Rexroth’dan Sytronix değişken hızlı pompa tahrik sistemleri
Dünyada enerji kaynaklarının gittikçe azalması, buna bağlı olarak enerji maliyetlerinin artışı nedeniyle; enerjinin verimli bir şekilde kullanılması daha önemli bir konu haline geldi. Buna paralel olarak da son yıllarda hidrolik sistemlerde enerji verimliliğine verilen önem artıyor ve bu amaca uygun sistemler geliştiriliyor. Rexroth’dan Sytronix değişken hızlı pompa tahrik ve kontrol sistemleri de bu sistemlerden biri.
Satınalma kararlarının alınmasında gün geçtikçe bir makinenin enerji tüketim miktarı üretkenliğin önüne geçip, önemi artan bir rol oynuyor. Değişken hızlı pompa tahrik sistemi kavramı; üreticilere yüksek enerji kazanımını garanti ediyor. Makine üreticileri, mühendislik uğraşılarının olabildiğince düşük seviyede olması için, makinelerinde sistem uygulamalarının problemsiz gerçekleşmesini bekliyor. Rexroth’tan Sytronix değişken hızlı pompa tahrik sistemleri seçildiğinde, üreticilerin bu beklentilerini karşılayacak şekilde entegrasyon kolay oluyor ve güvenli bir deneyim yaşanıyor. Ayrıca aynı verimlilik seviyesinde, Sytronix ile hidrolik sistemlerinin güç tüketimi yüzde 80’e varan oranlarda düşüyor. Buna ek olarak ortam gürültüsünü de 20 dB (A)’e varan oranlarda azalıyor. Daha az sıcaklık girdisinden dolayı hidrolik ortamının çalışma ömrü de uzuyor.
Hidrolik Pompa Servo Motor ile tahrik ediliyor
Standart tahrikli bir hidrolik sistemde; hidrolik pompa (sabit veya değişken deplasmanlı), şebeke frekansına bağlı tamamen sabit hızda dönen bir asenkron motor ile tahrik ediliyor. Kontrol ve güç transferi hidrolik sistem üzerindeki valfler veya kimi zaman değişken deplasmanlı pompa üzerindeki kontrol valfleri tarafından sağlanıyor. Asenkron motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye (hidrolik pompa için) çeviriyor. Elektrik motorunun başka bir fonksiyonellik sağlaması beklenmiyor.
Değişken hızlı pompa tahrikli sisteminde, hidrolik pompa bir servo motor ile tahrik ediliyor. Hidrolik sadece güç transferini sağlıyor. Pompanın devir tahrik hızı ile orantılı olarak sisteme gönderilen akışkan miktarı kontrol ediliyor.
Değişken Hızlı Pompa Tahrik Sistemi ürünleri ve çalışması
Bu sistemin tahrik kısmı, servo motor ve bu motoru sürmek için gerekli olan servo sürücüden meydana geliyor. Pompa kısmında ise, kullanılacak açık veya kapalı devre hidrolik sisteme göre iki bölgeli veya dört bölgeli çalışabilen sabit deplasmanlı veya değişken deplasmanlı birimler kullanılıyor.
Servo motor sabit deplasmanlı (veya değişken deplasmanlı) pompayı tahrik ediyor. Sistemdeki çıkış debisi; tahrik edilen pompanın deplasmanının, servo motorun tahrik devri ile çarpılması ile elde ediliyor. Sistem basıncı, pompa basınç hattına bağlı basınç sensoru tarafından ölçülüyor. Kontrol ise, kontroller kısmındaki yazılım ile yapılıyor. Oldukça hassas bir şekilde kuvvet, hız ve pozisyon kontrolü yapmak mümkün oluyor. Sistem yazılımı, kapalı çevrim basınç ve debi kontrollünü içeriyor. Debi kontrolünden basınç kontrolüne geçiş veya tam tersi durumun kontrolü otomatik olarak yazılım tarafında yapılıyor. Kontrol kısmı, debi kontrolünden basınç kontrolüne geçiş esnasında meydana gelebilecek basınç şoklarını engelleyebilmek icin optimize ediliyor.
