优化变速驱动解决方案

来源:国际泵阀技术商情

发布时间:2020年3月16日下午 03:03:18

变速驱动器将液压和电气系统的标准部件连接起来,形成定制化、智能化和经济高效的解决方案。与简单的液压解决方案相比,它有多大的节约潜力?在选择其规模时,应考虑哪些因素?  
变速驱动器将液压和电气系统的标准部件连接起来,形成定制化、智能化和经济高效的解决方案。与简单的液压解决方案相比,它有多大的节约潜力?在选择其规模时,应考虑哪些因素?
 
液压传动市场正发生变化,机器制造商和用户日益希望找到既紧凑、安静,又经济、节能、安全性高且易于投入使用的灵活解决方案,而不仅是确定居于一隅的驱动设备的规模。由于标准液压元件与电子元件能够进行智能交互,变速驱动可以满足这一系列复杂的需求。
 
什么是变速驱动器?
 
变速驱动装置主要由电动机、液压泵和变频器组成,软件可根据负载情况持续地将电机转速调节至最佳工作点。因此,电动定排量或可变排量泵可按需泵送流量,以便根据任务要求控制压力、速度、功率、位置或作用力,可广泛应用于机床、木材和纸张加工机械、冶金和模压、压铸和注塑设备等领域。
 
最先进的变速驱动器让电机、泵和变频器可以进行智能交互
 
变速驱动如何提升效率
 
变速驱动是解决传统液压传动常见问题的有效途径。压力不再受比例阀的限制,而是由速度控制,这样就消除了设计带来的压力损失。此外,通过使用变频器使电机与电网频率脱钩,减少了电机中的电损耗和泵中的液压损耗。凭借变频调速,可以确保最低速度所需的压力,这样,就可以最小速度运行可变容积泵,从而进一步提高效率。而自动保压操作将泵送量减少至不必通过减压阀排放液压油的程度。这对于仅需要低流量的夹紧操作而言非常重要。
 
恒压调速系统的框图及特点
 
功能原理与设计
 
当使用可变容积泵时,系统的流量可通过电机转速和泵的调节来计算。在运行过程中,机器控制系统将压力和流量的指令值传送到变频器。压力传感器测量当前系统压力并将其传输到驱动器。在控制偏差的基础上,集成的PID控制器根据现有系统对流量和压力的要求,动态调整所需的电机转速。因此,可变容积泵的旋转角度始终保持在有利于泵的效率的理想工作点。为了满足高动态要求和对作用力、速度、位置的控制,用带适当控制器的伺服电机代替异步电机、容积式泵代替可变容积泵。伺服变量泵驱动主要用于注塑机。
 
配有恒定和可变容积泵的恒速和变速电机驱动类型
 
节能高达80%
 
变速泵驱动不仅可以减少电机的电损耗,还可以削减电机和泵的摩擦损耗。因此,与简单的液压系统相比,可以节约80%的能源,特别适用于具有永磁和睡眠/唤醒功能的伺服电机,该功能可关闭电机以提高能效,相关的二氧化碳排放也相应减少。最后,高能效也带来了运营成本的降低。除了恒载下连续运行外,这一优势还适用于所有应用场景:不管是短时间运行,还是有(无)间断的周期性运行,或者独立的恒载运行、负荷或速度存在变化的运行。
 
机床的负载曲线。从平均功耗之间的差异可以看出变速泵驱动的节能潜力
 
噪音排放降低高达20分贝(A)
 
变速驱动可进一步满足欧盟指令2003/10/EC的噪声排放规定。与传统液压动力装置相比,可降低噪音20分贝(A),因为速度越低,音量越低。轴向柱塞泵可以很好地利用这一优势,因为它可以将速度降至零。内齿轮泵的结构型噪音通常较低。
 
预先配置的系统使调试更方便
 
减少安装空间
 
由于设计紧凑,变速驱动通常需要的空间远远小于传统的液压系统。由于简化了阀门技术并因此降低了相关要求,所需的控制电子设备更少。高度动态控制功能液也减少了对液压蓄能器的需求。在许多情况下,电机的尺寸可以缩小,以便集成到系统和设备中。相应减少的对液压油的热输入,也因此可以减少甚至省略所需的冷却系统。但这需要充分利用系统过载范围的精确的设计。
 
投资成本和系统限制
 
限制投资成本的关键在于以需求为导向的性能条款,不仅针对冷却系统和电动机,还针对泵、储液罐和隔音材料。为了找到面面俱到的解决方案,必须使用特定制造商提供的软件工具(如博世力士乐的SytronixSize),以确定总计11个系统限可加快项目规划速度。这同样适用于可以通过现场总线通信来保存、选择或指定多个命令值的场合。其它优点为实用功能,如蓄能器充电操作或通过平稳启动电机延长系统使用寿命的液压软启动。状态监测和诊断以及用经实践验证的标准组件集成的系统设计提高了设备的可用性和操作安全性。带有匹配标准组件的预先配置解决方案可确保安装简便。因此,即使是复杂的泵驱动系统也可以快速完成调试。最后,智能控制系统还可以集成进预测性维护概念中。
 
结论
 
变速传动为液压系统带来了很大的优化空间。通过标准部件之间的智能交互,将液压系统的可靠性和作用力与电子驱动和系统的能效及动态性能结合起来,有望为每种应用找到最佳的电-液解决方案。在软件驱动设计的支持下,不仅可以降低总体拥有成本,还可以满足更高的当前要求,从降低噪音排放和节省空间到工业4.0应用,如状态监测和预测性维护。
 

 

 

作者: Holger Proehl

博世力士乐Sytronix产品管理

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