ایستگاه پمپ موتور DC
Cat:واحد برق هیدرولیک سری DC
این ایستگاه پمپ هیدرولیک از یک سری پمپ های دنده ای ورودی و خروجی جانبی و موتورهای DC 4.5 یا 5 اینچی تشکیل شده است. اغلب به عنوان منبع انرژی هیدرولی...
See Detailsیک واحد قدرت هیدرولیک از شش گروه عملکردی که با هم کار می کنند ساخته شده است: الف مخزن که سیال را ذخیره و شرایط می کند، الف پمپ که انرژی مکانیکی را به جریان تبدیل می کند موتور الکتریکی که پمپ را به حرکت در می آورد، a مونتاژ سوپاپ که فشار را هدایت و تنظیم می کند، الف مدار فیلتراسیون که از سطوح داخلی در برابر آلودگی محافظت می کند و از سخت افزارهای پشتیبانی مانند خنک کننده ها، آکومولاتورها، منیفولدها، مهر و موم ها و ابزار دقیق محافظت می کند. هر یک از این اجزای واحد قدرت هیدرولیک تأثیر مستقیمی بر پایداری فشار سیستم، عمر سیال و مدت زمان کارکرد واحد قبل از نیاز به سرویس دارد.
اندازه و درجه هر قطعه به چرخه کار، دمای محیط و فشار مورد نیاز محرک های پایین دست بستگی دارد. واحدی که برای پرس مهر زنی ساخته شده است که هر چند ثانیه یکبار شلیک میشود، نسبت به واحدی که یک گیره استاتیک را برای ساعتها نگه میدارد، نیاز به پاسخ و ظرفیت خنککننده متفاوتی دارد. تطبیق اجزا با چرخه کار واقعی، به جای پیشفرض در پیکربندی استاندارد کاتالوگ، معمولاً تفاوت بین واحد قدرتی است که یک دهه عمر میکند و واحدی که نیاز به بازسازی در دو سال دارد.
همچنین کمک می کند که یک واحد قدرت هیدرولیک به عنوان یک حلقه بسته به جای مجموعه ای از قطعات جداگانه در نظر گرفته شود. کیفیت سیال تنظیم شده توسط مخزن و مدار فیلتراسیون بر سایش پمپ تأثیر میگذارد، سایش پمپ بر نشت داخلی و تولید گرما تأثیر میگذارد، گرما بر ویسکوزیته تأثیر میگذارد و ویسکوزیته بر نحوه دقیق کنترل جریان دریچهها تأثیر میگذارد. یک پیوند ضعیف در هر گروه جزء در نهایت به عنوان یک علامت در جای دیگری در مدار ظاهر می شود، به همین دلیل است که عیب یابی یک واحد قدرت تقریباً همیشه قبل از مشاهده هر قطعه جداگانه باید با وضعیت سیال شروع شود.
بخشهای زیر در مورد هر گروه جزء اصلی، تغییرات بین پیکربندیها، استانداردها و مهندسان نقاط داده که معمولاً هنگام تعیین قطعات به آن اشاره میکنند و الگوهای خرابی که اغلب در این زمینه نشان داده میشوند، توضیح میدهند.
مخزن بیشتر از نگهداری نفت انجام می دهد. هوای خارج شده را ته نشین می کند، گرما را در سطح آن پخش می کند و اجازه می دهد قبل از اینکه سیال به ورودی پمپ بازگردد، آلاینده ها خارج شوند. مخزنی که به دلیل دبی پمپ آن اندازه کمتری دارد، سیال داغ و هوادهی شده را دوباره به گردش در می آورد، که اکسیداسیون را تسریع می کند و عمر آب بندی را در تمام اجزای دیگر در مدار کوتاه می کند.
یک قانون شروع پرکاربرد اندازه مخزن را در اندازه می دهد سه تا پنج برابر جریان نامی پمپ بر حسب گالن در دقیقه ، به گالن بیان می شود. بنابراین یک واحد ساخته شده در اطراف یک پمپ 20 GPM معمولاً از یک مخزن 60 تا 100 گالن استفاده می کند که انتهای پایینی آن برای واحدهایی که قبلاً دارای خنک کننده کمکی هستند در نظر گرفته شده است.
| نوع وظیفه | نسبت مخزن به جریان توصیه شده | پیکربندی بافل معمولی |
|---|---|---|
| دویدن مداوم، بار حرارتی بالا | 4:1 تا 5:1 | صفحه بافل تمام ارتفاع با دیفیوزر برگشتی |
| وظیفه متناوب، کار مطبوعاتی استاندارد | 3:1 تا 4:1 | مکش و برگشت جداکننده بافل جزئی |
| واحدهای متحرک یا دارای فضای محدود | 2:1 تا 3:1 | فقط پخش کننده داخلی، بدون بافل کامل |
مخازن همچنین دارای پورت های پر کردن و تخلیه، یک تنفس با یک ماده خشک کن یا ذرات، یک پلاگین تخلیه مغناطیسی برای گرفتن زباله های فرسوده آهنی، و یک شیشه دید یا سطح سنج به سبک شناور هستند. پرش از دوشاخه مغناطیسی یک میانبر متداول در ساخت واحدهای برق هیدرولیک کم هزینه است و یکی از ارزانترین افزودنیها نسبت به محافظت در برابر سایش است.
