Когда слышишь ?гидромотор шестеренчатый?, первое, что приходит в голову многим, даже некоторым инженерам, — это что-то простое, почти примитивное, типа двух шестеренок, залитых маслом. Ну, вроде как насос, только наоборот. И в этом кроется главная ошибка. Потому что кажущаяся простота конструкции — это и его сила, и его ахиллесова пята. За годы работы с нефтяным оборудованием, особенно с буровыми установками и агрегатами для капитального ремонта скважин, я пересмотрел свое отношение к этим узлам. Они — как надежный солдат на второй линии: не так заметны, как аксиально-поршневые моторы с их высоким моментом, но если их правильно подобрать и эксплуатировать, то выносливости и живучести им не занимать. Но есть нюансы, о которых в каталогах часто умалчивают.
Вот возьмем, к примеру, привод лебедки вспомогательного механизма или вращение шпинделя на некоторых моделях гидромоторов для промывочного агрегата. Там не нужен сумасшедший момент на низких оборотах, как для хода вращателя. Нужен стабильный, ровный крутящий момент в среднем диапазоне, желательно с возможностью длительной работы без перегрева. И вот здесь шестеренчатый гидромотор выходит на первый план. Его КПД, конечно, проседает по сравнению с поршневыми собратьями, особенно на низких оборотах под нагрузкой, но зато он менее чувствителен к чистоте масла. В полевых условиях, на буровой, где идеальной фильтрации ждать не приходится, это критически важно.
Помню случай на месторождении в Западной Сибири. На агрегате АзИНмаш-30 использовался импортный поршневой мотор для привода масляного насоса системы смазки. Чуть завоздушивание или мельчайшая абразивная взвесь в системе — и все, падение давления, срабатывание защиты, простой. Переделали узел, поставили шестеренчатый мотор отечественного производства (кажется, от завода ?Гидропривод?). Пустяковая, казалось бы, деталь. Но количество остановок из-за этого узла сократилось в разы. Да, он шумел чуть больше, но работал. Вот эта ?рабочая лошадка? — его главная характеристика.
Именно поэтому многие производители комплектующего оборудования, которые понимают специфику работы в тяжелых условиях, продолжают его использовать. Я видел их в каталогах и на агрегатах от ООО Хэнань Цили Индастриал. Компания, которая с 2002 года занимается нефтегазовым оборудованием, явно знает, что надежность системы часто зависит от выбора правильного, а не самого технологически сложного компонента. На их сайте https://www.qlsy.ru можно увидеть, что спектр продукции охватывает все этапы — от бурения до добычи. И в такой линейке место для шестеренчатых моторов всегда найдется, например, в системах циркуляции или вспомогательных приводах.
А теперь о грустном. Основная проблема — это обратная сторона его устойчивости. Из-за постоянного зацепления шестерен и жесткой конструкции корпуса, он плохо переносит радиальные нагрузки на вал. Если вал нагружен, скажем, ременной передачей с сильным натяжением, ресурс подшипников и уплотнений падает катастрофически быстро. Приходилось сталкиваться с тем, что мотор выходил из строя не из-за износа шестерен, а из-за разрушенного подшипника. И в паспорте на это редко обращают внимание — там главным образом смотрят на давление, расход, крутящий момент.
Еще один момент — пульсация потока. Она у шестеренчатых моторов выше, чем у поршневых. Это значит, что если от него приводится что-то, требующее равномерного хода (например, точный механизм подачи), могут возникнуть вибрации и неравномерность работы. Приходится ставить демпферы или аккумуляторы. Но опять же, если речь идет о простом вращении барабана или вентилятора, это не столь критично.
И третий камень — КПД. Он сильно зависит от зазоров. Новый мотор, с минимальными зазорами, показывает вполне приличные цифры. Но по мере износа, КПД падает, причем падает в первую очередь объемный КПД — начинается повышенная внутренняя циркуляция масла. Выходная мощность падает, а теплообразование растет. Поэтому при проектировании системы на них нельзя брать ?впритык? к границе параметров. Нужен запас по мощности минимум 15-20%, иначе через полгода интенсивной работы он перестанет ?тянуть? свою задачу.
