Лопастной насос, шестеренчатый насос и поршневой насос: сравнение эффективности, шума и стоимости.

Большинство проектировщиков гидравлических систем выбирают тип насоса, исходя из требований к расходу и давлению, не понимая структурных различий между лопастными, шестеренчатыми и поршневыми насосами. В результате получается схема закупок, при которой проектировщик выбирает шестеренчатый насос для применения, чувствительного к шуму, и уровень шума системы превышает заявленные параметры, или выбирает поршневой насос для применения при низком давлении, и первоначальные затраты оказываются неоправданно высокими. Решение заключается в выборе типа насоса на этапе проектирования системы, исходя из компромисса между четырьмя параметрами (эффективность, шум, давление, стоимость).

ОнПолный ассортимент насосной продукции VicksРассматривается выбор лопаток/шестерен/поршней.Лопастные насосы Denison серии T6/T7Это семейство конструкционных лопаток высокого давления.Запросите ценовое предложение по выбору насоса.с учетом требований к давлению и расходу.

Ниже представлены четырехпараметрические компромиссы, сравнение структурного шума, рейтинг объемной эффективности и три примера из практики программ OEM-производителей, которые определяют структурные характеристики для выбора гидравлического насоса.

Однонасосная система серии Т7, лопастной насос высокого давления Т7B — конструктивные характеристики гидравлической системы среднего давления с низким уровнем шума.Посмотреть серию T6/T7 →

Итальянский производитель прессового оборудования, чьи технические характеристики шестеренчатого насоса полностью перевесили бюджет на шумоподавление.

В середине 2024 года к нам обратился итальянский производитель промышленных прессов после того, как их предыдущий поставщик гидравлического оборудования указал шестеренчатый насос для пресса, чувствительного к уровню шума. Для установки пресса в цехе требовался уровень шума ниже 72 дБ(А) на расстоянии 1 метра. Шестеренчатый насос работал с уровнем шума 78-82 дБ(А) в той же точке измерения, превышая допустимый уровень шума в цехе на 6-10 дБ(А) и вызвав жалобу заказчика на шум, которую пришлось компенсировать производителю прессов. Шестимесячный производственный цикл пришлось перенастроить на лопастной насос, соответствующий требованиям по уровню шума, при этом производитель прессов взял на себя расходы по смене поставщика и задержке производства.

Первопричиной стало несоответствие типа насоса требованиям спецификации и анализа шума. Шестеренчатый насос является самым дешевым вариантом, но зацепление зубьев шестерни создает шумовой профиль, превышающий требования спецификации для чувствительных к шуму применений. **Выбор шестеренчатого насоса был конструктивно несовместим с пределом шума в цехе в 72 дБ(А), при этом уровень шума превышал спецификацию на 6-10 дБ(А), а жалоба на шум была вызвана выявленным конструктивным несоответствием**.

Решение заключалось в выборе лопастного насоса [Vicks Denison серии T6/T7](https://www.vickshydraulic.com/products/pump/t6t7-series/) с учетом характеристик шума, задокументированных на этапе проектирования системы. Новая спецификация включает тип насоса (лопастной), характеристики шума (62-68 дБ(А) на расстоянии 1 метра), рабочее давление (175 бар в непрерывном режиме) и объемный КПД (94% при номинальном давлении). **Новая закупка позволила получить прессовую систему, соответствующую требованиям по уровню шума, а выбор лопастного насоса устранил пробел в шумовых характеристиках, который оставался незамеченным при выборе шестеренчатого насоса.**

Из этого сценария следует структурный вывод: спецификация типа насоса должна включать анализ профиля шума, а не только требования к расходу и давлению. Программы, в которых тип насоса указывается без анализа шума, сталкиваются с жалобами на шум, которые можно было бы предотвратить с помощью анализа шума.

Рейтинг объемной эффективности: Поршень > Лопатка > Шестерня

Объемный КПД — это структурная характеристика энергоэффективности насоса. Стандарты энергоэффективности гидравлических систем опубликованы в стандарте ISO 4419. Поршневой насос имеет самый высокий объемный КПД, лопастной насос — высокий объемный КПД, а шестеренчатый насос — самый низкий объемный КПД.

Поршневой насос достигает наивысшей объемной эффективности (95-98% при номинальном давлении) благодаря закрытой геометрии цилиндра. Единственным путем утечки является поршневое уплотнение, которое изготовлено с высокой точностью для минимизации утечек. Высокая объемная эффективность является конструктивным требованием для применения в системах высокого давления и с высокой интенсивностью работы.

Лопастной насос обеспечивает высокую объемную эффективность (90-96% при номинальном давлении) благодаря геометрии наконечника лопатки и кулачкового кольца. Уплотнение наконечника лопатки является основным путем утечки, при этом наконечник лопатки изготовлен с высокой точностью, а кулачковое кольцо отшлифовано с высокой точностью для минимизации утечек. Высокая объемная эффективность является конструктивным требованием для применения в системах среднего давления с низким уровнем шума.

