ปั๊มไฮโดรสแตติกและปั๊มแบบปรับการจ่ายได้: หน่วยไฮดรอลิกแรงดันสูง (HPU) ประสิทธิภาพสูงของ Danfoss

ถามวิศวกรไฮดรอลิกส์สิบคนให้อธิบายความแตกต่างระหว่างวงจรไฮโดรสแตติกกับระบบปั๊มแบบปรับการจ่ายได้ในวงจรเปิดมาตรฐาน คุณจะได้รับคำตอบที่ถูกต้องในระดับหนึ่งแต่มีความแตกต่างกันอย่างมีน้ำหนักถึงสิบแบบ ซึ่งนี่ไม่ใช่เรื่องเลวร้ายแต่อย่างใด — ความแตกต่างนั้นมีอยู่จริงและคุ้มค่าที่จะเข้าใจอย่างลึกซึ้ง เพราะมันกำหนดว่าเครื่องจักรนั้นจะขับเคลื่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตอบสนองได้ตามที่คาดการณ์ไว้ และสามารถทนต่อการกลับทิศทางของโหลดที่รุนแรงซึ่งทำลายระบบที่ไม่เหมาะสมได้หรือไม่

แดนฟอสสร้างชุดหน่วยขับเคลื่อนไฮดรอลิกของตนขึ้นโดยใช้ทั้งสองสถาปัตยกรรมนี้ และการเลือกระหว่างสองแบบนี้ไม่ได้เป็นไปอย่างไม่มีเหตุผล แต่ขึ้นอยู่โดยตรงกับลักษณะการใช้งานจริงของระบบ

วงจรเปิดแบบปรับการจ่ายน้ำมันได้: เมื่อเหมาะสมกับการใช้งาน

ปั๊มแบบปรับการจ่ายน้ำมันได้ในวงจรเปิดจะดูดน้ำมันจากถังเก็บ สร้างแรงดันให้กับของเหลวตามความต้องการของวงจร จากนั้นส่งน้ำมันที่ผ่านการใช้งานแล้วกลับคืนสู่ถังเก็บเดิมผ่านท่อคืนน้ำมัน ตำแหน่งของแผ่นเอียง (swashplate) จะปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการของระบบ — จ่ายน้ำมันน้อยลงเมื่อแอคทูเอเตอร์อยู่ในภาวะคงตำแหน่งหรือเคลื่อนที่ช้า และจ่ายน้ำมันมากขึ้นเมื่อมีการทำงานที่ต้องใช้ความเร็ว

การออกแบบปั๊มแบบแปรค่าการจ่ายของ Danfoss รุ่นนี้เข้ากันได้ดีกับบล็อกวาล์วแบบตรวจจับโหลด (load-sensing valve blocks) ปั๊มจะรับสัญญาณที่แสดงถึงความดันโหลดสูงสุดในวงจร และปรับการทำงานเพื่อรักษาความต่างของความดันเหนือค่านั้นไว้ — โดยทั่วไปอยู่ที่ 20 ถึง 25 บาร์ ผลที่ได้คือไม่มีการใช้พลังงานโดยเปล่าประโยชน์ในการรักษาความดันให้สูงกว่าความดันที่แอคทูเอเตอร์ใดๆ ต้องการจริงๆ สำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมแบบหลายฟังก์ชันและอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่มีผู้ใช้งานพร้อมกันหลายตัว การออกแบบเช่นนี้คือสถาปัตยกรรมที่ช่วยควบคุมการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงและการเกิดความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วงจรไฮโดรสแตติก: ปัญหาที่ต่างออกไป

ปั๊มไฮโดรสแตติกทำงานในวงจรแบบปิด (closed loop) โดยเอาต์พุตของมันส่งไปยังมอเตอร์ไฮดรอลิกโดยตรง — ไม่มีถังเก็บน้ำมัน (reservoir) ในวงจรหลัก ไม่มีวาล์วควบคุมทิศทาง (directional control valve) และไม่มีขั้นตอนการลดการไหล (throttling stage) ปั๊มเป็นตัวควบคุมทุกอย่าง: ทิศทางของการไหลกำหนดทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ส่วนขนาดของการเปลี่ยนปริมาตร (displacement magnitude) กำหนดความเร็วของมอเตอร์ วงจรชาร์จ (charge circuit) ขนาดเล็กจะรักษากดดันขาเข้าขั้นต่ำเพื่อป้องกันการเกิดฟองอากาศ (cavitation) ที่บริเวณทางดูดของปั๊ม

