النظام الهيدروليكي هو طريقة نقل مستخدمة على نطاق واسع في العالم. ومع ذلك، فإن مشاكل مثل استهلاك الطاقة العالي، والضوضاء العالية، وارتفاع درجة الحرارة والتسرب السهل للأنظمة الهيدروليكية تؤثر بشكل خطير على موثوقيتها وسلامتها. من أجل دراسة تكنولوجيا توفير الطاقة للأنظمة الهيدروليكية، تبحث هذه المقالة وتحلل المبادئ وتقنيات توفير الطاقة ومجالات تطبيق الأنظمة الهيدروليكية.

مبدأ النظام الهيدروليكي

النظام الهيدروليكي هو نظام لنقل الطاقة والتحكم يعتمد على مبادئ ميكانيكا الموائع السائلة.

يتكون النظام الهيدروليكي من خمسة أجزاء: مصدر الطاقة، المحرك، المكونات الهيدروليكية، مكونات التحكم ودائرة الزيت.

من بينها، يوفر مصدر الطاقة الطاقة اللازمة لتشغيل المضخة الهيدروليكية، وضغط السائل في تدفق سائل عالي الضغط وعالي التدفق؛ تشمل المكونات الهيدروليكية الأسطوانات الهيدروليكية، والمحركات الهيدروليكية، والضغط الهيدروليكي، وما إلى ذلك، والتي تخرج السائل المضغوط كقوة أو عمل لإكمال الحركة الميكانيكية؛ المحرك هو جزء الإخراج من النظام الهيدروليكي، ويستخدم لإكمال الحركة الميكانيكية أو عمل القوة أو تحويل الطاقة؛ تشتمل مكونات التحكم على صمامات الملف اللولبي الهيدروليكي، والصمامات التناسبية الهيدروليكية، وما إلى ذلك، المستخدمة للتحكم وضبط المعلمات مثل الضغط والتدفق والاتجاه والسرعة وما إلى ذلك؛ دائرة الزيت هي قناة لنقل الطاقة والتحكم فيها في النظام الهيدروليكي، وتوصيل المكونات الهيدروليكية، ومكونات التحكم والمحركات.

تكنولوجيا توفير الطاقة للنظام الهيدروليكي

تحسين كفاءة النظام الهيدروليكي

يعد تحسين كفاءة النظام الهيدروليكي هو الضمان الأساسي لتوفير الطاقة. بشكل عام، تشتمل كفاءة النظام الهيدروليكي على ثلاثة جوانب: كفاءة تحويل طاقة الضغط، وكفاءة تحويل الطاقة، والكفاءة الكلية. تشير كفاءة تحويل طاقة الضغط إلى قدرة النظام الهيدروليكي على تحويل طاقة الضغط إلى عمل أثناء العمل، والتي تعتمد على فقدان الضغط للنظام؛ تشير كفاءة تحويل الطاقة إلى قدرة النظام الهيدروليكي على تحويل الطاقة التي يوفرها مصدر الطاقة إلى طاقة ميكانيكية أثناء العمل، والتي تعتمد على حجم تسليم الزيت ومعدل التدفق للنظام؛ تشير الكفاءة الإجمالية إلى قدرة النظام الهيدروليكي على تقليل فقدان الطاقة أثناء العمل.

يمكن تحقيق تحسينات في كفاءة النظام الهيدروليكي من خلال الطرق التالية:

(1) حدد المضخات والمحركات المناسبة. يؤدي استخدام المضخات منخفضة الاستهلاك والمحركات منخفضة الاستهلاك إلى تحسين كفاءة النظام وتقليل التسرب.

(2) تصميم خط الأنابيب بشكل معقول لتقليل المقاومة. إن تقصير مسار خط الأنابيب وتقليل الانحناءات والخشونة يمكن أن يقلل من مقاومة خط الأنابيب وفقدان الضغط.

(3) زيادة ضغط النظام. يمكن أن تؤدي زيادة الضغط في النظام الهيدروليكي إلى تحسين الكفاءة، ولكن يجب تحسين تصميم النظام لتجنب المشكلات مثل زيادة التسرب والضوضاء.

تطبيق المكونات الموفرة للطاقة في الأنظمة الهيدروليكية

يعد تطبيق مكونات توفير الطاقة في الأنظمة الهيدروليكية أيضًا وسيلة فعالة لتحقيق توفير الطاقة في الأنظمة الهيدروليكية، بما في ذلك الجوانب التالية:

(1) صمام هيدروليكي نسبي. تستخدم الصمامات الهيدروليكية التناسبية تكنولوجيا الكمبيوتر للتحكم في الضغط والتدفق والسرعة والمعلمات الأخرى في الوقت الفعلي وفقًا للطلب، مما يقلل من استهلاك الطاقة والضوضاء في النظام الهيدروليكي.

(2) نظام تعليق قضيب الأسطوانة الهيدروليكية. يعمل نظام تعليق قضيب الأسطوانة الهيدروليكية على موازنة ضغط السائل داخل الأسطوانة الهيدروليكية مع الأحمال الخارجية (مثل الأجسام الثقيلة) عن طريق ضبط ضغط سدادة القضيب. هذا التصميم يقلل من استهلاك الطاقة للنظام ويحسن الكفاءة.

(3) التحكم في سرعة المحطة الهيدروليكية. يمكن للتحكم في السرعة للمحطة الهيدروليكية أن يحقق التحكم في التدفق والتحكم في الضغط، مما يحسن كفاءة ودقة التحكم في النظام الهيدروليكي.

(4) مرشح هيدروليكي. تعمل المرشحات الهيدروليكية على إزالة الشوائب والرطوبة من الزيت، وتقليل تبديدها، وتقليل استهلاك الطاقة والضوضاء. 

تحسين نظام النظام الهيدروليكي

يعد تحسين النظام الهيدروليكي بمثابة تقنية موفرة للطاقة ذات أهداف واضحة. تتضمن عملية التنفيذ المحددة الخطوات التالية:

(1) تحليل ظروف العمل والعمليات الخاصة بالنظام وتحديد المتطلبات والقيود المستهدفة.

(2) إنشاء نموذج للنظام الهيدروليكي ومحاكاته وتحليله ومعرفة المصادر الرئيسية والعوامل المؤثرة في استهلاك الطاقة.

(3) تحليل معلمات حالة النظام الهيدروليكي، واختيار طرق التحكم المناسبة، وتحقيق التحكم الأمثل.

(4) تصميم واختيار المكونات المناسبة، وضبط وتحسين هيكل النظام ومعلماته، وتحقيق أهداف توفير الطاقة.

(5) استخدم تكنولوجيا المراقبة والتشخيص المتقدمة لرصد وتقييم النظام الهيدروليكي في الوقت الحقيقي لضمان موثوقية النظام وسلامته.