Kodėl elektros hidraulinio siurblio vienetai reikalauja paleidimo–sustabdymo slėgio jungiklio?

Hidraulinis galios blokas, kuris varo pastovaus tūrio siurblį prieš atleidimo vožtuvą, energijos požiūriu yra įrenginys, keičiantis elektros energiją į šilumą su papildomais žingsniais. Siurblys visada sukasi, skystis visada teka, o atleidimo vožtuvas nuolat grąžina ją į baką nustatyta slėgio reikšme. Nieko naudinga nevyksta, tik skysčio temperatūra kyla ir elektros skaitiklis vis dar suka. Pradėti–stabdyti slėgio jungiklis nutraukia šį ciklą. Jis stebi sistemos slėgį ir signalizuoja variklio kontaktoriui, kada nutraukti maitinimą ir kada jį vėl įjungti. Pats jungiklis yra mažas ir pigus lyginant su siurbliu ar varikliu. Tačiau jo nebuvimo ar netinkamo nustatymo pasekmės yra nei mažos, nei pigios.

Atleidimo vožtuvas nevaldo energijos, jis ją išsklaido

Apsaugos vožtuvas apsaugo grandinę nuo per didelio slėgio. Tai jo funkcija. Jis nėra slėgio reguliatorius energijos valdymo prasme. Kai pastovaus debitų siurblys toliau veikia po to, kai vykdymo įrenginys sustoja arba spaustuvas užsidaro, kiekvienas papildomas litras per minutę, kuris viršija apkrovos poreikį, prateka per apsaugos vožtuvą nustatytu slėgiu. Šis srautas virsta šiluma su greičiu, proporcingu slėgiui ir srautui. Weber-Hydraulik įmonėje Gattinger ir Schwimmer tyrinėjamiems spaustuvo galios blokams variklis veikė maždaug šešiasdešimt procentų iš 483 sekundžių ciklo, o dauguma šio laiko buvo skirta skysčiui tekėti per pagrindinį apsaugos vožtuvą. Skysčio temperatūra stabilizavosi netoli 90 °C, nors spaustuvo slėgis pats savaime buvo tik apie 80 bar. Tai yra būdingas požymis, kai siurblys paliekamas veikti be slėgio pagrindu veikiančios sustabdymo komandos.

Šiame tyrime pataisa nebuvo naujas siurblys arba kintamosios naštos modernizavimas. Prie slėgio jungties buvo pridėtas mažas akumuliatorius, o atskiras slėgio perjungiklis buvo prijungtas prie variklio kontaktoriaus taip, kad siurblys paleistųsi tik tada, kai akumuliatoriaus slėgis nukristų žemiau perjungiklio ribos. Variklio veikimo trukmė sumažėjo iki kelių trumpų pakrovimų per ciklą. Išmatuota energijos suvartojimo norma sumažėjo nuo 96 Wh iki 11 Wh per ciklą, o alyvos temperatūra stabilizavosi kambario temperatūroje vietoj 90 °C. Perjungiklis atliko darbą, kurio negali atlikti saugos vožtuvas: jis sustabdė mokėjimą už nenaudojamą slėgį.

Slėgio perjungikliai ir iškrovos grandinės sprendžia skirtingas problemas

Verta atskirti paleidimo–sustabdymo jungiklį nuo iškrovos vožtuvo arba iškrovos grandinės. Juos dažnai aptarinėja kartu, ir jų funkcijos tikrai susikerta, tačiau jie veikia skirtingose sistemos dalyse. Iškrovos vožtuvas nukreipia siurblio srautą į baką žemo slėgio sąlygomis, tuo tarpu siurblys toliau suka. Paleidimo–sustabdymo slėgio jungiklis nutraukia elektros tiekimą varikliui. Pirmasis taupo hidraulinę energiją, sumažindamas slėgio kritimą per siurblį; antrasis taupo elektrinę energiją, sustabdant pagrindinį variklį.

Abiejų požiūrių palyginimas fiksuoto našumo energijos bloke padaro šią skirtį aiškią.

Trečiojoje eilutėje pradėti–nutraukti jungiklis įrodo savo naudingumą. Weber-Hydraulik atveju slėgio jungiklis pakeitė laiko pagrindu veikiantį variklio valdymą iš aukštesniojo lygio mašinos valdiklio. Valdiklis paleisdavo variklį prieš kiekvieną spaustuką arba atleidimą ir stabdydavo jį nustatytu laikmačiu, nepaisydamos to, ar slėgis jau buvo prieinamas. Jungiklis leido varikliui reaguoti į tikrąjį hidraulinį poreikį, o ne į grafiką.

Mirties juosta yra reguliavimas, kuris nusprendžia, ar jungiklis padeda ar žaloja

Pradėti–stabdyti slėgio jungiklis veikia ne viename slėgyje. Jame yra išjungimo slėgis, kai variklis sustoja, ir įjungimo slėgis, kai variklis vėl paleidžiamas. Šių dviejų slėgių skirtumas vadinamas „numirusiuoju ruožtu“ (deadband), kartais – skirtumu arba histereze. Jei numiręs ruožtas nustatytas per siauras, siurblys dažnai trumpai cikluoja kiekvieną kartą, kai mažas nuotėkis arba šiluminis susitraukimas sumažina slėgį žemiau įjungimo taško. Jei jis nustatytas per platus, sistemos slėgis svyruoja tiek, kad valdymo įrenginys arba spaustukas gali nepajusti reikiamo slėgio, kol variklis vėl įsijungs.