Шестеренчатый насос имеет самый низкий объемный КПД (85-92% при номинальном давлении) из-за утечек через зубья шестерни. Линия контакта зубьев шестерни является основным путем утечки, при этом шестерня, изготовленная с высокой точностью для минимизации утечек, не может обеспечить такую ​​же точность, как поршневое или лопастное уплотнение. Низкий объемный КПД обусловлен конструктивными особенностями низконапорного и недорогого применения.

Сравнение шумовых характеристик: лопастной насос лидирует с показателем 60-72 дБ(А).

Профиль шума представляет собой конструктивную спецификацию для применения в условиях, чувствительных к шуму. Стандарты измерения шума гидравлических насосов опубликованы в стандарте ISO 4419 по измерению шума гидравлических систем. Ранжирование профиля шума определяется механизмом перемещения, при этом каждый механизм создает характерную частоту и амплитуду шума.

Сравнение шумовых характеристик показывает, что лопастной насос имеет структурное преимущество для применения в условиях, чувствительных к шуму, в то время как шестеренчатый и поршневой насосы имеют постепенно более высокие шумовые характеристики из-за механизмов зацепления и ударов. Шумовой профиль является структурной спецификацией, соответствующей условиям эксплуатации.

Диапазон рабочего давления: поршень до 700+ бар

Диапазон рабочего давления — это конструктивная спецификация, определяющая допустимое давление в гидравлической системе, при этом поршневой насос обеспечивает самое высокое рабочее давление среди трех типов насосов. Ранжирование по рабочему давлению определяется геометрией корпуса, выдерживающего различное максимальное давление.

Поршневой насос обеспечивает максимальное рабочее давление (обычно до 350-450 бар, а промышленные поршневые насосы — до 700+ бар) благодаря закрытой геометрии цилиндра. Единственными каналами для удержания давления являются поршневое уплотнение и клапанная пластина, при этом цилиндр имеет прецизионную обработку, а поршневое уплотнение рассчитано на высокое давление. Высокое рабочее давление является конструктивным требованием для применения в системах высокого давления и высокой удельной мощности.

Лопастной насос обеспечивает среднее рабочее давление (обычно до 175-210 бар для лопастных насосов высокого давления, таких как серия Denison T6/T7) благодаря геометрии наконечника лопатки и кулачкового кольца. Наконечник лопатки является основным каналом удержания давления, при этом давление на наконечнике сбалансировано, а кулачковое кольцо прецизионно отшлифовано. Среднее рабочее давление — это конструктивное требование для применения в системах среднего давления.

Шестеренчатый насос обеспечивает минимальное рабочее давление (обычно до 100-175 бар, а насосы высокого давления — до 250 бар) благодаря удержанию давления зубьями шестерни. Линия контакта зубьев шестерни является основным путем удержания давления, при этом шестерня обеспечивает баланс давления, а корпус рассчитан на высокое давление. Более низкое рабочее давление является конструктивным требованием для применения в системах низкого давления.

Анализ затрат за весь срок службы: решающее значение имеет режим работы

Анализ стоимости за весь срок службы является структурной спецификацией для выбора насоса. Стандарты надежности промышленного оборудования и прогнозирования срока службы опубликованы в рамках стандарта ISO 12100 «Безопасность оборудования и надежность». Ранжирование стоимости за весь срок службы зависит от режима работы, при этом для каждого режима работы предпочтение отдается определенному типу насоса.

Для применений с низким давлением (ниже 175 бар) и непрерывным рабочим циклом шестеренчатый насос обычно имеет наименьшую стоимость за весь срок службы. Более низкая первоначальная стоимость компенсирует более высокие затраты на электроэнергию и меньший интервал технического обслуживания, при этом стоимость за весь срок службы обычно на 15-25% ниже, чем у лопастного насоса при том же рабочем цикле.

Для применений со средним давлением (175-210 бар) и непрерывным рабочим циклом лопастной насос обычно имеет наименьшую стоимость за весь срок службы. Более высокая объемная эффективность компенсирует более высокую первоначальную стоимость, при этом стоимость за весь срок службы обычно на 10-20% ниже, чем у поршневого насоса при том же рабочем цикле.

Для применений с высоким давлением (выше 210 бар) и непрерывным рабочим циклом поршневой насос обычно имеет наименьшую стоимость за весь срок службы. Наибольшая объемная эффективность компенсирует наибольшую первоначальную стоимость, при этом стоимость за весь срок службы обычно на 20-30% ниже, чем у лопастного насоса при том же рабочем цикле и высоком давлении.

Сравнение интервалов технического обслуживания: от 5000 до 20000 часов.

