Tulevaisuuden hydraulijärjestelmät energian, ympäristön ja tilan säästöä suoritusarvoista tinkimättä
Hydrauliikkajärjestelmät ovat tärkeitä koneiden ja järjestelmien osia. Tiukentuneet ympäristömääräykset, jatkuvasti nouseva öljyn ja energian hinta sekä tarve entistä pienikokoisempiin koneisiin ja järjestelmiin vaativat entistä enemmän hydrauliikkajärjestelmiltä. Hydrauliikkajärjestelmien tulisi tehdä vähintään sama työ kuin ennenkin, mutta pienemmällä energiankulutuksella, pienemmällä öljytilavuudella, pidemmällä öljynvaihtovälillä ja alhaisemmalla melutasolla.
Uudet vaatimukset on mahdollista täyttää suoritusarvoista tinkimättä hyödyntämällä uusia tekniikoita. Parhaissa tapauksissa on saavutettu perinteistä järjestelmää paremmat suoritusarvot käyttäen kuitenkin vain noin puolet sähkötehosta ja huomattavasti pienemmällä öljymäärällä. Lisäksi ”vakuumipakatulla” hydrauliikkasäiliöratkaisulla voidaan öljynvaihtoväliä kasvattaa tyypillisesti jopa kolminkertaiseksi. Ja mikä parasta, aina uusi tekniikka ei välttämättä ole perinteistä tekniikkaa kalliimpaa.
Miten voidaan säästää energiaa, vähentää melua, pienentää öljytilavuutta sekä pidentää öljynvaihtoväliä? Hydrauliikkajärjestelmissä energiaa voidaan säästää ja melua vähentää muun muassa käyttämällä hydrauliikkapumppua vain todellisen tarpeen mukaan, minimoimalla turhat vuodot käyttämällä vuodottomia venttiilitekniikoita sekä ottamalla talteen energiaa mahdollisuuksien mukaan paineakkuihin. Energiaa voidaan säästää ja melua vähentää myös oikealla öljyjäähdytin- ja pumpputeknologialla.
Öljytilavuutta voidaan pienentää perinteisesti pienentämällä pumpun tuottoa sekä parantamalla ilman erotusta hydrauliikkasäiliössä. Markkinoilla on olemassa erilaisia tekniikoita poistaa öljystä vapaata ilmaa esimerkiksi erilaisten syklonien avulla joko putkistossa tai säiliössä. Nämä tekniikat poistavat kuitenkin vain vapaata ilmaa, ei öljyyn liuennutta ilmaa.
Kun haluttaan pienentää säiliön öljytilavuutta mahdollisimman paljon, on käytettävä tekniikkaa, joka kykenee poistamaan myös lähes kaiken öljyyn liuenneen ilman. Sitä kutsutaan ”vakuumipakatuksi hydrauliikaksi”. Ratkaisussa öljy ja ilma eivät ole lainkaan kosketuksissa toisiinsa, ja erityinen alipainepumppu poistaa öljyyn liuennutta ilmaa jatkuvasti. ”Vakuumipakatulla hydrauliikalla” voidaan pidentää myös öljynvaihtoväliä huomattavasti, sillä normaaliiin järjestelmään verrattuna öljyn erittäin matala kaasupitoisuus hidastaa öljyn hapettumista.
Kuva 1. Esimerkki ”vakuumipakatusta hydrauliikasta”.
Alhaisen melutason jäähdyttimet ja pumput
Hydrauliikkakoneikon melutason alentaminen on mahdollista käyttämällä matalan melutason komponentteja. Esimerkiksi öljy– ilmajäähdyttimissä on markkinoilla saman jäähdytystehon antavia malleja, joiden melutasoerot voivat olla huomattavia.
Uusilla meluoptimoiduilla öljy–ilmajäähdytinmalleilla on mahdollista päästä jopa alle 70 dB(A):n melutason. Lisäksi käyttämällä integroidulla invertterillä varustettua öljy– ilmajäähdytintä voidaan optimoida jäähdyttimen puhaltimen pyörimisnopeus ja sitä kautta melutaso sekä sähkönkulutus todellisen tarpeen mukaiseksi. Näin syntyy vähemmän melua ja säästyy energiaa.
Toinen mahdollisuus on käyttää matalan melutason pumppuja. Esimerkiksi korkeapainepumpuissa on markkinoilla saman painetason ja virtauksen antavia malleja, joiden välinen melutasoero voi olla huomattava. Käytettävästä pumpputekniikasta sekä paineen ja tilavuusvirran tarpeesta riippuen on mahdollista päästä jopa alle 65 dB(A):n melutason myös korkeapainesovelluksissa.
Kuva 2. Esimerkki meluoptimoitujen öljy–ilmajäähdyttimien melutasoista.
Kuva 3. Esimerkkejä hiljaisten korkeapainehydrauliikkapumppujen melutasoista.
Sovelluskohtainen järjestelmäratkaisu: muuttuvanopeuksinen sähkömoottori
Hydrauliikkakoneikon suoritusarvoista riippuen voidaan räätälöidä sovelluskohtainen ratkaisu perustuen joko korkean dynaamiratkaisusta teräksen katkaisukoneessa. suuden servosähkömoottoreihin tai taajuusmuuttajiin yhdistettyihin edullisiin vakiosähkömoottoreihin. Laitteessa oleva ohjausalgorytmi ja tarkka ohjaus tekevät järjestelmän käyttöönotosta helppoa. Käytettävän sähkömoottoriteknologian lisäksi on mahdollista valita eri pumpputeknologioiden välillä, joten jokaiseen kohteeseen voidaan räätälöidä paras mahdollinen ratkaisu. Näin saavutetaan energiatehokas ja hiljainen sekä myös kustannustehokas kokonaisjärjestelmä.
Käyttämällä taajuusmuuttajalla ohjattua sähkömoottoria voidaan optimoida pumpun pyörimisnopeus ja sitä kautta melutaso sekä sähkönkulutus todellisen tarpeen mukaan. Toimitaan siis alhaisemmalla melutasolla ja energiaa säästäen.
Energiatehokkaan ratkaisun edut perinteiseen tekniikkan verrattuna esimerkin teräksen katkaisukoneessa:
- 70 %:n energian säästö
- noin puolta pienempi säiliön tilavuus
- voidaan käyttää edullisia on/offventtiileitä
- yli 10 dB(a) pienempi melutaso
- pienempi hydrauliikkakoneikon koko.
Kuva 4. Esimerkki energiatehokkaasta ratkaisusta teräksen katkaisukoneessa.
