Пластинчастий насос проти шестеренного насоса проти поршневого насоса: порівняння ефективності, шуму та вартості

Більшість розробників гідравлічних систем визначають тип насоса на основі вимог до потоку та тиску, не розуміючи структурної різниці між лопатевим, шестеренним та поршневим насосами. Результатом є схема закупівель, коли розробник визначає шестеренний насос для застосування, чутливого до шуму, а шум системи перевищує зазначений, або ж визначає поршневий насос для застосування низького тиску, а початкова вартість є надмірно високою. Вирішення полягає у визначенні типу насоса на основі компромісу за чотирма параметрами (ефективність, шум, тиск, вартість) на етапі проектування системи.

TheПовний асортимент насосів Vicksохоплює вибір лопаті/шестерні/поршня.Лопатеві насоси Denison серії T6/T7є сімейством структурних лопатевих генераторів високого тиску.Запит цінової пропозиції на вибір насосаз вимогами щодо тиску та потоку.

Компроміс чотирьох параметрів, порівняння структурного шуму, рейтинг об'ємної ефективності та три тематичні дослідження програми OEM, наведені нижче, є структурними специфікаціями для вибору гідравлічного насоса.

Одинарні насоси серії T7 Пластинчастий насос високого тиску T7B — конструктивна специфікація для малошумної гідравлічної системи середнього тиску.Переглянути серію T6/T7 →

Італійський виробник прес-пресів, чия специфікація шестерного насоса знищила шум Бюджет

Італійський виробник промислових пресів звернувся до нас у середині 2024 року після того, як їхній попередній постачальник гідравлічної системи вказав шестеренний насос для застосування в пресі, чутливому до шуму, при цьому встановлення преса в цеховому середовищі вимагало рівня шуму нижче 72 дБ(А) на відстані 1 метр. Шестеренний насос працював на рівні 78-82 дБ(А) в тій самій точці вимірювання, перевищуючи норму шуму в цеху на 6-10 дБ(А), що викликало скаргу клієнта щодо шуму, яку виробник преса мав врахувати. 6-місячний виробничий цикл довелося перезавантажити лопатевим насосом, який відповідав нормі шуму, при цьому виробник преса взяв на себе витрати на зміну постачальника та затримку виробництва.

Основною причиною була специфікація типу насоса без аналізу шуму. Шестеренчастий насос є найдешевшим насосом, але зачеплення зубів шестерень створює шумовий профіль, який перевищує специфікацію для чутливого до шуму застосування. **Вибір шестеренчастого насоса був конструктивно несумісним з граничним рівнем шуму в цеху 72 дБ(А), при цьому шум перевищував специфікацію на 6-10 дБ(А), а скарга на шум полягала в виявленій конструктивній невідповідності**.

Виправлення полягало у визначенні [лопатевого насоса Vicks Denison серії T6/T7](https://www.vickshydraulic.com/products/pump/t6t7-series/) із задокументованим профілем шуму на етапі проектування системи. Нова специфікація включає тип насоса (лопатевий), профіль шуму (62-68 дБ(A) на відстані 1 метр), робочий тиск (175 бар безперервно) та об'ємний ККД (94% за номінального тиску). **Нова закупівля забезпечила доставку пресової системи відповідно до специфікації шуму, при цьому вибір лопатевого насоса усунув шумовий пробіл, який залишився відкритим через специфікацію шестеренного насоса**.

Структурний висновок з цього сценарію: специфікація типу насоса повинна включати аналіз профілю шуму, а не лише вимоги до витрати та тиску. Програми, які визначають тип насоса без аналізу шуму, стикаються зі скаргами на шум, яких можна було б уникнути за допомогою аналізу шуму.

Рейтинг об'ємної ефективності: поршень > лопатка > шестерня

Об'ємний ККД – це структурна специфікація енергоефективності насоса. Стандарти енергоефективності гідравлічних систем живлення опубліковані у стандартах енергоефективності гідравлічних систем живлення ISO 4419. Поршневий насос має найвищий об'ємний ККД, лопатевий насос має високий об'ємний ККД, а шестерний насос має найнижчий об'ємний ККД.

Поршневий насос досягає найвищого об'ємного ККД (95-98% за номінального тиску) завдяки закритій геометрії отвору циліндра. Ущільнення поршня є єдиним шляхом витоку, причому ущільнення поршня виготовлено точно для мінімізації витоку. Високий об'ємний ККД є конструктивною характеристикою для застосування під високим тиском та високим робочим циклом.

Лопатевий насос досягає високого об'ємного ККД (90-96% за номінального тиску) завдяки геометрії кінчика лопаті та кулачкового кільця. Ущільнення кінчика лопаті є основним шляхом витоку, при цьому кінчик лопаті прецизійно оброблений, а кулачкове кільце прецизійно шліфоване для мінімізації витоку. Високий об'ємний ККД є конструктивною характеристикою для низькошумного застосування середнього тиску.