Интервал технического обслуживания — это структурная спецификация для планирования срока службы насоса, при этом для каждого типа насоса требуется свой график технического обслуживания. Ранжирование интервалов технического обслуживания определяется механизмом износа, причем каждый механизм приводит к различной скорости износа.

Обычно лопасти лопастного насоса требуют замены через 5000-10000 часов работы, при этом основной изнашиваемой деталью является кончик лопасти. Замена лопастей является частью планового технического обслуживания, требующим разборки насоса и замены комплекта лопастей. Стоимость замены лопастей обычно составляет 20-35% от стоимости нового насоса.

Обычно подшипники шестеренчатого насоса требуют замены через 8000-15000 часов работы, при этом подшипник является основным изнашиваемым компонентом. Замена подшипников является частью планового технического обслуживания, требующим разборки насоса и замены комплекта подшипников. Стоимость замены подшипников обычно составляет 15-25% от стоимости нового насоса.

Как правило, поршневой насос требует обслуживания поршня и блока цилиндров каждые 10 000–20 000 часов, при этом основными изнашивающимися компонентами являются уплотнение поршня и цилиндр. Обслуживание поршня представляет собой структурное техническое обслуживание, требующее разборки насоса и замены поршня/цилиндра. Стоимость обслуживания поршня обычно составляет 25–40% от стоимости нового насоса.

Три примера успешного участия производителей оригинального оборудования (OEM) в программе и их выбор насосов.

Три примера из практики программ OEM-производителей иллюстрируют, как выбор типа насоса на основе компромисса между четырьмя параметрами обеспечивает оптимизацию производительности системы и стоимости в течение всего срока службы.

Пример 1: Итальянский производитель прессов, превышен допустимый уровень шума шестеренчатого насоса, выбран лопастной насос. Первоначальная спецификация: шестеренчатый насос для пресса, чувствительного к шуму. Результат: 78-82 дБ(А), превышение спецификации 72 дБ(А). Решение: лопастной насос Denison T6/T7. Итог: 62-68 дБ(А), соответствует спецификации. Вывод: шумовой профиль соответствует конструктивным требованиям для применения в цехе.

Пример 2: Бразильский OEM-производитель термопластавтоматов, поршневой насос с избыточными характеристиками, лопастной насос с сервосистемой. Первоначальная спецификация: поршневой насос для термопластавтомата. Результат: высокая первоначальная стоимость, отсутствие повышения эффективности. Решение: лопастной насос с сервосистемой для экономии энергии. Итог: снижение энергопотребления на 30-50% при более низкой стоимости. Вывод: поршневой насос имеет конструктивную спецификацию, подходящую только для работы под высоким давлением.

Пример 3: Норвежская морская гидравлическая система, поршневой насос для контура высокого давления, оптимизация стоимости за весь срок службы. Первоначальная спецификация: лопастной насос для морской гидравлической системы при давлении 280 бар. Результат: лопастной насос не может достичь давления 280 бар. Решение: поршневой насос для контура высокого давления. Итог: снижение стоимости за весь срок службы на 25-30% при высоком давлении. Вывод: поршневой насос — это конструктивное решение для применения в системах высокого давления.

Общим моментом для всех трех программ является выбор типа насоса на основе компромисса между четырьмя параметрами: структурные характеристики системы, ее производительность и стоимость за весь срок службы. Программы, в которых тип насоса определяется на основе этого компромисса, получают систему, соответствующую требованиям конкретного применения.

Поставка гидравлических насосов от Vicks Hydraulic

Для проектировщиков гидравлических систем, закупающих насосы у компании Vicks Hydraulic, обсуждение закупок должно включать шесть пунктов, прежде чем выбор насоса будет окончательно определен.

1. Рабочее давление: максимальное рабочее давление и постоянное рабочее давление, которые определяют тип насоса (шестеренчатый, лопастной или поршневой).
2. Расход: требуемый расход и изменение расхода, которые определяют объем и размер насоса.
3. Технические характеристики шума: предельный уровень шума в точке установки, определяющий тип насоса для применений, чувствительных к шуму.
4. Рабочий цикл: профиль рабочего цикла (непрерывный, прерывистый, пиковый), определяющий расчет стоимости за весь срок службы.
5. Технические характеристики жидкости: тип и вязкость гидравлической жидкости, которые определяют совместимость насоса и его эффективность.
6. Требования к сертификации: требования к сертификации для конкретного применения (CCS, DNV, ABS, BV, LR для морского применения; CE для промышленного применения), которые определяют перечень сертификационной документации.

ОнПолный ассортимент насосной продукции VicksРассматривается выбор лопаток/шестерен/поршней.Лопастные насосы Denison серии T6/T7Это семейство конструкционных лопаток высокого давления.Запросите ценовое предложение по выбору насоса.с учетом требований к давлению и расходу.

Часто задаваемые вопросы