صفحه بافل داخلی اغلب نادیده گرفته می شود، اما محل قرارگیری آن تعیین می کند که سیال قبل از اینکه دوباره به پمپ کشیده شود، چقدر زمان ماندگاری دارد. یک بافل که خیلی نزدیک به درگاه مکش قرار می گیرد، فاصله ته نشینی موثر را کوتاه می کند و به سیال هوادهی اجازه می دهد سریعتر از آن چیزی که می تواند گاز زدایی کند، دوباره در گردش باشد. خطوط برگشت معمولاً با زاویه 45 درجه بریده میشوند و در زیر سطح سیال قرار میگیرند تا پاشش و تشکیل کف را کاهش دهند، و اتصالات پخش کننده روی خط برگشت، جریان را به جای هدایت جریان با سرعت بالا مستقیماً به دیواره مخزن، در منطقه وسیعتری پخش میکند.
فولاد کربنی به دلایل هزینه ای، مواد مخزن استاندارد باقی می ماند و معمولاً با پوشش داخلی مقاوم در برابر نوع سیال خاص در حال استفاده به پایان می رسد، زیرا روغن معدنی، آب-گلیکول و سیالات زیست تخریب پذیر هر کدام به طور متفاوتی با فولاد تصفیه نشده تعامل دارند. مخازن فولاد ضد زنگ بر روی واحدهایی در محیط های غذایی، شستشو یا خورنده ظاهر می شوند که خرابی پوشش باعث ایجاد خطر آلودگی می شود. مخازن آلومینیومی در ساختهای متحرک و حساس به وزن ظاهر میشوند و مقداری مقاومت در برابر فرورفتگی را برای کاهش وزن معنیدار معامله میکنند.
سیال به خودی خود یک جزء کار است، نه فقط یک رسانه، و انتخاب درجه اشتباه هر بخش دیگر در مدار را بدون توجه به اینکه چقدر آن قطعات مشخص شده اند، تضعیف می کند.
ویسکوزیته به طور کلی بر اساس درجه ISO مشخص می شود، با ISO 32 و ISO 46 اکثر کاربردهای صنعتی با آب و هوای متوسط را پوشش می دهد و ISO 68 برای واحدهایی که در دمای محیط به طور مداوم کار می کنند، اختصاص دارد. استفاده از سیالی که برای دمای کار بسیار نازک است، نشت داخلی پمپ و شیرها را افزایش می دهد و راندمان حجمی را کاهش می دهد، در حالی که سیالی که خیلی ضخیم است محدودیت ورودی پمپ را افزایش می دهد و می تواند پمپ را هنگام راه اندازی در شرایط سرد گرسنه نگه دارد. شاخص ویسکوزیته بالای 100 نشان میدهد که سیال در برابر رقیق شدن با افزایش دما مقاومت میکند، که در واحدهایی که نوسان دمایی فصلی گستردهای دارند بیشتر از تاسیسات داخلی تحت کنترل آب و هوا اهمیت دارد.
پمپ میزان جریان را تنظیم می کند و در ترکیب با تنظیم شیر تسکین، حداکثر فشار کاری کل واحد را تنظیم می کند. سه معماری پمپ اکثریت بزرگی از واحدهای نیروگاه هیدرولیک صنعتی را پوشش می دهد.
یک پمپ جابجایی ثابت نرخ جریان ثابتی را در یک سرعت شفت معین بدون توجه به بار ارائه میکند و جریان اضافی به عنوان گرما از شیر کمکی عبور میکند. یک پمپ با جابجایی متغیر و جبران کننده فشار، پس از رسیدن سیستم به فشار تنظیم شده، خروجی خود را کاهش می دهد، که تولید گرما و کشش الکتریکی را به طور قابل توجهی در واحدهایی با دوره ماندگاری طولانی کاهش می دهد. هزینه اولیه بالاتر یک پمپ متغیر اغلب در عرض چند سال از طریق هزینه های خنک کننده و انرژی کمتر در واحدهایی که بیشتر چرخه خود را صرف نگه داشتن فشار می کنند به جای حرکت جریان، بازیابی می شود.
بیشتر پمپ های صنعتی مستقیماً از طریق محفظه زنگ و کوپلینگ انعطاف پذیر به جای تسمه درایو به موتور سوار می شوند که تراز محوری را ثابت نگه می دارد و از هزینه تعمیر و نگهداری کشش تسمه جلوگیری می کند. انتخاب مواد کوپلینگ بیش از آن چیزی که به نظر می رسد اهمیت دارد - کوپلینگی که خیلی سفت است، ارتعاش موتور را مستقیماً به محور پمپ منتقل می کند و سایش یاتاقان را تسریع می کند، در حالی که کوپلینگی که خیلی نرم است می تواند تحت وارونه شدن بار ناگهانی منفجر شود. تلورانس تراز بین موتور و شفت پمپ معمولاً در چند هزارم اینچ نگه داشته میشود، زیرا ناهماهنگی فراتر از این محدوده بهعنوان نشتی زودرس درزگیر محور بسیار قبل از اینکه بر عملکرد تأثیر بگذارد نشان داده میشود.
یک پمپ پیستونی جدید معمولاً با بازده حجمی 92 تا 97 درصد کار می کند، به این معنی که تنها درصد کمی از خروجی نظری به دلیل لغزش داخلی از بین می رود. با فرسودگی پمپ، این لغزش افزایش مییابد، و فشار به طور پیوسته کمتری تحت بار باقی میماند، حتی اگر پمپ همچنان شروع به کار کند و به طور معمول کار کند. ردیابی جریان خروجی یا کاهش فشار تحت یک بار ثابت در طول زمان، هشداری بسیار زودتر از سایش پمپ نسبت به انتظار برای خرابی کامل می دهد.
