Su un banco di prova, un motore da 24 gpm teneva un cilindro a 2.000 psi. Il cilindro non si muoveva, ma la temperatura dell'olio è aumentata di 18°F in 20 minuti perché la valvola di sicurezza lasciava passare la maggior parte del flusso. Una pompa idraulica a cilindrata variabile impostata correttamente avrebbe ridotto la cilindrata alle 8 gpm necessarie al circuito, tagliando sia il flusso di bypass che il calore.
Questo esempio fornisce la regola pratica: una pompa a cilindrata variabile non è automaticamente efficiente. Risparmia energia solo quando la modalità di controllo, l'impostazione della pressione e il ciclo di lavoro corrispondono alla macchina.
Come una pompa idraulica a cilindrata variabile modifica il flusso
La cilindrata è il volume dell'olio spostato per giro. Il flusso è lo spostamento moltiplicato per la velocità dell'albero, regolato per l'efficienza volumetrica. Una pompa fissa ha una cilindrata fissa. Una pompa variabile cambia la cilindrata durante il funzionamento: una pompa a palette muove l'anello della camma per cambiare l'eccentricità, mentre una pompa a pistoni assiali cambia l'angolo del piatto oscillante.
La pressione di uscita deriva dalla resistenza al flusso, non solo dalla pompa. La valvola di sicurezza protegge comunque il circuito. Il controllo variabile decide la quantità di flusso inviata dalla pompa al variare della pressione e della domanda. Ecco perché una pompa può sviluppare la massima pressione e tuttavia surriscaldarsi: potrebbe essere alla cilindrata massima quando la macchina necessita solo di trattenere il flusso.
Fisso vs variabile: da dove viene il calore
A spostamento fisso, il flusso in eccesso deve andare da qualche parte. In un circuito di mantenimento attraversa la valvola di sicurezza e trasforma l'energia della pressione in calore. Una pompa variabile può ridurre la cilindrata per soddisfare la domanda, in modo che meno olio attraversi il rilievo. Il vantaggio è maggiore quando la macchina mantiene, blocca o attende tra un movimento e l'altro.
| Considerazione | Pompa a cilindrata fissa | Pompa a cilindrata variabile |
|---|---|---|
| Spostamento | Impostato dalla geometria della pompa | Regolazione tramite anello a camma o piatto oscillante |
| Flusso ad una data velocità | Quasi costante | Varia con il controllo e la domanda |
| Calore durante le soste prolungate | Alto se il flusso bypassa lo scarico | Abbassare quando la pompa si distrugge |
| Costo iniziale | Di solito più basso | Superiore, soprattutto con il controllo elettronico |
| Sensibilità alla contaminazione | Più indulgente | Gli orifizi di controllo e le parti del servo necessitano di fluido pulito |
| La migliore vestibilità | Flusso costante, circuiti semplici | Carichi variabili, di mantenimento e multifunzione |
Nell'esempio di apertura, 16 gpm che attraversano un rilievo a 2.000 psi equivalgono a circa 18,7 cavalli idraulici, o circa 14 kW, per la lunghezza della stiva. Una pompa che regola a 8 gpm rimuove gran parte del calore di bypass. Il risparmio si manifesta con una temperatura dell'olio più bassa, una minore richiesta di raffreddamento e una minore potenza del motore.
Abbina il controllo al ciclo di lavoro
Il corpo della pompa è solo metà della scelta. Il controllo decide quando la pompa aziona o distrugge e la stessa pompa può comportarsi diversamente con due opzioni di controllo.
- Compensazione della pressione: riduce lo spostamento dopo una pressione impostata; si adatta al bloccaggio e alla tenuta. Imposta una zona morta sensata altrimenti andrà a caccia.
- Rilevamento del carico: mantiene un margine di pressione al di sopra del carico più alto; comune sulle macchine mobili multifunzione. Le lunghe linee sensoriali o l'aria possono rallentarlo.
- Controllo del flusso: mantiene un flusso impostato entro i limiti; utile per una velocità stabile dell'attuatore, ma può comunque creare una pressione eccessiva se il circuito non scarica.
- Limitazione di potenza o coppia: riduce lo spostamento all'aumentare della pressione per proteggere il motore primo; prezioso con una coppia limitata del motore o del motore elettrico.
