מערכת הידראולית היא שיטת שידור בשימוש נרחב בעולם. עם זאת, בעיות כמו צריכת אנרגיה גבוהה, רעש גבוה, טמפרטורה גבוהה ודליפה קלה של מערכות הידראוליות משפיעות קשות על אמינותן ובטיחותן. על מנת ללמוד את הטכנולוגיה לחיסכון באנרגיה של מערכות הידראוליות, מאמר זה חוקר ומנתח את העקרונות, הטכנולוגיות לחיסכון באנרגיה ותחומי היישום של מערכות הידראוליות.

עיקרון של מערכת הידראולית

המערכת ההידראולית היא מערכת העברת אנרגיה ובקרה המבוססת על עקרונות מכניקת נוזל נוזלים.

המערכת ההידראולית מורכבת מחמישה חלקים: מקור כוח, מפעיל, רכיבים הידראוליים, רכיבי בקרה ומעגל שמן.

ביניהם, מקור הכוח מספק את האנרגיה להנעת המשאבה ההידראולית, דוחס את הנוזל לזרימת נוזל בלחץ גבוה ובזרימה גבוהה; רכיבים הידראוליים כוללים צילינדרים הידראוליים, מנועים הידראוליים, לחץ הידראולי וכו', המוציאים את הנוזל הדחוס ככוח או עבודה להשלמת תנועה מכנית; המפעיל הוא חלק הפלט של המערכת ההידראולית, המשמש להשלמת תנועה מכנית, פעולת כוח או המרת אנרגיה; רכיבי הבקרה כוללים שסתומים סולנואידים הידראוליים, שסתומים פרופורציונליים הידראוליים וכו', המשמשים לשליטה והתאמת פרמטרים כגון לחץ, זרימה, כיוון, מהירות וכו'; מעגל השמן הוא הערוץ להעברת ובקרה של אנרגיה במערכת ההידראולית, חיבור רכיבים הידראוליים, רכיבי בקרה ומפעילים.

טכנולוגיה חיסכון באנרגיה של מערכת הידראולית

שיפור יעילות המערכת ההידראולית

השיפור ביעילות המערכת ההידראולית היא הערובה הבסיסית לחיסכון באנרגיה. באופן כללי, היעילות של מערכת הידראולית כוללת שלושה היבטים: יעילות המרת אנרגיה בלחץ, יעילות המרת אנרגית הספק ויעילות כוללת. יעילות המרת אנרגיית לחץ מתייחסת ליכולתה של המערכת ההידראולית להמיר אנרגיית לחץ לעבודה במהלך העבודה, התלויה באובדן הלחץ של המערכת; יעילות המרת אנרגית הכוח מתייחסת ליכולתה של המערכת ההידראולית להמיר את האנרגיה שמספק מקור הכוח לאנרגיה מכנית במהלך העבודה, התלויה בנפח אספקת השמן ובקצב הזרימה של המערכת; היעילות הכוללת מתייחסת ליכולתה של המערכת ההידראולית למזער אובדן אנרגיה במהלך העבודה.

ניתן להשיג שיפורים ביעילות המערכת ההידראולית באמצעות השיטות הבאות:

(1) בחר משאבות ומפעילים מתאימים. שימוש במשאבות בצריכה נמוכה ובמפעילים בעלי צריכה נמוכה משפר את יעילות המערכת ומפחית את הדליפה.

(2) תכנן באופן סביר את הצינור כדי להפחית את ההתנגדות. קיצור נתיב הצינור והפחתת עיקולים וחספוס יכולים להפחית את התנגדות הצינור ואובדן לחץ.

(3) הגדל את לחץ המערכת. הגברת הלחץ במערכת הידראולית יכולה לשפר את היעילות, אך יש לבצע אופטימיזציה של תכנון המערכת כדי למנוע בעיות כמו דליפה מוגברת ורעש.

יישום רכיבים חסכוניים באנרגיה במערכות הידראוליות

היישום של רכיבים חסכוניים באנרגיה במערכות הידראוליות הוא גם דרך יעילה להשיג חיסכון באנרגיה במערכות הידראוליות, לרבות ההיבטים הבאים:

(1) שסתום הידראולי פרופורציונלי. שסתומים הידראוליים פרופורציונליים משתמשים בטכנולוגיית מחשב כדי לשלוט בלחץ, זרימה, מהירות ופרמטרים נוספים בזמן אמת בהתאם לביקוש, תוך הפחתת צריכת האנרגיה והרעש במערכת ההידראולית.

(2) מערכת מתלה מוט צילינדר הידראולי. מערכת מתלי מוט הצילינדר ההידראולית מאזנת את לחץ הנוזל בתוך הגליל ההידראולי עם עומסים חיצוניים (כגון חפצים כבדים) על ידי התאמת הלחץ של תקע המוט. עיצוב זה מקטין את צריכת האנרגיה של המערכת ומשפר את היעילות.

(3) בקרת מהירות של תחנה הידראולית. בקרת המהירות של התחנה ההידראולית יכולה לממש בקרת זרימה ובקרת לחץ, לשפר את היעילות ודיוק הבקרה של המערכת ההידראולית.

(4) מסנן הידראולי. מסננים הידראוליים מסירים זיהומים ולחות מהשמן, מפחיתים פיזור ומפחיתים את צריכת האנרגיה והרעש. 

ייעול מערכת של מערכת הידראולית

אופטימיזציה של המערכת ההידראולית היא טכנולוגיה חסכונית באנרגיה עם מטרות ברורות. תהליך היישום הספציפי כולל את השלבים הבאים:

(1) לנתח את תנאי העבודה והתהליכים של המערכת ולקבוע את דרישות המטרה והאילוצים.

(2) להקים מודל של המערכת ההידראולית, לדמות ולנתח אותה ולברר את המקורות העיקריים וגורמי ההשפעה של צריכת האנרגיה.

(3) נתח את פרמטרי המצב של המערכת ההידראולית, בחר שיטות בקרה מתאימות והשגת שליטה מיטבית.

(4) תכנון ובחירה של רכיבים מתאימים, התאמת וייעול המבנה והפרמטרים של המערכת והשגת יעדי חיסכון באנרגיה.

(5) השתמש בטכנולוגיית ניטור ואבחון מתקדמת כדי לנטר ולהעריך את המערכת ההידראולית בזמן אמת כדי להבטיח את האמינות והבטיחות של המערכת.