Paskelbti perjungimo duomenys padeda įvertinti naudingą diapazoną. Pramoniniai slėgio perjungikliai dažnai leidžia „mirtingąją zoną“ nuo minimalios fiksuotos reikšmės iki maždaug 45 procentų nustatytosios reikšmės. Hidraulinio energijos bloko darbe paplitusi taisyklė – pradėti nuo „mirtingosios zonos“, lygios apytiksliai 10–15 procentų išjungimo slėgio, ir ją išplėsti, jei ciklų skaičiavimas rodo per daug įsijungimų. Tiksli reikšmė priklauso nuo akumuliatoriaus talpos, kontrolinio vožtuvo nutekėjimo ir to, kiek slėgio svyravimų gali ištverti žemesnės grandies procesas. Mechaniniu požiūriu 0,5 bar skirtumo galintis slėgio perjungiklis neprivalo būti nustatomas taip tiksliai 200 bar sistemoje.

Variklio guoliai ir kontaktai priklauso nuo įsijungimų dažnio

Kiekvienas paleidimas trumpą laiką sukelia užrakintos rotoriaus srovę, kol variklis pasiekia darbinį sukimosi dažnį. Ši srovė kaitina statoriaus apviją ir sukelia šiluminį įtempimą rotorius juostose. Variklių gamintojai nurodo leistiną paleidimų skaičių per valandą, o šios ribos nustatytos ne be priežasties. Per mažas slėgio jungiklio negaliojimo intervalas gali priversti variklį viršyti leistiną paleidimų naudojimo normą, o tai lieka nepastebėta iki tol, kol kontaktorius suvirš, arba apvija sugenda.

Tas pats teisinga ir dėl paties slėgio jungiklio kontaktų. Mechaninis jungiklis su „snap-action“ mikrojungikliu turi ribotą elektrinę tarnavimo trukmę, o kiekvienas variklio paleidimas cikluoja šiuos kontaktus. Jungiklis paprastai nėra silniausia grandis, tačiau tampa ja, kai negaliojimo intervalas nustatomas per siauras ir siurblys paleidžiamas kas kelias sekundes. Mažas akumuliatorius ar šiek tiek didesnis diferencialas kainuoja mažiau nei reguliarus kontaktorių keitimas. Jungiklis turėtų būti laikomas valdymo įrenginiu su tam tikru veikimo ciklu, o ne neveikiančiu jutikliu.

Ten, kur pradėti–stabdyti jungiklis yra netinkamas įrankis

Yra pagrįstų atvejų, kai pradėti–stabdyti slėgio jungiklis nėra tinkamas sprendimas. Jei siurblys turi veikti nuolat, kad užtikrintų pastovų srautą proporciniam voztuvui arba servomechanizmui, variklio sustabdymas prieštarauja tikslui. Jei sistemoje nėra akumuliatoriaus ir nėra atgalinio voztuvo, kuris galėtų išlaikyti slėgį po variklio sustabdymo, jungiklis beveik nedelsiant vėl paleis siurblį, todėl vietoj energijos taupymo bus stebima trumpalaikė ciklinė veikla. Jei procese reikia išlaikyti slėgį labai siauroje riboje, jungiklis su praktišku mirtinguoju žonu gali neatitikti reikalavimų, o geriau tiktų uždarojo ciklo proporcinis slėgio valdymas.

Perjungiklis taip pat nekeičia išleidimo vožtuvo. Tai valdymo įrenginys, o ne saugos įrenginys. Išleidimo vožtuvas vis dar turi būti nustatytas aukščiau nei perjungiklio išsijungimo slėgis, kad sugenda perjungiklis ar suvirintas kontaktorius nepadarųtų siurblio „mirtinio“ užsikimšimo užblošktoje grandinėje. Abudu įrenginiai turi būti viename vienete, tačiau jie atlieka skirtingas funkcijas ir neturėtų būti reguliuojami vienas kitą kompensuoti.

Gerai integruoto slėgio perjungiklio išvaizda gamybinėje galios vienete

Tinkamai suprojektuotame elektriniame hidraulinėje siurblio vienete pradėti–nutraukti perjungiklis nėra po galvoje pagalvota detalė. Jo prijungimo anga yra įrengta ten, kur jis tikrai registruoja sistemos slėgį, o ne „numirusioje“ šakoje, kur susikaupia oras, arba linijoje, kur slėgis matomas tik vieno veikiamosios dalies judėjimo metu. Elektrinė dėžutė atitinka aplinkos sąlygas – ar tai būtų valymo zona, lauko pakėlimo įrenginys arba staklės su smulkiu aliejaus migla ore. Perjungiklio nustatymo taškas ir negrynumo juosta yra dokumentuoti, o variklio kontaktorius yra įvertintas atitinkamai pradėti–nutraukti apkrovai.

„Hydrarite“ gamina hidraulinius energijos blokus, kuriuose šie integravimo detalės laikomos dalimi montavimo proceso, o ne lauko parinktimis. Čia svarbus gamybos aspektas, nes slėgio jungiklis, kuris yra tinkamai parinktas, bet sumontuotas ant kolektoriaus su apribojimu slėgio jutimo kanale, nepajus slėgio, kurį turėtų registruoti. Nuolatinis prijungimo vietų apdirbimas, švarus surinkimas ir dokumentuotas gamybos linijos pabaigoje atliekamas išjungimo ir įjungimo slėgio bandymas paverčia jungiklį ne tik katalogo komponentu, bet veikiančiu valdymo elementu. Jungiklis paprastas. Sistemos aplinka nulemia jo veikimą.