موتور باید با نیروی مورد نیاز پمپ در فشار کاری مورد نظر مطابقت داشته باشد، نه فقط میزان دبی آن. اسب بخار برای یک مدار هیدرولیک از جریان و فشار با هم محاسبه می شود، بنابراین پمپی که به تنهایی از نظر جریان متوسط به نظر می رسد، اگر انتظار می رود فشار بالا را به طور مداوم نگه دارد، همچنان می تواند موتور بزرگی را طلب کند.
| قاب موتور | محدوده اسب بخار رایج | برنامه معمولی |
|---|---|---|
| NEMA 56C / 143TC-145TC | 1 تا 5 اسب بخار | واحدهای سیار کوچک، آسانسورهای تک محرکه |
| 184TC-215TC | 7.5 تا 20 اسب بخار | پرس و گیره صنعتی استاندارد |
| 254TC و بزرگتر | 25 اسب بخار و بالاتر | ماشین آلات صنعتی مستمر، قالب گیری تزریقی |
موتورهای TEFC (کاملاً محصور، خنک شونده با فن) بر تاسیسات واحد برق هیدرولیک صنعتی غالب هستند زیرا انتهای پمپ در معرض غبار روغن و ذرات معلق در هوا قرار دارد. چرخه کار نیز در اینجا مهم است: موتوری که برای کار پیوسته (S1) درجه بندی شده است، در یک شیفت هشت ساعته خنک تر از موتوری که فقط برای کار متناوب رتبه بندی شده است، کار می کند، حتی اگر هر دو دارای یک اسب بخار پلاک نام باشند.
راه اندازی مستقیم بر روی خط برای موتورهای کوچکتر رایج است، اما یک جریان هجومی چندین برابر جریان نامی تولید می کند، که می تواند در تاسیسات با خدمات الکتریکی محدود یا واحدهایی که به طور مکرر در طول یک شیفت شروع و متوقف می شوند، مشکل ساز باشد. استارتهای نرم و درایوهای فرکانس متغیر این هجوم را کاهش میدهند و یک درایو فرکانس متغیر علاوه بر این اجازه میدهد تا سرعت موتور در دورههای کم تقاضای چرخه کاهش یابد که هم مصرف انرژی و هم نویز را کاهش میدهد. در واحدهایی که پمپ جابجایی ثابت دارد، جفت کردن آن با VFD یکی از موثرترین تغییرات مقاوم سازی برای کاهش مصرف انرژی در حالت آماده به کار بدون تعویض خود پمپ است.
رتبه بندی پلاک موتور یک دمای محیط استاندارد را فرض می کند که معمولاً 40 درجه سانتیگراد است. واحدهای نصب شده در کابینتهای سرپوشیده، اتاقهای مکانیکی داغ یا نور مستقیم خورشید اغلب در محیطی بالاتر از آن پایه کار میکنند، و اسب بخار قابل استفاده موتور باید بر این اساس کاهش یابد، در غیر این صورت موتور داغتر از کلاس عایق آن کار میکند که عمر سیمپیچ را قبل از بروز هرگونه خرابی مکانیکی کوتاه میکند.
سوپاپ ها جایی هستند که رفتار واحد قدرت هیدرولیک در واقع شکل می گیرد. سه خانواده دریچه تقریباً در هر ساختی ظاهر می شوند، در کنار چندین نوع شیر تخصصی که در مدارهای سخت تر استفاده می شوند.
دریچه های جهت دار که با شیر برقی کار می کنند، جریان را برای گسترش، جمع کردن یا نگه داشتن یک محرک هدایت می کنند. پیکربندی قرقره تعیین می کند که آیا مدار در مرکز باز، مرکز بسته یا پشت سر هم در حالت استراحت است، که به نوبه خود بر نحوه رفتار پمپ در هنگام جابجایی شیر تأثیر می گذارد. زمان پاسخگویی در شیر برقی استاندارد با آرماتور مرطوب معمولاً در محدوده 20 تا 50 میلی ثانیه است، در حالی که شیرهای جهتی متناسب مقداری از این سرعت را با یک انتقال کنترلشده و شیبدار که بار ضربهای روی محرک و ساختار متصل را کاهش میدهد، مبادله میکنند.
شیر تسکین سقف فشار مطلق مدار را تنظیم می کند و از هر جزء پایین دستی در برابر یک رویداد اضافه بار محافظت می کند. معمولاً 10 تا 20 درصد بالاتر از بالاترین فشار کاری مورد نیاز سیستم تنظیم می شود و بدون اتلاف انرژی در طول مسیر کمکی در طول عملیات عادی، حاشیه ایجاد می کند. شیرهای کمکی که توسط پایلوت کار میکنند، تحمل فشار کمتری را تحت جریان متغیر نسبت به شیرهای تکیهدهنده مستقیم عمل میکنند و انتخاب استاندارد در هر مدار بالاتر از حدود 10 GPM هستند.
دریچههای سوزنی، کنترلهای جریان جبرانشده با فشار، و تقسیمکنندههای جریان، سرعت محرک را مستقل از تغییرات بار مدیریت میکنند. نسخههای جبرانشده با فشار، نرخ جریان تنظیمشدهای را حتی با تغییر فشار بار حفظ میکنند، که در هر برنامهای که در آن ثبات زمان سیکل مورد نیاز است، مانند گیره همزمان، اهمیت دارد.
