Kokie yra įvairių hidraulinių siurblių skirtumai?

Kaip slėgio keitimo mechanizmas nulemia skysčių siurblių tipus

Pastovus prieš kintamą slėgio keitimą: poveikis sistemos valdymui ir naudingumo koeficientui

Hidrauliniai siurbliai veikia pagal pastovų tūrį: jie tiesiog perkelia skystį uždarose erdvėse, kad sukurtų srautą. Pastovaus tūrio modeliai kiekviename apsisukime išstumia vienodą skysčio kiekį, todėl šie siurbliai puikiai tinka įrenginiams, kuriems reikia nuolatinio, be svyravimų srauto. Pavyzdžiui, juostinėms konvejerinėms linijoms ar paprastoms pakėlimo priemonėms, kur svarbiausia nuoseklumas. Šie siurbliai yra mechaniskai paprasti, todėl jų pradinė kaina dažniausiai žemesnė. Jų priežiūra taip pat paprastesnė, nes laikui bėgant susidėvi mažiau detalių. Be to, kai apkrova išlieka beveik nepakitusi kasdien, pastovaus tūrio siurbliai veikia patikimai ir nekelia operatoriams jokių sunkumų.

Skirtingai nuo pastovios našumo siurblių, kintamo našumo siurbliai keičia tiek skysčio, kurį jie perduoda, priklausomai nuo to, kiek jo iš tikrųjų reikia sistemai. Tai pasiekiama, pavyzdžiui, reguliuojamais posvyrio plokštumomis ašiniuose stūmokliniuose siurbliuose arba slėgio kompensavimo vožtuvais, kurie reaguoja į kintančias sąlygas. Kadangi šie siurbliai gali savarankiškai prisitaikyti, jie užtikrina geriau slėgio valdymą ir nešvaisto energijos, kai per sistemą teka per daug skysčio. Pag according to pramonės standartams, tokiems kaip ISO 4409 ir SAE J1210, sistemos, naudojančios kintamo našumo siurblius, apkrovos jutimo taikymuose veikia apie 25 %–40 % efektyviau. Tačiau yra ir kompromisai. Šie siurbliai kainuoja brangiau pradžioje ir reikalauja švaresnio hidraulinio skysčio, atitinkančio ISO 16/13 specifikacijas. Priežiūra taip pat tampa sudėtingesnė, nes technikams reikia specialaus mokymo, kad tinkamai su jais dirbtų. Renkantis tarp siurblių tipų dauguma inžinierių vertina, ar jų taikymui svarbiausia nuolatinė padavimo našta ir žemesnė pirkimo kaina, ar, priešingai, svarbiau energijos taupymas ir gebėjimas prisitaikyti prie kintančio slėgio.

Konstrukcinių sprendimų įtaka sraigtinėms, plokštelinėms ir stūmoklinėms hidraulinėms siurblims

Darbinio tūrio mechanika fundamentaliai formuoja siurblių architektūrą, našumo ribas ir pritaikymą konkrečioms aplikacijoms:

• Kabruo pompos naudoja susijungiančius išorinius arba vidinius sraigtus, kurie užfiksuoja ir perstumia skystį. Jų tvirta ir kompaktiška konstrukcija užtikrina patikimą veikimą žemoje kainoje, o tipinės slėgio ribos siekia ~250 bar (3600 PSI). Vidinės nutekėjimo srautai per sraigtų tarpus riboja tūrinį naudingumo koeficientą iki 80–85 % ilgalaikiu aukšto slėgio veikimu.

• Vane siurbliai veikia slydančiomis plokštelėmis, kurios juda išorėn elipsės formos kameroje siurblio korpuso viduje. Ši konstrukcija užtikrina šiems siurbliams žymiai lygesnį skysčio srautą lyginant su dantytųjų siurblių srautu, o išėjime mažiau pulsacijos. Veikdami vidutinio slėgio sąlygomis jie paprastai veikia su 85–90 procentų naudingumo koeficientu, t. y. gali išlaikyti slėgį iki apytiksliai 210 bar, kol prasideda naudingumo kritimas. Tačiau čia yra viena niuansas. Kadangi plokštelės labai glaudžiai prispaudžiamos prie statoriaus sienos, net mažiausi dalelės skysčioje gali sukelti problemas. Šie siurbliai reikalauja labai švaraus alyvos, atitinkančios skysčių švaros ISO standartus, pvz., 18/16/13. Jei neįdiegtos tinkamos filtravimo sistemos, komponentai dėl to susidėvi greičiau nei tikėtina, kas vėliau lemia brangius remontus.

