Система холодной воды. Системы регенерации и очистки воздуха

Эта система предназначена для подачи охлаждающей воды на воздухоохладители системы кондиционирования и воздушного охлаждения приборов. Принцип действия системы следующий: теплая вода от потребителей прокачивается насосом через испаритель холодильной машины, где она охлаждается и поступает снова к потребителям. Работа системы происходит по замкнутому циклу. Принципиальная схема системы показана на рис. 8.14.

В состав системы входят:

— холодильная машина;

— электронасосы;

— трубопроводы с запорной и регулирующей арматурой;

— контрольно-измерительные приборы.

В составе корабельных систем холодной воды используются фреоновые холодильные машины на базе поршневых или винтовых компрессоров. Поскольку суммарная тепловая нагрузка не является величиной постоянной и может меняться, машина имеет возможность автоматического изменения хладопроизводительности при изменении тепловой нагрузки в системе. Работа холодильной машины автоматизирована.

При низких температурах забортной воды возможно производить охлаждение потребителей от системы охлаждения корабельного оборудования забортной водой без подключения холодильной машины. При высоких температурах забортной воды для снятия повышенных тепловых нагрузок на систему необходимо подключение холодильной машины. Использование режима работы, при котором производится охлаждение от системы забортной воды, должно быть подтверждено расчетом.

Электронасосы, применяемые в системе — центробежные. Для обеспечения оптимальных расходов охлаждающей воды на различных режимах работы системы предусматривается регулирование производительности насосов. Для определения необходимого напора насоса производится гидравлический расчет системы. Для контроля работы насосов устанавливаются манометры, перепадомеры или другие приборы.

Для компенсации температурных расширений охлаждающей жидкости, а также для восполнения возможных протечек воды через сальниковые уплотнения вала насосов в верхней части трубопровода устанавливается расширительный бак. Объем бака определяется расчетным путем.

Расширительные баки устанавливаются в отсеках, где размещены насосы, в самой верхней точке отсека, в местах, удобных для контроля в них уровня воды. Трубопровод подпитки от расширительного бака подсоединяется к всасывающему трубопроводу у насоса. Для вентилирования расширительного бака при заполнении в верхней его части предусмотрена вентиляционная трубка. При переходе на охлаждение потребителей от системы забортной воды расширительный бак от системы отключается.

Для визуального контроля уровня воды в расширительных баках используются водомерные стекла, встроенные в баки. При необходимости обеспечения дистанционного контроля уровня жидкости в расширительном баке и автоматической подпитки его при эксплуатации системы предусматривается установка сигнализатора уровня воды, датчик которого размещается в нижней части бака и выдает сигналы на пульт управления о нижнем уровне воды и на открытие клапанов на линии подпитки бака.

Солемеры устанавливаются в системе пресной воды для контроля солесодержания в воде, подаваемой на охлаждение комплексов, для которых предъявляются повышенные требования к качеству воды, а также для контроля герметичности тех охладителей, где в качестве источников холода используется забортная вода. Датчики солемеров устанавливаются на выходящем из охладителя трубопроводе и обепсечивают выдачу соответствующих сигналов на пульты управления системами.

Для контроля температурных параметров охлаждающей жидкости в системе устанавливаются датчики температуры. Их установка предусматривается в трубопроводах на выходе из холодильных машин и охладителей. Для дистанционного измерения температуры используются термометры сопротивления, сигналы от датчиков которых выводятся на центральный и местные пульты управления.

Для уменьшения передачи вибрации на фундамент виброактивное оборудование — электронасосы, холодильные машины, охладители, в составе которых имеется вентилятор, — устанавливается на амортизирующем креплении.

Применяемые в системе материалы должны обеспечивать заданный срок службы системы. При использовании в системе пресной воды трубопроводы выполняются из меди, медесодержащих сплавов, а при использовании морской воды — из титановых сплавов.

Управление техническими средствами (насосами, холодильными машинами) и арматурой, определяющими основные режимы работы системы, производится с центрального пульта управления общекорабельными системами в ГКП.

Управление работой холодильной машины осуществляется с пульта управления холодильной машины.

