Elektrický hydraulický agregát: Dimenzovanie, výber tlaku a motora

An elektrický hydraulický agregát je srdcom každého elektricky poháňaného hydraulického systému – spája motor, čerpadlo, zásobník a riadiace ventily do samostatnej jednotky, ktorá premieňa elektrickú energiu na riadenú kvapalinovú energiu. Správna špecifikácia určuje, či systém funguje spoľahlivo 20 000 hodín alebo zlyhá v priebehu niekoľkých mesiacov. Táto príručka sa zaoberá štyrmi technickými rozhodnutiami, na ktorých najviac záleží: ako dimenzovať jednotku, aký rozsah tlaku očakávať, aký typ motora špecifikovať a ako porovnať hydraulické pohonné jednotky pre vašu presnú aplikáciu.

700 bar

Maximálny tlak vo vysokovýkonných priemyselných baleniach

0,37–75 kW

Typický rozsah výkonu motora pre štandardné jednotky

90 %

Účinnosť moderných piestových čerpadiel s premenlivým objemom

Ako správne nastaviť veľkosť hydraulického agregátu

Dimenzovanie hydraulického agregátu začína dvoma vstupmi, o ktorých nemožno vyjednávať: požadovaný prietok (l/min) a prevádzkový tlak systému (bar). Každá ďalšia špecifikácia – výkon motora, objem nádrže, výtlak čerpadla – vyplýva z týchto dvoch obrázkov.

Vypočítajte požadovaný prietok

Prietok (Q) sa rovná objemu ovládača vydelenému požadovaným časom cyklu. Pre hydraulický valec s vŕtaním 50 mm a zdvihom 300 mm, ktorý dokončí jeden cyklus za 10 sekúnd: Q = (pi x 0,025² x 0,3) / 10 = 0,589 l/min. Vždy pridajte 15–20 % pre vnútorný únik a systémové straty.

Určite tlak v systéme

Systémový tlak sa rovná maximálnej zaťažovacej sile vydelenej účinnou plochou ovládača. Sila 50 kN na valec s priemerom vŕtania 50 mm vyžaduje 25,5 MPa (255 bar). Pred výberom menovitého tlaku čerpadla pridajte 10–15 % pre poklesy tlaku na ventiloch, armatúrach a hadiciach.

Vypočítajte výkon motora

Výkon motora (kW) = (prietok v L/min x tlak v baroch) / 600. Pre 10 L/min pri 200 baroch: P = (10 x 200) / 600 = 3,33 kW. Vydeľte účinnosťou čerpadla (zvyčajne 0,85–0,92), aby ste dostali požadovaný výkon hriadeľa: 3,33 / 0,88 = 3,78 kW. Vyberte ďalšiu štandardnú veľkosť motora nad týmto obrázkom.

Veľkosť nádrže

Štandardným pravidlom je objem zásobníka (litre) = 3 až 5-násobok prietoku čerpadla za minútu. Čerpadlo s výkonom 10 l/min si vyžaduje 30 – 50 l zásobník na adekvátne riadenie teploty. Aplikácie s vysokými pracovnými cyklami alebo zvýšenými teplotami okolia by sa mali zamerať na hornú hranicu tohto rozsahu.

Definícia

Elektrický hydraulický agregát je samostatná kvapalinová napájacia jednotka, ktorá integruje elektrický motor, hydraulické čerpadlo, nádrž na kvapalinu, tlakový poistný ventil a smerové riadiace ventily do jednej zostavy – dodáva riadený hydraulický prietok a tlak do pohonov bez potreby externých komponentov na prenos energie.

Aký tlak dodáva hydraulický agregát

Hydraulické agregáty pokrývajú široký rozsah tlaku v závislosti od kategórie použitia. Ľahké jednotky pre automobilové výťahy a dielenské vybavenie zvyčajne pracujú pri 150 – 250 baroch. Priemyselné lisy, stavebné zariadenia a offshore systémy pracujú pri tlaku 300 – 700 barov s použitím konfigurácií vysokotlakových piestových čerpadiel.

Kategória aplikácie	Typický rozsah tlaku	Typ čerpadla	Rozsah prietoku
Dielenské / automobilové výťahy	150-250 bar	Zubové čerpadlo	2–15 l/min
Priemyselné stroje	200 - 350 barov	Lopatkové alebo piestové čerpadlo	10–100 l/min
Ťažké lisovanie / tvarovanie	300 – 500 barov	Axiálne piestové čerpadlo	20–200 l/min
Offshore / podmorské nástroje	500 – 700 barov	Radiálne piestové čerpadlo	5–50 l/min
Záchranné / prenosné nástroje	700 – 720 barov	Vysokotlakové piestové čerpadlo	0,5–4 l/min

Pretlakový ventil – z výroby nastavený na konštrukčný tlak systému – je kritickým bezpečnostným komponentom, ktorý zabraňuje poškodeniu pretlakom. Musí byť nastavený maximálne na 110% maximálneho pracovného tlaku najslabšej zložky v okruhu. Nedostatočné nastavenie poistného ventilu plytvá energiou nepretržitým obtokom; nadmerné nastavenie vytvára štrukturálne riziko v hadiciach, armatúrach a tesneniach ovládačov.