• Ašinės stūmoklinės siurbliai veikia naudodami pirmyn ir atgal judančius stūmoklius, kuriuos valdo sukantis nuolydžio plokštės mechanizmas. Šie siurbliai gali pasiekti įspūdingus slėgius virš 400 bar, o dauguma modelių pasiekia apie 93 % tūrinį naudingumo koeficientą ir maždaug 95 % mechaninį naudingumo koeficientą. Tai, kas iš tikrųjų juos išskiria, yra puiki integracija su kintamojo tūrio sistemomis, todėl jie taip dažnai naudojami reikalaujančiose pritaikymo srityse tiek mobiliojoje, tiek pramonės technikoje. Galvokite apie sunkią statybinę techniką, pvz., ekskavatorius, arba gamybos įrengimus, tokius kaip injekcinio liejimo mašinos, kur greitas reakcijos laikas ir efektyvus energijos naudojimas yra svarbiausi. Ši našumo charakteristikų kombinacija padarė stūmoklinius siurblius praktiškai nepakeičiamus situacijose, kai reikia tikslaus hidraulinių sistemų valdymo.

Dažnai naudojamų hidraulinių siurblių našumo palyginimas

Pavarų siurbliai: kainos efektyvi paprastybė su slėgio ir tarnavimo trukmės apribojimais

Pavaros siurbliai dažniausiai yra pigiausias variantas, kai kalbama apie pradines sąnaudas, o taip pat jie yra gana paprasti montuoti lyginant su kitais hidrauliniais siurbliais. Dėl šių privalumų daugelis ūkininkų, statybininkų ir lengvųjų pramonės įrangos gamintojų labai pasikliauja pavaros siurblių technologija. Mažas jų matmenų plotas taip pat tinka siaurų erdvių sąlygoms, todėl juos dažnai galima rasti mobiliojoje įrangoje. Tačiau čia yra vienas svarbus niuansas. Dauguma pavaros siurblių negali veikti esant slėgiui, kuris viršytų 250 bar, nes tuomet prasideda jų gedimai. Kai šis ribinis slėgis ilgą laiką yra per didelis, vidinės nuotėkės tampa pastebimos, o tūrinė naudingumo koeficientas sumažėja iki maždaug 80–85 %, tuo pačiu abu pavaros ratukai ir jų korpusai dėvėjasi greičiau nei tikėtina. Kitas trūkumas – triukšmo lygis, kuris paprastai svyruoja nuo 75 iki 85 decibelų. Tai iš tiesų garsiau nei vamzdelių ar stūmoklinių siurblių triukšmas, todėl jie nėra geriausias pasirinkimas ten, kur reikalingas tylius veikimas – pavyzdžiui, gamyklose ar miesto aplinkoje naudojamose aptarnavimo transporto priemonėse.

Ventiliuojamieji siurbliai: sklandus veikimas ir vidutinė naudingumo našumas – tačiau jautrūs užteršimui

Palyginti su pavarų siurbliais, plokščiųjų siurbliai veikia daug tylesniai – nuo 65 iki 75 decibelų – ir užtikrina lygesnį srauto kiekį. Dėl to jie yra idealūs tokiose srityse kaip staklės ir pakavimo įranga, kur nuolatinis judėjimas yra kritinis. Veikdami vidutinio slėgio sąlygomis (apie 210 bar) šie siurbliai išlaiko įspūdingą tūrinę naudingumo naudingumą – apytiksliai 85–90 procentų. Tačiau yra ir trūkumų. Kadangi plokštelės per veikimą turi labai tiksliai išsikišti ir susitraukti, net nedidelės teršalų problemos tampa rimtos. Skysčio dalelės, didesnės nei 5 mikronai, gali realiai įbrėžti plokšteles arba pažeisti statoriaus komponentus, todėl naudingumas žymiai sumažėja – dažnai viršijant 15 procentų jau po tik 2000 valandų eksploatacijos. Sistemos valymas pagal ISO standarto 18/16/13 reikalavimus paprastai padidina bendras gyvavimo ciklo išlaidas 20–30 procentų daugiau nei pavarų siurblių sistemoms. Tai vyksta daugiausia todėl, kad filtrai turi būti keičiami dažniau, o numatyta techninė priežiūra reikalinga anksčiau, nei tikėtasi.