در محرکهای عمودی، یک شیر تعادلی از سقوط آزاد بار اضافی در صورت پاره شدن شیلنگ یا از دست دادن سیگنال سوپاپ جهت با حفظ فشار برگشتی در سمت خروجی محرک تا زمانی که سمت ورودی به طور فعال تحت فشار قرار گیرد، جلوگیری میکند. دریچههای نگهدارنده بار از این نوع در هر برنامهای که در آن فرود کنترل نشده خطری ایجاد میکند، مانند سکوهای بالابر یا رامهای فشاری، به عنوان اجزای حیاتی در نظر گرفته میشوند.
منیفولدهای شیر به طور فزاینده ای چندین مورد از این عملکردها را در یک بلوک ریخته گری یا سوراخ شده ترکیب می کنند و تعداد اتصالات خارجی و نقاط نشتی را در مقایسه با پشته ای از شیرهای لوله کشی جداگانه کاهش می دهند.
آلودگی مسئول اکثر خرابی های برنامه ریزی نشده اجزای هیدرولیک است و فیلتراسیون دفاع اولیه است. یک واحد قدرت هیدرولیک به خوبی مشخص شده، به جای تکیه بر یک مکان فیلتر، از فیلتر در بیش از یک نقطه مدار استفاده می کند.
| فیلتر مکان | رتبه بندی میکرون معمولی | هدف اولیه |
|---|---|---|
| صافی مکش | 100 تا 150 میکرون | از ورودی پمپ در برابر زباله های بزرگ محافظت می کند |
| فیلتر خط فشار | 10 تا 25 میکرون | از سوپاپ ها و سیلندرهای پایین دست پمپ محافظت می کند |
| فیلتر خط برگشت | 10 تا 25 میکرون | گیرها قبل از اینکه دوباره وارد مخزن شوند، ضایعات فرسوده می شوند |
تمیزی سیالات معمولاً با استفاده از شمارش ذرات ISO 4406 ردیابی می شود که سه عدد را نشان می دهد که تعداد ذرات را در 4، 6 و 14 میکرون نشان می دهد. کدی مانند 18/16/13 یک هدف واقعی برای یک مدار صنعتی با فشار متوسط است، در حالی که شیرهای پروپورشنال و سروو معمولاً کد محکم تری را در محدوده 16/14/11 درخواست می کنند. یک نشانگر گرفتگی، خواه بصری یا الکتریکی، به کارکنان تعمیر و نگهداری اجازه می دهد تا عناصر را بر اساس وضعیت واقعی به جای یک فاصله تقویمی ثابت تغییر دهند، که هم تغییرات زودرس عنصر و هم خطر عبور از ظرفیت فیلتر را کاهش می دهد.
عملکرد عنصر فیلتر اغلب به صورت نسبت بتا بیان می شود که تعداد ذرات بالاتر از یک اندازه معین در بالادست و پایین دست عنصر را مقایسه می کند. نسبت بتا 200 در 10 میکرون به این معنی است که فیلتر از هر 200 ذره با آن اندازه یا بزرگتر 199 ذره را حذف می کند و برای فیلتر خط فشار به عنوان یک رتبه بازده بالا در نظر گرفته می شود. نسبت بتا بیشتر از رتبهبندی میکرون سرفصل به تنهایی اهمیت دارد، زیرا دو فیلتری که در اندازه میکرون یکسان تبلیغ میشوند، بسته به ساختار رسانه، میتوانند بازده واقعی ضبط بسیار متفاوتی داشته باشند.
برخی از واحدهای برق هیدرولیک یک حلقه فیلتراسیون اختصاصی آفلاین اضافه می کنند که به طور مداوم از یک پمپ کمکی کوچک مستقل از چرخه وظیفه مدار اصلی کار می کند. این آرایش حلقه کلیه، مخزن را حتی در دورههایی که پمپ اصلی بیکار است، تمیز نگه میدارد، و در مخازن با حجم زیاد که فیلتراسیون درون خطی به تنهایی نمیتواند حجم کامل سیال را اغلب به اندازه کافی برای حفظ یک هدف تمیزی محکم برگرداند، رایج است.
یک انباشته انرژی هیدرولیک را تحت فشار ذخیره می کند و با استفاده از پیستون، مثانه یا دیافراگم سیال را از حجم گاز از پیش شارژ شده، تقریباً همیشه نیتروژن، جدا می کند. در یک واحد قدرت هیدرولیک، آکومولاتورها چندین هدف متمایز را انجام می دهند.
آکومولاتورهای سبک مثانه رایج ترین انتخاب در خدمات صنعتی عمومی هستند زیرا تعادل خوبی بین سرعت پاسخ و هزینه ارائه می دهند. فشار قبل از شارژ معمولاً روی 90 درصد حداقل فشار عملکرد سیستم تنظیم می شود و باید به طور دوره ای بررسی شود، زیرا شارژ نیتروژن به آرامی در طول زمان از طریق مواد مثانه کاهش می یابد.