- Controllo elettronico: mappa lo spostamento su un controller per ripetibilità e diagnostica; aggiunge sensori, calibrazione e un'altra modalità di errore.
Spesso due impostazioni vengono confuse. Il compensatore della pompa è un normale controllo di funzionamento; la valvola di sicurezza è un limite di sicurezza. Se il compensatore è al di sopra del rilievo, il rilievo lascia passare l'olio e riscalda il sistema. Se è troppo al di sotto del carico richiesto, la macchina si ferma o si muove lentamente.
Controlli della selezione prima dell'acquisto
Inizia con un ciclo di lavoro, non con una pagina di catalogo. Elenca ciascuna funzione, il flusso richiesto, la pressione, il tempo di mantenimento e quali funzioni si muovono insieme. Quindi controllare la velocità dell'albero, la viscosità del fluido, la temperatura e il livello di contaminazione. Una pompa selezionata solo sulla pressione e sulla portata massime può essere sovradimensionata per il lavoro che svolge per gran parte della giornata.
Per le apparecchiature mobili, chiedere all'operatore se necessita di funzioni simultanee o di tenuta precisa. Il rilevamento del carico di solito si adatta a uno stack di valvole multifunzione. La compensazione della pressione è adatta a una pinza o a un circuito di mantenimento singolo. Per un'unità di potenza industriale a velocità fissa, una pompa con compensazione della pressione spesso offre la maggior parte dei vantaggi senza complessità elettronica.
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Installazione, messa in servizio e manutenzione
La maggior parte dei problemi variabili della pompa si presentano come instabilità, risposta lenta o calore. Controllare innanzitutto le cause semplici: ingresso limitato, perdita d'aria, viscosità errata, filtro intasato e scarico della custodia ostruito. I controlli utilizzano orifizi piccoli, quindi l'olio sporco può far inceppare la pompa a cilindrata massima.
- Lavare e verificare la filtrazione; confermare l'aspirazione ermetica.
- Impostare prima lo scarico, poi il compensatore o il margine di rilevamento del carico; controllare la pressione di standby e massima con un manometro calibrato.
- Controllare la risposta a temperatura dell'olio normale, non a olio freddo.
- Registra le impostazioni e il tipo di controllo per il tecnico successivo.
- Monitorare il flusso e la temperatura di scarico dell'involucro dopo la riparazione.
Una pompa sovradimensionata sprecherà comunque energia se il controllo la mantiene ad una cilindrata elevata. Una pompa sottodimensionata funziona alla cilindrata massima e potrebbe non raggiungere la velocità dell'attuatore. Selezione e messa in servizio vanno di pari passo.
Costi, rimborso ed errori comuni
Una pompa variabile solitamente costa più di una pompa fissa di dimensioni simili e il divario aumenta con il rilevamento del carico, il controllo elettronico, la filtrazione aggiuntiva o un dispositivo di raffreddamento più grande. Il recupero dell'investimento deriva da una potenza di bypass ridotta, da una temperatura dell'olio più bassa, da una maggiore durata del fluido e da una minore domanda sul motore principale. Utilizzare il ciclo di lavoro reale, non una condizione di picco.
Gli errori comuni sono prevedibili. Gli acquirenti confrontano solo la pressione e il flusso massimi, quindi scoprono che la pompa trascorre gran parte della giornata con una domanda bassa. I tecnici impostano il compensatore sopra lo scarico, in modo che lo scarico diventi il controllo del flusso. Le squadre di manutenzione utilizzano il grado di filtro sbagliato e incolpano la pompa quando un orifizio di controllo si intasa.
Una specifica sensata indica il tipo di controllo, le impostazioni della pressione, il flusso di standby, l'obiettivo di pulizia, il drenaggio consentito della custodia e il ciclo di lavoro previsto. Questo è più utile della sola curva della pompa.
Una pompa idraulica a cilindrata variabile guadagna sui suoi costi quando riduce il flusso durante il funzionamento in attesa, in attesa o a bassa richiesta. Non riparerà un circuito sottodimensionato, contaminato o configurato con la valvola di sicurezza che esegue il lavoro di controllo. Iniziare con il ciclo di lavoro, abbinare il controllo e commissionare la pressione e il flusso con i manometri. Questa sequenza garantisce il minor consumo di calore ed energia che ha reso degna di considerazione la pompa variabile.