Системы регенерации и очистки воздуха. Для обеспечения повседневной деятельности экипажа в атмосфере отсеков должны поддерживаться определенные концентрации кислорода, двуокиси углерода и концентрации вредных примесей, для чего на подводной лодке предусматривается система регенерации и очистки воздуха.

За состоянием воздушной среды в отсеках ПЛ следит система газового контроля. Для человека отрицательно как низкое, так и слишком высокое содержание кислорода. Проведенные многолетние наблюдения за состоянием здоровья экипажей ПЛ показали, что для нормальных условий обитаемости оптимальны концентрации кислорода в пределах 19...25%, однако, с учетом требований пожаробезопасности, верхний предел, как уже отмечалось, ограничивается 21%.

Что касается двуокиси углерода, чем ниже ее концентрация, тем для человека лучше. Допустимы следующие концентрации:

— в жилых и служебных помещениях — не более 0,8%;

— в энергетических и других помещениях, где экипаж находится не более 10 часов в сутки, — 1,3%.

Система состоит из установок со встроенными регуляторами расхода воздуха, в которых размещаются патроны двух типов: регенеративные, которые выделяют кислород и поглощают двуокись углерода, и поглотительные, поглощающие двуокись углерода (рис. 8.15).

При понижении концентрации кислорода по сигналу от газоанализатора, поступающему на пульт управления, включаются установки с регенеративными патронами, при повышенной концентрации кислорода они отключаются; при повышенной концентрации двуокиси углерода включаются установки с поглотительными патронами, а при пониженной — отключаются.

Проектирование системы сводится к расчету необходимого количества установок и комплектов регенеративного вещества для поддержания заданного состава воздуха по кислороду и углекислому газу, и размещению их на корабле.

Количество комплектов регенеративного вещества определяется количеством людей на ПЛ, временем подводного плавания, количеством кислорода и углекислого газа, которое, соответственно, может быть выделено или поглощено рабочим веществом, содержащимся в одном комплекте.

На ПЛ нормируется не только содержание в воздухе кислорода и двуокиси углерода, но и предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных примесей в атмосфере отсеков. В зависимости от времени непрерывного воздействия и комбинации с другими факторами окружающей среды, присущими подводному кораблю, контролируемая ПДК не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья людей, не приводит к снижению работоспособности экипажа (табл. 8.1).

Кроме перечисленных в табл. 8.1 вредных примесей, в атмосфере ПЛ должен также осуществляться контроль содержания углеводородов, бензола, ксилола, компонентов ракетного топлива и других, перечень которых уточняется при проектировании, в зависимости от класса и назначения корабля.

Основные источники вредных веществ в отсеках ПЛ можно подразделить на следующие группы: 1) энергетическое оборудование; 2) материалы; 3) люди и продукты их жизнедеятельности.

В первой группе некоторые виды энергетического оборудования (в основном, вращающегося) являются источником вредных веществ в случае разбрызгивания смазочных материалов и их испарения при нагреве на трущихся и горячих поверхностях; другие виды выделяют их при прохождении химических реакций в процессе своей работы (основной источник выделения водорода — аккумуляторная батарея).

Во вторую группу источников вредных веществ входят полимерные материалы и лакокрасочные покрытия, которые используются для отделки помещений, герметизации и изоляции различных конструкций, окраски оборудования.

К третьей группе источников вредных веществ относятся:

— непосредственно сами люди;

— санитарно-технические устройства (гальюны, душевые);

— камбуз и другие продовольственные помещения.

Состав соединений, выделяемых этой группой, очень разнообразен и обширен, так как включает в себя продукты различных реакций, характерных для процессов жизнедеятельности человеческого организма, приготовления пищи и т.д.

Система очистки воздуха предназначена для удаления вредных примесей из атмосферы отсеков. Она состоит из различных фильтров (шихтовых, совмещенных и каталитических), электровентиляторов и воздуховодов (рис. 8.16).

Шихтовые фильтры очищают воздух от вредных примесей в виде газов и паров (сероводород, акролеин, этилацетат, аммиак, окислы азота и др.). Кассета шихтового фильтра состоит из корпуса, в котором находится активированный уголь с химическими добавками.