انباشتهکنندههای پیستونی از یک پیستون شناور آزاد به جای مثانه انعطافپذیر برای جداسازی گاز و مایع استفاده میکنند، که به آنها اجازه میدهد تا حجمهای بزرگتر و سرعت چرخههای بالاتر را بدون نگرانیهای خستگی که عمر مثانه را در چرخههای سریع ثابت محدود میکند، کنترل کنند. آنها بیشتر در پرس های صنعتی با کار مداوم و تجهیزات آزمایشی رایج هستند که در آن باتری هزاران چرخه شارژ و دشارژ را در هر شیفت مشاهده می کند.
هر ناکارآمدی در مدار هیدرولیک به صورت گرما نشان داده می شود و گرمای اضافی یکی از سریع ترین راه ها برای تخریب سیال و آب بندی در سراسر واحد است. مبدلهای حرارتی هوا خنک از هسته رادیاتور فندار استفاده میکنند و برای تاسیسات مناسبی که هوای محیط در دسترس است و آب وجود ندارد، استفاده میکنند، در حالی که مبدلهای پوسته و لوله خنکشونده با آب خنکسازی پایدارتری را در محیطهای گرم یا گرد و غبار ارائه میکنند، اما نیاز به منبع آب سرد یا یکبار مصرف دارند.
ظرفیت خنک کننده عموماً با بار حرارتی تولید شده توسط بای پس شیر تخلیه، افت فشار در شیرها و ناکارآمدی پمپ مطابقت دارد، نه صرفاً با اسب بخار موتور. واحدهایی که یک پمپ با جابجایی ثابت را در برابر یک شیر مرکز بسته برای دورههای ماندگاری طولانی کار میکنند، گرمای قابلتوجهی بیشتری نسبت به پمپ جابجایی متغیر که همان کار را انجام میدهند، تولید میکنند، و مشخصات کولر باید این تفاوت را منعکس کند تا یک قانون کلی مبتنی بر اسب بخار.
یک فن با کنترل ترموستاتیک یا یک شیر بای پس در مدار خنککننده با آب، دمای سیال را از نوسان بیش از حد در هر جهت جلوگیری میکند، زیرا سیالی که بیش از حد خنک کار میکند، ویسکوزیته و محدودیت ورودی پمپ را افزایش میدهد، همانطور که گرم شدن بیش از حد باعث کاهش ویسکوزیته و استحکام فیلم میشود.
واحدهای خنککننده با هوا از نگرانیهای مربوط به لولهکشی، تصفیه آب و تخلیه ناشی از سیستم خنککننده با آب جلوگیری میکنند، که آنها را به انتخاب سادهتری برای اکثر تاسیسات صنعتی مستقل تبدیل میکند. واحدهای خنک شونده با آب، در عوض، بدون توجه به شرایط هوای محیط، دمای سیال پایدارتری را حفظ میکنند و فضای فیزیکی کمتری را در اطراف خود واحد اشغال میکنند، که در تأسیساتی که فضای کف یا فاصله جریان هوا محدود است، اهمیت دارد. برخی از تاسیسات بزرگتر از چیلر آب به هوای حلقه بسته به طور خاص استفاده می کنند تا پایداری خنک کننده آب را بدون نگرانی های مصرف آب و تخلیه سیستم یک بار عبور باز به دست آورند.
بلوکهای منیفولد، نصب شیر و پورت داخلی را در یک بدنه ماشینکاری شده یا ریختهگری یکپارچه میکنند و تعداد شلنگهای خارجی و نقاط نشتی را کاهش میدهند. دریچههای کارتریجی که مستقیماً در حفرههای منیفولد قرار میگیرند، تا حد زیادی جایگزین مجموعههای قدیمیتر دریچههای انباشته شده در ساختهای جدید نیروگاه هیدرولیک شدهاند، زیرا هم کار و هم کار مونتاژ را کاهش میدهند.
شیلنگ بر اساس فشار کاری، فشار ترکیدگی و شعاع خمش درجه بندی می شود و شلنگ کم اندازه یکی از شایع ترین علل افت فشار است که به اشتباه به عنوان مشکل پمپ یا شیر تشخیص داده می شود. فیتینگ های O-ring Face Seal و O-ring Boss اکنون نسبت به اتصالات فلر قدیمی در مدارهای با فشار بالاتر ترجیح داده می شوند زیرا به طور قابل اعتماد بدون تکیه بر گشتاور فلز به فلز به تنهایی آب بندی می شوند و نشت گریه را در نقاط اتصال در طول عمر دستگاه کاهش می دهند.
لولههای فولادی ثابت یا ضد زنگ معمولاً برای اجرای دائمی بین مخزن، پمپ و منیفولد در واحدهای ثابت استفاده میشوند، زیرا لولههای صلب در برابر سایش مقاومت میکنند و در طول عمر نصب از شیلنگ دوام میآورند. شیلنگ انعطاف پذیر برای اتصال به اجزای متحرک، مانند سیلندر که حرکت می کند، یا برای بخش هایی که نیاز به جداسازی لرزش از پمپ و موتور دارند، در نظر گرفته شده است. اختلاط مناسب این دو، به جای اجرای شیلنگ برای کل مدار ثابت بدون راحتی در هنگام مونتاژ، به طور معناداری فاصله سرویس بین تعمیرات نشتی را افزایش می دهد.
