Лопатна помпа срещу зъбна помпа срещу бутална помпа: сравнение на ефективността, шума и разходите

Повечето проектанти на хидравлични системи определят типа на помпата въз основа на изискванията за дебит и налягане, без да разбират структурната разлика между лопатковите, зъбните и буталните помпи. Резултатът е модел на обществени поръчки, при който проектантът определя зъбна помпа за приложение, чувствително към шум, а шумът на системата надвишава спецификацията, или определя бутална помпа за приложение с ниско налягане и първоначалната цена е ненужно висока. Решението е да се определи типът на помпата въз основа на компромиса между четирите параметъра (ефективност, шум, налягане, цена) на етапа на проектиране на системата.

TheПълна продуктова гама помпи Vicksобхваща избора на лопатка/зъбно колело/бутало.Пластинчати помпи Denison серия T6/T7е семейството структурни лопатки за високо налягане.Заявете оферта за избор на помпас изискваното налягане и дебит.

Компромисът с четири параметъра, сравнението на структурния шум, класацията на обемната ефективност и трите казуса от програмата за OEM по-долу са структурните спецификации за избор на хидравлична помпа.

Единични помпи от серия T7 Пластинчата помпа за високо налягане T7B — структурна спецификация за хидравлична система със средно налягане и ниско ниво на шум.Вижте серията T6/T7 →

Италианският производител на преси, чиято спецификация на зъбната помпа заличи шума в бюджета

Италиански производител на индустриални преси се свърза с нас в средата на 2024 г., след като предишният им доставчик на хидравлична система беше посочил зъбна помпа за приложение в преса, чувствителна към шум, като монтажът на пресата в работилническа среда изискваше ниво на шум под 72 dB(A) на 1 метър. Зъбната помпа работеше на ниво 78-82 dB(A) в същата точка на измерване, надвишавайки спецификацията за шум в работилницата с 6-10 dB(A) и предизвиквайки оплакване от клиента за шум, което производителят на пресите трябваше да поеме. 6-месечният производствен цикъл трябваше да бъде обезпечен с лопаткова помпа, която отговаря на спецификацията за шум, като производителят на пресите пое разходите за смяна на доставчика и забавянето на производството.

Основната причина беше спецификацията на типа помпа без анализ на шума. Зъбната помпа е най-евтината помпа, но зацепването между зъбното колело и зъбите създава шумов профил, който надвишава спецификацията за чувствително към шум приложение. **Изборът на зъбна помпа беше структурно несъвместим с ограничението за шум в цеха от 72 dB(A), като шумът надвишава спецификацията с 6-10 dB(A), а оплакването за шум е открито структурно несъответствие**.

Решението беше да се специфицира [лопаткова помпа Vicks Denison T6/T7 Series](https://www.vickshydraulic.com/products/pump/t6t7-series/) с профил на шума, документиран на етапа на проектиране на системата. Новата спецификация включва типа на помпата (лопаткова), профила на шума (62-68 dB(A) на 1 метър), работното налягане (175 бара непрекъснато) и обемната ефективност (94% при номинално налягане). **Новата поръчка достави пресовата система със спецификацията за шум, като изборът на лопаткова помпа затвори шумовата празнина, която спецификацията на зъбната помпа остави открита**.

Структурният извод от този сценарий: спецификацията на типа помпа трябва да включва анализ на шумовия профил, а не само изискванията за дебит и налягане. Програмите, които определят типа помпа без анализ на шума, се сблъскват с оплакване за шум, което анализът на шума би предотвратил.

Класация на обемната ефективност: Бутало > Лопатка > Зъбно колело

Обемната ефективност е структурната спецификация за енергийната ефективност на помпата. Стандартите за енергийна ефективност на хидравличните системи са публикувани чрез стандартите за енергийна ефективност на хидравличните системи ISO 4419. Буталната помпа има най-висока обемна ефективност, лопатковата помпа има висока обемна ефективност, а зъбната помпа има най-ниска обемна ефективност.

Буталната помпа постига най-висока обемна ефективност (95-98% при номинално налягане) благодарение на затворената геометрия на отвора на цилиндъра. Уплътнението на буталото е единственият път на изтичане, като е прецизно обработено, за да се сведе до минимум изтичането. Високата обемна ефективност е структурната спецификация за приложения с високо налягане и висок работен цикъл.

Лопатковата помпа постига висок обемен КПД (90-96% при номинално налягане) благодарение на геометрията на върха на лопатката и гърбичния пръстен. Уплътнението на върха на лопатката е основният път на теч, като върхът на лопатката е прецизно обработен, а гърбичният пръстен е прецизно шлифован, за да се сведе до минимум течът. Високият обемен КПД е структурната спецификация за приложения със средно налягане и нисък шум.

