верхнего продувания 1 идет внутрь котла труба 2,
на конце которой находится воронка 3. В эту воронку увлекают-
ся легкие примеси, плавающие у поверхности воды. От крана идет
вниз отливная труба 4 к специальному клапану 5, установленному
45
гна днище судна и называемому забортным кингстоном, или
донным клапаном. К этому же кингстону подводится отлив-
ная труба от крана нижнего продувания 6. Кран верхнего продува-
ния показан отдельно на рис. 43. При помощи фланца 1 кран кре-
пцтся к корпусу парового котла. К фланцу 2 присоединяется отлив-
ная труба. Внутри корпуса клапана
может поворачиваться пробка кра-
на 3 при помощи рукоятки 4. По-
воротом этой рукоятки открывается
или закрывается кран.
Подобное же устройство имеет
кран нижнего продувания, показан-
ный на рис. 44. Этот кран отли-
чается наличием выемок в сальнике
крана и соответствующих им по
размерам выступов у его рукоятки,
устроенных так, что рукоятка мо-
жет быть снята с хвостовика проб-
ки крана только тогда, когда кран
закрыт. Кран нижнего продувания
находится внизу под еланью котельного отделения, а его рукоятка
выводится поверх елани. Поэтому после продувания рукоятку с не-
го необходимо снять, чтобы она не мешала. Следовательно, указан-
Рис. 43
Рис. 44
ное устройство является мерой предосторожности, благодаря кото-
рой нельзя снять рукоятку с открытого крана, когда происходит
продувание. Такая мера нужна потому,,что продувание котла, (в осо-
бенности нижнее) является очень ответственным делом и при невни-
мательном проведении его из котла можно упустить воду.
46
Для большей безопасности и уменьшения сотрясения котла пе-
ред' нижним продуванием следует понизить давление в котле до
2—3 ат.
На речных пароходах непосредственно за краном нижнего про-
дувания ставят дроссельную шайбу, представляющую собой круглую
Рис. 45
стальную пластину, внутренний1 диаметр которой равен половине
диаметра спускного трубопровода. Следовательно, дроссельная
шайба уменьшает проходное сечение этого трубопровода и тем са-
мым уменьшает опасность
у пуска воды, а также и
сотрясения котла во вре-
мя нижнего продувания.
При наличии такой шай-
бы нижнее продувание
можно производить при
полном рабочем давлении.
Кран нижнего проду-
вания и дроссельную
шайбу можно заменить
дисковым краном (рис.
45), с помощью которого
также можно производить
нижнее продувание .. при
полнеем котельном давле-
нии. Такой кран состоит
из стального корпуса 1 и
стальной крышки 2. Внут-
ри корпуса крана нахо-
дится заслонка 5, притер-
тая к корпусу и закры-
вающая проходное отверстие крана. Заслонку можно поворачивать
за рукоятку 4 и вместе с ней поворачивать и шайбу 5, притертую
к,крышке крана. Заслонка и шайба распираются пружиной 6,
47
прижимающей их к проходным отверстиям крана. Дисковый кран
отличается надежностью действия.
Питательные клапаны. Эти клапаны устанавливаются на котле
в том месите, где в него подается питательная вода. Питательный
клапан устанавливается вместе с разобщительным краном так, как
это показано в разрезе на рис. 46. На рисунке даны следующие
обозначения: 7—корпус клапана; 2—фланец для крепления клапа-
на к котлу; 3—фланец для крепления клапана к питательному тру-
бопроводу; 4—тарелка питательного клапана, имеющая четыре на-
правляющих ребра 5, не дающих ей возможности перекашиваться;
6—разобщительный кран, имеющий наверху квадратную головку 7
для рукоятки крана.
Питательная йода поступает в клапан снизу, как показано стрел-
кой, приподнимая тарелку питательного клапана и проходя затем
через разобщительный кран в котел. Если давление под клапаном
почему-либо упадет (например, вследствие разрыва трубы, по кото-
рой питательная вода поступает в котел), то под давлением пара
в котле тарелка клапана сядет на свое седло и преградит воде вы-
ход из котла.
Разобщительный кран 6 дает возможность разобщить внутрен-
нее пространство парового котла и питательный клапан и тем самым
позволяет производить ремонт клапана, когда котел находится
под парами.
Автоматические клапаны питания. Как уже указывалось, в во-
дотрубных котлах, в особенности, треугольных, имеется небольшой
запас воды. Вследствие этого при изменениях нагрузки-таких кот-
лов уровень воды в них подвержен сильным и быстрым измене-
ниям, что создает большие трудности при уходе за котлом.
Поэтому в таких котлах устанавливаются автоматические
питательные «лапаны, называемые автоматами пи-
тания. Под действием этих автоматов, при понижении уровня во-
ды в котле, подача воды в него автоматически увеличивается, а
при повышении — уменьшается, и таким образом поддерживается
заданный (рабочий) уровень ее в котле. На рис. 47 дан чертеж ав-
томата питания, устанавливаемого на котлах типа КВ-5. В левой
части рисунка показан продольный разрез автомата, а в правой—
наружный вид его в той же проекции.
Корпус 1 автомата с крышкой 2 крепится при помощи фланца 3
к переднему донышку верхнего коллектора 4. Через корпус авто-
мата проходит эксцентриковый валик 5, который служит осью для
рычага 6. На левом конце рычага укреплен груз 7, а на правом—
полый цилиндрический барабан S, являющийся поплавком. С ле-
вым же плечом рычага соединены две серьги 9, нижние концы ко-
торых в свою очередь соединены с клапаном 10. Этот клапан, при
опускании садится на седло 11 и |тем самым закрывает проход для
питательной воды, поступающей в корпус (головку) автомата пита-
ния из питательной трубы через отверстие 12.
Действует такой автомат питания следующим образом: при по-
нижении уровня воды в верхнем коллекторе поплавок 8 опустится
48
и заставит .рычаг 6 повернуться. При этом серьги 9 передвинутся
ввёрх и поднимут клапан 10. Питательная вода через отверстие 12
начнет поступать под клапан, проходя через него, а затем через го-
ловку автомата и воронку 13 в верхний коллектор котла.
При повышении уровня воды в котле (в верхнем коллекто-
ре), поплавок поднимается, а клапан 10 опускается, уменьшая коли-
чество воды, поступающей в котел. Если уровень воды поднимется
выше допустимого, то поплавок поднимется настолько, что кла-
пан 10 сядет на седло 11 и прекратит совсем доступ воде в котел.
Рис. 47
Если по каким-либо причинам автомат питания нужно вывести
из действия, то вращают маховичок 14 так, чтобы шпиндель 15, вра-
щаясь, поднимался вверх. При этом он упрется в клапаИ 10 снизу
и заставит его подняться и открыть доступ воде в котел вне зави-
симости от величины уровня ее в верхнем коллекторе.
Эксцентрик на валике 5 позволяет регулировать автомат для-
того, чтобы он поддерживал постоянный заданный уровень воды в
котле. Например, если автомат прекращает доступ воды в тот мо-
мёнт, когда уровень ее еще не достиг нужной высоты, то в этом
случае поворачивают валик 5 при помощи рукоятки /6, насаженной
на его конец так, чтобы эксцентрик передвинулся кверху. Тогда
серьги 9 потянут вверх клапан 10 и таким образом откроется до-
ступ воде в котел. Уровень ее начнет подниматься; поплавок, всплы-
вая, будет поворачивать рычаг до тех пор, пока клапан сядет на
4 В. А. Кузовлев 49
седло 11, закрыв доступ воде в котел. После этого автомат будет под-
держивать более высокий, чем прежде уровень воды в котле. Если
этот уровень окажется слишком высоким, то, поворачивая рукоят-
ку 16 в другую сторону (вниз), перемещают эксцентрик валика 5
тоже вниз. При этом клапан 10 будет садиться на свое седло и тем
самым прекращать доступ воде в котёл при другом, более низком
уровне воды.
Рукоятку 16 в нужном положении удерживают болтиком 17,
пропущенным через отверстие в рукоятке и через прорезь 18, в ко-
торой он скользит при поворачивании рукоятки. На болтик навер-
тывается гайка «барашек»,, поднимая которую можно установить
рукоятку в нужном положении.
Опыт применения автоматов питания на речных пароходах по-
казал, что если питательные насосы, подающие воду в котел, рабо-
тают исправно, то эти автоматы хорошо поддерживают заданный
уровень воды в котле. Следует, однако, отметить, что все части ме-
ханизма автомата (поплавок рычаг и т. д.) при работе котла по-
крываются накипью, отчего изменяется их вес, а вместе с этим и
чувствительность автомата. Поэтому для надежной работы автомата
за ним должен быть внимательный уход.
§ 22. АРМАТУРА ПАРОВОГО ПРОСТРАНСТВА КОТЛА
К арматуре парового пространства котла относятся:
1) манометры;
2) предохранительные клапаны;
3) стопорные клапаны и
4) воздушные краны.
Рис. 48
Манометры. Как уже указывалось, манометры служат для опре-
деления давления сверх атмосферного (избыточного давления). Ма-
нометр, устанавливаемый обычно на речных пароходах, изображен
на рис. 48, на левой стороне которого дан разрез манометра, а на
правой—вид его при снятом циферблате. Манометр состоит из кор-
пуса, внизу которого имеется хвостовик 1 с нарезкой для присоеди-
нения к трубе, идущей от парового пространства котла. Внутри кор-
пуса манометра имеется изогнутая сплющенная полая трубка 2,
которая одним концом неподвижно соединена с хвостовиком 1 так,
50
что внутреннее пространство ее сообщается с паровым простран-
ством котла. Другой конец ее запаян и связан со стрелкой маномет-
ра 7 через шарнир 3, серьгу 4, зубчатый сектор 5 и шестеренку 6.
Давление пара в трубке заставляет ее разогнуться, причем свобод-
ный конец трубки приходит в движение и заставляет поворачивать-
ся стрелку 7. Чем больше давление пара, тем больше разгибается
трубка и поворачивается стрелка.
На шкале манометра (циферблате)
указываются технические атмос-
феры, т. е. давление в килограммах,
приходящееся на один квадратный
сантиметр. Рабочее давление от-
мечается на циферблате хорошо ви-
димой красной чертой.
Рис. 50
Рис. 49
Так как под действием высокой температуры упругость изогну-
той трубки манометра изменяется, показания его могут быть не-
правильными. Во избежание этого, на трубке, соединяющей мано-
метр с котлом, делают колено (сифон) или завертывают ее в коль-
цо. В колене или кольце собирается вода, получающаяся от конден-
сации пара в трубке. Через воду, предохраняющую его от действия
высокой температуры, и передается давление пара манометру.
Несмотря на это, с течением времени показания манометра стано-
вятся неправильными. Поэтому все манометры, не реже одного ра-
за в год, следует снимать с котлов и отправлять на проверку в спе-
циальные учреждения. Делают это, конечно, во время зимнего су-
доремонта. Кроме того, манометры можно проверять и во время
нав1игации при помощи точно выверенных контрольных маномет-
ров. Последние представляют собой обычные манометры, но более
точно изготовленные. Некоторые контрольные манометры имеют
две стрелки, действующие независимо одна от другой. Если мано-
метр исправен, то эти стрелки показывают одинаковые давления.
Контрольный манометр устанавливают на трехходовом кране,
показанном на рис. 49. На рисунке даны следующие обозначения:
1—отросток для установки котельного манометра; 2—отросток для
установки сифонной трубки; 3—квадрат с рисками, указывающими
4* 51
положение пробки крана. При таком направлении рисок, как ука^
зано на рисунке, трехходовой кран соединяет манометр с котлом^
Боковой канал этого крана служат для продувания сифонной труб-
ки при очистке ее. Для этого ручку крана нужно поставить в такое
положение, при котором боковой канал сообщался бы с паровым
пространством котла. К этому же каналу присоединяется и конт-
рольный манометр (рис. 50). На этом рисунке цифрой 1 обозначена
сифонная трубка; цифрой 2— ручка трехходового крана; цифрой 3
—боковой канал, к которому присоединяется контрольный мано-
метр 4. Контрольный манометр соединяют с паровым пространством
котла поворотом ручки 2. Каждый котел должен иметь не меньше
двух манометров: один — установленный в котельном отделении, а
другой — в машинном, у поста управления главной машиной.
Предохранительные клапаны. Несмотря на установку двух ма-
нометров, позволяющих следить за давлением пара, на котле ста-
вятся еще предохранительные клапаны для предупреждения чрез-
мерного повышения давления пара в котле. Для большей надежно-
сти требуется, чтобы на
Рис. 51
каждом котле ставились
два предохранительных
клапана, действующих не-
зависимо один от друго-
го. Оба эти клапана дела-
ют в одном корпусе, так
что получается один!
сдвоенный клапан. Кон-
струкция такого клапана
приведена на рис. 51. Он
состоит из корпуса клапа-
на /, который при помощи
фланца крепится к корпу-
су котла. Внутреннее про-
странство корпуса клапа-
на разделено на две поло-
сти горизонтальной стен-
кой, имеющей два отвер-
стия, закрывающиеся кла-
панами 2. Каждый из этих
клапанов в результате натяжения пружин 5 прижимается к своему
седлу штоками 5. Пружины 5 передают давление штоку через ниж-
нюю тарелку 4 и буртик на штоке. Когда давление в котле превысит
допустимый предел, пар, преодолевая натяжение пружин 5, подни-
мет клапаны 2 и выйдет из котла в верхнюю полость корпуса клапа-
на, а из нее через колено 7 и установленную на нем форсовую трубку
—наружу. Величина давления, при котором предохранительный
клапан начинает действовать (начинает «травить» пар), зависит от
натяжения пружины. Чем сильнее она затянута, тем больше должно*
быть это давление. Натяжение пружины регулируют при помощи
полой гайки 6 так, чтоб клапан начинал действовать при превыше-
52
НИИ рабочего давления на 0,2—0,3 ат. После того как отрегулирова-
ны оба предохранительных клапана, поверх гайки 6 надевают кол-
паки 8. Регулирование предохранительных клапанов является очень
ответственным делом, так как, если оно произведено неправильно и
пружина клапана затянута сильно, предохранительный клапан в
нужный момент не будет действовать, и давление в котле может
достигнуть опасной величины. Поэтому предохранительные жлапа-
ны регулирует инспектор Регистра СССР, наблюдающий за пра-
вильностью постройки и эксплуатации судовых паровых котлов.
Чтобы никто не мог самовольно изменить величину натяжения
пружины предохранительного клапана, инспектор Регистра на один
из клапанов вешает замок и накладывает пломбу на чеку 9. По-
следняя вставляется в прорезь, сделанную в штоке клапана. Из ри-
сунка видно, что при наличии замка в чеке доступ к гайке 6 невоз-
можен, а следовательно, нельзя изменить натяжение пружины кла-
пана. Вместе с тем замок и чека не мешают подъему клапана. Пре-
дохранительный клапан можно открыть вручную («подорвать») при
помощи рычага 70, поворачивающегося вокруг валика 11. Такая
операция производится регулярно для проверки действия клапана.
Стопорные клапаны. Стопорные клапаны служат для разобще-
ния парового пространства котла от паропроводов, по которым пар
подается к местам его потребления. Различают главный сто-
порный клапан, через который пар идет на главную машину,
и вспомогательный, через который пар идет к вспомога-
тельным механизмам. Стопорные клапаны устанавливают в верх-
ней части сухопарника, а при отсутствии его—в верхней части па-
рового пространства, где пар бывает наиболее сухим.
Для уменьшения влажности пара, отбираемого из котла, к
приемному отверстию стопорного клапана присоединяется паро-
приемная труба (рис. 52), внутренний конец которой за-
крыт. Пар поступает в эту трубу через узкие щели в верхней ее
половине, в которых и происходит отделение частичек воды от пара
и, следовательно, подсушивание его. Стопорные клапаны бывают
разных конструкций. Одна из них показана в разрезе на рис. 53.
К фланцу 7 присоединяется паропровод, подающий пар в главную
машину. Чтобы пар не просачивался наружу в том месте, где шток
выходит из крышки 4, в ней устроен сальник 5. В этот сальник за-
кладывается набивка, которая давлением крышки 6 сальника прижи-
53
мается к штоку клапана и создает тем самым необходимую плот-
ность. Клапан открывается и закрывается при вращении маховика 1.
При этом шток клапана, вращаясь, ввинчивается внутрь корпу-
са клапана или вывинчивается из его, закрывая или открывая
клапан.
Кроме того, на рисунке даны следующие обозначения: 2 — кор-
пус клапана, который фланцем 3—крепится к котлу; <8—седло кла-
Рис. 53
пана, на которое садится та-
релка клапана 9; Ю — шток
клапана, имеющий в верхней
части нарезку 11.
Вспомогательные стопор-
ные клапаны имеют такое же
устройство, как и главный сто-
порный клапан, отличаясь от
него только меньшими разме-
рами. Вспомогательные стопор-
ные клапаны ставятся обычно
на особой колонке, как это по-
казано на рис. 54, на котором
колонка обозначена цифрой 1.
Рис. 54
При таком способе установки в корпусе котла нужно сделать только
два отверстия для патрубков 2. Если же ставить эти клапаны на
котел каждый в отдельности, потребуется, очевидно, для каждого из
них сделать отдельное отверстие, что больше ослабит корпус котла.
Воздушные краны. Если при заполнении котла водой его
держат герметически закрытым, то воздух, не имея возможности
выйти из котла, будет сжиматься и затруднять подачу в котел воды.
Чтобы этого не случилось, предохранительный клапан можно от-
крыть вручную. Однако гораздо проще открыть воздушный кран,
специально устанавливаемый для этой цели в самой верхней
части котла.
§ 23. УСТАНОВКА АРМАТУРЫ НА ПАРОВЫХ КОТЛАХ
Познакомимся с установкой арматуры на паровых котлах. На
рис. 55 показан вид с фронтона (при снятом дымнике) сварного обо-
ротного котла, рассмотренного в § 17. По бокам котла установлены
54
два водоуказательных прибора Клингера 1. Нижними трубками 2
эти приборы сообщаются с водяным пространством котла, а верхни-
ми—3—с паровым.
С левой стороны установлены два водопробных крана 4.
Вся арматура парового пространства котла установлена на су-
хопарнике. J
Рис. 55
Кроме того, на рисунке имеются следующие обозначения: 5 —
питательные клапаны; 6—кран верхнего продувания; 7—кран ниж-
него продувания (оба крана—дисковые); 8 — стопорные клапаны;
9—.манометры; 10 — предохранительный клапан (сдвоенный).
На рис. 56 и 57 показана установка арматуры на треугольном
котле типа КВ-5. На этих рисунках обозначено: 1—водоуказатель-
ные приборы; 2 — питательный клапан; 3 — автомат питания; 4 —
трубопровод, подводящий насыщенный пар из верхнего коллектора
к пароперегревателю; 5 — трубопровод перегретого пара; 6—верх-
ний и нижний водопробные краны; 7 — сдвоенный предохрани-
тельный клапан; 8 — предохранительный клапан на пароперегре-
вателе; 9 — клапан верхнего продувания; 10 — краны нижнего
продувания.
55
Этот котел вырабатывает, как известно, перегретый пар. А так
как на вспомогательные механизмы должен подаваться влаж-
ный пар, то часть перегретого пара из трубопровода 5 отводится
в пароохладитель. Последний представляет собой змеевик, распо-
ложенный в водяном пространстве верхнего коллектора (см. рис. 34).
Перегретый пар, проходя по змеевику, охлаждается до темпе-
ратуры насыщения и становится, таким образом, влажным.
Рис. 56
Использование для вспомогательных механизмов насыщенного
пара непосредственно из верхнего коллектора допустимо только в
крайних (аварийных) случаях. В обычных же условиях недопу-
стимо, так как при этом через пароперегреватель будет проходить
меньше пара, и трубки пароперегревателя могут перегреться.
56
7
Рис. 57
57
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего нужна котельная арматура?
2. Перечислите приборы, составляющие арматуру водяного пространства
котла, и укажите назначение каждого из них.
3. Какие меры предосторожности применяются для того, чтобы при
разрыве водоуказательных стекол предохранить обслуживающий персонал
от ранений осколками стекла и ожогов горячей водой?
4. Почему в водоуказательном приборе Клингера пар кажется белым*
а вода—черной?
5. Как проверить уровень воды в котле водопробными кранами?
‘6. Как устроен питательный клапан котла?
7. Зачем применяются верхнее и нижнее продувание котла?
8. Для чего после крана нижнего продувания иногда ставится дрос-
сельная шайба?
9. Каковы положительные и отрицательные качества автомата питания?
10. Какие приборы составляют арматуру парового пространства котла
и каково назначение каждого из них?
11. Зачем трубку, подводящую пар к манометру, завертывают в кольца
или делают ее в виде.колена?
12. Чем отличается контрольный манометр от рабочего?
13. Как проверяется на судне правильность показаний рабочих мано-
метров?
14. Каков порядок операций, совершаемых при сличении показаний
рабочего и контрольного манометров?
15. Как регулируются предохранительные клапаны?
16. Что значит „подорвать" предохранительный клапан, для чего нуж-
на эта операция и как она выполняется?
17. Какие меры нужно принять при заполнении котла водой, чтобы она
могла беспрепятственно поступать в него?
Глава VI
топливо для ПАРОВЫХ котлов
§ 24. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ТОПЛИВА
Топливом называют вещество, сжигаемое с целью получения
теплоты. По происхождению топливо бывает естественное, создан-
ное природой, и искусственное, полученное в результате специальной
переработки естественного топлива. По физическому состоянию ве-
щества топливо разделяется на твердое, жидкое и газообразное. К
твердому топливу относятся торф, дрова, бурые угли, каменные
угли и антрацит, к жидкому—мазут и к газообразному—природные
газы, светильный и другие газы.
Топливо по своему составу неоднородно, что можно обнаружить,
например, следующим простым способом. Возьмем древесные опил-
ки или мелкоистолченный каменный уголь и станем его подогревать
в чашке из огнеупорного материала. Вначале никаких видимых
изменений в топливе не произойдет, однако вес его будет уменьшать-
ся. Если чашка была закрыта крышкой, то можно заметить, что
внутренние поверхности чашки и крышки запотеют. Это указывает
на то, что в топливе содержалась вода, которая испарилась. При
дальнейшем нагревании чашки, уже без крышки, над ней появится
легкий дымок. Если к нему поднести огонь, то он вспыхнет. Следо-
вательно, в топливе содержатся горючие газы. Если в пламя, обра-
зующееся при горении этих газов, внести какой-нибудь металличе-
58
ский предмет, то на нем появится копоть. Это свидетельствует о том,
что в горючих газах содержится вещество, называемое углеро-
дом. Когда все летучие вещества выйдут, в чашке останется твер-
дый остаток черного или почти черного цвета, также состоящий-
главным образом из
углерода. При древес-
ном топливе этот оста-
ток называется древес-
ным углем, а при ка-
менном у гле— коксом.
Если древесный уголь
или кокс сжечь, то в рис> 58
чашке останется твер-
дый горючий остаток — зола.
Из этого опыта можно сделать следующие выводы.
1. Твердое топливо состоит из горючей и негорючей массы.
2. В горючую массу топлива входит углерод.
3. В негорючую часть топлива, называемую балластом, входят
вода, испаряющаяся при нагревании топлива, зола и сера.
При горении топлива вода, содержащаяся в нем, превращается
в пар. При этом она поглощает часть теплоты, выделяемой-при го-
рении, которую можно бы полезно использовать. Зола,, остающаяся
при сжигании топлива, постепенно засоряет топку, которую время"
от времени приходится чистить, что требует большой затраты труда
кочегаров, в особенности при отоплении котлов каменным углем и
антрацитом. Сера является горючим веществом и при сгорании вы-
деляет теплоту, но, соединяясь при высокой температуре с парами
воды, находящейся в топливе, она образует сернистый газ, разъ-
едающий металлические стенки котла. Таким образом, сера являет-
ся вредной примесью в топливе. Следует отметить, , что не всякое-
топливо содержит серу. В дровах, например, ее совсем нет.
Можно считать, что в среднем по весу балласта содержится:
в бурых углях — около 5О°/о;
в дровах — около 30%;
в каменных углях — около 6 — 12%;
в антраците — около 5%;
в мазуте — около 2%.
Горючую часть топлива можно разделить на твердую массу, со-
стоящую только из углерода (древесный уголь, кокс), и газы, на-
зываемые летучими горючими, состоящие из углерода, кислорода,
водорода и азота. Летучие, как увидим далее, для сжигания топлива
имеют большое значение.
Количество летучих в различных видах топлива неодинаково.
Так, например, жидкое топливо при сгорании все превращается в
горючие газы. Поэтому содержание летучих в таком топливе состав-
ляет 1ОО°/о- Из твердых сортов топлива летучих больше всего со-
держится в дровах (60%), затем идут каменные угли, в которых
летучие составляют от 12 до 44% от веса всего топлива. В антра-
ците летучих только 2%.
59-
, Основной составной частью топлива является углерод. В дровах
*его содержится по весу примерно 42%, в каменном угле — 75%, в
антраците — 89% и в мазуте — 86%.
Графически состав топлива показан на рис. 58.
§ 25. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА
Топливо характеризуется следующими основными свойствами:
1) теплотворностью,
2) содержанием балласта,
3) температурой плавления золы,
4) содержанием летучих.
Различают теплотворность высшую и низшую. Высшей теп-
лотворностью называется количество теплоты в калориях,
выделяемое при полном сгорании одного килограмма топлива.
В практических условиях при сжигании топлива содержащаяся
в нем'вода превращается в пар, который и выходит из котла вместе
с дымовыми газами. При этом пар уносит с собой теплоту, которая
при горении топлива была затрачена на образование этого пара.
Ушедшая с паром из котла теплота является, конечно, потерей, ко-
торую нельзя не учитывать, поэтому введено понятие о низшей теп-
лотворности. Таким образом, низшей теплотвор.ностЪю
называется количество теплоты, получаемое при полном сгорании
одного килограмма топлива, за вычетом той ее части, которая за-
трачивается на испарение содержащейся в нем воды. Понятно, что
чем меньше содержится в топливе воды, тем меньше разница ме-
жду высшей и низшей теплотворностями. Для дров низшая тепло-
творность равна примерно 1500—3000 калорий (в зависимости от
их влажности и породы дров). Для каменных углей—5000—7000
калорий (в зависимости от их месторождения) и для мазута—около
10 000 калорий. Чем больше влажность топлива, тем меньше его
низшая теплотворность.
Содержание балласта также является важной характеристикой
топлива. Чем больше балласта, тем меньше теплотворность топлива
и тем тяжелее труд кочегара.
Следующей важной характеристикой топлива является темпера-
тура плавления золы. У некоторых видов твердого топлива, глав-
ным образом у каменного угля, зола при сгорании обладает спо-
собностью плавиться, причем у одних сортов топлива — при более
низкой температуре, у других — при более высокой. Расплавленная
зола (шлак) заливает проходы, по которым воздух поступает в
топку и этим очень затрудняет процесс сжигания топлива. Поэтому
температура плавления золы имеет большое практическое значе-
ние. У дров и некоторых сортов каменного угля зола совсем не
плавится, оставаясь в порошкообразном состоянии или в виде от-
дельных спекшихся кусков.
Летучие, как и всякие газообразные вещества при сгорании да-
ют большое длинное пламя. Поэтому, чем больше в топливе со-
держится летучих, тем более длинным пламенем оно горит. Напри-
мер, мазут и дрова, горят длинным пламенем, а антрацит—очень
60
коротким. Чем топливо длиннопламеннее, тем оно легче загорается
и тем больше должен быть объем топки, в которой будет гореть
топливо. Следовательно, содержание летучих тоже является важ-
ной характеристикой топлива.
§ 26. ВИДЫ ТОПЛИВА ДЛЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Дрова. Дрова обладают, как уже отмечалось, сравнительно не-
большой теплотворностью—от 1500 до 3000 калорий, в зависимости
от их вида и влажности. Поэтому для дров влажность является то-
же их характеристкой. По влажности дрова разделяются на сухие
(влаги не больше 25% по весу), влажные (влаги от 25 до 35%) Ц
сырые (влаги от 35 до 50%). Этот вид топлива применяется на
речных пароходах, плавающих в районах, богатых лесом, где дрова
относятся к местному виду топлива. Благодаря тому, что дрова
легко загораются, их применяют также для розжига других, труд-
но разгорающихся видов топлива: каменных углей и антрацита.
Количество дров обычно определяется в кубических метрах.
Вес одного кубического метра дров различных пород в кг (при.
хорошей укладке) в зависимости от их влажности, приведен в
табл. 2.
Таблица 2
1 Влажность в % I Вес 1 м3 дров в кг
дуб | береза | сосна | осина | * ель
0 405 354 287 270 '253
25 540 472 383 360 337
35 623 545 442 415 389
50 810 708 574 540 506
Бурые угли. Бурые угли, каменные угли и антрацит принадле-
жат к ископаемым углям, которые залегают в виде пластов в нед-
рах земли. Ископаемые угли образовались из существовавших в
глубокой древности лесов. Эти леса вследствие тех или иных при-
чин покрывались постепенно землей, пока не оказались под тол-
стым ее слоем. Находясь там под большим давлением и при срав-
нительно высокой температуре, древесина обуглеродилась и пре-
вратилась в ископаемый уголь. Наиболее древними ископаемыми
углями является антрацит, самыми молодыми — бурые угли, по-
лучившие свое название потому, что имеют бурый цвет. Теплотвор-
ность бурых углей сравнительно невелика: от 2500 до 5000 калорий,
а зольность большая; она доходит до 30% и даже более. Кроме
того, в них содержится много влаги. Вследствие этого бурые угли
невыгодно перевозить на большое расстояние, и поэтому они от-
носятся к местным сортам топлива. Бурые угли характеризуются
также большим выходом летучих (до 45°/oi) и повышенной способ-
ностью к самовозгоранию.
Самовозгорание угля обычно наблюдается в тех случаях, когда
уголь сложен большими кучами. При некоторых условиях, зави-
сящих от сорта угля, его влажности и температуры, в толще угля
61
начинается процесс окисления, т. е. происходит соединение его с
кислородом воздуха. Температура угля постепенно повышается на-
столько, что уголь загорается. Угли различного сорта склонны к
самовозгоранию в разной степени. Самовозгорание угля зависит
также от величины его кусков, так как чем меньше куски, тем
больше общая поверхность угля, соприкасающаяся с кислородом
воздуха.
Если температура угля в бункере повышается и возникает опас-
ность самовозгорания угля, то его нужно «перелопатить» и продол-
жить загрузку бункера только сухим углем. Самовозгоранию спо-
собствует также содержание летучих, которые вообще легко заго-
раются.
Бурые угли в зависимости от размеров кусков различаются по
маркам (табл. 3). т,па ,
Сорт бурого угля Марка Размер кусков в мм
Мелочь БМ 0-10
Орех БО 10—37
Крупный БК Более 37
Рядовой БР Смесь с крупными кусками
Каменные угли. Камейные угли имеют почти черный или черный
цвет; поверхность—матовую или блестящую. На судах речного фло-
та применяются каменные угли главным образом Донецкого и Куз-
нецкого угольных бассейнов, а в последние годы и печорские (в
•северных речных бассейнах). Теплотворность каменных углей на-
ходится в пределах от 5300 до 7500 калорий. Количество влаги —
ют 3 до 7°/о, а золы—от 5 до 12%.
Сорта каменных углей в зависимости от их свойств различаются
по маркам (табл. 4).
________________________________________________________Таблица 4
Сорт угля Марка Выход летучих горючих в °/о Содержание в °/о Низшая тепло- твор- ность в кал/кг
золы влаги
Длиннопламенный сухой Д 44 9,7 13 5640
Газовый Г 39 10,4 5.9 6430
Паровичный жирный . . пж 26—36 11,0 3,2 6940
Коксовый ........ к 22 10,3 3,5 7120
Паровичный спекающийся ПС 17 9,4 3,5 7190
Тощий • т 13 8,2 3,4 7350
Насыпной вес (т. е. вес при свободной насыпке) в среднем от
825—900 кг в 1 м3.
Антрацит. Антрацит имеет блестящую поверхность черного цве-
та. Очень прочен. Содержит мало летучих, поэтому загорается с
трудом и горит коротким пламенем: При горении развивает высо-
кую температуру в слое и- при этом не спекается. Кокс — порошко-
образный. Зола легко плавится.
&
Сорта антрацита тоже в зависимости от размера кусков различа-
ются по маркам (табл. 5).
_______________ ______________________________ _____Таблица 5
Сорт антрацита Марка Размер кусков мм
Плита АП Более 100
Крупный орех Мелкий орех АК AM 100-25 25-13
Семечко АС 13-6
Штыб АШ 6—0
Рядовой со штыбом Плитный пониженного качества АРШ 100-0
(с прослойкой) АПпк Более 100
Насыпной вес — от 900 до 975 кг в 1 м3.
Мазут. Мазут является наиболее ценным топливом для судовых
паровых котлов. Он обладает высокой теплотворностью (около
10 000 калорий) и легко сжигается. Кроме того, его удобно прини-
мать на судно и хранить.
Мазут получается из нефти при особой ее переработке (перегон-
ке), в процессе которой из нее выделяются эфир, бензин и керо-
син. Остаток после ее переработки называется мазутом прямой
гонки.
Мазут, в свою очередь, тоже может быть подвергнут подобной
переработке. При этом из него получают различного рода масла
(соляровое, веретенное, машинное и др.), после чего в остатке по-
лучается гудрон (асфальт).
В последнее время широкое распространение получил другой
способ переработки нефти крекинг-процесс. Сущность крекинг-про-
цесса состоит в том, что нефть подвергается перегонке под давле-
нием в 60 ат и при температуре 400—475°С. При такой переработ-
ке из нефти получается значительно больше бензина (очень ценного
топлива), чем при прямой гонке, что и служит причиной широкого
применения крекинг-процесса.
Остаток, полученный после переработки нефти крекинг-процес-
сом, называется крекинг-мазутом. Он имеет некоторые особенности,
отличающие его от мазута прямой гонки, о которых будет сказано
ниже.
Основными характеристиками мазута являются удельный вес,
вязкость, температура застывания, температура вспышки.
Удельным весом мазута называют отношение его веса к
весу воды, взятых в одинаковых объемах при температуре 20°С.
Известно, например, что один кубический метр воды весит 1000 кг;
если при 20°С данный мазут весит, допустим 890 кг, то, следо-
вательно, удельный вес его составляет =0,89. Удельный вес
мазута прямой гонки всегда бывает меньше единицы. Это значит,
что мазут прямой гонки легче воды, а поэтому она может быть вы-
делена из него при отстаивании.
63
Удельный вес крекинг-мазута почти равен единице и даже может
быть больше ее (1,005). При этом вода распределяется в толще топ-
лива не осаждаясь. Очевидно, что это затрудняет отделение от него
воды.
Вязкость. Вязкость характеризует густоту мазута. Чем гуще ма-
зут, тем больше его вязкость. Для определения вязкости служит спе-
циальный прибор—вискозиметр Энглера. Этот прибор представляет
собой сосуд, в днище которого имеется точно сделанное (калибро-
ванное) отверстие. Вязкость измеряется так называемыми градуса-
ми Энглера (°Э), представляющими собой отношение времени про-
текания через это отверстие 200 см3 испытываемой жидкости ко вре-
мени истечения через это же отверстие такого же количества воды
температурой 20°С. Например, если время истечения 200 см3 воды
при температуре 20°С в вискозиметре Энглера составляет 10 сек., а
время истечения 200 см3 испытываемой жидкости, допустим,—80 сек.,
80 о
то, следовательно, вязкость этой жидкости равна =8 граду-
сам Энглера (8°Э). Чем ниже температура мазута, тем он гуще
(вязкость его больше). Поэтому, определяя вязкость мазута, всегда
указывают температуру, которую он имел при испытании. Обычно
вязкость мазута определяется при температуре его 50°С. Мазут раз-
личается по маркам, обозначаемым через М-7,5; М-10; М-20; М-40;
М-60 и М-80. Числа, входящие в эти названия, представляют собой
вязкость мазута при 50°С. Например, марка М-20 означает, что
мазут этой марки имеет вязкость 20°Э при температуре 50°С.
Крекинг-мазут имеет значительную вязкость (марки М-40; М-60;
и М-80), а чем больше вязкость мазута, тем'Труднее его перекачи-
вать по трубам, поэтому крекинг-мазут приходится перед перекачи-
ванием подогревать до температуры 50—60°С, а перед подачей в
топку — до 70 — 80°С.
Температура застывания. Как было указано, с понижением
температуры мазута вязкость его увеличивается (он становится гу-
ще) и, наконец, может стать настолько большой, что мазут поте-
ряет свойство текучести («застынет»). Температура, при которой
наступает этот момент, называется температурой застывания. Эта
температура зависит от количества парафина, содержащегося в ма-
зуте. Чем более парафинист мазут, тем выше температура его за-
стывания, а чем она выше, тем больше затруднений встречается
при его перекачивании. Мазут некоторых сортов имеет температуру
застывания+15°С. Это значит, что при температуре ниже-{-150С он
находится уже в застывшем состоянии.
Температура вспышки. Если налить мазут в какую-нибудь кол-
бочку и подогревать, то при некоторой температуре при поднесе-
нии к нему открытого огня (например, зажженной спички) пары
мазута (горючие) дадут вспышку, хотя само топливо еще не заго-
рится. Эта температура и называется температурой вспышки. При
дальнейшем подогреве мазута и поднесении к нему открытого Ьгня
наступит момент, когда горючие, вспыхнув, будут продолжать го-
реть вместе с самим мазутом. Температура, при которой наступает
64
такой момент, называется температурой воспламенения. Обе эти'
температуры характеризуют степень безопасности мазута в пожар-
ном отношении. Чем выше эти температуры, тем менее огнеопасен
мазут.
Основные характеристики мазута различных марок приведе-
ны в табл. 6.
______ ______________________ Таблица 6
Мар- ки мазу- та Удельный вес Вязкость по Энглеру при Температу- ра в°С Содержание в о/© Рабочая тепло- твор- ность, кал/кг
50°С 75°С вспыш- ки засты- вания i воды (в 1 золы | серы среднем) 1 1
7,5 Не более 0,998 7,5 65 — 5 2 0,1 0,2 9820
10 0,91—0,95 . . 10 — 65 + 5 2 0,1 0,4 9750
20 0,94-0,97 . . — 6 90 + 5 2 0,1 0,5 9650
40 0,95-0,99 . . — 10 110 + 10 2 0,1 0,5 9530
60 0,98-1,0. , . — 13,5 120 + 10 2 0,15 0,7 9470
80 0,98—1,0. : . — 16,5 „ 120 + 15 2 0,15 0,7 9470
§ 27. ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ
Процесс горения, который нам приходится наблюдать в нашей
повседневной жизни, заключается в том, что горючее вещество со-
единяется с кислородом. Кислород—бесцветный газ, содержащий-
ся в воздухе и составляющий примерно Vs часть его по весу.
Кислород сам не горит, но поддерживает горение. В этом можно
убедиться, если в пробирку, наполненную кислородом, внести тлею-
щую лучину. Мы увидим, что она загорится в пробирке ярким пла-
менем.
Так как в обычных практических условиях для горения исполь-
зуется кислород воздуха, то часто говорят, что для горения нужен
воздух, подразумевая под этим содержащийся в нем кислород.
Горючая часть топлива состоит главным образом из углерода.
Поэтому обычно считают, что процесс горения топлива заключает-
ся в соединении углерода топлива с кислородом воздуха, или, как
иногда говорят, в окислении углерода. При этом, если воздух подво-
дится к топливу в достаточном количестве, то весь углерод его
сгорает полностью и получается углекислый газ. Если же воздух
подводится в недостаточном количестве, то образуется угарный
газ (окись углерода). В последнем случае получается неполное сго-
рание, так как часть углерода в топливе остается неокислившейся
(несгоревшей). Угарный газ может гореть и выделять теплоту. При
полном сгорании 1 кг углерода получается 8100 калорий теплоты,
при неполном ж)е—только 2400 калорий. Поэтому, сжигая топливо в
топке парового котла, нужно стремиться к тому, чтобы сгорание по-
лучилось полным.
Присутствие кислорода является необходимым, но не единствен-
ным условием для горения.
5. В. А. Кузовлев. 65
Вторым условием горения является наличие высокой темпера-
туры, при которой топливо может начать гореть. Наинизшие темпе-
ратуры, необходимые для горения различных видов топлива^ сле-
дующие:
для дров — 300°С;
» каменного угля — 375 — 450°С;
» мазута — 600°С.
Количество воздуха (точнее говоря — кислорода), необходимое
для горения, можно подсчитать теоретически, пользуясь специаль-
ными формулами. Однако, если в топку подводить такое теорети-
чески необходимое количество воздуха, то полного сгорания все же
не подучится. Объясняется это тем, что в топке невозможно получить
полное перемешивание горючих веществ топлива с воздухом. По
этой причине, при горении в одной части топки воздуха может ока-
заться больше, чем нужно, а в другой—меньше. В результате в одной
части топки не весь воздух будет использован, а в другой—его бу-
дет недостаточно и полного сгорания не получится. Поэтому, что-
бы обеспечить полное сгорание топлива во всем пространстве топки,
воздух следует подводить в нее с некоторым избытком по сравне-
нию с теоретически необходимым. Отношение весового количества
воздуха, действительно вводимого в топку, к теоретически необхо-
димому называется коэфициентом избытка воздуха и
обозначется греческой буквой а (альфа). Например, если теорети-
чески подсчитано, что для сжигания одного килограмма данного
топлива требуется 14 кг воздуха, а в действительности подводится
18 кг, то получающийся при этом коэфициент избытка воздуха
а=-^=1,29.‘
На первый взгляд кажется, что чем больше вводить в топку
воздуха, тем лучше, так как при этом будет обеспечено полное сго-
рание топлива. Однако в действительности это не так. Воздух, всту-
пающий в топку, имеет температуру порядка 18—20°С, а при вы-
ходе' из дымовой трубы 300—350°С. Это значит,, что при выходе из
'дымовой трубы он содержит гораздо больше теплоты, чем при вхо-
де в топку. Понятно, что это увеличение количества теплоты в воз-
духе происходит за счет теплоты, получающейся при сгорании топ-
лива. Чем больше вводить в топку воздуха, тем больше потребуется
теплоты на его нагревание и тем больше ее уйдет в дымовую трубу
и будет бесполезно потеряно. Поэтому нужно работать с минималь-
но необходимым избытком воздуха. Чем лучше происходит переме-
шивание горючих веществ топлива с воздухом, тем этот избыток
может быть меньше и тем меньше будет потеря теплоты с газами,
выходящими из дымовой трубы.
Практикой установлены следующие средние значения коэфи-
циента избытка воздуха:
для дров — от 1,5 до 1,8;
» мазута — ofr 1,2 до 1,4;
» каменного угля — от 1,4 до 2,0.,
66
Практически качество сгорания топлива определяется по цвету
пламени горящего топлива и по цвету дыма, о чем будет подробно
сказано ниже. Более точно качество сжигания топлива можно уста-
новить при определении химического состава продуктов сгорания
при помощи специальных приборов — газоанализаторов. Наиболее
распространенным типом газоанализаторов, применяемых на речном
транспорте, является газоанализатор, изображенный на рис. 59.
В этом приборе имеются два стеклянных сосуда 1 и 2, один из кото-
рых заполняется раствором пирогаллола, а другой — раствором
едкого кали. Первая из этих жидкостей поглощает кислород, а вто-
рая — углекислый газ. При анализе газов забирают в прибор точ-
но отмеренное количество их (обычно 100 см3) и перепускают снача-
ла в сосуд, в котором содержится едкий кали. Так как эта жид-
кость поглотит из дымовых газов углекислый газ, объем газов
уменьшится. По уменьшению объема можно судить о количестве
углекислого газа, содержащегося в этих газах. Оставшееся количе-
ство забранных в прибор дымовых газов перепускается в сосуд с
пирогаллолом, в котором происходит поглощение кислорода. После
этого объем отобранных газов уменьшится на величину содержа-
щегося в них кислорода.
Зная количество содержащихся в дымовых газах кислорода и
углекислого газа, можно уже теоретически, по формулам, подсчи-
тать коэфициент избытка воздуха и выяснить, происходит ли пол-
ное сгорание топлива или нет.
5*
67
§ 28. ПРИЕМ ТОПЛИВА И ХРАНЕНИЕ ЕГО НА СУДНЕ
Твердое топливо. Количество твердого топлива (уголь, дрова),
принимаемого на судно, исчисляется в килограммах (тоннах) или
кубических метрах. При приемке дров обращается внимание на их
влажность, а при приемке угля, кроме того, еще и на засоренность
его кусками «породы» и на размер кусков.
Каменный уголь хранится в специальных помещениях — бун-
керах, устроенных в корпусе парохода. Топливо загружают через
погрузочные люки в палубе. Боковые стенки и дно бункеров защи-
щают от ударов падающих кусков угля обшивкой из досок. Бункер
устраивается обычно так, чтобы одна из стенок его была в то же
время и переборкой котельного отделения, против фронта котла.
В нижней части такой переборки устраивают люк, закрываемый
опускающейся сверху задвижкой. Через этот люк уголь подают из
бункера к топКам паровых котлов.
На морских судах для контроля за температурой угля в бунке-
ре устанавливают вертикальные трубки, идущие от верхней палу-
бы до низа бункера, в которые опускают термометры; верхние кон-
цы этих трубок закрывают навертываемыми на них пробками, а
нижние закрыты наглухо.
На речных пароходах такой контроль не применяется, так как
в условиях речного плавания есть возможность частого пополнения
запасов топлива и. поэтому нет необходимости создавать на судах
большие запасы его.
Во время хранения углей из них выделяются летучие вещества
(в особенности при высокой температуре окружающего воздуха),
которые, соединяясь с воздухом, образуют легко воспламеняющуюся
горючую смесь. Для того, чтобы такая смесь не могла скапливаться
в бункерах, в них устраивают специальные вентиляционные трубы,
по которым эта смесь отводится наружу. В бункерах воспрещается
курить, зажигать спички и вообще входить в них с открытым огнем.
Объем бункеров должен быть таким, чтобы в них мог поместить-
ся запас топлива, достаточный на 3—5 ходовых суток.
Так как теплотворность дров невелика (в 2—3 раза меньше, чем
каменного угля), поместить их в нужном количестве в бункера не
представляется возможным; поэтому часть дров хранится на палу-
бе. Укладывают дрова так, чтобы между ними оставались проходы,
необходимые для различных палубных работ.
Принимать и расходовать топливо следует так, чтобы судно си-
дело в воде на ровный киль и без крена.
Жидкое топливо. Жидкое топливо—мазут хранится в специаль-
ных помещениях в корпусе судна, называемых главными топливны-
ми цистернами. Эти цистерны на речных судах располагаются попе-
рек судна. При таком расположении цистерн поперечными стенками
их являются переборки. Для того, чтобы при крене судна мазут в
цистерне не переливался быстро в сторону крена и тем самым Не
увеличил бы крен, поперечные цистерны имеют продольные пере-
борки с небольшими отверстиями. J
68
Прием мазута производится от специальных топливных баз по
гибкому шлангу, сливной конец которого' опускается в приемное от-
верстие запасной топливной цистерны, сделанное в палубе. Вязкий
мазут подогревают, чтобы уменьшить его вязкость и облегчить тем
самым движение его по шлангу.. После приема топлива приемное
отверстие должно быть тщательно закрыто. Мазут еще больше, чем
каменный уголь, выделяет летучие, поэтому в пожарном отношении
он очень опасен. Вследствие этого строго воспрещается находиться
с открытым огнем, например, с зажженной папироской, у приемного
отверстия топливной цистерны или вообще на топливной базе. Что-
бы в цистерне не скапливались горючие газы и не образовывалась
взрывча'тая смесь, от цистерны проводят вентиляционные трубы, вы-
ходящие на верхнюю палубу и снабженные предохранительными
сетками. Взрывчатые газы опасны не только в пожарном отноше-
нии, но также и тем, что при вдыхании их может получиться от-
равление. Поэтому нельзя спускаться в топливную цистерну, напри-
мер, для очистки ее (даже после того, как из нее выкачан весь ма-
зут), не удалив предварительно вредные газы. Для удаления этих
газов топливную цистерну наполняют паром или водой, которые
вытесняют из нее газы.
При хранении в запасных цистернах вязкого мазута применяют
обычно подогрев его паром, который пропускается по трубам, уло-
женным в виде змеевиков в нижней части топливных цистерн.
Подогревать мазут в этих цистернах выше 50—60°С не разре-
шается, так как при этом из него выделяется большое количество
летучих, что опасно; в пожарном отношении.
Из запасных цистерн специальным нефтеперекачечным насосом
мазут подается в дежурный ящик, емкость которого соответствует
4—5-часовой работе котлов. Такой ящик устанавливают на 2—3 м
выше топок, благодаря чему мазут из него поступает к топке само-
теком, под некоторым напором.
Вязкий мазут, проходя по трубам и охлаждаясь в них, может
заСтытй. Во избежание этого, при работе с вязким мазутом трубы,
по которым он течет, подогревают. Для этого их укладывают рядом
с трубами, по которым пропускают пар. Для того, чтобы подогрев
происходил лучше, трубы (мазутную и паровую) помещают в общую
изоляцию.
В дежурных ящиках вязкий мазут подогревается так же, как и
в запасных, при помощи змеевиков, но до более высокой темпера-
туры (65—75°).
§ 29. УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО
Из предыдущего параграфа видно, что теплотворность разных
видов топлива неодинакова и колеблется в широких пределах (от
1500 кал/дг для дров и до 10000 кал/кг для мазута). В свя-
зи с этим для получения одного и того же количества пара расход
дров, угля, антрацита или мазута получается неодинаковым. Это
затрудняет некоторые расчеты, связанные, надример, с определе-
нием количества потребного топлива для пароходов, работающих
69
на разных видах топлива, или с выяснением, которое из сравнивае-
мых судов более экономно расходует топливо. В таких случаях ус-
ловно считают, что пароходы работают на одинаковом топливе, ко-
торое и называется условным. Теплотворность условного топ-
лива принята равной 7000 кал/кг.
Для перевода натурального топлива в условное существуют
специальные переводные коэфициенты, показывающие, сколько
килограммов условного топлива заменяют по теплотворности один
килограмм данного натурального топлива.
Переводные топливные коэфициенты для некоторых видов
топлива приведены в табл. 7.
_______________________________________________________Таблица 7
Вид топлива Коэфициент перевода натураль- ного топлива в условное
Каменные угли Донецкого бассейна 0,92
Антрациты 0,97
Кузнецкий уголь 0,99
Карагандинский уголь 0,85
Подмосковный уголь 0^40
Уральский (Кизелевский) уголь . . 0,79
Топочный мазут 1,4
Дрова (средние для всех пород). . 0,186
Как видим из этой таблицы для мазута переводный коэфи-1
циент равен 1,4. Следовательно, 1 кг мазута по теплотворности рав-
ноценен 1,4 кг условного топлива.
Если пароход за рейс израсходовал, допустим, 6 т мазута, то
в условном топливе этот расход равен 6000X1,4=8400 кг или 8,4 т.
Если другой такой же по мощности и типу пароход за такой же
рейс израсходовал 8,5 т донецкого каменного угля, то расход его в
условном топливе составляет (согласно табл. 7) 8500X0,92=7800 кг.
или 7,8 т.
Сопоставляя расход Топлива этих двух пароходов, видим, что
второй пароход более экономно расходовал топливо, чем первый.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие химические вещества входят в состав топлива?
2. Какие химические вещества входят в состав горючей массы?
3. Какой вред приносит сера в топливе?
4. Почему с увеличением влажности топлива уменьшается его низшая
теплотворность?
5. Какое топливо дает более длинное пламя: антрацит или дрова и почему?
6. В каких случаях и почему происходит самовозгорание угля?
7. Перечислите сорта и марки антрацита.
8. Что такое крекинг-мазут и каковы особенности применения его на
судах?
9. Какими величинами характеризуется мазут?
10. В чем состоит процесс горения?
11. Что такое полное и неполное сгорание топива?
12. Почему в работающую топку нужно вводить больше воздуха, чем
требуется теоретически?
13. Почему при мазуте коэфициент избытка воздуха может быть мень-
ше, чем при твердом топливе?
70
14. Какие меры предосторожности нужно принимать при входе в топ-
ливные бункеры?
15. Какие меры предосторожности принимаются при приемке мазута и
хранении его на судне?
16. Что такое условное топливо и в каких случаях расход топлива оп-
ределяется в условном топливе?
Глава VII.
ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 30. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ОГНЕТРУБНЫХ КОТЛОВ
ДЛЯ КАМЕННОГО УГЛЯ И АНТРАЦИТА
Первые судовые паровые котлы работали исключительно на
дровах, что объяснялось широким распространением этого вида топ-
лива и его дешевизной. Вскоре вместо дров стали использовать ка-
менный уголь, так как, во-первых, одна тонна каменного угля зани-
мает объем около 1,2 м3, а одна тонна дров—около 3 м3„ во-вторых,
теплотворность каменного угля в два-три раза больше, чем дров.
В начале прошлого столетия каменный уголь совершенно вы-
теснил дрова как топливо для морских судов. На речных же и
озерных судах дровяное отопление осталось и до наших дней. Hej
обходимость сравнительно частого пополнения запасов дров для
речного или озерного судна является легко разрешимой задачей.
Распространенная в настоящее время конструкция точного
устройства огнетрубного котла для каменного угля с ручной пода-
чей топлива показана на рис. 60. Сжигание угля в этом устройстве
происходит в топке на колосниковой решетке, состоящей из отдель-
ных колосников 1. Эта решетка служит для поддержания слоя го-
рящего топлива и подвода к нему воздуха. Горение топлива проис-
ходит в пространстве над колосниковой решеткой, называемом то-
71
Рис. 61
почным пространством. Нижняя же часть топки, называе-
мая поддувало м* служит для подвода воздуха к топливу через
колосниковую решетку. Кроме того, в поддувале собираются зола и
шлак, проваливающиеся в него через колосниковую решетку. С
передней стороны топка закрывается топочным фронтоном 2, на ко-,
торый подвешиваются топочная и поддувальная дверцы. Топочная
дверца <3 с внутренней стороны
имеет отражательный щит, на-
ходящийся от этой дверцы на
расстоянии 100—150 мм. На-
значение этого щита — предо-
хранять топочную дверцу от
сильного нагревания и быстро-
го прогорания. Поддувальная
дверца 4 делается из листовой
стали и имеет зубчатый сек-
тор 5, при помощи которого
можно регулирЬвать величину
открытия этой дверцы, а следо-
вательно, и количество воздуха,
поступающего в топку. Чугун-
ный колосник показан на рис. 61,а. Он представляет собой чугунную
балочку, имеющую по концам утолщения. Последние нужны для то-
го, чтобы при укладывании колосников в ряд один к другому между
ними оставались свободные промежутки—«прозоры», через которые
подводят воздух для горения, и чтобы через них проваливались в
поддувало зола и шлак. У длинных колосников (рис. 61,б) утолще-
ния делают также и посередине длины колосника, во избежание ко-
робления. Длина колосника—500—Q00 мм, а топки—до 2 м и даже
более, поэтому колосники укладываются в топки в несколько рядов.
(Вид колосниковой решетки сверху показан на рис. 61, в.
При волнистых топках крайние колосники делают фигурными
в соответствии с топочными волнами. Если крайние колосники сде-
лать обычной формы, то между ними и топкой получатся большие
прозоры, через которые в топочное пространство будет поступать
iiHoro-воздуха и, кроме того, будет проваливаться топливо.
' Колосники первого ряда, ближайшие к топочной дверце;, перед-
ними концами опираются на мертвую доску 6 (см. рис. 60), пред-
ставляющую собой чугунную плиту. На мертвой доске нет отвер-
стий, через которое мог бы проходить воздух, поэтому лежащее на
ней топливо не может гореть. Это сделано для того, чтобы отдалить
от Топочной дверцы горящее топливо и тем самым предохранить ее
от сильного нагревания.
В средней части топки находится поперечина 7, представляю-
щая собой балку, лежащую поперек топки на специальных башма-
ках, прикрепленных к стенкам топки. Поперечина служит опорой
для колосников. При укладывании последних нужно предусмо-
треть возможность расширения их от нагревания. Для этого между
рядами колосников оставляют зазор 10.
72
Опытом установлено, что на каждые 100 мм длины колосник
удлиняется при работе топки на 2 мм. Следовательно, колосник
длиной 600 мм удлиняется на 12 мм.
Для установления зазора между колосниками, лежащими в од-
ном ряду, поступают так: сначала колосники укладывают плотно
один к другому, затем один из колосников вынимают^ а остальные
раздвигают так, чтобы между ~ ними
образовались одинаковые прозоры.
Отношение суммарной площади
всех прозоров ко всей площади колос- /
Никовой решетки называется живым
сечением. Величина живого сече- /ЯГ""
ния зависит от вида топлива. В част-
ности, для сжигания каменных углей //
шишшшш
живое сечение колосниковой решетки z 1 1 1 ill
составляет 18—30°/о- "
шири-
предна-
мелочи.
Для правильного сжигания топли- рис б2
ва имеет значение ширина прозора,
также зависящая от качества топлива. Наименьшая
на прозоров (5—8 мм) бывает в колосниковых решетках,
значенных для сжигания неспекающихся углей и угольной
Чем больше размеры кусков угля и чем больше его спекаемость и
шлакуемость, тем шире должны быть эти прозоры, так как иначе
они будут заливаться расплавленным шлаком. Наибольшая шири-
на прозора 15—20 мм.'
В задней части топки имеется чугунный или железный стул бо-
ровка 8 (см. рис. 60). На этот стул задними концами укладыва-
ются колосники последнего ряда. Кроме того, на стуле из огнеупор-
ного кирпича вылож(ен боровок 9, назначение которого состоит в
том, чтобы не давать топливу заваливаться в огневую камеру и
чтобь! улучшить сгорание топлива. Последнее получается благодаря
тому, что при наличии боровка суживается выходное отверстие
топки и в этом месте создается завихрение струй топочных газов,
способствующее лучшему их перемешиванию и догоранию.
1 При сжигании антрацита почти всех сортов получается легко-
плавкая зола, для чего требуется колосниковая решетка особого
устройства. Как мы видели, для сжигания каменных углей приме-
няются решетки, имеющие сравнительно большие прозоры, близко
расположенные один к другому. Благодаря этому зона горения в
слое топлива находится вблизи от колосниковой решетки (рис. 62).
Если на такой решетке сжигать антрацит, то расплавленная зола,
спускаясь вниз и не успев затвердеть, достигнет колосников и зальет
прозоры. Ясно, что после этого доступ воздуха в топочное про-
странство будет сильно затруднен. Кроме того, колосники, не охла-
ждаемые в достаточной степени холодным воздухом, проходящим
через прозоры, будут сильно нагреваться и могут даже перегореть.