اندازه خط معمولاً طوری تنظیم می شود که سرعت سیال را در محدوده های پذیرفته شده نگه دارد - تقریباً 2 تا 4 فوت بر ثانیه در خطوط مکش، 10 تا 15 فوت در ثانیه در خطوط فشار و 10 تا 15 فوت در ثانیه در خطوط برگشت. خطوط کم اندازه سرعت را فراتر از این محدوده ها افزایش می دهند که افت فشار را افزایش می دهد، گرمای اضافی ایجاد می کند و در خطوط مکش به طور خاص خطر ایجاد حفره در ورودی پمپ را افزایش می دهد.
هنگامی که یک واحد قدرت هیدرولیک مشخص می شود، آب بندی ها به ندرت مانند پمپ ها یا شیرها مورد توجه قرار می گیرند، اما خرابی آب بند یکی از دلایلی است که باعث می شود یک واحد به تعمیر برنامه ریزی نشده ختم شود.
مهر و موم محور چرخشی در محور محرک پمپ در معرض چرخش دائمی و هرگونه ناهماهنگی در کوپلینگ موتور قرار می گیرد و آن را به یکی از مکان های با بیشترین سایش در کل واحد تبدیل می کند. مواد مهر و موم شفت باید با نوع سیال مورد استفاده مطابقت داشته باشد، زیرا یک ترکیب آب بند مناسب برای روغن معدنی می تواند در تماس با برخی مایعات مقاوم در برابر آتش یا زیست تخریب پذیر به سرعت تخریب شود.
سطوح نصب منیفولد و شیر به جای مهر و موم های دینامیکی به حلقه های O-رینگ یا واشر استاتیک متکی هستند و معمولاً عمر طولانی تری دارند زیرا در معرض حرکت مداوم نیستند. خرابی آنها بیشتر به گشتاور پیچ نادرست در هنگام مونتاژ یا استفاده مجدد از آب بندی که باید در حین تعویض سوپاپ تعویض می شد، به جای مشکلات سازگاری سیال مرتبط است.
| نوع سیال | مواد مهر و موم معمولاً سازگار | توجه داشته باشید |
|---|---|---|
| روغن معدنی | نیتریل (Buna-N) | پیش فرض استاندارد برای اکثر مدارهای صنعتی |
| آب گلیکول مقاوم در برابر آتش | EPDM | نیتریل با گذشت زمان در مایع آب گلیکول تجزیه می شود |
| استر فسفات | فلوروکربن (ویتون) | EPDM و نیتریل هر دو نامناسب هستند |
ابزار دقیق یک واحد قدرت هیدرولیک را از یک جعبه مهر و موم شده به چیزی تبدیل می کند که بدون جداسازی قطعات قابل تشخیص است. حداقل پکیج ابزار دقیق در اکثر واحدهای صنعتی شامل گیج فشار با دریچه ایزولاتور برای محافظت از گیج در برابر ضربان، سنج سطح سیال و دما روی مخزن و نشانگر گرفتگی روی محفظه فیلتر می باشد.
| ابزار | آنچه را که نظارت می کند | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|
| مبدل فشار | فشار سیستم، به صورت الکتریکی خوانده می شود | نظارت PLC و اینترلاک های مبتنی بر فشار را فعال می کند |
| کلید دما | دمای سیال مخزن | باعث خنک شدن یا خاموش شدن قبل از شکست ویسکوزیته می شود |
| سوئیچ سطح | سطح سیال مخزن | از کاویتاسیون پمپ از سیال کم جلوگیری می کند |
| نشانگر گرفتگی فیلتر | اختلاف فشار در سراسر عنصر فیلتر | جایگزینی عنصر را بر اساس شرایط واقعی علامت گذاری می کند |
افزودن خروجیهای الکتریکی به این ابزارها، به جای تکیه بر گیجهای فقط بصری، به یک PLC یا پانل کنترل اجازه میدهد تا قبل از اینکه شرایط سطح پایین یا دمای بیش از حد باعث آسیب شود، به طور خودکار دستگاه را خاموش کند، که بسیار ارزانتر از تعمیری است که به دنبال یک هشدار نادیده گرفته میشود.
در تاسیسات بزرگتر، ابزار دقیق به طور فزاینده ای به جای یک پانل محلی به تنهایی، تاریخدان داده یا پلت فرم نظارت از راه دور را تغذیه می کند و به کارکنان تعمیر و نگهداری این امکان را می دهد که روند فشار و دما را در طول هفته ها یا ماه ها به جای واکنش تنها به زنگ هشدار پیگیری کنند. جابجایی تدریجی در این روندها - افزایش آهسته دمای پایه، یا یک شیر تسکین دهنده که بیشتر از گذشته دور می زند - اغلب اولین هشدار موجود در مورد سایش پمپ یا خنک کننده است، قبل از اینکه دستگاه زنگ هشدار را به صدا درآورد یا به طور کامل از کار بیفتد.
واحدهای برق هیدرولیک مستقل با روشن/خاموش ساده یا کنترل سوپاپ دستی هنوز سهم بزرگی از تاسیسات را تشکیل میدهند، اما یکپارچهسازی با یک PLC یا کنترلکننده هیدرولیک اختصاصی در هر برنامهای که زمانبندی چرخه، توالی یا قفلهای ایمنی اهمیت دارد، استاندارد شده است.
