Электрические гидравлические насосы

Добавлено 30.10.2025

Электрические гидравлические насосы: конструкция, типы, применение и критерии выбора

Электрический гидравлический насос (ЭГН) представляет собой агрегат, преобразующий электрическую энергию в механическую работу гидравлической жидкости с целью создания потока под давлением. Он является сердцем любой гидравлической системы, обеспечивая энергией гидроцилиндры и гидромоторы. Основными компонентами ЭГН являются электродвигатель (как правило, асинхронный трехфазный, реже однофазный или постоянного тока) и гидравлическая насосная часть (шестеренная, пластинчатая, поршневая), соединенные через муфту или общий вал.

Классификация и принцип работы основных типов насосных частей

Ключевым параметром классификации является тип насосной части, определяющий рабочие характеристики, стоимость и область применения.

Шестеренные насосы

Состоят из двух шестерен (ведущей и ведомой), находящихся в зацеплении в плотно пригнанном корпусе. Вращение шестерен создает зону разрежения на стороне всасывания, куда поступает жидкость. Жидкость переносится во впадинах между зубьями по стенкам корпуса и выталкивается в напорную линию на стороне нагнетания.

Преимущества: Простота конструкции, низкая стоимость, высокая надежность и стойкость к загрязнениям, компактность.
Недостатки: Низкий КПД (65-85%), фиксированный рабочий объем, ограниченное рабочее давление (до 250-300 бар, обычно 160-200 бар), повышенный шум при высоких давлениях.
Типичное применение: Системы смазки, охлаждения, гидроприводы вспомогательных механизмов, металлорежущие станки, прессы малой мощности, мобильная техника с невысокими требованиями к энергоэффективности.

Пластинчатые (лопастные) насосы

Ротор с подвижными пластинами (лопатками) установлен эксцентрично относительно статора. Под действием центробежной силы и давления жидкости лопатки выдвигаются, образуют камеры переменного объема. При вращении объем камер увеличивается (всасывание), затем уменьшается (нагнетание).

Преимущества: Низкий уровень шума, хорошая всасывающая способность, возможность создания конструкций с регулируемым рабочим объемом, средний КПД (80-90%).
Недостатки: Чувствительность к чистоте рабочей жидкости, более сложная конструкция по сравнению с шестеренными, ограничения по давлению (до 160-210 бар).
Типичное применение: Станкостроение (токарные, фрезерные станки), автоматические линии, гидроприводы промышленного оборудования, где важен низкий уровень шума.

Аксиально-поршневые насосы

Поршни (плунжеры), расположенные параллельно оси вращения блока цилиндров (аксиально), совершают возвратно-поступательное движение. Рабочий объем изменяется за счет наклона блока цилиндров или наклонной шайбы. Наиболее распространенный тип для высоконапорных систем.

Преимущества: Очень высокий КПД (до 95%), возможность работы на высоких давлениях (до 400-700 бар и выше), широкий диапазон регулирования скорости и давления, возможность создания конструкций с регулируемым рабочим объемом.
Недостатки: Высокая стоимость, крайняя чувствительность к загрязнению рабочей жидкости, сложность конструкции и ремонта, высокий уровень шума.
Типичное применение: Гидравлические прессы, экскаваторы, буровые установки, испытательные стенды, металлургическое оборудование – системы, требующие высокого давления и точного управления.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

Выбор конкретной модели ЭГН осуществляется на основе комплексного анализа требований системы.

**Таблица 1: Основные параметры выбора электрического гидравлического насоса**
Параметр	Описание и единицы измерения	Влияние на выбор
Рабочее давление (P_ном)	Максимальное непрерывное давление, на которое рассчитан насос (бар, МПа).	Определяет тип насосной части (шестеренный, поршневой) и прочность элементов. Необходим запас 10-15% от максимального давления в системе.
Подача (расход, Q)	Объем жидкости, нагнетаемой насосом в единицу времени (л/мин, см³/об).	Определяет скорость движения гидроцилиндров и вращения гидромоторов. Зависит от рабочего объема и частоты вращения вала электродвигателя.
Рабочий объем (V_г)	Объем жидкости, вытесняемый за один оборот вала насоса (см³/об).	Основная геометрическая характеристика насоса. Вместе с частотой вращения определяет теоретическую подачу: Q_теор = V_г n / 1000 (л/мин), где n – частота вращения, об/мин.
Частота вращения вала (n)	Скорость вращения входного вала насоса (об/мин).	Согласуется с частотой вращения электродвигателя (обычно 1500 или 3000 об/мин). Превышение приводит к кавитации и износу.
Мощность (N)	Потребляемая гидронасосом мощность (кВт). N = (P Q) / (600 η), где η – полный КПД насоса.	Определяет необходимую мощность электродвигателя. Электродвигатель выбирается с мощностным запасом 10-20%.
Полный КПД (η_полн)	Отношение полезной гидравлической мощности к потребляемой механической. η_полн = η_об η_мех, где η_об – объемный КПД, η_мех – механический КПД.	Характеризует энергоэффективность. Наибольший у аксиально-поршневых насосов, наименьший – у шестеренных.
Вязкость рабочей жидкости	Кинематическая вязкость жидкости при рабочей температуре (мм²/с, сСт).	Определяет допустимые режимы работы, всасывающую способность, потери. Паспортные данные насосов приводятся для жидкости с вязкостью 30-50 сСт.