Stūmokliniai siurbliai: didelis slėgis, tikslus valdymas ir kintamojo tūrio išstumimo lankstumas

Stumdomieji siurbliai gali dirbti esant labai aukštam slėgiui – dažniausiai virš 400 bar, o jų mechaninė naudingumo našumas siekia apie 92 %, o tūrinis – apie 93 %. Srauto reguliavimas yra išskirtinis, ypač ašiniuose siurbliuose su reguliuojamais nuožulniais plokštumomis. Dėl to jie puikiai tinka sudėtingoms hidraulinėms sistemoms, kuriose naudojamos tokios technologijos kaip apkrovos jutikliai ar slėgio kompensacija. Tokios sistemos veikimo metu sunkiai apkraunamoje įrangoje (pvz., kasyklose ar statybvietėse, kur reguliariai siurbiamas betonas) sumažina energijos švaistymą maždaug 40 %. Nors pradinė kaina gali būti dvigubai ar net trigubai didesnė nei pavaros siurblių, stumdomieji siurbliai, tinkamai prižiūrimi, tarnauja žymiai ilgiau – kartais be didelių remontų veikia daugiau nei 10 000 darbo valandų. Be to, jų geriau atkuriamos energijos savybės paprastai reiškia ilgalaikius taupymus. Triukšmo lygis lieka pakankamai žemas – tarp 70 ir 80 decibelų, tačiau remontuojant juos turi dirbti tik kvalifikuoti technikai, turintys tinkamas įrankius. Todėl labai svarbu palaikyti gerus ryšius su originalios įrangos gamintojais, kad būtų užtikrinta nuolatinė techninė parama ir mokymų programos.

Pagrindiniai naudingumo ir patikimumo kompromisai hidrauliniuose siurbliuose

Tūrinis prieš mechaninį naudingumą įvairiose siurblių technologijose

Hidraulinių siurblių naudingumo koeficientas iš tikrųjų priklauso nuo dviejų pagrindinių veiksnių, veikiančių kartu: kiek faktiškai perpumpuojama skysčio palyginti su tuo, kiek turėtų būti perpumpuota (tūrinis naudingumo koeficientas, kuris mažėja dėl vidinių nutekėjimų), ir kaip gerai siurblys įvestosios galios energiją paverčia išvestosios galios energija (mechaninis naudingumo koeficientas, kurį veikia trintis ir slydimo reiškiniai). Dantytieji siurbliai mechaninio naudingumo koeficiento atžvilgiu pasiekia gana aukštus rodiklius – apie 85–90 procentų, nes jie turi labai mažai judančių detalių. Tačiau tūrinio naudingumo koeficiento atžvilgiu jie praranda apie 25 procentus, nes negalima išvengti tarpų tarp dantų ir siurblio korpuso. Plokšteliniai siurbliai visoje sistemoje pasiekia geriausią pusiausvyrą. Jų rotorius užtikrina apytiksliai 92 procentų mechaninį naudingumo koeficientą ir tūrinį nuostolį, neviršijantį 12 procentų, jei viskas lieka švaru ir stabilu. Stūmokliniai siurbliai yra tiesiog naudingumo koeficiento „auksinis standartas“. Dėl tiksliai apdirbtų detalių ir labai mažų vidinių tolerancijų jie gali pasiekti 95 procentų mechaninį naudingumo koeficientą ir daugiau kaip 93 procentų tūrinį naudingumo koeficientą. Tačiau tokio lygio našumas reikalauja labai geros skysčio filtracijos (apie ISO 16/13 standartą) ir pastovių darbo temperatūrų. Tačiau dauguma inžinierių pamiršta, kad visi šie įspūdingi skaičiai žlunga, kai temperatūra pakyla. Pagal ISO 11171 ir Parker Hannifin pramonės duomenis, kiekvieną kartą, kai temperatūra pakyla 10 °C virš 60 °C, siurblio tarnavimo trukmė sutrumpėja perpus. Daugiaklampės (daugiau nei vienos klampos) skysčių formulės stengiasi išlaikyti šią subtilią pusiausvyrą. Skystesni aliejai tikrai sumažina trintį, todėl pagerėja mechaninis naudingumo koeficientas, tačiau jie taip pat leidžia daugiau skysčio prasiskverbti pro sandarinimus, todėl tūrinis naudingumo koeficientas gali sumažėti net iki 30 procentų kai kuriuose atvejuose.