یک طرح کنترل گسسته، سوپاپ های برقی را به طور کامل روشن یا خاموش می کند، که برای توالی های ساده بسط-کشیدن-نگهداری کافی است. کنترل تناسبی و سروو به جای آن موقعیت سوپاپ را به طور مداوم تعدیل می کند و امکان شتاب، کاهش سرعت و موقعیت در اواسط ضربه کنترل شده را فراهم می کند. کنترل تناسبی هزینه را افزایش می دهد و به تمیزی بیشتر سیال نیاز دارد، اما این چیزی است که به یک واحد قدرت هیدرولیک اجازه می دهد با حرکت صاف و دقیق موقعیت مطابقت داشته باشد که گاهی اوقات تصور می شود محرک های پنوماتیک یا الکترومکانیکی بهتر از عهده آن برآیند.
سوئیچ های فشار، اینترلاک محافظ و مدارهای توقف اضطراری معمولاً مستقیماً به مدار کنترل استارت موتور و سوپاپ جهت متصل می شوند، به طوری که یک رویداد ایمنی به جای تکیه بر یک پاسخ فقط نرم افزاری که می تواند توسط یک خطای سیستم کنترل به تأخیر بیفتد، هم درایو الکتریکی و هم فشار هیدرولیک را به طور همزمان حذف می کند.
هزینه انرژی در طول عمر یک واحد برق هیدرولیک اغلب از قیمت خرید اصلی تجهیزات فراتر می رود، که باعث می شود بهره وری به خودی خود یک عامل انتخاب جزء باشد تا یک نگرانی ثانویه.
این انتخابها با یکدیگر تعامل دارند: یک پمپ جابهجایی متغیر همراه با یک موتور VFD و یک منیفولد حسگر بار میتواند مصرف برق را در مقایسه با خط مبنا با جابهجایی ثابت و سرعت ثابت در یک برنامه کاهش دهد، اگرچه صرفهجویی واقعی به شدت به میزان مصرف سیکل وظیفه در مقابل جریان جزئی بستگی دارد.
گروههای مؤلفهای که در بالا توضیح داده شدهاند هم برای واحدهای توان هیدرولیک متحرک و هم ثابت اعمال میشوند، اما سختافزار خاص انتخابشده در هر گروه اغلب بهطور معناداری بین این دو تفاوت دارد.
| جزء | واحد صنعتی ثابت | واحد سیار |
|---|---|---|
| منبع برق | موتور برق ثابت | PTO، پمپ نصب شده روی موتور، یا موتور الکتریکی باتری |
| مواد مخزن | کربن یا فولاد ضد زنگ | آلومینیوم برای کاهش وزن |
| خنک کننده | مبدل حرارتی هوا یا آب | خنک کننده هوای رام یا فن به کمک هوا |
| محوطه | قاب باز یا کابینت نمدار صدا | محفظه مهر و موم شده و ایزوله در برابر لرزش |
لرزش بزرگترین عامل طراحی اضافی در واحدهای سیار است. قطعاتی که سالها بدون مزاحمت روی یک کف صنعتی ثابت مینشینند، به واشرهای قفلی، ترکیب قفلکننده رزوهای و گیرههای شلنگ درجهبندی لرزش روی یک شاسی متحرک نیاز دارند، زیرا لرزش مداوم جاده یا خارج از جاده، بستها و اتصالات استاندارد را بسیار سریعتر از یک نصب ثابت شل میکند.
بیشتر خرابی های واحد برق هیدرولیک به یکی از سه علت اصلی باز می گردد: آلودگی، هوادهی یا گرما. تشخیص علائم اولیه هر یک به کارکنان تعمیر و نگهداری اجازه می دهد تا قبل از اینکه یک جزء واقعاً از کار بیفتد، مداخله کنند.
| علامت | مؤلفه احتمالی تحت تأثیر قرار گرفته است | علت اصلی مشترک |
|---|---|---|
| صدای ناله یا کاویتاسیون در پمپ | پمپ، صافی مکش | سطح مایع پایین، صافی مسدود شده، یا نشت هوا در سمت مکش |
| پاسخ اسفنجی یا تاخیری سیلندر | شیر جهت یا کنترل جریان | مایع هوادهی یا قرقره سوپاپ فرسوده |
| کاهش تدریجی فشار تحت بار | پمپ، شیر تخلیه | سایش داخلی ناشی از مایعات آلوده |
| افزایش دمای سیال در طول شیفت | کولر، شیر تسکین دهنده | خنک کننده کوچک یا دور زدن تسکین بیش از حد |
| اتصالات و انتهای شلنگ گریه کننده | اتصالات، مجموعه شیلنگ | خستگی ناشی از ارتعاش یا گشتاور نادرست در هنگام نصب |
| خوانش فشار سنج یا مبدل نامنظم | ایزولاتور گیج، سیم کشی مبدل | آسیب ضربان یا اتصال الکتریکی شل |
یک برنامه پیشگیرانه که حول نمونهبرداری مایعات، تغییرات برنامهریزی شده فیلتر بر اساس شاخصهای گرفتگی به جای فواصل ثابت، و بررسیهای دورهای قبل از شارژ انباشتهکننده ساخته شده است، اکثریت بزرگی از این الگوهای خرابی را در حالی که اصلاح آنها کمهزینه است، جلب میکند.
نمونه برداری سیال سه ماهه یک خط پایه معمول برای واحدهایی است که در خدمات صنعتی مستمر هستند، با نمونه برداری به فاصله ماهانه در واحدهایی که مدارهای تناسبی یا سروو با دقت بالا را اجرا می کنند، جایی که افزایش اندک در تعداد ذرات تأثیر بزرگی بر پاسخ شیر دارد. نمونه برداری از یک خط فعال و در حال اجرا به جای پایین مخزن، تصویری معرف بیشتر از آنچه در پمپ و شیرها در حال گردش است به دست می دهد.