Комплектация и вспомогательные элементы станций

ЭГН редко работает автономно. В большинстве случаев он является основным элементом гидравлической станции (гидропанели), в состав которой входят:

Бак (гидробак): Резервуар для рабочей жидкости. Обеспечивает охлаждение, отделение воздуха и осаждение загрязнений. Оснащается воздушным фильтром, указателем уровня, перегородками.
Фильтры: Всасывающие (сетчатые) и напорные/сливные (тонкой очистки). Критически важны для долговечности насосов, особенно пластинчатых и поршневых.
Клапаны: Предохранительный клапан (обязательный элемент) защищает систему от превышения давления. Обратные клапаны, редукционные клапаны и др.
Охладитель (теплообменник): Воздушный или водяной, для поддержания оптимальной температуры рабочей жидкости (обычно 40-60°C).
Арматура и контрольно-измерительные приборы: Манометры, датчики температуры и давления, гидрораспределители.

Области применения в энергетике и промышленности

Электрические гидравлические насосы находят широкое применение в ответственных системах энергетического комплекса.

Распределительные устройства высокого напряжения (РУ ВН): Приводы выключателей (масляных, элегазовых, вакуумных). ЭГН создают высокое давление для оперативного срабатывания механизмов включения/отключения. Требуются высокая надежность и скорость срабатывания.
Гидротехнические сооружения ГЭС: Приводы затворов, сороудерживающих решеток, систем регулирования турбин. Используются мощные нерегулируемые или регулируемые насосы, часто в дублирующих системах.
Тепловая энергетика: Системы золоудаления, приводы шиберных заслонок, механизмы регулирования котлов.
Атомная энергетика: Приводы систем управления и защиты (СУЗ), аварийных клапанов. Предъявляются исключительные требования к надежности, стойкости к радиации и квалификации производителя.
Испытательное и диагностическое оборудование: Насосы высокого давления для гидравлических испытаний трубопроводов, арматуры, изоляторов.

Тенденции и особенности эксплуатации

Современные тенденции включают развитие частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) для ЭГН, что позволяет переходить от систем с постоянной подачей и дроссельным регулированием к более энергоэффективным объемным системам. Широко внедряются системы мониторинга состояния в реальном времени (вибрация, температура, загрязнение масла). Основные проблемы при эксплуатации: кавитация (шум, вибрация, эрозия деталей из-за паровых пузырьков), загрязнение рабочей жидкости (абразивный износ, заклинивание), перегрев (снижение вязкости, ускоренное старение масла) и несвоевременное техническое обслуживание.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается электрогидравлический насос от ручного гидравлического насоса?

Электрогидравлический насос использует в качестве первичного двигателя электромотор, что обеспечивает автоматическую или полуавтоматическую работу, высокую производительность и возможность интеграции в сложные системы управления. Ручной насос использует мускульную силу оператора, имеет малую производительность и применяется для локальных, периодических работ (демонтаж, ремонт, испытания).

Как правильно подобрать мощность электродвигателя для гидронасоса?

Мощность электродвигателя (кВт) рассчитывается по формуле: N_дв = (P_max Q_max) / (600 η_нас

η_пер), где P_max – максимальное давление (бар), Q_max – максимальная подача насоса при этом давлении (л/мин), η_нас – полный КПД насоса (берется из каталога, обычно 0.8-0.95), η_пер – КПД передачи (для прямой посадки на вал =1). К полученному значению необходимо применить коэффициент запаса 1.1-1.2.

Что такое кавитация в гидронасосе и как ее избежать?

Кавитация – это образование и схлопывание пузырьков пара или газа в потоке жидкости при локальном падении давления ниже давления насыщенных паров. Признаки: повышенный шум, вибрация, падение производительности и давления. Причины: загрязнение всасывающего фильтра, высокая вязкость масла на холоде, зауженные или негерметичные всасывающие линии, слишком высокая частота вращения. Для предотвращения необходимо использовать масло рекомендованной вязкости, обеспечивать чистоту и достаточный диаметр всасывающей магистрали, проверять герметичность, применять подогрев масла в баке при низких температурах.

Какой тип насоса выбрать для системы с переменным расходом?

Для систем с переменным расходом энергетически и экономически целесообразно применение насосов с регулируемым рабочим объемом (аксиально-поршневых или пластинчатых регулируемых) в сочетании с датчиком давления и системой управления. Это позволяет поддерживать необходимое давление, изменяя подачу насоса без использования дросселирования, что значительно снижает энергопотребление и нагрев жидкости. Альтернатива – использование нерегулируемого насоса с частотным преобразователем для электродвигателя.

Каковы основные причины выхода из строя электрических гидронасосов?

Загрязнение рабочей жидкости: Абразивные частицы вызывают износ трущихся поверхностей (ротор-статор, пластины, поршни-гильзы).
Кавитация: Приводит к эрозионному разрушению поверхностей, преимущественно на стороне всасывания.
Перегрев: Вызывает снижение вязкости масла, ускоренное окисление и потерю смазывающих свойств, что ведет к задирам.
Работа на предельном давлении: Постоянная нагрузка на уровне срабатывания предохранительного клапана резко сокращает ресурс.
Несоответствие вязкости масла: Слишком густое масло вызывает сопротивление на всасывании, слишком жидкое – увеличивает внутренние утечки и снижает КПД.

Какие существуют схемы подключения насоса в гидросистему?

Основные схемы: 1) Схема с нерегулируемым насосом и предохранительным клапаном. Самая простая и распространенная. Избыток потока при достижении давления сброса через клапан возвращается в бак. Низкий КПД при работе в неполном режиме. 2) Схема с нерегулируемым насосом и разгрузочным клапаном. При достижении давления насос разгружается на байпас с минимальной нагрузкой. Энергоэффективнее первой схемы. 3) Схема с регулируемым насосом и регулятором давления/расхода. Наиболее современная и экономичная. Рабочий объем насоса автоматически изменяется для поддержания заданного параметра, потерь энергии минимум.

Электрические гидравлические насосы