یونیت هیدرولیک چیست و چگونه کار می کند؟

یونیت هیدرولیک (یا پاورپک هیدرولیک) یک سیستم مستقل است که به طور کلی شامل یک موتور، یک مخزن مایعات و یک پمپ می­باشد. این دستگاه با استفاده از فشار هیدرولیکی، حرکت موتورها، سیلندرها و قسمت­های مکمل یک سیستم هیدرولیکی معین را ممکن می­سازد.

طرز کار یونیت هیدرولیک

یک سیستم هیدرولیکی از سیال محصورشده برای انتقال انرژی از یک منبع به منبع دیگر و متعاقباً ایجاد حرکت چرخشی، حرکت خطی یا نیرو استفاده می­کند. یونیتموردنظر قدرت موردنیاز را برای انتقال سیال فراهم می­کند.

برخلاف پمپ­های استاندارد، یونیتهای هیدرولیکی از شبکه­های فشار چند مرحله­ای برای انتقال مایعات استفاده می­کنند و آنها اغلب دستگاه های کنترل دما را بکار می­برند. مشخصات مکانیکی و مشخصات یک یونیت تعیین­کننده نوع پروژه­هایی است که برای آن می­تواند مؤثر باشد.

بعضی از عامل­های مهمی که بر عملکرد یونیت هیدرولیک اثر می­گذارد، محدودیت­های فشار، ظرفیت توان و حجم رزرو می­باشد. بعلاوه، مشخصات فیزیکی آن یعنی اندازه، منبع توان و قدرت پمپاژ نیز ملاحظات مهمی هستند. برای فهم بهتر قاعده­های عملکردی و ویژگی­های طراحی در یک یونیت، ممکن است توجه به اجزای اصلی یک مدل استاندارد استفاده شده در سیستم­های هیدرولیکی صنعتی مفید باشد.

طراحی یونیت هیدرولیک یا همان پاورپک هیدرولیک

یک یونیت هیدرولیک بزرگ و بادوام که برای عملکرد در محدوده شرایطی محیطی ساخته می­شود، دارای ویژگی های طراحی متعدد و متمایزی از یک سیستم پمپاژ معمولی است. بعضی از ویژگی­های طراحی استاندارد شامل موارد زیر هستند:

جمع­کننده­ها: این ها محفظه ­هایی هستند که به محرک­های هیدرولیکی متصل می­شوند. آنها با استفاده از مکانیزم پمپاژ، آب را جمع می­کنند و برای ایجاد و حفظ فشار سیال جهت تکمیل سیستم پمپاژ موتور در نظر گرفته شده­اند.

هیدروموتور: یک یونیت هیدرولیک می­تواند با یک پمپ موتور یونیت یا چندین دستگاه تجهیز شود که هریک شیر جمع­کننده مخصوص به خود را دارند. با یک سیستم پمپ چندگانه، معمولاً فقط یکی در هر زمان کار می­کند.

تانک­ها: کار تانک یک یونیت ذخیره­سازی است که برای تخلیه سیال درون لوله­ها به داخل آن، با حجم کافی طراحی شده است. به همین ترتیب، ممکن است گاهی اوقات نیاز باشد که مایع محرک به درون آن تخلیه شود.

فیلترها: یک فیلتر به طور نمونه در بالای مخزن نصب می­شود. که دارای موتور، پمپ و دستگا­ههای فیلترینگ خودش می­باشد. این فیلتر می­تواند با فعال­کردن یک شیر چند جهته برای پر یا خالی­کردن تانک استفاده شود. چونکه آنها خودمختار هستند، فیلترها می­توانند اغلب در حالیکه یونیت توان کار می­کند، تعویض شوند.

خنک­کننده­ها و گرم­کننده­ها: به عنوان بخشی از روند تنظیم دما، یک خنک­کننده هوا می­تواند نزدیک یا پشت یونیت فیلتر نصب شود تا از افزایش دما به بالاتر از پارامترهای عملیاتی جلوگیری کند. به همین ترتیب، می­توان از سیستم گرمایشی مانند بخاری بر پایه روغن برای بالابردن دما در مواقع لزوم استفاده کرد.