Triukšmas, šilumos generavimas ir techninės priežiūros reikalavimai pagal tipą

Eksploatacinis elgesys žymiai skiriasi tarp skirtingų siurblių šeimų – ne tik našumo, bet ir sąveikos su sistemos infrastruktūra bei techninės priežiūros protokolais požiūriu:

• Kabruo pompos sukuria 75–85 dB triukšmą ir vidutinį šilumos kiekį; jų ilgaamžiškumas leidžia keisti sandarinimo elementus kartą per metus daugumoje eksploatacijos režimų. Jie toleruoja ISO 20/18 skysčio švarumą – todėl yra atleidžiami lauko aptarnavimo sąlygomis.

• Lapeliniai siurbliai tuo tarpu yra tylesni (65–75 dB), tačiau dėl plokščių trinties ir statoriaus sąlyčio sukuria ~15 % daugiau šilumos nei panašaus našumo sraigtiniai siurbliai nominaliuoju slėgiu. Tai reikalauja ketvirtinės plokščių ir krumplinio žiedo nusidėvėjimo patikrinimų – taip pat griežto ISO 18/16/13 filtravimo laikymosi.

• Nors stūmokliniai siurbliai veikia visumai gerai, jie dažniausiai sukuria garsesnius triukšmus – apie 70–80 decibelų – ir veikdami maksimaliu našumu iš tikrųjų išsklaido apie 40 procentų daugiau šilumos nei pavaros siurbliai. Visos šios papildomos šilumos pašalinimas yra absoliučiai būtinas tinkamam veikimui. Tai reiškia, kad reikia turėti pakankamai didelius rezervuarus, įrengti patikimus aušinimo sistemas ir užtikrinti, kad skystis tekėtų teisingais keliais. Sistemoms, kurios veikia nuolat, kas du mėnesius tikrinti plokščių padėtį ir apžvelgti voštų plokštes tampa labai svarbiu techninės priežiūros darbu. Kai šie siurbliai reikalauja visiško remonto, juos tinkamai gali remontuoti tik originalių gamintojų sertifikuoti technikai. Taip pat montavimo procese būtina tiksliai laikytis griežtų sukimo momento nustatymų, nes neteisingas jų laikymasis vėliau gali sukelti rimtų našumo problemų.

Užterštumas išlieka visuotinė grėsmė: skysčio švarumas tiesiogiai lemia vidutinį laiką tarp gedimų (MTBF). Kaip patvirtino Bosch Rexroth 2022 m. lauko patikimumo ataskaita, palaikant ISO 16/13 švarumą, stūmoklinio siurblio MTBF padidėja 3,2 karto lyginant su ISO 20/18 – o plokštinio siurblio tarnavimo trukmė – daugiau kaip 5 kartus.

Tinkamo hidraulinio siurblio pasirinkimas jūsų taikomąjai programai

Optimalaus hidraulinio siurblio parinkimas reikalauja techninių galimybių pritaikymo realiomis sąlygomis – ne tik viršutinių techninių charakteristikų, bet ir to, kaip siurblys veikia visą savo tarnavimo laikotarpį. Įvertinkite šiuos penkis tarpusavyje susijusius veiksnius:

• Veiklos aplinka : Temperatūros kraštutinumai, aplinkos dulkių kiekis, drėgmė ir darbo ciklo intensyvumas nulemia reikiamą patikimumą. Stūmokliniai siurbliai gali išlaikyti žymiai sunkesnes sąlygas nei plokštiniai siurbliai, kurių siauros tarpai greitai blogėja nešvariose ar aukštos temperatūros sąlygose.

