De ce au nevoie unităţile cu pompă hidraulică electrică de un întrerupător de presiune cu funcţii de pornire-oprire?

O unitate hidraulică de putere care antrenează o pompă cu debit fix împotriva unei supape de siguranță este, din punct de vedere energetic, o mașină care transformă electricitatea în căldură, cu pași suplimentari. Pompa continuă să se rotească, uleiul continuă să curgă, iar supapa de siguranță îl reîntoarce constant în rezervor la presiunea stabilită. Nu se produce nimic util, ci doar uleiul se încălzește și contorul electric continuă să înregistreze consumul. Un întrerupător de presiune cu funcționare start-stop întrerupe acest ciclu. Acesta monitorizează presiunea din sistem și transmite contactorului motorului momentul în care trebuie să întrerupă alimentarea cu energie electrică și cel în care trebuie să o restabilească. Componenta în sine este mică și ieftină în comparație cu pompa sau motorul. Consecințele excluderii acesteia sau ale reglării incorecte nu sunt nici mici, nici ieftine.

Supapa de siguranță nu reglează energia, ci o disipează

O supapă de siguranță protejează circuitul împotriva suprapresiunii. Aceasta este funcția ei. Nu este un regulator de presiune în sensul gestionării energiei. Când o pompă cu debit fix continuă să funcționeze după ce actuatorul s-a blocat sau după închiderea clemei, fiecare litru pe minut în plus față de ceea ce necesită sarcina trece prin supapa de siguranță la presiunea setată. Acest debit se transformă în căldură cu o rată proporțională cu produsul dintre presiune și debit. Într-un grup de alimentare pentru cleme analizat de Gattinger și Schwimmer la Weber-Hydraulik, motorul a funcționat aproximativ șaizeci la sută dintr-un ciclu de 483 de secunde, iar o mare parte din această perioadă de funcționare a implicat trecerea uleiului peste supapa principală de siguranță. Temperatura uleiului s-a stabilizat în jurul valorii de 90°C, deși presiunea de strângere în sine era doar de aproximativ 80 bar. Aceasta este semnatura unei pompe lăsate să funcționeze fără o comandă de oprire bazată pe presiune.

Soluția aplicată în acea cercetare nu a constat într-o nouă pompă sau într-o modernizare cu debit variabil. S-a adăugat un mic acumulator la racordul de presiune și s-a conectat un comutator de presiune separat la contactorul motorului, astfel încât pompa să pornească din nou doar atunci când presiunea din acumulator scădea sub pragul comutatorului. Timpul de funcționare al motorului a scăzut la câteva reporniri scurte pe ciclu. Consumul măsurat de energie a scăzut de la 96 Wh la 11 Wh pe ciclu, iar temperatura uleiului s-a stabilizat la temperatura camerei, nu la 90°C. Comutatorul a realizat o sarcină pe care o supapă de siguranță nu o poate îndeplini: a oprit consumul de energie pentru presiunea care nu era folosită.

Comutatoarele de presiune și circuitele de descărcare rezolvă probleme diferite

Este recomandat să se separe întrerupătorul de pornire-oprire de valva de descărcare sau de circuitul de descărcare. Acestea sunt adesea discutate împreună și, într-adevăr, au funcții care se suprapun, dar acționează asupra unor părți diferite ale sistemului. O valvă de descărcare derutează debitul pompei către rezervor la presiune scăzută, în timp ce pompa continuă să se rotească. Un întrerupător de presiune pentru pornire-oprire elimină alimentarea electrică a motorului. Primul economisește energie hidraulică prin reducerea căderii de presiune pe pompă; al doilea economisește energie electrică prin oprirea motorului principal.

O comparație între cele două abordări într-un grup electrohidraulic cu debit fix face distincția clară.

A treia linie este cea în care comutatorul cu pornire-oprire își dovedește utilitatea. În cazul Weber-Hydraulik, comutatorul de presiune a înlocuit o comandă de pornire a motorului bazată pe timp, emisă de controllerul mașinii de nivel superior. Controllerul pornea motorul înaintea fiecărui eveniment de fixare sau de deblocare și îl oprea după un interval de timp fix, indiferent dacă presiunea era deja disponibilă. Comutatorul a făcut ca motorul să răspundă cererii reale de hidraulică, nu unui program prestabilit.

Zona moartă este ajustarea care determină dacă comutatorul este benefic sau dăunător

Un întrerupător de presiune pornire-oprire nu funcționează la o singură valoare de presiune. Are o presiune de oprire, la care motorul se oprește, și o presiune de pornire, la care motorul repornește. Diferența dintre cele două valori este banda moartă, denumită uneori diferențial sau histerezis. Dacă banda moartă este setată prea îngustă, pompa efectuează cicluri scurte de pornire-oprire de fiecare dată când o mică scurgere sau o contracție termică reduce presiunea sub valoarea de pornire. Dacă este setată prea largă, variațiile de presiune din sistem devin atât de mari încât actuatorul sau clema pot să nu primească presiunea necesară înainte ca motorul să repornească.