Чтобы избежать этого, при сжигании антрацита на колосниковой
решетке создается слой шлака, который предохраняет решетку от
прогорания. Для уменьшения провала такого шлака в зольник ко-
73
лосники для антрацита устраивают в виде плит, имеющих круглые
отверстия небольшого диаметра или узкие щели, расположенные
далеко одна от другой (рис. 63). Живое сечение антрацитовых ко-
Рис. 63
лосниковых решеток составляет 7—12%, вследствие чего зона го-
рения на такой решетке начинается на значительном расстоянии от
нее, там, где струи воздуха соединяются и насыщают таким обра-
Рис. 64
(под колосниковой решеткой)
зом кислородом антрацит по всей
его площади (рис. 64). Спускаясь из
этой зоны, расплавленный шлак
успевает затвердеть, еще не достиг-
нув колосниковой решетки и, следо-
вательно, не заливает Прозоров.
Шлаковый слой на колосниковой
решетке способствует более равно-
мерному распределению воздуха в
слое топлива, но вместе с тем созда-
ет большое сопротивление проходу
через него воздуха. Поэтому при
сжигании антрацита в зольнике
приходится искусственным путем по-
вышать давление, чтобы «проталкивать» воздух через слой горя-
щего антрацита.
> § 31. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ КАМЕННОГО УГЛЯ
И АНТРАЦИТА В ТРЕУГОЛЬНЫХ КОТЛАХ
Топочное устройство для каменного угля и антрацита в тре-
угольном котле показано в поперечном разрезе на рис. 34.
На рисунке видно, что внутреннее пространство топки ограни-
чено сверху первыми рядами водогрейных трубок, придающими
топке вид шатра. Спереди, сзади и с боков топка ограничена ко-
тельной обшивкой,, состоящей, как уже говорилось, из съемных ме-
74
таллических листов, навешенных при помощи болтов на каркасе-
котла.
Для тепловой изоляции внутренняя поверхность этих листов по-
крыта асбестовыми листами и, кроме того, кирпичной выкладкой 9,
состоящей из двух рядов огнеупорных шамотных кирпичей. Эти
кирпичи крепятся к обшивке топки специальными болтами, для
которых в кирпичах имеются отверстия.
Основание топки 10 представляет собой цельносварную кон-
струкцию коробчатого вида, выполненную из толстых стальных ли-
стов и образующую зольниковое пространство. Этим основанием
котел крепится к судовому фундаменту, кроме того, оно восприни-
мает основной вес топки.
К основанию топки крепятся болтами продольные балки 11 и
поперечные подколосниковые балки 12. На эти балки уложены в
три ряда балочные колосники 13, предназначенные для сжигания
антрацита.
На переднем фронте топки имеются не показанные на рисунке
три топочные дверцы, навешенные на топочные рамы, привернутые
на болтах к обшивке топки.
§ 32. ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО для ДРОВ
Основной особенностью дров как топлива является большое
содержание в них летучих,, которые, как известно, при горении дают
длинное пламя. Поэтому для сжигания дррв требуется большой
объем топочного пространства.
Рис. 65
Топки треугольных котлов, как это видно на рис. 34, имеют-
большой объем, поэтому приспособление их для сжигания дров не
требует переделок и может ограничиваться только постановкой в-
топку специальных колосников.
Иное положение получается, когда требуется устроить дровя-
ную тойку в огнетрубном котле. При обычном устройстве такой
топки объем ее оказывается недостаточным для того, чтобы в нем
можно было сжигать нужное количество дров.
Поэтому для увеличения объема топочного пространства в дро-
вяных топках колосниковые решетки помещают гораздо ниже, чем
в каменноугольных (рис. 65). Колосниковые решетки для дров (а
75
также и для каменного угля) делают с уклоном по направлению от
мертвой доски к боровку. Такой уклон облегчает проход воздуха
через прозоры, так как струя воздуха ударяется в колосниковую ре-
шетку, а не скользит вдоль нее. На рисунке обозначено цифрой 1—
жаровая труба; 2—топочный фронт; 3—загрузочная дверка; 4—под-
дувальная дверка; 5—мертвая доска; 6—колосники; 7 порог;
8 — подколосниковые балки.
Лучшие результаты достигаются при сжигании дров в так на-
зываемых фартучных топках, изобретенных русским ученым проф.
Киршем. Такая топка схематически показана в продольном разрезе
я в плане на рис. 66. Она состоит из железного или чугунного фар-
тука 1, который передним концом опирается на мертвую доску.
Вдоль нижней части фартука идут ребра, которые увеличивают проч-
ность фартука и поверхность его охлаждения. Этими ребрами фар-
тук опирается на нижнюю часть топки. Получающийся при этом
зазор 2 служит для удаления золы из топки и для подвода в нее
воздуха, необходимого для горения. В фартуке имеются отверстия 3,
образующие живое сечение фартука. В заднем конце топки уста-
навливается порог 4 для ограничения объема топочного простран-
ства. Этот порог должен быть очень прочным, иначе он может
разрушиться от ударов о него поленьев. Поэтому его выкладывают
ир специального жаростойкого (шамотного) кирпича на огнеупор-
ном цементе. Дррва в такой топке лежат на фартуке и в задней
части топки.
Для еще большего увеличения объема топки ее удлиняют на-
ружной надставкой 5 длиной 400—600 мм. Эта надставка не омы-
вается снаружи водой, поэтому для предохранения от сильного
нагревания ее рекомендуется защищать изнутри выкладкой из огне-
упорного кирпича (в 1-/4 кирпича). При малых диаметрах топок
(меньше 900 мм) эту выкладку легко повредить поленьями поэто-
76
му ее^в свою очередь, защищают, закрывая железным листом тол-
щиной 3—5 мм.
Топочный фронтон делается такой же, как и у топок с колосни-
ковыми решетками. Для удобства загрузки дров топочное отвер-
стие должно иметь размеры не меньше 400X500 мм. Иногда подду-
вальная дверца делается не на петлях, а на крюках. Такое устрой-
ство позволяет выгребать золу из зольника при снятой поддуваль-
ной дверце, что облегчает работу. Топки проф. Кирша получили
широкое распространение на речных судах, работающих на дровах.-
§ 33. МЕХАНИЗАЦИЯ СЖИГАНИЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ В ТОПКАХ
РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Рассмотренные выше топки с ручной загрузкой топлива отлича-
ются простотой устройства, но на ряду с этим они имеют ряд не-
достатков.
Одним из них является неравномерность работы топки, вызы-
ваемая необходимостью забрасывать в нее через некоторые проме-
жутки времени новые порции топлива, а после его сгорания удалять
шлак из топки. При этом выделение теплоты в топке получается
неодинаковым. В первые моменты после заброски топлива, когда
оно еще не разгорелось, выделение теплоты в топке получается не-
большое. Когда заброшенное ТоЙливо разгорится, выделяется наи-
большее количество теплоты. Затем, по мере прогорания топлива
теплоты выделяется все меньше и меньше. Для того, чтобы при
таких условиях поддерживать давление пара все время одинако-
вым, нужно большое умение.
Кроме того, обслуживание каменноугольной топки требует за-
траты большого труда. Топливо в топку приходится периодически
забрасывать лопатой, через известные промежутки времени выгре-
бать из нее раскаленный шлак и производить еще ряд других тяже-
лых работ. Вследствие этого возникла мысль о механизации про-
цесса сжигания каменного угля в топке т. е. о применении для этой
цели специальных механизмов, которые заменяли бы в известной
степени труд человека и, кроме того, делали работу топки равно-
мерной.
В нашем социалистическом, государстве, где труд человека це-
нится очень высоко,- принимаются все меры к тому, чтобы сделать
труд кочегара более легким и продуктивным. С этой целью изыски-
ваются пути применения механических топок и на речных парохо-
да!, хотя на этих судах расход угля не настолько велик, чтобы
обслуживание топок было непосильным трудом. В капиталистиче-
ских странах на таких судах, конечно, и не думают вводить меха-
низацию сжигания топлива.
Несмотря на большие трудности, возникающие перед конструк-
торами, при решении вопроса о механизации сжигания каменных
углей в топках речных пароходов (теснота котельных помещений,,
особенность конструкции огнетрубных котлов и другие причины).,.
77
советская техника разработала уже несколько конструкций механи-
ческих топок для речных паровых котлов.
Можно установить два пути механизации сжигания ископаемых
углей в топках речных паровых котлов. Во-первых, уголь перед
подачей в топку можно превращать в пыль в специальных устрой-
ствах—угольных мельницах и в таком виде подводить по трубам
к топкам. Там она сжатым воздухом распыливается при помощи
пылеугольных горелок и сгорает в виде факела. Во-вторых, уголь
можно подавать в топку в виде кусков (сортируя их только по
размерам); в этом случае применяются механические топки.
Пылеугольное отопление требует сложной и громоздкой уста-
новки, поэтому сжигание угольной пыли на речных судах не про-
изводится.
В настоящее время ведутся опыты по применению на речных
судах механических топок с механическими забрасывателями и то-
пок с так называемой «шурующей планкой».
§ 34. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАЗУТА
Нефть (мазут) для отопления паровых котлов пытались исполь-
зовать еще более 100 лет тому назад. Предлагалось, например,
ставить в топки специальные чаши с нефтью, которая бы в них го-
рела или специальные нефтяные лампы. Все эти .попытки окончились
неудачей, так как сгорание получалось очень плохим, да и особен-
ной надобности в применении мазута в качестве топлива в то
время не было.
Во второй половине прошлого века появились пароходы, в ко-
торых расход угля доходил до 20 (г в час. Обслуживание топок
ручным способом, который тогда только и применялся, становилось
невозможным. В этих условиях использование мазута в качестве
топлива для судовых паровых котлов стало неотложной за-
дачей.
Впервые эту задачу успешно разрешил в 1870 году русский изо-
бретатель Шпаковский. Изобретенная им нефтяная форсунка для
паровых котлов при испытаниях дала прекрасные результаты.
Таким образом, способ сжигания мазута в топках паровых кот-
лов был найден, и последующие отечественные и иностранные кон-
струкции форсунок являлись только усовершенствованием форсун-
ки Шпаковского.
Рассмотрим применяющиеся в настоящее время типы топочных
•устройств в судовых котлах для мазута. В общем виде такое устрой-
ство для огнетрубного котла показано на рис. 67. Внутри топкц для
предохранения заклепочных швов от обгорания устроены так назы-
ваемые выкладки 5 из специального огнеупорного кирпича/
Наружный конец топки закрыт толстым железным листом, назы-
ваемым топочным фронтоном 1. В центре топочного фронтона
имеется отверстие, в которое вставляется форсунка 2, подающая
в топку мазут. В нижней части фронтона находится поддувальное
отверстие, закрываемое поддувальной дверцей 3. Назначение этого
78
отверстия — подводить в топку воздух, необходимый для горения.
Поддувальная дверца снабжена зубчатым сектором 4* который дает
возможность открывать ее на разную величину и тем самым регу-
лировать приток воз-
духа в топку. При та-
ком расположении то-
почного отверстия воз-
дух, поступающий в
топку, движется толь-
ко по низу ее, что за-
трудняет хорошее пере-
мешивание его с горя-
щим мазутом, поэтому
в торке иногда устраи-
вакУг Специальную вы-
кладку 6, способствую-
Рис. 67
щую этому перемеши-
ванию. Топка с выкладками внутри ее, топочный фронтон и форсун-
ка составляют топочное устройство для мазута.
Иногда фронтон делают веерного типа. Такой фронтон изобра-
жен на рис. 68. В центре его устраиваются отверстия 1 для форсун-
ки ц, кроме того, несколько отверстий 2, расположенных веером.
Эти отверстия могут перекрываться так называемым регистром —
толстым железным ли-
Рис. 68
стом, прилегающим с
внутренней стороны к
фронтону. В регистре
также имеются отвер-
стия, которые при по-
вороте регистра могут
совпадать с отверстия-
ми 2. Поворачивая ре-
гистр, регулируют ко-
личество воздуха, всту-
пающего в топку. При
фронтоне веерного ти-
па воздух поступает в
топку равномерно по
всему п'оперечному се-
чению ее, что способ-
ствует равномерному
перемешиванию этого
воздуха с мазутом.
Большое значение
для хорошего сжига-
ния мазута имеет форсунка. Она должна подавать мазут в топку
мелкораспыленным, так как при этом капельки мазута хорошо пере-
мешиваются с воздухом. В этом случае мазут успевает сгореть еще
налету.
79
На речных пароходах мазут распыливают, подавая в форсунку
пар. Расход пара форсунками получается значительный, он состав-
ляет около 4°/0 от общей паропроизводительности котла. Однако
этот способ распыливания отличается простотой, вследствие чего он
и применяется на речных пароходах. К паровой форсунке подводят-
ся две трубки: одна с мазутом, другая с паром. Внутри форсунки
пар и мазут двигаются по отдельным каналам, которые соединяются
только у выходного отверстия ее. При таком устройстве пар, вылен
тающий из форсунки, подхватывает у выхода струю мазута и раз-
брызгивает его), образуя фа-
кел. Выходное отверстие
форсунки может быть круг-
лым или в виде горизонталь-
ной щели. В первом случае
факел имеет вид расходяще-
Рис. 70
Рис. 69
гося конуса, во втором он получается плоским. Поэтому различают
форсунки круглопламенные и плоскопламенные (схематически они
доказаны на рис. 69). 1
Выходное отверстие плоскопламенной форсунки (рис. 69, а) раз-
делено горизонтальной пластиной («языком») на две узких щели, ив
которых верхняя соединяется с мазутным каналом, а нижняя — с
паровым. Пар, выходя из нижней щели, подхватывает мазут, выте-
кающий из верхней щели, и распыливает его.
Круглопламенная форсунка (рис. 69, б) состоит из двух трубок,
вставленных одна в другую. Во внутреннюю трубку подается мазут,
а в кольцевое пространство между наружной и внутренней трубка-
ми пар. Струя пара, вылетающая из этого кольцевого пространства,
увлекает за собой мазут, вытекающий из внутренней трубки, и рас-
пыливает его. Цифрами / на этом рисунке показаны вентили, кото-
рыми можно изменять количество пара и мазута, подаваемых в фор-
сунку, и тем самым регулировать процесс горения. Трубки, подводя-
щие мазут и пар к форсунке, соединены особыми шарнирами (напо-
добие дверных или оконных петель), полыми внутри. Они устроены
так же, как и краны (рис. 70). При осмотре топки или самих форсу-
80
нок, когда их нужно отвести в сторону, эти шарниры-краны автома-
тически закрываются, прекращая этим доступ пара и мазута к фор-
сунке. Такое устройство при отводе форсунки предохраняет от не-
счастных случаев.
На речных пароходах применяются как круглопламенные, так и
плоскопламенные форсунки.
§ 35. ФОРСУНКИ
К круглопламенным форсункам относится, например, форсунка
Вагенера, показанная в продольном разрезе на рис. 71. Она состоит
из бронзового корпуса 1, на которой навинчивается конус 2. Внутри
корпуса проходит шпиндель 3, заканчивающийся конусом. Этот
Мазут
Рис. 71
шпиндель держится в корпусе на нарезке, благодаря чему, повора-
чивая его маховичком 4, можно изменять величину выходного отвер-
стия в кор'пусе. Мазут подается во внутренний канал, а пар—в коль-
цевой зазор между корпусом и конусом 2. В этом зазоре на корпусе
имеются ребра, проходя между которыми пар приобретает враща-
тельное движение, что улучшает распыливание мазута.
Процесс горения во время работы форсунки регулируется махо-
вичком 4. Величина паровой кольцевой щели во время работы регу-
лироваться не может. Ее предварительно устанавливает механик,
поворачивая гаечным ключом конус 2, который после этого законт-
ривается контргайкой 5. Такие форсунки при работе дают длинный
и узкий факел, поэтому ойи более пригодны для установки в длин-
ных топках небольшого диаметра. Примерно такое же устройство
имеет форсунка Шухова, показанная на рис. 72.
Большое распространение на судах получила плоскопламенная
форсунка Васильева (рис. 73). Ее корпус состоит из головки 1 в ви-
6 В. А. Кузовлев 81
де короткого вертикального цилиндра, в которой сделан горизон-
тальный прорез и горизонтальная переборка 2, входящая своими
краями в этот прорез и образующая в нем две узкие щели. От го-
ловки отходят две трубы 3 для подвода к ней мазута и пара. Внутри
головки находятся два стакана 4, которые могут передвигаться в
Рис. 72.
вертикальном направлении при помощи болтов 5, вращающихся
на резьбе в крышках 6. Перемещаясь вверх или вниз, стаканы 4 от-
крывают или закрывают своими краями мазутную и паровую щели.
Величину открытия этих щелей регулирует механик парохода. Про-
Рис. 73
цесс же горения во время работы котла, т. е. количество мазута и
пара, подаваемых в форсунку, регулирует кочегар при помощи махо-
вичков 7.
Длинное и в то же время широкое плоское пламя дает форсун-
ка «Бест-ЦНИИРФ», отличающаяся от рассмотренных форсунок
тем, что струи пара и мазута встречаются в ней под прямым углом.
Продольный разрез форсунки «Бест-ЦНИИРФ» и вид ее сверху
показаны на рис. 74.
82
У этой форсунки струя мазута вытекает вверх из щели Z, а струя
пара, вылетающая из верхнего канала, направляется пластиной 2 в
узкую щель 3. При выходе из нее струя пара ударяется в струю ма-
зута, вытекающую из щели 1Г и распыл ива ет ее.
Рис. 74
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как устроена колосниковая решетка?
2. Что называется живым сечением колосниковой решетки?
3. Какие особенности имеет топочное устройство для антрацита?
4. Почему при переводе огнетрубного котла с угольного отопления на
дровяное приходится увеличивать объем топки и какими способами это
достигается?
5. Какие причины заставляют у нас в СССР стремиться к механизации
•сжигания топлива на речных пароходах?
6. Как устроена топка для мазута?
7. Как устроен веерный фронтон и в каких случаях он применяется?
8. Перечислите типы круглопламенных и плоскопламенных форсунок,
применяемые на судах речного флота СССР.
Глава VIII
ТЯГА И ДУТЬЕ В КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
РЕЧНЫХ СУДОВ
§ 36. ЕСТЕСТВЕННАЯ ТЯГА
Для того, чтобы процесс горения в топке мог протекать беспре-
рывно, необходимо также беспрерывно подводить в нее воздух и от-
водить продукты сгорания (дымовые газы) в дымовую трубу. Таким
образом, в работающем котле должен быть непрерывный поток га-
зов от топки через газоходы в дымовую коробку и дымовую трубу.
Наиболее просто такое движение газов получается при помощи
естественной тяги,
б*
83
Газы в дымовой трубе имеют более высокую температуру, чем
наружный воздух, и поэтому они легче его. Вследствие этого газы
устремляются по трубе вверх, создавая разрежение в дымнике, газо-
ходах котла и в топке. Благодаря тому, что в топке имеется разре-
жение, наружный воздух стремится проникнуть в нее. Если топочная
дверка плотно закрыта, то единственный путь для проникновения
наружного воздуха—прозоры в колосниковой решетке. Проходя че-
рез них, наружный воздух преодолевает сопротивление слоя шлака
и горящего топлива. Чем выше дымовая труба, тем больше в ней
находится газов, стремящихся двигаться вверх, и тем сильней полу-
чается тяга. Таким образом, сила естественной тяги за|Висит от вы-
соты дымовой трубы.
Вредное влияние на силу тяги оказывает охлаждение газов,
движущихся в дымовой чтрубе, так как прц этом увеличивается их
удельный вес. Газы могут охлаждаться холодным наружным возду-
хом, который просачивается через неплотности в дымовой трубе,
дымнике и других частях котла. Охлаждение газов в дымовой трубе
может происходить также от передачи теплоты этих газов наружу
через железную стенку трубы, поэтому дымовые трубы на судах
делают с двойными стенками. Последние необходимы также и для
предохранения от нагревания деревянных частей парохода, через
которые проходит труба. Сама труба изготовляется из листовой ста-
ли толщиной 2,5 — 3 мм, а наружный кожух — из такой же стали
толщиной 1,5 — 2 мм.
Для регулирования силы тяги в дымовой трубе устанавливаемся
поворотная заслонка—«дымовой регистр».
На речных судах очень высоких труб не устанавливают, поэтому
и сильной естественной тяги в котельных установках на этих судах
получить нельзя.
В некоторых случаях, например, при мазутном отоплении, воз-
духу, вступающему в топку, не нужно преодолевать сопротивления
слоя шлака и горящего топлива. Поэтому при таком отоплении кот-
лов сильная тяга не нужна и можно ограничиться только есте-
ственной тягой. При работе же на твердом топливе естественная
тяга иногда оказывается недостаточной. В таких случаях приходится
переходить на искусственную тягу.
§ 37. ИСКУССТВЕННАЯ ТЯГА
При естественной тяге на одном квадратном метре площади ко-
лосниковой решетки в течение часа сжигается не больше 60—70 кг
каменного угля. Увеличить это количество топлива можно при ис-
кусственной тяге, которую начали применять в 60-годах прошлого,
столетия. В это время было уже трудно увеличить паропроизводи-
тельность паровых котлов путем увеличения поверхности нагрева,
так как котлы и без того строились большими (с поверхностью на-
грева до 250 м2).
Искусственная тяга (бывает вытяжной и нагнетательной. В пер-
вом случае над дымником помещают вытяжное устройство, которое
84
отсасывает газы из дымника, увеличивая тем самым силу тяги. Во
втором случае специальными устройствами создается повышенное
давление воздуха в зольнике. При этом воздух нагнетается в топку,
преодолевая сопротивление слоя шлака и топлива, лежащих на ко-
лосниковой решетке. Кроме того, в настоящее время применяется
уравновешенная тяга, которая является комбинацией вытяжной и
нагнетательной тяги.
Вытяжная тяга. Рассмотрим устройства, применяющиеся на
речных судах для создания вытяжной тяги.
Такую тягу на речных судах обычно создают при помощи паро-
вого эжектора, называемого также сифоном или форсу-
ном (рис. 75), следующим образом: у основания дымовой трубы
Рис. 75
Рис- 76
это ее оси устанавливается паровой эжектор /, к которому подводит-
ся пар из котла (показан отдельно на этом рисунке слева). Над
эжектором устанавливается диффузор2, имеющий сужение (горло).
Пар, вылетающий с большой скоростью из эжектора в диффузор,
увлекает за собой дымовые газы из дымника, создавая в нем разре-
жение, а следовательно, и тягу. Иногда размеры диффузора умень-
тпают, чтобы он не занимал всего поперечного сечения трубы, как это
показано на рис. 76. Такой диффузор почти не уменьшает проходно^-
го сечения дымовой трубы. Действие эжекторной тяги в большей
степени зависит от правильного выбора размеров диффузора / и
эжектора 2, а также от правильной установки последнего. Цифрой 3
эта рисунке обозначен регистр.
Как видно из рис. 76, устройство для такой тяги несложно, чем
объясняется широкое распространение ее на речных пароходах.
85
•Рис. 77
Недостатками ее являются во-первых, большой расход пара на
эжектор, доходящий до 12% от общей паропроизводительности кот-
ла; во-вторых, невозможность большого увеличения силы тяги по*
сравнению с естественной тягой.
Существуют устройства, в которых вытяжная тяга создается вен-
тилятором, приводимым в действие от специальной маленькой паро-
вой машины. Вентилятор устанавливается над дымником в основа-
нии дымовой трубы и отса-
сывает газы из дымника, соз-1
давая этим тягу. Такая тя-
га, не давая больших пре-
имуществ по сравнению с тя-
гой эжектором (несколько
уменьшен расход пара на
тягу), в то же время сложна
по устройству и не особенно
надежна из-за сильного на-
грева вентилятора отходя-
щими газами. В силу этого*
на речных судах она рас-
пространения не получила.
Нагнетательная тяга-
Другим средством для уси-
ления тяги является созда-
ние повышенного давления'
воздуха в зольнике, благо-
даря чему воздух может
1 преодолевать большое со-
противление шлакового слоя
и топлива, лежащих на ко-
лосниковой решетке. Созда-
вать повышенное давление в
зольнике можно паровым»
или вентиляторным дутьем. В свою очередь, паровое дутье может
осуществляться при помощи дутьевых диффузоров, установленных
в зольнике, или при помощи выносных диффузоров.
При установке диффузора в зольнике (рис. 77) поддувальное от-
верстие плотно закрывается железным листом /, в которое вставля-
ются, тоже плотно,, без зазоров, два-три диффузора 2. В наружных
раструбах диффузоров установлены паровые сопла 3, к которым под-
водится пар из котла по трубе 4. Вылетающий из такого сопла пар'
увлекает за собой воздух из кочегарки и нагнетает его в зольник.
Несмотря на внешнее сходство такого дутьевого устройства с рас-
смотренной выше эжекторной тягой, действие их различно. Эжектор-
ная тяга создает в газоходах котла и в топке разрежение, отсасы-
вает газы из топки. Паровое дутье, наоборот, нагнетает воздух в*
топку.
На речных пароходах паровое дутье осуществляется чаще всего
при помощи выносных диффузоров, которые действуют так же, как.
86
соплом, это устройство действует так
Рис. 78
и диффузоры, устроенные в зольнике. Устанавливаются они вне то-
пок. К каждому зольнику (плотно закрытому) подходит труба в ви-
де короба 1 (рис. 78), на другом открытом конце которого установ-
лен диффузор 2 с паров
же, как и ранее рас-
смотренное паровое
дутье. Паровое дутье
несложно по своему
устройству и создает
достаточно сильную тя-
гу, поэтому на речных
судах оно широко при-
меняется. В особенно-
сти оно удобно при
отоплении паровых
котлов антрацитом. В
нем, как известно, со-
держится мало лету-
чих, вследствие чего
горение происходит
главным образом в
слое топлива, что вы-
зывает сильный нагрев
колосников. При паро-
вом дутье пар, попа-
дающий в зольник,
способствует охлажде-
нию их и, кроме того, разрыхляет шлак, препятствуя образованию
шлаковой корки.
Недостаток парового дутья—большой расход пара, составляющий
примерно 6—8% от всей паропроизводительности котла. Поэтому
при сжигании каменного угля, когда температура горящего слоя
ниже, чем при антраците, иногда применяют вентиляторное дутье.
Для этого к герметически закрытому зольнику по специальным воз-
духопроводам, сделанным в виде коробов из тонкого листового же-
леза, подводится воздух повышенного давления. Такой воздух по-
дается в коробы вентилятором, приводимым в движение от неболь-
шой паровой машины. На вентиляторное дутье расходуется меньше
пара, чем на паровое, хотя вся установка в целом получается более
сложной.
Нужно иметь в виду, что при дутье давление в топке получается
несколько выше наружного, поэтому при открывании топочной двер-
цы возможен выброс пламени наружу. Во избежание этого перед
открытием топочных дверец необходимо прекращать дутье, закрывая
вентиль на трубе, подающий пар к соплам, Цри уравновешенной тя-
ге, которая применяется на некоторых пароходах, выброса пламени
можно не опасаться.
Сила тяги измеряется с помощью специальных устройств, назы-
ваемых тягомерами. Схематически устройство распространен-
87
ного в речном флоте тягомера показано на рис. 79. Тягомер состоит
из наклонной трубки 1, укрепленной на специальной доске 2 со шка-
лой, по которой измеряется величина разрежения. Один конец этой
трубки соединен со стеклянной чашечкой 3, также укрепленной на
доске, а другой конец — с тем пространством, в котором измеряется
разрежение. В стеклянную чашечку наливается денатурированный
спирт или вода, подкрашенная фенолфталеином или метилоранжем.
Так как стеклянная чашечка имеет сверху открытое отверстие, то
жидкость в ней находится под атмосферным давлением. Если дав-
\ ление в пространстве,
/ ____________ с которым соединен
г ~И1ДЙ правый конец трубки,
нц.и тоже равно атмосфер-
мшьДйLLu Г*"i"Фтпгпг8 i. C,i Z*е§ГГ ному, то уровни жид-
кости в ней и чашечке
3 \ будут одинаковыми.
Если же в этом прост-
гис- ранстве давление пони-
зится, то уровень в трубке поднимется, и тем выше, чем больше из-
меримое разрежение.
Тягомеры устанавливаются обычно в трех местах котла: подду-
вале, топке и дымовой коробке. Тягомер ставится вблизи места за-
мера, и соединяется с поддувалом или дымовой коробкой резино-
вой трубкой, с надетой на конец ее медной трубкой. Если измеряется
разрежение в топке, то на конец резиновой трубки лучше надевать
фарфоровую Трубку.
Чем большее сопротивление проходу воздуха имеет слой топли-
ва, лежащий на колосниковой решетке, чем больше засорены дымо-
ходы котла уносом, сажей, тем большее сопротивление испытывают
газы, проходя но ним, и тем больше должна быть разность разреже-
ний в поддувале и за котлом. О величине этого разрежения можно
судить по показаниям тягомеров, установленных в этих частях котла.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему с увеличением высоты дымовой трубы увеличивается и сила
естественной тяги?
2. В чем основное отличие между вытяжной тягой и нагнетательной?
3. Почему форсун, устанавливаемый в дымовой трубе, усиливает тягу?
4. Каково устройство нагнетательной тяги с выносными диффузорами?
5. Какие меры предосторожности нужно принимать перед открыванием
топочной дверцы при нагнетательной тяге?
6. При каких видах топлива какую тягу целесообразнее применять и
почему?
Глава IX
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
§ 38. ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛИ
Влажный пар, попадая в цилиндры машины, частично кон-
денсируется, что приводит не только к потере теплоты, но и к аварии
машины. В середние XIX века делались попытки перегрева пара.
Сначала возникла мысль подсушивания пара, выходящего из паро-
вого котла. С этой целью паровую трубу, идущую от стопорного кла-
пана, установленного на котле, пропускали через дымовую коробку.
Влажный пар, проходя по этой трубе через дымовую коробку, на-
гревался уходящими дымовыми газами, подсушивался и мог даже
немного перегреваться.
Следовательно перегрев пара выгоден еще и тем, что при
этом полезно используется часть теплоты, содержащейся в
уходящих газах: именно та часть ее, которая расходуется на пере-
грев пара. Таким образом, введение перегрева пара повышало эко-
номичность работы паровых котлов. Дальнейшее развитие паропе-
регревателей заключалось в увеличении их поверхности нагрева.
Поэтому в дымнике размещалась не одна труба влажного пара, как
было указано выше, а целый пучок трубок, заделанных своими кон-
цами в специальные коробки-паросборники (коллекторы). Влажный
пар поступает из котла в один из этих коллекторов и распределяет-
ся по трубкам, размещенным по пути движения газов, идущих в ды-
мовую трубу. При этом происходит сначала подсушивание пара в
этих трубках, а затем и перегрев его. По выходе из трубок перегре-
тый пар собирается во втором коллекторе, из которого и поступает
в машину.
В современных судовых котельных установках с пароперегрева-
телями температура перегретого пара доводится до 280—325° С.
При более высоких температурах пара смазочное масло цилиндров
паровой машины разлагается и смазка их ухудшается.
На речных паровых котлах пароперегреватели иногда ставят в
дымники, Здесь перегрев пара получается за счет газов, выходящих
из котла. Вследствие того, что температура газов в дымниках неве-
лика, большого перегрева в таких пароперегревателях получить
нельзя.
В огнетрубных котлах часто устанавливают пароперегреватели,
трубки которых располагаются в дымогарных трубках котла. Общий
вид пароперегревателя такого типа показан на рис. 80. Пароперегре-
ватель виден на правом котле, изображенном без дымника. В таком
пароперегревателе влажный пар поступает из котла через главный
стопорный клапан 2 по двум паровым трубам 1 в коллекторы влаж-
ного пара, поставленные вертикально (не видны на рисунке). От
этих коллекторов отходят трубки пароперегревателя. Каждая из них
входит в ближайшую дымогарную трубку на некоторую длину, заги-
бается и выходит обратно наружу. Проходя таким образом через
один горизонтальный ряд дымогарных трубок, они идут к коллекто-
рам перегретого пара 3 и из него по трубкам 4—к главной паровой
машине.
В таком пароперегревателе может быть получен большой пере-
грев пара, но трубки пароперегревателя, находясь внутри^ дымогар-
ных трубок, затрудняют их очистку и ухудшают тягу. Кроме того,
такие пароперегреватели имеют большой вес.
89
В настоящее время на речных пароходах с огнетрубными котла-
ми получают распространение пароперегреватели, конструкция ко-
торых разработана ЦНИИРФом (Центральным научно-исследова-
тельским институтом речного флота).
Трубки этого пароперегревателя расположены в огневой камере
(в оборотных котлах—вдоль ее задней стенки) и получают теплоту
главным образом за счет лучеиспускания. Такие пароперегреватели
называются радиационными.
Рис. 80
Благодаря тому, что трубки такого пароперегревателя располо-
жены в зоне высоких температур, размеры его поверхности нагрева
получаются относительно небольшими. Но такой пароперегреватель
требует при работе большого внимания, так как в случае загрязне-
ния его трубок они могут быстро перегореть.
В водотрубных котлах треугольного типа устройство паропере-
гревателей оказывается проще, чем в огнетрубных. Такой паропере-
греватель также состоит из трубок, изогнутых в виде змеевика и
заделанных концами в коллекторы влажного и перегретого пара.
Он удобно располагается между рядами водогрейных трубок, как
показано на рис. 34. Пароперегреватель, изображенный на этом ри-
сунке, разделен на две равные части, расположенные в левом и пра-
вом пучках водогрейных трубок.
§ 39. СПОСОБЫ ПИТАНИЯ КОТЛА ВОДОЙ
Во время работы парового котла в нем происходит непрерыв-
ный процесс превращения воды в пар, который отводится в главную^
магпину и вспомогательные механизмы. Поэтому котел следует тоже
непрерывно пополнять водой («питать»), для чего служат специаль-
ные питательные устройства.
90
Так как питание работающего котла водой прерывать нельзя,,
то, согласно правилам Речного Регистра СССР, каждый речной па-
роход должен иметь не менее двух питательных устройств, из кото-
рых одно является запасным. При этом производительность каждого
устройства должна обеспечить питание котла или обоих котлов,
если на пароходе их два. Оба эти устройства Должны действовать-
независимо один от другого.
Для питания котлов речных судов воду можно забирать прямо
из-за борта. Такой способ питания котла обладает, однако, больши-
Рис. 81
ми недостатками. Во-первых, забортная вода имеет сравнительна
низкую температуру, а чем ниже температура воды, вступающей в
котел, тем больше нужно сжигать в нем топлива для превращения*
ее в пар. Во-вторых, в забортной речной воде обычно содержатся ил*
и песок, которые, попадая в котел, загрязняют его. Кроме того, при
кипении воды выделяется накипь, покрывающая внутреннюю по-
верхность котла, в том числе поверхность его нагрева. Накипь же
является, как уже говорилось, очень плохим проводником теплоты.
В-третьих, в забортной воде растворен воздух, который также яв-
ляется вредной примесью: выделяясь из воды при ее нагревании,,
он соприкасается со стенками котла и вызывает их ржавление.
Для устранения этих недостатков питание паровых котлов на
речных судах производится обычно по схеме, показанной на рис. 81.
По этой схеме свежий пар поступает из парового котла по трубе 1 »
паровую машину. Совершив в ней работу, он переходит в особое
устройство—холодильник (конденсатор),, где смешивается с заборт-
ной водой и конденсируется. Смесь забортной воды и конденсата от-
качивается мокровоздушным насосом, после чего часть этой смеси
поступает по трубе 2 в теплый ящик, а излишек ее отводится за борт
по трубе 3. Из теплого ящика питательная вода подается машино-
питательным насосом по трубе 4 в Даровой котел. Этот насос приво-
дится в действие от главной паровой машины. Понятно, что с оста-
новкой этой машины прекращается и работа машинопитательного
насоса. Поэтому на стоянках, когда пар расходуется на вспомога-
тельные механизмы, отопление и т. д., питание котла производят
•обычно при помощи особых устройств — инжекторов, забирающих
воду из-за борта (см. рис. 81) и действующих независимо от глав-
ной машины.
Питать котел по этой схеме гораздо целесообразнее, чем только
забортной водой, так как при этом температура питательной воды
сбывает выше забортной (40 — 55°С) и для превращения ее в пар
требуется меньше теплоты, т. е. меньше топлива.
Если питание котла производится через автомат питания, то на
нагнетательном участке питательного трубопровода, т. е. между ма-
шинопитательным насосом и котлом устанавливается байпасный
клапан. Назначение его—предохранять нагнетательный трубопро-
вод от чрезмерного повышения в нем давления. В таких случаях
байпасный клапан силой давления приподнимается и перепускает
излишек воды из этого трубопровода обратно в теплый ящик. По-
вышение давления в питательном трубопроводе может возникнуть,
например, на ходу судна, когда автомат питания прекратит доступ
воды в котел вследствие его переполнения, а машинопитательный
насос, приводимый в действие от главной машины, продолжает ее
нагнетать.
§ 40. МАШИНОПИТАТЕЛЬНЫЕ НАСОСЫ
Эти насосы приводятся в действие от главной паровой машины,
•что представляет большое удобство. При увеличении расхода пара
на эту машину возрастает число ее оборотов и вследствие этого ма-
шинопитательный насос увеличивает подачу воды в котел. Следова-
тельно при питании парового котла машинопитательным насосом
.автоматически достигается некоторое соответствие между расходом
пара и подачей воды в котел. Кроме h'oro, работа машинопитатель-
ного насоса требует меньшего расхода пара, чем работа отдельно
установленных питательных насосов и инжекторов.
Конструкция машинопитательного насоса ясна из рис. 82. Он со-
стоит из чугунного цилиндра в котором движется поршень (пи-
стон) 2, приводимый в действие от главной машины при помощи
серьги 3. В верхней части цилиндра 1 имеется сальник. Уплотнение
в сальнике достигается при помощи просаленной пеньковой или
льняной пряди, закладываемой в кольцевое пространство 4. Пряди
набивки зажимаются крышкой сальника 5 с грундбуксой 6. При хо-
де поршня 2 вверх внутри цилиндра и в канале 7 камеры 8 получает-
ся разрежение, вследствие чего вода из приемной трубы 9 поднимает
приемный клапан 10 и поступает во внутреннее пространство насо-
са. При обратном движении поршня (вниз) приемный клапан закры-
вается под действием пружины 11 и давления на него жидкости.
После этого давление внутри насоса быстро возрастает и, когда оно
становится несколько выше давления в котле, клапан 12 под дей-
ствием разности этих давлений поднимается и вода из насоса прохо-
•92
дит в нагнетательную трубу 13 (на рис. 81 эта труба обозначена циф-
рой 4). При движении поршня вверх давление в насосе понижается^
нагнетательный клапан под действием пружины 14 закрывается и
начинается всасывание воды через клапан 10. В насосах такого
Рис. 82
устройства вода в нагнетательный трубопровод подается только воч
время хода нагнетания (в данном случае при движении поршня^
вниз). Следовательно, вода подается с перерывами, толчками. Для
того, чтобы сделать подачу более равномерной, в нагнетательной по-
лости насоса (над нагнетательным клапаном) устанавливается воз-
душный колпак 15. В верхней части этого колпака во время работы
насоса находится воздух, сжатый до котельного давления. Во время
93
нагнетательного хода насоса часть воды, подаваемой насосом, вхо-
дит в воздушный колпак, сжимая находящийся в нем воздух еще
больше. Во время всасывающего хода сжатый в колпаке воздух рас-
ширяется и вытесняет эту воду из колпака в нагнетательный трубо-
провод. Благодаря этому вода подается более равномерно.
Для предупреждения чрезмерного повышения давления в нагне-
тательном трубопроводе, что может случиться, если, например, на-
сос будет работать при закрытом питательном клапане на котле,
машинопитательный насос снабжается предохранительным кла-
паном.
§ 41. ИНЖЕКТОРЫ
Инжекторы просты по своему устройству, легко и быстро запу-
скаются, подают в котел воду уже подогретой, занимают мало места.
Схематически устройство инжектора показано на рис. 83. Он со-
стоит из корпуса 7, к которому подходит труба 2 со свежим паром.
Рис. 83
Эта труба переходит в паровой конус 3, в котором скорость пара
увеличивается, а давление уменьшается. При выходе из этого кону-
са пар с большой скоростью устремляется во второй сужающийся
конус 4, называемый водяным конусом. Забортная вода по трубе 5
поступает в пространство 6. Попадая в кольцевой зазор, образу-
емый конусами 3 и 4. вода увлекается струей пара, вылетающей
из конуса 3, в водяной конус. При этом пар конденсирует-
ся, образуя разрежение, в результате которого вода засасывается
в инжектор по трубе 5. Теплая вода, образовавшаяся от смешения
пара и забортной воды, с большой скоростью выходит из водяного
.конуса и устремляется в подающий (нагнетательный) конус 7. В
этом конусе скорость воды постепенно уменьшается, а давление уве-
личивается настолько, что вода нагнетается в котел.
При пуске инжектора в ход особым клапаном открывают доступ
пара в трубу 2. Так как засасывание воды в конус 4 происходит
при этом не сразу, из конуса 4 некоторое время продолжает выхо-
дить пар; он проходит через щель 8 и специальный кран в так на-
зываемую вестовую трубу 9. После того как вода начнет всасывать-
ся в конус 4 и выходить через вестовую трубу этот кран закрывают,
и инжектор начинает подавать воду в котел.
94
К недостаткам инжектора, имеющим большое значение в судо-
вых условиях относятся:
1) большой расход пара (хотя часть теплоты,в содержащейся в
этом паре, и возвращается снова в< котел с питательной водой);
2) ухудшение всасывания при теплой забортной воде, когда
конденсация пара в конусе 4
происходит неполная и разре-
жение уменьшается;
3) подача в котел относи-
тельно холодной воды, так как
теплота пара, поступающего в
инжектор, незначительно повы-
шает ее температуру. При ра-
боте инжектора происходит за-
метное охлаждение котла и по-
нижение давления пара.
Вследствие отмеченных не-
достатков (главным образом
из-за неэкономичности) инжек-
торы применяются только на
остановках, а во время работы
главной паровой машины
пользуются машинопитатель-
ным насосом.
Кроме машинопитательных
насосов и инжекторов, на боль-
ших пароходах устанавливают-
ся паровые насосы, предназна-
ченные для питания котлов.
Инжектор Рестартинг. Ин-
жектор этого типа, применяе-
мый на речных пароходах, изо-
бражен на рис. 84. Инжектор
состоит из чугунного корпуса 1
с приставной верхней частью 2
и парового конуса 3. Для пу-
ска инжектора поворачивают
рукоятку 4 так, чтобы клапан 13
Рис. 84
с регулирующей иглой 5 поднялся. При этом пар входит в сужаю-
щийся паровой конус, а из него с большой скоростью устремляется
в водяной конус 6, образуя разрежение в пространстве 7, в которое
поступает забортная вода. До тех пор, пока не началось всасывание
воды; пар выходит из водяного корпуса в пространство 7, в котором
благодаря этому создается повышенное давление. Под действием
этого давления открывается вестовой клапан 8, и пар выходит нару-
жу через вестовую трубу 9.
Как только вода, увлекаемая струей пара, выходящего из паро-
вого конуса 3, начнет засасываться в водяной конус 6, в нем будет
происходить конденсация пара и образуется разрежение. Получив-
95
шаяся таким образом вода, двигаясь по водяному насосу со всеуве-
личивающейся скоростью, устремляется в нагнетательный конус 10~
В то же время остатки пара и воздуха из пространства 7 всасы-
ваются через отверстия И в водяной конус, в котором уже образо-
валось разрежение. Таким образом, и в этом пространстве также
установится разрежение, и вестовой клапан 8 закроется. С этого
момента начинается подача воды в котел через нагнетательный ко-
нус 10 и обратный клапан 12.
На речных судах наибольшее распространение получил инжек-
тор, выгодно отличающийся от инжектора, изображенного на
рис. 84, простотой своего
устройства и возмож-
ностью легко производить
замену износившихся ча-
стей. Пар поступает свер-
ху в паровой конус t
(рис. 85), а забортная
вода — в пространство 2.
При установившейся ра-
боте инжектора вода за-
сасывается через щель в
водяной конус 3, в кото-
ром конденсирует пар, со-
здавая разрежение. По
выходе из этого конуса
теплая вода устремляется
в нагнетательный конус
со вставным манжетом 4.
По выходе из конуса ско-
рость воды уменьшается,,
а давление ее увеличи-
вается. Под действием
этого давления вода от-
крывает невозвратный
клапан 8 и поступает
в паровой котел.
При пуске инжектора пар и излишняя вода выходят через кла-
пан 5 в вестовую трубу 6. Как только в пространстве 7 образуется
разреж!ени9, вестовой клапан 5 автоматически закроется (под дей-
ствием наружного давления и пружины 9) . и начнется подача воды в
котел через невозвратный клапан 8. Отверстие в нижней ъчасти ин-
жектора, закрытое пробкой на резьбе 10^ служит для внутреннего
осмотра инжектора. Водяной и нагнетательный конусы в этом ин-
жекторе представляют одно целое и укрепляются в корпусе инжек-
тора на резьбе.
Это дает возможность легко разобрать инжектор для осмотра
и ремонта.
На рисунке обозначены: 11—фланец паровой трубы, 12—голов-
ка конуса, 13—водяная труба, 14—решетка.
96
§ 42. ТЕПЛЫЙ ЯЩИК
Теплый ящик служит для сбора воды, поступающей из холо-
дильника машины.
Схематически теплый ящик показан на рис. 86. Он представляет
собой клепаный или сварной стальной ящик прямоугольной формы.
Вода, вступающая в него, содержит примеси ила и песка, которые
приносит в холодильник забортная вода, и примесь масла, которое
увлекается паром, выходящим из паровой машины. Для очист-
Рис. 86
ки питательной воды от этих примесей в теплом ящике устраи-
вается несколько поперечных переборок. Вода поступает в
изображенный на рисунке теплый ящик справа, а выходит
слева. Движется она медленно, несколько раз меняя на-
правление движения (то снизу вверх, то сверху вниз). Поэтому при-
меси ила и песка осаждаются на дно ящика, а масло всплывает на
поверхность воды и удаляется через специальные спуски. В послед-
нем отсеке (на рисунке—в левом) устраивается фильтр, состоящий
из кусков кокса, насыпанных в железный ящик с сетчатым дном.
Вода поступает в фильтр сверху и, проходя между кусочками кок-
са, освобождается от оставшегося еще в ней масла, которое прили-
пает к ним. Этот фильтр легко вынимается для промывки водой или
заполнения свежим коксом.
§ 43. ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛИ
Пар, отработавший в различных вспомогательных механизмах,
содержит большое количество теплоты. Когда этот пар выпускается
в атмосферу, то теплота, содержащаяся в нем, теряется. То же мож-
но сказать и о дымовых газах, выходящих из дымовой трубы и так-
же содержащих большое количество теплоты. Понятно, поэтому,
стремление использовать эту теплоту и тем самым повысить эконо-
мичность паросиловой установки. На речных пароходах она исполь-
зуется для подогрева воздуха, вступающего в топку (в воздухопо-
догревателях) и для подогрева воды, подаваемой в котел (пита-
тельной воды).
7 В. А. Кузовлев 97
Кроме /того, как уже говорилось, в холодной воде содержится
много растворенного воздуха, который является вредной примесью.
Большая часть этого воздуха выделяется при нагревании воды до
90 — 95°С. Следовательно, при нагревании воды до этой температу-
ры в водоподогревателе воздух удаляется из воды еще до вступле-
ния ее в котел.
Подогревать воду можно двумя способами: а) за счет тепло/гы
уходящих из котла газов и б) за счет теплоты, содержащейся в от-
работавшем паре.
Устройства, в которых питательная вода подогревается за счет
теплоты дымовых газов, уходящих из котла, называются водя-
ными экономайзер!'а ми. Устройства же, в которых вода
подогревается паром, называются водоподогревателями.
На речных судах обычно применяют водоподогреватели, главным
обра'зом потому, что для подогрева питательной воды можно ис-
пользовать пар, отработавший во вспомогательных механизмах.
Водоподогреватели бывают смешивающего и поверхностного
типов. Смешивающий водоподогреватель представляет собой
железный барабан, в который подается питательная вода и отра-
ботавший пар. Последний, смешиваясь с водой, отдает ей свою
теплоту. Такие водоподогреватели на речных пароходах применя-
ются сравнительно редко, так как в них нельзя допускать подо-
грева питательной воды выше 50°С. Это объясняется тем, что в
смешивающих водоподогревателях давление воды должно быть
меньше давления вступающего в них мятого пара (иначе пар не
пойдет в воду*). По этой причине смешивающие водоподогревате-
ли приходится ставить до питательного насоса, который, следова-
тельно, должен всасывать уже подогретую воду. Однако вода,
имеющая1 температуру выше 50°С, превращается при всасывании
насосом в пар, в результате чего подача воды насосом прекра-
щается.
Кроме того, при смешивающих водоподогревателях масло, увле-
каемое отработавшим паром из паровых машин или паровых
насосов, попадает в питательную воду и вместе с ней — в паровой
котел.
Has речных пароходах большое распространение получили п о-
верхностные водоподогреватели, сконструир'ованные совет-
скими изобретателями. Схематически один из таких водоподогре-
вателей показан на рис. 87.
К корпусу водоподогревателя 1 приварены два патрубка 2 и 3
с фланцами. Через верхний патрубок 2 в водоподогреватель посту-
пает пар, а через нижний уходит конденсат. К верхнему же патруб-
ку присоединяется паросборная коробка, к которой подводятся
трубы отработавшего пара от вспомогательных механизмов.
Корпус водоподогревателя закрыт крышками 4 и 5. Между
крышкой 5 и корпусом 1 находился трубная доска 6. С левой сто-
роны в корпусе подогревателя имеется вторая трубная доска 7. В
трубных досках укреплены развальцовкой латунные трубки 8 (на
рис. 87 их показано только четыре). Для того, чтобы эти трубки
98
при изменении их температуры могли свободно удлиняться, не
расстраивая плотности развальцовки, левая трубная доска сдела-
на подвижной. Вода поступает в подогреватель через нижнее от-
верстие в крышке 5 и, двигаясь по трубкам, попадает в простран-
ство 9, из него в пространство 10, затем в пространство 11 и, нако-
нец, в пространство 12, из которого она направляется в паровой
котел. Таким образом, проходя по такому подогревателю, вода де-
лает четыре поворота (четырехоборотный подогреватель). Между
трубками водоподогревателя расположены три горизонтальных
Рис. 87
переборки 14 с наклонными плоскостями. Верхняя и нижняя пе-
реборки не доходят до левой (на рисунке) трубной решетки, а
средняя Аь до правой. Вследствие этого путь пара в водоподогрева-
теле получается тоже зигзагообразный (как показано стрелками),
что улучшает передачу теплоты от пара к воде.
Благодаря наклону плоскостей переборок сконденсировавшийся
пар стекает к стенкам корпуса водоподогревателя и по ним через
специальные отверстия в переборках—вниз к выходному отверстию.
Без такого устройства конденсат тек бы вместе с паром вдоль пе-
реборок, Покрывая часть трубок, что ухудшило бы теплопереда-
чу. Снаружи корпус водоподогревателя покрыт слоем асбестовой
изоляции 13.
Часто в поверхностных водоподогревателях обе трубные решет-
ки делаются неподвижными. При правильной эксплуатации таких
водоподогревателей и хорошем качестве их изготовления они рабо-
тают без ремонта в течение нескольких лет.
При подогреве питательной воды паром от вспомогательных
механизмов температура ее в значительной степени зависит от числа
работающих вспомогательных механизмов. Ночью количество пара,
идущего от этих механизмов, увеличивается за счет пара от паровой
машины, работающей на динамомашину. Поэтому ночью темпера-
тура питательной воды бывает обычно выше, чем днем. В общем она
колеблется от 60 до 90°С.
Положительное качество поверхностных водоподогревателей за-
ключается в tomj что их можно устанавливать после питательного
7* 99
насоса, который при этом всасывает еще неподогретую воду. При
таком условии допустим высокий подогрев воды (до 90—95°С), к
которой не примешивается масло, содержащееся в подогревающем
ее паре.
Крупным недостатком поверхностных водоподогревателей яв-
ляется необходимость изготовления их трубок из дефицитного ме-
талла—латуни, так как стальные быстро ржавеют. *
§ 44. ПАРОПРОВОДЫ
Паропроводы, подающие пар к местам потребления, разделя-
ются на главный паропровод, по которому пар поступает на глав-
ную паровую машину, и вспомогательный паропровод, по которо-
___ му пар подается на вспомогательные механиз-
мы> паровое отопление, баню и т. д.
вн Все паропроводы свежего пара должны
№ удовлетворять следующим основным требова-
UL ниям:
\\ /у 1) паропровод должен быть достаточно
11 IЯ прочным, чтобы выдерживать полное котель-
//) VY ное Давание пара;
\^|1 2) отдельные трубы паропровода должны
^=ц| быть соединены не только прочно, но и плотно,.
во избежание утечек пара;
ис' ° 3) весь паропровод должен быть хорошо
изолирован для уменьшения охлаждения текущего по нрму пара;
4) устройство паропровода должно 'быть таким, чтобы он мог
свободно удлиняться в результате нагрева паром, протекающим по
нему;
5) паропровод должен быть устроен так, чтобы можно было лег-
ко удалять из него воду, скапливающуюся при конденсации пара.
Для удовлетворения всех этих требований паропроводы свежего
пара делают из стальных труб со стенками достаточной толщины.
Чтобы паропровод не провисал,! его подвешивают на особых подвес-
ках из железных полос. Отдельные трубы паропровода соединяют
между собой фланцами на болтах. Для плотности соединения между
фланцами ставят прокладки, в качестве которых применяют клин-
герит, а чаще—паранит.
Для предохранения паропроводов от охлаждения их покрывают
слоем изоляции толщиной 50—70 мм, а чтобы она лучше держалась»
ее обертывают парусиной.
Несмотря на изоляцию, влажный пар в паропроводе конденси-
руется. Если эту воду не удалить, то она может попасть в машину
и вызвать серьезную аварию. Во избежание этого паропровод про-
кладывается с небольшим уклоном и в самой нижней части его
устраивается продувательный краник для спуска воды. Иногда на
паропроводе устанавливаются особые устройства—конденсационные
горшки, которые удаляют воду из паропровода автоматически, по
мере ее накопления.
100
Для предохранения паропровода 07 повреждений при удлине-
нии от нагревания устраиваются компенсаторы. Они бывают саль-
никовые, когда одна труба входит в раструб другой, образуя саль-
ник, в который закладывается мягкая набивка* и лирообразные
{рис. 88). Такой компенсатор придает паропроводу эластичность.
§ 45. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И К П. Д. КОТЛА
В работающем паровом котле всегда имеются потери теплоты,
поэтому полностью использовать всю теплоту топлива, сжигаемого
в топке, невозможно.
Рассмотрим эти потери.
' Потери от химической неполноты сгорания. Эти потери бывают
тогда, когда топливо из-за недостатка воздуха или из-за плохого
перемешивания его с воздухом сгорает не полностью. В условиях
работы топок идеального перемешивания получить обычно не удает-
ся. Если полное количество теплоты в топливе, сжигаемом в топке,
принять за 1ОО°/о, то при хорошем ведении огня эти потери состав-
ляют около 2%. Другими словами* если рабочая теплотворность ка-
менного угля равна, например, 6000 кал/кг, то при указанном зна-
чении потери от химической неполноты сгорания на каждый кило-
грамм сожженного в топке топлива составляют:
6000 Х2
—jpy— = 120 калорий.
При неумелом обслуживании котла эти потери могут доходить
до 6% и более.
Потери от механического недожога. Эти потери бывают при ра-
боте на твердом топливе. Часть топлива, сгорающего на колосни-
ковой решетке, может провалиться через прозоры в поддувало, от-
куда его выгребают вместе со шлаком и золой. Часть еще несго-
ревшего топлива можно выгрести из топки при ее чистке. Наконец,
при сильной тяге или при сильном дутье мелкие частицы топлива
могут быть унесены из топки в огневую камеру и дымогарные труб-
ки. Все эти потери—от провала топлива, выгреба и уноса — явля-
ются потерями от механического недожога. Величина этих потерь
составляет от 4 до 8°/©. При отоплении жидким топливом- эти поте-
ри бывают настолько незначительными, что при расчетах их не
принимают во внимание.
При мелком каменном угле потери от провала увеличиваются.
Чтобы их уменьшить, выгребленный из поддувала шлак с мелкими
кусочками несгоревшего угля подвергают вторичному пережогу.
Потери теплоты с отходящими газами. Отходящие газы при вы-
ходе из дымовой трубы имеют температуру 300—350°С и содержат,
следовательно, большое количество теплоты. Эта потеря с отходя-
щими газами является самой большой из всех потерь теплоты в
котле и составляет 12—20°/©, а иногда и больше. ‘
Потери теплоты в окружающую среду. Наружные поверхности
котла, находящегося под парами (например, наружная поверхность
изоляции котла), имеют более высокую температуру, чем воздух
101
в котельной, поэтому происходит передача теплоты от этих поверх-
ностей в окружающий воздух. Эта передача теплоты называется
потерей в окружающую среду. Величина ее зависит от качества
изоляции, ее толщины и теплопроводности и составляет у речных
паровых котлов от 2 до 4%.
Допустим, что тепловые потери котла составляют:
от химической неполноты горения............. 2п/0
от механического недожога.................... 8®/0
с отходящими газами........................ 2О°/о
в окружающую среду............................ 4%
Таким образом, общее количество всех потерь в этом котле со-
ставит 2+84-204-4=34% и полезно используется 100—34=66°/®
всей теплоты, получающейся при сжигании топлива.
Все эти числа, вместе взятые, составляют так называемый теп-
ловой баланс, или баланс теплоты котельной уста-
новки.
Отношение полезно использованной теплоты ко всей рас-
полагаемой теплоте называется коэфициентом полезно-
го действия (к. п. д) котла. Например, если теплотворность
топлива (располагаемая теплота) равна, допустим, 4000 кал/кг, а
теплотехническими испытаниями установлено, что из этого
количества теплоты полезно используется в котле 3000 кал/кг,
то коэфициент полезного действия (к. п. д.) такого котла со-
ставляет:
Если бы мы захотели выразить этот к. п. д. в процентах, то по-
лучили бы:
3000
4000 X 100 — 75 /q.
У судовых огнетрубных котлов, не имеющих пароперегрева,
к. п. д. составляет 68 — 75%, а у имеющих пароперегрев —
72 — 78%.
Если теплотехническими испытаниями котла установлено, .что
ею к. п. д. низок, то, составляя тепловой баланс и анализируя ве-
личины отдельных потерь теплоты, можно установить причины это-
го. Так, например, в приведенном тепловом балансе низкий к. п. д.