کنترل­کننده­های یونیت قدرت: یونیت کنترل­کننده هیدرولیکی رابط اپراتور شامل کلیدهای قدرتی، نمایشگرها و ویژگی­های نظارت است. که برای نصب و ادغام یک یونیت قدرت در سیستم­های هیدرولیک ضروری است و معمولاً می­توان آنرا همراه با سیم در یونیت توان پیدا کرد.

چگونه یک یونیت هیدرولیک مناسب انتخاب کنیم؟

منبع توان یا محرک اولیه مرتبط با بیشتر یونیت های توان هیدرولیکی، موتور است که معمولاً بر اساس سرعت، سطح گشتاور و ظرفیت توانشان انتخاب می­شود. یک موتور که اندازه و قابلیت­های آن مکمل یونیت قدرت باشد می­تواند انرژی هدررفته را به حداقل برساند و در طولانی مدت باعث صرفه­ جویی در هزینه شود. لازم به ذکر است حتما پاورپک و یونیت هیدرولیک را ز یک مرکز معتبر (هیدرولیک نادری) تهیه نمایید.

معیار موردنظر برای انتخاب موتور بر حسب نوع منبع توانی که استفاده می­شود، تغییر می­کند. برای مثال، یک موتور الکتریکی دارای گشتاور اولیه خیلی بزرگتر از گشتاور کاری خود می­باشد اما موتورهای دیزلی و گازوئیلی دارای یک منحنی گشتاور به سرعت حتی بیشتر هستند که نسبتاً مقدار گشتاور ماندگاری را در هر دو سرعت بالا و پایین تحویل می­دهد. نتیجه کلی این است که یک موتور احتراق داخلی ممکن است قادر به راه­انداختن یک پمپ تحت بار باشد اما اگر به طور مناسب با یونیت هیدرولیک تطبیق داده نشده باشد، دارای توان کافی برای اینکه پمپ به سرعت کاری خود بیاورد، نخواهد بود.

اندازه موتور

به عنوان یک قاعده کلی، مقدار نامی توان برای یک موتور دیزلی یا گازوئیلی استفاده شده با یک یونیت توان هیدرولیکی (پاورپک) باید حداقل دوبرابر یک موتور الکتریکی مناسب برای همان سیستم باشد. به هر حال هزینه برق مصرف شده توسط یک موتور الکتریکی نسبت به عمر کاری آن معمولاً از هزینه خود موتور پیشی می­گیرد، بنابراین یافتن یونیتی با اندازه مناسب که باعث هدررفتن انرژی مصرفی نشود، مهم است. اگر فشار پمپاژ و جریان سیال در نرخی ثابت تنظیم شده باشد، اندازه موتور می­تواند بر طبق پارامترهای زیر اندازه­گیری شود:

· توان اسب بخار

· مقدار گالون بر دقیقه

· فشار اندازه­گیری شده بر حسب پوند بر مربع اینچ (psi)

· بازده پمپاژ مکانیکی

در بعضی حالتها سیستم هیدرولیکی ممکن است احتیاج به سطوح متفاوتی از فشار در مراحل مختلف فرآیند پمپاژ داشته باشد که این یعنی توان اسب بخار می­تواند به صورت مقدار مؤثر محاسبه شود و ممکن است موتور کوچکتر برای پروژه کافی باشد. به هر حال موتور باید هنوز قادر به برآورده­سازی گشتاور مورد نیاز برای بالاترین سطح فشار در چرخه باشد. زمانی که مقدار مؤثر و گشتاور بیشینه (شامل سطوح اولیه و عملیاتی) محاسبه شد، آنها می­توانند با نمودارهای عملکرد یک تولیدکننده موتور ارجاع داده شوند تا مشخص شود که آیا موتور اندازه لازم را دارد یا خیر.

