ปั๊มดิจิทัลแบบปริมาตรแปรผันคืออะไร และเหตุใดจึงมีประสิทธิภาพสูงกว่า?

คำว่า 'ปั๊มดิจิทัลแบบปริมาตรแปรผัน' มักก่อให้เกิดปฏิกิริยาสองแบบในสัดส่วนที่เท่าเทียมกัน คือ ความสนใจ เพราะฟังดูทันสมัย และความสงสัย เนื่องจากสิ่งของจำนวนมากที่เรียกว่า 'ดิจิทัล' นั้นแท้จริงแล้วไม่แตกต่างพื้นฐานจากสิ่งที่มีมาก่อนเลย ในกรณีนี้ ความสนใจนั้นมีเหตุผลรองรับอย่างเพียงพอ ปั๊มดิจิทัลแบบปริมาตรแปรผันมีลักษณะทางกลที่แตกต่างโดยสิ้นเชิงจากปั๊มแบบเดิมทุกชนิด และความแตกต่างด้านประสิทธิภาพนั้นไม่ใช่เพียงเล็กน้อย

ปัญหาโดยกำเนิดของปั๊มแบบเดิม

ปั๊มแบบขับเคลื่อนเชิงบวกแบบทั่วไปทุกชนิด — ได้แก่ ปั๊มเกียร์ ปั๊มใบพัด และปั๊มลูกสูบแนวแกน — จะทำให้องค์ประกอบการส่งกำลังทั้งหมดผ่านรอบการทำงานภายใต้แรงดันเต็มรูปแบบในแต่ละรอบของการหมุนของเพลา เมื่อระบบไม่ต้องการกำลังส่งออกเต็มที่ ปั๊มยังคงทำงานในการสร้างแรงดันให้ของไหลอยู่ ซึ่งส่วนเกินจะถูกปล่อยกลับเข้าสู่ถังผ่านวาล์วปล่อยแรงดัน (relief valve) หรือทางช่องบายพาส (bypass) ที่โหลดร้อยละ 50 ปั๊มแบบปริมาตรคงที่จะใช้พลังงานขาเข้าประมาณร้อยละ 80 ถึง 90 ของค่าที่ใช้ที่โหลดเต็ม ขณะที่ให้งานที่เป็นประโยชน์เพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้น ช่องว่างนั้นคือของเสียโดยสิ้นเชิง

การออกแบบปั๊มแบบปริมาตรแปรผันสามารถลดช่องว่างนี้ได้โดยการลดระยะการเคลื่อนที่ (stroke) อย่างไรก็ตาม กลไกแผ่นเอียง (swashplate) มีขีดจำกัดต่ำสุดของปริมาตรที่สามารถควบคุมได้อย่างเสถียร — โดยทั่วไปอยู่ที่ร้อยละ 5 ถึง 10 ของค่าสูงสุด — ซึ่งหากต่ำกว่านั้น ความเสถียรในการควบคุมจะเสื่อมลง นอกจากนี้ ระบบเซอร์โวสำหรับแผ่นเอียงเองยังใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาตำแหน่งของมันไว้

ดิจิทัลดิสเพลสมेंต (Digital Displacement) แก้ปัญหานี้ได้อย่างไร

ปั๊มแบบควบคุมการกระจายน้ำมันดิจิทัล (digital displacement pump) ติดตั้งวาล์วที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์และทำงานได้อย่างรวดเร็วไว้กับลูกสูบแต่ละตัว ในการเคลื่อนที่แต่ละครั้ง ลูกสูบสามารถรับคำสั่งให้สร้างแรงดันน้ำมันและส่งน้ำมันออกไปยังทางออก หรือรับคำสั่งให้ทำงานแบบไม่มีภาระ (idle) โดยดูดน้ำมันเข้ามาแล้วส่งกลับไปยังทางเข้าโดยไม่เกิดงานสร้างแรงดันแต่อย่างใด การตัดสินใจดังกล่าวจะถูกดำเนินการใหม่สำหรับลูกสูบแต่ละตัวในแต่ละจังหวะ โดยมีเวลาตอบสนองต่ำกว่าห้ามิลลิวินาที

เมื่อทำงานที่กำลังการกระจายน้ำมันร้อยละ 50 จะมีลูกสูบประมาณครึ่งหนึ่งที่ทำงานอยู่ในแต่ละรอบหมุน ส่วนลูกสูบที่ไม่ทำงานจะใช้พลังงานน้อยมาก — กล่าวคือ ลูกสูบเหล่านั้นอยู่ในภาวะไม่มีภาระจริง (genuinely unloaded) ไม่ใช่เพียงแค่ถูกเบี่ยงเบนกระแส (bypassed) เท่านั้น ดังนั้นประสิทธิภาพของการทำงานที่โหลดร้อยละ 50 จึงใกล้เคียงกับประสิทธิภาพที่โหลดเต็ม แทนที่จะลดลงอย่างรุนแรงตามลักษณะของปั๊มแบบดั้งเดิม

เหตุใดสิ่งนี้จึงมีความสำคัญต่อการใช้งานจริง

ระบบไฮดรอลิกจริงมักจะไม่ทำงานที่โหลดเต็มเป็นเวลานานเกินเศษส่วนเล็กน้อยของเวลาในการใช้งานทั้งหมด ตัวอย่างเช่น เครื่องจักรก่อสร้างจะทำงานผ่านรอบการขุดที่มีโหลดเต็ม การเคลื่อนย้ายที่มีโหลดบางส่วน และการจัดตำแหน่งใกล้กับโหมดเดินเบา ขณะที่เครื่องอัดอุตสาหกรรมจะใช้แรงดันสูงเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น คือ ในช่วงที่กำลังขึ้นรูปจริงๆ ปั๊มแบบดิจิทัลดิสเพลซเมนต์ที่ออกแบบให้รองรับความต้องการสูงสุดสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดทั้งรอบการทำงาน — ไม่ใช่เฉพาะที่จุดออกแบบเท่านั้น

HOVOO / HOUFU จัดหาชุดซีลสำหรับแพลตฟอร์มปั๊มดิจิทัลดิสเพลซเมนต์ของ Danfoss ความสมบูรณ์ของซีลลูกสูบถือเป็นสิ่งพื้นฐานสำคัญต่อการแยกแรงดัน ซึ่งระบบวาล์วดิจิทัลพึ่งพาอยู่ โปรดเยี่ยมชมเว็บไซต์ hovooseal.com เพื่อดูข้อมูลจำเพาะ

แหล่งกำเนิด: www.hovooseal.com