объясняется большими потерями с отходящими газами (20%), кото-
рые могли произойти из-за неумелого ведения огня (большого из-
бытка воздуха в топке) или загрязнения поверхности нагрева кот-
ла сажей и накипью. Сажа и накипь, являясь плохими проводника-
ми теплоты, затрудняют ее переход через стенку от газов к воде и
потому больше теплоты в отходящих газах остается неиспользо-
ванной.
Из сказанного видно, что к. п. д. котла является величиной, ха-
рактеризующей качество работы котла.
102
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие вредные примеси содержатся в забортной воде и чем они
вредны?
2. В каких случаях питание котла производят инжекторами и в каких
машинопитательными насосами?
3. Зачем машинопитательные насосы снабжается воздушными колпака-
ми? Нужно ли такой колпак устанавливать при инжекторах?
4. Как действует инжектор?
5. Какие недостатки имеют инжекторы?
6. В чем состоит преимущество инжектора Лавринова по сравнению с
инжектором Рестартинг?
7. Почему с повышением температуры воды, поступающей в инжектор,
работа его ухудшается?
8. Почему вода, проходя через теплый ящик, еще до фильтра осво-
бождается (хотя и неполностью) от примесей (ила, песка, масла и т. д.)?
9. Почему вода, вступающая в теплый ящик, содержит масло?
10. В каком случае подогрев воды можно доводить до более высокой
температуры: при установке водоподогревателя до питательного насоса
или после него и почему?
11. Почему смешивающий водоподогреватель нельзя устанавливать
после питательного насоса?
12. Перечислите потери теплоты в паровых котлах?
13. Как влияет увеличение коэфициента избытка воздуха на потерю
теплоты с отходящими газами? __
14. Что называется тепловым балансом котельной устаибв^и^г
Раздел второй
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Г лава X
ПОДГОТОВКА КОТЛА К ДЕЙСТВИЮ
§ 46. ПОДГОТОВКА КОТЛА К ПОДНЯТИЮ ПАРА
Технически правильная эксплуатация судового парового котла
обеспечивает бесперебойную и безопасную работу его, полную па-
ропроизводительность при заданном рабочем давлении пара,, наи-
меньший расход топлива и, наконец, сохранение котла в межна-
вигационный период. Нарушение правил эксплуатации котла, на-
пример, наличие даже незначительных пропусков пара через раз-
личные неплотности, в соединениях, неправильное ведение огня в
топках паровых котлов и т. д. ведут к перерасходу топлива. Между
тем, даже самый незначительный на первый взгляд перерасход топ-
лива на судне, скажем, в 1 кг за вахту, дает за сутки уже 6 кг, а,
если считать, что за навигацию пароход имеет 150 ходовых суток,
то указанный перерасход в 1 кг за вахту за навигацию составляет
уже 6X150=900 кг, т. е. почти тонну топлива на одно только судно.
Из этого примера видно, что вопрос экономии топлива имеет
большое народнохозяйственное значение, и поэтому каждый член
машинной команды и, в первую очередь, кочегар, должен проник-
нуться сознанием важности борьбы за экономию топлива, за сохран-
ность котлов, удлинение сроков их работы между котлоочистками.
Под эксплуатацией парового котла подразумевают:
1) подготовку котла к поднятию пара;
2) поднятие пара;
3) разведение огня и обслуживание работающих топок;
4) наблюдение за паровым котлом во время его действия;
5) прекращение действия котла;
6) предупреждение появления повреждений работающего котла.
Путем многолетнего опыта эксплуатации паровых котлов и на-
учными исследованиями выработаны правила, которые нужно вы-
полнять, чтобы обеспечить наиболее продуктивную и безопасную
работу котлов при наиболее высоком для данного котла к. п. д.
Подготавливая коптел к действию^ необходимо выполнить ряд
работ в котельном отделении в определенной последовательности,
спокойно и внимательно. В противном случае легко может случить-
104
ся, что какая-нибудь работа будет не выполнена или выполнена
небрежно. В результате этого в нужный момент может не оказать-
ся на месте необходимого инструмента или, когда пары уже будут
подняты, обнаружится, что из-за плохо поставленной крышки ка-
кой-|нубудь лаз или горловина пропаривают или текут. Тогда нуж-
но будет спустить пары, а если неисправный лаз или горловина
находятся в нижней части котла, то и воду. Только после этого
можно переставить крышку правильно. Все это связано с затратой
труда и главное, с потерей времени.
При подготовке к работе котла, уже наполненного водой, что
может быть, например, после кратковременной его остановки, нуж-
но произвести следующие работы.
1. Убрать котельное отделение, удалив ненужные при работе
котла предметы; разложить инструменты по местам и проверить,,
все ли они исправны и достаточно ли их.
2. Проверить наличие в кочегарке противопожарных средств
(огнетушителей, войлока и песка).
3. Проверить, открыт ли регистр в дымовой трубе.
4. Проверить состояние топок котла, т. е. все ли колосники на
месте (при колосниковой топке) и правильно ли они уложены, цела
ли кирпичная выкладка внутри топок,, исправны ли топочные и под-
дувальные дверцы. При мазутной топке нужно также проверить
исправность форсунок, топливного трубопровода и топливного на-
соса. Проверить, не скопился ли в топке мазут, так как это может
привести к взрыву при розжиге ее. Осмотреть со стороны огня по-
верхность нагрева котла: нет ли в ней трещин или выпучин. Очис-
тить от сажи и золы топки, огневые камеры/дымники и особенно
тщательно дымогарные трубки. Прежде чем влезть в топку, необ-
ходимо убедиться, что в ней не осталось вредных газов, а также
кирпичей, которые могут обвалиться.
5. Проверить исправность изоляции котла и паропровода.
6. Проверить исправность водопробных кранов, водоуказатель-
ных приборов. У последних нужно открывать продувательные кра-
ны, держа при этом открытыми поочередно краны в верхней и ниж-
ней оправах стекла. Если прибор исправен, то при открывании про-
дувательного крана уровень воды в стекле быстро понизится, а при
закрытии снова примет первоначальное положение.
7. Осмотреть краны верхнего и нижнего продувания, а также
кингстон продувания и проверить, закрыты ли они.
8. Проверить, стоит ли стрелка манометра на нуле.
9. Проверить исправность предохранительных и стопорных кла-
панов. Стопорные клапаны оставить немного приоткрытыми. За-
крывать их рекомендуется после того, как котел, а вместе с ним и
стопорные клапаны нагреются^ иначе при нагревании клапана
его шток удлинится, и клапан «заест».
10. Открыть воздушный кран, а, если его нет — предохранитель-
ный клапан, чтобы при нагреве воды дать возможность воздуху
выйти из котла.
105
И. Отрегулировать по водоуказательному прибору уровень во-
ды в котле на 30—40 мм выше рабочего уровня.
12. Проверить, хорошо ли «расхожены» все краны и клапаны,
т. е. легко ли они открываются и закрываются.
Если к работе подготавливается котел, из которого вода была
спущена, то, кроме перечисленных работ, необходимо произвести
еще внутренний осмотр котла (водяного и парового пространства).
При этом следует проверить, не остались ли внутри котла посто-
ронние предметы, которые могли попасть в него при ремонте. Та-
кие предметы (концы,) ветошь,, инструмент) нужно удалить из .кот-
ла, так как при его работе они могут закрыть какое-нибудь отвер-
стие для воды или пара. Если же какой-нибудь из таких предметов
будет лежать на поверхности нагрева, то она в этом месте не бу-
дет омываться водой,, а поэтому может перегреться и выпучиться.
Внутренние поверхности котла должны быть очищены от наки-
пи и грязи. В треугольных котлах нужно проверить, не засорены
ли или не покрылись ли накипью водогрейные трубки. Для этого
через них пропускают специальный шарик, диаметр которого соот-
ветствует внутреннему диаметру трубок.
Находясь в котле, во избежание несчастного случая нужно
пользоваться электрическими лампочками, питающимися током
напряжением не более 12 вольт.
Убедившись, что внутри котла все в порядке, можно закрыть
лазы и горловины. Крышки их ставят на прокладке из асбестовой
плетенки, посыпанной графитом, (чтобы она не прилипла к метал-
лу). Ставить эти крышки нужно осторожно, избегая перекосов,
сдвига их с места, так как все это может вызвать течь даже еще при
подъеме пара.
Закрыв лазы и горловины и открыв воздушный кран, а при от-
сутствии его — приподняв предохранительный клапан, можно при-
ступить к наполнению котла водой. Если для этой цели может быть
использована забортная вода, то котел наполняют через кингстоны
продувания и кран нижнего продувания. Если таким образом на-
полнить котел до нужного уровня нельзя, то дальнейшее наполнение
можно производить ручным насосом, например, через верхний от-
крытый лаз или от второго, работающего котла. При наполнении
котла водой нужно иметь в виду, что наибольшая разность между
температурами котла и воды не должна превышать 40°, иначе в
швах котла от неравномерного нагревания отдельных его частей
могут появиться вредные усилия.
§ 47. ПОДНЯТИЕ ПАРА
Когда все работы по подготовке котла к поднятию пара выпол-
нены и уровень воды в котле еще раз проверен, приступают к раз-
ведению огня в топках и поднятию пара. Разводить огонь в топках
следует медленно, в особенности если котел наполнен холодной во-
дой. При быстрой растопке котла отдельные части его нагреваются
неравномерно, удлинение их получается различным, в результате
чего в них возникают вредные напряжения. Эти напряжения осо-
106
бенно вредны в огнетрубных котлах, обладающих, как известно^
жесткой конструкцией. Быстрое поднятие пара в таких котлах при-
водит обычно к течи в местах развальцовки дымогарных трубок, а
при клепаной конструкции таких котлов и к течи в швах.
По правилам Речного Регистра СССР для огнетрубных кот-
лов время на растопку котла составляет 6—12 часов, в зависимости
от вида топлива и величины поверхности нагрева котла. Для водо-
трубных котлов треугольного типа это время ограничивается 2 — &
часами.
Если из открытого воздушного краника или предохранительно-
го клапана начнет выходить пар, значит воздуха в котле не оста-
лось. Тогда краник или клапан закрывают, после чего давление в
котле будет повышаться. При этом нужно внимательно следить за
тем, чтобы‘лазы, горловины, клапаны и кр^ны не пропаривали и не
текли. Если текут или пропаривают лазы и горловины, что может
быть при небрежной или неправильной их установке, то подъем па-
ра нужно прекратить, подождать, когда весь пар вскотле сконден-
сируется, и только после этого устранить неполадку. Если лаз или
горловина расположены в нижней части котла, то, как уже говори-
лось, из котла нужно спустить воду. Во время подъема пара важно
также проверить правильность показаний манометров и водоуказа-
тельных приборов. Исправные манометры будут показывать одина-
ковое давление, а исправные водоуказательные приборы—одинако-
вый уровень воды в котле.
После подъема пара, перед подачей его на главную машину и
вспомогательные механизмы; проверяют действие питательных,
средств котла, инжектора и питательного насоса. При мазутной
топке проверяют также действие нефтеперекачечного насоса, по-
дающего нефть из запасной цистерны в расходную.
Еще до пуска главной машины нужнощодать пар в главный па-
ропровод. Делать это нужно осторожно, так как иначе пар, устре-
мившись сразу в паропровод может произвести удар. Поэтому,,
пуская пар в паропровод, стопорный клапан открывают сначала
лишь немного и дают пару постепенно заполнить весь паропровод и
обогреть его. При э^ом на паропроводах открывают спускные кра-
ны, давая возможность сконденсировавшемуся пару стекать через
них. Когда паропровод начнет прогреваться, стопорный клапан от-
крывают больше, и как только из спускного крана пойдет сухой пар,,
этот кран закрывают, а стопорный клапан открывают полностью.
Открыв клапан до отказа, нужно повернуть его шток примерно
на полоборота обратно для предохранения клапана от заедания.
Если на судне имеется второй котел под парами, то растапли-
ваемый котел можно включать в работу только тогда, когда давле-
ние в обоих котлах будет одинаковым.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие работы нужно произвести в котельном отделении, подготав-
ливая паровой котел к действию? ...
2. Какой вред приносит котлу уменьшение времени подъема паров-
против установленного правилами Речного Регистра?
107
3. Как проверяется исправность показаний манометров и водоуказа-
тельных приборов при разведении паров?
4. Какие операции нужно произвести при подаче пара на машину?
5. На что нужно обращать внимание, включая растапливаемый котел в
работу при наличии других работающих котлов на судне?
Глава XI
ВЕДЕНИЕ ОГНЯ В ТОПКАХ
§ 48. РАЗВЕДЕНИЕ ОГНЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ МАЗ.УТНОЙ ТОПКИ
Прежде чем приступить к разведению огня в топке, нужно еще
раз убедиться в том, что в ней нет мазута. Для того, чтобы вклю-
чить в работу форсунку, зажигают кусок промасленной обтирки
или пакли, укрепленный на железном прутке. Затем открывают
сначала паровой, а потом уже мазутныйклапаны
на форсунке и подносят к струе мазута, бьющей из форсунки, заж-
женную обтирку. Зажигая форсунку, нельзя стоять против топоч-
ных дверец, тар как при воспламенении мазута в топке происходит
.легкий взрыв, и пламя может выброситься наружу. Этот взрыв мо-
жет быть и сильным, если при зажигании форсунки, сначала от-
крыть мазутный клапан, а потом паровой, так как при этом до
воспламенения мазута часть его уже успеет скопиться в нижней
части топки. Когда форсунка начнет работать, нужно убедиться в
том, что струя горящего мазута (факела) не ударяется в стенку
топки, так как это может вызвать ее пережог. Для предупреждения
тережога форсунку нужно установить так, чтобы ее ось совпадала
с осью топки. Уход за мазутной топкой несложен и сводится к на-
блюдению за тем, чтобы топливо подавалось в достаточном коли-
честве и горение было правильным. При правильном ведении огня
конец горящего факела должен быть ровного оранжево-золотисто-
го цвета без каких-либо полос, а из дымовой трубы должен итти
светлосерый дымок. Если при исправной форсунке цвет пламени в
топке темнеет, т. е. приобретает густую красную окраску, и в нем
появляются темные полосы, значит топливо сгорает неполностью.
Это может происходить либо от недостатка воздуха, либо от плохо-
го перемешивания его с мазутом вследствие недостаточной подачи
пара в форсунку. В первом случае нужно увеличить доступ воздуха
в топку, во втором — увеличить подачу пара в форсунку. Однако,
ни воздуха, ни пара нельзя подавать больше, чем нужно для хоро-
шего сгорания. Если подать много воздуха, то увеличатся потери
теплоты с газами, уходящими в дымовую трубу, о чем уже говори-
лось раньше (см. § 25). Если же подать пара больше, чем нужно,
то это приведет к непроизводительному расходу его, что имеет
большое значение, так как форсунки расходуют много пара. Слиш-
ком большая подача воздуха в топку обнаруживается по цвету кон-
ца горящего факела, который становится светлокрасным и может
быть даже ослепительно белым (цвета белого каления), а дымовые
газы—совершенно прозрачными.
Чтобы установить необходимое для горения количество возду’
ха, сначала его подводят больше’, чем нужно, а затем начинают
108 •
постепенно убавлять до появления в горящем факеле темных по-
лос, после чего снова немного увеличивают подачу воздуха. Таким
же способом регулируют и подачу пара.
Плохое сгорание топлива может произойти также в результате
неисправности форсунки (засорения ее грязью, попадающей с мазу-
том). Для избежания этого перед подачей мазута в форсунку его*
нужно хорошо профильтровать. Кроме того, форсунка может? прит-
ти в неисправность от закоксовывания. Закоксовывание форсунки
происходит от плохого распыливания мазута, так как при этом
часть его не увлекается паром в топку, а «подтекает» из выходного'
отверстия форсунки. Нераспыленный мазут не сгорает, а коксуется,,
скапливаясь у этого отверстия и постепенно закрывая его.
§ 49. РАЗВЕДЕНИЕ ОГНЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ УГОЛЬНОЙ ТОПКИ
Огонь в топке, работающей на каменном угле, разводят при по-
мощи дров, которые выкладывают клеткой на передней части ко-
лосниковой решетки. Когда дрова загорятся, их постепенно обкла-
дывают крупными кусками угля, а сверху засыпают более мелки-
z^x ШлаНобЬи! лом
Скребок
ЗолЬникобЬ1й скребок
Грабли.
Рис. 89
ми. Когда образуется достаточно большая горка горящего угляг
его разгребают по всей топке, в которую по мере того как уголь
разгорается подбрасывают свежие его порции, пока слой горящего
угля не достигнет нужной толщины. Провалившиеся в поддувало
кусочки угля выгребают и снова забрасывают в топку.
Уход за топкой для каменного угля сЛЪжен. Для этого исполь-
зуется специальный инструмент (рис. 89): лопата для заброски угля
10$
® топку, резак для прорезания шлака через колосниковую решетку
снизу, лом для подламывания слоя шлака и кокса, скребок для вы-
гребания шлака из топки, грабли для разравнивания слоя горящего
угля и разбивания спекшихся кусков его и зольниковый скребок
.для выгребания золы и кусков шлака из зольника.
При работе топки следует стремиться к тому, чтобы слой горя-
щего топлива в ней, по возможности, был одинаковой толщины в
пределах от 70 до 150 мм, в зависимости от сорта угля. При уста-
новлении толщины горящего слоя в топке руководствуются следую-
щими соображениями.
1. Чем больше в топливе летучих и чем, следовательно, более
.длинное пламя оно дает при горении, тем меньше должен быть слой
топлива. При толстом слое топлива значительная часть кислорода
воздуха, поступающего в топку через колосниковую решетку, погло-
щается в самом слое топлива, и поэтому для сгорания летучих в топ-
ке не хватает кислорода. При короткопламенном топливе, в котором
летучих содержится мало, горение происходит главным образом
в слое топлива, а не в топочном пространстве, поэтому этот слой
топлива должен быть толще, чтобы основная часть воздуха исполь-
зовалась в слое топлива, а не в топочном пространстве.
2. Чем мельче уголь\ тем слой его должен быть тоньше, так как
у мелкого угля поверхность соприкосновения с воздухом больше,
чем у крупного. Вследствие этого при сжигании толстого слоя мел-
кого угля может нехватить воздуха, подаваемого в топку.
3. Чем сильнее тяга, тем больше воздуха проходит через колос-
никовую решетку, поэтому при дутье или искусственной тяге слой
угля в топке должен быть толще. Рекомендуется^, чтобы при искус-
ственной тяге слой угля в топке был толщиной 120—200 мм, причем
меньшие числа относятся к мелкому углю, а большие — к
крупному.
Особенностью сжигания всех твердых топлив является неравно-
мерность работы топки. При мазутном отоплении топливо поступаем
в топку непрерывно, поэтому горение в ней протекает равномерно.
Твердое топливо приходится подавать в топку отдельными порция-
ми через определенные промежутки времени, в результате чего
равномерность работы топки нарушается.
Рассмотрим, как происходит сгорание каменного угля в топке.
Свёжезаброшенное топливо вначале нагревается, при этом из него
испаряется влага. На это затрачивается теплота, в результате чего
в топке понижается температура. Затем,, разгораясь, топливо на-
гревается, из него начинают выходить и гореть летучие. После того
как топливо уже хорошо нагреется, загорится твердая масса топли-
ва (кокс). В течение всего этого времени температура в топке сна-
чала постепенно нарастает, а затем, по мере сгорания кокса, пони-
жается. При заброске новой порции топлива в топку температура в
ней сначала довольно резко понижается, а затем опять начинает
постепенно возрастать. Такая неравномерная работа топки вызывает
колебания давления пара в котле, что, конечно, вредно отража(ется
на работе машины. Поэтому кочегар должен стремиться к тому» что-
310 *
бы колебания температуры в топке, а следовательно, и давления
пара в котле, свести к минимуму.
При хорошей работе кочегара давление пара не должно коле-
баться больше, чем на */2 атмосферы. Для того, чтобы эТого добить-
ся, нужно при обслуживании топки выполнять два основных усло-
вия: во-первых, во-время забрасывать в топку топливо и, во-вторых,
во-время чистить ее. Первое условие необходимо соблюдать пото-
му, что при подаче в топку холодного угля температура в ней по-
низится. Поэтому, если топливо забросить в топку преждевременно,
когда ранее заброшенное топливо еще только разгорается и темпе-
ратура в ней еще далека от своей наибольшей величины, рост тем-
пературы приостановится, не достигнув своей наибольшей вели-
чины.
Если топливо, забросить в топку поздно, когда ранее заброшен-
ная порция его уже начала прогорать и (температура в топке сни-
жаться, то это вызовет еще более сильное падение температуры, а
следовательно, и давления пара.
Чтобы можно было держать пар «на марке» без больших коле-
баний давления его, топливо нужно забрасывать в топку в тот мо-
мент, когда ранее заброшенная порция его уже хорошо разгорелась.
В это время температура в топке достигает наибольшей своей ве-
личины, так же, как и количество выделяемой в топке теплоты. При
этом заброс новой порции топлива мало отразится на ее работе.
Забрасывать уголь нужно по три-пять лопат. При загрузке топки
ее дверцу приходится держать открытой, вследствие чего в топку
поступает много холодного воздуха. В огнетрубных котлах этот
воздух, соприкасаясь с нагретыми стенками топки и трубной доски,
вредно действует на их швы и может вызвать течь как в этих швах,
/так и в местах развальцовки дымогарных трубок. Котел, как иногда
говорят, «простуживается». Чтобы избежать этого, топливо следует
забрасывать в топку, по возможности, быстрее.
В холодное время года (весной и осенью) во время чистки топок
нужно закрывать входные двери и иллюминаторы в кочегарных
отделениях, чтобы в кочегарку не проникал холодный воздух.
Необходимость своевременной чистки топки вызывается тем, что
при сгорании каменного угля в топке остается зола и шлак. Эти ос-
татки частично проваливаются через прозоры в колосниковой ре-
шетке в поддувало, а частично остаются на колосниковой решет-
ке. Каждая последующая порция угля, забрасываемого в топку, ло-
жится на слой образовавшегося в ней шлака, являющегося как бы
шлаковой подушкой, и, сгорая, увеличивает ее толщину. Пока тол-
щина этой подушки небольшая, воздух проходит через нее хорошо.
С каждой новой порцией угля, заброшенного в топку, слой шлака
на колосниковой решетке увеличивается, и проход воздуха через
нее становится все более и более затруднительным. Кроме того,
шлак спекающихся каменных углей плавится от высокой температу-
ры и заливает прозор, что еще больше затрудняет доступ воздуха в
топку. Залитые прозоры вредны не только этим. Воздух, поступаю-
щий в топку из поддувала, проходя через прозоры колосниковой ре-
111
шетки, охлаждает колосники и тем самым предохраняет их от про-
горания. Через залитый же прозор воздух пройти, конечно, не мо-
жет, и поэтому колосники в этом месте, подвергаясь действию высо-
кой температуры горящего кокса и не охлаждаясь воздухом, сильно
нагреваются и могут перегореть. Появление таких прозоров легко
обнаружить по цвету. В нормально работающей колосниковой ре-
шетке все прозоры светятся ровным красноватым светом, залитые
же прозоры бывают темными.
Когда залитых прозоров мало, их подрезают снизу резаком. По-
мере накопления в топке шлака количество темных прозоров увели-
чивается, и прорезание их уже мало достигает цели. Тогда приходит-
ся прибегать к подламыванию шлакового слоя. Для этого открыва-
ют топочную дверцу и, действуя ломом, как рычагом, приподнима-
ют слой шлака, разламывая его. Таким образом, сплошная масса
шлака разделяемся на отдельные куски, между которыми образуют-
ся' проходы для воздуха.
Следует, однако, иметь в виду, что хотя подламывание и улучша-
ет подвод воздуха в топки, но вместе с тем приносит и вред. Во
время подламывания через колосниковую решетку и через открытую
топочную дверцу в тбпку входит много холодного воздуха, что мо-
жет вызвать простуду котла. Поэтому к подламыванию нужно при-
бегать возможно реже.
Когда в топке накапливается много шлака, приходится ее
чистить. Эта очень ответственная работа, требующая от кочегара
большого умения. Выполняется она следующим образом: перед
чисткой топка пускается на прогар (т. е. очередная заброска топли-
ва не производится), так как это облегчает чистку топки. Необходи-
мо отметить, что при чистке топки в нее поступает через открытую
топочную дверцу много холодного воздуха, который охлаждает
топку. Поэтому пускать топку на прогар перед чисткой можно толь-
ко при хорошем угле, когда в ней много жара. При плохом, низко-
калорийном топливе перед чисткой топку на прогар пускать нельзя»
а нужно накопить в ней больше жара, т. е. забрасывать топливо в
нее чаще, иначе после чистки она может заглохнуть.
Перед чисткой топки котел подпитывают до уровня немного
выше нормального, давление пара при этом держат «на марке». К
топке подгребают уголь и подготавливают необходимый инструмент.
Перед самой чисткой и во время ее питание котла прекращают и за-
крывают поддувальные дверцы. Затем открывают топочную дверцу»
весь уголь с одной стороны колосниковой решетки сгребают на дру-
гую сторону. Обнажившийся шлак подламывают ломом и при помо-
щи гребка выгребают из топки на елань котельного отделения.
После этого оставшийся в топке уголь сгребают на очищенную сто-
рону решетки и таким же образом подламывают и удаляют шлак с
другой стороны топки. Затем разгребают жар по всей решетке, за-
брасывают в топку свежую порцию угля, закрывают топочную двер-
цу и выгребают шлак из поддувала. Из раскаленного шлака вы-
деляется газ, содержащий серу и разъедающий металл, поэтому
скопившийся на еланях шлак после чистки /топки отгребают дальше
от котла, заливают водой и выбрасывают за борт.
Всю работу по чистке следует выполнять, по возможности, быст-
рее, так как длительная чистка, как уже говорилось, может вызвать
течь в швах. Кроме того, во время чистки топка не работает, в
результате чего уменьшается парообразование и понижается давление
пара в котле. Поэтому в двух- и трехтопочных котлах в чистке одно-
временно может находиться только одна топка. В это время в дру-
гие топки следует увеличивать подачу 'топлива, чтобы усилить в них
горение, т. е. форсировать их работу.
Из сказанного о работе топки видно, насколько важно для рав-
номерной работы котла своевременно чистить ее. Если топку чистить
часто, то в нее будет попадать много холодного воздуха, что может
вредно отразиться на котельных швах. Если же топку чистить редко,
то в ней скопится значительное количество шлака и на чистку по-
требуется много времени.)
Кроме того, если к началу чистки температура в топке из-за
большого количества шлака и ухудшения горения стала уже пони-
жаться, то при чистке и после подачи новой порции топлива она по-
низится еще больше, что ухудшит горение и вызовет дальнейшее по-
нижение давления пара.
Практикой установлено, что при угле среднего качества
топку нужно чистить через каждые 6—8 часов в течение 10—
15 минут.
Итак, для равномерности работы парового котла нужно своевре-
менно забрасывать в топку топливо и своевременно ее чистить. Если
длиннопламенные (жирные) угли забрасывать в топку так, что све-
жее (топливо закроет весь горящий слой, кокса, то температура в
топке заметно понизится, вследствие чего летучие будут сгорать
плохо. Поэтому при длиннопламенных углях рекомендуется при по-
даче новой порции топлива горящий кокс в топке немного отгребать
назад к боровку, а свежее топливо забрасывать так, чтобы около то-
почной дверцы образовывалась горка. При этом под горкой остается
мало жару и летучие будут выходить из нее постепенно, что облег-
чит их сжигание, так как выделившиеся из этой кучки летучие будут
двигаться вдоль топки к боровку над раскаленным слоем топлива, а
потому хорошо сгорать. Лишь после того, как выход летучих пре-
кратится, свежезаброшенное топливо разгребают ровным слоем по
всей колосниковой решетке.
Так как выход летучих бывает наиболее сильным в первые мо-
менты после заброски топлива в топку, то в это время требуется по-
давать больше воздуха, т. е. усиливать тягу или дутье.
В короткопламенных (тощих) углях летучих содержится мало,
вследствие чего горение в основном происходит не в топочном про-
странстве, а в слое топлива; поэтому для горения такого топлива
температура в топке особого значения не имеет. Тощий уголь сразу
разгребают лопатой ровным слоем по всей колосниковой решетке,
начиная с задней ее части.
В. А. Кузовлев.
ИЗ
Мелкий спекающийся уголь перед заброской в топку нужно сма-
чивать водой. При этом кусочки угля слипнутся, а после испарения
влаги, когда температура его поднимется, он будет спекаться в
крупные куски,' что уменьшает унос мелких кусочков угля в огне-
вую камеру, дымогарные трубки и дымники.
Неспекающийся уголь смачивать бесполезно, так как после ис-
парения влаги мелкие кусочки его, не спекаясь между собой, все
равно будут уноситься из топки.
Кочегар должен следить за тем, чтобы слой горящего угля был
одинаков по всей решетке, иначе в местах с более тонким слоем
кокса и шлака воздуха будет проходить больше, а в местах с более
толстым слоем — меньше. При этом в одном месте топки будет боль-
шой избытой воздуха, а в Другом — недостаток его. Кроме того, в
местах', где слой угля меньше, появятся прогары, обнаруживаемые
по темным пятнам на поверхности слоя горящего топлива.
Как излишек, так и недостаток воздуха в топке вредны по при-
чинам, которые были пояснены раньше. Чтобы не получилось ни
того, ни другого, нужно следить за тем, чтобы пламя в топке было
яркокрасного цвета, а дым — светлосерого. Темнокрасное пламя и
черная окраска дыма указывают на недостаток воздуха в топке. При
большом избытке воздуха из трубы идет бесцветный дым.
Работа топки должна находиться в полном соответствии с рабо-
той главной паровой машины. Чем большую мощность развивает
машина, тем больше расход пара и топлива. При остановке машины
расход пара вообще прекращается или сильно уменьшается, а сле-
довательно, должна прекратиться или значительно уменьшиться и
работа топки. При мазутном отоплении увеличить, уменьшить или
даже совсем прекратить работу котла можно очень просто и быстро,
регулируя подачу пара и мазута форсункой.
При каменном угле быстро изменять режим топки нельзя. На-
пример, нельзя сразу прекратить ее работу, так как для этого по-
требовалось бы выгрести из топки весь жар, а это может вызвать
простуду котла в результате поступления в топку больших масс хо-
лодного воздуха. Жар выгребают лишь в исключительных случаях,
о которых будет сказано дальше. Обычно же, чтобы заглушить топ-
ку, прекращают заброс топлива и подачу пара на дутье или сифон,
прикрывают поддувало и регистр в дымовой трубе. При этом посте-
пенно уменьшается и количество вырабатываемого котлом
пара.
Еще больше времени требуется для того, чтобы увеличить паро-
производительность котла. Для этого нужно чаще забрасывать
уголь в топку, следя при этом за тем, чтобы перед каждой загруз-
кой ранее заброшенный в топку, уголь успевал бы разгореться.
Вследствие этих особенностей обслуживания угольной топки ко-
чегар должен быть’ заблаговременно предупрежден сигналом (на-
пример, звонком) о готовящемся изменении режима работы главной
паровой машины, чтобы иметь время подготовить к этому паровой
котел.
114 '
§ 50. ОСОБЕННОСТИ РАЗВЕДЕНИЯ ОГНЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
антрацитовой топки
Антрацит, как известно, содержит мало летучих и поэтому с Тру-
дом разжигается, а при понижении температуры легко гаснет. Эти
свойства требуют особых способов розжига его и сжигания.
Для разведения огня в антрацитовой топке в ней выкладывают
клетку дров и обкладывают ее кусками каменного угля с большим
содержанием летучих, т. е. длиннопламенного (жирного). Это облег-
чает разведение огня, так как жирный уголь загорается легче, чем
антрацит. После того как каменный уголь разгорится, его разравни-
вают по колосниковой решетке и подбрасывают в топку еще не-
сколько лопат такого же угля, давая ему возможность разгореться.
После этого забрасывают в топку антрацит, распределяя его ров-
ным слоем по колосниковой решетке.
Как уже отмечалось, горение антрацита происходит в самом слое,
который должен иметь высокую температуру, необходимую для го-
рения. Поэтому под слоем горящего антрацита должен находиться
достаточный слой раскаленного шлака. Следовательно, шлаковый
слой нельзя подламывать и даже подрезать, так как куски антраг
цита могут в некоторых местах оказаться между кусками шлака,
непосредственно на колосниковой решетке. Под этими кусками ан-
трацита жара не будет, и они не загорятся.
Недопустимость подламывания шлакового слоя является первой
особенностью ухода за антрацитовой топкой. Второй особенностью
является способ устранения прогаров на колосниковой решетке. При
спекающихся каменных углях для ликвидации прогара на прогорев-
шее место нужно набросать уголь, который загорится от температу-
ры шлакового слоя. Для воспламенения же антрацита температур#
шлакового слоя недостаточна, поэтому для ликвидации прогара в
антрацитовой топке на прогоревшее место сначала необходимо осто-
рожно нагрести горящий антрацит (не обнажая при этом слой шла-
ка) и только после этого забросать мебто прогара свежим антраци-
том. Прогары образуются там, где слой топлива оказывается мень-
ше, чем в других местах колосниковой решетки, поэтому нужно,
чтобы в топке был ровный слой антрацита толщиной от 60 до
180 мм, в зависимости от величины кусков антрацита. Для этого ан-
трацит следует забрасывать ровным слоем по всей колосниковой
решетке, по три-пять лопат, в тот момент, когда ранее заброшенное
топливо уже хорошо разгорелось и температура в топке стала наи-
большей. Первые лопаты 'лучше забрасывать на переднюю часть
колосниковой решетки, так как антрацит загорается не сразу. При
этом лучше видна задняя часть решетки.
Третья особенность ухода за антрацитовой топкой заключается в
том, что при сжигании антрацита даже при недостатке воздуха вы-
деляется бесцветный дым. Поэтому регулировать подачу воздуха в
антрацитовую топку можно только по цвету пламени горящего ан-
трацита. При хорошем сжигании антрацита цвет пламени светло-
8* 115
желтый. Темное пламя указывает на недостаточную подачу воздуха
в топку.
Антрацит плохо горит при естественной тяге, поэтому антрацито-
вые топки всегда устраивают с дутьем. По мере увеличения в топке
шлакового слоя сопротивление его проходу воздуха увеличивается.
Поэтому после чистки то^ки дутье или тяга должны постепенно уве-
личиваться, но так, чтобы в топке было разрежение, ц не избыток
давления. Перед чисткой дутье нужно выключать, так как хотя в-
топке и поддерживается разрежение, но оно так невелико, что при
открывании топочных дверец может произойти выброс пламени из
топки наружу. Кроме того, при выключении дутья уменьшается
количество холодного воздуха, поступающего в топку.
Чистить топку следует тогда, когда сопротивление шлакового
слоя проходу воздуха возрастет настолько, что держать пар «на
марке» становится затруднительным. Чистить антрацитовую топку
слишком часто или, наоборот, редко вредно по тем же причинам,
что и каменноугольную топку. Следует отметить, что вследствие ма-
лого живого сечения колосниковых решеток при сжигании антра-
цита через них меньше проваливается шлака и золы, в топке они
накапливаются быстрее, чем при каменном угле. Антрацитовую топ-
ку чистят через 5 — 6 часов, затрачивая на это, так же как и при
каменном угле, 10—15 минут. Так как антрацит плохо разгорается,
перед чисткой топки рекомендуется накопить в ней больше жара,
иначе после чистки топка может заглохнуть. Антрацитовую-
топку чистят таким же способом, как и топку, работающую на ка-
менном угле.
§ 51. РАЗВЕДЕНИЕ ОГНЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ДРОВЯНОЙ ТОПКИ
Дровяная топка может быть колосниковой или, в огнетрубных
котлах, фартучной. В обоих случаях уход за топкой одинаков. Для
удобства обслуживания топки длина поленьев должна быть не
больше одного метра, а толщина—не больше 130—150 мм.
Кочегарный инструмент, необходимый для обслуживания дровя-
ной топки, состоит из кочерги и гребка. Кочерга служит для разрав-
нивания и проталкивания дров в топке, а гребок—для выгребания
золы из зольника.
Для розжига дрова укладывают на передней части колосниковой
решетки (или на фартуке) и поджигают. После того как они раз-
горятся, их сдвигают на заднюю часть колосниковой решетки (если
имеется фартук, то в топку), а в переднюю часть ее закладывают
новую порцию дров. Таким образом, дрова в топке, расположены в
два ряда: в передней и в задней ее частях. Дрова содержат много ле-
тучих, для сжигания которых нуж'но свободное топочное пространст-
во большого объема. Однако объем топок огнетрубных котлов обыч-
но недостаточен для того, чтобы в нем могло гореть необходимое ко-
личество дров и оставался бы свободный объем для догорания лету-
чих. Поэтому, чтобы в такой топке все же могло выделяться доста-
точное количество теплоты, дрова приходится закладывать в зад-
116
нюю часть ее, так же как и в переднюю,—плотно, полено к полену.
Тогда летучие будут догорать в огневой камере, а частично даже
в дымогарных трубках.
Большое количество плотно уложенных дров в топке создает на-
столько большое сопротивление для прохода воздуха, необходимого
для горения, что естественной тяги в большинстве случаев оказы-
вается недостаточно. Поэтому дровяные топки обычно устраивают с
искусственной тягой, создаваемой паровым сифоном, установлен-
ным в дымовой трубе.
Уход за дровяной топкой сводится к своевременной загрузке ее
и наблюдению за процессом горения по цвету дыма, выходящего из
дымовой трубы, и по цвету пламени. При хорошем сгорании из тру-
бы идет светлосерый дым, а пламя при этом бывает светложелтым и
длинным. При недостатке воздуха в топке дым становится черным,
и пламя — темнокрасного цвета. Бесцветный дым и очень светлое и
короткое пламя указывают на избыток воздуха в топке.
Так как в дровах содержится много летучих, то после загрузки
топки в нее приходится подавать большое количество воздуха, т. е.
усиливать тягу. Затем, по мере прогорания дров, летучих выделяет-
ся меньше, вЪздуха требуется тоже меньше, и сила тяги должна
уменьшаться. Сильно уменьшать тягу следует и при загрузке дров,
чтобы холодного воздуха через открытую топочную дверцу в топку
поступало как можно меньше.
При регулировании силы тяги необходимо помнить, что на паро-
вой сифон расходуется около 10—12% всего количества пара, выра-
батываемого котлом. Поэтому в целях экономии для усиления тяги
нужно прежде всего открыть заслонки в дымовой трубе и подду-
вальной дверце и только, если э»то окажется недостаточным, усилить
работу паросифона. Для уменьшения тяги нужно, наоборот, сначала
уменьшить количество пара, подводимого к сифону. При работе
топки наиболее высокая температура бывает в задней ее части, по-
этому второй ряд дров выгорает быстрее, чем первый. От скорости
выгорания дров второго ряда зависит время очередной загрузки
топки. Так как из-за первого ряда дров в топке второй ряд их бы-
вает не виден, время очередной загрузки устанавливают опытным
путем, учитывая качество дров, особенности устройства топки и
степень форсировки работы котла. Загружать топку дровами следу-
ет небольшими порциями, не допуская прогорания дров. Топочные
дверцы нужно открывать на короткое время. Если котел имеет не-
сколько топок, то загружать их дровами нужно поочередно.
При горении дров между, ними образуются пустоты, поэтому
перед загрузкой топки дрова нужно прошуровать кочергой, про-
толкнуть их кочергой из первого ряда во второй, выровнять и уже
после этого забрасывать в топку дрова, укладывая их, по возмож-
ности, плотнее. Более крупные и сырые поленья нужно забрасывать
в заднюю часть топки. Вообще же такие дрова лучше использовать
на стоянках или когда котел должен работать без форсировки.
При сгорании дров получается не шлак, а зола, которая легко
проваливается через прозоры в колосниковой решетке или фартуке,
117
скапливаясь в зольнике, откуда ее время от времени выгребают
гребком. При фартучной топке золу нужно также выгребать из зад-
ней части топки через зазор между нижним краем фартука и стенкой
топки.
Горящие в топке дрова содержат большое количество теплоты»
поэтому, так же как и при угольном отоплении, кочегар должен
быть заблаговременно предупрежден о готовящемся изменении ре-
жима работы машины, чтобы своевременно подготовить к этому
топку.
контрольные; вопросы
1. Какие операции нужно произвести, приступая к разведению огня в
мазутной топке?
2. Как нужно регулировать работу форсунки?
3. Как разводится огонь в угольной топке?
4. В чем заключается обслуживание угольной топки?
5. Какие инструменты применяются при обслуживании угольной топки
и каково назначение каждого из них?
6. Когда нужно приступать к прорезанию прозоров в колосниковой
решетке?
7. Какой вред приносит подламывание шлакового слоя на колоснико-
вой решетке и почему все-таки к нему приходится прибегать?
8. Как нужно чистить угольную топку?
9. Как определяют, когда нужно приступить к чистке угольной топки?
10. Как нужно производить заброску в топку жирных (длиннопламен-
ных) и тощих (короткопламенных) углей?
11. Почему нельзя, подламывать шлаковый слой при работе на антра-
ците?
12. Как определяется излишек или недостаток воздуха в топке при ра-
боте на антраците?
13. В каких случаях топку приходится чистить чаще: при антраците
или при каменном угле и почему?
14. Как определяется излишек или недостаток воздуха в топке при ра-
боте на дровах?
15. Почему при загрузке работающий дровяной топки огнетрубного
котла дрова приходится укладывать в ней плотно, полено к полену, хотя
известно, что они горят длинным пламенем и поэтому для их сгорания тре-
буется большой свободный объем топки?
Глава XII
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОТЛА ВО ВРЕМЯ ЕГО ДЕЙСТВИЯ
§ 52. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ В КОТЛЕ
Во время работы котла кочегар, кроме ведения огня, должен
внимательно наблюдать за уровнем воды и давлением пара.
За уровнем воды в котле нужно следить по водоуказательным:
приборам и только при их неисправности — по водопробным кра-
нам. Признаком исправной работы водоуказательного прибора
служит легкое колебание уровня воды в стекле. Если уровень воды
в стекле начал сильно колебаться, значит произошло вскипание воды
в Котле. Явление вскипания состоит в том, что во всей массе воды в
118
котле начинается интенсивное парообразование. Большие клубы па-
ра, вырываясь из массы кипящей воды, заставляют ее сильно бур-
лить. Паровое пространство заполняется частицами воды, которые
могут устремиться вместе с паром через стопорный клапан в паро-
провод и в цилиндры паровой машины, производя в них сильные
удары. Кроме того, при сильном бурлении трудно следить за уров-
нем воды в котле и ее можно упустить. Чтобы устранить вскипание,
следует прикрыть главный стопорный клапан и уменьшить в топке
горение, а также и питание котла. Когда вода в котле успокоится,
нужно постепенно открывать этот клапан, одновременно увеличи-
вая горение в топке и питание котла.
О вскипании воды в котле кочегар должен немедленно известить
своего вахтенного начальника.
Если уровень в стекле стал неподвижен, значит одно из входных
отверстий водоуказательного прибора или оба они засорились на-
кипью, грязью и т. д. В этом случае показания его, конечно, уже не
могут быть правильными. Водоуказательный прибор может показы-
вать неверный уровень воды такжё и в случае пропаривания, когда
имеется утечка воды или пара в рамке прибора или в его кранах.
Если водоуказательный прибор начал пропаривать, ил и возникло
опасение, что засорились его каналы, нужно постараться его испра-
вить, не останавливая котла. Засорение водоуказательного прибора
проще всего устранить продуванием. При этом открывают нижний
продувочный кран (см. рис. 37), а затем закрывают один за другим
водяной и паровой краны. При указанной очередности закрытия
этих кранов сначала будет продуваться паровой кран, а потом водя-
ной. При перекрывании этих кранов необходимо следить за тем,
чтобы во время продувания какой-нибудь из них был открыт. Если
оба крана будут закрыты, то наружный воздух может проникнуть
в стекло и охладить его. Когда после этого в прибор снова будет
пущен пар или вода, стекло может лопнуть от перемены температу-
ры. Стекло может лопнуть также и при резком открытии парового
или водяного кранов, от удара пара и в особенности воды.
Заканчивая продувание, нужно открыть паровой и водяной кра-
ны и закрыть продувочный (нижний) кран. Если после этого уро-
вень воды в водомерном стекле быстро поднимется до уровня воды
в котле и будет колебаться, значит оба канала водоуказательного
прибора прочищены хорошо. Если же после продувания вода в
стекле поднимется медленно, значит засорение водяного и парового
каналов не устранено. Тогда водоуказательный прибор нужно про-
чистить, что можно сделать и во время работы котла. Для этого
следует отвернуть пробку 9 (см. рис. 37) и железной проволокой
прочистить канал. Проволока должна быть изогнута под углом,
чтобы вырывающаяся из прочищаемого канала струя пара или го-
рячей воды, не причинила ожога. Перед прочисткой следует на-
девать рукавицы.
Чтобы предупредить засорение водоуказательного прибора, не-
обходимо продувать его не реже двух раз за вахту. Во время про-
дувания или прочцстки водоуказательного прибора за уровнем во-
119
ды в котле наблюдают по другому водоуказательному прибору.
Если показания и этого прибора вызывают сомнения, то уровень
воды проверяют по водопробным кранам. Если уровень воды в кот-
ле не вышел из допустимых пределов, то через верхний кран дол-
жен идти пар, а через нижний—вода. Следует иметь в виду, что во-
да при выходе наружу сейчас же превращается в пар. Поэтому на-
до уметь определить наличие воды в струе пара, образующегося
при выходе ее из нижнего водопробного крана.
Если все приборы, по которым можно определить уровень воды,
вышли из строя, то работу котла нужно немедленно прекратить.
При большом понижении уровня воды, когда в водоуказатель-
ном стекле его уже не видно; т. е. когда вода упущена, потолок
огневой камеры может обнажиться и поэтому раскалиться. В этом
случае требуется немедленно прекратить питание котла, так как хо-
лодная вода, попав на раскаленный потолок, может вызва*гь в нем
трещину. Прекратив питание, нужно отъединить котел от других
котлов, закрыть поддувало и выгрести жар из топки котла, потер-
певшего аварию. Удаленный из топки жар следует отгрести от.
котла и залить водой. Заливать жар в топке нельзя, так как это
может вызвать появление трещины в ее стенках. При обнажении
потолка огневой камеры должна выплавиться легкоплавкая проб-
ка. Обнаружить это можно по сильному шуму в топке, создаваемо-
му с’труей пара, выходящего через отверстие в пробке. Иногда эта
струя пара выбрасывает из топки пламя. При выплавлении пробки
нужно также немедленно выгрести жар из топки и принять меры
к уменьшению давления пара/в котле, срабатывая пар на машину
и выпуская его через открытый для этого предохранительный
клапан.
Принимая все эти меры, кочегар должен немедленно уведомить
о происшествии вахтенного помощника механика или механика.
Следует, однако, иметь в виду, что особенно надеяться на лег-
коплавкие пробки нельзя по двум причинам. Во-первых, эта пробка
дает сигнал только тогда, когда вода уже упущена, т. е., когда
котлу грозит авария. Во-вторых, при работе котла пробка покры-
вается снизу сажей, которая вследствие плохой теплопроводности
защищает легкоплавкий сплав в пробке от действия огня, и поэтому
в нужный момёнт этот сплав может не выплавиться. Поэтому даже
при наличии легкоплавких пробок необходимо очень внимательно
следить за уровнем воды в котле.
Если уровень воды в водомерном стекле повысился больше, чем
на 3/4, значит котел перечитали. Такое положение недопустимо,
так как при высоком уровне воды в котле пар становится очень
влажным.
Питание котла на ходу производится, как известно, машинопита-
тельным насосом. Пуская насос в действие, нужно позаботиться о
том, чтобы был открыт питательный клапан на котле, иначе выход
из питательного трубопровода окажется закрытым и может про-
изойти авария этого трубопровода (прорыв прокладок или разрыв
самих труб).
120
Исправность работающего питательного клапана можно опреде-
лить на слух и на ощупь. В исправном питательном клапане бывает
слышен стук, происходящий после каждого нагнетательного хода
питательного насоса. В эти моменты получаются перерывы в подаче
воды в котел, а поэтому обратный клапан садится на свое гнездо,
производя при этом легкий удар.
При питании котла инжектором корпус его может разогреться
вследствие высокой температуры питательной воды или из-за того,
что при пуске инжектора в него подали много пара. В результате
этого пар в нем будет плохо конденсироваться и инжектор переста-
нет работать. В таких случаях рекомендуется окатить его холодной
водой или обложйть кусками обтирки, смоченными в холодной во-
де, после чего возобновить его пуск.
§ 53. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ДАВЛЕНИЕМ ПАРА В КОТЛЕ,
ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯМИ И ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЯМИ
Наблюдая за давлением пара, кочегар должен стремиться к то-
му, чтобы стрелка манометра все время стояла на красной черте,
т. е., чтобы пар был «на марке». Ни в коем случае нельзя допускать,
чтобы стрелка манометра переходила за красную черту, так как по-
вышение давления в котле выше допустимого вызывает усиленный
износ котла, сокращает срок его службы и, кроме того,' может при-
вести к тяжелой аварии.
При работе котла нижняя поверхность тарелки предохранитель-
ного клапана и его седло покрываются накипью, вследствие чего
клапан может «прикипеть» и в нужный момент не открыться.
Чтобы этого не случилось, следует не реже одного раза за вахту
приподнимать тарелку клапана, таким образом продувая его. Кро-
ме того, тарелку клапана следует периодически поворачивать за вы-
ступающий конец штока.
Если давление пара повысится выше допустимого, то состояние
котла является аварийным. В этом случае кочегар должен немед-
ленно сообщить о происшествии своему вахтенному начальнику, а
сам, не теряя времени, заглушить топку, т. е. закрыть топочные и
поддувальные дверцы и пустить ее на прогар (при мазутном отоп-
лении—выключить форсунку), открыть предохранительный клапан,
усилить питание котла и ждать указаний вахтенного начальника.
Наблюдение за пароперегревателем во время работы котла сво-
дится к поддержанию необходимой температуры перегретого пара.
При уменьшении расхода пара и в особенности при внезапной оста-
новке машины температура перегрева может сильно повыситься.
Для предупреждения этого нужно увеличить проток пара через па-
роперегреватель. Это можно сделать, увеличив расход пара на
вспомогательные механизмы или, в крайнем случае, продувая паро-
перегреватель, что, однако, вызываем непроизводительную трату
пара.
Уход за поверхностными водоподогревателями сводится к тому,
чтобы не допускать скопления конденсата в корпусе водояодогре-
121
вателя. Если это случится, то нижние ряды трубок окажутся в воде
(конденсате), не будут обогреваться паром, и подогрев воды ухуд-
шится. Наличие конденсата определяют, открывая спускной краник„
установленный в нижней части водоподогревателя. Если конденсат
отводится за борт, то нужно наблюдать за количеством конденсата,
выходящего из трубки, отводящей его за борт. В исправном водо-
подогревателе конденсат идет из этой трубы тонкой струей. Если
же струя воды становится сильной, значит в трубках водоподогре-
вателя имеется течь и питательная вода проникает в корпус водо-
подогревателя, смешиваясь с конденсатом. В этом случае необхо-
димо выключить водоподогреватель для ремонта.
Трубки водоподогревателя следует периодически очищать с
внутренней стороны от ила и песка, осаждаемых забортной пита-
тельной водой, а с внешней стороны—от масла. Последнее попадает
в водоподогреватель вместе с паром, отработавшим во вспомога-
тельных механизмах. Масло, покрывая трубки водоподогревателя,
значительно ухудшает передачу теплоты от пара к питательной воде.
Поэтому следует не допускать обильной смазки паровых цилиндров
вспомогательных механизмов и при ремонте водоподогревателя
очень тщательно очищать его трубки от масла.
§ 54. ПРЕКРАЩЕНИЕ РАБОТЫ КОТЛА
Прекращение работы котла или, как говорят, остановка его мо-
жет быть вызвана остановкой парохода, например, для производ-
ства ремонта или котлоочистки, о которой будет сказано ниже, при'
привале к пристани и т. д. В таких случаях кочегара заблаговре-
менно предупреждают о предстоящем прекращении работы котла.
Такое предупреждение важно при работе котла на твердом топли-
ве и особенно на дровах, как это уже отмечалось выше.
Котел останавливают также в тех случаях, когда продолжение
его работы грозит аварией, например, при большом упуске воды в
огнетрубных котлах, когда есть опасение, что обнажился потолок
огневой камеры, при выходе из строя всех водоуказательных при-
боров и манометров, появления выпучины. В этих случаях кочевар
должен немедленно принять меры к остановке котла, не ожидая
указаний механика или его помощника, а только известив их о про-
исшествии.
Приступая к остановке, котла, при которой не предполагается
удалять из него воду, производят верхнее и нижнее продувание
котла, после чего подпитывают его до наивысшего допустимого
уровня. Подачу топлива в топку прекращают, пуская ее на прогар.
Когда топка прогорит, топку чистят, а удаленное из нее топливо
заливают и выбрасывают за борт. При отоплении котла мазутом
выключают форсунки и прекращают подогрев мазута. Пар сраба-
тывают на вспомогательные механизмы.
Если котел огнетрубный, надо дать ему возможность медленно
остыть. Быстрое остывание такого ’ котла вредно тем, что при этом
получается неравномерное охлаждение его и появляются большие
122
напряжения в материале и в соединениях котла. Поэтому топочные
и поддувальные дверцы держат первое время закрытыми, чтобы в
дымоходах котла не получился сквозняк; их можно открыть только
тогда, когда температура котла понизится до 60—70°.
Приступая к остановке котла, во время которой вода из него-
должна быть спущена, пускают топку на прогар. После того как-
топливо прогорит, его выгребают из топки, заливают водой и уда-
ляют за борт, делают верхнее продувание и подпитывают котел до
уровня выше рабочего. Пар срабатывают на вспомогательные ме-
ханизмы или травят его через предохранительный клапан. После
того как давление пара в котле понизится до 2 ат, через нижний
продувательный кран выдувают всю воду. При этом нужно следить
за тем;, чтобы этот кран был во-время закрыт, иначе в котел попа-
дет холодная забортная вода. Спустив воду, дают котлу остыть
до 60-^70°, затем при помощи предохранительного клапана или во-
допробного крана проверяют, не осталось ли в котле пара. Только
после этого можно открыть топочную дверцу или дымовой регистр,
а также какой-нибудь из лазов, но только один. Иначе внутри кот-
ла может получиться сквозняк и неравномерное охлаждение его.
При выдувании воды котел очень быстро остывает. Чтобы котел
при этом не был поврежден, установлены для этого минимальные-
сроки остывания огнетрубных котлов. Эти сроки колеблются, в за-
висимости от размеров котла, от 6 до 20 часов. Время остывания
водотрубных котлов не ограничивается, хотя останавливают их в
таком же порядке, как и в огнетрубных.
При экстренной остановке котла кочегар должен, не теряя вре-
мени, выгрести из топки весь жар. Ни в коем случае не разрешает-
ся заливать топливо в топке, так как это может вызвать трещины
в ее стенках. Дальнейшие действия по предупреждению аварии за-
висят от причины, вызвавшей остановку котла.
При постановке парохода на зимний судоремонт необходимо при-
менять особые Mepii к сохранению ко^гла на этот период. Для этого
котел выщелачивают, чтобы с его внутренней поверхности удалить
накипь и грязь. Для выщелачивания котел охлаждают, как это бы-
ло описано, доведя уровень воды в нем на 10—20 мм выше рабоче-
го. Затем через верхний лаз в него заливают щелочь для разрыхле-
ния накипи. В качестве щелочи можно применять кальцинирован-
ную соду, которую вводя’т в котел из расчета 10—20 кг на 1 т воды.
Предварительно соду следует развести в пятикратном объеме воды.
После введения в котел разрыхлителя накипи разводят огонь в
топке и поднимают давление до 1,5—2 ат. В таком состоянии ко-
тел держат, в зависимости от толщины слоя накипи, в течение
20—24 часов. В течение этого времени производят верхнее проду-
вание котла, чтобы удалить из него плавающие в воде масло и
грязь, так как иначе при спуске воды из котла после щелочения
масло и грязь по мере опускания уровня воды будут прилипать к.
стенкам котла. Полезно также во время щелочения усилить в ко(г-
ле циркуляцию воды, чтобы накипь лучше разрыхлялась. С этой;
целью давление пара изменяют в пределах до 2,5 ат и, делая верх-
123
нее продувание, подпитывают котел водой. После щелочения котлу
дают медленно остытщ спускают из него воду и хорошо вентили-
руют, для чего открывают лазы и горловины. После этого, спустив-
шись в котел, очищают его от грязи и разрыхленной накипи, обра-
тная особое внимание на труднодоступные места. После этого внут-
реннюю поверхность котла ппотиоают насухо тряпкой.
Для того, чтобы внутренняя поверхность не отсырела и не на-
чала ржаветь, внутри котла в разных местах ставят противни с не-
гашеной известью, а все отверстия в котле наглухо закрывают. Эта
известь поглощает из воздуха остатки влаги и, таким образом,
предохраняет .котел от ржавления. Через месяц известь в котле
рекомендуется сменить.
При производстве этих работ внутреннее пространство котла
освещают электрической лампочкой. Работая там, человек соприка-
сается с металлическими стенками котла, являющимися хорошими
проводниками электричества. Коснувшйсь какого-нибудь предмета,
находящегося под током и не изолированного, (например, электро-
шнура с поврежденной изоляцией), рабочий может получить серь-
езное поражение током. Поэтому при работах внутри котла разре-
шается пользоваться электролампочками, питающимися током с
напряжением не больше 12 в.
Поверхность котла со стороны огня должна быть также тща-
тельно очищена от сажи и золы, которые легко впитывают влагу из
воздуха, вызывая тем самым ржавление покрытых ими железных
листов. После очистки жаровые трубы, огневые камеры и трубные
•решетки рекомендуется протереть керосином и для предохранения
от ржавления покрасить суриком на олифе или олифой. Необходи-
мо также очистить от сажи и золы дымовые коробки и трубы. Вы-
годные отверстия дымовых труб следут закрыть крышками.
Отставшую или отсыревшую изоляцию котла снимают и возоб-
новляют весной, когда в котле разведены пары.
Манометры и другие измерительные приборы с котла должны
-быть сняты, отверстия в котле для них тщательно закрыты крыш-
ками, а сами приборы должны храниться в сухом отапливаемом
помещении.
Во время производства всех этих работ механик, должен внима-
тельно осмотреть котел как снаружи, так и изнутри, и записать в
ремонтную ведомость все обнаруженные при этом недостатки кот-
ла, чтобы устранить их во время зимнего судоремонта.