قدرت موتور الکتریکی

موتورهای الکتریکی و موتورهای احتراق داخلی مثل موتورهای دیزلی یا گازوئیلی، مشخصات گشتاور متفاوتی را نشان می­دهند که ظرفیت­های مختلف قدرت آنها را دیکته می­کند. یک موتور الکتریکی سه فاز معمول توالی کار خود را با چرخاندن روتور آغاز می­کند. زمانی که روتور شتاب می­گیرد، سطح گشتاور کمی افت می­کند، سپس هنگامی که چرخش به سرعت دور بر دقیقه خاص رسید، دوباره افزایش می­یابد. این افت موقتی به عنوان «گشتاور کششی» شناخته می­شود، در حالی که حداکثر مقدار به عنوان «گشتاور شسکت» تعیین می­شود. زمانی که سرعت موتور از مقدار سرعت در سطح شکست بالاتر رفت، گشتاور به شدت کاهش می­یابد. منحنی گشتاور به سرعت موتور الکتریکی بدون درنظرگرفتن ظرفیت قدرت تقریباً یکسان باقی مانده و معمولاً با سرعت بار کامل اما زیر نقطه شکست ران می­شود تا خطر توقف را کاهش دهد.

قدرت موتور گازوئیلی و دیزلی

موتورهای احتراق داخلی دارای یک منحنی گشتاور به سرعت هستند که به طور قابل ملاحظه متفاوت است و با کمی نوسانات گشتاور همراه است. به طور معمول موتورهای دیزلی و گازوئیلی باید در سرعت­های بالاتر کار کنند تا به گشتاور لازم برای تأمین انرژی پمپ برسند. به طور معمول برای یک موتور احتراق داخلی برای رسیدن به سطح گشتاور مورد نیاز برای یک یونیت هیدرولیک، مقدار نامی توان اسب بخار تقریباً دو و نیم برابر بیشتر از یک موتور الکتریکی مشابه است. تولیدکنندگان به طور معمول سفارش می­کنند که موتورهای گازوئیلی یا دیزلی بری افزایش طول عمر موتور به طور پیوسته فقط در بخشی از توان نامی بیشینه خود کار کنند و نگه­داشتن گشتاور زیر سطح بیشینه می­تواند اغلب بازده سوخت را بهبود ببخشد.

عملکرد یونیت هیدرولیک

زمانی که یک یونیت هیدرولیک شروع به کار می­کند، گیر پمپ، سیال هیدرولیکی را از مخزن بیرون می­کشد و آنرا به سمت جمع­کننده روانه می­کند. این فرآیند ادامه می­یابد تا فشار داخل جمع­کننده به یک سطح پیش تعیین شده برسد که در آن نقطه یک سوپاپ شارژ عملکرد پمپاژ را برای شروع گردش سیال تغییر می­دهد. این امر باعث می­شود تا پمپ از طریق سوپاپ شارژ سیال را آزاد کند تا در یک فشار کمینه به تانک برگردد. یک سوپاپ یک طرفه مخصوص از خارج­شدن سیال از جمع­کننده جلوگیری می­کند اما اگر فشار به میزان قابل توجهی افت می­کند، سوپاپ شارژ مجدداً فعال شده و جمع­کننده با سیال پر می­شود. در پایین خط، یک سوپاپ با فشار کاهش یافته، جریان روغن را به سمت محرک­ها تنظیم می­کند.

اگر جمع ­کننده به یک دستگاه ضربتی سریع مجهز شود، می­تواند به جمع­ کننده­های دیگر متصل شود تا باعث شود آنها نیز زیر فشار بروند. اغلب یک ترموستات اتوماتیک یا پنکه برای کمک به کاهش افزایش دما در آن گنجانده می­شود. اگر سیال در سیستم شروع به گرم­شدن بیش از حد کند، یک کلید دمایی می­تواند پمپ موتور را خاموش کند و اگر سطح مایع آن خیلی کم باشد، می­تواند به دوباره پرکردن مخزن نیز کمک کند. اگر یونیت هیدرولیک دارای چند پمپ موتوری باشد، در صورت کاهش منبع تأمین­ کننده سیال، یک کلید جریان می­تواند به تناوب از آنها استفاده کند. کلیدهای فشار می­توانند برای تنظیم فشار جمع­ کننده استفاده شوند و یک سیستم نظارت می­تواند هنگامی که فشار بسیار کم می­شود، به اپراتورها هشدار دهد و خطر خرابی یونیت قدرت را گوشزد کند.