Ktorý typ motora je vhodný pre elektrický hydraulický agregát

Výber motora určuje správanie pri štartovaní, schopnosť pracovného cyklu, flexibilitu riadenia rýchlosti a celkové náklady na energiu počas životnosti jednotky. Vo väčšine inštalácií hydraulických agregátov sa používajú tri typy motorov.

AC indukčný motor

Najčastejšie

Pevná rýchlosť (1 450 alebo 2 900 ot./min pri 50 Hz)
Robustné, nenáročné na údržbu, nízke náklady
Štandard pre prerušované pracovné cykly
Vyžaduje hviezda-trojuholník alebo softštartér nad 4 kW
Štandard triedy účinnosti IE3 na trhoch EÚ

Motor poháňaný striedavým invertorom (VFD).

Energeticky optimalizované

Variabilná rýchlosť prispôsobená požiadavkám
Znižuje spotrebu energie o 30–50 % pri systémoch s premenlivým zaťažením
Eliminuje nábehový prúd pri štarte
Vyžaduje vinutie motora s hodnotením VFD
Najlepšie pre systémy s nepretržitou prevádzkou alebo tlakom na požiadanie

Jednosmerný motor (kefkový alebo bezkefkový)

Prenosný / Batéria

Napájanie 12V, 24V alebo 48V DC
Používa sa v mobilných, namontovaných vo vozidle a na batérie
Brushless DC (BLDC) ponúka 90% účinnosť
Kompaktný a ľahký pre prenosné aplikácie
Pracovný cyklus je obmedzený kapacitou batérie a tepelným výkonom

Ako si vybrať hydraulickú jednotku pre vašu aplikáciu

Výber správneho elektrický hydraulický agregát pre konkrétnu aplikáciu je potrebné prispôsobiť šesť parametrov prevádzkovým požiadavkám. Jednotky, ktoré spĺňajú všetkých šesť kritérií, budú spoľahlivo fungovať v rámci svojho servisného intervalu; jednotky, ktoré vynechajú čo i len jeden, sa stávajú najslabším miestom celého hydraulického okruhu.

Prietok

Prispôsobte výkon čerpadla požiadavkám na otáčky pohonu. Nadmerný prietok plytvá energiou cez poistný ventil; nedostatočný prietok predlžuje časy cyklov a znižuje produktivitu.

Hodnotenie tlaku

Vyberte jednotku s menovitou hodnotou aspoň 15 % nad vypočítaným tlakom v systéme. Nikdy neprevádzkujte jednotku nepretržite pri maximálnom menovitom tlaku – navrhnite systém tak, aby normálny prevádzkový tlak bol 80–85 % menovitého limitu čerpadla.

Pracovný cyklus

Prerušovaná prevádzka (S2 alebo S3 podľa IEC 60034) vyhovuje lisom a pohonom, ktoré nakladajú a vykladajú. Nepretržitá prevádzka (S1) sa vyžaduje pre dopravníky, svorky a systémy, kde čerpadlo beží bez prestávky.

Kompatibilita s kvapalinami

Štandardné jednotky používajú minerálny olej ISO VG 46. Potravinárske, ohňovzdorné (HFA, HFB, HFC, HFD) aplikácie alebo aplikácie s biologicky odbúrateľnými kvapalinami vyžadujú kompatibilné tesnenia, nátery a materiály čerpadiel špecifikované v čase objednávky.

Konfigurácia montáže

Horizontálne zásobníkové jednotky sú vhodné pre pevné inštalácie s dostatočnou podlahovou plochou. Vertikálne tankové jednotky šetria stopu. Kompaktné balíky s L-konzolou a montážnou doskou sa používajú v strojovo integrovaných a mobilných aplikáciách, kde je rozhodujúca celková obálka.

Integrácia riadiaceho ventilu

Zistite, či sú na úrovni agregátu potrebné solenoidom ovládané smerové ovládacie ventily, ručné páky alebo proporcionálne ventily. Vopred integrované ventilové rozvody znižujú zložitosť inštalácie a riziko kontaminácie v porovnaní so samostatnými zostavami komponentov.