• Srauto našumas ir slėgio profilis : Apskaičiuokite didžiausia ir vidutinis paklausa – ne tik maksimalus PSI/galūninės srauto našumas (GPM). Žengiamieji siurbliai tinka nuolatiniam, žemam ar vidutiniam slėgiui (<250 bar); stūmokliniai siurbliai būtini kintamojo slėgio aukšto slėgio impulsams (>400 bar) arba kintamos paklausos sistemoms, naudojančioms apkrovos jutimo principą.

• Skysčių suderinamumas klampa, oksidacinė stabilumas ir priešdėlių, mažinančių dilimą, kiekis turi atitikti siurblio tipą. Žemos klampos skystis žengiamajame siurblyje gali pagerinti mechaninį naudingumą, tačiau padidinti nutekėjimą – netinkamas tepamumas gali sumažinti tūrinį naudingumą 15–20 % pleištiniuose ar stūmokliniuose siurbliuose.

• Našumo prioritetai energetiškai intensyvios operacijos labiausiai naudingumo gauna iš stūmoklinių siurblių aukšto mechaninio naudingumo (≥92 %) ir kintamojo tūrio lankstumo – net jei pradinė kaina yra aukštesnė. Taikymai, reikalaujantys kartotinio, tikslaus srauto (pvz., servovaldymo spaudimo įrenginiai), pirmenybę teikia tūriniam nuoseklumui, kuriame puikiai pasireiškia stūmokliniai ir gerai prižiūrimi pleištiniai siurbliai.

• Biudžetas ir viso gyvavimo ciklo kaštai pavaros siurbliai sumažina pradines sąnaudas, tačiau nuolatinės eksploatacijos sąlygomis jų remontai gali reikėti iki 3 kartus dažniau nei stūmoklinių siurblių. Įvertinkite filtravimo sistemos modernizavimą, aušintuvo parinkimą, technikų mokymą ir prastovų riziką – ypač kintamojo tūrio sistemose, kur netinkamas sureguliavimas panaikina energijos taupymo privalumus.

Galutinėje analizėje tinkamiausias siurblys nėra tas, kuris užtikrina aukščiausią slėgį arba žemiausias sąnaudas – tai tas siurblys, kurio tūrio keitimo mechanizmas, naudingumo koeficientas ir techninės priežiūros reikalavimai tiksliai atitinka jūsų sistemos veikimo ribas ir realias eksploatacijos sąlygas.

DUK

Koks yra pagrindinis skirtumas tarp pastoviojo ir kintamojo tūrio hidraulinių siurblių?

Pastoviojo tūrio hidraulinis siurblys per vieną ciklą tiekia pastovų skysčio kiekį nepriklausomai nuo sistemos poreikių. Priešingai, kintamojo tūrio siurblys gali reguliuoti tiekiamą skysčio kiekį priklausomai nuo sistemos poreikių, todėl pasiekiamas geresnis naudingumo koeficientas ir didesnė adaptabilumas.

Kodėl stūmokliniai siurbliai yra pageidaujami aukšto slėgio taikymuose?

Stūmokliniai siurbliai gali veikti esant aukštam slėgiui, dažnai viršijančiam 400 bar, todėl jie yra idealūs reikalaukantiems taikymams.

Kaip skysčio užterštumas veikia plokščiųjų siurblių veikimą?

Plokščiųjų siurbliai ypač jautrūs skysčio užterštumui. Net mažiausi dalelės gali sukelti siurblio vidinių detalių nusidėvėjimą, kuris sumažina naudingumo koeficientą ir padidina techninės priežiūros išlaidas.

Kokie yra skirtingų hidraulinių siurblių triukšmo lygiai?

Dantų siurbliai paprastai yra triukšmingiausi, sukurdami triukšmą nuo 75 iki 85 decibelų, tuo tarpu plokščiųjų siurbliai veikia tylesniai – nuo 65 iki 75 decibelų. Stūmokliniai siurbliai yra vidutinio triukšmo – nuo 70 iki 80 decibelų.