§ 55. ОБЯЗАННОСТИ ВАХТЕННОГО КОЧЕГАРА
Персонал, обслуживающий паровые котлы, в своей работе дол-
:жен строго руководствоваться «Правилами технической эксплуата-
ции судовых паровых котлов». В этих Правилах указывается, как
нужно вести горение в топках, чтобы при этом достигалась макси-
мальна'я экономия топлива и вместе с тем облегчался труд кочегара;
как следует вести наблюдение за работающим котлом, Чтобы под-
держивать необходимую паропроизводительность и давление’ пара
124
и вместе с тем, чтобы работа котла была безопасной; какие неисправ-
ности могут быть в работающем паровом котле, отчего они происхо-
дят и как их устранять. Кроме того, в «Правилах технической эксплу-
атации судовых паровых котлов» сказано также и о том, как дрджна
быть организована работа машинной команды и, в частности, како-
вы должны быть обязанности кочегара. Эти обязанности можно”
разбить на три группы: обязанности кочегара при приеме вахты, во
время несения вахты и при сдаче вахты.
Обязанности кочегара при приеме вахты. Вступая на вахту, ко-
чегар обязан:
1) убедиться в том, что котел находится в исправности, что в
нем не слышцо шума, происходящего от течи в котельных швах';
2) осмотреть через топочную дверцу внутренние поверхности на-
грева котла, чтобы убедиться, что на них нет выпучин или крас-
ных пятен, появляющихся в местах перегрева стенок котла;
3) проверить, исправно ли действуют оба питательные (невоз-
вратные) клапаны каждого котла и питательные приборы: насосы
и инжекаюры;
4) проверить давление пара в котле и исправность манометров-
путем их продувания в присутствии и с разрешения старшего по вах-
те, показания контрольных стрелок манометра, чтобы убедиться в
том, что давление пара не повышалось выше рабочего и материал
котла не испытывал опасных напряжений;
5) проверить уровень воды в котле и правильность показаний:
во^оуказательных приборов путем их продувания; продуть также
водопробные краны;
6) приподнять штоки предохранительных клапанов, чтобы убе-
диться в том, что они исправны;
7) проверить ощупыванием исправность (плотность) кранов
вер’хнего и нижнего продувания.
Если при приеме вахты кочегар обнаружит какую-нибудь неис-
правность котельной установки, он обязан немедленно довести об*
этом до сведения своего вахтенного начальника.
Принимая вахту, кочегар должен помнить, что он несет ответ-
ственность за повреждение котла и несчастные случаи, которые могут
произойти из-за его невнимательности или небрежности. Поэтому
вышеуказанные проверки кочегар должен выполнять тщательно, не
пропуская ни одной из их.
Обязанности кочегара на вахте. Во время несения вахты основ-
ными обязанностями кочегара являются ведение огня, а также на-
блюдение за уровнем воды в котле и давлением пара.
Кроме того, кочегар должен соблюдать следующие правила:
1) не отлучаться в продолжение всей вахты из котельного отде-
ления без разрешения вахтенного начальника. Это правило должно
строго соблюдаться не только во время хода судна, но и на стоян-
ке, когда котел находится под парами. Кочегар должен твердо пом-
нить, что котел под парами должен все время находиться под на-
блюдением;
125
2) не заниматься на вахте посторонними делами;
3) не допускать в котельное отделение посторонних лиц без раз-
решения механика или вахтенного начальника;
4) при пожаре или потоплении парохода кочегар имеет право
уйти со своего поста без разрешения капитана или механика только
в том случае, если его жизни угрожает непосредственная и серьез-
ная опасность и только после выполнения всех работ, которые долж-
ны быть произведены при аварии,, согласна «Правилам >гехнич|в-
ской эксплуатации судовых паровых котлов».
Во время аварий обычно требуется усиленный расход пара, так
как включаются добавочные потребители пара в виде паровых на-
сосов, служащих для подачи воды к пожарным брандспойтам или
для откачки ее из корпуса парохода за борт. Поэтому очень важно,
чтобы при такой аварии кочегар не растерялся и продолжал точно
и быстро выполнять распоряжение своего вахтенного начальника
или механика.
Кочегар должен помнить, что от его поведения во время аварии
зависит жизнь людей, находящихся на пароходе, и спасение са!мого
парохода.
Если вода появилась в котельном отделении, кочегар должен
известить об этом своего вахтенного начальника или механика. Ес-
ли уровень воды в котельном отделении повышается, то кочегар
должен поставить об этом в известность своего вахтенного началь-
ника, выгрести жар из топки, пустить в действие все питательные
прибор!»! и открыть предохранительный клапан, чтобы понизить дав-
ление пара. Все эти меры необходимы потому, что при попадании
холодной воды в работающую топку в ней может появиться тре-
щина.
Обязанности кочегара при сдаче вахты. При сдаче вахты кочегар
обязан:
1) произвести чистку топки и поддувала, выгрести^ по возмож-
ности, золу из-за боровка;
2) подготовить запас топлива перед котлом (при твердом топ-
ливе) или подкачать его в дежурный топливный ящик (при жидком
топливе);
3) разложить весь инструмент по местам;
4) прибрать котельное отделение;
5) поддерживать' давление пара «на марке» и нормальный уро-
вень воды в котле.
Кочегар, сдающий вахту, имеет право уйти из кочегарки только
после того, как на это будет получено разрешение от его вахтенного
начальника.
§ 56. ОЧЕРЕДНЫЕ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ
ИСПЫТАНИЯ РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Надзор за работающими речными пар'овыми котлами осуще-
ствляться инспекторами речного Регистра СССР путем освидетель-
ствования котлов через определенные промежутки времени. Соглас-
ие
но Правилам Регистра не реже одного раза в год должен произво-
диться наружный осмотр котла, не реже одного раза в два года —
внутренний осмотр котла и не реже одного раза в восемь лет —
гидравлическое испытание котла.
Наружный осмотр котла производится без предупреждения об
этом администрации судна. Во время этого осмотра обращается
внимание на внешнее состояние котла, состояние котельной арма-
туры: водоуказательных приборов, предохранительных клапанов
и т. д. Кроме того, проверяется знание кочегарами «Правил техниче-
ской эксплуатации судовых паровых котлов».
Перед внутренним осмотром котла производится его предвари-
тельная подготовка. Котел очищают от накипи и сажи. Кирпичную
выкладку в топке Котла разбирак/г и удаляют, так же как и колос-
ники. Изоляция котла снимается вдоль швов котла и у штуцеров
арматуры в местах подтеков. В общем проводятся такие работы,
которые дали бы возможность обследовать весь котел как изнутри,
так и снаружи. При этом осмотре проверяется, не образовались ли
в котле выпучины,' трещины, не происходит ли разъедания метал-
ла котла и т. д. При внутреннем осмотре котла особенное внимание
обращается на состояние тех частей котла, на которых были обна-
ружены ранее (хотя бы и исправленные впоследствии) выпучины,
разъедания металла и подобные недостатки.
Гидравлическое испытание проводят для того, чтобы проверить
прочность котла и плотность заклепочных швов. Для этого от кот-
ла отъединяются трубы, соединяющиеся с ним, кроме одной, через
которую нагнетают воду при испытании. На оставшиеся после этого
отверстия в котле ставят заглушки. Предохранительный клапан за-
клинивается. В котел ручным гидравлическим прессом накачивается
вода (холодная) до тех пор, пока в котле совсем не останется воз-
духа, т. е. пока вода не пойдет через открытый воздушный кран.
После этого воздушный кран закрывают и продолжают подкачи-
вать воду. Так как вода несжимаема, давление в котле очень бы-
стро поднимается. Согласно Правилам Регистра при гидравлических
испытаниях давление в котле должно подниматься на 5 ат выше
рабочего. Например, если рабочее давление равно 10 ат, то при
указанном испытании оно должно подниматься до 15 ат. В тех слу-
чаях, когда рабочее давление меньше 5 ат, давление в котле при
гидравлическом испытании должно равняться удвоенному рабочему
давлению. Так, например, если рабочее давление в котле равно 4 ат,
то При гидравлическом испытании оно должно доводиться до 8 ат.
Под повышенным давлением котел должен находиться 5 минут,
после чего давление в нем понижают до рабочего давления и произ-
водят осмотр котла, проверяя, не появились ли где-либо течь, выпу-
чины и другие подобные неисправности. Только при отсутствии этих
недостатков мож^о считать,, что котел успешно выдержал гидравли-
ческое испытание. Такие испытания являются наиболее надежным
средством проверки прочности котла и безопасности его работы, и в
то же время сами они являются безопасными. Если во время произ-
водства таких испытаний в котле и образуется трещина, то благо-
127
даря тому, что вода не расширяется, дело ограничивается тем, что
в первый момент из нее с силой брызнет струя воды, которая затем
будет спокойно вытекать
О каждом освидетельствовании котла инспектор Регистра делает
запись в котловую книгу, которая заводится на каждый ко-
тел при его постройке и ведется в течение всего периода службы
котла. Помимо только что указанных сведений, в котловую книгу
заносят основные данные котла: его тищ основные размеры, вели-
чину поверхности нагрева, разрешенное давление пара и другие све-
дения. К котловой книге должен быть приложен чертеж котла.
Котловая книга хранится у механика парохода и предъявляет-
ся им по требованию лиц, производящих обследования котельной
установки.
♦
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие операции и в каком порядке нужно производить при проду-
вании водоуказательных приборов?
2. Какие меры нужно принимать при упуске воды?
3. Почему нельзя заливать горящее топливо в топке или когда оно
удалено из топки, но лежит около котла?
4. Почему вредно перепитывать котел?
5. Что такое вскипание воды в котле, почему оно вредно и как устра-
няется?
6. Какие причины вызывают вскипание воды в котле?
7. Какие меры нужно принимать в случае, если давление пара в котле
превысило допустимое?
8. Как прекращается работа котла в случае, когда остановка заранее .
предусмотрена, и в случае, когда дальнейшая работа котла грозит аварией?
9. Как сохраняется котел в межнавигационный период?
10. Как кочегар принимает вахту?
11. Какие обязанности лежат на кочегаре при несении вахты?
12. Как кочегар сдает вахту?
13. В какие сроки и как производится гидравлическое испытание котлов?
Г ла в XIII
БОРЬБА С НАКИПЬЮ В КОТЛАХ
§ 57. ПРИМЕСИ, СОДЕРЖАЩИЕСЯ В ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЕ
Питательная вода речных паровых котлов является смесью за-
бортной речной воды и конденсата,, причем в случае применения
инжекционных конденсаторов содержание забортной воды в этой
смеси доходит до 90—93°/о-
Речная вода содержит различные примеси. Если такую воду на-
лить в стакан, то через некоторое время на дне его образуется оса-
док, состоящий из ила, песка и грязи, а сама вода станет прозрач-
ной. Такие примеси называются механическими.
Если отстоявшуюся воду осторожно перелить в другой сосуд и
выпарить или кипятить продолжительное время, то на стенках его
появится накипь. Следовательно, в воде, даже прозрачной, содер-
128
жатся примеси, которые выделяются при кипении. Такие примеси
называются химическими.
В состав химических примесей речной воды входит главным об-
разом известь. Чем больше в воде химических примесей, тем она
бывает жестче. Жесткость воды измеряется в так называемых гра-
дусах жесткости, которые представляют собой некоторую услов-
ную величину. Принятый у нас в СССР градус жесткости соответ-
ствует содержанию в одном литре воды 10 миллиграммов изве-
сти. Следовательно, если в одном литре воды содержится
50 миллиграммов извести, то жесткость этой воды равна 5 градусам
жесткости.
Степень жесткости воды характеризуется следующим числом
градусов:
Очень мягкая вода .... от 0 до 4 градусов жесткости
Мягкая вода . . 4 . 8
Вода средней жесткости . . . 8 „ 12
Жесткая вода • . 12 . 30
Очень жесткая вода . . . . выше 30 я
Жесткость воды в различных реках и озерах неодинакова.
Следует отметить, что жесткость воды в реках неодинакова и в
разные времена года.
Все примеси в питательной воде являются вредными для котлов.
Механические примеси вредны тем, что они загрязняют котловую
воду, а поэтому их приходится время от времени удалять из котла.
Кроме того, грязь и масло, плавая в верхних слоях воды, препят-
ствуют свободному выходу пара из нее и способствуют вскипанию.
Главный же вред от примёси масла в котловой воде заключается в
том, что оно прилипает к поверхности нагрева котла и весьма
сильно ухудшает теплопередачу от газов к воде. Как известно, мас-
ло проводит теплоту примерно в 500 раз хуже, чем сталь, другими
словами, слой масла толщиной 1 мм проводит теплоту так же, как
стальная плита толщиной полметра.
Химические примеси вредны главным образом тем, что они об-
разуют накипь. Кроме того, некоторые из них способствуют вски-
панию воды в котле. Накипь, как известно, ]тоже обладает плохой
теплопроводностью, поэтому, осаждаясь на поверхности нагрева
котла, она ухудшает передачу теплоты от топочных газов к котловой
воде и тем самым уменьшает парообразование. Чтобы при этих ус-
ловиях поддерживать необходимую паропроизводительность котла,
приходится сжигать в топке больше топлива.
На основании опытов установлено, что слой накипи толщиной
1 мм вызывает перерасход топлива на 2,5—3%, а толщиной 2 мм—
на 4 — 5% и больше.
Чтобы лучше представить себе, что означает такой перерасход
топлива, допустим, что пароход расходует во время хода 500 кг ка-
менного угля в час при чистой поверхности нагрева. Предположим
также, что на поверхности нагрева такого котла образовался слой
накипи толщиной 2 мм, вследствие чего расход топлива увеличился
на 5%- Это значит, что за ходовой час (т. е. за 1 час хода судна)
9. В. А. Кузовлев 129
расход топлива сверх нормы составляет: 500X0,05=25 кг, а за хо-
довые сутки: 25X24=600 кг.
Пусть этот пароход в течение месяца находится в ходу 24 суток,
следовательно в течение месяца пережог топлива за ходовое вре-
мя составит уже 600 X 24 = 14 400 кг, или 14,4 т.
Полагая далее, что навигация продолжается 6 месяцев, полу-
чим, что за это время пароход перерасходует топлива из-за накипи
уже 14,4X6=86,4 т.
Если к этому прибавить еще пережог топлива на стоянках,
когда приходится поддерживать пар, пережог топлива только на
одном таком пароходе будет составлять уже больше 100 т за одну
навигацию.
Накипь и масло вредны не только поэтому.
Стенка, нагреваемая с одной стороны горячими газами и по-
крытая с другой стороны слоем накипи и масла; перегревается. При
этом прочность ее уменьшается и под давлением пара и воды может
образоваться выпучина. Кроме того, на такой стенке со стороны
огня образуется окалина, которая, отпадая от стенки, уменьшает
ее толщину, что, конечно, тоже ведет к уменьшению ее прочности.
Из сказанного ясно, какой вред приносят примеси, содержащие-
ся в питательной воде. Для освобождения от них питательную воду
подвергают специальной обработке, в результате которой жесткость
ее становится значительно меньше. Обработка питательной воды
бывает докотловая и внутрикотловая. В первом случае воду от
механических и химических примесей и масла очищают еще до по-
ступления ее в котел. Преимущества этого способа обработки со-
стоят в том, что вода поступает в котел уже освобожденной от при-
месей и очень мягкой (жесткость ее не превышает 0,2 -.--0,15 граду-
са), но требующиеся для этого устройства получаются сложными
и громоздкими. Поэтому на речных пароходах применяется глав-
ным образом внутрикотловая обработка воды, отличающаяся про-
стотой устройства и обслуживания.
§ 58. ВНУТРИКОТЛОВАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ
При внутрикотловой обработке вода перед поступлением в котел
очищается от механических примесей путем отстоя и фильтрации
в теплых ящиках. Внутри котла вода подвергается обработке спе-
циальными химическими веществами, называемыми антинакипина-
ми. Последние бывают жидкими или твердыми в виде плиток. Бо-
лее удобным с точки зрения перевозки и хранения является твер-
дый антинакипин., который почти исключительно и применяется на
речных пароходах. В состав его входят сода, каустик и некоторые
другие вещества.
Антинакипин предотвращает образование твердой накипи.
Если же такая накипь уже образовалась, то антинакипин размяг-
чает ее, после чего она опускается в нижнюю часть котла в виде
шлама.
Антинакипин вводится внутрь работающего котла вместе с пи-
тательной водой через определенные промежутки времени (при-
130
мерно один раз за вахту). Для этой цели на приемной трубе пи-
тательного насоса или инжектора устраивается патрубок с ворон-
кой. В воронку заливается порция антинакипина. Если он в твердом
виде, то его предварительно растворяют в теплой воде и уже в виде
раствора заливают в воронку. Количество вводимого в котел ан-
тинакипина зависит от количества питательной воды и ее жестко-
сти. Для каждого котла это количество определяется опытным пу-
тем. Если вводить в котел мало антинакипина, то полной очистки
поверхности нагрева от накипи не будет. Слишком большое коли-
чество антинакипина в котле вредно по двум причинам. Во-первых,
это может привести к вспениванию и вскипанию воды в котле, что,
как уже отмечалось, является вредным и опасным явлением. Во-
вторых, при большом содержании антинакипина в воде разъе-
дается медНая арматура*, установленная на котле. Необходимую
дозу (порцию) антинакипина определяют по так называемому ще-
лочному числу при помощи специальных химических инди-
каторов.
Если такой индикатор является жидкостью, то им пользуются
следующим образом. Через нижний водопробный кран набирают
в кружку котловую воду. После остывания воду через бумажный
фильтр наливают в стеклянный стаканчик с делениями (мензурку)
в количестве 50 см3, затем набирают в пипетку (капельницу) хи-
мический индикатор и капают его в мензурку с отобранной пробой,
помешивая воду стеклянной палочкой и считая число капель. Обыч-
но после' первой капли вода в мензурке становится слегка розовой.
С последующими каплями вода становится сначала красной, а
затем с каждой каплей постепенно светлеет, пока:, наконец, снова
не станет бесцветной. Подсчитывают, сколько капель индикатора
было введено в мензурку до того момента, когда вода стала бес-
цветной, и это число умножают на 50. Таким образом получается
щелочное число. Например, если при введении химического индика!-
тора в отобранную в количестве 50 см3 воду последняя становится
снова бесцветной после шестой капли, значит щелочное число ее
равно 6..Х 50 = 300. Антинакипина нужно вводить в котел столь-
ко, чтобы щелочное число было в пределах 100—250. Если при
введении индикатора вода совсем не окрашивается, значит щелоч-
ное число меньше 50 и подачу антинакипина в котел нужно уве-
личить.
В настоящее время начинает широко применяться индикатор в
виде таблеток. Каждая таблетка соответствует щелочному числу 50.
Пользуются ими следующим образом: в отобранную воду в количе-
стве тоже 50 см3 опускают одну таблетку индикатора. После ее рас-
творения вода становится розовой. Затем в эту воду добавляют по
одной таблетке, каждый раз растворяя их полностью, пока вода не
станет, снова бесцветной. Умножая число растворенных таблеток
на 50, получают щелочное число.
Необходимо отметить, что внутрикотловая обработка питатель-
ной воды достигает цели только при условий регулярного введения
в котел антинакипийа, систематического химического контроля за
котловой водой и своевременного удаления образующегося в котле
шлама.
§ 59. ПРОДУВАНИЕ КОТЛОВ
Чтобы в котле не скапливались шлам, ил, песок и масло, котел
периодически продувают. Для удаления примесей питательной во-
ды, скапливающихся в нижней части котла, служит нижнее проду-
вание, а для удаления масла и грязи, плавающих в верхних слоях
воды,—верхнее продувание.
Нижнее продувание, как. уже говорилось, производится через
кран нижнего продувания, а верхнее—через кран верхнего проду-
вания.
Верхнее продувание производят следующим образом.
1) В котел подкачивают воду выше рабочего уровня на величину
того ее количества, которое должно быть удалено из котла при про-
дувке, т. е. на 3—5 см по водоуказательному прибору.
2) Открывают полностью кингстон (бортовой кран).
3) Открывают медлинным поворотом ручки кран верхнего про-
дувания (при быстром открытии этого крана вода, устремившаяся
через него в отливную трубу, может вызвать сильные удары). При
этом верхние слои воды уходят в воронку приемной трубы крана,
увлекая за собой пену и масло,
4) Наблюдают по водоуказательному стеклу, когда уровень во-
ды в котле понизится до прежнего (но не ниже рабочего); и в этот
момент быстрым поворотом ручки закрывают кран верхнего проду:
вания.
5) Закрывают кингстон.
Порядок производства нижнего продувания такой же, как и
верхнего, но с той существенной разницей, что верхнее продувание
осуществлялось при полном котельном давлении, а для нижнего
продувания так можно поступать только в том случае, если в каче-
стве крана нижнего продувания установлен дисковый кран илй, ког-
да в трубопроводе нижнего продувания установлена дроссельная
шайба. В противном случае, чтобы уменьшить опасность большого
выдувания из котла воды и возможности оголения при этом потолка
огневой камеры, перед нижним продуванием давление в котле необ-
ходимо понизить до 2—3 ат.
Нижнее продувание рекомендуется производить на тихом ходу
или на стоянке парохода, когда вода в котле успокаивается и шлам
лучше осаждается.
После нижнего продувания в котел нужно ввести антинакипин.
Очередность продувок и количество воды, которое следует уда-
лить из котла при продуваниях, зависят от типа котла, количества
в нем воды, качества ее, наличия фильтров питательной воды и гря-
зевиков,, и устанавливаются механиком парохода по согласованию
с механико-судовой службой пароходства.
С учетом всех этих обстоятельств очередность продувок устанав-
ливается от четырех до шести раз в сутки. Количество выдуваемой
132
из котла воды по водоуказательному стеклу колеблется в пределах:
для верхнего продувания—от 2 до 4 см;
для нижнего продувания—от 2 до 5 см.
Выше было отмечено, что при отсутствии дроссельной шайбы
или дискового крана перед нижним продуванием давление пара в
котле приходилось понижать до 2—3 ат. Это значит, что для со-
блюдения указанной очередности продувок давление нужно пони-
жать до шести раз в сутки. Если по условиям работы парохода
этого нельзя было делать,, то нижнее продувание приходилось про-
изводить один раз в 2—6 суток и выдувать из котла большее ко-
личество воды.
Из сказанного ясно, какое значение имеют дроссельные шайбы
и дисковые краны.
Следует иметь в виду, что продувание, в особенности нижнее,
является очень ответственной операцией, так как, производя его,
по недосмотру или неумению можно упустить воду и вызвать тем
самым серьезную аварию котла. Поэтому кочегар может произво-
дить нижнее продувание только с разрешения своего вахтенного на-
чальника и вместе с ним. При открывании кранов продувания CTpoj-
го запрещается надевать на их ручки трубу или применять ломик,
так как при этом легко сломать ручку крана, и тогда его нельзя бу-
дет закрыть.
§ 60. ТЕРМОСИФОННОЕ ШЛАМОУДАЛЕНИЕ
При продувании парового котла из него вместе со шламом вы-
дувается и часть горячей котловой воды. Следовательно, происхо-
дит потеря теп!лоты, уносимой с этой водой. В настоящее время на
некоторых речных пароходах приме-
няют термосифонное шламоудале-
ние, при котором потеря горячей
воды бывает ничтожной.
Этот способ шламоудаления ос-
нован на известном свойстве цирку-
ляции воды, при которой более на-
гретые частички ее стремятся под-
няться вверх, а холодные—спустить-
ся вниз.
Схематически термосифонная
установка показана на рис. 90. Она
состоит из трубопровода и шламо-
отд елителя. Трубопровод имеет две
ветви: восходящую 1 и нисходя-
щую 2. По восходящей ветви подни-
мается горячая вода со шламом, за- р 90
•бираемым из нижней части котла. ис’
По нисходящей ветви опускается уже охлажденная вода (со шла-
мом) в шламоотделитель 3. Так как поперечная площадь шла-
моотд'елителя гораздо больше поперечной площади трубы 2, вода,
попадая в него, замедляет движение и, кроме того, благодаря пе-
133
реборкам в шламоотделителе несколько раз меняет направление
своего движения, двигаясь то вверх, то вниз. Все это способствует
тому, что шлам опускается в нижнюю часть шламоотделителя, а
осветленная вода выходит через верхнюю часть его в трубу 4 и по
ней поступает в нижнюю часть котла.
При такой установке происходит непрерывное удаление шлама
из котла во время его работы. Шлам постепенно накапливается в
шламоотделителе, из которого его периодически удаляют при помо-
щи продувания через кран 5.
Цифрой 6 на рисунке показана’ паровая рубашка. Назначение
ее—защищать от охлаждения смесь воды и шлама, движущуюся
по наружной части восходящей ветви 2.
§ 61. ПРОМЫВКА И ОЧИСТКА КОТЛОВ. ПРОФИЛАКТИКА
Даже при условии регулярного введения в котел антинакипина
и регулярных продувок, во внутреннем его пространстве постепенно
накапливаются грязь и шлам. Поэтому через определенные проме-
жутки времени, устанавливаемые пароходством;, необходимо ста-
вить котлы на промывку. Если же антинакипин применяют нерегу-
лярно и продувания котла производят реже, чем это требуется
Правилами технической эксплуатации, то время между промывками
котлов сокращается главным инженером пароходства или бассейно-
вого управления пути и согласовывается с инспекцией речного Ре-
гистра.
В зависимости от результатов внутреннего осмотра котлов, про-
изводимого во время промывки (степени загрязненности котла и
толщины слоя накипи), это время может быть изменено в ту или
иную сторону.
Промывки паровых котлов бывают холодные и горячие.
Приступая к холодной промывке котла, срабатывают пар на
вспомогательные механизмы,; пока давление в котле не понизится
до 2 ат. После этого через кран нижнего продувания спускают пар
и воду из котла, следя при этом за тем, чтобы забортная (холодная)
вода не попала в котел. После спуска воды котел остывает около
2 часов, затем открывают только нижний лаз, через который удаляют
шлам из нижней части котла. Еще через 1,5—2 часа открывают верх-
ний лаз и котел вентилируют, чтобы удалить из него вредные газы,
которые могли в нем образоваться при работе вследствие разложе-
ния под действием высокой температуры масла, попавшего в котел
с питательной водой.
Для того, чтобы убедиться в том, что в котле не осталось вред-
ных газов, в него опускают зажженную свечу, которая не должна
погаснуть.
Если на пароходе установлено несколько паровых котлов, то
прежде чем спуститься внутрь котла, нужно отъединить промывае-
мый котел от других котлов, которые находятся под парами. С ^той
целью на паропроводе у промываемого котла между фланцами ста-
134
вят заглушку (стальную пластину). В крайнем случае стопорные
клапаны других котлов допускается запирать на замок.
Все эти меры необходимы для того, чтобы при случайном от-
крытии стопорного клапана на котле, находящемся под парами,
пар не устремился бы в промываемый котел и не обжег людей.
Только после принятия этих мер и удаления из котла вредных
газов в него можно спуститься и скребками, щетками, цепями снять
накипь. Делать это нужно очень тщательно, не оставляя накипи в
труднодоступных местах, так как это приводит к перегреву их, вы-
пучинам и трещинам. После того, как накипь удалена, котел промы-
вают струей воды из брандспойта. Затем через нижний лаз снова
удаляют весь шлам. Во время промывки котла его также очищают
от золы и сажи. Для этого дымогарные трубки пробанивают
специальным инструментом —'банником.
Если в трубках находится легко удаляемый унос, применяется
банник, представляющий србой стальную круглую щетку. Такой
банник надевают на длинный шест и проталкивают поочередно через
все трубки, сметая унос в огневую камеру, откуда его потом вы-
гребают наружу. Если трубки загрязнены спекшейся сажей, приме-
няют пружинный банник, устроенный из металлических полос или
пружин. Если на пароходе имеется другой котел под парами, то
банение трубок можно производить специальным переносным паро-
вым банником (фурором), представляющим собой трубку, соединен-
ную с этим котлом гибким шлангом или стальными трубками на
шарнирах. Струей пара, бьющей из фурора, очищаются поочередно
все дымогарные трубки.
При очистке от сажи водотрубных котлов приходится влезать
внутрь топок. Перед этим нужно проверить прочность кирпичной
выкладки в топке; если в ней обнаружены кирпичи, которые могут
упасть, то их нужно сбить.
Очистив котел, все лазы его закрывают, заглушки на паропро-
воде снимают, и котел наполняют водой. После этого можно при-
ступить к разведению паров.
Согласно «Правилам технической эксплуатации речных паровых
котлов», общее время, необходимое для производства холодной
промывки огнетрубных котлов^ в зависимости от величины поверх-
ности нагрева котла и вида топлива колеблется в пределах от 18 до
41 часа, причем на остывание.котла затрачивается от 6 до 20 часов,
на производство самой очистки—от 6 до 9 часов и на подъем пара
при наполнении котла забортной водой — от 6 до 12 часов.
Для водотрубных котлов общее время холодной промывки со**
ставляет 15 — 28 часов.
Недостаток холодной промывки состоит в том, что при ней бес-
полезно теряется теплота, содержащаяся в паре и горячей котловой
воде, выпускаемой при промывке за борт. Кроме того, она требует
много времени на остывание котла и медленный подъем пара.
Время промывки можно значительно сократить и вместе с тем
полезно использовать теплоту’, содержащуюся в котловой воде, если
производить горячую промывку котла. Эту промывку производят на
135
специальных станциях горячей промывки. Для промывки
пароход пришвартовывается к такой станции, причем промываемый
котел соединяется трубой с наполнительными баками, установлен-
ными на станции. Сначала по этой трубе из котла отводят пар, ко-
торый поступает в наполнительный бак и подогревает в нем воду,
предназначаемую для наполнения котла после промывки. Затем из
котла по этой же трубе выдувают в другой бак всю воду, которая
затем используется для промывки котла. При горячей промывке ко-
тел охлаждают только до 60 — 70°, поэтому сквозняков в нем не
устраивают. После спуска воды открывают лаз (только один, что-
бы не было сквозняка) и через него горячей струей воды, подавае-
мой в котел со станции под давлением 5 ат и при температуре не
ниже 65°С смывают накипь. Если удалить накипь таким способом
не удается, то котел следует охладить совсем и накипь удалить так
же, как и при холодной промывке. После удаления накипи из котла,
его наполняют горячей водой со станции и производят подъем пара.
На горячую промывку котлов времени нужно меньше, чем на
холодную. При горячей промывке не нужно ожидать, когда котел
совсем остынет, так как во все время промывки он остается горя-
чим и заполняется горячей же водой, что позволяет ускорить подъ-
ем пара.
По Правилам технической эксплуатации общее время, необхо-
димое для горячей промывки огнетрубных котлов* лежит в преде-
лах от 12 до 36 часов. При каждой промывке котлов механик паро-
хода должен осмотреть все доступные для осмотра части котла, а
также котельную арматуру, чтобы установить их состояние. Обна-
руженные при этом повреждения должны быть немедленно устра-
нены. Если они значительны, то котел должен быть предъявлен
инспектору Регистра для досрочного освидетельствования.
Результаты осмотра котла при очистке его должны быть зане-
сены механиком парохода в журнал очисток котловой книги.
Кроме холодных и горячих промывок, паровые котлы, так же
как и все судовые механизмы, подвергаются регулярным осмотрам
и предупредительному ремонту, которые проводятся через опреде-
ленные промежутки времени и называются профилактиками.
Цель этих профилактик заключается в том, чтобы все время под-
держивать судовые механизмы в исправном состоянии. Профилакти-
ки являются основным средством борьбы с преждевременным изно-
сом механизмов, авариями их, поэтому по специальному приказу
Министра речного флота проведение профилактических мероприятий
обязательно для всех речных судов.
Все эти мероприятия разделяются по степени сложности и сро-
кам проведения на три категории.
Профилактика № 1 проводится через каждые 200—300ча-
сов работы механизмов после выхода судна из ремонта или котло-
очистки. Она может выполняться на ходу судна, на межрейсовых
стоянках (в конечных пунктах) или на специальных остановках. Для
паровых котлов профилактика № 1 заключается в приделке клапа-
нов питательных насосов, которые разрабатываются (от постоянных
136
ударов при работе клапана об его седло) скорее, чем другие устрой-
ства котельного отделения.
Профилактика № 2 проводится через каждые 500 — 600
часов работы механизмов, тоже после выхода судна из ремонта или
котлочистки. Она, так же как и профилактика № 1, может выпол-
няться на ходу судна, на межрейсовых или на специальных оста-
новках.
Для паровых котлов при профилактике № 2 производится тоже
приделка клапанов питательных насосов и, кроме того, осмотр и
притирка котельной арматуры, доступной для ремонта во время на-
хождения котла под парами.
Профилактика №3 проводится во время котлочисток и
для паровых котлов, заключается в полной очистке водяных и огне-
вых полостей котла от накипи, шлама, золы, в осмотре огневых
частей котла, притирке арматуры, перекладке обмуровки топок,
очистке пароперегревателя, смене гарнитуры, очистке машинно-
котельного отделения со вскрытием еланей.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие примеси в воде называются механическими и какие химиче-
скими?
2. От каких примесей зависит жесткость воды?
3. Чем вредна накипь в паровых котлах?
4. Как осуществляется внутрикотловая обработка воды?
5. Что называют химическим индикатором?
6. Как определяется щелочное число жидким химическим индикатором
и при помощи таблеток?
7. Как производится верхнее и нижнее продувание котла?
8. Как часто нужно производить продувание котла?
9. Какие силы заставляют циркулировать воду в установке термосифон-
ного шламоудаления?
10. Что такое холодная и горячая промывка котлов?
11. В чем заключаются преимущества горячей промывки котлов по
«сравнению с холодной?
12. Что называется профилактиками на судах?
13. Какова цель проведения профилактик?
14. Какие профилактики могут проводиться на ходу судна и какие на
стоянках и во время котлочисток?
Глава XIV
ПОВРЕЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
§ 62. ПЕРЕГРЕВ СТЕНОК ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА КОТЛА
Кочегар должен обеспечить работу котла без всяких поврежде-
ний.
Однако, если повреждение все же произойдет, то кочегар дол-
жен знать, какие меры нужно принять, чтобы оно было ликвидиро-
вано как можно скорее и принесло возможно меньше вреда,...
137
Для этого кочегар должен знать причины, вызывающие эти по-
вреждения, так как это позволит ему не допустить возникновения
повреждений. В этой главе рассматриваются наиболее серьезные
случаи повреждений паровых котлов.
Перегретые места поверхности нагрева обычно раскаляются до-
красна, поэтому; если они появились на стенках топки или на види-
мых частях огневых камер, то могут быть обнаружены при осмотре
их через топочную дверцу. Прочность раскаленного докрасна ме-
талла, как известно, значительно уменьшается, поэтому такое пе-
регретое место может под давлением пара и .воды в котле дать вы-
пучину, просесть и расстроить швы.
Перегрев поверхности нагрева может произойти от нескольких
причин: упуска воды и обнажения вследствие этого части этой по-
верхности, толстого слоя накипи или пленки масла, покрывших ка-
кую-нибудь часть ее и тем самым затрудняющих отвод теплоты от
нее и от посторонних предметов, оставленных на поверхости на-
грева при ремонте котла. При мазутном отоплении котла перегрев
топки может произойти из-за неправильно установленной фор-
сунки, когда пламя ударяет непосредственно в стенку топки.
Для предохранения котла от перегрева необходимо:
Ч) внимательно проверять, не остались ли на поверхности на-
грева котла после ремонта посторонние предметы;
2) регулярно продувать котел и вводить в него антинакипин;'
3) осматривать несколько раз за вахту топку и видимую через
нее часть огневой камеры;
4) не допускать обильной смазки паровых цилиндров главной
машины и вспомогательных механизмов.
При обнаружении перегрева нужно немедленно выгрести горя-
щее топливо из топки, залить его, закрыть топочные и поддуваль-
ные дверцы. Затем надо перестать питать котел; отъединить аварий-
ный котел от других котлов и, не прекращая работы машины, тра-
вить пар через предохранительный клапан.
Следует отметить, что перегрев стенок котла, омываемых горя-
чими газами (например, при упуске воды)], — серьезная авария,* тре-
бующая для своего устранения проведения большой работы с по-
следующим освидетельствованием котла инспектором Регистра.
§ 63. ТЕЧЬ ТРУБ, СВЯЗЕЙ И ЗАКЛЕПОЧНЫХ ШВОВ
Появление течи в швах, в. дымогарных трубках и в местах креп-
ления связей к котельным листам обнаруживается по горению в
топке, которое при этом ухудшается, кроме того, выгребаемый из
поддувала шлак бывает сырой. При сильной течи. из поддувала
может даже вытекать вода. Питание котла приходится усиливать,,
чтобы восполнять потерю воды от течи. Чаще всего дымогарные
трубки в котлах текут в местах соединения их с трубными решетка-
ми огневых камер.
Для предупреждения течи нужно:
138
1) шуровку топки, а в особенности ее чистку, производить быст-
ро, чтобы не допустить попадания в топку больших масс холодного
воздуха и не простудить котел;
2) во избежание простуды вести горение так, чтобы на колосни-
ковых решетках не получились прогары, через которые могут посту-
пать в топку большие количества холодного воздуха;
3) при необходимости спустить воду из котла; делать это мед-
ленно, кроме того, после спуска воды следить за тем, чтобы в котле-
не создавалось сквозняков через открытые люки, топочные двер-
ц'ы и дымовые регистры;
4) пары разводить не быстрее, чем это предусмотрено («Прави-
лами технической эксплуатации судовых паровых котлов»;
5) питать котел на ходу непрерывно, а на стоянках, когда рас-
ход rtapa бывает очень малым, подавать воду в котел часто, но по-
немногу; если в котел подать сразу большое количество холодной
воды, то это может привести к неравномерному охлаждению от-
дельных частей, расстройству швов; поэтому на стоянках нужно*
питать котел ’ инжектором, подающим несколько подогретую воду, а
не насосом, подающим холодную забортную воду, тем более недо-
пустимо наполнять горячий котел холодной водой;
6) не производить подчеканки котельных швов, подтягивания
болтов и шпилек на фланцах, крышках и тому подобных работ на го-
рячем котле, находящемся под давлением, такие работы могут вы-
звать более крупную аварию (например, разрыв подтянутых в горя-
чем состоянии болтов при понижении их температуры);
7) не допускать скопления накипи, которая мож’ет вызывать-
неравномерный нагрев стенок котла и расстройство швов.
Следует иметь в виду, что при течи большое количество тепло-
ты приходится затрачивать на испарение воды, попадающей в ог-
невую камеру или топку. Пережог топлива при этом достигает 200/©-
и больше. Такой пережог для речного парохода средней величины
может составить за навигацию несколько сот тонн.
Небольшая течь в котельных швах устраняется подчеканкой их,,
для чего из котла обязательно должны быть спущены пары. Для
устранения сильной течи приходится прибегать к переклепке теку-
щего шва или даже к замене котельных листов.
При обнаружении течи кочегар должен известить об этом вах-
тенного помощника механика или механика и действовать по его-
указаниям. В то же время должно быть усилено наблюдение за-
уровнем воды в котле, так как при течи легко можно упустить ее.
§ 64. ТРЕЩИНЫ В КОТЕЛЬНЫХ ЛИСТАХ И ДЫМОГАРНЫХ ТРУБКАХ
Трещины в жаровой трубе и в огневой камере обнаруживаются
обычно по ухудшению процесса горения топлива в топке и появ-
лению влаги в поддувале. Трещины могут явиться следствием низ-
кого качества металла, из которого изготовлен котел, и неправиль-
ного ухода за котлом. Первая причина бывает редко, так как ме-
талл, идущий на изготовление паровых котлов, проходит предвари-
тельно строгие испытания.
139-
Чаще трещины происходят от неправильного ухода за котлЪм.
Например, трещины в жаровой трубе и в огневой камере являются
обычно следствием простуды котла. Чаще всего такие третпины об-
разуются в трубных решетках между отверстием для дымогарных
трубок.
Иногда трещины образуются в стенке дымогарной трубки. Они
появляются из-за пережога дымогарных трубок при упуске воды,
большого слоя накипи на них, естественного износа и пороков ме-
талла. Такие трещины можно заглушить на ходу парохода, не спус-
кая паров. Для этой цели применяют деревянную (лучше всего из
ели) пробку (рис. 91), которую
железным прутом проталкива-
ют в дымогарную трубку через
дымник так, чтобы вся трещи-
на оказалась между утолщен-
ными концами пробки. От воды
пробка разбухнет и плотно за-
купорит трубку.
Во всех остальных случая^
Рис. 91
появления трещин кочегар дол-
ожен принять такие же меры, как и при появлении выпучин. Трещины
могут привести к серьезной аварии, поэтому при появлении их осо-
бенно важно, чтобы кочегар быстро принял меры к предотвраще-
нию аварии котла.
§ 65. ПЕРЕЖОГ ВОДОГРЕЙНЫХ ТРУБОК
Пережог водогрейных трубок происходит обычно от слоя наки-
пи, образовавшегося на внутренней поверхности их.
Пережог обнаруживается по шипению пара, выходящего из ме-
ста повреждения.
Для устранения этой неисправности котла поврежденная трубка
заглушается с концов пробками из мягкой стали.
Для этого котел приходится выводить из действия и спускать
воду из той половины его, в которой находится поврежденная
трубка.
После того как трубка заглушена, котел опять может быть вве-
ден в действие.
§ 66. РАЗЪЕДАНИЕ СТЕНОК КОТЛА
Стенки котла могут разъедаться как снаружи, так и со стороны
воды и огня.
Разъедание металла котла снаружи (ржавление) происходит
ют попадания на металл влаги, например., через пропаривающий
шов, или от других причин. Кроме того, разъедание металла в пе-
редней части котла (внизу) происходит в тех случаях, когда шлак,
удаленный из топки, при ее чистке, заливается водой около котла. В
этом случае выделяющийся из шлака при заливке его сернистый
газ попадает на металл котла и разрушает его.
140
Для того, .чтобы не допускать разрушения металла котла от
сырости, нужно не допускать пропаривания швов, следить за тем,
чтобы изоляция котла не пропитывалась влагой. Во время ремонта
котла следует внимательно осматривать его наружную поверх-
ность и проверять состояние изоляции, в особенности в нижних,
труднодоступных частях бочки огнетрубного котла.
Разъедание металла со стороны воды происходит от действия
на него кислорода, растворенного в воде.
Так как кислород лучше выделяется из воды при ее нагревании,
котел следует питать уже подогретой ,(в водоподогревателе)
водой.
Разъедание металла котла со стороны огня может происходить
от того, что поверхности котла, омываемые горячими газами (на-
пример, внутренняя поверхность жаровых труб, огневых камер) в
зимнее время плохо очищалась от сажи. Кроме того, разъедание
со стороны огня иногда происходит в трубных решетках от подте-
кающих дымогарных трубок около места их развальцовки. Мерой
борьбы с этим разъеданием является недопущение простуды котла
и тщательная развальцовка труб при их постановке.
§ 67. РАЗРЫВ ПАРОПРОВОДОВ
Разрыв паропроводов является очень серьезной аварией, так
как пар, выходящий через разрыв, может причинить тяжелые и да-
же смертельные ожоги. Кроме того, при этом быстро понижается
уровень воды в котле, и, таким образом, возникает угроза
упуска ее.
Разрыв паровых труб может произойти вследствие разных при-
чин, например, от вибрации или провисания трубы из-за того, что
места крепления труб к корпусу судна (подвески) расположены
слишком редко, и поэтому большие участки труб оказываются ви-
сящими без опоры. Разрыв паропровода может также произойти
при быстром открытии стопорного клапана, что влечет за собой
сильные удары в трубах.
Удары в трубе могут появляться также при вскипании воды в
котле, когда происходит заброс ее в трубу, и в тех случаях, когда
перед открытием стопорного клапана трубопровод не продувается и
в нем скапливается вода (канденсат).
Для того, чтобы предупредить разрыв паропровода, необходимо:
1) трубопровод укреплять так, чтобы не было провисания его;
2) стопорный клапан открывать медленно;
3) не допускать вскипания воды в котле и
4) продувать трубопровод перед впуском пара в него, а затем
прогревать, приоткрывая для этого стопорный клапан.
При обнаружении разрыва паровой трубы нужно немедленно
закрыть стопорный клайан. Если же разрыв трубы произошел около
стопорного клапана и к нему подойти нельзя, следует выгрести жар
из топки, закрыть топочные и поддувальные дверцы и усиленно пи-
тать котел, чтобы не упустить воду.
141.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие причины приводят к перегреву стенок котла?
2. Какие меры принимаются при обнаружении перегрева стенок
котла?
3. Вследствие каких причин в котлах появляется течь?
4. Почему нельзя подчеканивать швы, когда коте^ находится под дав-
лением и еще горячий?
5. Почему в котельных листах и дымогарных трубках появляются тре-
щины?
6. Можно ли продолжать работу котла, если в дымогарной трубке по-
явилась трещина?
7. Вследствие каких причин стенки котла разъедаются?
8. Какие меры следует принять, чтобы не допустить разъедания сте-
нок котла?
9. Какие причины вызывают удары в паропроводе свежего пара?
Часть вторая
РЕЧНЫЕ ПАРОВЫЕ МАШИНЫ
Раздел третий
УСТРОЙСТВО РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ МАШИН
Г лава XV
ДЕЙСТВИЕ ПАРОВЫХ МАШИН, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
§ 68. ПАРОВЫЕ МАШИНЫ, РАБОТАЮЩИЕ БЕЗ РАСШИРЕНИЯ ПАРА
Устройство паровой машины схематически показано на рис. 92.
Она состоит из следующих основных частей: парового цилиндра 1, в
котором движется поршень 2 слева направо и обратно. Поршень на-
сажен на конец штока, на другом конце которого находится крейц-
Рис. 92
копф (поперечина) 3. При помощи крейцкопфа шток шарнирно сое-
диняется с шатуном 4. Правый конец шатуна соединен с мотылем
(коленом) 5 коленчатого вала 6. У главной судовой машины от ко-
ленчатого вала приводятся во вращение гребные колеса или гребной
винт. При вращении вала правый конец шатуна описывает окруж-
ность, а левый движется так же, как и шток, т. е. прямолинейно-
возвратно. Крайнее правое (на рисунке) положение поршня, когда
шатун оказывается расположенным в одну линию со штоком, назы-
вается передней мертвой точкой. Соответственно, крайнее
левое положение поршня, когда он подходит к крышке 7 цилиндра,
и шатун тоже располагается в одну линию со штоком, называется
задней мертвой точкой. Расстояние между мертвыми точка-
ми называется ходом поршня. Нетрудно понять, что ход
поршня равен диаметру окружности^ описываемой точкой 8.
10 В. А. Кузовлев 145
При движении поршня шатун толкает или тянет мотыль 5, за-
ставляя вращаться коленчатый вал, причем шток стремится изог-
нуться. Для предупреждения изгиба крейцкопф движется по на-
правляющим балкам 9, называемым параллелями.
Поршень разделяет внутреннее пространство цилиндра на две
полости: переднюю полость а, ближайшую к коленчатому валу, и
заднюю полость б, закрываемую крышкой 7 цилиндра. При движе-
нии поршня вправо задняя полость постепенно увеличивается, а
передняя — уменьшается, при движении же поршня влево передняя
полость постепенно увеличивается, а задняя — уменьшается.
Обе полости рабочего цилиндра соединяются при помощи кана-
лов виг представляющих собой щели с парораспределительной
коробкой (не показанной на рисунке), в которой находится паро-
распределительное устройство, приводимое в действие от коленча-
того вала машины. Это устройство предназначено для того, чтобы
впускать свежий пар в ту или иную полость цилиндра и выпускать
из нее уже отработавший (мятый) пар.
Работа паровой машины без расширения пара происходит сле-
дующим образом. При положении поршня в задней мертвой точке
(левой на рисунке) свежий пар через парораспределительное уст-
ройство поступает в заднюю полость цилиндра. Пар, входя в нее,
давит на поршень и заставляет его двигаться вперед (на рисунке—
вправо). В это же время происходит выпуск отработавшего пара из
передней Полости через канал г. Это движение поршня передается
через шток и шатун, на коленчатый вал, заставляя его поворачивать-
ся по ходу часовой стрелки. Когда поршень приходит в переднюю
мертвую точку, парораспределительное устройство прекращает
впуск свежего пара в заднюю полость и открывает выход пару из
этой полости наружу через канал в. В это же время начинается
впуск свежего пара в переднюю полость,; вследствие чего поршень
двигается назад (на рисунке влево). Впуск свежего пара в перед-
нюю полость и одновременно с этим выпуск отработавшего пара из
задней полости прекращаются в тот момент, когда поршень прихо-
дит в заднюю мертвую точку. После этого описанный выше процесс
повторяется. Как видим, в такой паровой машине впуск свежего пара
в ту или иную полость продолжается на всем протяжении хода
поршня. Очевидно, что давление пара в цилиндре все время остает-
ся равным давлению свежего пара; при этом же давлении пар и
выходит из цилиндра. Таким образом, пар, производя в цилиндре
работу, не расширяется. Следовательно, в машинах, работающих
без расширения пара не используется та работа, которая может
быть получена за счет его расширения, а поэтому на работу такой
машины приходится расходовать много пара.
§ 69. ПАРОВЫЕ МАШИНЫ, РАБОТАЮЩИЕ С РАСШИРЕНИЕМ ПАРА
Для экономии расхода пара современные главные судовые па-
ровые машины устроены так, что свежий пар поступает в цилинд-
ры только на части хода поршня, а остальную часть хода поршень
146
двигается за счет расширения уже находящегося в цилиндре пара.
Следовательно, в таких машинах работа расширения пара исполь-
зуется для движения поршня, Т. е. для совершения полезной работы.
В процессе расширения пара уменьшается его давление.
Можно считать, что во сколько раз увеличится объем влажного
пара, во столько же раз уменьшится его давление. Так, например,
если объем влажного пара увеличивается в четыре раза, то давле-
ние его уменьшается тоже в четыре раза.
При перегретом паре соотношение между изменением его давле-
ния и объема почти такое же.
Допустим, что давление свежего пара в цилиндре должно умень-
шаться в десять раз. Это значит, что и объем полости цилиндра
при передвижении поршня от одной мертвой точки до другой дол-
жен увеличиться тоже в десять раз. При таком расширении потре-
бовалось бы делать цилиндр очень длинным, а ход поршня, так же
как и длину мотыля коленчатого вала, большим. В результате ма-
шина была бы очень длинной, громоздкой и тяжелой. В таких слу-
чаях весь процесс расширения пара разделяют на две стадии, т. е.
строят машину не однократного, а двукратного расширения пара
(машина двойного расширения). Такая машина имеет два рабочих
Цилиндра. Пар, расширившись в первом цилиндре не полностью и
имея еще при выходе из него давление в несколько атмосфер, по-
ступает во второй цилиндр, где расширяется уже до конечного дав-
ления.
10»
147
-Первый цилиндр такой машины, в который пар поступает из
котла, называется цилиндром высокого давления и
сокращенно обозначается буквами ц. в. д., а второй цилиндр, в ко-
торый поступает пар, уже отработавший в первом цилиндре,—Ц и-
линдр ом низкого давления — ц. н. д. Известно, что по
мере уменьшения давления пара объем его увеличивается, поэтому
объем пара, поступающего за один ход поршня в ц. н. д. больше,,
чем пара, поступающего в ц. в. д. Таким образом и объем д. н. д.
должен быть больше объема' ц. в. д. Так как ход поршней в обоих
цилиндрах делают одинаковым, то объем ц. н. д. увеличивается
за счет увеличения его диаметра.
Схематически устройство машины двукратного расширения по-
казано на рис. 93. На этом рисунке цифрой I показан ц. в. д., а
цифрой II — ц. н. д. Пар из котла по трубе 1 поступает в парорас-
пределительную коробку 2, а из нее — в ц. в. д. Отработавший в
этом дилиндре пар поступает в так называемый ресивер 3, а из
него — в парораспределительную коробку 4 — ц. н. д. Отработав-
ший в этом цилиндре пар по трубе 5 отводится в холодильник 6,
где конденсируется, т. е. превращается в воду, которая затем снова
поступает в паровой котел. На этом рисунке, кроме того, обозначе-
ны: 7 — поперечины ц. в. д. и ц. н. д.; 8 — параллели ц. в. д. (у
ц. н. д. они на рисунке не показаны); 9 — шатуны ц. в. д. и ц. н. д.;
10 — коленчатый вал с двумя коленами (мотылями) 11. У машин
двукратного расширения мотыли расположены один относительно
другого под углом 90°. Благодаря этому поршни обоих цилиндров
преходят в мертвые точки не одновременно, что способствует более
плавной работе машины.
Различные диаметры цилиндров паровой машины являются пер-
вым признаком, по которому можно отличить машину двукратного
расширения от машины однократного расширения, хотя бы и имею-
щую два цилиндра. В последней свежий пар из котла поступает
непосредственно в оба цилиндра при одинаковом давлении и, со-
вершив в них работу, уходит из машины тоже при одинаковом дав-
лении. Поэтому оба цилиндра такой машины и делаются одинако-
вых размеров.
Иногда применяют машины трехкратного расшире-
ния (тройного расширения). В таких машинах пар последовательно
расширяется три раза: сначала в ц. в. д., после этого в цилиндре
среднего давления (ц. с. д.) * и наконец, в ц. н. д. По тем же причи-
нам, которые были указаны выше, диаметр ц. с. д. делают больше,
чем диаметр ц. в. д., а диаметр ц. н. д. больше, чем диаметр
ц. с. д.
Схема устройства такой машины показана на рис. 94. Пар из
парового котла поступает по трубе 1 в парораспределительную ко-
робку 2 ц. в. д. Отработавший в этом цилиндре пар по трубе 3 пере-
ходит в первый ресивер 4, а из него по трубе 5 — в парораспреде-1
лительную коробку 6 ц. с. д. Отр)аботавший в этом цилиндре пар по
трубе 7 переходит во второй ресивер 8, а из него по трубе 9, в па-
рораспределительную коробку 10 ц. н. д.
148
Совершив в нем работу, пар по трубе 11 поступает в холодиль-
ник 12. Как видно на рисунке, мотыли коленчатого вала машины
трехкратного расширения располагаются один к другому под уг-
лом 120°.
Машины двукратного и трехкратного расширения являются ма^
шинами многократного расширения. Если цилиндры их расположе-
Рис. 94
ны рядом, то машины называются к о м п а у н д-<м а ш и н а м и.
Следует, однако, отметить, что обычно компаунд-машинами назы-
ваются только машины двукратного расширения. Иногда при про-
ектировании оказывается, что у машины трехкратного расширения
Рис. 95
сбгьем ц. н. д. получается чрезмерно большим. В таких случаях
устраивают два цилиндра низкого давления одинаковых размеров.
Пар в такой машине, выходя из ц. с. д., разделяется на два одина-
ковых потока, идущих сразу в два ц. н. д. Следовательно, такая
машина трехкратного расширения имеет четыре цилиндра.
Иногда в машине многократного расширения поршни насажены на
один общий шток. В этом случае цилиндры располагаются один за
другим и действуют на один мотыль коленчатого вала. Такие ма-
шины называются тандем-компаунд. Схематически устрой-
ство машины тандем-компаунд изображено на рис. 95, на котором
149
правый цилиндр является цилиндром высокого давления, а левый—
цилиндром низкого давления. На речных судах такие машины всег-
да сдваиваются, т. е. ставятся рядом, такая машина называется
сдвоенной танде м-к о м п а у н д. Коленчатый вал такой ма-
шины имеет два мотыля, которые расположены по углом 90°
один к другому.
§ 70. ПАРОВЫЕ МАШИНЫ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ, ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ
И НАКЛОННЫЕ
У пароходов, приводимых в движение гребными винтами, по-
следние насаживаются на вал, идущий вдоль судна. Следовательно,
и коленчатый вал таких машин тоже следует устанавливать вдоль
судна* и, кроме того, по возможности, низко,
чтобы гребной винт
был погружен в воду. Для
удовлетворения этих двух ус-
ловий на винтовых пароходах
вдоль судна устанавливают
вертикальные паровые маши-
ны, цилиндры которых распо-
ложены вертикально, а колен-
чатый вал находится внизу.
Схематически вертикальная
паровая машина показана на
рис. 96.
Цилиндр 1 расположен вер-
тикально и установлен на чу-
гунной колонне 2 и на стальной
стойке — трубе 3. В крупных
вертикальных машинах вместо
трубы устанавливается вторая
чугунная колонна. Колонна и
стойка опираются на машин-
ную раму 4, которая в свою
очередь, крепится к судовому
фундаменту, являющемуся
частью корпуса судна. В ци-
линдре вверх и вниз под дейст-
вием пара, поступающего и
выходящего из него через каналы 6, движется поршень 5.
На нижнем конце штока 7 закреплен крейцкопф 8, при помощи
которого шток соединяется подвижно с шатуном 9. К крейцкопфу
же присоединяется ползун 10, скользящий по параллели 11, кото-
рая прикреплена к специальным приливам колонны. Нижний конец
шатуна соединяется с коленчатым валом 12, вращающимся в под-
шипниках,' устроенных в машинной раме.
Бортовые гребные колеса, приводящие в движение пароходы,
должны быть насажены на вал, идущий поперек корпуса судна и
расположенный выше уровня воды.
150
Поэтому теперь на колесных пароходах устанавливают на-
клонные паровые машины, у которых бортовые валы расположены
в одну линию с коленчатым валом и жестко связаны с ним на флан-
цах. В этом случае цилиндры машины располагаются наклонно,
отчего эти машины и получили свое название (рАс. 97). Назначение
н названия отдельных частей такой машины такие же, как и ма-
шины, изображенной на рис. 92. Коленчатый вал наклонных машин
Рис. 97
вращается в подшипниках, устроенных в машинной раме 11. Послед-
няя жестко связана с паровым цилиндром 1 параллелями 9 и бал-
ками 12, находящимися внизу машины. В настоящее время на на-
ших речных колесных пароходах, как правило, устанавливаются
наклонные машины двукратного или трехкратного расширения па-
ра. Тип таких паровых машин был выработан, конечно, не сразу,
но и эти машины не являются совершенством. Еще многое можно
сделать, и это делается, чтобы они были более экономичными, лег-
кими и дешевыми в изготовлении.
§ 71. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУДОВЫХ ПАРОВЫХ МАШИН
Изобретение заводской паровой машины Ползуновым. Первая
машина, работающая паром и предназначенная для использования
в промышленности, была сконструирована и построена в 1764 году
русским механиком Иваном Ивановичем Ползуновым. Она состояла
из парового котла, на котором были установлены вертикально два!
цилиндра 1 и 2 (рис. 98). Внутри цилиндров двигались поршйи
с прикрепленными к ним штангами 3 и 4, которые соединялись
между собой цепью, перекинутой через блок 5. От этого блока при
помощи цепи 6 получал движение другой блок 7, через который
была перекинута цепь 8. Оба конца цепи соединялись с рычагами
9 и 10 воздуходувных мехов 11 и 12.
При движении поршня в каком-либо из цилиндров вверх этот
цилиндр заполнялся паром, поступавшим в него из котла по трубе 13.