สถาปัตยกรรมแบบปิดนี้ช่วยกำจัดการสูญเสียพลังงานจากการลดการไหล (throttling losses) ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในวงจรแบบเปิด (open circuits) เสมอเมื่อวาล์วควบคุมทิศทางกำลังปรับการไหล นอกจากนี้ยังทำให้สามารถกู้คืนพลังงานได้ — โดยมอเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นเบรกโหลด (load brake) สามารถทำให้ทำงานเป็นปั๊มแทน แล้วส่งพลังงานกลับเข้าสู่ระบบ แทนที่จะปล่อยพลังงานออกเป็นความร้อน ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่มีเหตุการณ์การลดความเร็ว (deceleration events) บ่อยครั้ง การกู้คืนพลังงานนี้สามารถวัดผลได้จากปริมาณการใช้เชื้อเพลิง

แนวทางของหน่วยขับเคลื่อนไฮดรอลิก Danfoss

หน่วยขับเคลื่อนไฮดรอลิก Danfoss ไม่ใช่ชุดประกอบที่จัดทำตามแคตตาล็อกจากส่วนประกอบที่เลือกแยกกัน แต่ปั๊ม มอเตอร์ขับเคลื่อน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการควบคุมนั้นได้รับการออกแบบร่วมกันอย่างบูรณาการ เพื่อให้สามารถบรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพที่ต้องอาศัยการประสานงานกันทั่วทั้งห่วงโซ่พลังงานได้จริงในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น การปรับความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนแบบแปรผันเพื่อควบคุมความเร็วขาเข้าของปั๊มให้สอดคล้องกับตำแหน่งของแผ่นเอียง (swashplate) จะสามารถเข้าถึงจุดการทำงานที่แต่ละชั้นของการควบคุมไม่สามารถหาได้โดยลำพัง

สำหรับวิศวกรโรงงานอุตสาหกรรมที่ระบุข้อกำหนดสำหรับหน่วยขับเคลื่อนไฮดรอลิก การบูรณาการนี้ช่วยลดระยะเวลาในการเดินเครื่องและกำจัดกระบวนการทดลองผิดพลาดที่เกิดจากการพยายามให้ส่วนประกอบที่จัดหาแยกกันทำงานร่วมกันอย่างสอดคล้อง สำหรับผู้ผลิตรถยนต์เพื่อการใช้งานเฉพาะทาง (mobile OEMs) การบูรณาการนี้จะให้ระบบขับเคลื่อนที่ผ่านการตรวจสอบและรับรองแล้ว ซึ่งสามารถตอบสนองเป้าหมายด้านประสิทธิภาพและการปล่อยมลพิษต่ำได้ โดยไม่จำเป็นต้องอาศัยความเชี่ยวชาญด้านระบบไฮดรอลิกภายในองค์กรในระดับลึกเท่าที่การออกแบบปกติจะต้องการ

HOVOO / HOUFU จัดจำหน่ายชุดซีลสำหรับปั๊มแบบปรับการกระจายน้ำมันได้ (variable displacement) และปั๊มไฮโดรสแตติก (hydrostatic) ของ Danfoss คุณภาพของซีลภายในเป็นพื้นฐานสำคัญที่การอ้างสิทธิ์ด้านประสิทธิภาพทั้งหมดขึ้นอยู่กับ — ปั๊มที่มีซีลสึกหรอจะเกิดการรั่วไหลย้อนกลับภายใน ทำให้ไม่สามารถรักษาระดับการส่งออกตามที่ระบบควบคุมสั่งการได้ ชุดซีลของ HOUFU ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องของมิติตามข้อกำหนดของ Danfoss รายละเอียดเพิ่มเติมที่ hovooseal.com

แหล่งกำเนิด: www.hovooseal.com