Монтаж и обслуживание гидравлических насосов: советы эксперта

Важнейшим условием оптимальной работы и срока службы гидравлического насоса является свободное и полное заполнение его насосных камер при всасывании. Поэтому, если вы в первую очередь заботитесь о максимальном сроке службы насоса (а так и должно быть), то следует избегать всего, что затрудняет свободное и полное заполнение камер насоса.

Всасывающие сетчатые фильтры и большинство других форм фильтрации на входе являются распространенным виновником. За редким исключением, всасывающему сетчатому фильтру не место в правильно спроектированной и правильно обслуживаемой гидравлической системе.

Но когда вы занимаете позицию против большинства, найдется много тех, кто с вами не согласится. Поэтому я регулярно слышу возражения от людей, которые считают необходимым объяснить мне, почему их гидравлическая система устроена иначе и почему у них нет другого выбора, кроме как использовать это устройство, убивающее насос.

Я предпочитаю не обсуждать этот вопрос с людьми, которые убедили себя в достоинствах всасывающих сетчатых фильтров или, в некоторых случаях, используют их в качестве замены правильной конструкции. Вместо этого я отсылаю их к рекомендациям производителя насоса. Вот выдержка из руководства Rexroth Hydraulics, датированного 1979 годом:

«Преимущества фильтрации на всасывании сильно перевешиваются недостатком, связанным с падением давления, создаваемым этим элементом. <...> Любое преимущество, которое дает всасывающий фильтр, предотвращая попадание загрязнений в насос, компенсируется возможностью повреждения насоса из-за кавитации. <...>

«Еще одним существенным недостатком всасывающего сетчатого фильтра является то, что он расположен внутри масляного резервуара, что делает его неудобным для обслуживания. Именно по этой причине многие всасывающие сетчатые фильтры в гидравлических системах остаются необслуживаемыми, пока не забьют насос и не вызовут кавитационное повреждение. <...> Из-за этих недостатков <...> фильтрация на входе в насос специально не рекомендуется».

О гидравлической промышленности хорошо говорит тот факт, что этот совет 30-летней давности от ведущего производителя гидравлических насосов до сих пор широко игнорируется. Но всасывающий сетчатый фильтр — это не единственное «встроенное» препятствие для свободного и полного заполнения насоса. Еще одним препятствием является установка насоса над баком или, точнее, над минимальным уровнем масла. Другими словами, насос «поднимает» масло в свое всасывающее отверстие.

Утвержденный и максимальный срок службы

По мнению большинства производителей, установка насоса выше минимального уровня масла является одобренным монтажным положением для многих конструкций насосов. «Одобрено» означает, что производитель разрешает это делать. Но одобренное положение не означает, что оно обеспечивает максимальный срок службы насоса. Это потому, что если заставить насос поднимать масло, то все будет наоборот. Это особенно верно для поршневых и лопастных насосов, которые в силу своей конструкции плохо справляются с силами, вызванными вакуумом.

Условия на входе насоса также влияют на шум и тепловую нагрузку. При воздействии атмосферного давления при комнатной температуре минеральное гидравлическое масло содержит от 6 до 12 процентов растворенного воздуха по объему. Если давление на масло снижается до уровня ниже атмосферного - из-за ограничения на входе в насос или требуемого подъема - этот воздух расширяется и составляет большую часть объема.

Эти расширяющиеся пузырьки газа на входе в насос схлопываются, когда насосная камера подвергается воздействию давления в системе (газовая кавитация). Результатом является выделение тепла и шум. Чем больше воздушный пузырек, тем выше уровень шума и тепловыделение. Если абсолютное давление на входе в насос продолжает падать (повышение вакуума), масло может начать переходить из жидкого состояния в газообразное - так называемая паровая кавитация.

По этим причинам идеальным состоянием на входе насоса является 100-процентный наддув. Это означает, что в идеале нужно, чтобы на входе насоса был наддув при любых рабочих условиях.

Необходимость затопленного впускного отверстия

Хотя наддув на входе насоса в большинстве случаев нецелесообразен, практически нет оправдания тому, что вход не должен быть затоплен. Затопленный вход означает наличие напора масла над насосом. Другими словами, насос установлен таким образом, что его впускное отверстие находится ниже минимального уровня масла (рис. 1).

В случае промышленных силовых установок это исключает установку насоса на верхней части бака (рис. 2). И в большинстве случаев это исключает установку насоса внутри резервуара — с вертикально установленным электродвигателем (рис. 3) — если только насос не погружен на глубину, при которой его впускное отверстие находится ниже минимального уровня масла (без необходимости установки опускной трубы на входе).

Помимо того, что насос поднимает масло, оба этих монтажных положения (рис. 2 и 3) чрезвычайно затрудняют техническое обслуживание насоса, причем хуже всего, когда насос находится внутри резервуара. Но, к сожалению для владельцев этого оборудования, установка насоса внутри бака стала почти стандартной практикой для электроагрегатов, поскольку это дешевый и простой метод конструкции.

Позиционное решение

Вероятно, вы уже знакомы с проблемами, связанными с всасывающими сетчатыми фильтрами. Но в отличие от всасывающего сетчатого фильтра, который легко удалить, монтажное положение насоса не так-то просто изменить. Что же можно сделать в этом случае?

Если вы являетесь пользователем гидравлического оборудования, укажите, что насос должен иметь затопленный вход при всех ваших будущих покупках оборудования. А если вы проектируете или производите гидравлические силовые агрегаты, сделайте одолжение своим клиентам (и надежности вашей машины): убедитесь, что все ваши гидравлические силовые агрегаты имеют затопленный вход.