واحدهای کاتالوگ استاندارد سهم بزرگی از کاربردها را پوشش میدهند، اما ساختهای سفارشی در مواردی که ردپای، نویز، چرخه کار یا قرار گرفتن در معرض محیطی خارج از محدوده استاندارد قرار میگیرند، رایج هستند. چند سوال عملی بیشتر مشخصات سفارشی را شکل می دهد.
دریافت این پاسخها درست قبل از انتخاب جزء، از گرانترین نوع دوباره کاری جلوگیری میکند: پس از نصب، متوجه میشوید که پمپ، موتور یا بسته خنککننده برای شرایط عملیاتی واقعی کمتر از اندازه است.
در جایی که یک واحد برق هیدرولیک در نزدیکی یک ایستگاه اپراتور یا در یک تاسیسات حساس به سر و صدا قرار دارد، یک محفظه نمدار در اطراف پمپ و موتور می تواند به طور معنی داری نویز درک شده را کاهش دهد، اغلب مقرون به صرفه تر از تعویض انواع پمپ به تنهایی. طراحی محفظه باید میرایی صوتی را در مقابل تهویه مناسب متعادل کند، زیرا یک محفظه مهر و موم شده که گرما را در اطراف موتور و پمپ به دام میاندازد، عمر قطعه را حتی زمانی که دستگاه را آرام میکند، کاهش میدهد.
با فیلتراسیون مناسب و نگهداری سیال، اجزای ساختاری یک واحد برق هیدرولیک معمولاً 15 تا 20 سال کار می کنند، اگرچه پمپ ها، آب بندی ها و شیلنگ ها اقلام فرسوده ای هستند که قبل از آن در دوره های کوتاه تری بازسازی یا جایگزین می شوند.
فواصل تغییر به دمای عملیاتی و کنترل آلودگی بستگی دارد تا تعداد ساعت ثابت. بسیاری از واحدهای صنعتی با تغییرات سالانه یا دوسالانه سیال کار میکنند، زمانی که فیلتراسیون تعداد ذرات را پایین نگه میدارد و دما تحت کنترل باقی میماند، اما نمونهبرداری سیال راهنمای قابل اعتمادتری نسبت به تاریخ تقویمی به تنهایی است.
در بیشتر موارد این نیاز به تعویض پمپ و اغلب آداپتور نصب دارد، زیرا این دو نوع پمپ از نظر مکانیکی و نه فقط در منطق کنترل متفاوت هستند. معمولاً تعیین نوع پمپ صحیح از جلو بر اساس چرخه کاری عملی تر از برنامه ریزی برای ارتقاء بعدی است.
خنککنندهای که بر روی کاغذ اندازهبندی صحیحی داشته باشد، اگر فن یا جریان آب محدود شود، اگر شیر تسکین جریان بیشتری را به دلیل مشکل در تنظیم فشار یا سوپاپ دور میزند، یا اگر درجه ویسکوزیته سیال با محدوده دمای عملیاتی مطابقت نداشته باشد، همچنان ضعیف عمل میکند.
باتریهای مثانه سریعتر پاسخ میدهند و هزینه کمتری برای جذب شوک عمومی و صاف کردن فشار دارند، در حالی که باتریهای پیستونی حجمهای بزرگتر و نرخهای چرخه بالاتر را با دوامتر مدیریت میکنند، و آنها را برای برنامههایی با افزایش تقاضای مکرر و با حجم زیاد مناسبتر میسازد.
یک صافی مکش ورودی پمپ را از زباله های بزرگ محافظت می کند و عمداً درشت است، معمولاً 100 تا 150 میکرون، تا از محدود کردن جریان ورودی پمپ جلوگیری کند. فیلتر خط فشار بسیار ظریف تر است، معمولاً 10 تا 25 میکرون، و از شیرها و سیلندرهای حساس تر پایین دست پمپ محافظت می کند.
فشاری که بدون بار ثابت می ماند اما پس از درگیر شدن یک محرک کاهش می یابد، معمولاً به سایش داخلی پمپ یا شیر کمکی اشاره می کند که زودتر از نقطه تنظیم خود باز می شود، که هر دو جریان موثر موجود را زمانی که سیستم واقعاً کار می کند به جای دور کار، کاهش می دهد.
سیال ضخیم تر در برابر جریان از طریق گذرگاه های داخلی کوچک در داخل یک شیر جهت یا متناسب مقاومت می کند و حرکت قرقره و پاسخ محرک را کاهش می دهد. به همین دلیل است که تأخیر در شروع سرد در واحدهایی که در طول شب در فضاهای گرم نشده رها می شوند معمول است و چرا برخی از تأسیسات قبل از کار با سرعت کامل در شرایط سرد یک بخاری مخزن یا چرخه گرم کردن اضافه می کنند.
یک سوپاپ برگشتی که توسط پایلوت کار میکند اجازه میدهد جریان آزاد در یک جهت جریان داشته باشد در حالی که جریان معکوس را مسدود میکند تا زمانی که سیگنال فشار پایلوت عمداً آن را باز کند، که معمولاً برای نگهداشتن سیلندر در موقعیت بدون رانش حتی زمانی که شیر جهت در مرکز قرار دارد و فشار فعالی اعمال نمیشود، استفاده میشود.