Когда поршень приходил в верхнее положение, в цилиндр
впрыскивалась вода, вследствие чего пар в нем конденсировался.
151
Рис. 98
Так как объем воды меньше объема пара, из которого она полу-
чается, то при конденсации пара в цилиндре получалось разрежение.
При этом давление на поршень атмосферного воздуха сверху оказы-
валось больше, чем снизу. В результате разности давлений поршень
двигался вниз и поворачивал при помощи цепи блок 5.* В это же
время во втором цилиндре поршень двигался вверх под действием
пара, который поступал в этот цилиндр из котла. Когда поршень
приходил в верхнее положение, во второй цилиндр впрыскивалась
вода и в нем тоже происходила конденсация пара, при этом пор-
шень двигался вниз,
тянул за собой цепь и
поворачивал блок 5 в
другую сторону и т. д.
Таким образом, при
работе машины порш-
ни в цилиндрах двига-
лись поочередно вверх
и вниз, заставляя пово-
рачиваться блок 5 на
некоторый угол то в
одну, то в другую сто-
рону. Такие же движе-
ния совершал и блок 7,
заставляя рычаги 9 и
10 поочередно подни-
маться и сжимать воз-
духодувные меха. Ма-
шина Ползунова была
первым паровым дви-
гателем непрерывного
действия с автомати-
чески действующим па-
рораспределением. В
условиях царской Рос-
сии, с ее отсталой тех-
никой, эта машина не
могла найти применения и вскоре после смерти ее изобретателя
была разобрана.
Только через 20 лет после смерти Ползунова шотландец Уатт
построил паровую машину, предназначенную для использования в
промышленности.
Применение паровых машин на судах. Как уже отмечалось рань-
ше, во второй половине XVIII века товарооборот достиг таких раз-
меров, что морской парусный флот был не в состоянии отвечать
новым требованиям, которые к нему предъявлялись в смысле
быстроты и надежности доставки товаров к местам их по-
требления.
Очень медленно в те времена перевозились товары и на речных
судах. Эти суда были гребными или их тянули бурлаки (в Англии
152
для тяги судов судовладельцы нанимали главным образом женщин
как наиболее дешевую рабочую силу).
Первые пароходы были построены только в начале прошлого
века. В России первый пароход «Елизавета» с балансирной маши-
ной был построен в 1815 году для рейсов между Петербургом и
Кронштадтом. Такие же машины устанавливались на всех парохо-
дах и в других странах. Однако наличие балансиров делало эти ма-
шины очень громоздкими. Балансиры, а иногда и паровые цилинд-
ры, выступали даже над палубой. Для военных судов это являлось
большим недостатком, так как такие машины были легко уязвимыми
для неприятельских снарядов. Поэтому от балансиров отказались
и стали применять машины с шатунно-кривошипными механизма-
ми, как и в современных машинах. Впервые такая машина была
установлена на русском корабле «Геркулес!» мощностью 240 л. с.,
построенном Ижорским заводом в 1832 году. Все пароходы того
времени приводились в движение гребными колесами,, как и на
современных речных пароходах. В дальнейшем замена для морских
судов гребных колес гребными винтами потребовала другой кон-
струкции машин. Были созданы вертикальные паровые маши-
ны, которые до настоящего времени устанавливаются на многих
морских пароходах. Что касается речных машин, то по мере роста
их мощности и размеров, помещать их под гребным валом, как это
было сделано, например, на судне «Геркулес», стало уже невоз-
можным. Поэтому на колесных пароходах начали устанавливать
наклонные паровые машины.
Машины однократного расширения пара без балансира все еще
были довольно громоздкими и неэкономичными. Большой расход
пара требовал значительного расхода топлива для паровых котлов.
На морских судах, совершавших большие переходы, приходилось
создавать огромные запасы топлива в ущерб количеству перевози-
мых грузов.
Для того, чтобы уменьшить расход пара (а значит и топлива),
нужно было ввести последовательное расширение пара в цилиндрах,
т. е. построить компаунд-машины. Такая машина была предложена
Степаном Литвиновым еще в 1820 году. Однако его изобретение
постигла та же учесть, что и изобретение Ползунова, — в условиях
крепостнической России оно не нашло себе применения и было за-
быто.
Первые компаунд-машины на наших речных судах появились
на Волге в 1847 году (пароходы «Геркулес», «Самсон» и «Волга»).
С этого же времени на Волге (быстро начал увеличиваться грузообо-
рот, благодаря чему стал бурно развиваться и паровой флот. Появи-
лись машины самых разнообразных конструкций.
Большая заслуга в развитии паровых машин принадлежит на-
шим заводам, и в первую очередь Сормовскому и Коломенскому.
Талантливый русский конструктор Калашников первый оценил
достоинства компануд-машин и много сделал по усовершенствова-
нию пароходных машин, переделывая машины однократного расши-
рения в компаунд-машины. Такая переделка стоила недорого, но
153
значительно повышала экономичность машины, так как снижала
расход пара. В 1896 году Сормовский завод построил первую ма-
шину трехкратного расширения оригинальной конструкции.
Судовые паровые машины, построенные на Волге, были значи-
тельно лучше заграничных как по легкости своей конструкции, так
и по надежности в работе.
В начале текущего столетия наши заводы, строившие речные
паровые машины, в том числе старейший из них — Сормовский за-
вод, добились дальнейших успехов в создании паровых машин с
клапанным парораспределением, работающих на перегретом паре.
В годы сталинских пятилеток значительных успехов в постройке
паровых машин добились наши заводы: Сормовский и «Теплоход»
в г. Горьком, «Ленинская Кузница» в Киеве и ряд других. За эти
годы была произведена коренная реконструкция речного флота и,
в частности, речных паровых котлов и машин. Кроме того, были
созданы новые типы паровых машин для нашего речного флота от-
личной конструкции — экономичные и надежные в работе.
Так, например, Сормовским заводом с учетом последних до-
стижений построены паровые машины трехкратного расширения
мощностью 1200 л. с., работающие перегретым паром давлением
14 ат. Постройкой этих машин и других им подобных наши заводы
показали, что они ушли далеко вперед от заграничных заводов в
умении строить прочные и вместе с тем легкие, экономичные и на-
дежные паровые машины.
Наши заводы и отдельные изобретатели, новаторы техники,
упорно работают над дальнейшим улучшением судовых паровых
машин и имеют в этои области большие достижения. В частности
широкие перспективы открывает применение на судах пара высо-
кого давления.
В дальнейшем в этой книге будут рассмотрены главным об-
разом наклонные речные паровые машины как наиболее распро-
страненные в настоящее время в речном флоте.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Из каких основных частей состоит паровая машина?
2. В чем заключается сущность работы машины с расширением пара?
3. Почему диаметр ц. н. д. делается больше диаметра ц. в. д.?
4. Какая машина называется тандем-компаунд?
5. Какие типы паровых машин получили широкое распространение на
речных пароходах?
6. Кто и когда изобрел первую заводскую паровую машину?
Глава XVI
НЕПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ НАКЛОННЫХ ПАРОВЫХ МАШИН
§ 72. ПАРОВОЙ ЦИЛИНДР
Паровые цилиндры (рис. 99) отливаются из хорошего, мелко-
зернистого чугуна.
154
Цилиндр 1 имеет внутри точно расточенную цилиндрическую
поверхность, по которой движется поршень 2. В верхней части ци-
линдра находится парораспределительная коробка 4.
Из парораспределительной коробки пар поступает в цилиндр по
каналам 9 и, отработав, по этим каналам выходит из него. Днище
цилиндра (на рисунке — левое) отлито за одно с ним. У некоторых
цилиндров днище отливается отдельно и привертывается к цилинд-
ру на шпильках. Другой конец цилиндра закрывается крышкой 3,
привертываемой к нему тоже на шпильках.
Для плотного соединения цилиндра с крышкой между ним»
Рис. 99
ставится прокладка 11 (асбестовая лента с графитом: клингерит
или паранит). Как видно из рисунка, формы днища и крышки по
своему виду соответствуют форме поршня.
Для того, чтобы увеличить прочность стеноцс, днища и крышки
цилиндра, на них делают ребра 15. Пространство между ребрами
для уменьшения охлаждения пара в цилиндре заполняется изоли-
рующим материалом, например, асбестом.
Поверх этой изоляции цилиндры покрывают кровельным желе-
зом, что предохраняет изоляцию от случайных повреждений и укра-
шает машину.
Во время работы машины поршень постепенно истирает внут-
реннюю поверхность цилиндра. Особенно это заметно у наклонных
машин, в которых поршень своим весом давит на нижнюю часть
цилиндра.
Для того, чтобы уменьшить истирание, в старых наклонных ма-
шинах шток 5 делался сквозным, как показано на рисунке. Такой
15&
шток проходил через поршень и выходил через крышку цилиндра
наружу. При этом поршень как бы висел на штоке, имеющем две
опоры — в днище и в крышке цилиндра. Однако, как показал опыт,
сквозной шток мало уменьшает истирание нижней части цилиндра
и вместе с тем приносит ряд неудобств (необходимо, устраивать
сальник в крышке цилиндра, усложняется сборка и т. д.). Поэтому
в новых речных паровых машинах сквозных штоков не де-
лают. :
Сальники в крышках и днищах цилиндров устроены следующим
образом (см. рис. 99): в корпусе втулки 6 делается кольцевая вы-
точка 13, в которую закладывается уплотняющая набивка. Для
создания необходимой
плотности эта набивка
нажимается втулкой
сальника 12. Чтобы
шток, проходя через
сальник, не терся о чу-
гун, в результате чего
на нем могут образо-
ваться задиры, во втул-
ку и корпус сальника
плотно вставляют брон-
зовые втулки 8 и 14,
называемые г р у н д-
буксами. В верхней
части нажимной втул-
ки имеется отвер-
стие 16, через которое
к сальнику подается
смазка. Отверстие 1’0
служит для выхода
отработавшего пара.
При влажном паре
набивка сальника де-
лается мягкая, чаще
Рис. 100
всего из асбестовой плетенки. Для набивки плетенку разрезают на
куски такой длины, чтобы ими можно было обернуть шток и обра-
зовать таким образом замкнутое кольцо. Толщина кольца должна
быть такой, чтобы оно заполняло зазор в выточке 13 между штоком
и стенкой выточки. Нарезанные куски плетенки пропитывают мас-
.лом и графитом, благодаря чему они дольше остаются мягкими и
не прилипают к металлу. Плетенку заводят в сальник и укладыва-
ют в несколько рядов так, чтобы стыки колец во всех рядах распо-
лагались не по одной линии, а «вразбег», что уменьшает утечку
пара через сальник.
Мягкая набивка плохо противостоит высокой температуре, по-
этому при перегретом паре, температура которого значительно выше
температуры влажного пара, ставят сальники с металлической на-
бивкой. Устройство такого сальника показано на рис. 100.
156
Внутрь чугунной втулки 1 вставляют чугунную набивочную ко-
робку 2, которая своим торцом плотно прилегает (упирается) к
опорной поверхности втулки 1. Внутрь этой коробки вставляются
уплотнительные кольца из бронзы или баббита 3 и 4. Кольца разре-
заны на три части. При нажатии на них кольца 4 прижимаются к
стенке набивочной коробки, а кольца 3 — к штоку, создавая таким
образом необходимую плотность в сальнике. Втулка 1 закрывает
ся крышкой 5 на клингеритовой прокладке 6. Нажим на уплотни-
тельные кольца производится кольцом 7, пружинами 8 (на рисунке
показана только одна из них) и болтиками 9, ввертываемыми в
крышку и нажимающими на пружины 8. Назначение втулки 10 то
же,' что и грундбуксы в сальнике с мягкой набивкой.
К машинному фундаменту, который прикреплен жестко к набо-
ру корпуса судна, цилиндры крепятся обычно при помощи лап и.
специальных болтов, точно выточенных по отверстиям в лапах и в
фундаментных флорах.
У некоторых машин цилиндры ставят отдельно и не скрепляют
между собой. В таком случае пар переходит из одного цилиндра в
другой по ре си верным трубам. В некоторых же машинах, в
особенности в машинах трехкратного расширения, у которых цилинд-
ры находятся близко один от другого, их соединяют между собой
фланцами на болтах. При такой конструкции пар переходит из од-
ного цилиндра в другой по внутреннему ресиверу.
§ 73. АРМАТУРА ЦИЛИНДРОВ
Для контроля за работой пара в цилиндре на нем устанавливают
приборы, составляющие арматуру цилиндра. К таким приборам от-
носятся: манометры, предохранительные клапаны, продувательные
краны и так называемые добавители и сшибатели. Кроме того, на
ц. в. д. устанавливают стопорные клапаны (стопорные аппараты),
через которые свежий пар поступает в цилиндр.
Предохранительные клапаны. Их устанавливают по два на ци-
линдр: один — на передней полости и другой — на задней (на
рис. 99 эти клапаны обозначены цифрой 7).
Назначение предохранительных клапанов — выпускать излишек
пара наружу при повышении давления в цилиндре сверх допусти-
мого. Принцип их устройства такой же, как и предохранительных
клапанов паровых котлов. Клапан прижимается к седлу при помощи
пружины, натяг которой регулируется специальным винтом, вра-
щаемым маховичком. Снаружи клащан закрыт колпаком (см.
рис. 99). При повышении давления в цилиндре выше допускаемого
пар, преодолевая упругость пружины, открывает клапан и выходит
наружу.
Манометры. Они устанавливаются для показания давления па-
ра в парораспределительных коробках каждого цилиндра.
Продувательные краны. Поступая в цилиндр паровой машины,
пар несколько охлаждается, так как соприкасается при этом с ме-
нее нагретыми стенками цилиндра и поршня, и, кроме того, смеши-
вается с мятым паром, оставшимся в цилиндре. Особенно сильно
157
кар охлаждается при пуске машины, когда стенки цилиндров еще
не прогрелись. В результате (если поступающий в машину пар
влажный) происходит его конденсация, т. е. образование воды. Во-
ды в цилиндре может накопиться столько, что при подходе поршня
к мертвой точке она заполнит все пространство цилиндра между
•поршнем и днищем (или крышкой) цилиндра. Так как вода' почти
несжимаема, то давление в цилиндре сразу быстро повысится, что
может повлечь тяжелую аварию машины (обычно разрывается
крышка цилиндра).
Во избежание этого, в нижних частях обоих полостей цилин-
дров ставят продувальные краны, через которые время от времени
удаляется скопившаяся в цилиндре вода.
Добавители и сшибатели. Иногда машина останавливается в
таком положении^ что поршень ц. в. д. оказывается в мертвой точ-
ке. В данном случае при впуске пара в этот цилиндр поршень не
сдвинется с места и машина не пойдет. Так как при таком положе-
нии поршня ц. в. д. поршни ц. с. д. и ц. н. д. сдвинуты по отношению
к нему, то под давлением пара они могут сдвинуться с места. Поэ-
тому в таких случаях пар из котла пускается в парораспределитель-
ную коробку или в ресивер ц. с. д. или ц. н. д., а иногда непосред-
ственно в один из этих цилиндров. В первом случае пуск пара про-
изводится добавителями, а во втором — сшибателями.
Необходимо иметь в виду, что этими устройствами следует
пользоваться очень осторожно и только для того, чтобы стронуть
машину и вывести поршень ц. в. д. из мертвой точки. После этого
свежий пар должен быть направлен в ц. в. д. Если добавителями
или сшибателями в ц. с. д. или ц. н. д. подать много пара, давление
в них сильно повысится и стенки цилиндров, не рассчитанные на
•высокое давление, могут разорваться.
Стопорные клапаны. Для впуска пара в ц. в. д. служит главный
стопорный клапан (стопорный аппарат), установленный на глав-
ном паропроводе у поста управления машиной, о котором будет
сказано ниже. Главный стопорный клапан открывать следует мед-
ленно.
§ 74. МАШИННЫЕ РАМЫ
Машинной рамой наклонных паровых машин называется та их
часть, на которой лежит коленчатый вал. Эта рама должна воспри-
нимать силы, действующие на шатуны и кривошипы. Вместе с борто-
выми кронштейнами рамы передают корпусу упорное давление в
подшипниках, движущее судно вперед или назад. Поэтому машин-
ная рама должна быть очень прочной и надежно укрепленной в
корпусе судна.
Машинные рамы делают литыми из стали или чугуна, из кле-
паных (или соединенных сваркой) толстых стальных листов шве-
леров или из уголкового железа. Стальная литая машинная рама 1
(рис. 101) нижней частью крепится к судовому фундаменту. Для
большей устойчивости она имеет лапу 2 с фланцем для крепления
к прочной балке 3, идущей поперек судна и составляющей часть его
Корпуса. В раме устроено углубление для валового (рамового) под-
158
шипника 4, в котором вращается шейка коленчатого вала. Число
машинных рам равно количеству этих шеек. У одноцилиндровой ма-
шины их должно быть две, у двухцилиндровой—три, у трехцилинд-
Рис. 101.
ровой—четыре. Отверстие 5 сделано для уменьшения веса рамы.
Машинная рама и паровой цилиндр прочно связаны между собой и
представляют одну общую конструкцию, которая должна выдержи-
вать большие переменные усилия, создаваемые давлением пара на
поршень.
Рис. 102.
Поэтому машинная рама связана с цилиндром 6 параллелями 7,
которые служат также направляющими для поперечины, и литой
балкой 8, уложенной непосредственно на судовой фундамент. В по-
перечном направлении машинные рамы связаны между собой
159
вверху балкой 9, к которой они крепятся при помощи фланцев 10.
Таким образом, паровые цилиндры и машинные рамы с их связями
образуют в целом прочную и жесткую конструкцию, составляющую
рстов паровой машины. <
На некоторых речных пароходах установлены машинные рамы,
отлитые из чугуна. Если такую раму сделать всю чугунную, то она
получится очень тяжелой, поэтому из чугуна делается только верх-
няя ее часть, обозначенная на рис. 102 цифрой 1. Эта часть уста-
новлена на двух стальных кованых колоннах 2 и 3, укрепленных на
судовом фундаменте. Для того, чтобы раме придать необходимую
устойчивость^ ее отливают с двумя лапами 4 и 5, которыми она
крепится к поперечным балкам 6 корпуса судна. Машинная рама
связана с паровым цилиндром стальными балками 7.
Такие чугунные рамы получаются сравнительно легкими, но
прочность их невелика, поэтому они применяются главным образом
на небольших пароходах.
§ 75. ВАЛОВЫЕ (РАМОВЫЕ) ПОДШИПНИКИ
Валовые (рамовые) подшипники устраиваются в машинных ра-
мах и служат опорами для коленчатого вала. Одна из конструкций
Рис юз
таких подшипников показана на рис. 103. Подшипник состоит из
двух стальных или бронзовых вкладышей 1 и 2, залитых баббитом
для уменьшения трения между валом и вкладышами. Для того,
160
чтобы баббит прочно держался во вкладыше, в последнем делают
канавки в виде «ласточкина хвоста». Нижний вкладыш 1 сделан
полукруглым, что в случае необходимости, дает возможность вынуть
его, ие поднимая коленчатого вала:, а поворачивая вкладыш вокруг
шейки вала. Верхний вкладыш имеет выступ 3, на который нажи-
мает крышка подшипника (накладка) 4. Нажим производится
двумя стяжными болтами 5 с гайками 6.
Межру вкладышами подшипника имеется зазор 7 для одной
толстой и нескольких тонких; (до 0,4 мм) прокладок. По мере раз-
работки подшипника прокладки вынимают, сохраняя при этом
между вкладышами подшипника и шейкой коленчатого вала
нужный зазор. По концам вкладыша ставят реборды, расстояние
между которыми равно ширине гнезда для вкладыша в машийной
раме. Реборды упираются в стенки рамы и не допускают продоль-
ного перемещения вкладыша (вдоль вала).
§ 76. ПАРАЛЛЕЛИ
Как уже говорилось, в наклонных машинах параллели имеют
дня назначения: они связывают между собой машинные рамы и
паровые цилиндры и, кроме того, служат направляющими для крейц-
копфов. Параллели изготовляют из кованой или литой стали. В
настоящее время параллелям в поперечном сечении придают форму
Рие. 104
двутавра (рис. 104). Для прочности полки такого двутавра под-
креплены поперечными вертикальными ребрами 1. На концах па-
раллели имеются фланцы, которыми она крепится к цилиндру (фла-
нец 2) и к машинной раме (фланец 3). Когда параллели длинные,
их подкрепляют стойкой 4, которая нижним концом крепится к про-
дольной нижней балке (см. рис. 101) или непосредственно к машин-
ному фундаменту. i
Направляющей является часть параллели, ближайшая к цилинд-
ру (на рис. 104—левая). Башмаки крейцкопфа, скользящие по па-
раллели, охватывают ее сверху и снизу. Поэтому верхние и нижние
горизонтальные плоскости 5 направляющей части параллели стро-
гают так, чтобы они были строго параллельны между собой, после
чего их пришабривают.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Из какого материала изготавливают паровые цилиндры?
2. Почему в некоторых паровых машинах старой постройки штоки де-
лали сквозными?
3. Какие сальниковые набивки применяются в сальниках паровых^ци-
линдров?
11 В. А. Кузовлев 161
4. Что называется ресивером в паровых машинах?
5. Какие приборы составляют арматуру парового цилиндра и каково их
назначение?
6. Каково назначение добавителей и сшибателей и в чем заключается
разница в их действиях?
7. Из каких материалов изготавливаются машинные рамы?
8. Каково назначение машинных рам?
9. Из какого материала изготавливаются параллели паровых машин и
каково их назначение в наклонных машинах?
Глава XVII
ПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ ПАРОВЫХ МАШИН
§ 77. ПОРШЕНЬ
Сила, с которой пар давит на поршень, бывает очень велика и в
главных паровых машинах достигает нескольких тонн. Поэтому
поршни дблжны иметь прочную конструкцию. Их делают из чугуна
или стали. Диаметр поршней должен быть на 1 — 2 мм меньше
внутреннего диаметра цилиндра, так как, если поршень обточить
точно по диаметру цилиндра, то при нагревании поршень расши-
Рис. 105
рится и заклинится в цилиндре. Во избежание утечек пара через
зазоры, имеющиеся между цилиндром и поршнем, последний снаб-
жают пружинящими разрезными уплотнительными или, как их ча-
сто называют, набивочными кольцами.
Чугунный поршень (рис. 105) по всей своей окружности имеет
выточку, в которую устанавливается широкое набивочное кольцо 1.
Сзади это кольцо прижимается чугунным кольцом (поршневой
крышкой) 2, привернутым к поршню болтами 3.
162
/
Рис. 106
В свободном состоянии концы набивочного кольца не сходятся
м диаметр, его немного больше внутреннего диаметра цилиндра.
Когда же набивочное кольцо заводят в цилиндр, оно, стремясь
расжаться, прилегает к его стенкам.
Для более плотного прилегания набивочного кольца к цилиндру
в кольцевой выточке поршня поставлены несколько спиральных
пружин 4, распирающих кольцо.
В середине поршня сделано коническое отверстие, в которое
входит конец штока. От сотрясений во время работы гайки, болти-
ки и вйнты на поршне могут ослабнуть и даже сбвсем отвернуТьс'я
и попасть между поршнем и крышкой или дни-
щем цилиндра, вызвав поломку машины. По-
этому все детали, установленные на движу-
щихся частях и в особенности расположенные
в местах, недоступных для наблюдения во вре-
мя работы машины, должны иметь так назы-
ваемые стопорные приспособления.
Эти приспособления бывают самого раз-
личного устройства^ Так, например, стопорное
приспособление для болтов 3 состоит из сталь-
ного кольца 5, по окружности которого проре-
заны шестигранные отверстия для головок этих
•болтов. Ясно, что, если такое кольцо надеть на
головки болтов, то они не смогут отвернуться.
Для того, чтобы стопорное кольцо держалось
на месте, имеется ввертыш 6, для которого в
кольце также сделано специальное отверстие.
После того как кольцо будет поставлено на
место, в головку ввертыша через отверстие 7
вставляется шплинт, концы которого разводят-
ся. Так как нарезка, сделанная в чугуне, яв-
ляется мало прочной и легко крошится, то в
тело поршня ввертываются наглухо специаль-
ные бронзовые втулки 8, в которых делается нарезка для болтов 3.
В настоящее время для речных паровых машин поршни чаще
делают стальными (рис. 106). Такие поршни легче чугунных. Сталь-
ной поршень имеет одну стенку в виде конуса; такая форма при-
дает ему больЩую прочность. Уплотнение в этом поршне дости-
гается не одним широким набивочным кольцом, а тремя узкими
кольцами 1, которые устраиваются без распорных пружин. Эти
кольца закладывают в специальное проставочное кольцо 2, нажи-
маемое чугунной крышкой 3, сделанной тоже в виде кольца. При
вьЛемке набивочных колец благодаря наличию проставочного кольца
нет необходимости из цилиндра вынимать весь поршень, а достаточ-
но, отвернув болты 4 и сняв крышку 3, вынуть проставочное кольцо
со всеми набивочными кольцами. Эти кольца делают тоже раз-
резными. В свободном состоянии наружный диаметр их
несколько больше внутреннего диаметра цилиндра. Для
изготовления колец отливается чугунная болванка, которую
163
затем обтачивают так, чтобы ее наружный диаметр был равен диа-
метру кольца в свободном состоянии. Затем от этой трубы отре-
зают кольца, которые уже окончательно обрабатывают; в них
делают разрезы такой ширины,_ чтобы в сжатом состоянии наруж-
ный диаметр кольца был немного меньше диаметра цилиндра.
§ 78. ШТОК ПОРШНЯ И ПОПЕРЕЧИНА
Штоки изготавливают из кованой стали. Поверхность их делает-
ся цилиндрической и шлифуется для уменьшения трения в сальни-
ке. На рис. 107 изображен шток, задний конец которого обточен
Рис. 107
на конус и имеет нарезку для гайки, как об этом уже было сказа-
но. Передним концом (левым на рисунке) шток соединяется с по-
перечиной.
Поперечина выполняется в виде стальной круглой балки, имею-
щей на середине утолщение для соединения со штоком (рис. 108).
Рис. 108
По бокам этого утолщения находятся две шейки 1, служащие для
соединения с шатуном. На концах поперечина имеет фланцы 2, к
которым при помощи шпилек крепятся башмаки 3, имеющие вид
скобы. К башмакам прикрепляются ползуны 4, прижимающиеся
к параллелям сверху и снизу. На рисунке поперечное сечение па-
раллели показано в левом башмаке в виде заштрихованного дву-
тавра 5.
164
Для уменьшения трения ползуны заливают белым металлом 6.
Для смазки верхнего и нижего ползунов имеются масленки 7 и 8,
о которых будет сказано ниже.
§ 79. ШАТУН
Шатуны отковываются из стали. Они состоят из следующих ча1-
стей (рис. 109). Стержня шатуна, который у речных машин имеет
круглое сечение (на рисунке сечения стержня шатуна показаны за-
штрихованными кружками). Концы шатуна называются голов-
к а м и. Та из них, которая соединяется с мотылем коленчатого ва-
ла, называется кривошипной или передней головкой
Рис. 109
шатуна. Другая, — соединяющаяся с поперечиной, имеет развил-
ку и называется крейцкопфной или задней головкой
шатуна. Кривошипная головка образует головной подшипник,
охватывающий шейку мотыля. Задняя половина этой головки 2 от-
кована заодно со стержнем шатуна, а передняя 3 делается отъем-
ной и называется иногда накладной. Обе половины головки со-
единяются стяжными болтами 4 с гайками 5. Чтобы во время рабо-
ты машины такая гайка не могла самопроизвольно отвернуться,
нижняя часть ее сделана круглой с кольцевой выточкой, а в на-
кладке под гайкой выточено круглое углубление, в которое при за-
вертывании и входит нижняя часть гайки. Сбоку в накладку ввер-
тывается стопорный болтик 6, входящий в кольцевую выточку гай-
ки и не позволяющий тем самым ей отвернуться. Головной подшип-
ник имеет два бронзовых или чаще стальных полукруглых вклады-
ша 7, залитых баббитом. Вкладыши должны быть пришабрены по
шейке вала.
Для того, чтобы заливка прочно держалась во вкладышах, в
последних делают углубления в виде «ласточкина хвоста». Между
вкладышами делается большой зазор, в которых при сборке маши-
ны вставляют одну толстую 8 и несколько тонких прокладок 9. Во-
время работы машины баббит, которым залиты вкладыши подшип-
ника» постепенно срабатываются, вследствие чего величина зазора
между вкладышами и шейкой вала увеличивается. Для регулиро-
165
вания величины этого зазора тонкие прокладки по мере надобности
вынимают.
На верхней, толстой, прокладке имеется выступ 10 с отверстием,
идущим до шейки вала, для смазки ее.
Подшипники крейцкопфной головки шатуна устроены так же,
как и кривошипной, но с той лишь разницей, что вкладыши обоих
крейцкопфных подшипников делают из бронзы и не заливают ан-
тифрикционным металлом. Эти подшипники расположены рядом со-
штоком, имеющим при работе высокую температуру, от которой
баббит мог бы расплавиться. Кроме того, при работе машины
крейцкопфная головка не вращается, а только качается; поэтому
трение в ней получается небольшое.
Стяжные болты шатуна являются очень ответственной деталью
паровой машины, и разрыв их может быть причиной тяжелой ава-
рии. Они должны хорошо выдерживать удары;, которые могут воз-
никать при работе машины (например, при ударе плиц колеса о
какой-нибудь твердый предмет), поэтому их изготовляют из хоро-
шей и мягкой стали. Диаметр стяжных болтов обтачивается точно
по отверстию в подшипниках. Головки этих болтов делаются круг-
лыми. Во избежание проворачивания их при завертывании гаек, в
головки ввертываются небольшие ввертыши, которые при постанов-
ке болта на место входят в специальные выемки, сделанные для
них в теле головки шатуна.
§ 80. КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
Самой ответственной и дорогостоящей частью машины являет-
ся машинный вал, состоящий из коленчатого вала, к концам кото-
рого присоединяются бортовые валы. Машинные валы передают
вращение гребным коле»
сам и являются поэтому
тяж!ело нагруженными
частями машины. Кроме
того, им приходится вос-
принимать случайные
удары гребных колес о
твердые предметы. По
этим причинам для изго-
товления валов применя-
ют специальную валовую
сталь (№ 5).
Коленчатый вал состоит из следующих основных частей рамо-
вых шеек 1 (рис. НО), которые вращаются в валовых подшипни-
ках машинных рам, щек (плеч) 2 мотыля и кривошипной мотыле-
вой шейки 3, вращающейся в кривошипном подшипнике шатуна.
Щеки мотыля вместе с кривошипной шейкой образуют мотыль
(кривошипное калено).
В зависимости от числа паровых цилиндров и типа машины
коленчатые валы бывают одноколенчатыми (одномотылевыми) или
66
.многоколенчатыми (многомотылевыми). На рис. 111 показан трех-
мотылевый коленчатый вал для машины трехкратного расширения.
Мотыли расположены под углом 120° один к другому. Крайние мо-
тыли откованы заодно с рамовыми шейками, средний — отдельно.
Бывают коленчатые валы, у которых все мотыли отковываются от-
дельно и насаживаются на рамовые шейки. Такие валы называют-
ся с о с т а в\н ы м и. Преимущество их по сравнению с цельноко-
ваными валами состоит в том, что их проще отковывать. Кроме
того, в случае поломки какой-либо части вала нет надобности за-
менять весь вал. Отверстия для рамовых шеек в насадных мотылях
Рис. ill
делают немного меньше, чем диаметр этих шеек. Такие мотыли
насаживают на шейки в горячем состоянии и для большей надеж-
ности укрепляют шпонками. После того как мотыли остынут, они
плотно охватывают шейки.
Часто посадка насадных мотылей производится в холодном со-
стоянии — запрессовкой. В этом случае концы рамовых шеек дела-
ют слегка на конус. Коленчатый вал с насадным средним мотылем
легче изготовлять (отковывать) и сменять (см. рис. 111). Обе по-
ловины вала делают одинаковыми, что дает возможность иметь в
запасе только одну его половину. Как видно на рисунке, шейки ва-
ла — пустотелые (имеют сверления). Это делают для уменьшения
веса вала. На концах его имеются фланцы для присоединения бор-
товых валов.
§ 81. БОРТОВЫЕ ВАЛЫ
Бортовые валы несут на себе гребные колеса. По своему устрой-
ству эти валы бывают двух типов. К одному из них принадлежат
бортовые валы, имеющие две опоры (рис. 112), причем одной опо-
рой является бортовой подшипник! 1, установленный на специаль-
ном наружном кронштейне 2, а другой — обносный подшипник Зт
подвешенный к обносу 4. Такие бортовые валы устанавливают на
крупных буксирных судах,, у которых гребные колеса должны соз-
давать большой упор. У небольших буксиров и пассажирских су-
дов бортовые валы имеют только одну опору — бортовой подшип-
ник (рис. 113).
В настоящее время бортовые валы обычно соединяются с колен-
чатым при помощи фланцев (соединительных муфт). Фланцы стя-
167
гиваются болтами, обточенными точно по отверстиям во фланцах.
Таких болтов по окружности фланцев ставят от шести до двенад-
цати.
Рис. 112
Соединительные муфты часто делают упругими, чтобы они могли
уменьшать напряжения, которые появляются иногда в машинных
валах при неточной их установке или деформации корпуса судна
Рис. 113
или от других причин. Упругость муфт достигается тем, что под
гайки болтов, стягивающих фланцы валов, подкладываются корот-
кие и сильные пружины.
§ 82. ВАЛОПОВОРОТНЫИ МЕХАНИЗМ
При ремонте паровой машины или гребных колес коленчатый
вал машины приходится поворачивать вручную.
Для поворачивания машины вручную применяются специальные
валоповоротные механизмы.
Конструкции этих механизмов довольно разнообразны; одна из
них показана на рис. 114. Такой вид она имеет, если смотреть на нее,
168
став лицом к борту судна (вдоль коленчатого вала). На этом
рисунке цифрой 1 обозначен фланец бортового вала, которым он
'Соединяется с коленчатым валом. На этот фланец надето на шпон-
ке червячное колесо 2,
которое для удобства
монтажа состоит из
двух половин. С этим
колесом соединен чер-
вяк 3. Таким образом
получается червячная
пара, червячное колесо
—червяк. На конце ва-
ла 4 этого червяка на-
сажено второе (малое)
червячное колесо 5,
соединенное со вторым
*(малым) червяком 6,
образующие вторую
червячную пару. На
-конце валика этого
червяка насажено ко-
лесо 7 с ручками 8. По-
ворачивая с помощью
их колесо 7, вращают
коленчатый вал ма-
шины.
Понятно, что при ра-
боте паровой мащины
Рис. 114
этот механизм дол-
жен быть отъединен от нее. Для этой цели валик; 4 проходит через
•втулку (около шестерни 5), которая может вращаться в подшипни-
ке 9. При таком устройстве, поднимая ручку 10 валика 4, можно
вводить его в зацепление с червячным колесом 2. Для удержания
этого валика в таком положении служит чека 11. Если валопово-
ротный механизм нужно отключить от машины, то вынимают чеку 11
и за рукоятку 10 опускают валик 4, выводя его из зацепления
с червячным колесом 2.
§ 83. ВАЛОПРОВОД ВИНТОВЫХ СУДОВ
Валопровод винтовых судов иногда имеет значительную длину
и состоит из нескольких частей. Схема такого валопровода показа-
на на рис. 115. Начинается он коленчатым валом 1 главной паро-
вой машины. С коленчатым валом при помощи фланцев соединен
упорный вал 2, вращающийся в упорном подшипнике 3. При вра-
щении гребного винта создается упорное давление о воду. Во вре-
мя работы машины на передний ход вода отбрасывается винтом
назад, вследствие чего возникает сила, стремящаяся сдвинуть парко-
вую машину (через валопровод) вперед. При заднем ходе пояВ’-
169
ляется сила стремящаяся сдвинуть машину назад. Таким образом,
при работе паровой машины на винт возникают силы, действую-
щие вдоль валопровода. Для того, чтобы предохранить ее от этих
сил, и служат упорные подшипники, о которых говорится ниж!е.
Важной составной частью валопровода винтовых судов являет-
ся дейдвудный вал 4, на наружном конце которого насажен
Рис. 115
гребной винт 5. Свое название этот вал получил от дейдвудной
трубы 6, в которой он вращается. Дейдвудная труба служит опорой
для вала. Кроме того, она должна создавать уплотнение, чтобы за-
бортная вода не попадала внутрь корпуса судна в месте выхода
дейдвудного (гребного) вала наружу.
Рис. 116
Часть валопровода, расположенная между упорным и дейдвуд-
ным валами, называется промежуточным валом 7|, кото-
рый может состоять из нескольких частей. Отдельные части
валопровода соединяются между собой фланцами на болтах. Про-
межуточный вал вращается в опорных подшипниках 8.
। Упорные подшипники бывают двух типов: многоопорные и одно-
опорные.
На рис. 116 в двух проекциях показан многоопорный подшип-
ник; на концах его находятся два обычных опорных подшипника /,
для упорного вала 2, имеющего несколько упорных колец <?, между
которыми закладываются упорные скобы 4, воспринимающие
170
подшигГ-
довольно
в на-
много
при-
под-
од-
Рис. 117
шесть упорных вкладышей 4 одного
упорное давление гребного винта. Торцевые поверхности этих
скоб являются упорами для колец 3 и залиты белым металлом 5.
Чем больше величина упорного давления винта, тем больше делает-
ся упорных колец и скоб.
Для равномерного распределения указанного давления упорные
скобы могут передвигаться вдоль вала по двум продольным вин-
там 6, идущим вдоль корпуса упорного подшипника. Упорные скобьк
закрепляют на месте при по-
мощи гаек, навернутых на
винты 6.
Многоопорный
ник получается
длинным и занимает
шинном отделении
места. Поэтому часто
меняют одноопорные
шипники. Упорный вал
ноопорного подшипника
имеет только одно упорное
кольцо, которое вращается
между двумя рядами вкла-
дышей, свободно лежащих в
специальных углублениях в
корпусе подшипника. На!
рис. 117 показаны корпус 1
упорного подшипника и от-
дельно (наверху) его крыш-
ка 2. По концам корпуса 1
имеются два опорных под-
шипника 3 для упорного ва-
ла. Внутри корпуса видны
ряда.
Внутреннее пространство одноопорного подшипника заполняется
маслом, которое при вращении упорного кольца увлекается в зазор*
между кольцом и упорными вкладышами. Последние при этом по-
ворачиваются в своих углублениях так, что зазоры получают фор-
му клина. Масло, увлекаемое упорным кольцом, проходит по таким
клиновидным сужающимся зазорам. При этом давление масла по-
вышается, в результате чего между упорным кольцом и упорными
вкладышами образуется масляная пленка. Таким образом, в этом
подшипнике трущиеся (упорные) поверхности во время работы не
соприкасаются, а поэтому уменьшается опасность нагрева их из-за
большого трения. В одноопорных подшипниках возможна передача
всего упорного давления одним упорным кольцом.
Одна из конструкций дейдвудных труб показана на рис. 118-
Эта труба состоит из корпуса 1, который на внутреннем конце (на
рисунке—правом) имеет фланец' 2 для присоединения к перебор-
ке 3. Наружный конец корпуса трубы проходит через корпус судна.
171
Вся труба закрепляется гайкой 4. Внутри корпуса трубы имеются
•опорные втулки 5 для дейдвудного вала 6. В настоящее время в
речном флоте наиболее распространенными материалами для этих
Рис. 118
втулок являются лигнофоль и резина. На внутреннем конце дейд-
гвудной трубы имеется сальник 7 с мягкой набивкой.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Из какого материала изготавливаются поршни?
2. Из каких частей состоит шатун?
3. Почему вкладыши крейцкопфной головки шатуна делаются бронзо-
выми без заливки их белым металлом?
4. Из каких частей состоит машинный вал наклонных паровых машин?
5. Из каких частей состоит коленчатый вал?
6. Как различаются по своему устройству бортовые валы?
7. Из каких частей состоит валопровод винтовых пароходов?
Глава XVIII
ПАРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 84. НАЗНАЧЕНИЕ ПАРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
И ИХ ТИПЫ
Впуск пара в цилиндр и выпуск из него совершаются автомати-
«чески при помощи специальных парораспределительных устройств.
В главных судовых машинах такими устройствами являются золот-
ники и клапаны.
Золотниковое парораспределение является наиболее старым ви-
дом парораспределительных устройств; оно и сейчас еще широко
применяется в судовых паровых машинах. Клапанное парораспре-
деление по своему устройству и изготовлению значительно сложнее
золотникового, но имеет по сравнению с последним ряд преиму-
ществ. Эти преимущества настолько значительны, что в последнее
время в строящихся паровых машинах все чаще и чаще применяют
клапанное парораспределение.
172
§ 85. ЗОЛОТНИКОВОЕ ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ
Золотники бывают разных типов. Мы начнем изучение парорас-
пределения с простого коробчатого золотника без;
перекрыш. Такой золотник представляет собой плоскую чугунную
прямоугольную коробку без крышки (рис. 119). На донышке этой
коробки, называемой спинкой золотника, сделан прилив со сквоз-
ным отверстием, через которое проходит золотниковый шток, за-
ставляющий золотник двигаться. Золотник помещается в золот-
никовой коробке Z, отлитой заодно с паровым цилиндром (рис. 120).
Внутри коробки находится золотниковое зеркало 2, представляю-
щее собой тщательно простроганную и пришабренную к золотнику
плоскость.
В золотниковом зеркале имеются три окна прямоугольной фор-
мы. Крайние окна 3 представляют собой сравнительно узкие щели,
через которые внутреннее пространство золотниковой коробки сооб-
щается с паровым цилиндром паровыми каналами 4 (на рисунке ви-
ден только один канал). Среднее окно 5 шире крайних, через него
и отверстие 6 отработавший пар выходит либо в ресивер, либо в
холодильник из ц. н. д. Золотник движется по золотниковому зер-
калу 2 вдоль оси цилиндра, производя этим самым поочередно
впуск и выпуск пара. Например, если золотник сдвинуть вправо
(рис. 121), то свежий пар, который все время заполняет золотни-
ковую коробку 1, поступит в левую полость цилиндра по каналу 3
и заставит поршень двигаться слева направо. В это же время пар,,
отработавший в правой полости, будет выходить по каналу 4 в-
пространство 5, а из него в канал 6. Отработавший пар не может
сразу выйти из цилиндра и оказывает противодавление на поршень.
Поэтому движение поршня происходит под действием разности сил
давления свежего пара Pi и противодавления Рг.
При золотнике, сдвинутом влево, паровой канал 4 будет сообщен
с золотниковой коробкой, и свежий пар по этому каналу поступит в
правую полость цилиндра. В это же время отработавший пар из ле-
173
бой полости будет в свою очередь выходить из цилиндра по парово-
_му каналу 3 во внутреннее пространство золотника, которое постоян-
но соединено с выпускным пролетом (каналом) 6. Как видим,
.пространство, золотниковой коробки, находящееся под золотником,
Рис. 121
Рис. 122
вается эксцентриситетом.
заполняется только отработавшим (мятым) паром, а над золотни-
ком — свежим.
Как уже отмечалось, золотник приводится в движение золотнико-
вым штоком 7. Этот шток соединяется с эксцентриковой тягой 8,
правый конец которой (как по-
казано на рисунке) связан с
кривошипом 9 коленчатого ва-
ла (условно показан отдельно от
коленчатого вала). Так как ход
золотника очень небольшой и
составляет лишь несколько де-
сятков миллиметров, то такой
кривошип в практических усло-
виях заменяется эксцентриком
(рис. 122). -Эксцентрик пред-
ставляет собой стальной диск,
насаженный на коленчатый вал
эксцентрично, т. е. так, что
центр вала не совпадает с цент-
ром диска. Расстояние между
этими двумя центрами назы-
Эксцентрик / охватывается
эксцентриковым бугелем, состоящим из двух половин
2 и 3, стянутых болтами. К одной из этих половин 2 присоединяется
на шпильках 4 эксцентриковая тяга 5, связанная щарнирно с золот-
никовым штоком. В том месте, где этот шток проходит через стенку
золотниковой коробки, делается сальник, не допускающий утечки
пара' из золотниковой коробки.
При вращении коленчатого вала вместе с ним вращается и экс-
центрик, заставляя при этом двигаться золотник.
174
Плоскости^ перекрывающие при движении золотника паровые
каналы, называются полями золотника. У золотника без
перекрыш ширина этих полей равна' ширине паровых каналов.
Правильное парораспределение с таким золотником будет до-
стигнуто в том случае, если угол между направлением мотыля и
направлением эксцентриситета будет равен 9(Г^ причем эксцентрик
должен опережать мотыль, или, другими словами, золотник должен
опережать поршень.
Рис. 123
На рис. 121 палец мотыля показан в крайнем левом положении
(в точке А). Если коленчатый вал вращается по направлению дви-
жения часовой стрелки, т. е. от точки А к точке Б и т. д., то эксцент-
рик будет находиться в среднем верхнем положении (как показано
на рисунке), золотник также—в среднем положении, перекрывая
своими поперечными стенками (полями) оба паровые канала.
Если сдвинуть коленчатый вал в указанном направлении, т. е.
от точки А к точке Б, то золотник пойдет вправо, и через канал 3 в
левую полость-цилиндра будет поступать свежий пар. Войдя в эту
полость, пар заставит поршень двигаться тоже вправо, и золотник
все больше и больше будет открывать левый паровой канал. В это
же время правый канал также будет открываться и через него от-
работавший пар из правой полости устремится во внутреннее про-
странство золотника и далее в трубу мятого (отработавшего) пара.
Когда мотыль опишет четверть окружности и займет положение Б
'(рис. 123,/), поршень пройдет примерно половину своего пути, а экс-
175
центрик же займет положение в, при котором золотник прилет в
правое мертвое положение, полностью открыв левый канал для
входа свежего пара, а правый — для выхода мятого.
Начиная с этого момента, мотыль начнет двигаться к точке В,
следовательно, поршень будет продолжать двигаться вправо/ зо-
лотник же, как видно по положению эксцентрика, пойдет уже вле-
во, перекрывая оба паровые канала. Когда мотыль придет в точку В
эксцентрик будет находиться в положении г (рис. 123, II). При этом
поршень будет находиться в правой мертвой точке, а золотник—
в среднем положении.
При дальнейшем вращении коленчатого вала эксцентрик заста-
вит золотник двигаться влево. При этом свежий пар через правый
паровой канал будет поступать в правую полость, что заставит
поршень также двигаться влево, а мотыль пойдет к точке Г. В это
же время отработавший пар из левой полости через левый паровой
канал может выходить во внутреннее пространство золотника и в
выходное отверстие. Когда мотыль придет в точку Г. (рис. 123, III),
поршень пройдет примерно половину своего пути, а золотник ока-
жется в левом мертвом положении. В этот момент оба паровых ка-
нала будут снова открыты, но теперь через правый паровой канал
свежий пар будет входить в правую полость, а через левый—выхо-
дить из цилиндра. Под действием свежего пара поршень будет про-
должать двигаться влево, а золотник пойдет вправо, постепенно-
перекрывая оба паровые канала. Наконец, когда поршень придет в
левую мертвую точку, мотыль и золотник займут положение, пока-
занное на рис. 121.
Начиная от этого положения, описанный процесс парораспреде-
ления будет повторяться.
Таким образом, простой коробчатый золотник в первую половину
хода поршня движется с ним в одну сторону, постепенно открывая
паровые каналы, а во вторую половину хода поршня—в направле-
нии, обратном движению поршня, закрывая постепенно эти каналы.
Следовательно, впуск и выпуск происходит в течение всего хода
поршня. Таксой способ парораспределения прост, но он имеет два
существенных недостатка.
Во-первых, при таком парораспределении машина расходует
большое количество пара, т. е. работает неэкономично. Пар из ци-
линдра выпускается при том же давлении,* при котором он и посту-
пал в него. Таким образом, пар в Цилиндре не расширяется, и поэто-
му не используется работа, которая могла бы быть получена за счет
его расширения.
Во-вторых, при таком парораспределении в машине появляются
толчки, возникающие в шатунно-кривошипном механизме и нару-
шающие плавность работы машины. Они возникают в те моменты,,
когда поршень находится в той или иной мертвой точке.
Допустим, что поршень движется от правой мертвой точки к ле-
вой. Поршень получает движение в результате давления пара, за-
полняющего правую полость цилиндра. Левая полость в это время
сообщена с наружным пространством, поэтому пар имеет в ней дав-
176
ление наружной среды. В момент прихода поршня в левую мертвую
точку золотник откроет паровые каналы так, что правая полость
цилиндра сообщится с наружным пространством, а левая—с про-
странством свежего пара. Поэтому давление в правой полости сни-
зится до давления наружной среды, а в левой—повысится до полного
рабочего давления, вследствие чего пар будет давить на поршень
в направлении слева направо. Такое изменение в направлении дви-
жущей силы на поршень происходит очень быстро, что и вызывает
появление толчков в машине.
Вследствие отмеченных недостатков болотники без перекрышей
в настоящее время применяются только в небольших паровых ма-
шинах вспомогательного назначения, в которых расход пара не
имеет большого значения.
В главных же паровых машинах применяются золотники с пе-
рекрышамщ не имеющие указанных выше недостатков.
§ 86. ПРОСТОЙ КОРОБЧАТЫЙ ЗОЛОТНИК С ПЕРЕКРЫШАМИ
Золотники без перекрыш отличаются от золотников с пере-
крышами тем, что у первых, как было отмечено, ширина поля зо-
лотника равна ширине паровых каналов. У золотников с перекры-
шами эти поля шире паровых каналов. Если такой золотник поста-
вить в среднее положение, как показано на рис. 124, то величина е
будет являться внеш-
ней перекрышей,
а величина и — внут-
ренней перекры-
шей.
Внешняя перекры-
та позволяет напол-
нять цилиндр свежим
паром не на всем про-
тяжении хода поршня,
а только на части его
хода. На остальной части хода поршень движется за счет расширения
пара, уже поступившего в цилиндр. Таким образом, уменьшается
расход пара. Та часть хода поршня, на которой свежий пар посту-
пает в цилиндр, называется наполнением, а момент прекраще-
ния впуска пара — отсечкой пара. Эти величины измёряются в
долях хода поршня. Например, если впуск пара в цилиндр прекра-
щается в тот момент, когда поршень прошел 0j75 своего пути, то
это значит, что' отсечка (и наполнение) равна 0,75. Следовательно,
если ход поршня равен, допустим 0,8 м, то при указанной величине
отсечки впуск пара в цилиндр должен прекратиться в тот момент,
когда поршень пройдет 0,8X0^75=0,6 м от мертвой точки.
Внутренняя перекрыша дает возможность прекратить выпуск от-
работавшего пара из цилиндра до прихода поршня в мертвую точку.
При дальнейшем движении поршня оставшийся в цилиндре пар
сжимается, давление его постепенно повышается и он, действуя,
12 В. А.Кузовлев
177
как сжимающаяся пружина, смягчает удар на поршень в начал®
впуска в цилиндр свежего пара и плавно переводит кривошипно-
шатунный механизм через мертвые точки. Таким образом' пору-
чается так называемая «паровая подушка». Кроме того, при сжатии
повышается температура пара, в результате чего уменьшается охла-
ждение свежего пара,;вступающего в цилиндр. Последнее Обстоя-
тельство особенно важно при работе влажным паром, который при
охлаждении конденсируется. Чем выше температура пара в кон-
це сжатия, тем меньше конденсация свежего, влажного пара,, всту-
пающего в цилиндр, и тем, следовательно, меньше в цилиндре будет
образовываться воДы.
Известно, что при положении поршня в мертвой точке должен
открываться доступ в соответствующую полость цилиндра свежего
пара, который заставил бы поршень двигаться.
Рис. 125
Если золотник без перекрыт, то он в этот момент должен на-
ходиться в среднем положении. Если Же золотник имеет внешнюю
перекрышу, то он должен быть сдвинут от своего среднего положе-
ния на величину этой перекрыши. Это значит,' что если поршень на-
ходится, например, в левой мертвой точке, то золотник должен
быть сдвинут вправо,! как показано на рис. 125. Такое положение
золотника будет соответствовать началу впуска пара в левую по-
лость. Ясно, что при этом эксцентрик должен перекатиться еще
больше вперед,! до точки В. Таким образом, при золотнике с пере-
крышами эксцентрик должен опережать мотыль на угол АОВ. Сто-
рона этого угла ДО соответствует положению мотыля, а сторона
ОВ—положению эксцентрика. Угол АОВ будем называть углом
уставов к.и, а угол БОВ—у глом опережения эксцентрика.
Следовательно, угол установки равен 90° плюс угол опережения.
Рассмотрим основные моменты парораспределения такими золот-
никами.
На рис. 126 (положение 7) показан момент, когда поршень при-
шел в заднюю мертвую точку, а золотник сдвинулся вперед, причем
не только на величину внешней перекрыши,но несколько больше, так,
что паровые каналы для впуска и выпуска пара уже открыты на не-
которую величину. Величина открытия канала для впуска пара при
положении поршня в мертвой точке ( величина а) называется
линейным предварением впуска, а Для выпуска пара
178 .............'*
Рис. 126
12*
179
ввличйнц б—линейным предварением выпуска. Эти
величины измеряются в миллиметрах.
Линейное предварение впуска делается для того, чтобы впуск
пара в цилиндр начать еще до прихода поршня в мертвую точку.
Тогда к моменту прихода поршня в мертвую точку золотник окажет-
ся уже настолько сдвинутым (на величину линейного предварения
впуска), что для прохода пара образуется довольно широкая
щель. Предварение выпуска делается для того,' чтобы мятый пар
мог выходить из цилиндра еще до конца хода расширения, т. е. до
прихода поршня в заднюю мертвую точку. Благодаря этому, когда
поршень пойдет вперед, значительная часть мятого пара уже успеет
выйти из передней полости и величина противодавления в ней будет
меньше.
Положение II. Золотник дошел до крайнего переднего положения.
В этот момент оба крайние паровые каналы открыты на наиболь-
шую величину для впуска пара в заднюю полость и для выпуска
его из передней полости. В следующий момент золотник должен
двигаться уже назад, а поршень все еще будет продолжать двигать-
ся вперед.
Положение III. Золотник, двигаясь назад, закрыл паровой канал,
ведущий в заднюю полость, и тем самым прекратил доступ в нее све-
жего пара. Это—момент отсечки в задней полости. Дальнейшее
движение поршня вперед происходит уже за счет расширения пара,
находящегося в задней полости. Из передней полости еще продол-
жается выпуск пара.
Положение IV. Золотник, продолжая двигаться назад, закроет
выход пара из пер'едней полости, в которой еще осталась часть мя-
того пара. В этот момент поршень еще не дойдет до передней
мертвой точки, поэтому мятый пар, оставшийся в этой полости^
будет сжиматься. Следовательно, такое положение золотника со-
ответствует началу сжатия пара в передней полости.
Положение V. Поршень еще не дошел до передней мертвой точ-
ки, а золотник, двигаясь назад, пришел в положение, которое назы-
вается началом выпуска пара из задней полости. В сле-
дующий момент, когда золотник сдвинется еще назад, пар из зад-
ней полости начнет уходить под золотник, а оттуда через среднее
окно в золотниковом зеркале — наружу или в ресивер.
Положение VI. Поршень пришел в переднюю мертвую точку, а
золотник, двигаясь влево, прошел уже больше половины своего пути.
При этом увеличился проход для пара, уходящего из задней полости,
и. кроме того, открылся доступ свежему пару в переднюю полость.
Под действием входящего в переднюю полость пара поршень
пойдет наГзад, (причем все моменты парораспределения, котюрые
были при движении поршня вперед, повторяются и при движении
поршня назад, с той только разницей, что те моменты парораспре-
деления, которые в первом случае относились к задней полости^ во
втором случае будут относиться к передней, а те, что относились к
передней, теперь будут относиться к задней.
180
При сравнении положения поршня и золотника (изображенных
на рис. 126, / и VI) можно установить, что на них изображен один
и тот же момент парораспределения, а именно: впуск пара в ци-
линдр при золотнике, сдвинутом на величину линейного предваре-
ния впуска. Но в положении I этот момент относится к задней поло-
сти, а в положении VI — к передней.
Положительными качествами простых коробчатых золотников
является простота их устройства, легкость изготовления и, следо-
вательно, невысокая стоимость. Вместе с тем они имеют большие
недостатки. В начале впуска пара в цилиндр золотник открывает
для прохода пара узкую щель. То же самое наблюдается в конце
впуска пара, при отсечке. Как уже указывалось, при проходе пара
через узкую щель происходит торможение пара и связанное с этим
понижение его давления. Кроме того, чем уже щель, тем меньше
через нее может пройти пара.
Это обстоятельство отрицательно сказывается не только на
впуске, но и на выпуске пара, так как в- начале и в конце выпуска
для выхода пара остается тоже узкая щель.
Простые коробчатые золотники применяются в основном в не-
больших паровых машинах, в которых основным требованием;
предъявляемым к золотнику, является простота его устройства. В
крупных паровых машинах^ в которых необходимо впускать в ци-
линдр и выпускать из него большие количества пара, используют-
ся более совершенные золотники (золотники с двойным впуском
пара и пятипролетные).
§ 87. ЗОЛОТНИК С ДВОЙНЫМ ВПУСКОМ ПАРА
В этом золотнике впуск пара производится одновременно двумя
путями, благодаря чему наполнение цилиндра в начале и в конце
впуска происходит быстро. На рис. 127 представлен продольный
разрез золотника с двойным впуском пара. Золотник представляет
собой простой коробчатый золотник с двойной спинкой, образую-
щей канал 1 для прохода свежего пара. Золотниковое зеркало у
такого золотника с обоих концов должно , иметь уступы 2. На ри-
сунке золотник сдвинут вправо и находится в положении, соответ-
ствующем началу впуска пара в левую полость. В следующий мо-
мент начнется впуск пара обычным путем, как показано стрелкой а,
в канал 3. Кроме того, золотник сойдет с правого уступа 2, вслед-
ствие чего свежий пар пойдет по направлению, указанному стрел-
кой б по каналу 1 и затем по паровому каналу 3—в левую полость
цилиндра. Выпуск пара при таком золотнике (на рисунке из правой
полости) производится так же, как и в простом коробчатом золот-
нике, через канал 4 (по стрелке в).
На рис. 128 золотник показан в крайнем правом положении,
когда канал для впуска пара открыт на наибольшую величину*
181
Путн поступающего в цилиндр пара на рисунке показаны стрелками.
Золотниковый шток проходит через бобышку /; конец его, прохо-
дящий через золотник, имеет нарезку, благодаря которой на штоке
он закрепляется гай-
ками.
Этот золотник не-
сложен по своему уст-
ройству, но в нем уст-
ранен только один не-
достаток простого ко-
робчатого золотника:
он дает возможность-
производить быстрый,
впуск пара в цилиндр.
