Nagy hatékonyságot hoznak az okos hidraulikus tápegységek

A hidraulikus rendszerek szerepe

A hidraulikus tápegységek a hidraulikus berendezések működéséhez szükséges speciális olajat helyezik nyomás alá, majd juttatják el a rendszer különböző pontjaira, hidraulikus motorok és aktuátorok közreműködésével. Az ilyen rendszerek nagyobb erőt képesek kifejteni, mint például az elektromos meghajtások, és precízebben irányíthatóak, de nagyobb elvárásokat is támasztanak feléjük a felhasználók – egy megállás nélküli üzemben tartott rendszer esetén különösen fontos a karbantartások és meghibásodások költsége és a velük járó időkiesés.

A hidraulikus rendszerek számos területen használatosak az acélgyártástól kezdve a vasúti járműveken át a vidámparkokig. Egy állandó sebességgel futó elektromos motor állandó nyomással szállítja a rendszerben az olajat, melynek állandó viszkozitásáról hőcserélő gondoskodik. Áramlás- és nyomásmérők jelzik, mikor munkát végez az olaj – az áramlás elindul, a vezetékben lévő nyomás csökken. A munka végeztével az áramlás abbamarad, a nyomás ismét emelkedik, ezért a nyomásszabályzó szelepek visszavezetik a folyadékot egy tartályba mindaddig, amíg új munkafolyamat nem indul. Ez a készenléti állapot a folyamatosan üzemben tartott rendszerek esetében sok elpazarolt energiát és felesleges költséget jelent.

A VFD technológia

Hagyományosan az energiaellátás komponenseit, például a hőcserélőket és a tápegységek váltóáramú, aszinkron motorjait közvetlen indítással hozzák működésbe, ami nagy terhelést jelent rájuk nézve. Miután elindult, a motor működése független a rendszer pillanatnyi jellemzőitől, emiatt sokszor pazarlóan működik.

Ha a rendszerbe iktatott változó frekvenciájú meghajtók (VFD-k) szabályozzák az áramlást és a nyomást a vezetékben, a villanymotor fordulatszáma és az általa kialakított nyomás csökkenthető, amivel energia takarítható meg. A cél olyan alacsony nyomást elérni, hogy a nyomáskiegyenlítő szelep még éppen ne engedje át az olajat, de a vezeték telítve legyen, így elkerülhető a felesleges keringés, de a rendszer azonnal üzemkész marad. A hidraulikus rendszer meglévő vezérlő műszereinek VFD-vel való összekötése hatékonyabb vezérlést, alacsonyabb költségeket és minimális karbantartást igényel. A VFD-k IoT-kompatibilisek, így a felhasználók előtt nyitott a megelőző karbantartás, és az állási idők minimalizálásának lehetősége.

A jól működő rendszer

A hidraulikus pumpa aszinkron motorja a direkt indítás helyett a VFD által vezérelve kell, hogy működjön. A VFD mindenkori fordulatszámra vonatkozó referencia értéke egy PID szabályzón keresztül a hidraulikus rendszer legtávolabbi pontjából érkező nyomásadatok függvénye. Végeredményül a VFD olyan sebességgel működteti a motort, hogy az ne üzemeljen maximális teljesítményen, ha nincs rá szükség (például készenléti helyzetben), de a munka fázisában biztosítja a megfelelő nyomást és áramlást, figyelembe véve egyéb tényezőket is, mint az aktuátorok munkájára fordított energia, vagy egy esetleges szivárgás – ilyenkor a VFD a normálisnál magasabb fordulatszámon működteti a motort nagyobb nyomást létesítve, amelyet a rendszer érzékel, és IoT használatával megelőző karbantartásra hívja fel a figyelmet, vagy digitális inputok használatával akár meg is állítja a folyamatot.

Egy másik kulcsfontosságú körülmény az olaj viszkozitásának szinten tartása, hogy a szivattyú kavitációja elkerülhető legyen. Ennek feltétele az olaj hőmérsékletének stabilizálása, amit hőcserélőkkel oldanak meg. Ha ezekben a hűtőfolyadékot keringető szivattyúk motorjait is VDF-ek vezérlik, a hatékonyság növelhető, a költségek pedig tovább csökkennek — írta meg a Machine Design.