PLC tarafından her zaman iki tane sinyal değeri (basınç ve debi) girişinin servo motor sürücüsündeki kontrol kısmına gönderilmesi gerekiyor. Bu sinyal gönderimi analog olarak veya field bus ile yapılabiliyor. Gene aynı veri iletim hattı sistem gerçek basınç ve debi güncel bilgileri de PLC ‘ye gönderiliyor. Basınç kontrolü yapılırken, basınç set değeri ile sistemde basınç sensörü tarafından ölçülen gerçek basınç bilgisi karşılaştırılıyor. Kontrol hatası özel PID kontrol sayesinde işleniyor. Basınç kontrolünün çıkış düzeltme sinyali servo motorun tahrik hızını kontrol ediyor. Bu oldukça dinamik tahrik ve kontrol sistemi, açık devre hidrolik sistemlerde debi, basınç ve ayrıca pozisyon kontrolü için kullanılabiliyor. Ayrıca çok daha dinamik pozisyon kontrolü, kapalı devre hidrolik sistemle de yapılabiliyor.
Hidrolik sistemlerde enerji kayıplarının nedenleri
Geleneksel hidrolik sistemlerle, değişken hızlı pompa tahrik sistemlerini karşılaştırdığımızda enerji tasarrufu sağlanabilecek noktalar aşağıdaki gibi sıralanabilir:
Geleneksel hidrolik sistemlerde, pompa sürekli sabit bir devirde çalışıyor. Pompa, değişken deplasmanlı yapıya sahip olmasına rağmen yüksüz durumlarda veya hazırda bekleme konumlarında da bir miktar enerji harcıyor.
Elektrik motorları ise yüksüz durumda boşta çalışırken yüksek akım çekiyor.
Değişken hızlı pompa tahrik sistemine sahip hidrolik sistemlerde, sadece sistemin ihtiyaç duyduğu anda gerekli olan debi ve basınç sağlanıyor. Servo motor iş yapmadığı sürece tamamen durdurulabiliyor. Ama dinamik yapısından ötürü hızlı bir cevap zamanına sahip bulunuyor.
Geleneksel hidrolik sistemlerde kullanılan kontrol varilleri, sistemdeki debi miktarını ve basıncını kontrol ediyor. Bunu yaparken de yağın geçtiği kesit alanı daraltılıyor. Bu geçiş esnasında belirli kayıplar söz konusu ve mutlaka bir basınç kaybı oluşuyor. Bu basınç kayıpları da ısıya dönüştüğü için enerji kayıpları da söz konusu oluyor.
Değişken hızlı tahrik sistemine pompa sistemine sahip hidrolik sistemlerde; pompanın devrini kontrol etmek mümkün olduğu için, sistemdeki akışın basıncını, hacmini ve akış yönünü enerji kaybı olmadan kontrol edebilmeyi mümkün kılıyor.
Geleneksel hidrolik sistemlerde, kontrol valflerindeki kayıplardan ötürü ısıya dönüşen enerji kayıpları yaşanıyor. Açığa çıkan ısı enerjisinin soğutulması gerekiyor. Bu nedenle soğutma sistemine ihtiyaç duyuluyor. Soğutma gücü, hidrolik sistemin kurulu gücünün %25- %50 veya daha fazlası olabiliyor. Soğutma, enerji kaybı anlamına geliyor.
Değişken hızlı pompa tahrik sistemi; direkt olarak tahrik edilen yüke etki ediyor. Eğer sistemin enerjiye ihtiyacı varsa, servomotor enerjiyi sisteme sürücüsü üzerinden veriyor (pompa olarak çalışma). Sistemden enerji geldiği zaman (örnek olarak silindiri durdurmaya veya yavaşlatmaya çalıştığımızda) servo motor enerjiyi tekrar sürücüye geri verebiliyor (jenarator – motor olarak çalışma). Bu şekilde enerjinin geri kazanımı, depolanması ve elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi mümkün oluyor.
Yüksek enerji verimliliğine sahip değişken hızlı pompa tahrik sistemlerinin makinalarda kullanılması ile birlikte; makine imalatcıları müşterilerine enerji sarfiyatı, gürültü, bakım kolaylığı ve kontrol performansı konusunda avantajlar sağlıyor. Bu sağlanan faydalar da makina satışlarında gittikçe önemi artan bir etkiye sahip oluyor.