Выпуск же пара при
нем производится, как
и у простого коробча-
того золотника, через
один канал. Поэтому
при большом объеме
выпускаемого из ци-
линдра мятого пара
канал для выпуска в
этом золотнике так же,,
как и в простом короб-
чатом, приходится де-
лать широким. Поэто-
му ход золотника оказывается большим, вследствие чего увеличи-
вается работа трения, возникающая при движении золотника по
золотниковому зеркалу.
Золотники б двойным впуском пара применяются обычно в
ц. в. д. и ц. с. д., в которых объемы мятого пара невелики. Основ-
ное требование, (предъявляемое к золотникам этих цилиндров, —
возможность быстрого впуска пара.
§ 88. ПЯТИПРОЛЕТНЫИ ЗОЛОТНИК
При больших Объемах входящего и выходящего пара в цилин-
дре вместо обычного золотника применяют пятипролетный. Так он
называется потому, что имеет пять окон для прохода пара. Общий
вид такого золотника приведен на рис. 129. Паровые каналы, иду-
щие из полости цилиндра, в верхней своей части раздваиваются и
образуют благодаря этому на золотниковом зеркале по два окна.
Ширина каждого из этих окон равна половине ширины парового
канала до его раздваивания.
Сам золотник 1 так же, как и простой коробчатый золотник,
представляет собой плоскую коробку, но с той разницей, что
на боковых стенках его имеются два сквозных канала 2, идущих
поперек золотника. В нижней стенке такого канала, скользящей
182
при движении золотника по золотниковому зеркалу, находится та-
кого ?ке размера окна,; как и окна паровых каналов. Продольный
разрез: такого золотника показан на рис. 130. Золотник 1 сдвинут
.в крайнее левое положение, когда паровые каналы открыты на
Рис. 129
наибольшую свою величину, Пар в правую полость поступает через
окно 3 обычным способом, а через окно 4 — по поперечному
каналу 2.
Рис. 130
Пар из левой полости также выпускается через два окна 5 и б
(на рис. показано стрелками). Пар, проходящий через окно; 5, на-
правляется непосредственно в среднее окно золотникового зеркала,
а пар, поступающий через окно 6, сначала огибает левый попереч-
ный канал 2.
§ 89. ЗОЛОТНИКОВЫЙ КОМПЕНСАТОР
Свежий, пар, поступающий в золотниковую коробку, оказывает
значительное давление на спинку золотника.
Допустим, что площадь плоского, золотника ц. н. д. составляет
0,25 м2,; а давление пара взодотникрвой^ррббкеэтогоцил индра—
3 ат. Следовательно, каждый квадратный1 сантиметр поверхности
золотника испытывает сверху давление вЗкг, а’так как площадь
183
золотника равна 0,25 м2=2500 см2, то сила, прижимающая золот-
ник к золотниковому зеркалу, в данном случае составляет
3X2500=7500 кг, или 7,5 т. Понятно, что при такой силе требует-
ся большая затрата работы на передвижение золотника,; причем
происходит сильное истирание золотникового зеркала и самого зо-
лотника.
Для уменьшения силы давления пара на золотник на спинке
больших золотников делается специальное устройство — золот-
никовый компенсатор.
Одна из конструкций такого устройства приведена на рис. 129.
Золотниковый компенсатор состоит из рамы 3, привернутой к спин-
ке золотника. В верхнем срезе этой рамы сделана канавка,, в кото-
рую закладывается легкая нажимная рамка 4, выполняющая роль
уплотнительного кольца. Она плотно прижимается к чугунной пли-
те 5, тщательно простроганной и привернутой к крышке золотнико-
вой коробки. Если рамка плотно прижата к плите 5, то пар из зо-
лотниковой коробки не может проникнуть во внутреннее простран-
ство рамы 3 и не будет оказывать давления на спинку золотника.
Для облегчения плотного прижатия нажимной рамки, под нее в ка-
навку может быть заложена мягкая йабивка или, лучше, установ-
лены легкие пружинки, прижимающие ее к плите 5. Пар, просачи-
вающийся во внутреннее пространство золотникового компенсато-
ра, отводится оттуда по специальной трубке (не показанной на ри-
сунке), один конец которой проходит через крышку золотниковой
коробки и плиту 5. Другим концом эта трубка входит в холодиль-
ник (для ц. н. д.) или в ресивер (для ц. с. д. и ц. в. д.).
§ 90. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ золотник
Коробчатые золотники просты по своему устройству и надежны
в работе, но они имеют два недостатка.
1. Давление пара на спинку золотника, даже при наличии ком-
пенсатора, бывает значительным. Поэтому, как уже отмечалось,
при движении золотника получаются 'большая работа трения и
сильное истирание золотникового зеркала и золотника.
2. При высоких температурах пара в золотниковой коробке' они
иногда коробятся. При этом нарушается плотность прилегания их.
к золотниковому зеркалу, и свежий пар через неплотности уходит в
средний пролет золотникового зеркала. Поэтому плоские золотни-
ки не применяются при перегретом паре, имеющем температуру
значительно выше, чем температура влажного пара.
Этих недостатков не имеют так называемые цилиндриче-
ские или круглые золотники. Поэтому они часто приме-
няются в ц. в. д. и ц. с. -д., в золотниковые коробки которых посту-
пает пар высоких давления и температуры.
Цилиндрический золотник можно представить себе как простой
коробчатый золотник, свернутый в трубку вокруг оси золотниково-
го штока (рис. 131). В соответствии с этой формой золотника и зо-
184
лотниковая коробка должна иметь вид цилиндра, в котором золот-
ник- двигается, как поршень. ‘
Устройство цилиндрического золотника и золотниковой коробки
приведено на рис. 132. Золотниковая коробка имеет форму цилин-
дра, внутрь ее вставлены две втулки 2 с косыми окнами по окруж-
ности. Эти окна выходят в кольцевые каналы, сделанные в золот-
никовой коробке и
являющиеся продолже-
нием паровых каналов,
ведущих в паровой ци-
лийдр.
Для обеспечения не-
обходимой плотности
прилегания золотника
к золотниковым втул-
кам 2 на концах золот-
ника 1 имеется по два
уплотнительных кольца 6. Правая часть золотника показана на ри-
сунке в разрезе, благодаря чему видно, что внутри золотника про-
ходит канал 5.
Рис. 132
Свежий пар входит в золотниковую коробку через окно 3, за-
полняет левую часть внутреннего пространства золотниковой ко-
робки и проходит по внутреннему каналу 5 золотника в правую
часть ее.
Таким образом, свежий пар находится в золотниковой коробке
по обе стороны золотника и в канале, внутри золотника. Средняя
же часть золотниковой коробки вокруг золотника является про-
странством мятого пара, она сообщается с внешней средой или с
ресивером через канал 4.
Парораспределение таким золотником происходит так же, как и
простым коробчатым золотником (см. рис. 126 /—VI).
Так, например, при положении поршня и золотника, показан-
ном на рис. 132„ пар входит через косые окна в левой втулке 2 в ле-
185
ву*ю полость цилиндра, как показано стрелками. В это же время
мятый пар из правой полости цилиндра через окна в правой золот-
никовой, втулке 2 выходит наружу или bi ресивер, что тоже показа|-
но стрелками.
При круглых золотниках пар, находящийся во внутреннем ка-
нале золотника; давит на стенки этого канала во все стороны с оди-
наковой силой. Эти силы взаимно уравновешивают друг друга, и
золотник давлением пара не прижимается к золотниковому зеркалу.
Поэтому такие золотники являются уравновешенными, плотность
прилегания их к золотниковым втулкам обеспечивается только*
уплотнительными кольцами за счет упругости последних. Сила эта.
бывает небольшой» поэтому и работа трения при движении золот-
ника также бывает незначительной. Недостаток круглых золотни-
ков заключается в том, что пригнать (пришабрить) их значительно-
труднее, чем плоские.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как устроен простой коробчатый золотник?
2, Уменьшится ли ход золотника, если уменьшить наружный диаметр/
эксцентрика?
3. Как изменится величина наполнения, если на внешнюю перекрышу?
сделать наделку (т. е. увеличить эту перекрышу)?
4. Как изменится величина сжатия пара в цилиндре, если уменьшить
внутреннюю перекрышу?
5. Как изменится величина линейного предварения впуска, если уве-
личить угол опережения золотника?
6. Почему пятипролетные золотники не применяются в ц. в. д.?
7. Какие золотники называются уравновешенными и почему?
Г лава XIX
ЗОЛОТНИКОВЫЕ ПРИВОДЫ
§ 91. НАЗНАЧЕНИЕ ЗОЛОТНИКОВЫХ ПРИВОДОВ СУДОВЫХ
ПАРОВЫХ МАШИН
Главная паровая машина парохода должна быть устроена так„
чтобы можно было изменять направление вращения гребного вала
Рис. 133
и тем самым заставлять .судно двигаться-вперед или..назад в зави-
симости от надобности. Перемена направления вращения коленча-
того вала называется реверсом машины.
186
Для того, чтобы понять, как производится реверс, рассмотрим
рис. 133. На нем изображен момент, когда свежий пар входит в-
заднюю полость, а мятый — выходит из передней. При этом пор-
шень движется вперед, заставляя коленчатый вал паровой машины
вращаться по направлению против хода часовой стрелки. Если при
таком положении поршня золотник сдвинуть назад настолько, что-
бы свежий пар поступал в переднюю полость, а из задней происхо-
дил выпуск, то поршень пойдет назад и заставит коленчатый вал
вращаться в обратную сторону, т. е. по ходу часовой стрелки. Таким:
образом, сущность реверса золотниковой паровой машины заклю-
чается в том, что перемещением золотника изменяют периоды паро-
распределения так, что поршень меняет направление своего движе-
ния, еще не доходя до мертвой точки.
Следовательно, золотниковый привод главной судовой машины
должен не только сообщать золотнику движение в соответствии с
периодами парораспределения, но и изменять направление этого
движения при реверсе. Рассмотренный нами выше золотниковый
привод, состоящий из золотникового штока, эксцентриковой тяги и
эксцентрика, отвечает только первому требованию — сообщает дви-
жение золотнику, поэтому для главных судовых машин он непри-
годен. Для последних в качестве золотникового привода применя-
ются более сложные устройства, которые могут выполнять обе ука-
занные выше задачи. Кроме того, при помощи этих устройств мож-
но уменьшить или увеличить ход золотника и тем самым умень-
шить или увеличить величину открытия паровых каналов. Очевидно,
что при этом изменяется количество пара, поступающего в цилиндр,,
а следовательно, и мощность паровой машины. Теория и опыт пока-
зывают, что такой способ изменения мощности паровой машины
(и скорости судна) является более экономичным, чем регули-
рование ее путем изменения величины открытия вентиля на паро-
впускной трубе. Изменение мощности машины по второму способу
основано на том, что при уменьшении величины открытия этого
вентиля увеличивается торможение проходящего через него пара,,
а следовательно, понижается давление этого пара. Ясно, что если
давление свежего пара уменьшить, то при неизменном ходе золот-
ника мощность машины должна тоже уменьшиться.
К такому способу изменения мощности машины приходится
прибегать при обычном золотниковом приводе, который, как мы
видели, не дает возможности изменять величину хода золотника.
Подводя итоги сказанному о золотниковых приводах судовых
машин, мы видим, что они служат для:
1) сообщения золотнику движения в соответствии с периодами
парораспределения;
2) возможности производить реверс машины и
3) регулирования мощности машины (скорости хода судна) наи-
более экономичным способом.
Наиболее распространенной системой золотникового привода
судовых паровых машин являются кулисные механизмы, называе-
мые сокращенно кул'исами.
187
§ 92. КУЛИСА СТЕФЕНСОНА
В продольном виде кулиса Стефенсона показана на рис. 134.
Юна имеет для каждого золотника машины по два эксцентрика 1 и
<3, засаженные рядом на коленчатый вал 2 так,, что если золотник
Приходит в движение от эксцентрика 1, то машина будет работать
на передний ход, а если от эксцентрика 3j то — на задний, поэ-
тому эксцентрик 1 называется эксцентриком переднего
х<ода, а эксцентрик 3— эксцентриком заднего х'ода.
Рис. 134
Эти эксцентрики охватываются бугелями, от которых идут золот-
никовые тяги 4. Концы этих тяг шарнирно связаны с кулисой 5,
^имеющей прорезь 8, в которой скользит кулисный камень 6. Кулису
можно поднимать или опускать при помощи так называемого
•спускового механизма (перекидки). Он состоит из тяги 13,
которая соединена на шарнирах с кулисой и рычагом 12. По-
следний наглухо соединен с зубчатым сектором 11, который сцеплен
с шестеренкой 9, сидящей на одном валике с колесом перекидки 10.
Вращение колеса вызовет вращение шестеренки^ что заставит
поворачиваться сектор 11 и рычаг 12. Последний будет .при этом
поднимать или опускать тягу 13, а вместе с ней и кулису 5.
На рисунке видно, что если перекидку вращать по ходу часовой
стрелки, т. е. в направлении стрелки II, то кулиса будет опускать-
ся, и при крайнем нижнем ее положении золотниковый шток 7 ока-
жется как раз против верхней эксцентриковой тяги 4, поэтому зо-
лотник будет получать движение от эксцентрика переднего хода,
т. е. в направлении противоположном стрелке II. Таким образом,
машина будет поставлена на передний ход.
Если же колесо перекидки вращать против хода часовой
стрелки, то кулиса будет .подниматься, и при крайнем, верхнем ее
положении золотниковый шток 7 окажется против нижней эксцент-
188
риковой тяги 4. При этом золотник будет получать движение от
эксцентрика заднего хода, т. е. машина будет установлена на зад-
ний ход.
На рис. 135 приведена кулиса
речной паровой машины. Ре-
верс этой кулисы производится
следующим образом: вращают
маховик 1, заставляя вращать-
ся горизонтальный винт 2. По
винту скользит гайка 3 в ту
или иную сторону, в зависимо-
сти от того, в какую сторону
поворачивается маховик 7; эта
гайка шарнирно-связана с ры-
чагом 4, который при ее движе-
нии отклоняется вправо или
влево вокруг оси 5. При этом
рычаг 4 тянет или толкает тя-
гу 6, правый конец которой сое-
динен с кулисой 7. Кулиса
скользит по кулисному кам-
ню 8, производя реверс.
Цифрой 9 на рисунке обоз-
начены эксцентриковые тяги
переднего и заднего хода, при-
водимые в движение от эксцен-
триков 10, насаженных на ко-
ленчатый вал 11.
Если кулисный камень по-
ставить в среднее положение (в
обоих рассмотренных здесь
конструкциях), то кулиса при
вращении коленчатого вала под
Стефенсона для вертикальной
Рис. 135
действием' эксцентриков будет ка-
чаться вокруг некоторой средней точки, а кулисный камень незна-
чительно перемещаться. При этом и ход золотника будет настолько>
малым, что паровые каналы не будут даже открываться. Такое по-
лож!ение кулисного камня соответствует положению «стоп». Чем
больше кулиса будет отклонена от среднего положения, тем ход зо-
лотника будет становиться больше, и при крайнем положении ою
будет наибольшим, так же, как и количество свежего пара, впускае-
мого в цилиндр. Так изменяют мощность машины кулисой.
Таким образом, изменение мощности машины, а значит и ско-
рости парохода, кулисой Стефенсона производится путем переклад-
ки кулисы.
§ 93. КУЛИСА ДЖОЯ
По сравнению с кулисой Стефенсона кулиса Джоя сложна по'
конструкции и из-за большого количества рычагов и шарниров тре-
189
бует более внимательного ухода. Но зато она обладает и значитель-
ными преимуществами по сравнению с другими системами ..кулис-
Кулиса Джоя позволяет производить реверс машины быстро и легко.
Другим достоинством кулисы Джоя является возможность рас-
положить золотниковые коробки не сбоку цилиндров, а над ними.
Это позволяет ставить паровые цилиндры вплотную один к друго-
му и уменьшить число машинных рам. Таким образом уменьшают-
ся ширина машины, ее вес и стоимость.
Благодаря этим и некоторым другим достоинствам кулиса Джоя
лолучила широкое применение на судах речного флота.
Рис. 136
В кулисе Джоя золотниковый шток 1 (рис. 136) получает дви-
жение от золотниковой тяги 2. Левый (на рисунке) конец ее соеди-
нен с верхним концом ведущей тяги 4. Последняя около своего
верхнего конца соединена с кулисным камнем, который охватывает
кулису 3 и при работе машины скользит по ней. Это движение ку-
лисному камню сообщает тяга 4, нижний конец которой связан
шарнирно с тягой 5. Верхним концом тяга 5 связана с шатуном, а
нижняя — с серьгой 6, левый конец которой может поворачивать-
ся вокруг неподвижной точки 7.
Через эту систему тяг кулисный камень движется по кулисе^ и
заставляет двигаться золотник вперед и назад. Перемена направле-
ния хода машины и изменение величины ее наполнения произво-
дится поворотом кулисы в ту или другую сторону вокруг неподвиж-
ной оси 8. Если кулису повернуть на некоторый угол против хода
часовой стрелки* т. е. так, чтобы верхний конец ее отошел влево, а
нижний вправо, то при движении по ней вверх кулисного камня он
будет тянуть влево (т. е. вперед) эксцентриковую тягу 2, а при
движении вниз — толкать ее вправо (назад). Такое положение ку-
лисы соответствует движению золотника при переднем ходе машины.
Если же кулису повернуть на некоторый угол по ходу часовой
стрелки, то при движении кулисного камня вверх пр кулисе он бу-
190
дет толкать золотниковую тягу назад, и золотник передвинется так,
что машина будет работать назад.
Понятно, что чем больше отклонена кулиса от своего среднего
положения в ту или другую сторону, тем размахи золотника (ход
его) и* следовательно, наполнение будут больше. Если же кулису
поставить в среднее положение (как показано на рисунке), то точка 9
станет центром окружности кулисы, по которой двигается кулис-
ный камень, а тяга 2 — как бы радиусом ее. В этом случае при дви-
жении кулисного камня точка 9, так же как и золотник, останется
неподвижной; Таким образом, среднее положение кулисы соответ-
ствует положению «стоп».
Поворот кулисы вокруг оси 8 производится при помощи спуско-
вого механизма-перекидки, состоящего из рычага 10, жестко свя-
занного с кулисой, тяги 11, зубчатого сектора, который может
поворачиваться вокруг точки 12, шестеренки 13, сидящей жестко
на одном валу с колесом перекидки 14.
§ 94. ЗОЛОТНИКОВЫЙ ПРИВОД С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ ВАЛОМ
И ПОВОРОТНЫМИ ЭКСЦЕНТРИКАМИ
В настоящее время в быстроходных вертикальных судовых па-
ровых машинах часто применяется золотниковый привод с распре-
делительным валом и поворачивающимися эксцентриками.
Такой привод имеют и машины типа МП-10, к серийному про-
изводству которых сейчас приступает завод «Теплоход» (устрой-
ство этой машины описано ниже в § 111)'.
Золотниковый привод этого типа показан схематически на
рис. 137. Привод имеет горизонтальный распределительный вал 1,
получающий вращенйе от коленчатого вала через систему цилиндри-
ческих зубчатых колес, одно из которых (ведомое), насаженное на
распределительный вал. обозначено цифрой 2. Общее передаточ-
ное число зубчатой передачи от коленчатого вала к распределитель-
ному равно 1 :1.
На распределительном валу насажены на шпонках кривошипы 3
с пальцем 4, которые входят в бронзовые втулки, запрессован-
ные в эксцентрики 5. Эксцентрик охватывается бугелем 6, в верх-
ней части которого имеется траверза 7. В концы последней упи-
раются золотниковые штоки 8, приводящие в движение золотники.
Изменение отсечки пара производится путем изменения эксцен-
триситета. При положении эксцентрика,' показанном на рисунке
(Положение /), эксцентриситет равен О—Ot и является наимень-
шим. При такой величине эксцентриситета ход золотников оказы-
вается настолько малым, что паровпускные окна не открываются.
Это положение эксцентрика соответствует положению «стоп».
При поворачивании эксцентрика вокруг оси 4, например,, в по-
ложение II, эксцентриситет становится наибольшим (О—Ог). Такое
положение эксцентрика соответствует наибольшему наполнению ци-
линдров. При других положениях между положениями I и II вели-
191
192
чина эксцентриситета принимает промежуточные значения, соответ-
ствующие различным величинам наполнений от О—Oi до О—02-
Изменение наполнения и реверс машины производится при помо-
щи штурвала 12 (см. рис. 167), насаженного на вал 9 (см. рис. 137).
На другой конец вала 9 насажена шестерня 10, сцепленная с рей-
кой И. Эта рейка сделана во втулке 12, которая при вращении ше-
стерни' 10 может передвигаться вдоль распределительного вала.
Втулка 12 через упорцые шарикоподшипники 13 заставляет пере-
двигаться вдоль распределительного вала втулку 14 по направляю-
щей шпонке 15, укрепленной на распределительном валу. Таким об-
разом втулка 14 вращается вместе с валом и, кроме того, может
передвигаться вдоль него.
На внутренней поверхности этой втулки имеются нарезки, кото-
рые входят в нарезки 16, сделанные на внутренних втулках 17,
Благодаря этим- нарезкам втулка 14, двигаясь вдоль распредели-
тельного вала, заставляет поворачиваться вокруг этого вала втул-
ки 17 и вместе с ними — эксцентрик 5 через втулку 18 и палец 19,
закрепленный в эксцентрике. При среднем положении втулки, соот-
ветствующем положению «стоп», эксцентрик занимает положение I,
При передвижении втулки 12 от среднего положения в ту или иную
сторону машина получает передний .или задний ход. Крайние по-
ложения этой втулки соответствуют максимальным наполнениям
при переднем или заднем ходе.
На рисунке цифрой 20 обозначены подшипники распределитель-
ного вала, прикрепленные к картеру машины.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каково назначение золотниковых приводов стационарных и судовых
паровых машин?
2. Какие системы золотниковых приводов применяются в судовых па-
ровых машинах?
3. В чем заключается основное различие в конструкции кулис Стефен-
сона и Джоя?
4. Каковы положительные и отрицательные качества кулис Стефенсона
и Джоя ?
5. Каково назначение внешней и внутренней втулок в золотниковом
приводе с распределительным валом и поворотными эксцентриками?
Глава XX
КЛАПАННОЕ ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ
§ 95 ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАПАНАМИ. СРАВНЕНИЕ КЛАПАННОГО
И ЗОЛОТНИКОВОГО СПОСОБОВ ПАРОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
При клапанном парораспределении впуск пара в цилиндр и вы-
пуск его из цилиндра производятся не золотниками, а клапанами.
На рис. 138 представлена схема устройства парового цилиндра с
клапанным парораспределением. В обоих полостях цилиндра
имеется по два клапана; верхние служат для впуска пара, а ниж-
13 В. А. Кузовлев, 193
нйе — для выпуска. Свежий пар подводится к паровпускным кла-
панам по трубе 1, а мятый отводится по трубе 2, как показано
стрелками. При движении поршня вперед (на рисунке—направо) от-
крывается левый паровпускной клапан 3 и правый паровыпускной 5.
При движении поршня назад открываются клапаны 4 и 6. От-
крытие и закрытие всех этих клапанов производится автоматиче-
ски при помощи специальных приводов, о которых будет сказано
ниже. При клапанном парораспределении изменение отсечки не
связано с изменением степени сжатия. Это является важным пре-
имуществом клапанного парораспре-
деления по сравнению с золотни-
ковым, при котором уменьшение
наполнения приводит к увеличе-
нию степени сжатия и предварения
выпуска. Вследствие этого при
золотниковом парораспределении
наполнение нельзя делать мень-
ше 0,55. При клапанном же паро-
распределении степень наполне-
ния может изменяться в гораздо
больших пределах. Это обстоя-
тельство имеет особенное значе-
ние для пассажирских пароходов,
режим работы которых приходится
изменять в больших пределах,
парораспределение по сравнению с зо-
Рис. 138
Кроме того, клапанное
лотниковым имеет следующие преимущества:
1) раздельные пути для свежего и мятого пара, благодаря чему
уменьшается охлаждение вступающего в цилиндр пара; при золот-
никовом парораспределении,' как мы видели, впуск и выпуск пара
производится по одним и тем же каналам, при этом мятый пар,
проходя по паровому каналу, охлаждает его, и когда в этот же ка-
нал поступает свежий пар, то он, соприкасаясь с менее нагретым
паром и стенками канала,, охлаждается;
2) открытие и закрытие клапанов производится быстро, вслед-
ствие чего в эти моменты уменьшается мятие пара;
3) клапаны могут хорошо работать при высоких температурах
пара, при которых правильная работа золотников, в особенности
плоских, нарушается, вследствие этого клапанное парораспределе-
ние особенно пригодно при работе перегретым паром.
К недостаткам клапанного парораспределения относятся:
1) сложность устройства клапанов и их приводов, что повышает
стоимость их ремонта;
2) необходимость частой притирки клапанов для уменьшения
пропуска пара из-за неплотности прилегания клапанов к их седлам.
§ 96. УСТРОЙСТВО КЛАПАНОВ
В клапанном парораспределении могут применяться клапаны,
имеющие одну опорную поверхность (односедельные). Такие кла-
194
паны схематически показаны на рис. 138. Как видим, для подъема
паровпускного клапана нужно преодолеть давление пара, который
прижимает клапан к его седлу. Следовательно, такие клапаны не
уравновешены, что и является их недостатком. Поэтому в клапан-
ном парораспределении применяются, как правило, двухопорные
(двухседельные) клапаны, которые не имеют указанного не-
достатка.
Одна из конструкций двухседельных паровпускных клапанов
показана на рис. 139. Клапан помещается в клапанной коробке 1,
отлитой заодно с ц'илиндром. Эта коробка может отливаться для
каждого клапана в отдельности или быть общей для паровпускного
и паровыпускного клапанов одной полости; в этом случае она раз-
деляется стенкой на две части. Сам клапан показан на рисунке в
открытом положении (зачер-
ненным). Наружная его
стенка х2 сложной формы и
имеет две кольцевые пло-
ские опорные поверхности
3 и 4. Эта стенка ребрами 5
соединяется с втулкой кла-
пана 6, которая может
скользить по направляющей
втулке 7. Внутри этой втул-
ки проходит шток 8 клапана.
Под действием клапанного
привода, о котором будет
сказано дальше, этот шток,
для того, чтобы открыть кла-
пан, сдвинется влево. При
этом свежий пар, заполняю-
щий клапанную коробку, у<
через две кольцевые щели А и Б в паровой канал 9 и в полость
цилиндра. Посадка клапана на седло (закрытие клапана) произво-
дится пружиной, часть которой 10 показана на рисунке. В данном
случае седло клапана 11 — вставное. Иногда гнездо клапана пред-
ставляет собой одно целое с клапанной коробкой, что хуже, так
,как вставное гнездо при сильной сработке опорных поверхностей
приходится заменять новым.
Как видно на рисунке, давления пара на двухседельный клапан
взаимно уравновешены, поэтому и клапан является уравновешен-
ным. Это основное его преимущество по сравнению с одноопорным
клапаном. Кроме того, при одинаковой величине подъема двухсе-
дельного и односедельного клапанов у первого сечение для прохода
пара оказывается в два раза больше,' чем у второго, причем при
двухседельном клапане впуск (или выпуск) пара прдисходит
быстрее, чем при односедельном.
Клапаны и их седла изготавливаются обычно чугунными, но
иногда и стальными,
13*
195
Клапаны приводятся в действие клапанным приводом при по-
мощи вращающихся кулачковых шайб или качающихся кулачков.
Б последнем случае клапанный привод имеет кулису.
§ 97. КЛАПАННЫЙ ПРИВОД С ВРАЩАЮЩИМИСЯ КУЛАЧКОВЫМИ
ШАЙБАМИ
При таком клапанном парораспределении клапанные коробки
выполняются общими для паровпускного и паровыпускного клапа-
нов и имеют разделительную стенку. Эти коробки размещены сбоку
цилиндра. Через нижние стенки их проходят клапанные штоки 1
(рис. 140). К этим же стенкам подвешены снизу кронштейны 2 осо-
бой формы. Около этих
Рис. 140
кронштейнов вдоль цилинд-
ров проходит распредели-
тельный валик 3, приводи-
мый во вращение от колен-
чатого вала при помощи ко-
нических шестерен. На этот
вал (или специальную втул-
ку, надетую на него) наса-
жены кулачковые шайбы а,
б, в и г. При работе машины
ролик 4 набегает на выступ
вращающейся под ним ку-
лачковой шайбы и вследст-
вие этого поднимает левый
конец клапанного рычага 5,
поворачивающегося вокруг
оси 6. Рычаг 5 нажимает
пальцем 7 на рычаг S, за-
ставляя его поворачиваться
вокруг оси 9 и поднимая при
этом правый конец рычага.
На этом его конце имеет-
ся выступ, которым ры-
чаг нажимает на шайбу 10,
упирающуюся в кольцевой заплечик 11 штока / клапана.
Таким образом производится подъем (открытие) клапана. При
сбегании ролика 4 с выступа кулачковой шайбы клапан под дей-
ствием пружины 12 закроется, причем рычаги 8 и 5 вернутся в пер-
воначальное положение.
Схематически боковой вид такого привода показан на рис. 141.
Распределительный валик 3 приводится во вращение от коленчато-
го вала машины через две конические шестерни одинакового диа-
метра, поэтому числа оборотов коленчатого вала и распределитель-
ного валика тоже одинаковы. На правый (по рисунку) конец рас-
пределительного валика, расположенного рядом с цилиндрами, на-
196
сажена длинная втулка 4, которая может пёредйигаться по сколь-
зящей шпонке вдоль валика. На эту втулку насажены два комплек-
та кулачковых шайб — один для передней полости, другой — для
задней. В каждом комплекте имеются по две паровпускных и по
две паровыпускных шайбы.
В каждой паре этих кулачковых шайб одна служит для перед-
него хода и другая — для заднего. Отдельные шайбы для перед-
Рис. 141
него и заднего хода необходимы потому, что при перемене хода
(реверсе) периоды парораспределения должны изменяться. Для
этого нужно, чтобы под ролик 4 была подведена другая кулачковая
шайба, при которой периоды открытия и закрытия клапана соответ-
ствовали бы вращению коленчатого вала машины в другую сторо-
ну. Выступы кулачковых шайб переднего и заднего хода должны
быть смещены один относительно другого на некоторый угол.
Подвод шайб переднего или заднего хода под соответствующий
ролик клапанного рычага производится путем передвижения втул-
ки 4 вдоль распределительного вала.
Для этого на конце втулки 4 имеется кольцевая выточка 5, охва-
тываемая обоймой 6, шарнирно соединенный с рычагом 7Послед-
ний жестко сидит на одном валу 8 с рычагом перекидки. Рычаг
имеет собачку, попадающую при отклонении его в ту или иную сто-
рону в одну из прорезей сектора 9. При крайнем правом положе-
нии его втулка 4 также находится в правом положении, при кото-
ром под все четыре ролика клапанных рычагов подведены шайбы
переднего хода. При переводе в крайнее левое положение рычага
перекидки, а вместе с ним и втулки 4 под ролики будут подведены
кулачковые шайбы заднего хода. При этом те клапаны, которые
были до этого открыты, закроются, а те, которые были закрыты,—
откроются, т. е. периоды парораспр|еделения изменятся. Кулачко-
вые шайбы переднего хода гораздо шире кулачковых шайб заднего
хода.
197
Зто ёдёлано потому, qfo йаровпускнь/е шайбы Переднего Хода
делаются с тремя уступами, соответствующими разным величинам
наполнения. Таким образом, эти шайбы оказываются как бы стро-
енными. В соответствии с этими выступами на секторе перекидки
имеются прорези, позволяющие точно устанавливать рычаг пере-
кидки при требуемой отсечке и тем самым изменять мощность
машины.
Рассмотренный привод отличается сравнительной простотой
своего устройства и обслуживания и не требует частого ремонта.
Однако способ подвода под ролики кулачковых шайб в этом при-
воде мало удобен, регулировать моменты парораспределения при
нем трудно. Поэтому такой тип привода на машинах речных судов
не нашел широкого распространения.
§ 98. КЛАПАННЫЙ ПРИВОД СОРМОВСКОГО ЗАВОДА
Весьма удачная конструкция клапанного привода с качающимися
кулачками разработана заводом «Красное Сормово». В течение мно-
голетней работы машины с таким клапанным приводом зарекомен-
довали себя как надежные в работе. Схема привода изображена на
рис. 142. На коленчатом валу 1 насажена большая ведущая кони-
ческая шестерня 2, сцепленная с малой ведомой шестерней 3, сидя-
щей на конце передаточного валика 4. На другом его конце наса-
жена такая же коническая шестерня 5, передающая вращение кони-
ческой шестерне 6. Эта шестерня насажена на распределительный
валик 7, идущий поперек машины. Он вращается в особых крон-
штейнах (не показанных на рисунке), привернутых к передним
днищам паровых цилиндров. Распределительный валик вращается
с таким же числом оборотов, как и коленчатый вал.
На распределительный валик насажены эксцентрики 8 (по одно-
му или по два на каждый цилиндр), которые охватываются бугеля-
ми с эксцентриковыми тягами 9. В каждой тяге имеется подшипник
для пальца 10 кулисного камня 7 7. При вращении распределитель-
198
Нога ваЛика кулисный камень скользит йо кулисе 12, причем тяга 13
движется попеременно то вправо, то влево. Благодаря этому ры-
чаг 14 начинает качаться вокруг валика 15 и поднимать клапанный
шток 20 передней полости.
К клапанам задней полости движение передается тягой 21 и ры-
чагом 22, качающимся вокруг неподвижной точки 25. На этом же
валике закреплен специальной формы рычаг 23, который и подни-
мает клапанный шток 29.
На рисунке верхний конец кулисы 12 наклонен к цилиндру. При
таком ее положении кулисный камень 11, скользя по ней вверх, за-
ставляет тягу 13 двигаться вправо. При этом открытие и закрытие
клапанов будет соответствовать переднему ходу машин.
Для перемены хода нужно, вращая колесо перекидки 26, заста-
вить тягу 27 передвигаться вверх. В крайнем верхнем ее положении
кулиса будет повернута так, что верхний конец ее отклонится от
цилиндра. При таком положении кулисы кулисный камень 11,
скользя по кулисе вверх, будет передвигать тягу 13 влево. Периоды
парораспределения изменятся, и машина начнет работать на
задний ход. При других положениях кулисы размахи тяги 13 будут
меньше, а поэтому будет меньше и наполнение (отсечка будет насту-
пать раньше). Следовательно, изменяя наклон кулисы, можно регу-
лировать мощность машины.
Конструктивное выполнение правой части схемы показано на
рис. 143. Нумерация деталей на нем та же, что и на рис. 142. Ры-
чаг 14 закреплен на одном валике 15 с фигурным кулачком 16. При
движении тяги 13 вправо этот кулачок поднимается, нажимая на
ролик 17 углового рычага 18. Левый конец этого рычага нажимает
на кольцевой заплечик 19 клапанного штока 20, поднимая его и от-
крывая тем самым .паровпускной клапан передней полости. В это
же время тяга 21 движется влево, заставляя через рычаг 22 пово-
199
рачиваться фигурный кулачок 23 задней полости так, что он отходит
от ролика 24. При этом паровпускной клапан задней полости остает-
ся закрытым.
При движении тяги 13 влево кулачок 16 сбегает с ролика 17,
вследствие чего клапанный шток под действием пружины опускает-
ся и закрывает паровпускной клапан передней полости. В это же
время тяга 21 движется вправо вследствие чего фигурный кулачок
набегает на ролик 24. При этом правый конец рычага 30 заставляет
подниматься шток 29 и тем самым открывать паровпускной клапан
задней полости.
Таким образом, попеременные движения тяги 13 слева направо
и справа налево заставляют открываться и закрываться клапаны
машины и производить парораспределение.
Клапанный привод Сормовского завода позволяет плавно регу-
лировать мощность машины в широких пределах. Кроме того, Шри
этом приводе парораспределение можно регулировать разными спо-
собами: 1) изменением длины тяг 13 и 21, для чего их нужно вра-
щать в ту или иную сторону; при этом концы тяг с нарезкой будут
ввинчиваться или вывинчиваться из гаек 31] 2) опусканием или
подниманием на клапанных штоках 20 и 29 кольцевых заплечиков 19]
3) поворачиванием в ту или иную сторону кулачков 16 и 23 на
их осях при помощи шпонок.
Недостаток этого привода—сложность его конструкции. Однако
этот недостаток вполне окупается его положительными качествами.
§ 99. КЛАПАННЫЙ ПРИВОД ЗАВОДА «ЛЕНИНСКАЯ КУЗНИЦА»
На рис. 144 схематически изображен продольный разрез и вид
сверху парового цилиндра и клапанных коробок машины с парорас-
пределением, применяемым в машинах постройки завода «Ленин-
ская Кузница». Четыре клапанные коробки — 1п и /з, 2п и 2з рас-
положены попарно наверху цилиндра по его концам. Оси клапанов
расположены параллельно оси цилиндра. Поперек цилиндра между
клапанными коробками проходит распределительный валик 3, на ко-
торый насажены кулачковые шайбы 4. Во время работы машины
этот валик вместе с кулачковыми шайбами поворачивается на угол
около 45° то в одну, то в другую сторону (качается). При этом вы-
ступы этих шайб, то накатываются на ролики 5 клапанных штоков,
то скатываются с них. В положГении, показанном на рисунке, кулач-
ковая шайба накатилась на левый ролик и отодвинула шток перед-
него паровпускного клапана влево; клапан открылся и свежий пар,
заполняющий пространство в клапанной коробке, устремился в пе-
реднюю полость парового цилиндра. Паровпускной клапан задней
полости в это время закрыт, так как его ролик скатился с выступа
кулачковой шайбы и пружина 6 заставила клапан закрыться.
Качательные движения распределительный валик получает от
клапанного привода специального устройства Схема этого устрой-
200
ства показана на рис. 145. На коленчатый вал машины 1 насажены
эксцентрики 2 (rto одному на каждый цилиндр). Эксцентрики охва-
тываются бугелями с эксцентриковой тягой 3. К эксцентриковой
тяге на шарнире при-
соединена тяга 4, дру-
гой конец которой тоже
при помощи шарнира,
связан с кулисным кам-
нем 5. Последний мо-
жет передвигаться по
неподвижной кулисе 6.
Крайнее нижнее поло-
жение камня соответ-
ствует работе машины
на передний ход с наи-
большей отсечкой, а
крайнее верхнее по-
ложение — на задний
ход, тоже с наиболь-
шей отсечкой. Среднее
положение камня со-
ответствует положе-
нию «стоп». При по-
ложении кулисного
, камня, как показано
на рис. 145 (работа
машины на передний
ход), левый конец
тяги 4, соединенный с эксцентриковой тягой, будет описывать дугу
аб, в то же время точка 7 будет двигаться по эллипсу. Причем,
когда эксцентриковая тяга пойдет вверх, верхний конец ее, двигаясь
Р ис. 1446
по эллипсу, будет заставлять тягу 8 двигаться вперед, а при дви-
жении вниз—назад. Эти движения тяги 8 передаются через рычаг 9,
тягу 10 и второй рычаг 11 распределительному валику 12, застав-
ляя его совершать качательные движения.
Для перемены хода машины служит спусковой механизм, со-
стоящей из тяги 13, рычагов 14 и 15, тяги 16 и рычага перекидки 17.
Для перевода машины с полного переднего хода на полный на-
20J
зад рычаг перекидки нужно повернуть в крайнее левое положейиё,
показанное пунктиром. При этом кулисный камень должен, очевид-
но, передвинуться в крайнее положение. При вращении эксцентрика
точка 7 эксцентриковой тяги будет описывать эллипс, показанный
на рисунке пунктиром. Следовательно, при движении кулисной тяги
вверх тяга 8 пойдет не вправо, как при переднем ходе, а—влево. При
этом периоды парораспределения изменятся так, что коленчатый
вал будет вращаться в обратную сторону.
§ 100. КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ
ПАРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ЗАВОДА
<ЛЕНИНСКАЯ КУЗНИЦА»
Рис. 146
ной в клапанной коробке. Клапан
Клапанные коробки. Внутреннее устройство клапанных коро-
бок показано на рис. 146 в разрезе. Пространства А клапанных
коробок впускных клапанов заполнены свежим паром. Простран-
ства Б сообщаются с внутренним пространством парового цилиндра
через паровые каналы. При
открытии выпускных клапа-
нов пар из этого простран-
ства устремляется в прост-
ранство В, а из него — в
ресивер или в холодильник.
Клапаны. Паровпускной
клапан, смонтированный в
клапанной коробке, показан
в продольном разрезе на
рис. 147. Двухседель-
ный (уравновешенный) кла-
пан 1 насажен и закреп-
лен гайкой 4 на клапанном
штоке 2, двигающемся во
втулке 3, плотно з'акреплен-
азан открытым, когда пар
вступает в цилиндр, как показано стрелками. При закрытии клапан
садится на клапанные гнезда 5. Закрытие его производится пружи-
ной 6, которая одним концом упирается в кольцо 7, укреплен-
ное на стакане 8, а другим—в неподвижный кронштейн 9. В до-
нышко 10 стакана упирается скалка 11, которая, в свою очередь,
упирается в торец штока клапана. На рисунке видно, что при от-
крытии кла!пана скалка заставляет стакан передвигаться в крон-
штейне влево и сжимать пружину 6. Последняя, стремясь разжать-
ся, закрывает клапан по мере того, как ролик клапана скатывается
с выступа кулачковой шайбы.
Трубки 12 предназначены для спуска воды, скапливающейся
при конденсации пара в нижней части клапанной коробки и проса»-
чивающейся вдоль скалки И. Кольцевые канавки, проточенные на
штоке клапана и скалки, служат для уменьшения просачивания па-
ра наружу.
202
боек. Ролик /, стержень 2 и толкатель <? (рис. 148) составляют
вместе боек. Левый конец бойка (на рисунке не показан) входит в
углубление, выточенное в торце штока клапана. При набегании вы-
Рис. 147
ступа кулачковой шайбы 4 на ролик он отодвигается влево, нажи-
мает на шток клапана, заставляя последний открываться. При сбе-
гании ролика с выступа кулачковой шайбы шток клапана под дей-
ствием пружины 6 (см. рис. 147) сдвинется обратно, закрыв клапан,
и боек вернется в первоначальное положение. На рйс. 148 левый ро-
лик показан в положе-
нии, когда клапан ле-
вой полости открыт Пй
полную величину, а
правый ролик,—когда
клапан правой полости
закрыт. Для поддержа-
ния бойка в требуе-
мом положении (по оси
клапанных штоков)
служат две опоры. Ле-
вой опорой для левого
на рисунке бойка яв-
ляется углубление, вы-
Рис- 148
точенное в торце кла-
панного штока, в которое входит конец толкателя 3. Правой опорой
является поддержка 5, верхний конец которой имеет развилку, через
которую проходит ось ролика 6. Эта развилка охватывает стер-
жень 2. Нижний конец развилки сидит на оси 7, закрепленной в спе-
циальных кронштейнах, привернутых к стенке цилиндра.
203
кулачковая шайба. Она состоит из стального диска, закреплен-
ного на распределительном валике двумя шпонками 8 (см. рис* 148).
К диску привертываются болтиками 9 два кулачка 4—один для Пе-
редней, другой—для задней полости. Для этих болтиков в кулачко-
вых шайбах имеются продольные прорези 10. Если гайки этих бол-
тов слегка отдать, то шайбу можно передвинуть в ту или иную
сторону. Так поступают в тех случаях; когда нужно изменить какой-
нибудь из моментов парораспределения. Например, если правую
кулачковую шайбу 4 сдвинуть по направлению часовой стрелки, то
очевидно, что при работе машины правый ролик паровпускного
клапана будет раньше накатываться на кулачок и позже скатывать-
ся. При этом наполнение увеличится. Конечно, после передвижки
и установки кулачковой шайбы в новом положении гайки болти-
ков 9 должны быть снова затянуты.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие клапаны называются уравновешенными?
2. Какие клапанные приводы применяются на речных машинах?
3. Как расположены на цилиндре клапанные коробки при парораспре-
делительном устройстве завода „Ленинская Кузница"?
4. Как устроен боек в парораспределительном механизме завода „Ле-
нинская кузница" и каково его назначение?
5. Как устроена кулачковая шайба в парораспределительном механиз-
ме завода „Ленинская Кузница"?
6. В какую сторону нужно передвинуть кулачковую шайбу (по рис. 140
и 144), чтобы уменьшить наполнение?
Глава XXI
УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ МЯТОГО ПАРА
§ 101. ВЫГОДНОСТЬ КОНДЕНСАЦИИ МЯТОГО ПАРА
Как было отмечено выше, поршень движется в цилиндре’ под дей-
ствием движущей силы Р, являющейся разностью сил Р\—давления
свежего пара, действующего на одну сторону поршня, и сил Р2 —
давления мятого пара, действующего на поршень с другой сторо-
ны. Так как сила Рг действует навстречу'движению поршня, то она
называется, как уже говорили противодавлением. Чем мень-
ше прот'иводавление, тем больше разность Pi — Р2, тем больше дви-
жущая сила и тем больше мощность машины. Поэтому нужно
стремиться, по возможности, уменьшать давление мятого пара.
Однако, ясно, что если мятый пар из ц. н. д. выходит в атмосферу,
то давление его не может быть меньше атмосферного, т. е. меньше
примерно одной атмосферы.
Для уменьшения давления мятого пара, выходящего из ц. н. д.,
ниже атмосферного, его выпускают в специальные устройства—кон-
денсаторы (холодильники). Конденсаторы представляют собой гер-
метически закрытый сосуд, в котором искусственным путем поддер-
живается давление ниже атмосферного, т. е. разрежение. По сво-
204
ему устройству конденсаторы бывают двух типов: поверхност-
ные и инжекционные. В поверхностных конденсаторах име-
ются трубки, по которым прокачивается холодная забортная вода.
IlapJ поступающий из ц. н. д. в такой конденсатор, соприкасается
с холодными стенками этих трубок и конденсируется. В инжекцион-
ных конденсаторах конденсация пара происходит путем непосред-
ственного смешивания его с холодной водой, подаваемой в конден-
сатор.
§ 102. ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОНДЕНСАТОР
Схема установки паровой машины с поверхностным конденсато-
ром показана на рис. 149. Мятый пар из ц. н. д. по трубе 1 посту-
пает в маслоотделитель 2. Маслоу увлеченное паром из этого ци-
линдра, проходя по маслоотделителю, ударяется о стенки, имею-
щиеся внутри него (показанные на рисунке условно одной наклонной
стенкой), и стекает в нижнюю часть маслоотделителя, откуда во
время остановки машины удаляется через спускной кран 3. Пар,
Рис. 149
обогнув стенки маслоотделителя, попадает в трубу 4, а из нее —
в конденсатор 5. Здесь он соприкасается с холодными стенками
большого числа трубок 6 и конденсируется. Так как объем воды
во много раз (около 2000 раз) меньше объема пара, из которого
она получилась, то в конденсаторе образуется разрежение. Вслед-
ствие того, что давление в конденсаторе меньше давления атмосфер-
ного воздуха,' вода (конденсат) из конденсатора сама выйти не мо-
жёт, ее нужно выкачивать при помощи так называемого мокровоз-
душного насоса 7, приводимого в действие от главной машины.
Этот насос откачивает из конденсатора не только конденсат, но и
воздух. Последний попадает в конденсатор с мятым паром и через
неплотности в конденсаторе и в трубопроводе мятого пара. Смесь
конденсата с воздухом попадает из конденсатора в трубу 8, а из
нее—в приемную камеру мокровоздушного насоса, При движении
205
поршня насоса 9 вверх в пространстве под поршнем образуется раз-
режение, и смесь конденсата с воздухом через приемные клапаны 10
заполняет это пространство. При движении поршня вниз кон-
денсат и воздух через клапаны 11, сделанные в поршне, перетекают
в пространство над поршнем. При движении поршня вверх эта
смесь вытесняется через выпускные клапаны 12 в нагнетательную
камеру 13, а из нее по трубе 14—в теплый ящик. В это же время
происходит засасывание смеси конденсата и воздуха из приемной
камеры в пространство под порш-
нем.
Вода, протекающая по трубкам 6
конденсатора, забирается из-за
борта центробежным циркуляцион-
ным насосом 15, нагнетается им в
нижнюю часть крышки 16 конденса-
тора и идет по нижним рядам тру-
бок в пространство 17 другой крыш-
ки конденсатора. Из этого простран-
ства охлаждающая вода направляет-
ся по верхним рядам трубок 6 (на
чертеже—справа налево) и выходит
в верхнюю часть крышки 16, а из
нее по трубе 18—за борт. Величина
разрежения в конденсаторе опреде-
ляется по вакууметру 19.
Мокровоздушный насос при-
водится в действие от колен-
чатого вала паровой машины.
Конденсатор представляет собой барабан с двумя крышками.
Между крышками и корпусом конденсатора ставятся трубные ре-
шетки с отверстиями для латунных охлаждающих трубок диаметром
16—25 мм. Укрепляются они в трубных досках развальцовкой.
Однако при небольшой толщине стенок трубок такой способ за-
крепления является не вполне надежным, и в местах их соедине-
ния с трубными решетками иногда появляется течь; охлаждающая
вода проникает в паровое пространство конденсатора. Более на1-
дежным является уплотнение концов трубок специальными саЛь-
ничками с пеньковой набивкой, ввертываемыми на резьбе в тело
трубной решетки. Такие сальнички достаточно делать только на
одной из трубных решеток, в другой решетке трубки укрепляют
развальцовкой.
Центробежный циркуляционный насос приводится в действие
от небольшой Жаровой машины (или турбинки) или от электромо-
тора. Чугунный корпус 1 насоса имеет улиткообразную форму
(рис. 150). Внутри него с большим числом оборотов вращается ро-
тор 2 насоса, представляющий собой колесо с выгнутыми лопатками.
Вода поступает в насос через отверстие 3 в корпусе и при враще-
нии ротора отбрасывается его лопатками в улиткообразный канал,
из которого поступает в конденсатор.
20б
Клапаны насоса—пластинчатого типа.
Пластинчатые клапаны удобны тем, что они имеют малый вес
и поэтому открываются и закрываются даже при небольшой разно-
сти давлений, действующих на них. Они довольно надежны в ра-
боте, хотя имеют плохое направление, вследствие чего при работе
могут перекашиваться.
Теоретически рассуждая, в паросиловой установке с поверх-
ностными конденсаторами должно циркулировать все время одно и
то же количество воды и пара.
В действительности дело обстоит несколько иначе. Работа
свистка, пропаривание через различные неплотные соединения,
работа некоторых вспомогательных механизмов вызывают потерю
пара, для восполнения которой приходится подводить в теплый
ящик воду извне. Для этой цели используется забортная вода, про-
шедшая через конденсатор, т. е.,уже несколько подогретая.
Необходимый вакуум в конденсаторе поддерживается путем ре-
гулирования количества охлаждающей воды, протекающей через
конденсатор, с помощью приемного кингстона. Если вакуум умень-
шился,, значит охлаждение пара в конденсаторе происходит недо-
статочно и нужно усилить приток воды в конденсатор, т. е. больше
открыть приемный кингстон.
Поверхностные конденсаторы удобны тем, что в них конденсат
не смешивается с забортной охлаждающей водой. В этом заклю-
чается их достоинство, так как при замкнутом кругообороте пита-
тельной воды накипь выделяется из нее только при первом пре-
вращении воды в пар; при последующих превращениях выделения
накипи не происходит. Вместе с тем поверхностные конденсаторы
имеют и крупные недостатки. Для прокачивания охлаждающей во-
ды через конденсатор, нужен, как мы видели, специальный цирку-
ляционный насос. Это усложняет и удорожает всю установку.
Трубки конденсатора требуют внимательного ухода, так как при
быстром нагревании или охлаждении они легко дают течь в местах
соединения с трубными решетками.
Поверхностные конденсаторы применяются в тех случаях, ког-
да забортная вода очень жесткая (как1, например, морская вода),
замутненная (с большим содержанием ила и песка) или в установ-
ках с водотрубными котлами, когда особенно необходимо, чтобы
питательная вода была чистой.
На речных же пароходах с огнетрубными котлами, плавающих
в мало загрязненной воде, обычно применяются инжекционные
конденсаторы как более простые Но устройству и занимающие
меньше места, чем поверхностные.
§ 103 ИНЖЕКЦИОННЫЙ КОНДЕНСАТОР
Как уже указывалось, работа инжекционного конденсатора осно-
вана на том, что поступающий в него из ц. н. д. мятый пар непо-
средственно смешивается с водой и конденсируется. В настоящее
время такие конденсаторы устраивают в одном . общем корпусе с
207
мокровоздушным насосом, вследствие чего такая установка зани-
мает мало места. Схема установки с инжекционным конденсатором
показана на рис. 15L Здесь, собственно, инжекционный конденса-
тор представляет одну общую отливку с мокровоздушным насосом
поршневого типа. При этом пространство 1 является приемной ка-
мерой, а пространство 2—нагнетательной. Последняя поперечной
перегородкой 3 разделена на две полости: правую и левую. Мятый
пар из ц. н. д. поступает в приемную камеру 1 по трубе мятого
пара 4.
В эту же камеру поступает самотеком забор'гная вода через
инжекционную трубу 5. В последней высверлены мелкие отверстия,
через которые вода бьет отдельными «фонтанчиками» навстречу
мятому пару, выходящему из трубы 4. В результате происходит
конденсация пара и в приемной камере образуется разрежение.
3 10
Рис. 151
Прй движении поршня мокровоздушного насоса вправо в левой
полости нагнетательной камеры создается разрежение. Вслед-
ствие этого всасывающие клапаны 6 открываются и в нее посту-
пает смесь конденсата и забортной воды. При движении поршня
насоса влево эта смесь выталкивается через нагнетательные кла-
паны 7 в пространство 8. При этом ходе поршня создается разреже-
ние в правой части нагнетательной камеры, под действием которого
открываются всасывающие клапаны 9, и смесь конденсата и за-
бортной воды поступает в правую полость нагнетательной камеры.
При обратном ходе поршня эта смесь выталкивается через нагне-
тательные клапаны 10 в пространство 8. Из этого пространства
вода (смесь конденсата и забортной воды) поступает в теплый
ящик. Так как этой воды больше, чем ее нужно для питания котла,
то излишек ее удаляется за борт по трубе 11. Количество воды, от-
водимой за борт, регулируется краном 12.
Количество забортной воды, поступающей в инжекционную
трубу, регулируется инжекционным краном 13.
Величина разрежения в приемной камере / определяется по ва-
кууметру 14.
208
Инжекционный конденсатор ( с мокровоздушным насосом) рас-
полагается в наклонных машинах под параллелями ц. н. д., как по-
казано на рис. 152. На этом рисунке инжекционный конденсатор,,
выполненный вместе с мокровоздушным насосом, обозначен циф-
рой 3/ а труба мятого пара из ц. н. д. — цифрой 2.
Рис. 152
Рис. 153
Мокровоздушный насос приводится в действие от поперечины
ц. н. д., как показано на рисунке. Правый конец штока 4 этого
насоса соединен двумя серьгами 5 с балансиром 6, качающимся, на
валике 7. Верхний конец балансира соединен двумя серьгами 8 с
поперечиной 9 ц. н. д. При движении поршня ц. н. д. вперед (на
рисунке — направо) ба-
лансир поворачивается по
направлению часовой
стрелки и поэтому . пор-
шень мокровоздушного
.насоса идет назад (влево
на рисунке). Понятно,
что при движении поршня
ц. н. д. назад поршень
насоса пойдет вперед
(т. е. направо).
Внутреннее устройство
инжекционного конденса-
тора - и мокровоздушного
насоса схематически по-
казано на рис. 153. Кор-
пус 1 разделяется горизонтальной переборкой 2 на две части. В нижJ
ней части корпуса находится цилиндр мокровоздушного насоса 3, в
котором движется поршень 4. Шток поршня 5—сквозной, т. е. про-
ходит через оба днища корпуса насоса (переднее и заднее) и через
сальниковые втулки. Таким образом, шток имеет две опоры и мо-1
жет поддерживать поршень в висячем положении, при котором
поршень меньше истирает нижнюю поверхность цилиндра. Ниж-
няя часть корпуса 1 поперечной стенкой 6 разделяется, в свою оче-
14 В. А. Кузовлев
209
редь, тоже на две полости: переднюю и заднюю. Верхнее простран-
ство конденсатора продольной переборкой разделяется на две
части: приемную камеру 7 и нагнетательную 10. К камере 7 подхо-
дит от ц. н. д. труба 8 мятого пара. В эту камеру входит инж'екцион-
ная труба 9, внутренний закрытый конец которой находится про--
тив отверстия для трубы 8 и имеет большое число отвер-
стий диаметром от 4 до 8 мм. Горизонтальная переборка 2 яв-
ляется также и клапанной решеткой, в которой устроены клаЦаны:
в пространстве 7—приемные, а в пространстве 10—нагнетатель-
ные. При работе конденсатора через инжекционную трубу из-за
борта поступает охлаждающая вода, которая через отверстия бьет
мелкими струйками навстречу входящему в конденсатЪр мятому
пару. При этом пар конденсируется, а сама вода нагревается до
40—50°. Охлаждающая вода в смеси с конденсатом скапливается
в верхней части конденсатора (в пространство 7) на горизонУ
тальной переборке 2.
При ходе поршня мокровоздушного насоса вправо (т. е. вперед)
в задней полости 11 мокровоздушного насоса создается разрежение
вследствие которого приемные клапаны открываются и вода из
пространства 7 входит в эту полость. При обратном движении
поршня вода из задней полости вытесняется через нагнетательные
клапаны в левое верхнее пространство—камеру 10. В это же время
в передней полости мокровоздушного насоса создается разрежение
(так как поршень насоса движется назад), и поэтому вода, нахо-
дящаяся в пространстве 7, заполняет эту полость через приемные
клапаны. При движении поршня вперед вода из передней полости
вытесняется через нагнетательные клапаны в нагнетательную ка-
меру 10.
Мокровоздушный насос подает в эту камеру больше воды, чем
нужно для питания парового котла. Излишняя часть воды выбра-
сывается за борт через отверстие, не показанное на рисунке, а
часть воды, необходимая для питания котла, подается в теплый
ящик через отверстие 12.
Конструктивное устройство инжекционного конденсатора и мо-
кровоздушного насоса показано на рис. 154. На левой проекции
продольный разрез сделан по мокровоздушному насосу и нагне-
тательной камере. Видны труба 1, по которой излишняя вода из
этой камеры выбрасывается за борт,, и труба 2, по которой вода,
необходимая для питания котла, подается в теплый ящик.
В клапанной решетке 3 имеются восемнадцать отверстий для
нагнетательных клапанов и двадцать четыре отверстия — для
приемных. Для того, чтобы не загромождать чертежа, на нем пока-
заны только два нагнетательных клапана 4 и один приемный 5.
Устройства нагнетательного клапана показано на рис. 155.
