Yüke duyarlı hidrolik sistemler: basınç payı, pompa regülasyonu ve tüketiciler arası etkileşim

En yüksek yük sinyalini izleyin, ortak beslemede gizli kayıpları hesaplayın ve normal basınç kompanzasyonunu pompa debisi yetersizken oransal paylaşımdan ayırın.

Bu sayfada

Yüke duyarlı pompa yalnız sabit yüksek basıncı tutmaz. Hacmini ayarlayarak besleme basıncını tanımlı payla yük sinyaline uydurur. Bu pay kısma açıklığının debiyi kontrol etmesini sağlar. Birden fazla tüketici birlikte çalıştığında en yüksek yük, bölüm kompanzatörleri ve pompa sınırları her işlevin istediği debiyi alıp alamayacağını belirler.

Pompa debi talebini karşılamak için basınç farkını düzenler

Basit değişken hacimli LS düzeninde pompa denetleyicisi çıkış basıncıyla yük algılama sinyalini karşılaştırır. Kısma açıklığı büyüyünce pay küçülürse pompa hacmini artırır; pay fazla büyürse hacmi azaltır. Gereken basıncı yük ve devre oluştururken pompa, kontrollü farkı geri kuracak debiyi sağlar.

Danfoss pompa çalışma basıncını yük basıncı artı LS farkı olarak açıklar. Bu, basıncı aktüatör yükünden bağımsız yapmaz. En yüksek basınç kontrolü, en büyük hacim, kullanılabilir şaft gücü ve giriş koşulları nominal payın sağlanmasını sınırlayabilir.

En yüksek yük sinyali her tüketicinin basıncı değildir

Geleneksel çok bölümlü LS ağı, çoğu kez mekik elemanlarıyla en yüksek etkin yük sinyalini seçip pompaya iletir. Ortak besleme bu yük, gereken pay ve ilgili kayıplar için yeterli olmalıdır. Daha düşük yükteki tüketici bu nedenle tek başına gereksindiğinden daha yüksek besleme basıncından yağ alır.

Bölüm basınç kompanzatörleri kendi kontrol aralıklarında, eşit olmayan yüklere rağmen her kısma açıklığında istenen farkı tutabilir. Uygun kompanzasyon yoksa düşük yük yolunu açmak debiyi çekip başka işlevin hızını değiştirebilir. Öncelik ve kompanzasyon farklı mimarilerde farklı uygulanır; “yüke duyarlı” ifadesi bütün sınırlardaki davranışı tek başına tanımlamaz.

Kısma alanı ve basınç düşüşü debiyi birlikte belirler

Basit türbülanslı orifiste Q = Cd A√(2Δpm/ρ) olur. A kısma alanı, Cd debi katsayısı, Δpm o kısma kenarındaki basınç farkı, ρ yoğunluktur. Δpm yaklaşık sabit tutulursa debi esas olarak alanla değişir. Basınç kompanzasyonunun kol konumunu değişen yükte daha tekrarlanabilir hız komutuna dönüştürmesi bundan kaynaklanır.

Pompa çıkışıyla LS portu arasında ölçülen pay her yerel kısma kenarı farkına otomatik eşit değildir. Hat kayıpları, kompanzatör düşüşleri ve sinyal mimarisi bu noktaların arasındadır. Parker P2/P3 kataloğu LS kontrolünü, boşaltma düzenlerini ve tepki özelliklerini ayırır. Gerçek devre basit denklemlerle karşılaştırılırken ölçüm yerleri ve bileşen tanımları korunmalıdır.

Sayısal örnek: ortak beslemede iki yük

A tüketicisi 180 bar ve 20 L/min, B tüketicisi 80 bar ve 30 L/min istesin. Tank basıncı ve hat kayıpları ihmal, nominal kısma payı 20 bar ve kompanzasyon ideal olsun. Debi sınırına gelmemiş ortak besleme 180 + 20 = 200 bar, toplam debi 50 L/min olur. Değerler öğretici örnektir, bileşen ayarı değildir.

kW cinsinden hidrolik güç p[bar] × Q[L/min]/600’dür. Besleme gücü 200 × 50/600 = 16,667 kW; A’ya aktarılan yararlı hidrolik güç 180 × 20/600 = 6,000 kW; B’ye 80 × 30/600 = 4,000 kW olur. Toplam 10,000 kW’tır. Burada “yararlı”, aktüatör sürtünmesi ve kaçağı öncesindeki port hidrolik gücüdür.