Хочу привести конкретный пример, который хорошо иллюстрирует и сильные, и слабые стороны. Был у нас в работе промывочный агрегат на базе КамАЗа. На нем стоял шестеренчатый гидромотор для привода основного трехплунжерного насоса высокого давления. В целом, связка работала годами без нареканий. Мотор брал свое давление (до 25 МПа) и стабильно крутил насос.
Но однажды после замены масла и фильтров в гидросистеме начались странные явления: при прогреве мотора до рабочей температуры начинался сильный шум и падение давления на выходе насоса. Долго искали причину: думали на насос, на клапана. Оказалось, дело было в вязкости нового масла. Оно было чуть более вязким, чем рекомендованное. И при прогреве, из-за возросших внутренних утечек через увеличившиеся (от нагрева) зазоры в моторе, он просто не мог обеспечить нужный объемный расход для насоса. Насос начинал ?голодать?. Заменили масло на правильное — проблема ушла. Этот случай показал, насколько чувствительной может быть вся система к, казалось бы, стандартной процедуре обслуживания, если не учитывать особенности именно шестеренчатой схемы.
Кстати, подобные агрегаты, где требуется надежный привод для насосов высокого давления, — это как раз та ниша, где специализируются такие производители, как упомянутое ООО Хэнань Цили Индастриал. Их опыт в изготовлении нефтяного механического оборудования для всех этапов работ говорит о том, что они наверняка сталкивались с подобными нюансами при комплектации своих установок. И правильный подбор компонентов, включая тип гидромотора, — это часть их инженерной работы.
Часто встает вопрос: можно ли заменить шестеренчатый мотор на поршневой той же мощности? Теоретически — да. Практически — почти всегда нужно переделывать всю гидросистему. Потому что поршневой мотор требует более качественной фильтрации (тонкость фильтрации 10 мкм против 25-40 у шестеренчатого), у него другие характеристики по пульсациям, другой момент запуска. Простая замена ?болт на болт? может привести к быстрому выходу из строя дорогого поршневого мотора из-за грязи или к нестабильной работе системы из-за несовместимости с существующей аппаратурой управления.
Поэтому при выборе или замене нужно смотреть не только на присоединительные размеры и номинальное давление. Нужно анализировать: какую нагрузку он испытывает на валу (осевую, радиальную), каков характер работы (постоянная, циклическая, с частыми пусками/остановами), каковы условия охлаждения гидравлической жидкости. Шестеренчатый мотор любит постоянный, ровный режим. Частые реверсы под нагрузкой для него губительны.
И еще один практический совет: всегда обращайте внимание на материал корпуса и шестерен. Для тяжелых условий лучше чугунный корпус и шестерни из цементированной стали. Дешевые варианты с алюминиевым корпусом и обычной сталью ?не живут? долго под постоянной нагрузкой, корпус может ?повести?, зазоры увеличатся, и мотор быстро потеряет эффективность.
С развитием технологий и удешевлением производства поршневых моторов, многие пророчат скорую смерть шестеренчатым схемам в гидроприводе. Мол, они неэффективны, шумны. Но я с этим не согласен. Да, в высокоточных системах с переменной нагрузкой, где нужен высокий КПД во всем диапазоне оборотов, будущее за поршневыми и пластинчатыми моторами. Но там, где нужна ?грубая сила?, выносливость и неприхотливость, шестеренчатый гидромотор останется надолго.
Его эволюция идет скорее в сторону улучшения материалов (например, использование полимерных покрытий для снижения шума и износа), оптимизации геометрии зубьев для снижения пульсаций и повышения КПД. Но принцип останется тем же. Это как сравнивать автоматическую коробку передач и механическую: первая — технологичнее и эффективнее в большинстве случаев, но вторая — проще, ремонтопригоднее и в некоторых условиях надежнее.
Поэтому, просматривая каталоги производителей комплексного оборудования, таких как ООО Хэнань Цили Индастриал, я всегда обращаю внимание, какие компоненты они используют в своих базовых, ?рабочих? моделях. И если в агрегате для капитального ремонта скважин или в буровой лебедке вспомогательного назначения я вижу шестеренчатый гидромотор, это для меня скорее знак того, что инженеры подходили к проектированию прагматично, выбирая проверенную надежность для конкретных, часто жестких условий. И это правильный подход. В конце концов, на буровой или в полевых мастерских главное — не максимальный КПД на бумаге, а минимум простоев и возможность быстро решить проблему. А с этим у старой доброй шестеренчатой схемы пока все в порядке.