В отверстие 1 для клапана вставлено бронзовое седло кла-
пана 2 на четырех шпильках 3. Седло имеет втулку 4 и верти-
кальные ребра 5, между которыми образуются проходы для воды
и воздуха. Во втулке клапана гайкой 6 закреплен направляющий
210
Рис. 154
14*
211
станет оолыпе давления над клапаном,
Рис. 155
стержень 7. Клапан 8 представляет собой круглую пластину,' сво-
бодно надетую на направляющий стержень и сделанную из тонкой;
стали, из фибры или резины толщиной 10—20 мм. Клапан прижи-
мается к клапанному седлу пружиной 9, которая верхним кон-
цом упирается в тарелку 10, а нижним—в бронзовую тарелку 11.
Последняя может, так же как и клапан, передвигаться по направ-
ляющему стержню. Когда давление воды и воздуха под клапаном-
под действием разности;
этих давлений клапан
приподнимается и вода
с воздухом пройдет
через него. Тарелка
10. закрепляется гай-
кой 12. На рисунке
цифрой 13 обозначен:
стопорный шплинт.
Приемный клапан
устроен также, но с
той разницей, что кла-
пан у него прижимает-
ся к клапанному седлу
снизу и открывается*
вниз.
Инжекционная каме-
ра 6 и нагнетатель-
ная 7, разделенные
продольной переборкой 8, образуют крышку мокровоздушного на-
соса, которая крепится к клапанной решетке фланцами 9 на болтах
(не показанных на чертеже). Охлаждающая вода поступает в ин-
жекционную камеру по трубе 10, а мятый пар — по трубе 11. От-
верстие для трубы 11 показано пунктиром, так как оно находится
за продольной переборкой 8. На наружном участке трубы 10 по-
ставлен инжекционный кран 12, управление которым производится*
специальным рычагом, установленным у поста управления маши-
ной. Поперечная стенка 13 разделяет пространство мокровоздуш-
ного насоса на переднюю полость (левую на чертеже) и заднюю*
(правую). Цилиндр насоса снабжен бронзовой втулкой 14. Во втул-
ке двигается стальной поршень насоса 15, снабженный широким
уплотнительным кольцом 16i сделанным также из бронзы. Поршень,
укреплен на сквозном штоке 17 гайкой 18. Цифрой 19 обозначены*
сальниковые коробки для штока.
При работе конденсатора пар, поступающий в конденсатор, иног-
да плохо конденсируется даже при полном открытии инжекционно-
го крана 12. Это может произойти, если в конденсатор поступило*
много пара или если охлаждающая вода очень теплая. При этом;
несконденсировавшийся пар заполняет инжекционную камеру., и
разрежение в ней уменьшается. В этих случаях для восстановления
нормальной работы конденсатора в него через вентиль 20 вводят
212
добавочную воду. Для осмотра и ремонта клапанов служат отвер-
стия 21, закрываемые крышками 22.
Как видим, инжекционный конденсатор прост по устройству,
занимает мало места, циркуляционный насос для него не нужен,
так как забортная вода вступает в конденсатор под действием раз-
режения, создаваемого в инжекционной камере. Необходимо иметь
ввиду, что при остановке машины инжекционный кран нуж-
но закрывать, иначе забортная вода будет продолжать поступать в
инжекционную камеру, а из нее может попасть в ц. н. д. При пуске
машины это может вызвать аварию.
§ 104 ПРИВОД МАШИНОПИТАТЕЛЬНЫХ И МАШИНОТРЮМНЫХ
НАСОСОВ
Как уж/е было сказано выше (см. § 38),. питание котла во время
работы машины удобно производить насосами, приводимыми в
действие от самой машины. Такие насосы называются машино-
питательными. Судовые паровые машины снабжаются еще
машин!о|тр|юмными насосами, предназначенными для откач-
ки за борт воды, скапливающейся в трюме судна. Устроены эти на-
сосы так же, как и машинопитательные, с той только разницей, что
в машинотрюмных насосах не ставят воздушные колпаки и предо-
хранительные клапаны.
Способ привода в действие машинопитательного и машинотрюм-
ного насосов приведен на рис. 152, на котором показаны оба эти
насоса 10.
На этом рисунке видно также, что на валике 7 балансира мокро-
воздушного насоса закреплен другой небольшой балансир 11, от
которого и приводятся в действие оба насоса через серьги 12.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается выгодность применения конденсации мятого пара?
2. Почему диаметр трубы, отводящей мятый пар в конденсатор, дол-
жен быть больше диаметра трубы, отводящей из него конденсат?
3. Каким путем в конденсатор проникает воздух?
4. Для каких целей предназначается мокровоздушный насос?
5. Почему установка с инжекционным конденсатором получается про-
ще, чем с поверхностным?
6. В каких случаях устанавливают поверхностные конденсаторы?
7. Почему трубки поверхностного конденсатора делают из латуни, а
яе~из менее ценного металла, например, из стали?
8. Какой вред приносит поверхностному конденсатору впуск в него
кара высокой температуры, например, свежего пара?
Глава ХХП
СМАЗКА ПАРОВЫХ МАШИН И ПОСТ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
§ 105. НАЗНАЧЕНИЕ СМАЗКИ И СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
В паровой машине имеется много движущихся частей. Трение,
возникающее между ними во время работы машины, вредно по
213
нескольким причинам. Во-первых, на преддоление его затрачивает-
ся часть мощности, развиваемой в цилиндре машины. Во-вторых,
трущиеся части нагреваются, что при плохом уходе за машиной
может привести даже к расплавлению их, если они сделаны из лег-
коплавкого материала. В-третьих, трение сопровождается износом
(истиранием) трущихся частей.
Для уменьшения всех этих нежелательных явлений трущиеся
детали собирают так, чтобы в местах трения между ними оставал-
ся зазор, в который вводится масло.
Попадая в такой зазор, масло прилипает к трущимся поверхно-
стям, образуя тонкую прослойку, благодаря чему трение между
ними значительно уменьшается.
Во вращающихся частях зазор между шипом (например, рамо-
вой шейкой коленчатого вала) и подшипником неодинаков (рис.
156) и образует клиновидную щель.
В подшипники масло подается в.
том месте, где зазор больше (на
рис. 156 сверху), тогда при враще-
Рис. 157
нии шейки масло, прилипшее к ней, увлекается в клиновидную
щель, создавая сплошную масляную пленку между шейкой и под-
шипником. Таким образом, при работе машины шейка лежит на
масляной подушке. Для облегчения распространения смазки вдоль-
шейки на внутренней поверхности подшипника прорубают масля-
ные канавки (рис. 157), которые, однако, не должны доходить до
краев подшипника, иначе масло вытекало бы по таким канавкам
наружу. Иногда масляные канавки делают в виде буквы X (см.
рис. 157). Такие канавки нельзя продолжать далеко в той части
подшипника, где уже имеется давление на масляную пленку, так
как в этом случае масло по этим канавкам будет перегоняться (вы-
]жиматься) в ту часть подшипника, где давление меньше.
Всякое смазочное масло должно обладать следующими двумя
основными свойствами:
1) липкостью, т. е. способностью прилипать к металлам, это од-
но из самых важных свойств смазочных масел;
214
2)' вязкостью, т. е. достаточной густотой^ чтобы не выдавливать-
ся из зазора между трущимися частями. При выдавливании масла
масляной пленки между ними образовываться не будет. Вязкость
также является одним из важнейших свойств смазочных масел. Она
зависит от температуры масла: с повышением температуры вязкость
уменьшается.
Смазочные масла должны быть свободными от примесей — во-
ды, грязи и кислот, которые часто являются причинами неполадок
в работе машин. Примесь воды вредна тем, что при смешивании с
некоторыми сортами масла она распределяется по всей массе его,
образуя так называемую эмульсию. Эмульсия обладает повы-
шенной вязкостью и липкостью, поэтому, попадая в масляные труб-
ки, может закупорить их и прекратить доступ масла к трущимся
частям машины. Примесь грязи недопустима в масле потому, что
твердые частицы ее, попадая между трущимися частями машины,
увеличивают трение между ними, а следовательно, и их износ. Не-
допустимость примеси кислот объясняется тем, что они вредно дей-
ствуют на металл и, кроме того, разрушают масляную пленку.
Испытание масел производится лабораторным путем, однако на-
личие воды и грязи можно обнаружить и без помощи лабораторий,
по замутнению масла. Свободное от этих примесей масло не должно
быть мутным. Масла некоторых сортов имеют темный оттенок, по-
этому помутнение их заметить трудно. В таких случаях можно от-
лить немного масла в какую-нибудь стеклянную пробирку, чашку,
склянку и т. д. и разбавить бензолом. При этом масло посветлеет, и
замутненность, если она есть, станет заметной.
Твердые примеси в масле можно обнаружить, если капнуть его
на тонкую фильтровальную бумагу. После того как капля рассосет-
ся по бумаге, твердые частицы в масле останутся на бумаге в виде
точек, которые можно видеть, если фильтровальную бумагу рас-
сматривать на свет.
§ 106. СОРТА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
Для смазки речных паровых машин применяются:
1 ) минеральные масла, добываемые из мазута;
2 .) компаундированные (т. е. сложные) масла, состоя-
щие из смеси минерального масла с животным жиром (говяжьим
салом) или растительным маслом.
В отдельности животные жиры и растительные масла применят^
не рекомендуется, тдк как первые содержат кислоты, а вторые (ра-
стительные масла) засыхают и склеивают смазываемые поверх-
ности.
Минеральные и компаундированные масла, в свою очередь, раз-
деляются по сортам и маркам, в зависимости от вязкости, TeMnepaJ
туры вспышки и некоторых других свойств (табл. 8 и 9).
Как видим, минеральные масла разделяются на цилиндровые и
машинные. Первые из них применяются для смазки «горячих» ча-
стей машины, соприкасающихся со свежим паром. Эти масла долж-
215
916
Таблица 8
ны иметь температуру вспышки выше температуры пара. Машин-
ные масла применяются для смазки «холодных» частей машин:
подшипников, параллелей, золотникового привода.
Кроме того, все эти масла разделяются на 3 группы, в зависи-
мости от их вязкости. Наименее вязкие — легкие масла — обозна-
чаются буквой «Л», масла средние — «М», наиболее вязкие — «Т».
Иногда вместо букв применяются цифы (от 2 до 10). Чем боль-
ше цифра, тем масло более вязко.
Таблица 9
Компаундированные масла
I
Судовые масла
Судовое ,Л“ (для ти-
хоходных машин мощ-
ностью до 500 л. с. и
быстроходных мощно-
стью до 500—1000 л. с.)
Судовое „М“ (для ти-
хоходных машин мощ-
ностью 500—1000 л. с. и
быстроходных мощно-
стью более 1000 л. с.)
Судовое „Т* (для ти-
хоходных машин мощ-
ностью более 1000 л. с.)
При выборе машинного масла для смазки той или иной маши-
ны или ее части приходится учитывать ряд условий: нагрузку, кото-
рую испытывает смазываемая часть машины, скорость движения ее
и размеры, способ, каким может быть подана смазка, и т. д. Чем
-больше нагрузка на смазываемые части машины, тем масло должно
быть более вязким, иначе оно будет выдавливаться из зазора между
ними. С другой стороны, с увеличением вязкости масла увеличи-
вается работа трения, поэтому нужно выбирать масло с минималь-
но необходимой вязкостью.
Чем больше зазор в машине, тем труднее смазке держаться в
них. Поэтому для смазки старых, изношенных машин, у которых
зазоры обычно увеличены, приходится применять масло более вяз-
кое, чем для машины с хорошо приработавшимися поверхностями.
Чем быстроходнее машины, тем легче масло увлекается в клино-
видный зазор (см. рис. 156) и тем, следовательно, меньшей вяз-
кости следует применять масло.
Как уже говорилось, с повышением температуры масла вязкость
его уменьшается. Поэтому, чем выше температура смазываемой
пасти машины, тем более вязкое-нужно брать масло.
Мази, например, солидол, вследствие их густоты хорошо дер-
жатся на смазываемых поверхностях, не стекая с них, и потому
долгое время могут работать без возобновления. Вследствие этого
они применяются для смазки труднодоступных и сильно нагружен-
ных частей машины.
Минеральные масла обладают высокими качествами. Недостат-
ком их является слабая способность смешиваться с водой, вследствие
-чего при попадании воды на поверхность, смазываемую таким мас-
217
лом, оно смывается. Между тем некоторые смазываемые поверхно-
сти судовых паровых машин бывает трудно уберечь от попадания
на них воды. Иногда приходится даже преднамеренно заливать их
водой (для быстрого охлаждения). Поэтому для смазки таких по-
верхностей применяют так называемые судовые масла, которые
при смешивании с водой дают стойкую эмульсию. Последняя обла-
дает способностью прочно прилипать к смазываемой поверхности
и хорошо сопротивляться смыванию водой.
Судовые масла относятся к компаундированным маслам. Они
представляют собой смесь минерального .масла и растительного
(сурепного).
Для смазки бортовых и обносных подшипников применяется
осевое масло. Смазывать мазутом трущиеся поверхности машин
нельзя, так как он обладает плохими смазочными свойствами.
Смазочные масла являются очень ценным материалом. Поэтому
отработавшую смазку необходимо собирать для повторного исполь-
зования. Для этого под смазываемые части машины, в тех ме-
стах, где с них стекает смазка, необходимо ставить или подвеши-
вать железные поддоны, в которых л собирается отработавшее мас-
ло. Перед повторным употреблением масла его восстанавливают.
Самым простым способом восстановления (регенерации) является
фильтрация масла в обычном или специальном фильтре (регенера-
торе), в котором масло перед фильтрацией подогревается и отстаи-
вается. При подогреве масло становится менее вязким, что облег-
чает оседание в нем различных примесей в виде частичек металла,,
воды и грязи.
Хранить масло необходимо в закрытых сосудах (цистернах, би-
донах и т. д.), чтобы в них не попадала грязь. Перед каждым новым
наполнением сосуды необходимо чистить.
§ 107. ПРИБОРЫ ДЛЯ СМАЗКИ
Способы смазки машины бывают разные. Они зависят от сорта
применяемого для смазки масла и от расположения и устройства
смазываемых деталей. Жидким маслом можно смазывать машину
вручную, наливая его в масленки, установленные в местах смазки.
Масло из масленок самотеком поступает к смазываемым поверхно-
стям. Иногда применяют централизованную смазку. В этом случае
масло заливают в общий расходный бачок, из которого оно рас-
ходится по трубкам к местам смазки. Цилиндровое масло при-
водится подавать к смазываемым поверхностям под давлением,,
превышающим давление пара в цилиндре или в золотниковой
коробке.
Простейшими приборами для ручной, смазки являются масленки,
показанные на рис. 158. Масленка, изображенная на этом рисунке
слева, имеет длинный изогнутый носик, что облегчает смазку труд-
нодоступных частей машины. Для того, чтобы даже при наклонен-
ной масленке масло выливалось из нее только тогда, когда это нуж-
218
но, около ручки масленки имеется воздушный клапанчик 1, нажи-
мая на который, открывают доступ воздуха в масленку и тем самым
Рис. 158
дают возможность вытекать из нее маслу. Масленка, изображенная
на рис. 158 справа, применяется для заправки масленок, постоянно
установленных на машине,
ленка и масленка Шарко.
Фитильная мас-
ленка (рис. 159) пред-
ставляет собой чугунную
чашку с трубкой 1, распо-
ложенной внутри нее. В
эту трубку вставляется
фитиль 2, скрученный
из бумажных или шер-
к которым относится фитильная мас-
Рис. 160
Рис. 159
стяных прядей. Фитиль должен перевешиваться через край трубки
и почти доходить до дна масленки. Когда в масленке есть масло, оно
поднимается по фитилю вверх (впитывается им) и затем по трубке
стекает вниз, падая каплями в трубку 3, ведущую к месту смазки.
219
Игольчатый клапан 4 служит для усиления смазки. При откры-
тии его масло попадает непосредственно в трубку 3. При остановке
машины фитили из масленок необходимо вынимать, во избежание
напрасной траты масла. Масленка закрывается крышкой 5.
Масленка Шарко (рис. 160) имеет стеклянный корпус 1, закры-
тый крышкой 2. Внутри масленки проходит трубка 3 с отверстия-
ми. На крышке масленки установлена чашечка 13, в днище кото-
рой имеется несколько отверстий, расположенных по окружности.
При повороте чашечки эти отверстия совпадают с отверстиями
в крышке 2, и тогда масло, наливаемое в эту чашечку, попадает
внутрь масленки. Затем, че-
рез отверстия в трубке 3
масло попадает внутрь ее и
по каналу 5 падает каплями,
Рис. 161 Рис. 162
приоткрывая шариковый клапанчик 11, прижатый к своему гнезду
снизу легкой пружинкой 10. Далее, по трубке 12 масло поступает
к месту смазки.
Для контроля за количеством капель, подаваемых масленкой,
служат стеклянная трубка и окошко 9. Подачу масла (например, на
стоянках) прекращают при помощи игольчатого клапана 4, кото-
рый закрывает отверстие в канале 5 под действием пружинки 6. В
•открытом положении этот клапан поддерживается головкой ко-
торая при этом упирается своим основанием в гайку 8. Желая пре-
кратить подачу масла, повертывают головку 7, как показано на
рисунке справа. При этом игольчатый клапан 4 опустится и закроет
канал 5.
Количество капель, подаваемых масленкой, регулируется путем
'Поворач'ивания гайки 8. При вывертывании ее игольчатый клапан 4
поднимается, и поэтому увеличивается выходное отверстие в
канал 5.
Для подачи густых масел (мазей) служит масленка Штауфера,
показанная в разрезе на рис. 161. Она состоит из чугунного или
бронзового корпуса 1, на который навинчивается крышка 2, имею-
щая вид чашки. Для заправки масленки крышку нужно отвернуть,
заполнить мазью и затем снова навернуть на корпус масленки,
сделав ею два-три оборота. При этом часть мази будет выжата в
“220
канал 3 и поступит к месту смазки. Такое поджатие масленки не^
обходимо производить во время работы машины периодически, по-
ворачивая каждый раз крышку масленки на один-три оборота.
Некоторые движущиеся части машины приходится смазывать во>
время ее работы. При ручной смазке и при невнимательности или;
неопытности это может привести к увечьям обслуживающего маши-
ну персонала.
Более безопасной и удобной является централизованная смаз-
ка, которая применяется на некоторых судовых паровых машинах.
Централизованная смазочная система состоит из дежурного сма-
зочного бачка, расположенного выше смазываемых частей. Масло*
из него поступает по специальному трубопроводу к машине, где
устанавливаются специальные маслораспределительные коробки,
из которых масло по трубкам расходится к местам смазки (самоте-
ком) . Эти распределительные коробки служат и для регулирования’
подачи масла в каждую трубку. Так как масло подается в эти труб--
ки по каплям, распределительные коробки для масла называются’
капельницами (рис. 162). Для регулирования числа капель-
служат игольчатые клапаны 1. Проходящее через них масло пада-
ет по капле через стеклянные трубки 2, служащие для наблюдения
за количеством подаваемой смазки. Пройдя по стеклянным труб-
кам, масло попадает в маслопроводные трубки 3, которые подво-
дят его к местам смазки.
Централизованная смазка удобна тем, что позволяет легко кон-
тролировать и регулировать смазку по числу капель в минуту. При>
остановке машины прекращается подача смазки, для чего имеется
специальный вентиль, установленный на общем маслопроводе у
выхода из дежурного масляного бачка.
В некоторых машинах применяется автоматическая система
смазки жидким маслом от специальных автоматически действующих,
смазочных приборов.
§ 108. СМАЗЧИК МОЛЛЕРУПА
Как уже отмечалось, подача масла в золотниковые коробки, па-
ровые цилиндры и в их уплотнительные коробки (сальники) произ-
водится под давлением при помощи специальных устройств. На су-
дах в качестве таких устройств широко используются смазчики
Моллерупа (рис. 163). Основными частями этого смазчика являют-
ся цилиндрический корпус 1 и полый поршень 2. Смазчик приводит-
ся в действие от паровой машины при помощи тяги 3< которая, дви-
гаясь попеременно вверх и. вниз, заставляет рычаг 4 качаться во-
круг валика 5. На конце валика насажено храповое колесо 6. При
повороте рычага 4 вверх собачка 7 упирается в зубец храпового ко-
леса и поворачивает его на один-три зуба, вследствие чего повора-
чивается червяк 8, а вместе с ним и червячное колесо 9. При пово-
роте рычага 4 вниз собачка скользит по зубцам храпового колеса.
Червячное колесо насажено на конец вертикального винта 10, ко-
торый вращается в гайке И, закрепленной в поршне 2. Поперечи-
221
на 12, в которой вращается шейка винта 10, неподвижна, поэтому
при вращении этого винта он не может передвигаться вверх или
вниз. Таким образом, во время работы смазчика червячное колесо
Рис. 163
медленно поворачивает-
ся (толчками) и за-
ставляет поворачивать-
ся винт 8. При этом
гайка 11 передвигается
постепенно по этому
винту вниз, заставляя
поршень 2 опускаться и
выдавливать смазку че-
рез канал 13. Когда
поршень подходит к
низу цилиндра, произ-
водится заправка смаз-
чика' новой порцией
смазки. Для этого ее за-
ливают в воронку 14,
вывертывая винт 15.
Затем червяк 8 выводят
из зацепления с червяч-
ным колесом 9 (отводя в
сторону) и вращают это
колесо за рукоятку 16,
заставляя поршень 2
подниматься вверх.
При этом масло- из во-
ронки 14 по каналу 17
поступает в цилиндр
смазчика. Когда пор-
шень придет в крайнее
верхнее положение,
винт 15 завертывают,
червяк 8 вводят в сцеп-
ление с червячной ше-
стерней и подача смаз-
ки возобновляется.
Для регулирования
количества подаваемой
смазки верхний ко-
нец тяги 3 может передвигаться вправо или влево по рычагу 4 и
закрёшгяться в нужном положении стопорным болтом 18. Чем
ближе к оси качания рычага 4 будет закрепляться верхний конец
тяги 3, тем размахи этого рычага будут больше и тем больше будет
угол, на который собачка 7 поворачивает храповое колесо. В ре-
зультате этого поршень будет вдвигаться в цилиндр быстрее.
На некоторых машинах, работающих перегретым паром, для
смазки цилиндров и золотниковых коробок применяют паровые сма-
222
зочные аппараты, основными частями которых являются цилиндр
и плоский поршень со штоком. При опускании поршня вниз верх-
няя полость цилиндра заполняется маслом. После этого пар из кот-
ла пускают в нижнюю полость цилиндра, при этом поршень аппа-
рата начинает двигаться вверх, выжимая масло из верхней полости
через специальный канал. Так как сечение этого канала невелико,
вытеснение масла из верхней полости происходит медленно и таким
же медленным получается и движение поршня.
§ 109. ПОСТ УПРАВЛЕНИЯ НАКЛОННОЙ МАШИНОЙ
Для удобства управления машиной все основные органы управ-
ления ею устанавливаются обычно в одном месте, у так называе-
мого поста управления. У наклонных паровых машин пост
Рис. 164
управления находится обычно у ц. в. д. сбоку машины. Подобный
пост управления для машины тройного расширения схематически
изображен на рис. 164, на котором показаны: 1 — колесо перекид-
ки для реверса машины и регулирования ее мощности в ходу; 2—
главный стопорный клапан (стопорный аппарат), к которому под-
водится труба свежего пара от главного стопорного клапана, уста-
новленного на паровом котле; 3 — вспомогательный стопорный
клапан меньших размеров, чем главный. Вспомогательным клапа-
ном пользуются при маневрах, когда режим работы парохода часто
меняется и машина не развивает большой мощности. На некоторых
машинах этот клапан заменяется маневровым клапаном, приводи-
мым в действие специальным рычагом. На. рисунке обозначены циф-
рами: 4—рычаги добавителей, через которые свежий пар может быть
подан в золотниковые коробки или ресиверы ц. с. д. и ц. н. д.; 5—
рычаги продувочных кранов, которыми производится продувание
паровых цилиндров; 6—рычаг инжекционного крана, открывающе-
го доступ забортной воде в инжекционный холодильник. Около по-
ста управления находятся также манометры, показывающие давле-
ние пара в золотниковых коробках каждого из цилиндров паровой
машины, и вакууметр, показывающий разрежение в холодильнике.
223
Все эти приборы монтируются на общем щите так, чтобы они хоро-
шо были видны с поста управления.
Кроме того, у поста управления находится устройство для свя-
зи с капитанским мостиком: переговорные трубы и машинный теле-
граф. Переговорные трубы из штурвальной рубки и с обоих крыль-
ев капитанского мостика соединяются в одну трубу, которая про-
тягивается до поста уп-
равления машиной. На
концах этих труб делают-
ся небольшие рупоры
(раструбы) для удобства
переговоров. Получая
команду с мостика по.
переговорной трубе, вах-
тенный начальник в ма-
шинном отделении отве-
чает по ней же: «Есть» и
затем повторяет получен-
ную им команду, напри-
мер: «Есть, вперед пол-
ный».
Основным средством
связи между капитанским
мостиком и машинным
отделением служит ма-
шинный телеграф (рис.
165). Приемно-передаю-
щее устройство такого те-
леграфа состоит из круг-
лой металлической короб-
ки с циферблатом. На по-
следнем нанесены надпи-
си: ' «стоп», «готовсь»-
и др. (см. рисунок).
Одно из таких устройств
установлено на капи-
танском мостике, дру-
Рис. 165 гое—в машинном отделе-
нии, у поста управления.
По циферблату могут передвигаться стрелка 1 и стрелка 2 с ру-
кояткой 3. Когда на коробке телеграфа, установленной на капитан-
ском мостике, при помощи этой рукоятки поставят стрелку 2, допу-
стим, против надписи «стоп», то на циферблате в машинном отде-
лении стрелка 1 повернется и тоже станет против такой же над-
писи. Таким образом, команда будет передана.
Для того, чтобы на капитанском мостике были уверены, что по-
данная команда понята правильно и принята к исполнению, в ма-
шинном отделении поворачивают рукоятку 3 так, чтобы стрелка 2
оказалась против стрелки 1, т. е. в данном примере против надписи
224
«стоп». Тогда на циферблате коробки телеграфа на капитанском
мостике стрелка 1 тоже повернется и станет против стрелки 2 (т. е.
против надписи «стоп»). При повороте рукоятки 3 раздается звонок,
помещенный внутри коробки телеграфа, таким образом машинная
команда слышит сигнал, поданный с капитанского мостика. Пере-
дача вращения от стрелки одной коробки к стрелке другой коробки
производится при помощи стальной проволоки или тросов и цепей
Галля, охватывающих зубчатые шестеренки, сидящие на общем
валике со стрелками.
В последнее время проводятся опыты по применению способа уп-
равления паровой машиной непосредственно с капитанского мости-
ка, на который выведены органы управления пуском и остановкой
машины, регулированием ее мощности, а также реверсированием.
При таком управлении отпадает надобность в передаче прика-
заний с мостика в машинное отделение по управлению машиной.
Поэтому само управление ею может производиться быстрее. Ма-
шинная команда при этом должна только наблюдать за работой
машины. Численность команды может быть уменьшена.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Почему трущиеся части машин необходимо смазывать?
2. Какими свойствами должно обладать смазочное масло?
3. Какие сорта масел применяют для смазки горячих и холодных час-
тей паровых машин?
4. Каких марок цилиндровые масла применяют для смазки судовых па-
ровых машин?
5. Каким маслом смазывают медленно вращающиеся и тяжело нагру-
женные части машин?
6. Какие марки жидких машинных масел применяют для смазки реч-
ных паровых машин? *
7, Для смазки каких машин применяется масло Вапор?
8. Для смазки каких частей паровых машин применяется машинное мас-
ло марки „Л“?
9. Что такое компаундированное (судовое) масло и в каких случаях оно
применяется?
10. Каких типов масленки применяют для смазки паровых машин?
11. Какие приборы служат для смазки паровых цилиндров и золотни-
ковых коробок?
12. Какие органы управления машиной сосредоточены у поста управ-
ления?
13. Как производится передача приказаний машинным телеграфом?
Глава XXIII
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ МАШИН
§ 110. НАКЛОННАЯ МАШИНА ТРЕХКРАТНОГО РАСШИРЕНИЯ
В качестве примера наклонных машин, широко распространен-
ных в речном флоте, рассмотрим машину трехкратного расширения
постройки завода «Красное Сормово», общий вид которой показан
.на рйс. 166.
15 В. А. Кузовлев 225
Эта машина по своей конструкции, надежности в работе и эко-
номичности превосходит однотипные с ней лучшие заграничные ма-
шины. Мощность ее—1200 л. с. при 24 оборотах коленчатого вала
в минуту. Работает машина перегретым паром давлением 14 кг/см2,
при температуре 300°С.
Диаметры: ц. в. д.—760 мм; ц. с. д,—1040 мм; ц. н. д.—1720 мм;
ход поршня — 1500 мм.
Рис. 166
Парораспределение — золотниковое, золотниковый привод —
Джоя. На рис. 166 обозначено: 1—ц. н. д.; 2—рама; 3 — штур-
вал перекидки; 4 — шестерня для проворачивания коленчатого ва-
ла вручную; 5 — параллель ц. н. д.; 6 — инжекционный конденса-
тор; 7 — машинопитательный и трюмный насосы; 8 — золотнико-
вый привод.
§ 111. ВЕРТИКАЛЬНАЯ РЕЧНАЯ ПАРОВАЯ МАШИНА
В настоящее время начато серийное производство вертикальной
паровой машины типа МП-10. Боковой вид этой машины (сторона
поста управления) и поперечный разрез по цилиндру низкого дав-
ления показаны на рис. 167*.
Машина работает перегретым паром давлением 17 ата при тем-
пературе 330°С. Давление в конденсаторе—0,15 ата. Машина может
развивать индикаторную мощность в 200 л. с. при наполнении 40%
и числе оборотов 230 в минуту, а также 400 л. с. при наполнении
48% и числе оборотов! 450 в минуту.
Машина принадлежит к типу компаунд сдвоенной. Она имеет
четыре цилиндра: два Крайних — ц. в. д. и два средних —' ц! н. д.
* Конструкция серийной машины этого типа несколько изменена.
226
Реверсивное устройство такой машины было рассмотрено ранее
{см. § 94).
Остов машины состоит из фундаментной рамы 1, которая кре-
пится к судовому фундаменту. На раме установлена станина 2 за-
крытого типа, образующая вместе с фундаментной рамой картер.
На картере установлены паровые цилиндры. Механизм главного
двгжения машины состоит из поршня 3, штока 4, крейцкопфа 5, па-
р 1ели 6, шатуна 7 и коленчатого вала 8.
Парораспределение — золотниковое, осуществляется цилиндри-
ческими золотниками, один из которых (золотник ц. н. д.) на рис.
167 обозначен цифрой 9.
Из деталей золотникового привода на рис. 167 видны: рас-
пределительный валик 10, приводимый во вращение от коленчатого
вала через цилиндрические зубчатые колеса, переменный эксцент-
рик штурвал привода 12, при помощи которого может изменять-
ся наполнение цилиндров и направление вращения коленчатого ва-
ла. Изменение количества подаваемого пара в машину производит-
ся рычагом 13 стопорного аппарата.
На носовом конце машины сгруппированы вспомогательные ме-
ханизмы 14, необходимые для работы машины: насосы мокровоз-
душный, циркуляционный, питательный, приводимые в действие
от специального колена коленчатого вала; продувание цилиндров
производится при помощи рычага 15, насаженного на специальный
валик, идущий вдоль машин и связанный с особыми рычагами 16 и
тягами 17, воздействующими на продувательные краны 18.
Кроме того, на этом рисунке показаны: генератор электриче-
ского тока 19 и привод к нему 20, упорный подшипник 21.
Рис. 167
Раздел IV
ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ МАШИН И
ОСНОВЫ ИХ ТЕОРИИ
Глава XXIV
ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЧНЫХ ПАРОВЫХ МАШИН
§ 112. ПОДГОТОВКА МАШИНЫ К ПУСКУ
Если машина подготавливается к пуску после продолжительной
остановки, в особенности если в ней производился какой-либо ре-
монт, то необходимо выполнить следующее:
1) проверить, не осталось ли где-нибудь около движущихся ча-
стей машины или на них самих посторонних предметов;
2) прибрать все машинное отделение, разложить инструмент по>
местам;
3) проверить, не прибило ли течением в колеса или к винту ка-
ких-либо крупных предметов, которые могут вызвать поломки дви-
жителей при вращении;
4) проверить исправность всех масленок на машине и заполнить
их маслом, не вставляя фитили в фитильные масленки и не откры-
вая капельницы.
Выполнив указанные работы, проворачивают машину при по-
мощи валоповоротного устройства на полный оборот. Если обнару-
жится, что коленчатый вал проворачивается с трудом или, повер-
нувшись на некоторый угол, дальше не проворачивается, то нужно
найти причину этого и устранить ее. Такой причиной могут быть,,
напфимер, туго зажатые сальники, неправильная сборка, вслед-
ствие которой какая-нибудь движущая часть задевает за другую
или упирается в нее, и т. д.
Если коленчатый вал проворачивается свободно, то после пол-
ного оборота останавливают машину так, чтобы ползун ц. в. д. на-
ходился окрло своего среднего положения, а кулиса — в крайнем
положении. При этом можно быть уверенным в том, что впуск пара
из золотниковой коробки в одну из полостей ц. в. д. открыт. После
«холодного» проворачивания машины валоповоротное устройство
должно быть отключено.
Затем приступают к прогреванию паровой машины (точнее го-
воря — к прогреванию цилиндров и золотниковых коробок ее)..
228
Предварительно открывают краны продувания на главном паро-
проводе и прогревают' его, осторожно приоткрывая главный сто-
порный клапан на котле. После того как паропровод прогреется,
открывают краны продувания на цилиндрах и спускные краны у
золотниковых коробок. Это делается во избежание накопления в
них ^конденсата, образовавшегося в результате охлаждения пара,
вступающего в холодные золотниковые коробки и цилиндры. За-
тем приступают к прогреванию самой машины. Для этого нужно
убедиться в том, что кулиса выложена полностью, а ползун ц. в. д.
находится у своего среднего положения. После чего осторожно
приоткрывают стопорный аппарат и добавителями подают немного
пара в ресиверы ц. с. д. или ц. н. д. При этом пар поступает толь-
ко в какую-нибудь одну полость каждого из этих цилиндров.
Для того, чтобы цилиндры обогревались равномерно, кулису
после пуска пара переводят в другое крайнее положение. Очевид-
но, что после этого пар пойдет в другие полости. Кулису из одно-
го крайнего положения в другое переводят несколько раз. Пар
следует впускать постепенно; чтобы он успевал проходить через
золотниковые коробки и цилиндры без повышения в них давления.
Только после того как машина уже несколько прогреется, можно
увеличить впуск пара. Прогревать машину необходимо не меньше
1—2 часов, чтобы избежать неравномерного нагревания отдельных
ее частей, появления больших напряжений в цилиндре и
трещин.
После того как машина достаточно прогреется, приступают к
пробному ее пуску. Для этого предварительно получают разреше-
ние капитана или вахтенного начальника, и осматривают гребные
колеса. Затем вставляют фитили в фитильные масленки, открывают
капельницы и главный запорный вентиль при централизованной
смазке. Масленки Штауфера поджимают на один-два оборота,
проверяют наличие в них масла. Если конденсатор поверхностный,
то пускают Циркуляционный насос, если инжекционный,— приот-
крывают инжекционный кран, наблюдая за тем, чтобы в конденса-
торе был вакуум. Затем медленно приоткрывают стопорный аппа-
рат и дают машине полоборота в одну и пол оборота в другую сто-
рону. Эту операцию повторяют несколько раз. Если машина хоро-
шо пускается и на передний и на задний ход, то ставят кулису
на передний ход и, сделав два-три оборота в одну сторону, перево-
дят кулису на задний ход и делают опять два-три оборота, так
повторяют несколько раз; постепенно увеличивая величину откры-
тия стопорного аппарата. Продувательные краны на цилиндрах те-
перь можно закрыть, но в течение последующей пробы машины
для удаления воды их необходимо часто, но на короткое время
открывать. Пробные обороты нуждо делать осторожно, чтобы не
оборвать швартовых. Пробную работу машины продолжают не
меньше часа, чтобы хорошо прогреть машину и, кроме того, убе-
диться в том, что она исправна. При исправной работе машины не
должно быть слышно скрипов, ударов в цилиндре, стуков в крейц-
копфаЬс, шалунах, подшипниках коленчатого вала, чрезмерного
229
нагревания подшипников, пропариваний. В конденсаторе должен
образоваться небольшой вакуум.
Если в цилиндре слышны удары, то его необходимо пройуть,
так как удары могут явиться следствием того,' что в нем накопи-
лась вода.
Если, несмотря на принятые меры, стук не прекращается, ма-
шину останавливают,' вскрывают цилиндр, устанавливают причину
стука и устраняют ее. Стуки в головных или крейцкопфных под-1
шипниках указывают на большие зазоры в подшипниках коленча-
того вала или поперечины. Большие зазоры устраняют по оконча-
нии пробы машины (при этом валоповоротное устройство нужно
включить с целью предупреждения самопроизвольного проворачи-
вания гребных колес). Предохранительные клапаны на цилиндрах
регулируют так, чтобы они немного пропаривали. Проверяют, по-
лучается ли достаточное разрежение в конденсаторе. Поджимают
сальники,’ если это необходимо. Проверяют, не сильно ли нагрева-
ются подшипники.*
Если при открытии стопорного аппарата машина не трогается,
то нужно пустить пар в ц. с. д. или ц. н. д. добавителями или сши-
вателями. Действовать ими нужно осторожно, помня, что стенки
этих цилиндров не рассчитаны на полное котельное давление пара.
Если опробование машины показало^ что она работает исправ-
но, то на капитанский мостик сообщают о готовности машины к
работе. С этого момента вся вахтенная машинная команда должна!
находиться на своих местах.
До подачи команды с мостика о пуске машины, ее продолжают
прогревать, чтобы цилиндры не остывали, при этом кулиса должна
быть поставлена в среднее положение. Подачу смазки к машине
уменьшают. Если конденсатор поверхностный; то убавляют оборо-
ты циркуляционного насоса, а если инжекционный, то прикры-1
вают инжекционный кран.
§ 113. ПУСК МАШИНЫ
Перед пуском машины необходимо предупредить кочегаров! о
предстоящем изменении режима работы котла, открыть доступ
смазки к машине. Вахтенный начальник должен встать у стопор-
ного аппарата, а масленщик — у перекидки.
При подаче с мостика команды: «малый вперед» или «малый
назад» кулиса ставится в соответствующее положение, после чего
медленно открывают стопорный аппарат и инжекционный кран
(при инжекционном конденсаторе). Необходимо следить' за тем,
чтобы в это время были открыты продувательные краны. Закрьн
вают их после того, как машина сделает 10—15 оборотов. Увели-
чивать обороты машины нужно постепенно, давая возможность
маш|ине прогреться. Для этого требуется 3 —15 минут, в течение
которых также постепенно увеличивают открытие инжекционно-
го крана, наблюдая все время за показаниями вакууметра. Если
этот кран сразу открыть полностью, то в конденсатор попадет
230
много воды, которая может покрыть отверстие в трубе для раз-
брызгивания воды. В этом случае вода уже не будет бить струйками
навстречу входящему в конденсатор мятому пару и он будет плохо
конденсироваться. Переполнение инжекционного конденсатора во-
дой можно обнаружить ощупыванием его, так как при этом стенки
конденсатора будут холодными.
Для устранения переполнения конденсатора на некоторое вре-1
мя нужно прикрыть инжекционный кр|ан, прекратив поступление
в него забортной воды.
§ 114. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА МАШИНОЙ ВО ВРЕМЯ ЕЕ РАБОТЫ
За работой машины необходимо очень внимательно и непре-
станно наблюдать. Основное внимание вахтенного механика и
масленщиков должно быть обращено на смазку машины, на пока-
зания приборов, по которым можно обнаружить ненормальности
в работе машины, на появление стуков и шума в машине. Необхо-
димо также постоянно быть готовым, точно и быстро выполнять
приказания с капитанского мостика. Несоблюдение этих правил
может привести к крупной аварии судна.
Наблюдение за смазкой состоит в контроле за работой всех
смазочных устройств, за достаточной, но не обильной подачей мас-
ла к трущимся частям машины. Не следует думать, что чем обиль-
нее смазывается машина, тем это лучше. В большинстве случаев
такой способ смазки приводит лишь к непроизводительному рас-
ходу масла, а обильная смазка цилиндра вредна еще и тем, что
масло может увлекаться из машины мятым паром и попадать в
паровой котел.
Достаточность смазки «холодных» частей машины .можно опре-
делить по цвету отработавшего масла. Если оно имеет цвет такой
же, как и свежее масло, значит смазка — обильная. Темный поч-
ти черный цвет отработавшего масла указывает на недостаточность
смазки. В этом случае происходит сильное истирание трущихся
частей, большое количество частиц металла примешивается к мас-
лу и придает ему темную окраску.
Недостаточная смазка подшипников может быть определена по
степени их нагрева. Степень нагрева подшипников определяется
ощупыванием их рукой, причем делать это нужно очень осторожно.
Ощупывать можно только те движущиеся подшипники, доступ к
Которым свободен. Нормально работающий подшипник должен быть
теплым (30—40°). Более высокая температура подшипника свиде-
тельствует о наличии в нем какой-нибудь неисправности.
Чрезмерное нагревание нового подшипника чаще всего вызы-
вается тем, что трущиеся поверхности у него еще не приработа-
лись, и поэтому трение между ними больше обычного. Если под-
шипник перебирался/ то причиной нагрева подшипника может
быть малый зазор в нем. Высокая температура хорошо прирабо-
танного подшипника может явиться следствием перекоса машины,
когда подшипник работает одним краем. .Чаще всего причина на-
грева подшипников — Ненормальная смазка, в частности, грязное
231
масло. Твердые частички, попавшие с таким маслом между тру-
щимися поверхностями, могут оцарапать эти поверхности, в ре-
зультате чего появляются задиры, которые и вызывают сильное
нагревание подшипников.
Для устранения нагрева подшипников увеличивают подачу в
них масла. Если это не помогает, то приходится заливать подшип-
ник водой через трубопровод, специально устроенный для этой це-
ли. Однако, эта мера является крайне нежелательной, так как вода
вымывает смазку и, кроме того, резко охлаждает подшипники.
Этот способ может применяться только в том случае, если нагрев
подшипника незначитель1ный (рука, «терпит» такой нагрев). За-
ливка холодной водой сильно разогретого подшипника совершенно
недопустима, так как это может вызвать коробление вкладышей.
Если подшипник сильно разогрелся, то следует убавить число обо-
ротов машины, и обильно смазывая подшипник, охладить его.
Только после этого можно залить подшипник и увеличить число
оборотов машины. Если заливка подшипника не помогает, то с со-
гласия вахтенного начальника останавливают машину и произво-
дят переборку подшипника.
Если при нагреве подшипника белый металл вкладышей уже
расплавился, то машину нужно остановить и постепенно понижать
температуру подшипника, обильно смазывая его. Следует отметить,
что выплавление белого металла из подшипника —. авария очень
редкая и может произойти только от крайне невнимательного на-
блюдения за работой машины.
Недостаточная смазка цилиндра обнаруживается по скрипам в
рем; для устранения их нужно увеличить смазку цилиндра. Если
это не поможет, необходимо, предупредив вахтенного начальника,
остановить машину, вскрыть цилиндр, установить причину скрипа
и устранить ее. Причинами скрипа могут быть, кроме недостатка
смазки, появление ржавчины на трущихся поверхностях, задиры,
поломка поршневых колец или, наконец, попадание на поверхность
цилиндра окалины из паропровода и т. п.
Для обеспечения нормальной работы машины необходимо также
внимательно следить за показаниями вакууметра.
УменМнение • вакуума в инжекционном конденсаторе может
Произойти по следующим причинам:
1) «запаривание» конденсатора, т. е. повышения температуры
внутри конденсационной камеры настолько, что мятый пар, посту-
пающий в нее, не конденсируется полностью и заполняет ее объем.
При этом, конечно, давление в ц. н. д. повышается, разрежение па-
дает и мощность машины уменьшается;
2) неисправности самого воздушного насоса или его конденса-
ционной камеры.
В первом случае увеличивают подачу воды в конденсационную
камеру, открывая больше инжекционный кран. Если это не помо-
гает, то обливают конденсатор холодной (забортной) водой или,
наконец, пускают b него добавочно холодную воду насосом по
специальному трубопроводу.
232
Полезно также на это время прикрыть стопорный клапан, в
результате чего хотя и снизится временно мощность машины, но
зато уменьшится количество пара, поступающего в конденсатор
(конденсационную камеру), что даст возможность охладить его.
Неисправность самого конденсатора может заключаться в том,
что в его корпусе появилась трещина или неплотность в соедине-
ниях, через которые происходит просос воздуха. Обнаружить это
можно, если поднести к месту, в котором предполагают просос воз-
духа, зажженную свечу. Если в этом месте есть просос, то струя
воздуха отклонит пламя свечи к трещине или неплотности. Для
того, чтобы устранить эту неисправность, трещину нужно замазать
салом или суриком.
Другой неисправностью конденсаторов или, точнее, мокровоз-
душных насосов является засорение или плохое состояние клапанов
этих насосов, что требует замены их и, конечно, остановки маши-
ны, причем на это необходимо предварительно получить разреше-
ние от вахтенного начальника.
Падение вакуума в поверхностном конденсаторе, так же как и
в инжекционном, может произойти из-за неисправности мокровоз-
душного насоса, а также прососа воздуха через неплотности и тре-
щины. Причинами падения вакуума, свойственными только поверх-
ностным конденсаторам, могут быть недостаточная подача воды в
трубки конденсатора, засорение этих трубок илом и песком, обра-
зование на их поверхности масляной пленки (со стороны пара).
Малая подача воды в трубки конденсатора может произойти^
из-за того, что кингстон недостаточно открыт? засорилась приемная
решетка кингстона (тогда ее продувают паром из специального
трубопровода) или плохо работает циркуляционный насос.
Если трубки конденсатора засорились, то во время остановки
машины их нужно промыть и прочистить щеточными банниками.
Для удаления масляной пленк'и конденсатор выщелачивают содо-
вым раствором.
Пар, проходя по трубопроводам, каналам, ресиверам и т. д.,
производит шум, который надо уметь отличать от всякого другого
шума, свидетельствующего о ненормальной работе машины.
Удары в подшипниках, как уже было сказано, вызываются
большими зазорами. Если эти удары не очень сильные, то ослабить
их можно более густой смазкой подшипника, которая будет лучше
держаться в большом зазоре и смягчать удары. Если удары в под-
шипнике, несмотря на принятые меры, увеличиваются, машину
следует с разрешения вахтенного начальника остановить для вы-
яснения причины стуков и устранения их.
Глухие удары в цилиндре (в конце хода поршня) появляются от
скапливания в нем воды, образующейся при конденсации пара, по-
ступающего в цилиндр. Для предупреждения появления ударов ци-
линдры следует часто продувать. Если при продувании цилиндра
удары не прекращаются, убавляют ход машины, если и это не по-
могает, то машину нужно остановить, согласовав это с вахтенным
начальником.
233
Причиной резких металлических ударов может быть отвернув-
шаяся гайка, крепящая поршень на штоке, в результате чего пор-
шень двигается по штоку, ударяясь то о гайку, то о заплечико
штока. Такие удары могут возникать также при поломке набивоч-
ных колец. Если при этом во-время не остановить машину, то мо-
ж'ет произойти поломка цилиндра, его крышки или поршня. По-
этому в таких случаях мЪжно остановить машину и без разрешения
вахтенного начальника. Машину необходимо немедленно остано-
вить также в тех случаях, когда в нее попал какой-нибудь посто-
ронний предмет, который может вызвать поломку ее, или, когда
произошла поломка какой-нибудь крупной детали машины. В по-
добных случаях, остановив машину, нужно сообщить об этом на
капитанский мостик и предупредить кочегаров.
Серьезную опасность представляет перегрев штока парового
цилиндра. Этот перегрев бывает настолько сильным, что сказы-
вается на прочности штока и может вызвать его поломку. Пере-
грев штоков обнаруживается по их цвету, который становится
темным, а при сильном перегреве — синим.
Перегрев штоков может произойти по следующим причинам:
а) недостаточной смазки сальника штока или смазки грязным мас-
лом; б) сильного зажатия сальника; в) перекоса грундбуксы от
неравномерного подтягивания ее гаек; г) перекоса вследствие пло-
хой сборки машины.
Для устранения этих неисправностей нужно усилить смазку хо-
рошим маслом, подавая его не на шток, а в уплотнительную короб-
ку, в ее набивку, или/отжать втулку сальника (остановив машину)
и проверить правильность сборки.
Распространенной неисправностью в работе машины являются
пропуски пара — «пропаривание» через различные неплотности и
чаще всего через неплотности в сальниках. Этот незначительный,
на первый взгляд, недостаток в работе машины приводит к беспо-
лезной трате пара и перерасходу топлива. Обнаружить пропари-
вание легко; устраняется оно подтягиванием болтов сальника с мяг-
кой набивкой, что уплотняет её.
Подтягивать сальники поршневых и золотниковых штоков раз-
решается только во время остановки-* машины, причем должны быть
приняты меры, предупреждающие самопроизвольное, проворачива-
ние машины; такими мерами являются: плотное закрытие стопор-
ного аппарата, открытие продувочных кранов на цилиндрах и
включение валоповоротного механизма. Если нажимная втулка
глубоко вошла в коробку сальника, то набивку сальника нужро
сменить. Для этой цели отдают болты сальника и отводят нажим-
ную втулку его по штоку в сторону. Затем вытаскивают из саль-
никовой коробки старую набивку. Шлаги новой набивки оберты-
вают вокруг штока (по одной) и вдвигают в сальниковую коробку
сначала рукой, а затем деревянной выколоткой. Между концами
шлага обязательно должен быть зазор, но не больше толщины
шлага. Шлаги нужно укладывать так, чтобы стыки их располага-
лись «вразбег». Толщина шлага должна быть такой, чтобы он
234
заполнял кольцевое пространство между штоком и стенйой саль-
никовой коробки. После укладки шлаг ставят на место нажимную-
втулку сальника и подтягивают гайки сальника. Во избежание пе-
рекоса нажимной втулки необходимо следить за тем, чтобы п'одтя-
гивание гаек было равномерным. Новую набивку сразу сильно об-
жимать не следует, так как при работе она должна немного раз-
бухнуть. Для ц. н. д. применяют льняную, пеньковую и резино-па-
русиновую набивки, а для ц. с. д. и ц. в. д. — асбестовую.
Для того, чтобы поддерживать главные паровые машины в ис-
правном состоянии, их нужно подвергать регулярным профилакти-
ческим осмотрам и предупредительному ремонту, т. е. так назы-
ваемым профилактикам, о которых говорилось в i§i 57.
Время проведения этих профилактик совпадает с временем про-
ведения профилактик главных паровых котлов.
Для главных паровых машин выполняются следующие профи-
лактические работы.
Профилактика № 1—устранение слабины в крейцкопфных
и головных подшипниках. Добавление сальникового уплотнения1
штока мокровоздушного насоса, а также питательных и других наве-
шанных на машину насосов. Приделка клапанов этих насосов, про-
мывка насосов жидкой смазки.
Профилактика № 2—выполнение тех же работ, что и при
профилактике № 1, и, кроме того, вскрытие и осмотр цилиндра мок-
ровоздушного насоса, смена клапанов его и притирка арматуры,,
осмотр и проверка смазочной системы, уплотнение сальниковых со-
единений,! устранение слабины в элементах движения и кулисном
механизме.
Профилактика № 3 (во время котлочисток) —осмотр и
притПрка клапанов добавочного пара и главного стопорного аппа-
рата. Проверка и регулирование парораспределения, замена изно-
сившихся деталей, устранение слабины в головных и рамовых под-
шипниках.
Кроме этих работ, в случае надобности производится вскрытие
рамовых подшипников, если во время работы наблюдался их на-
грев, и паровых цилиндров при наличии признаков проседания
поршней и пропусков ими пара.
§ 115. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МАШИНЫ
Вахтенный помощник механика должен поддерживать тот ре-
жим работы машины (скорость судна), который . ему задан.
Если возникла необходимость изменить режим работы машины,
напр1имер, убавить ход судна вследствие неисправности машины,,
то на это должно быть предварительно получено согласие с капи-
танского мостика.
Режим работы машины в ходу или на маневрах можно изме-
нять, как уже говорилось, двумя способами: увеличивая или умень-
шая величину открытия стопорного аппарата, а такя^е изме-
няя выкладку, кулисы. Если уменьшать величину открытия стопор-
235
<ного аппарата, то будет увеличиваться мятие пара, проходящего
i4epe3 него, следовательно, пар будет поступать в ц. в. д. при по-
ниженном давлении и в меньшем количестве. В результате мощ-
ность машины уменьшится. Уменьшая или увеличивая выкладку
кулисы, изменяют ход золотника^ а следовательно, отсечку. При
этом, оставляя величину открытия стопорного аппарата !постоян-
ной, уменьшают количество пара, входящего в цилиндр, не пони-
жая давления. Теория и опыт показывают, что второй способ эконо-
мичнее с точки зрения расхода пара, хотя регулирование мощности
машины стопорным аппаратом проще. Поэтому последним спосо-
бом пользуются на маневрах, например, при отвале от пристани,
когда приказания об изменении хода судна могут быстро следовать
одно за другим.
Когда пароход пошел в рейс и нагрузка на машину на более
или менее продолжительное время установилась, вопрос экономии
расхода пара приобретает большое значение. В этом случае режим
работы машины следует устанавливать по второму способу—откры-
вая полностью стопорный аппарат, а мощность машины—регулируя
величиной выкладки кулисы. При этом нужно иметь в виду сле-
дующее обстоятельство: при изменении хода золотника (или величи-
ны открытия клапанов) изменяется не только величина наполне-
ния цилиндра, т. е. величина отсечки, но и все другие периоды па-
рораспределения. В частности, важно то, что при уменьшении ве-
личины наполнения увеличивается сжатие мятого пара, а это при-
водит к увеличению давления в конце сжатия. При значительном
уменьшении величины наполнения это давление может стать боль-
ше давления пара, поступающего в цилиндр, что, конечно; нару-
шит нормальную работу паровой машины. Поэтому при испытаниях
паровой машины устанавливают величину минимальной отсечки,
при которой сжатие мятого пара еще не выходит из допустимых
пределов.
Следует иметь в виду, что максимально допустимая выкладка
кулисы не всегда соответствует полной выкладке ее. С увеличением
выкладки кулисы, т. е. величины отсечки пара, увеличивается число
оборотов машины и ее мощность. Поэтому, когда, например, буксир
тянет тяжелый воз или грузо-пассажирское судно идет с полной на-
грузкой (с полной осадкой), гребные колеса вращаются с пони-
женным числом оборотов даже при полной выкладке кулисы, и
машина развивает неполную мощность. В этом случае можно увелП-
-чить максимальную выкладку кулисы без опасения; что мощность
машины превысит ту, на которую она рассчитана. При очень тя-
желом возе или большой нагрузке грузо-пассажирского судна мак-
симально допустимая величина выкладки кулисы может соответ-
ствовать ее крайнему положению.
Если же буксирное судно идет без воза («легкачом») или грузо-
пассажирское судно — порожнем, то колеса их вращаются с боль-
шим числом оборотов даже при неполной выкладке кулисы. Если
в этом случае кулису выложить полностью, число оборотов машины
возрастет настолько, что мощность ее значительно превысит рас-
236
четную, что, конечно, опасно для машины. Таким образом, допусти-
мая величина максимальной выкладки кулисы зависит от условий
работы парохода. Чем больше воз буксирного парохода или чем
больше груза и пассажиров на грузо-пассажирском судне, тем
больше может быть величина максимально допустимой выкладки
кулисы.
С увеличением мощности паровой машины увеличивается и.
расход пара. Поэтому на практике увеличение мощности машины
часто ограничивается также и паропроизводителЬностью паровых
котлов. Даже при хорошем топливе и опытных кочегарах паровые
котлы не всегда могут обеспечить паром паровую машину, если
выкладка кулисы большая, а воз легкий или осадка грузо-пасса-
жирского парохода мала.
Итак, для установления правильного режима работы ма!шины
в рейсе необходимо стопорный аппарат держать полностью откры-
тым, а кулису—на максимально допустимой выкладке, соответ-
ствующей условиям работы судна и способности котлов обеспечи-
вать машину паром.
§ 116. УПРАВЛЕНИЕ МАШИНОЙ НА МАНЕВРАХ И ОСТАНОВКА ЕЕ
Управление судовой паровой машиной на маневрах сводится
главным образом к изменению режима ее работы (скорости движе-
ния парохода) и реверсированию. Получив с капитанского мостика
предупреждение о начале маневров, вахтенный начальник в машин-
ном отделении должен предупредить об этом кочегаров. Это нужно
сделать по той причине, что при маневрах расход пара обычно
уменьшается, и кочегары должны своевременно приготовиться к
предстоящему изменению работы котлов. В течение всего времени
маневров, вахтенный начальник должен неотлучно находиться у
поста управления машиной, а у колеса перекидки — масленщик,
который производит реверс машины.
Как уже говорилось, режим работы машины на маневрах изме-
няют при помощи стопорного аппарата. При этом выкладка кули-
сы должна быть полной, так как тогда машина бывает более «по-
слушной», т. е. быстрее, и вместе с тем более плавно изменяет чис-
ло оборотов, в результате изменения величины открытия стопорного
аппарата.
При изменении числа оборотов машины с инжекционным кон-
денсатором следует изменить и величину открытия инжекционного
крана. Иначе, можно «запарить» конденсатор или залить его во-
дой. Кроме того, при увеличении подачи пара необходимо на неко-
торое время (которое устанавливается опытом) открыть продува-
тельные краны на цилиндрах для спуска из них конденсата.
Когда подается команда «стоп», стопорный аппарат и инжек-
ционный кран быстро закрывают. Для того, чтобы машина быстрее
остановилась, открывают продувальные краны на цилиндрах, а
кулису переводят в противоположное крайнее положение. При этом
как известно, периоды парораспределения меняются, так, что в той.
237
лолости, из которой происходил выпуск пара, наступает впуск, па-
ра. Таким образом, оставшийся в цилиндрах пар начинает проти-
водействовать движению поршней и ускоряет остановку машины.
Этот перевод машины полезен еще и тем, что после команды
«стоп» обычно следует команда об изменении направления движе-
ния судна. Например, если при ходе вперед дается команда «стоп»,
то за ней обычно следует команда «назад малый». Если кулиса при
команде «стоп» уже была переведена в положение, соответствую-
щее ходу «назад», то команда «назад малый» может быть выпол-
нена быстрее.