Datele publicate despre întrerupătoare oferă o idee despre domeniul de utilizare. Întrerupătoarele industriale de presiune permit, în mod obișnuit, un domeniu mort între o valoare fixă minimă și aproximativ 45% din valoarea presiunii stabilite. O regulă generală în lucrările cu unități hidraulice de putere este să se înceapă cu un domeniu mort de aproximativ 10–15% din presiunea de deconectare și să se lărgească acesta dacă numărarea ciclurilor evidențiază un număr excesiv de porniri. Valoarea potrivită depinde de volumul acumulatorului, de scurgerea supapei de reținere și de gradul în care procesul aval suportă variațiile de presiune. Un întrerupător de presiune capabil mecanic de o diferență de 0,5 bar nu este neapărat un întrerupător care ar trebui setat atât de strâns pe un sistem de 200 bar.

Rulmenții și contactele motorului sunt afectați de frecvența pornirilor

Fiecare pornire determină un curent de blocare pentru o scurtă perioadă, înainte ca motorul să atingă viteza nominală. Acest curent generează căldură în înfășurarea statorului și solicitare termică în barele rotorului. Producătorii de motoare indică numărul maxim admis de porniri pe oră, iar aceste limite există din motive bine întemeiate. Un presostat cu o bandă moartă inutil de strânsă poate depăși regimul admis de porniri al motorului, fără ca nimeni să observe acest lucru până când un contactor se sudă în poziția închisă sau o înfășurare cedează.

Aceeași logică se aplică și contactelor presostatului în sine. Un comutator mecanic echipat cu un microcomutator de acțiune rapidă are o durată de viață electrică finită, iar fiecare pornire a motorului ciclizează aceste contacte. În mod obișnuit, comutatorul nu este elementul cel mai slab, dar devine unul astfel atunci când banda moartă este setată prea strâns, determinând repornirea pompei la intervale de câteva secunde. Un mic acumulator sau o diferențială ușor mai largă costă mult mai puțin decât înlocuirea periodică a contactelor. Comutatorul trebuie tratat ca un dispozitiv de comandă cu un ciclu de funcționare specific, nu ca un senzor pasiv.

Unde întrerupătorul pornire-oprire este unelța incorectă

Există cazuri legitime în care un întrerupător de presiune pornire-oprire nu este soluția potrivită. Dacă pompa trebuie să funcționeze continuu pentru a asigura un debit constant către o supapă proporțională sau un actuator servo, oprirea motorului anulează scopul acesteia. Dacă sistemul nu are nici un acumulator și nici o supapă de sens capabilă să mențină presiunea după oprirea motorului, întrerupătorul va reporni pompa aproape imediat, iar rezultatul va fi ciclarea scurtă, nu economisirea de energie. Dacă procesul necesită menținerea presiunii într-o bandă foarte îngustă, un întrerupător cu o bandă moartă practică s-ar putea să nu îndeplinească toleranța cerută, iar o comandă proporțională de presiune în buclă închisă este o soluție mai potrivită.

Comutatorul nu înlocuiește, de asemenea, o supapă de siguranță. Este un dispozitiv de comandă, nu un dispozitiv de siguranță. O supapă de siguranță trebuie încă să fie reglată la o presiune superioară presiunii de decuplare a comutatorului, astfel încât un comutator defect sau un contactor sudat să nu determine funcționarea în gol a pompei într-un circuit blocat. Cele două dispozitive aparțin aceleiași unități, dar îndeplinesc funcții diferite și nu trebuie reglate pentru a compensa unul pe celălalt.

Cum arată un comutator de presiune bine integrat pe o unitate de putere în producție

Pe o unitate electrică de pompare hidraulică construită corect, comutatorul de pornire-oprire nu este o soluție adăugată ulterior. Racordul său este amplasat acolo unde înregistrează presiunea reală a sistemului, nu pe o ramură înfundată care captează aer sau pe o conductă care înregistrează presiunea doar în timpul unei curse a actuatorului. Carcasa electrică corespunde mediului în care este instalată, fie că este vorba de o zonă supusă spălării cu apă, o instalație exterioară de ridicare sau un strung cu ceață fină de ulei în aer. Punctul de reglare al comutatorului și banda mortă sunt documentate, iar contactorul motorului este dimensionat pentru regimul rezultat de porniri.

Hydrarite construiește unități hidraulice de putere cu aceste detalii de integrare tratate ca parte a ansamblului, nu ca opțiuni de montaj pe teren. Partea de fabricație este esențială aici, deoarece un întrerupător de presiune corect specificat, dar montat pe o colector cu o trecere de detectare restricționată, nu va percepe presiunea pentru care a fost proiectat. Prelucrarea constantă a racordurilor, asamblarea curată și testarea documentată a presiunii de decuplare și cuplare la finalul liniei transformă un întrerupător dintr-un component de catalog într-un element funcțional de comandă. Întrerupătorul este simplu. Sistemul din jurul său determină dacă funcționează sau nu.