Шестеренчастий насос має найнижчий об'ємний ККД (85-92% за номінального тиску) через витік між шестернею та зубом. Лінія контакту між шестернею та зубом є основним шляхом витоку, при цьому шестерня оброблена прецизійно для мінімізації витоку, але не може зрівнятися з точністю ущільнення поршня або лопаті. Нижчий об'ємний ККД є конструктивною характеристикою для низькотискного та недорогого застосування.

Порівняння шумового профілю: лопатевий насос випереджає роботу на рівні 60-72 дБ(А)

Профіль шуму – це структурна специфікація для застосування, чутливого до шуму. Стандарти вимірювання шуму гідравлічного насоса опубліковані у стандарті ISO 4419 щодо вимірювання шуму гідравлічної рідини. Рейтинг профілю шуму визначається механізмом переміщення, причому кожен механізм створює характерну частоту та амплітуду шуму.

Порівняння профілів шуму показує, що лопатевий насос має структурну перевагу для застосування, чутливого до шуму, тоді як шестерний насос і поршневий насос мають поступово вищі профілі шуму через механізми зачеплення та удару. Профіль шуму є структурною специфікацією для узгодження з середовищем застосування.

Робочий діапазон тиску: поршень до 700+ бар

Діапазон робочого тиску – це структурна специфікація гідравлічної системи, яка визначає тиск, що витримує, при цьому поршневий насос досягає найвищого робочого тиску серед трьох типів насосів. Рейтинг робочого тиску визначається геометрією стримування тиску, причому кожна геометрія підтримує різний максимальний тиск.

Поршневий насос досягає найвищого робочого тиску (зазвичай до 350-450 бар, а промислові поршневі насоси - до 700+ бар) завдяки закритій геометрії отвору циліндра. Ущільнення поршня та портальна пластина є єдиними шляхами стримування тиску, при цьому отвір циліндра виготовлено з високої точності, а ущільнення поршня розраховане на високий тиск. Високий робочий тиск є конструктивною специфікацією для застосування з високим тиском та високою щільністю потужності.

Пластинчастий насос досягає середнього робочого тиску (зазвичай до 175-210 бар для пластинчастих насосів високого тиску, таких як серія Denison T6/T7) завдяки геометрії кінчика лопаті та кулачкового кільця. Кінчик лопаті є основним шляхом стримування тиску, при цьому кінчик лопаті збалансований під тиском, а кулачкове кільце прецизійно шліфоване. Середній робочий тиск є конструктивною специфікацією для застосування середнього тиску.

Шестеренчастий насос досягає найнижчого робочого тиску (зазвичай до 100-175 бар, а шестеренчасті насоси високого тиску - до 250 бар) завдяки стримуванню тиску між шестернею та зубчастою передачею. Лінія контакту між шестернею та зубчастою передачею є основним шляхом стримування тиску, при цьому тиск у шестерні збалансований, а корпус розрахований на високий тиск. Нижчий робочий тиск є конструктивною специфікацією для застосування з низьким тиском.

Аналіз вартості протягом життєвого циклу: вирішує робочий цикл

Аналіз вартості терміну служби є структурною специфікацією для вибору насоса. Стандарти надійності промислового обладнання та прогнозування терміну служби опубліковані у стандартах безпеки машин ISO 12100. Рейтинг вартості терміну служби залежить від робочого циклу, причому кожен робочий цикл надає перевагу різному типу насоса.

Для застосувань низького тиску (нижче 175 бар) з безперервним робочим циклом шестерний насос зазвичай має найнижчу вартість протягом терміну служби. Нижча початкова вартість компенсує вищі витрати на енергію та коротший інтервал технічного обслуговування, причому вартість протягом терміну служби зазвичай на 15-25% нижча, ніж у лопатевого насоса за того ж робочого циклу.

Для застосувань середнього тиску (175-210 бар) з безперервним робочим циклом лопатевий насос зазвичай має найнижчу вартість протягом терміну служби. Вищий об'ємний ККД компенсує вищу початкову вартість, причому вартість протягом терміну служби зазвичай на 10-20% нижча, ніж у поршневого насоса за того ж робочого циклу.

Для застосувань високого тиску (понад 210 бар) з безперервним робочим циклом поршневий насос зазвичай має найнижчу вартість протягом терміну служби. Найвищий об'ємний ККД компенсує найвищу початкову вартість, причому вартість протягом терміну служби зазвичай на 20-30% нижча, ніж у лопатевого насоса за того ж робочого циклу при високому тиску.