Необходимо помнить, что перевод кулисы с переднего
хода на задний, или наоборот, совершенно недо-
пустим во время работы машины, т. е. при откры-
том стопорном аппарате.
При таком переводе, усилия в кулисном механизме и давление
пара в цилиндрах возрастают настолько, что в машине могут про-
изойти поломки.
Капитан или штурман (его помощник) должен предупредить
вахтенного помощника механика о предстоящей остановке машины,
чтобы последний мог, в свою очередь, заблаговременно предупре-
дить об этом кочегаров.
После команды «стоп» стопорный аппарат и инжекционный
кран закрывают (при поверхностном конденсаторе останавливают
циркуляционный насос), кулису ставят в среднее положение, про-
дувательные краны открывают. Если остановка непродолжитель-
ная, то время от времени слегка приоткрывают стопорный аппарат
и добавители, пропуская через цилиндры пар, чтобы последние не
остывали. Никаких продолжительных ремонтных работ при таких
остановках выполнять нельзя, а небольшие и неотложные работы
разрешается производить только после соответствующего преду-
преждения об этом капитана. Большие ремонтные работы можно
выполнять только на продолжительных остановках, после коман-
ды: «машина свободна». Но и в таком случае об этом должен быть
поставлен в известность капитан или штурман, стоящий в это время
на вахте. При производстве ремонтных работ в движущихся частях
машины необходимо соблюдать меры предосторожности, указан-
ные выше (плотное закрытие стопорного аппарата, открытие проду-
вательных кранов на цилиндрах, постановка кулисы в среднее поло-
жение и включение валоповоротного механизма).
При длительных стоянках закрывают главный стопорный
клапан на паровом котле и медленно стравливают пар из главного
паропровода. Выключают масленки, обтирают машину и убирают
машинное отделение.
Во время стоянки судна гребные колеса иногда самопроизволь-
но проворачиваются. Это может произойти от силы течения,
от удара о колесо плывущего предмета и других подобных при-
чин. Поэтому, если нужно произвести какие-либо ремонтные работы
в кожухе гребного колеса, необходимо принять меры предосторож-
ности для предупреждения несчастных случаев (плотное закрытие
-238
стопорного клапана, установка кулисы в среднее положение и вклю-
чение валоповоротного устройства). Мерой предосторожности при
работе в колёсном кожухе является замыкание колеса, которое
предстоит ремонтировать, на цепь с замком.
§ 117. ОРГАНИЗАЦИЯ ВАХТЕННОЙ СЛУЖБЫ В МАШИННОМ
ОТДЕЛЕНИИ
Вся машинная команда разделяется на вахты. В дореволю-
ционной России (и сейчас в капиталистических странах) команда
разделялась на две вахты. Следовательно, каждый член машинной
команды должен был работать по 12 часов в день. У нас, в Совет-
ском Союзе, установлен восьмичасовой рабочий день, а для особо
тяжёлых профессий — шестичасовой. В соответствии с этим вся су-
довая команда, в том числе и машинная, разбивается на три вахты,
а кочегары, работающие на твердом топливе,—на четыре вахты
(для того, чтобы у них получился шестичасовой рабочий день).
Во главе вахты в машинном отделении стоит вахтен|ный на-
чальник, которому подчиняется весь вахтенный персонал, обслужи-
вающий котельное и машинное отделения, т. е. кбчегары и маслен-
щики. Число тех и других на вахте колеблется от одного до четы-
рех, в зависимости от мощности судна.
В вахтенной службе следует различать три периода: прием, не-
сение и сдачу вахты. Прием вахты является важным делом, которое
надо выполнять тщательно,' так как после приема вся ответствен-
ность за состояние и работу механизмов лежит уже на смене,
вступившей на вахту. Смена, вступающая на вахту, должна спустить-
ся в машинное отделение за несколько минут до начала вахты
для проверки состояния механизмов. Вахтенный начальник, вступая
на вахту, должен зайти в котельное отделение и проверить со-
стояние котла, уровень воды в нем, сличить показания манометров и
в случае надобности продуть их. Вступающая на вахту смена долж-
на проверить исправность предохранительных клапанов, «подо-
рвав» их, исправность питательных приборов и вспомогательных
устройств: водо- и воздухоподогревателей и т. п., проверить состоя-
ние топки, нет ли в ней выпучин; узнать у кочегаров, сдающих
вахту, как работает котел, не было ли каких-либо ненормальностей
в его работе.
В машинном отделении вступающий на вахту вахтенный меха-
ник должен проверить, нет ли ненормальностей в работе главной
машины (ударов, скрипов и т. п.), исправность контрольно-измери-
тельных приборов, установленных в машинном отделении, степень
нагрева трущихся частей машины; познакомиться с записями в ма-
шинном журнале, узнать от вахтенного начальника, сдающего
вахту, как работала во время его вахты паросиловая установка,
были ли кадйе-либо ненормальности в ее работе.
Масленщик, вступая на вахту, должен проверить, чисто ли
убрано машинное отделение, протерта ли машина, елани, на месте
ли находится весь инструмент, заправлены ли масленки и в доста-
точном ли количестве подается из них масло. Он должен узнать,
239
достаточен ли запас смазки в расходном баке (при централизован’
ной смазке) или в бидонах, из которых берется масло в масленки.
Во время вахты вахтенный начальник несет полную ответстрен-
ность за состояние и работу паровых котлов, главной машины и
вспомогательных механизмов, за которыми он должен внимательно
наблюдать. В то же время он должен быть все время готовым бы-
стро выполнить распоряжения, которые могут поступить с капитан-
ского мостика об изменении режима работы машины, т. е. об изме-
нении скорости судна, остановке его и т. д. Промедление в выполне-
нии подобных распоряжений может явиться причиной аварии судна.
Для того, чтобы быть готовым к быстрому выполнению распоря-
жений с мостика, вахтенный начальник машинной команды должен
все время находиться около поста управления. В случае надобно-
сти отойти далеко от поста, например, выйти на время в кочегарку
для проверки работы кочегаров^ он должен поставить у поста упра-
вления машиной опытного масленщика, умеющего управлять ма-
шиной. Наблюдая за работой котлов, вахтенный начальник должен
следить за тем, чтобы кочегары поддерживали заданное давление
пара, необходимый уровень воды в котле, правильно вели процесс
сгорания топлива, следить за действием приборов и устройств, об-
служивающих котел. Кроме того, вахтенный начальник должен
своевременно производить дозировку и ввод антинакипина в котел
и продувать последний.
Наблюдение за работой главной машины со стороны вахтенно-
го начальника сводится к тому, как она работает, т. е. не слышны
ли в ней удары, ненормальный шум, скрип в цилиндрах и т. п. Он
должен также следить за показаниями контрольно-измерительных
приборов машинного отделения, поддерживать нужный вакуум к
конденсаторе, своевременно продувать цилиндры, следить за нагре-
вом подшипников и параллелей.
Кроме того, вахтенный начальник должен контролировать рабо-
ту масленщиков. Основной обязанностью масленщика является
правильная смазка трущихся частей машины. Он должен следить
за тем, чтобы все масленки своевременно заправлялись смазкой,,
чтобы они исправно работали, т. е. подавали масло к трущимся по
верхностям в достаточном, но не излишнем количестве. Маслен-
щик должен также своевременно сливать отработавшее масло из
поддонов в фильтр для очистки и последующего использования, на-
блюдать за работой вспомогательных механизмов, пускать и оста-
навливать их. Масленщик должен содержать в чистоте ма-
шинное отделение, главную машину и вспомогательные механиз-
мы, хранить инструмент и навигационные материалы (обтирочные,,
прокладочные и др.) в назначенных для них местах.
Сдавая вахту, вахтенный начальник должен сделать в машин-
ном журнале все полагающиеся записи, сообщить принимающему
у него вахту о давлении пара, которое поддерживается во время
вахты^ о заданном режиме работы машины, о всех ненормально-
стях в работе паросиловой установки, если они наблюдались, о всех
ремонтных работах, которые производились на вахте.
240
В свою очередь масленщик, сдавая вахту, должен заправить
все масленки, слить грязное масло из поддонов в фильтр, обтереть
главную машину и прибрать машинное отделение, т. е. убрать на
место инструмент, которым приходилось пользоваться во время
вахты, обтереть елань машинного отделения.
§ 118. ПЕРЕДОВЫЕ МЕТОДЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВЫХ
МЕХАНИЗМОВ
Применяя новые методы эксплуатации котлов и машин, паро-
возный машинист т. Лунин вместе со своей бригадой добился удли-
нения сроков пробега паровоза без ремонта и экономии в расходе
топлива.
Почин лунинцев был подхвачен работниками и других отраслей
народного хозяйства.
Много нового в методы эксплуатации флота внес последователь
Лунина лауреат Сталинской премии механик парохода т. Киселев.
Тов. Киселев и его команда, организовав по-новому свою рабо-
ту!, добились значительного сокращения объема зимнего судоре-
монта, удлинения межпромывочного пробега парохода и большой
экономии топлива. Наряду с этим на лунинско-киселевском судне
значительно улучшилось состояние механизмов.
В чем же состоят способы работы киселевцев?
1. Проведение в навигационный период своими силами всего
ремонта механизмов, который может быть выполнен без помощи
завода. Некоторые ремонтные работы они производят на ходу судна,
а некоторые—используя стоянки. Благодаря этому зимний судоре-
монт значительно сокращается.
2. Упразднение обезлички в обслуживании судовых механиз-
мов. Например, на пароходе «П. Ангелина» т. Киселев обязался со-
держать в полном порядке паровой котел, а своему помощнику
поручил наблюдение за главной паровой машиной. Все остальные
механизмы и устройства он распределил между всеми масленщика-
ми и кочегарами. Каждый из них должен был заботиться о том,
чтобы вверенный ему механизм всегда был в хорошем состоянии.
3. Регулярное применение верхнего и нижнего продувания кот-
лов, что, конечно, способствует удлинению межпромывочных про-
бегов.
4. Большое внимание, уделяемое сжиганию топлива в топках
котлов (усиление тяги, правильный уход за топкой и т. д.).
5. Систематическое повышение своей квалификации и овладе-
ние ремонтной специальностью (слесаря, токаря и т. д.).
Таковы основные методы работы,, которые составляют сущность
луйинско-киселевского движения.
Дальнейшей ступенью развития передовых метбдов эксплуата!-
ции флота является почин лауреата Сталинской премии механика
теплохода т. Бурлакова. Применяя и развивая лунинско-киселев-
ские способы работы, т. Бурлаков добился такого положения, что
его теплоход, встав на зиму в затоц, не требовал никакого ремонта,
16 В. А. Кузовлев 241
так как все его механизмы были в полной исправности и в хорошем
техническом состоянии.
Тов. Бурлаков доказал, что ежегодная постановка судов на
зимний ремонт необязательна и что при правильной эксплуатации
судовых механизмов они могут работать без ремонта две-три нави-
гации и даже больше. Почин т. Бурлакова имеет огромное значение
для речного флота и всего нашего народного хозяйства, так как
значительно сокращает объем ежегодного зимнего судоремонта и
по существу в корне меняет старые методы эксплуатации судовых
механизмов.
Основы метода работы т. Бурлакова заключаются в следующем:
1. Высококачественное проведение зимнего судоремонта. Во
время этого ремонта должны устраняться все недостатки механиз-
мов. Опыт показывает, что не устраненный во время ремонта недо-
статок может вызвать необходимость постановки судна на ремонт
после первой же навигации.
2. Своевременное выявление и устранение всех неисправностей
в двигателе, обнаруживаемых при его работе, так как если свое-
временно не устранить даже небольшой недостаток, он в конце кон-
цов приводит к необходимости производить большой ремонт. Если,
например, во-время не устранить подтягиванием увеличенный зазор
в подшипнике, то во время работы он будет стучать все сильнее и
сильнее. В результате может потребоваться перезаливка вкла-
дышей.
3. Работая в содружестве с инженерно-техническими работни-
ками пароходства по изучению причин износа деталей двигателей,
т. Бурлаков установил наивыгоднейшие величины зазоров между
трущимися поверхностями в двигателях и средние нормы износа
деталей. Все это дало возможность предотвращать быстрый износ
механизмов и обеспечивать их длительную работу без ремонта. Пу-
тем ежегодных замеров было установлено^ в частности, что наи-
большая сработка трущихся поверхностей происходит в первое
время после переработки механизма, когда наблюдается прира-
ботка этих поверхностей. Таким образом, была установлена вред-
ность частых разборок и сборок двигателей.
4. Установление норм износа деталей механизмов и величины
найвыгоднейших зазоров и составление графиков периодически
выполняемых работ по уходу за механизмами с требованием строго
придерживаться этого' графика.
Таковы основные условия обслуживания механизмов, выполне-
ние которых дает возможность работать без ремонта несколько
навигаций. *
Большую помощь в работе команде теплохода «Чкалов» оказа-
ли инженерно-технические работники пароходства Москва—Волга
канал, в частности лауреаты Сталинской премии тг. 'Алферьев и
Кохов.
В настоящее время бурлаковские методы работы широко при-
меняются в речном флоте.
242
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие работы нужно произвести, подготавливая машину к пуску?
2. Как производится пуск машины?
3. Чем вредна обильная смазка машины во время ее работы?
4. Какие меры нужно принимать при нагревании подшипников машины?
5. Какие неисправности в работе машины требуют ее немедленной оста-
новки?
6. Какие неисправности бывают в работе конденсатора и как они устра-
няются?
7. Как обнаруживается перегрев штоков паровых цилиндров и как он
устраняется?
8. Как производится смена набивки сальников?
9. Какие меры предосторожности нужно принимать при производстве
ремонтных работ в машине, во время остановок ее?
10. Как нужно регулировать мощность машины в ходу и во время ма-
невров?
11. В каких случаях машина может развивать полную мощность при
неполной выкладке кулисы?
12. Почему перевод машины с переднего хода на задний, или наобо-
рот, нельзя производить на ходу машины?
13. Какие операции совершаются при остановке машины?
14. Как производится прием вахты в машинном отделении начальником
вахты и масленщиком?
15. Какие обязанности лежат на вахтенном начальнике (по машинной
команде) и масленщике во время несения ими вахты?
16. Как производится сдача вахты вахтенным начальником и маслен-
щиком?
17. Для чего служит вахтенный (машинный) журнал?
18. Какие цели преследуются применением передовых способов работы
по обслуживанию судовых механизмов?
19. В чем заключается сущность лунинско-киселевского способа обслу-
живания судовых механизмов?
20. В чем заключается сущность бурлаковского способа обслуживания
судовых механизмов?
Глава XXV
РАБОТА ПАРА В МАШИНЕ
§ 119. РАБОТА И МОЩНОСТЬ
Как известно из физики, если движущееся тело преодолевает со-
противление своему движению, значит оно совершает работу. Из
этого следует,' что, например, свободно плывущая по течению
лодка никакой работы не производит, так как при этом она не
преодолевает сопротивления воды своему движению. Но если эту же
лодку заставить двигаться быстрее течения, то необходимо будет
затратить работу^ так как при таком движении лодка должна будет
преодолевать сопротивление воды. Причина, заставляющая движу-
щееся тело преодолевать сопротивление, называется силой. Силу
в технике принято измерять в килограммах. Работа определяется
как произведение силы на путь. Если величину пути измерять в
метрах, то величину работы следует измерять в килограммометрах
(сокращенно обозначается кгм). Следовательно, если под действием
постоянно действующей силы, равной, допустим, 6 кг, тело прошло
16* 243
путь длиной 20 м, то совершенная при этом работа равна б X 20 =
= 120 кгм.
Мощность представляет собой работу, совершенную в единицу
времени. Если за единицу времени принять одну секунду, величина
мощности должна измеряться числом килограммометров работы в
секунду (сокращенно обозначается кгм/сек).
Если, например, указанная выше работа, равная 120 кгм, совер-
шается в течение 8 сек., то развиваемая при этом мощность будет
равна —g— =15 кгм/сек. Очевидно, в этом случае единицей мощ-
ности является 1 кгм/сек. Мощность машиц, и в частности паровых»
измеряют обычно в лошадиных силах, которые обозначаются через
л. с. Принимают, что 1 л. с. равна 75 кгм/сек. Следовательно, мощ-
ность в 15 кгм/сек соответствует мощности в 15:75 = 0,2 л. с.
Мощность, развиваемая человеком при длительной работе, рав-
на в среднем 0,1 л. с., хотя при кратковременной работе он может
развивать и гораздо большую мощность. Например, если тяжелоат-
лет поднимает гирю весом 30 кг на высоту 2,5 м в течение, предпо-
ложим, 2 сек., то он развивает при этом мощность, равную:
30 X 2,5 с , 37,5 п с
—2-----= 37,5 кгм/сек. или —75— =0,5 л. с.
Вращая гребные колеса или гребной винт, машина заставляет
пароход двигаться, преодолевая при этом сопротивление воды, а
иногда и ветра, т. е. совершает работу. Выясним, за счет чего же
совершается эта работа? Известно, что паровая машина работает
паром. Количество пара^ поступающего в машину и выходящего
из нее после совершения работы, одинаковы (конечно, за тот же
промежуток времени). Если же измерить температуру све’жего и
отработавшего пара, то окажется, что она уменьшилась. Это умень-
шение температуры можно объяснить только тем, что в мятом паре
теплоты содержится меньше^ чем в свежем. Следовательно, совер-
шая в машине работу, пар теряет часть своей теплоты.
Это указывает на то, что работа паровой машины происходит
за счет содержащейся в паре теплоты. Другими словами, в паровой
машине происходит превращение теплоты (тепловой энергии) в
работу.
$
§ 120. ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
Индикаторные диаграммы дают возможность графически изо-
бражать работу пара в цилиндре паровой машины, благодаря
чему эта работа может быть представлена очень наглядно. Работа
пара в машине состоит из нескольких процессов,'" с которыми мы
уже ознакомились раньше, процесс наполнения паром цилиндра,,
процессы расширения, выпуска и сжатия мятого пара.
Эти процессы являются основными, определяющими вид индика-
торной диаграммы. В паровом цилиндре во время работы машины
указанные процессы сопровождаются потерями теплоты на лучеис-
244
•пускание, трение и. др. Поэтому различают теоретические и практиче-
ские (действительные) индикаторные диаграммы. В первых из них
работа пара изображается так, как она получается на основании
теоретических расчетов. Вторые показывают работу пара в действи-
тельно работающей паровой- машине с учетом этих потерь.
Теоретические диаграммы могут строиться еще при проектиро-
вании паровой машины.
Практические индикаторные диаграммы получаются при помо-
щи специальных устройств — индикаторов, о которых будет сказа-
но дальше.
батм.
Ю
9
8
7 ;
6 к £
4 Л '
- tj- ~г ;
7 ; ।
4? 4^*4* 0,5 $6 0,7 в,8Ам3
Рис. 168 Рис. 169
Индикаторные диаграммы позволяют определить мощность, раз-
виваемую машиной, правильность установки парораспределения и,
кроме того, наличие потерь (например, от большой конденсации па-
ра в цилиндре машины, от неплотности поршня и от других причин).
Построение индикаторных диаграмм основано на том, что со-
стояние пара может быть изображено графически точкой.
Для этого проводят две прямые линии О А и ОБ, сходящиеся в
точке О под углом 90° (рис. 168). На горизонтальной линии, назы-
ваемой осью объемов, наносят деления, соответствующие объемам,
взятым в каком-нибудь масштабе. Может быть принят, например,
такой масштаб, при котором каждым 10 мм по оси объемов соот-
ретствует объем в 0,1 м3. По вертикальной линии, называемой осью
давлений, наносят деления, которые соответствуют давлениям,
взятым также в каком-нибудь масштабе (например, 1 ата может
соответствовать длине отрезка на этой оси в 10 мм).
В расчетах давления принято изображать латинской буквой Р
(по-русски произносится как п), а объемы — тоже латинской бук-
вой V (по русски произносится как в). Поэтому для сокращения оси
О А и ОБ часто называют осями PV.
245
Имея такие две оси, можно представить графически и состояние
пара в цилиндре. Допустим, что при положении поршня в задней
мертвой точке (см. рис. 168) объем вредного пространства задней
полости составляет 0,08 м3, а давление пара, вступающего в ци-
линдр 2 ата. Находим на оси объемов точку а, соответствующую
объему в 0,08 м3, а на оси давлений — точку б, соответствующую!
давлению в 2 ата. Из этих двух точек восстанавливаем перпендику-
ляры ав и бг. В пересечении их получим точку д„ которая и изо-
бражает графически данное состояние пара. Может быть постав-
лена и обратная задача. Допустим, что дана точка е, определяющая
какое-то состояние пара в цилиндре, и требуется определить, какие
объем и давление имеет этот пар. Для этого опускаем из этой точ-
ки перпендикуляры на оси объемов и давлений и получаем точки
ж и к.
По шкале на оси объемов видим, что точка ж соответствует
объему пара (цилиндра с паровыми каналами) в 0,37 м3, а точка
к— давлению в 5,2 ата.
Допустим, что в начале процесса расширения (после отсечки)
при положении поршня, показанном на рис. 169, давление пара'в
задней полости изображается точкой а. При движении поршня впе-
ред объем пара в этой полости будет постепенно увеличиваться, а
давление пара — уменьшаться. Если при этом сделать несколько
замеров давлений пара и соответствующих им в эти моменты объе-
мов задней полости, получим ряд точек а, аь а2 и т. д. Если через
эти точки провести плавную линию ВГ, то она будет графически
изображать данный процесс расширения пара. Если таким же спо-
собом, графически, изобразить все процессы, происходящие в паро-
вом цилиндре за весь цикл работы пара (например, начиная с
момента впуска пара в цилиндр до следующего такого же мо-
мента), получим индикаторную диаграмму.
Как видим, точки а и е лежат не на самой оси объемов, а пра-
рее ее на расстоянии ое. Эта линия в масштабе представляет собой
объем вредного пространства в задней полости.
§ 121. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
Посмотрим, какой вид имеет теоретическая диаграмма машины»
работающей без расширения пара. Допустим, что при положении
поршня в задней мертвой точке давление pi пара в цилиндре опре-
деляется точкой а (рис. 170). При движении поршня., вперед объем
цилиндра будет увеличиваться, но давление пара при этом останет-
ся постоянным. Это произойдет потому^ что машина работает без
отсечки пара, следовательно, во время хода поршня вперед задняя
полость все время будет сообщена с котлом. При этом условии (по-
стоянство давления в цилиндре) линия впуска пара изобразится
горизонтальной прямой и закончится точкой- б, соответствующей
положению поршня в передней мертвой точке. В этот момент, как
известно, должно открываться паровыпускное окно, и потому давле-
ние пара в цилиндре должно теоретически мгновенно понизиться до
246
> силу этого
точкой в
наружной
положению
s
Рис, 170
давления наружной среды, в которую выпускается пар. Поскольку
выпуск цара происходит мгновенно, объем задней полости остается
неизменным (при положении поршня в мертвой точке). В
линия выпуска пойдет вниз вертикально и закончится
В этой точке давление рг пара соответствует давлению
среды. Точки бив соответствуют одному и тому же i
поршня — в передней мертвой точке.
При движении поршня назад задняя
полость все время остается сообщен-
ной через паровыпускное окно с на-
ружной средой, а поэтому давление в
ней остается все время постоянным и
равным давлению этой среды. Ясно,
что линия выпуска должна итти влево
от точки е и параллельно оси объемов.
При приходе поршня в заднюю мерт-
вую точку (точка г на диаграмме)
выпуск пара заканчивается и сразу же
открывается впуск свежего пара в
заднюю полость. Теоретически этот
впуск происходит также мгновенно, а
потому линия впуска должна итти от
точки г вертикально вверх до точки а,
после чего описанный процесс рабо-
ты пара в цилиндре повторяется. Таким
образом, оказывается, что теоретическая индикаторная диаграмма
паровой машины, работающей без расширения, имеет вид прямо-
угольника.
Посмотрим теперь, какой вид имеет теоретическая индикаторная
диаграмма машины, работаю-
щей с расширением свежего
пара и сжатием мятого пара.
Построение начнем опять
для задней полости с того мо-
мента, когда поршень пришел
в заднюю мертвую точку и на-
чался впуск пара в цилиндр
(точка а На рис. 171). При дви-
жении поршня вперед впуск
пара в цилиндр продолжается,
поэтому давление в нем остает-
ся постоянным, так же как и в
машине, работающей без рас-
ширения. При некотором положении поршня впуск пара в заднюю
полость прекращается (точка д). Поэтому при дальнейшем движе-
нии поршня вперед объем пара в задней полости будет увеличи-
ваться, а давление уменьшаться. Это расширение пара изображено
линией де. В точке е начинается выпуск пара, и давление в задней
полости сразу (теоретически) падает до давления наружной среды
247
(точка в). Точки е и в соответствуют одному и тому же
положению поршня — в передней мертвой точке. При движении
поршня назад сначала происходит выпуск пара, причем линия вы-
пуска идет горизонтально, но так как машина работает со сжатием
мятого пара, то до прихода поршня в заднюю мертвую точку вы-
пуск пара из задней полости прекращается (точкаж). Начиная с
этого момента происходит сжатие оставшегося в полости пара, дав-
ление которого при этом повышается (линияжк). Точка к соответ-
ствует концу сжатия и началу впуска свежего пара. Ясно, что точки
к и а соответствуют положению поршня в задней мертвой точке. В
результате получается индикаторная диаграмма адевжка.
§ 122. ПРАКТИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
На рис. 172 показаны наверху теоретические индикаторные диа-
граммы,; а внизу — соответствующие им практические индикатор-
ные диаграммы цилиндра высокого давления. Для задней полости
диаграммы изображены сплошной линией; а для передней — пунк-
тиром. Как видим, практические инди-
каторные диаграммы по своему виду
несколько отличаются от теоретиче-
ских. Чтобы уяснить, в чем заключает-
ся это различие, рассмотрим практиче-
скую диаграмму задней полости ци-
линдра. Линия впуска пара ад в этой
диаграмме идет не горизонтально, а с
некоторым наклоном, так как давление
пара при впуске в машину постепенно
понижается. Это понижение давления
вызывается торможением пара, посту-
пающего в цилиндр через паровпуск-
ной канал. При насыщенном паре это-
му понижению давления способствует
также конденсация пара, соприкасаю-
щегося при впуске с относительно хо-
лодными стенками цилиндра. Тормо-
жение пара особенно значительно к концу периода впуска,
Когда ширина окна, оставляемая золотником для прохода
пара, становится очень небольшой. Поэтому к концу этого периода
падение давления в цилиндре становится больше, и ^иния впуска
к моменту отсечки (точка д) круто загибается книзу. От точки д
начинается расширение по кривой де, имеющей такой же вид, как
и на теоретической диаграмме, но заканчивающейся до прихода
поршня в мертвую точку (точка е лежит левее точки в). Объяс-
няется это тем, что в паровых машинах устраивают предварение
выпуска, о котором уже говорилось выше. В начале выпуска золот-
ник оставляет для прохода пара очень узкую щель, поэтому выход
пара из цилиндра вначале очень затруднен и только по мере уве-
248
личения ширины окна станЬвится все более и более свободным. На
диаграмме это выражается в том, что линия ев вначале плавно
загибается книзу, а затем уже круто идет к точке в (соответствую-
щей мертвой точке). Начиная от этой точки выпуск продолжается
по кривой линии влж (поршень движется назад). Мятый пар из
ц. в. д. поступает в ресивер, который в начале этого процесса пред-
ставляет собой закрытый сосуд, так как впуск пара в ц. н. д. еще
не начинается. Поэтому по мере поступления пара в ресивер давле-
ние в нем так же, как и в задней полости, постепенно повышается,
вследствие чего линия выпуска от точки в поднимается. В точке л
начинается впуск пара из ресивера в ц. н. д., поэтому, начиная от
этой точки, линия выпуска идет книзу до точки ж. В этой точке вы-
пуск пара прекращается, золотник постепенно перекрывает паро-
вой Канал, давление в задней полости также начина'ет постепенно
увеличиваться и линия выпуска плавно переходит в линию сжатия
(около точки ж). Как уже отмечалось, в паровых машинах обычно
впуск свежего пара начинается еще до прихода поршня в мертвую
точку. На практической индикаторной диаграмме впуск пара на-
чинается не в точке а, а в точке к, причем линия ка является
частью линии впуска кад. Так как впуск пара начинается до при-
хода поршня в заднюю мертвую точку; то точка к лежит несколько
правее точки а, вследствие чего линия ка имеет наклон.
§ 123. УСТРОЙСТВО ИНДИКАТОРОВ И СЪЕМКА
ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ
Для съемки индикаторных диаграмм пользуются специальным
устройством, называемым индикатором.
Существует много различных систем индикаторов, однако боль-
шинство из них по принципу действия очень схожи между собой.
Один из таких индикаторов показан на рис. 173. Он состоит из
трех основных частей: стального цилиндра с поршеньком, пишу-
щего механизма и барабана. Цилиндр 1 при помощи гайки 2 на-
винчивается на индикаторную трубку парового цилиндра. По этой
трубке внутренние полости цилиндра машины могут при помощи
установленных на ней краников поочередно сообщаться с цилин-
дром 1. В этом цилиндре ходит легкий стальной поршенек, на ко-
торый сверху нажимает пружина, находящаяся над поршеньком
внутри цилиндра 1. От поршенька выходит наверх шток 3, шарнир-
но связанный с пишущим механизмом. Последний состоит из си-
стемы легких рычажков. Основной из них 4 является рычагом вто-
рого рода,! имеющим ось качания в точке 5. На правом конце этого
рычага укреплен пишущий штифт 6.
Когда давление в цилиндре повышается, увеличивается давле-
ние и на поршенек снизу. Вследствие этого он, сжимая пружину,
движ!ется вверх и передает это движение через шток 3 рычагу 4,
правый конец которого со штифтом 6 поднимается. Соответственно,
при понижении давления пара в цилиндре давление на поршенек
249
снизу тоже уменьшается, и он, под действием пружины, движется
вниз, заставляя этим двигаться вниз и штифт 6.
Барабан 7 можно поворачивать вокруг его оси. Для этого нуж-
но потяцуть за шнурок 8, уложенный в круговой выточке. Если
шнурок отпустить, то барабан вернется в прежнее положение под
действием спиральной пружины, которая находится внутри него.
На барабан надевается листок специальной бумаги, закрепляемой
щечками 10.
На рис. 174 приведен индикатор несколько другой конструкции.
Рис. 173
Пружина индикатора
(как видно из рисунка)
расположена над его
цилиндром, а не внут-
ри цилиндра. Такая
конструкция лучше,
так как пружина, рас-
положенная внутри ци-
линдра, при работе ин-
дикатора сильно нагре-
вается, отчего упру-
гость ее уменьшается.
Установим индика-
тор на цилиндре паро-
вой машины и сообщим
нижнюю полость ци-
линдра 1 (см. рис. 173)
с наружным возду-
хом. Если после этого
прижать штифт 6 к
барабану 7 (к листку
бумаги, укрепленному
на нем) и потянуть
за шнурок 8, то
бумаге горизонтальную линию,
штифт вычертит на
соответствующую атмосферному
давлению.
Если нижнюю полость цилиндра 1 сообщить (при помощи спе-
циального крана) с какой-нибудь полостью парового цилиндра ма-
шины, в которой в этот момент находится пар более высокого
давления, чем атмосферное, то поршенек в цилиндре индикатора
пер)едвинется вверх так же,’как и штифт 6. Если при этом опять при-
жать его к листу бумаги, укрепленному на барабане, и потянуть за
шнурок 8, то на бумаге снова будет вычерчена горизонтальная ли-
ния, но расположенная выше атмосферной. Измерив расстояние
между этой линией и осью давлений и зная масштаб пружины ин-
дикатора, можно определить величину давления пара в цилиндре
машины. Масштаб пружины индикатора показывает, на сколько
миллиметров вверх или вниз перемещается штифт 6 при увеличении
или уменьшении давления на поршенек снизу на одну атмосферу.
250
Может быть, например, такой масштаб: 1 ат соответствует 5 мм.
Если при такой пружине расстояние между двумя указанными вы-
ше линиями равно, допустим, 40 мм, значит давление пара в ЦИ-
Рис. 174
линдре составит 40: 5 = 8 ат. Каждый индикатор снабжается на-
бором таких пружин разных масштабов. Одна из пружин показана
на рис. 175.
Чем меньше максимальное давление в цилиндре паровой ма-
шины, тем слабее должна быть пружина в
индикаторе, иначе высота индикаторной
диаграммы будет очень мала и сама инди-
каторная диаграмма неудобна для измере-
ний. Индикаторы усгроены так, что пружину
можно быстро сменить.
При установке индикатора, как уже го-
ворилось, его закрепляют на индикаторной
трубе парового цилиндра, идущей в обе
полости. Для переключения индикатора на
ту или иную полость служит обычно треххо-
довой кран, установленный на этой трубке.
Шнур барабана индикатора соединяется с
поперечиной данного цилиндра. Диаметр
барабана индикатора составляет всего 40— Рис' 17^
50 мм. Поэтому при повороте барабана с него сходит шнурок длиной
120—150 мм, тогда как ход поршня машины измеряется несколь-
кими сотнями миллиметров. Поэтому для того, чтобы привести в
движение барабан, пользуются ходоуменьшителями.
254
В настоящее время обычно применяют роликовые ходоумень-
<цители, прикрепляемые к индикаторам (см. рис. 174). Такой ходо-
уменьшитель имеет два ролика: большой 1 и малый 2. На большой
ролик намотан в несколько рядов индикаторный шнур 5, один конец
которого закреплен в этом ролике, а другой при помощи крючка
соединяется со специальной стойкой, укрепленной на поперечине.
При ходе поршня машины вперед шнурок сматывается с большого
ролика, закручивая при этом спиральную пружину, закрепленную
внутри него. При ходе назад пружина раскручивается, благодаря
чему шнур 3 снова навивается на ролик. Малый ролик закреплен
так же, как и большой, на одной с ним оси. На этом ролике закреп-
лен конец шнура с барабана 4. При наличии такого ходоуменыпи-
теля длина индикаторной диаграммы^ вычерчиваемой штифтом 5,
будет во столько раз меньше длины хода поршня, во сколько раз
диаметр малого ролика меньше диаметра большого ролика. Так
как у разных машин длина хода поршня неодинаковая, для получе-
ния необходимой длины индикатор!ной диаграммы подбирают ма(-
лый ролик нужного диаметра. Для этой цели при каждом ходо-
уменыпителе имеется несколько малых роликов разных диа-
метров.
Ходоуменыпитель крепится к индикатору при помощи барашка 6.
Пр|и съемке индикаторных диаграмм, подобрав и установив на
индикаторе соответствующую индикаторную пружину, надевают
на его барабан листик специальной индикаторной бумаги. Затем
зацепляют крючок индикаторного шнура 3 за стойку, укрепленною
на поперечине штока. После этого барабан начинает поворачивать-
ся попеременно то в одну, то в другую сторону, в зависимости от
направления движения поршня.
Затем трехходовым краном (не показанным на рисунке) соеди-
няют нижнюю полость цилиндра индикатора с наружным воздухом
и прижимают слегка пишущий штифт к барабану. При этом на бу-
маге вычерчивается горизонтальная «атмосферная» линия. После
этого отводят штифт от бумаги и поворотом трехходового крана
•сообщают одну из полостей цилиндра машины с наружным возду-
хом, продувая этим самым (и обогревая) индикаторную трубку от
этой полости. Дальнейшим поворотом этого же крана ставят его в
такое положение,, чтобы эта полость парового цилиндра соединялась
с цилиндром индикатора. При этом штифт 5 начинает двигаться
вверх и вниз в соответствии с изменениями давления пара в паро-
вом цилиндре при ходе поршня.
Если слегка прижать шрифт к бумаге на барабане, на ней
сбудет вычерчиваться индикаторная диаграмма. После того как бу-
дет снята индикаторная диаграмма для одной полости, снимают ее
и для другой полости. Для этого поворачивают трехходовой кран
так, чтобы продуть индикаторную трубку паром из другой полости
парового цилиндра, после чего поворотом этого же крана соединя-
ют данную полость с индикатором, прижимают Щтифт 5 снова к
бумаге и вычерчивают индикаторную диаграмму для другой
полости.
252
§ Г24. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ МАШИНЫ ПО ИНДИКАТОРНЫМ^
ДИАГРАММАМ. ИНДИКАТОРНАЯ И ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТИ
С помощью индикаторных диаграмм, снятых с паровой маши-
ны, можно определить мощность этой машины. Кроме того, по виду
диаграммы можно судить о том, как работает пар в цилиндре, т. е.
правильно ли происходит парораспределение; установить, нет ли
пропусков пара вследствие неплотного прилегания золотника к зо-
лотниковому зеркалу или к внутренней поверхности цилиндра и не-
которые другие недостатки в работе машины.
Выясним* как определить мощность машины по индикаторной
диаграмме.
Как известно, мощностью называется работа, совершаемая в
единицу времени (в секунду). В свою очередь, работа равна произ-
ведению силы на путь. Имея это в виду* определим, чему равна ра-
бота пара в цилиндре паровой машины за один ход поршня. Пред-
положим сначала для упрощения задачи, что машина работает без
расширения пара. Индикаторная диаграмма такой машиЦы имеет
вид, показанный на рис. 176. Величину давления свежего пара, по-
ступающего в цилиндр, на этой диаграмме обозначим через pi, а
давление мятого пара — через р2. Обе эти величины представляют
собой давление в атмосферах, т. е. в килограммах на один квад-
ратный сантиметр. Чтобы узнать общую силу давления свежего
пара на поршень, величину р\ нужно умножить на площадь поршня,,
выраженную,'i в квадратных сантиметрах. Если эту площадь обоз-
начить через F, то тогда, очевидно, что сила давления свежего пара<
на поршень будет равна р\ X F килограммов.
Однако этому давлению противодействует давление мятого па-
ра, находящегося в другой полости д2 на поршень. Понятно, что ве-
личина давления, под действием которого поршень передвигается,
в данном случае слева направо,; равна разности pi — р2. Обозначим
это давление через р, тогда сила, заставляющая поршень передви-
гаться, будет равна pF килограммов.
В нашем случае эта сила действует на протяжении всего хода
поршня S от задней мертвой точки до передней. Поэтому величина
работы свежего пара за один ход поршня равная PXFXS. Так
как в технике работу принято выраж!ать в килограммометрах, сле-
довательно, величина S должна быть выражена в метрах.
Когда поршень будет двигаться в обратном направлении; т. е.
справа налево, свежий пар(, поступающий в правую полость, совер-
шит в течение всего этого хода работу,- равную тоже р X F X S ки-
лограммометров.
Следовательно, величина работы за два хода поршня, т. е. за
один оборот коленчатого вала, равна:
2 X р X F X S килограммометров.
Если машина делает в одну минуту п оборотов, то и работа в
течение минуты равна:
2XpxFxS\n килограммометров,
25а
;а в секунду:
2 х рХРXSХп
--- —jyj-——килограммометров.
Это уже есть величина мощности, выраженная в килограммов
метрах в секунду.
Имея в виду, что 1 л. с. соответствует работе 75 килограммо-
метров в секунду, можем написать, что искомая мощность N равна:
.,2X/>XfXSXSX» „
N ~ 60 X 75 Л- С”
В эту формулу входят пять' постоянных величин: 2,60,75, F и S.
Для того, чтобы не производить с ними каждый раз арифметиче-
ские действия, требуемые формулой, можно для данного цилиндра
вычислить величину:
4XFXS
60 х 75
только один раз и при подсчете мощности подставлять эту величи-
ну в формулу в виде постоянного коэфициента. Обозначая его
рей' Д, получим, что
N—A Х/»/п л.с.
Так как мощность подсчитана по индикаторной диаграмме
кого цилиндра, то и величина ее равна мощности только этого
линдра. Для того, чтобы вычислить мощность всей машины, нужно
подсчитать мощность’ каждого ее цилиндра и затем все эти мощно-
сти сложить.
Из последней формулы видно, что для определения мощности
по этой формуле нужно знать три величины: А, р и п. Первая из
них для данного цилиндра является величиной постоянной,' число
оборотов п определяется по счетчику оборотов или непосредствен-
че-
од-
ци-
ным измерением их с помощью, секун-
домера. Величина р (равная разности
А — Р2) определяется по индикатор-
ной диаграмме, поэтому и мощность,
подсчитанная по этой формуле, назы-
вается индикаторной. В даль-
нейшем мы будем обозначать ее че-
рез N f.
Когда индикаторная диаграмма
имеет вид прямоугольника, определе-
ние величины р=р\ — р2, затруднений
не представляет. Например, на рис.
169 оно равно в масштабе длине отрез-
ка а или г или бв.
Если же машина работает с отсеч-
кой пара и сжатием мятого пара, то разность pi — Р2 не является
величиной постоянной на протяжении всего хода поршня. В этом
случае вычисляют среднюю величину этой разности, которая назы-
вается средним индикаторным давлением и обозна-
чается через Pj.
Определить эту величину можно с помощью специального при-
бора — планиметра. Но у судового механика его обычно под рука-
254
ми не бывает. В таких случаях приходится пользоваться приближен-
ными способами. Один из таких способов заключается в следующем
(рис. 176); проводят две вертикальные линии АБ и ВГ, касательные
к Диаграмме. Длину диаграммы делят на десять' равных частей. Из
середины каждого деления восстанавливают перпендикуляры и по-
лучают отрезки ав, аг в,, а2 в2, ая йз и т. д., которые складывают и де-
лят на десять. В частном получают величину среднего индикатор-
ного давления (в масштабе). Допустим, что сумма этих десяти от-
резков равна 160 мм. Следовательно, величина среднего индика-
торного давления выражается в данном случае отрезком длиной
16 мм. Если масштаб пружины, при которой снималась данная ин-
дикаторная диаграмма, 1 ат соответствует 4 мм, следовательно,
среднее индикаторное давление равно 16:4 ат.
Пользуясь этой величиной, определяют индикаторную мощность
(одного цилиндра) по формуле:
/У, = A Xpt X п л. с.
Допустим, что для машины трехкратного расширения величина
среднего индикаторного давления, подсчитанная по индикаторной
диаграмме для ц. с. д., равна 4 ат. Число оборотов машины в мину-
ту 33. Диаметр цилиндра среднего давления D = 550 мм, а ход
поршня S = 920 мм. Подсчитаем, какова индикаторная мощность,
развиваемая в этом цилиндре.
Определим сначала величину постоянного коэфициента А для
ц. с. д. Как известно:
л _ 2XPXS
— 60 X 75
В нашем случае
S = 920 мм = 0,92м,
а площадь поршня
f = 334 = 3,14 X 3025 = 2374 см!.
Следовательно:
Д _ X 2374 х о,92_ 4368 _ n „„
~ 60X75 _ — 4500 — и’У/ •
Теперь можем определить индикаторную мощность цилиндра
N—A XPi X /1 = 0,97X4X33= 128 л. с.
Различают мощности индикаторную и.эффективную. Первая из
них развивается в цилиндре паровой машины. Часть этой мощно-
сти затрачивается на преодоление трения в движущихся частях са-
мой машины, (например, на преодоление трения между поршнем и
стенками цилиндра, между ползуном и параллелью, на преодоле-
ние трения в подшипниках и т. д.)._Таким образом,, на машинный
вал передается только часть индикаторной "мощности, которая и на-
зывается э_ф ф е к т и в ной мощност ью мд ш и н ы и обозна-
чается через N е. Чем лучше приработаны трущиеся части машины
иХем лучтйё' их смазка; тем меньше мощность, затрачиваемая на
преодоление трения между ними. При этом эффективная мощность
по своей величине больше приближается к индикаторной. Индика-
торная мощность, как уже было выяснено, определяется по индика-
255
торным диаграммам* эффективная — при помощи специальных
устройств, называемых тормозами.
Отношение эффективной мощности к индикаторной, т. е. вели-
чина , называется м ехани^еским коэфициентом
полезного действия. Для наклонных машин величина этого
коэфициента находится в пределах от 0,8 до 0,9. Это значит, что от
10 до 20% индикаторной мощности затрачивается на преодоление
трения в движущихся частях машины.
Если по индикаторным диаграммам, снятым с паровой машины,
было подсчитано, что индикаторная мощность ее равна, допустим,
600 л. с., а эффективная мощность, йзмеренная при помощи тормоз-,
ного устройства, оказалась равной 470 л. с., то механический коэфи-
диент полезного действия этой машины равен 470 : 600 — 0,783 или
округленно, — 0,78.
Под мощностью паровой машины обыкновенно подразумевают
ее “индикаторную мощность. ” '
Как уже было сказано раньше, в паровой машине происходит
превращение тепловой энергии, содержащейся в свежем паре, в
работу.
Однако из всей этой теплоты только часть ее переходит в рабо-
ту, остальная же часть расходуется на различные потери.
Для оценки качества работы паровой машины, с точки зрения
полезного использования ею теплоты, служит термический коэфи-
циент полезного действия. Этот коэфициент представляет собой от-
ношение теплоты, превращенной в машине в полезную работу, ко
всему количеству теплоты,, подведенной к машине. Для речных па-
ровых машин этот коэфициент составляет обычно 15—20%.
К тепловым потерям в паровой машине относятся следующие
йотери:
а) от начальной конденсации,
б) во вредном пространстве,
в) от мятия пара,
г) от утечки пара через неплотности,
д) от лучеиспускания,,
е) с отработавшим паром.
Потери от начальной конденсации происходят вследствие того,
что в период впуска пар соприкасается со стенками цилиндра и па-
ровых каналов, имеющих более низкую температуру, чем пар; впу-
скаемый пар при этом охлаждается и если он влажный, то может
частично конденсироваться.
Потери во вредном пространстве происходят из-за того, что при
каждом ходе поршня вредное пространство заполняется частично
свежим паром, который не производит работы в цилиндре.
Потери от мятия происходят при прохождении пара через раз-
личные сужения, например, при проходе через неполностью откры-
тые стопорные клапаны и т. д.
Потери от утечки пара — через неплотности имеют место в
поршнях и парораспределительных органах (золотниках, клапанах)
из-за плохого уплотнения;, перекосов и др. причин.
256
Потери от лучеиспускания, которые происходят в результате
передачи теплоты от горячих стенок цилиндров, золотниковых ко-
робок в окружающий их воздух.
Потери с отработавшим паром — наибольшие из всех потерь.
Величина их в среднем составляет около 70—75%, тогда как все
остальные потери составляют 6— 10% от всего количества тепло-
ты, полученной машиной.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется мощностью?
2. Что такое индикаторная диаграмма паровой машины?
3. Какая цель преследуется построением теоретической индикаторной
диаграммы?
4. Какое значение имеют практические индикаторные диаграммы?
5. В чем заключается различие между теоретической и практической
индикаторными диаграммами и чем оно объясняется?
6. Как производится установка индикатора на цилиндре машины и
съемка индикаторной диаграммы?
7. Чтб такое индикаторная мощность?
8. Что такое эффективная мощность?
9. Почему эффективная мощность всегда меньше индикаторной?
10. Можно ли увеличить эффективную мощность машины путем улуч-
шения состояния трущихся поверхностей машины и смазки ее?
17 В. А. Кузовлев
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Александров А. С., Практическое руководство кочегару, Реч-
издат, 1946.
Александров А. С., Работа речных пароходов на дровах, Реч-
издат, 1943.
Александров А. С., Речные паровые котлы, Речиздат, 1945.
Алферьев А. Я- и Мясников Н. В., Почин механика Бурлакова,
Речиздат, 1948.
Бараш П. А., Развитие судовых паровых котлов, ОНТИ, 1937.
Данилевский В. В., Русская техника, Газетно-журнальное и книж-
ное изд-во, Л., 1947.
Долголенко В. Я., проф., Судовые паровые установки, ч. I, „Котлы*
„Морской транспорт*, 1940.
Иконников С. А. и Шутов Н. Г., Судовые механизмы, Речиздат,
1943.
Куликовский П. П., Техминимум судового кочегара, „Водный
транспорт*, 1938.
Куликовский П. П., Эксплуатация судовых паровых котлов и
машин, Речиздат, 1947.
Кублицкий Г. И., Великая речная держава, Речиздат, 1952.
Лобач’Жу ченко Б. М., Школа пароходного механика и машинис-
та, ОГИЗ, 1932.
Правила, положения и инструкции Министерства речного флота.
Ру фа нов П. Г., Судовые паровые машины, Речиздат, 1947.
Соболев П. И., Дрова и их рациональное сжигание на речных су-
дах, Речиздат, 1943.
Факиров И. X., Учебник котельного машиниста флота, Военмор-
издат, 1945.
Фокин Т. И., Подогрев питательной воды на судах—источник экд*
номии топлива, Речиздат, 1942.
оглавление
Стр.
Введение ............................................. 3
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
РЕЧНЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ
) Раздел первый
Устройство паровых котлов и оборудование котельных установок
Глава I. Общие понятия о паровых котлах, водяном, паре и теплоте
§ 1. Что такое паровой котел и каким требованиям он должен
удовлетворять............................................... 7
§ 2. Водяной пар.............................•............. 7
§ 3. Теплота и способы ее передачи......................11
§ 4. Изоляционные материалы.............................13
§ 5. Прокладочные материалы.............................14
§ 6. Основные характеристики паровых котлов.............16
Глава И. Краткий очерк развития судовых паровых котлов
§ 7. Первые паровые котлы.............................17
§ 8. Первые судовые паровые котлы..........................18
§ 9. Огнетрубные судовые паровые котлы.....................21
§ 10. Водотрубные судовые паровые котлы.....................22
Глава III. Устройство клепанных огнетрубных котлов
§ 11. Корпус котла..........................................24
§ 12. Топки (жаровые трубы).................................26
§ 13. Огневые камеры........................................28
§ 14. Дымогарные трубки и дымники...........................29
§ 15. Связи в котле......................................• . 30
Глава IV. Устройство сварных паровых котлов
§ 16. Общие понятия об электродуговой сварке................32
§ 17. Огнетрубные сварные котлы ............................34
§ 18. Водотрубные сварные котлы треугольного типа...........36
§ 19. Сравнение огнетрубных и водотрубных котлов............39
Глава V. Арматура парового котла и ее назначение
§ 20. Что называется арматурой парового котла...............41
§ 21. Арматура водяного пространства дотла..................42
§ 22. Арматура парового пространства котла..................50
§ 23. Установка арматуры на паровых котлах .................54
17* 259
Стр.
Глава V1. Топливо для паровых кдтлой
§ 24. Составные части топлива..............................58
§ 25. Характеристики топлива ..............................60
§ 26. Виды топлива для паровых котлов......................61
§ 27. Процесс горения..................••...........• . . 65
§ 28. Прием топлива .и хранение его на судне . . ........68
§ 29. Условное топливо................................ .... 69
Глава VII. Топочные устройства
§ 30. Топочные устройства огнетрубных котлов для каменного
угля и антрацита...........................................71
§ 31. Топочные устройства для каменного угля и антрацита в
треугольных котлах.........................................74
§ 32. Топочное устройство для дров.........................75
§ 33. Механизация сжигания каменных углей в топках речных
паровых котлов........................♦....................77
§ 34. Топочные устройства для мазута.......................78
§ 35. Форсунки.............................................81
Глава VIII. Тяга и дутье в котельных установках речных судов
§ 36. Естественная тяга....................................83
§ 37. Искусственная тяга.........................•.........84
Глава IX. Дополнительное оборудование котельных установок
§ 38. Пароперегреватели...............'....................88
§ 39. Способы питания котла водой...................... ... 90
§ 40. Машинопитательные насосы.............................92
§ 41. Инжекторы . *...................................... 94
§ 42. Теплый ящик..........................................97
§ 43. Водоподогреватели....................................97
§ 44. Паропроводы.........................................100
§ 45. Тепловой баланс и к. п. д. котла .... .... 101
Раздел второй
Эксплуатация судовых паровых котлов
Глава X. Подготовка котла к действию
§ 45. Подготовка котла к поднятию пара......... .... 104
§ 46. Поднятие пара .................................. .... 106
Глава XI. Ведение огня в топках
§ 48. Разведение огня и обслуживание мазутной топки . . . . 108
§ 49. Разведение огня и обслуживание угольной топки.........109
§ 50. Особенности рдзведения огня и обслуживание антрацитовой
топки................................................... 115
§ 51. Разведение огня и обслуживание дровяной топки . . . • . 116
260
Стр.
Глава ХП. Обслуживание котла во время его действий
§ 52. Наблюдение за уровнем воды в котле.................118
§ 53. Наблюдение за давлением пара в котле, пароперегревате-
лями и водоподогревателями...............................121
§ 54. Прекращение работы котла...........................122
§ 55. Обязанности вахтенного кочегара....................124
§ 56. Очередные освидетельствования и гидравлические испыта-
ния речных паровых котлов................................126
Глава XIII. Борьба с накипью в котлах
§ 57. Примеси, содержащиеся в питательной воде ..........128
§ 58. Внутрикотловая обработка воды..................... 130
§ 59. Продувание котлов................................ 132
§ 60. Термосифонное шламоудаление........................133
§ 61. Промывка и очистка котлов. Профилактика............134
Глава XIV. Повреждения паровых котлов
§ 62. Перегрев стенок поверхности нагрева котла..........137
§ 63. Течь труб, связей и заклепочных швов *.............138
§ 64. Трещины в котельных листах и дымогарных трубках .... 139
§ 65. Пережог водогрейных трубок.........................140
§ 66. Разъедание стенок котла............................140
§ 67. Разрыв паропроводов.................................141
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
РЕЧНЫЕ ПАРОВЫЕ МАШИНЫ
Раздел третий
Устройство речных паровых машин
Г л а в а XV. Действие паровых машин, их классификация и история
развития
§ 68. Паровые машины, работающие без расширения пара , , . . 145
§ 69. Паровые машины, работающие с расширением пара . .... 146
§ 70. Паровые машины вертикальные, горизонтальные и на-
клонные .............................................* . 150
§ 71. Краткая история развития судовых паровых машин .... 151
Глава XVI. Неподвижные части наклонных паровых машин
§ 72. Паровой цилиндр .................................154
§ 73. Арматура цилиндров................................ • 157
§ 74. Машинные рамы....................................158
§ 75. Валовые (рамовые) подшипники.....................160
§ 76. Параллели........................................161
Глава XVII. Подвижные части паровых машин
§ 77. Поршень..................................... 162
§ 78. Шток поршня и поперечина - * . • Ц...............164
261
dtp.
§ 79. Шатун ......... 165
§ 80. Коленчатый вал...................................166
§ 81. Бортовые валы....................................167
§ 82. Валоповоротный механизм ........................ 168
§ 83. Валопровод винтовых судов........................169
Глава XVIII. Парораспределительные устройства
§ 84. Назначение парораспределительных устройств и их типы . 172
§ 85. Золотниковое парораспределение...................173
§ 86. Простой коробчатый золотник с перекрышами........177
§ 87. Золотник с двойным впуском пара..................181
§ 88. Пятипролетный золотник...........................182
§ 8’9 . Золотниковый компенсатор.......................183
§ 90. Цилиндрический золотник..........................184
Глава XIX. Золотниковые приводы
§ 91. Назначение золотниковых приводов судовых паровых ма-
шин .................................................186
§ 92. Кулиса Стефенсона................’..................188
§ 93. Кулиса Джоя.........................................189
§ 94. Золотниковый привод с распределительным валом и пово-
ротными эксцентриками.....................................191
Глава XX. Клапанное парораспределение
§ 95. Парораспределение клапанами. Сравнение клапанного и зо-
лотникового способов парораспределения ............ 193
§ 96. Устройство клапанов.................................194
§ 97. Клапанный привод с вращающимися кулачковыми шайбами 196
§ 98. Клапанный привод Сормовского завода.................198
§ 99. Клапанный привод завода „Ленинская Кузница*4........200
§ 100. Конструкция основных частей парораспределительного
устройства завода „Ленинская Кузница44.................. 202
Глава XXI. Устройства для конденсации мятого пара
§ 101. Выгодность конденсации мятого пара.................204
§ 102. Поверхностный конденсатор............................205
§ 103. Инжекционный конденсатор.............................207
§ 104. Привод машинопитательных и машинотрюмных насосов . . 213
Глава XXII. Смазка паровых машин и пост управления ими
§ 105. Назначение смазки и свойства смазочных масел . . . • . 213
§ 106. Сорта смазочных масел..............•...............215
§ 107. Приборы для смазки.................................218
§ 108. Смазчик Моллерупа.............. ; .................221
§ 109. Пост управления наклонной машиной..................223
Глава XX11L Общее устройство речных паровых машин
§ 110. Наклонная машина трехкратного расширения...........225
§ 111. Вертикальная речная паровая машина ............... 226
262
Стр.
Раздел четвертый
Эксплуатация речных паровых машин и основа их теории
Глава XXIV. Эксплуатация речных паровых машин
§ 112. Подготовка машины к пуску.....................'. . . 228
§ 113. Пуск машины . . •.................;................230
§ 114. Наблюдение за машиной во время ее работы ..........231
§ 115. Регулирование работы машины........................235
§ 116. Управление машиной на маневрах и остановка ее......237
§ 117. Организация вахтенной службы в машинном отделении . • 239
§ 118. Передовые методы эксплуатации судовых механизмов . . 241
Глава XXV. Работа пара в машине
§ 119. Работа и мощность..................................243
§ 120. Индикаторные диаграммы.............................244
§ 121. Теоретические индикаторные диаграммы...............246
§ 122. Практические индикаторные диаграммы................248
§ 123. Устройство индикаторов и съемка индикаторных диаграмм 249
§ 124. Определение мощности машин по индикаторным диаграм-
мам. Индикаторная и эффективная мощности..................253
Использ-званная литература................................... 257
Редактор П. Я. Комогорцев
Редактор издательства 3. В ШленниковЪ
Техн. ред. А. К. Красная
Сдано в производство 131Х 1952 г. ф
Подписано к печати З/ХП 1952 г.
Т-09524
Бумага бОх-921/^ —8^4 б. л-+1 вкл.—^4 б. л.=
= 16,5 печ. л.+ 1 вкл.—V4 п. л. 20,97 уч.-изд. л.
Тираж 4000. Изд. № УМ—0155.
3-я типография Речиздата, г. Горький,
ул. Заломова, 21-а. Зак. № 28J3f
ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка Напечатано Следует читать По вине
13 15 снизу но и греть v hq/п не гореть Типографии
33 18 , Бернардоса / /Бенардоса Корректора
59 14 сверху горючий / / не горючий »
126 2—3 снизу осуществляль/ся / осуществляется Типографии
242 16 недоработки / переборки Корректора
253 18 сверху / /рис.Д76 / рис. 170 Редактора
/.л аХ/ / издатель-
jV X /Z ства
1 254 7 ” J 1, 2ftp7rxSxSx«/ N —aAVz.; —г л. c- 2xpxFxSxn N— — л.с- Корректора
VU AW 60X75 / 60X75
254 9 сьи/V AJjjXa или г/ аг
254 ю 1 A 169/ 170 Автора
Зак. 2893