Зъбната помпа има най-нисък обемен КПД (85-92% при номинално налягане) поради теча между зъбното колело и зъба. Контактната линия между зъбното колело и зъба е основният път на теч, като зъбното колело е прецизно обработено, за да се сведе до минимум течът, но не е в състояние да постигне прецизността на уплътнението на буталото или лопатката. По-ниският обемен КПД е структурната спецификация за нисконапорно и нискобюджетно приложение.

Сравнение на шумовия профил: Помпите с лопатки водят до 60-72 dB(A)

Шумовият профил е структурната спецификация за шумочувствителното приложение. Стандартите за измерване на шума на хидравличните помпи са публикувани чрез стандарта ISO 4419 за измерване на шума от хидравличната система. Класацията на шумовия профил се определя от механизма на изместване, като всеки механизъм произвежда характерна честота и амплитуда на шума.

Сравнението на шумовия профил показва, че лопатковата помпа има структурно предимство за приложения, чувствителни към шум, като зъбната помпа и буталната помпа имат прогресивно по-високи шумови профили поради механизмите на зацепване и удар. Шумовият профил е структурната спецификация за съпоставяне с околната среда на приложението.

Работен диапазон на налягане: Бутало до 700+ бара

Диапазонът на работното налягане е структурната спецификация за налягането, което хидравличната система може да издържи, като буталната помпа постига най-високото работно налягане сред трите типа помпи. Класацията на работното налягане се определя от геометрията на ограничаване на налягането, като всяка геометрия поддържа различно максимално налягане.

Буталната помпа постига най-високото работно налягане (обикновено до 350-450 бара, а при индустриалните бутални помпи до 700+ бара) благодарение на затворената геометрия на отвора на цилиндъра. Уплътнението на буталото и отворът на плочата са единствените пътища за ограничаване на налягането, като отворът на цилиндъра е прецизно обработен, а уплътнението на буталото е проектирано за високо налягане. Високото работно налягане е структурната спецификация за приложение с високо налягане и висока плътност на мощност.

Лопатковата помпа постига средно работно налягане (обикновено до 175-210 бара за лопаткови помпи за високо налягане, като серията Denison T6/T7) благодарение на върха на лопатката и геометрията на гърбичния пръстен. Върхът на лопатката е основният път за ограничаване на налягането, като върха на лопатката е балансиран под налягане, а гърбичният пръстен е прецизно шлифован. Средното работно налягане е структурната спецификация за приложение със средно налягане.

Зъбната помпа постига най-ниското работно налягане (обикновено до 100-175 бара, а зъбните помпи за високо налягане до 250 бара) благодарение на ограничаването на налягането между зъбното колело и зъбните колела. Контактната линия между зъбното колело и зъбните колела е основният път за ограничаване на налягането, като зъбното колело е балансирано по отношение на налягането, а корпусът е номинално високо налягане. По-ниското работно налягане е структурната спецификация за приложение с ниско налягане.

Анализ на разходите за целия жизнен цикъл: Работният цикъл решава

Анализът на разходите за целия експлоатационен живот е структурната спецификация за избора на помпа. Стандартите за надеждност на промишлените машини и прогнозиране на експлоатационния живот са публикувани чрез стандартите за безопасност и надеждност на машините ISO 12100. Класацията на разходите за целия експлоатационен живот зависи от работния цикъл, като всеки работен цикъл предпочита различен тип помпа.

За приложения с ниско налягане (под 175 бара) с непрекъснат работен цикъл, зъбната помпа обикновено има най-ниската цена през целия експлоатационен живот. По-ниската първоначална цена компенсира по-високите разходи за енергия и по-краткия интервал за поддръжка, като цената през целия експлоатационен живот обикновено е с 15-25% по-ниска от тази на лопатковата помпа за същия работен цикъл.

За приложения със средно налягане (175-210 бара) с непрекъснат работен цикъл, лопатковата помпа обикновено има най-ниската цена през целия експлоатационен живот. По-високата обемна ефективност компенсира по-високата първоначална цена, като цената през целия експлоатационен живот обикновено е с 10-20% по-ниска от тази на буталната помпа за същия работен цикъл.

За приложения с високо налягане (над 210 бара) с непрекъснат работен цикъл, буталната помпа обикновено има най-ниската цена през целия експлоатационен живот. Най-високата обемна ефективност компенсира най-високата първоначална цена, като цената през целия експлоатационен живот обикновено е с 20-30% по-ниска от тази на лопатковата помпа за същия работен цикъл при високо налягане.

