Что такое цифровой насос с изменяемым рабочим объемом и почему он более эффективен?

Название «цифровой насос переменного объема» обычно вызывает две равнозначные реакции: интерес, поскольку звучит как передовая технология, и скептицизм, поскольку многие вещи, называемые «цифровыми», принципиально не отличаются от предшествующих решений. В данном случае интерес оправдан. Цифровой насос переменного объема конструктивно отличается от всех традиционных насосных решений, а разница в эффективности выходит далеко за рамки незначительных величин.

Встроенная проблема традиционного насоса

Каждый традиционный объемный насос — шестерёнчатый, лопастной, аксиально-поршневой — за один оборот вала приводит все свои активные элементы нагнетания через полный цикл давления. Когда система не требует полной производительности, насос по-прежнему выполняет работу по созданию давления в жидкости; избыточный поток просто сбрасывается в бак через предохранительный клапан или обходной канал. При нагрузке 50 % насос постоянной подачи потребляет примерно 80–90 % входной мощности при полной нагрузке, обеспечивая лишь половину полезной работы. Эта разница представляет собой чистые потери.

Конструкции с переменной подачей сокращают этот разрыв за счёт уменьшения хода поршней. Однако механизмы наклонной шайбы имеют минимальный устойчивый предел подачи — как правило, 5–10 % от максимального значения, — ниже которого теряется устойчивость управления. Кроме того, сама сервосистема наклонной шайбы постоянно потребляет энергию для удержания заданного положения.

Как цифровая подача решает эту проблему

Цифровой насос объемного типа оснащается для каждого поршня быстродействующим электронно управляемым клапаном. На каждом такте поршень может получать команду на создание давления в рабочей жидкости и подачу ее на выход — либо команду на холостой ход, при которой жидкость всасывается и возвращается на вход без выполнения работы по созданию давления. Решение принимается заново для каждого поршня на каждом такте с временем отклика менее пяти миллисекунд.

При 50 % объемной подачи примерно половина поршней задействована на каждом обороте. Незадействованные поршни потребляют практически нулевую мощность — они действительно разгружены, а не просто обходят поток. Поэтому КПД при 50 % нагрузки близок к КПД при полной нагрузке, в отличие от резкого падения КПД, характерного для традиционных конструкций.

Почему это имеет значение для реальных применений

Реальные гидравлические системы редко работают на полной нагрузке более чем в течение небольшой доли времени их эксплуатации. Строительная машина выполняет цикл, включающий копание под полной нагрузкой, перемещение с частичной нагрузкой и позиционирование практически на холостом ходу. Промышленный пресс создаёт высокое давление только в течение фактического рабочего хода формовки. Цифровой насос объёмного типа, рассчитанный на пиковую потребность, работает эффективно на всём протяжении цикла — а не только в точке проектного расчёта.

HOVOO / HOUFU поставляет комплекты уплотнений для цифровых насосов объёмного типа Danfoss. Целостность уплотнений поршней является основополагающим условием разделения давлений, от которого зависит функционирование цифровой клапанной системы. Подробные технические характеристики см. на сайте hovooseal.com.

Источник: www.hovooseal.com