Düşük yüklü kol basınç uyumsuzluğunu yine harcar

A’nın ideal vana yolu kaybı (200 − 180) × 20/600 = 0,667 kW; B’ninki (200 − 80) × 30/600 = 6,000 kW olur. Toplam 6,667 kW vana kaybıyla 16,667 = 10,000 + 6,667 dengesi kapanır. LS, daha yüksek sabit basınçlı alternatife göre gereksiz beslemeyi azaltır fakat eşzamanlı yükler arasındaki farkı ortadan kaldırmaz.

Varsayılan ideal kompanzasyon paylaşımında B’nin 20 bar kısma düşüşü 1,000 kW; ek 100 bar kompanzasyon düşüşü 5,000 kW tüketir. Ayrı pompa toplam verimi 0,85 alınırsa bu normal durumun şaft girdisi 16,667/0,85 = 19,608 kW olur. Motor ve dönüş hattı kayıpları dışarıdadır. Kayıplar, onları zaten içeren başka verim tanımında tekrar sayılmamalıdır.

Debi sınırına gelince pay denetleyicisinin yapabildiği değişir

Ayrı durumda aynı debi ayar komutları 50 L/min isterken pompa yalnız 35 L/min sağlayabilsin. Daha yüksek LS sinyali almak bütün istekleri karşılamaya yetmez. Öncelik müdahalesi olmayan ideal oransal paylaşımda ortak çarpan 35/50 = 0,70 olur: A 14 L/min, B 21 L/min alır.

Danfoss CLS100 çalışma ilkesi, talep pompa debisini aştığında ortak kısma payının azalmasını açıklar. Alan, katsayı ve yoğunluk değişmezse orifis bağıntısı ideal kısma basınç farkını 20 × 0,70² = 9,8 bar verir. Bu ayrı bir doygunluk durumudur; gerçek devre basınçları çözülmeden önceki 200 bar besleme ve güç dengesi değişmeden taşınmamalıdır.

Basınç kompanzasyonu oransal paylaşımı garanti etmez

Debi sınırında oransal paylaşım mimari özelliktir; LS pompanın evrensel sonucu değildir. Bağımsız ön kompanzasyonlu bölümler, öncelikler veya özel işlevler kıtlığı farklı dağıtabilir; yüksek yüklü işlev yavaşlayıp dururken diğeri devam edebilir. Tam vana sürümü ve şema, genel aile adından önemlidir.

Son kompanzasyonlu debi paylaşım tasarımları çoğunlukla bu etkileşimi ele alır; fakat ideal oranları bile sürgü karakteristiği, kompanzatör sınırı, kaçak, yük çekvalfi ve basınç sınırı değiştirir. Bir aktüatör basınç kesimine ulaşırsa veya sürükleyen yük tutma işlevi isterse iki pozitif yük örneği bütün sistemi açıklamaz. Güvenlik açısından kritik tüketicinin korunması gereken bilinçli önceliği olabilir.

Bekleme ve geçici tepki ayrıca incelenmelidir

Hiç iş talebi yokken uygun LS düzeni pompa hacmini ve besleme basıncını azaltabilir. Bu sıfır şaft gücü demek değildir; kontrol yağı, kaçak ve mekanik kayıplar kalır. Hapsolmuş veya yanlış boşalan LS sinyali beklenen düşük basınç durumunu da engelleyebilir. Sinyal hattı hacmi, kısıtlaması ve sıvı sıkışabilirliği değişen talebin denetleyiciye ulaşma hızını etkiler.

Ani komutta pompa ile vana tepkisi etkileşir. Payı artırmak kısılma kaybını artırabilir ve tepkiyi değiştirebilir; azaltmak kısma kenarındaki debiyi düşürebilir veya sinyal yolu kayıplarını daha önemli yapabilir. Örnekteki 20 bar ayar önerisi değildir. Kontrol değişikliğinden önce onaylı devreye alma verileri, basınç sınırları ve dinamik testler gerekir.

Basınç payını doğru noktalardan teşhis edin

Pompa çıkışı, LS basıncı, ilgili iş portları, bölüm debileri, pompa devri/hacim göstergesi ve yağ sıcaklığı kaydedilir. Debi kıtlığı; basınç kesimi, kaçak, tıkalı LS yolu veya aktüatör yük değişiminden ayrılır. Tek pompa basıncı, debinin tüketiciler arasında nasıl paylaşıldığını göstermez.

Temel denge, en yüksek etkin ihtiyacın belirlediği ortak besleme basıncı, debiyi düzenleyen yerel kısma basınç farkları ve sonucu sınırlayan sonlu pompa kapasitesidir. Enerji hesabı basınç uyumsuzluğunun maliyetini gösterir. Tam değerlendirme, hem normal regülasyonu hem birkaç işlev sınırlı debiyi istediğinde devrenin amaçlanan davranışını belirlemelidir.