Osłabianie hydrauliczne – oszczędność energii i redukcja emisji: nowe technologie oraz praktyki branżowe

Redukcja zużycia energii i emisji to problem systemowy, a nie produktowy

Dyskusje na temat oszczędzania energii i redukcji emisji w przypadku młotów hydraulicznych, prowadzone w raportach branżowych, koncentrują się na samym urządzeniu do mocowania: projektach zaworów ruchu posuwisto-zwrotnego o niższym poborze energii, akumulatorach odzysku energii oraz zmniejszonych wymaganiach dotyczących przepływu oleju hydraulicznego przy zachowaniu tej samej liczby uderzeń na minutę (BPM). Te ulepszenia są rzeczywiste i mierzalne. Nowoczesny młot średniej klasy wymaga o 15–20% mniejszego przepływu oleju ze strony maszyny nośnej, aby osiągnąć tę samą liczbę uderzeń na minutę (BPM) co jego odpowiednik z dziesięciu lat temu, głównie dzięki poprawie efektywności sterowania zaworem. Jednak młot hydrauliczny nie jest największym odbiorcą energii w systemie, którego jest częścią — największym zużyciem energii charakteryzuje się silnik wysokoprężny maszyny nośnej. Silnik koparki o udźwigu 20 ton i mocy 120 kW traci 15–20% swojej mocy wyjściowej na skutek nieefektywności obwodu hydraulicznego jeszcze przed dotarciem oleju do młota. Zmniejszenie zapotrzebowania młota na przepływ oleju o 15% daje mniejszy bezwzględny efekt energetyczny niż utrzymanie czystości oleju hydraulicznego w maszynie nośnej na poziomie zapewniającym stałą wydajność obwodu hydraulicznego. Redukcja emisji osiągnięta poprzez przejście na nowy, wydajny model młota jest zazwyczaj mniejsza niż dodatkowa emisja spowodowana użytkowaniem istniejącego młota przy zanieczyszczonym oleju hydraulicznym, którego lepkość przekroczyła optymalny zakres.

Technologie, które otrzymują największe inwestycje rozwojowe w celu ograniczenia emisji i zużycia energii, to kompatybilność z napędem elektrycznym, kompatybilność z biodegradowalnymi płynami hydraulicznymi oraz konstrukcje obudów o obniżonym poziomie hałasu. Kompatybilność z biodegradowalnym olejem hydraulicznym to czynnik, który bezpośrednio wpływa na specyfikację uszczelek: uszczelki przeznaczone standardowo do oleju mineralnego (NBR, FKM) zazwyczaj dobrze sprawdzają się w kontaktach z roślinno-estrówymi biodegradowalnymi płynami hydraulicznymi, natomiast mieszanki poliuretanowe stosowane w niektórych starszych konstrukcjach mogą ulec obrzękowi lub degradacji pod wpływem syntetycznych płynów esterowych. Mieszanki uszczelek HOVOO i HOUFU zostały opracowane tak, aby zapewniać kompatybilność z głównymi kategoriami biodegradowalnych płynów hydraulicznych stosowanych w europejskich i australijskich aplikacjach wymagających zezwoleń środowiskowych — czyli estrami oraz polialkenoglikolami — a także z tradycyjnymi olejami mineralnymi.

Akumulatory odzysku energii — konstrukcje z podwójnym akumulatorem, które magazynują energię odrzutu tłoka i uwalniają ją podczas kolejnego ruchu w dół — stanowią najważniejszą możliwą do osiągnięcia na poziomie młota poprawę efektywności bez konieczności przeprojektowania obwodu nośnika. Poprawa efektywności wynosi 8–15% przy ciągłym łamaniu twardej skały i jest mniejsza przy przerywanym, łagodniejszym użytkowaniu. Membrana akumulatora w konstrukcji odzysku energii podlega wyższej liczbie cykli gięcia niż w standardowej konstrukcji; zestawy membran HOVOO z gumy FKM, zachowujące ponad 95% elastyczności po 2 milionach cykli gięcia, są stosowane w akumulatorach odzysku energii.

Metoda pozwalająca zaoszczędzić więcej energii niż jakakolwiek modernizacja pojedynczego komponentu

Czystość oleju jest najskuteczniejszą dostępną praktyką oszczędzania energii i redukcji emisji dla każdego operatora floty młotów hydraulicznych. Zanieczyszczenie oleju hydraulicznego cząstkami w ilości 5 mg/L powoduje przeciek w obwodach wewnętrznych o wartości 3–8% w typowych zestawach zaworów młotów. Taki przeciek oznacza pompowanie oleju, który nie jest przekształcany w pracę tłoka — jest to energia marnowana, którą silnik nośnika musi wytworzyć, a która przejawia się jako zużycie paliwa bez odpowiadającego temu efektu rozdrabniania. Standard czystości ISO 18/16/13 można osiągnąć w większości środowisk budowlanych przy regularnej wymianie filtrów oraz zastosowaniu uszczelnionych połączeń węży; jego stałe utrzymywanie w dziesięciojednostkowej flocie pozwala zaoszczędzić więcej paliwa rocznie niż modernizacja każdej jednostki do modelu niskoprzepływowego nowej generacji. Koszt filtra stanowi jedynie ułamek oszczędności paliwa. Dyscyplina utrzymywania czystości jest trudniejsza w utrzymaniu niż zakup jakiegokolwiek sprzętu i to właśnie ona stanowi kluczową różnicę między flotami o niskim zużyciu paliwa a flotami o wysokim zużyciu paliwa, eksploatującymi pozornie ten sam sprzęt.