Порівняння інтервалів технічного обслуговування: від 5000 до 20 000 годин

Інтервал технічного обслуговування – це структурна специфікація для планування терміну служби насоса, причому кожен тип насоса вимагає різного графіка технічного обслуговування. Рейтинг інтервалів технічного обслуговування визначається механізмом зносу, причому кожен механізм створює різну швидкість зносу.

Лопатевий насос зазвичай потребує заміни лопатей через 5000-10 000 годин роботи, причому кінчик лопаті є основним зношуваним компонентом. Заміна лопаті є частиною структурного технічного обслуговування, що вимагає розбирання насоса та заміни комплекту лопатей. Вартість заміни лопаті зазвичай становить 20-35% від вартості нового насоса.

Шестеренчастий насос зазвичай потребує заміни підшипника через 8000-15000 годин, причому підшипник є основним компонентом, що зношується. Заміна підшипника є заходом структурного технічного обслуговування, що вимагає розбирання насоса та заміни комплекту підшипників. Вартість заміни підшипника зазвичай становить 15-25% від вартості нового насоса.

Поршневий насос зазвичай потребує обслуговування поршня та блоку циліндрів через 10 000–20 000 годин, причому основними зношуваними компонентами є ущільнення поршня та отвір циліндра. Обслуговування поршня – це структурне технічне обслуговування, яке вимагає розбирання насоса та заміни поршня/циліндра. Вартість обслуговування поршня зазвичай становить 25–40% від вартості нового насоса.

Три тематичні дослідження програми OEM та вибір насоса для них

Три тематичні дослідження програми OEM ілюструють, як вибір типу насоса на основі компромісу чотирьох параметрів забезпечує продуктивність системи та оптимізацію витрат протягом терміну служби.

Випадок 1: Італійський виробник прес-верстачів, перевищення бюджету на рівень шуму шестерного насоса, вибір лопатевого насоса. Початкова специфікація: шестерний насос для шумочутливого прес-верстача. Результат: 78-82 дБ(А), що перевищує специфікацію 72 дБ(А). Виправлення: лопатевий насос Denison T6/T7. Результат: 62-68 дБ(А), що відповідає специфікації. Урок: шумовий профіль – це структурна специфікація для застосування в майстерні.

Випадок 2: Бразильський виробник оригінального обладнання для лиття під тиском, поршневий насос завищеної якості, пластинчастий насос із сервосистемою. Початкова специфікація: поршневий насос для лиття під тиском. Результат: висока початкова вартість, відсутність підвищення ефективності. Виправлення: пластинчастий насос із сервосистемою для енергозбереження. Підсумок: зниження енергоспоживання на 30-50% за меншої вартості. Урок: поршневий насос є конструктивною специфікацією лише для застосування під високим тиском.

Випадок 3: Норвезька морська система, поршневий насос для контуру високого тиску, оптимізовані витрати протягом терміну служби. Початкова специфікація: пластинчастий насос для морської гідравлічної системи на 280 бар. Результат: пластинчастий насос не може досягти 280 бар. Виправлення: поршневий насос для контуру високого тиску. Результат: зниження витрат протягом терміну служби на 25-30% при високому тиску. Урок: поршневий насос є структурною специфікацією для застосування високого тиску.

Спільною рисою всіх трьох програм є те, що вибір типу насоса на основі компромісу між чотирма параметрами – це структурна специфікація для продуктивності системи та вартості протягом терміну служби. Програми, які визначають тип насоса на основі компромісу, отримують систему, що відповідає вимогам застосування.

Постачання гідравлічних насосів від Vicks Hydraulic

Для проектувальників гідравлічних систем, які шукають насоси у Vicks Hydraulic, обговорення закупівель повинно охоплювати шість пунктів, перш ніж вибір насоса буде остаточно визначено.

1. Робочий тиск: максимальний робочий тиск і постійний робочий тиск, що визначають тип насоса (шестеренчастий, лопатевий або поршневий).
2. Швидкість потоку: необхідна швидкість потоку та її варіація, що визначають робочий об'єм та розмір насоса.
3. Специфікація шуму: граничний рівень шуму в точці встановлення, який визначає тип насоса для застосувань, чутливих до шуму.
4. Робочий цикл: профіль робочого циклу (безперервний, періодичний, піковий), який визначає розрахунок вартості протягом життєвого циклу.
5. Специфікація рідини: тип та в'язкість гідравлічної рідини, що визначають сумісність насоса та його ефективність.
6. Вимога сертифікації: вимога сертифікації для застосування (CCS, DNV, ABS, BV, LR для морського транспорту; CE для промислового), яка визначає документацію сертифікації.

TheПовний асортимент насосів Vicksохоплює вибір лопаті/шестерні/поршня.Лопатеві насоси Denison серії T6/T7є сімейством структурних лопатевих генераторів високого тиску.Запит цінової пропозиції на вибір насосаз вимогами щодо тиску та потоку.

Часті запитання