Совмещенные фильтры очищают воздух от примесей — аналогично шихтовым, а также от аэрозолей (например, болезнетворные бактерии, или вещества, выделяемые при приготовлении пищи). Кассета для совмещенных фильтров является модификацией шихтовой кассеты, к боковым стенкам которой герметично прикреплены два фильтрующих элемента на основе стекловолокна.

Каталитические фильтры снабжены кассетой с палладиевым катализатором и очищают воздух от окиси углерода при температуре окружающего воздуха. Катализатор подвержен отравлению некоторыми примесями (аммиак, акролеин, сероводород) и поэтому перед каталитическим фильтром необходимо устанавливать шихтовый или совмещенный фильтр.

В каждом отсеке подводной лодки, а также в гальюнах, душевых, продовольственных кладовых для очистки воздуха от основных вредных примесей должны быть установлены узлы очистки, состоящие из электровентилятора и шихтового фильтра. В помещениях, где возможно выделение аэрозолей (камбуз, медицинские помещения), должны устанавливаться совмещенные фильтры.

Для очистки воздуха от окиси углерода в узлах очистки камбуза и дизельного отсека предназначены каталитические фильтры.

Производительность фильтров определяется в зависимости от требуемой кратности воздухообмена в помещении и возможностью обеспечения очистки минимально необходимого количества воздуха на одного человека. В зависимости от автономности плавания и требуемой периодичности замены кассет рассчитывается необходимое количество запасных кассет, которые должны быть размещены на ПЛ.

Система газового контроля состоит из стационарных и переносных газоанализаторов и трубопроводов с запорной арматурой.

Основное назначение газоанализаторов состоит в определении концентраций наиболее важных для организма человека газов, формирующих воздушную среду отсеков ПЛ. Еще одна задача газоанализаторов — обнаружение в этой среде токсичных газовых примесей.

Стационарные газоанализаторы контролируют основные газовые составляющие воздуха отсеков ПЛ, а именно — кислород, водород, двуокись и окись углерода; также они контролируют наличие и концентрацию хладонов.

Источниками появления хладонов в воздухе отсеков ПЛ являются холодильные машины, кондиционеры, рефрижераторные установки, баллоны с хладоном системы объемного пожаротушения.

Работа приборов газового анализа основана на выделении измеряемого компонента из сложной газовой смеси воздуха ПЛ. Такой анализ возможен, поскольку каждый из определяемых газов отличается от остальных газов своими физико-химическими свойствами. Многообразие этих свойств объясняет существование большого многообразия газоаналитических приборов.

Из этого многообразия можно выделить наиболее часто встречающиеся на ПЛ следующие типы газоанализаторов:

газоанализаторы на кислород — устанавливаются в каждом отсеке ПЛ и в аккумуляторной яме;

газоанализаторы на водород — устанавливаются в отсеках с аккумуляторной батареей во избежание появления опасной концентрации водорода, выделяющегося из аккумуляторов;

газоанализаторы на окись и двуокись углерода — устанавливаются в обитаемых отсеках ПЛ;

газоанализаторы на хладон — устанавливаются в отсеках, в которых находятся потенциальные источники утечки хладона.

Переносные газоанализаторы дублируют работу стационарны газоанализаторов в случае выхода последних из строя. Кроме того, в комплекте переносных приборов существует прибор, определяющий наличие вредных примесей, таких как окислы азота, соединения водорода и т.д., который используется для периодической проверки воздуха отсеков ПЛ с помощью специальных индикаторных трубок.

Приборы радиационного контроля — предназначены для контроля радиационной обстановки на ПЛ. На дизельной ПЛ эти приборы включаются при угрозе применения противником ядерного оружия в военное время и в случае попадания ПЛ в зону поражающих факторов при аварии объектов ядерной энергетики.

Система газового контроля позволяет контролировать газовый состав воздуха любого аварийного отсека из смежного отсека переносными газоанализаторами, с целью оценки возможности его посещения после аварии. Контроль газового состава воздуха в смежном помещении производится только после снятия избыточного давления в нем. Управляется с РКП.