Сравнение на интервалите за поддръжка: 5000 до 20 000 часа

Интервалът на поддръжка е структурната спецификация за планиране на живота на помпата, като всеки тип помпа изисква различен график за поддръжка. Класирането на интервалите за поддръжка се определя от механизма на износване, като всеки механизъм води до различна степен на износване.

Лопатковата помпа обикновено изисква подмяна на лопатките на 5000-10 000 часа, като върхът на лопатките е основният износващ се компонент. Подмяната на лопатките е събитие, свързано със структурна поддръжка, като подмяната изисква демонтаж на помпата и подмяна на комплекта лопатки. Цената за подмяна на лопатките обикновено е 20-35% от цената на новата помпа.

Зъбната помпа обикновено изисква смяна на лагера на 8 000-15 000 часа, като лагерът е основният износващ се компонент. Смяната на лагера е събитие, свързано със структурна поддръжка, като подмяната изисква демонтаж на помпата и подмяна на комплекта лагери. Цената за подмяна на лагера обикновено е 15-25% от цената на новата помпа.

Буталната помпа обикновено изисква сервизно обслужване на буталото и цилиндровия блок на 10 000-20 000 часа, като уплътнението на буталото и отворът на цилиндъра са основните износващи се компоненти. Сервизното обслужване на буталото е структурна поддръжка, като изисква разглобяване на помпата и подмяна на буталото/цилиндъра. Цената на сервиза на буталото обикновено е 25-40% от цената на новата помпа.

Три казуса от OEM програми и техният избор на помпа

Три казуса от OEM програми илюстрират как изборът на тип помпа, базиран на компромиса между четири параметъра, осигурява производителността на системата и оптимизация на разходите през целия жизнен цикъл.

Случай 1: Италиански производител на преси, превишен бюджет за шум от зъбна помпа, избор на лопаткова помпа. Първоначална спецификация: зъбна помпа за шумочувствителна преса. Резултат: 78-82 dB(A), надвишаване на спецификацията 72 dB(A). Решение: Лопаткова помпа Denison T6/T7. Резултат: 62-68 dB(A), отговаря на спецификацията. Урок: шумовият профил е структурната спецификация за приложението в работилницата.

Случай 2: Бразилска OEM машина за шприцване, бутална помпа с по-висока спецификация, лопаткова помпа със серво система. Първоначална спецификация: бутална помпа за машина за шприцване. Резултат: висока първоначална цена, никакво подобрение в ефективността. Решение: лопаткова помпа със серво система за пестене на енергия. Резултат: 30-50% намаление на енергията при по-ниска цена. Поука: буталната помпа е структурна спецификация само за приложения с високо налягане.

Случай 3: Норвежка морска система, бутална помпа за верига с високо налягане, оптимизирани разходи за целия експлоатационен живот. Първоначална спецификация: лопаткова помпа за морска хидравлична система при 280 бара. Резултат: лопатковата помпа не може да достигне 280 бара. Решение: бутална помпа за верига с високо налягане. Резултат: 25-30% намаление на разходите за целия експлоатационен живот при високо налягане. Урок: буталната помпа е структурната спецификация за приложение с високо налягане.

Общата нишка между трите програми: изборът на тип помпа, базиран на компромиса между четирите параметъра, е структурната спецификация за производителността на системата и разходите за целия експлоатационен живот. Програмите, които определят типа помпа въз основа на компромиса, получават системата, която отговаря на изискванията на приложението.

Източник на хидравлични помпи от Vicks Hydraulic

За проектантите на хидравлични системи, които доставят помпи от Vicks Hydraulic, разговорът за доставка трябва да обхване шест точки, преди да бъде окончателно избрана помпа.

1. Работно налягане: максималното работно налягане и непрекъснатото работно налягане, които определят типа на помпата (зъбна, лопаткова или бутална).
2. Дебит: необходимият дебит и вариацията на дебита, които определят работния обем и размера на помпата.
3. Спецификация на шума: границата на шума в точката на монтаж, която определя типа на помпата за приложения, чувствителни към шум.
4. Коефициент на запълване: профилът на коефициента на запълване (непрекъснат, периодичен, пиков), който определя изчисляването на разходите за целия жизнен цикъл.
5. Спецификация на флуида: видът и вискозитетът на хидравличната течност, които определят съвместимостта на помпата и ефективността ѝ.
6. Изискване за сертифициране: изискването за сертифициране за приложението (CCS, DNV, ABS, BV, LR за морски цели; CE за промишлени цели), което определя документацията за сертифициране.

TheПълна продуктова гама помпи Vicksобхваща избора на лопатка/зъбно колело/бутало.Пластинчати помпи Denison серия T6/T7е семейството структурни лопатки за високо налягане.Заявете оферта за избор на помпас изискваното налягане и дебит.

Често задавани въпроси