Βασικοί Παράγοντες στην Επιλογή Κινητήρων Υδραυλικών Αντλιών για Απόδοση

Στις βιομηχανικές εφαρμογές, τα υδραυλικά συστήματα διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο και η επιλογή των κινητήρων για την κίνηση των υδραυλικών αντλιών επηρεάζει άμεσα την απόδοση, τη σταθερότητα και τη μακροζωία του συστήματος. Ο σωστός υπολογισμός του μεγέθους του κινητήρα αποτρέπει τόσο τις υπο-ισχυρές ("μικρό άλογο τραβάει βαρύ κάρο") όσο και τις υπερ-ισχυρές ("μεγάλο άλογο τραβάει μικρό κάρο") καταστάσεις. Αυτό το άρθρο εξετάζει βασικούς παράγοντες στην επιλογή κινητήρα υδραυλικής αντλίας, προσφέροντας πρακτικές μεθόδους υπολογισμού και δεδομένα αναφοράς για την καθοδήγηση βέλτιστων επιλογών.

Η θεωρητική ιπποδύναμη που απαιτείται για την κίνηση μιας υδραυλικής αντλίας θετικής εκτόπισης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας:

HP = (PSI × GPM) / (1714 × Απόδοση)

Όπου:

• HP: Απαιτούμενη ιπποδύναμη
• PSI: Πίεση εξόδου αντλίας (λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα)
• GPM: Ροή αντλίας (γαλόνια ανά λεπτό)
• Απόδοση: Απόδοση αντλίας (συνήθως 0,85 ή 85%)

Αυτός ο ιδανικός τύπος απαιτεί πρακτικές προσαρμογές για:

Η απόδοση ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της αντλίας και τις συνθήκες λειτουργίας. Συμβουλευτείτε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή - η υψηλότερη απόδοση μειώνει την απαιτούμενη ισχύ του κινητήρα, ενώ η χαμηλότερη απόδοση την αυξάνει.

Κάτω από 500 PSI, η μηχανική τριβή και οι απώλειες υγρού γίνονται σημαντικές. Χρησιμοποιήστε εμπειρικούς τύπους ή πραγματικές δοκιμές για ακρίβεια σε εφαρμογές χαμηλής πίεσης.

Οι υδραυλικές αντλίες απαιτούν σημαντική ροπή εκκίνησης για την υπέρβαση της στατικής τριβής. Επιλέξτε κινητήρες με υψηλότερη ροπή εκκίνησης για συστήματα βαρέως φορτίου.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την απαιτούμενη ιπποδύναμη κινητήρα για αντλίες θετικής εκτόπισης σε διάφορες πιέσεις και ροές (υποθέτοντας 85% απόδοση):

• Τα δεδομένα είναι ενδεικτικά - προσαρμόστε τα για τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας
• Για μη καταχωρημένες τιμές, χρησιμοποιήστε τον υπολογισμό τύπου ή γραμμική παρεμβολή
• Η ισχύς στα 4500 PSI = άθροισμα των τιμών 2000 PSI και 2500 PSI στην ίδια ροή
• Η ισχύς στα 73 GPM = άθροισμα των τιμών 3 GPM και 70 GPM στην ίδια πίεση
• Η ισχύς στα 10.000 PSI = διπλάσια τιμή των 5000 PSI στην ίδια ροή

Μια πρακτική κατευθυντήρια γραμμή εκτίμησης:

• 1 HP απαιτείται ανά 1 GPM ροής στα 1500 PSI
• Κλιμακωτό: 3 GPM στα 500 PSI, 2 GPM στα 750 PSI ή 0,5 GPM στα 3000 PSI απαιτούν όλα 1 HP

Ακόμη και σε ελάχιστη πίεση, οι κινητήρες καταναλώνουν ενέργεια για την υπέρβαση της τριβής των ρουλεμάν και της κίνησης του υγρού. Τυπικά 5% της μέγιστης ονομαστικής ισχύος, αυτή η κατανάλωση χωρίς φορτίο θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στην επιλογή του κινητήρα για την αποφυγή αναποτελεσματικής λειτουργίας χαμηλού φορτίου.

Τα υδραυλικά συστήματα παρουσιάζουν δυναμικά φορτία που απαιτούν χωρητικότητα υπερφόρτωσης κινητήρα:

• Οι τυπικοί τριφασικοί επαγωγικοί κινητήρες (NEMA B) έχουν συνήθως συντελεστή υπηρεσίας 0,15 (15% χωρητικότητα υπερφόρτωσης) για σχέδια ανοιχτού πλαισίου
• Οι πλήρως κλειστοί κινητήρες με ανεμιστήρα (TEFC) και οι κινητήρες με προστασία από εκρήξεις έχουν συνήθως συντελεστή υπηρεσίας 1,0
• Συνιστώμενα όρια: ≤25% πάνω από το ρεύμα πινακίδας για ≤10% του κύκλου λειτουργίας

Οι περισσότεροι κινητήρες AC 60Hz λειτουργούν με ισχύ 50Hz (και αντίστροφα) με αλλαγές στην απόδοση:

Οι ονομαστικές τιμές πινακίδας κινητήρα υποθέτουν καθορισμένη τάση:

• Χαμηλή τάση: Το ρεύμα πρέπει να αυξηθεί για να διατηρηθεί η ισχύς, προκαλώντας υπερθέρμανση. Κάτω από το 90% της ονομαστικής τάσης, μειώστε το φορτίο αναλογικά με τη μείωση της τάσης
• Υψηλή τάση: Αυξάνει τον θόρυβο και τα ρεύματα εκκίνησης/διακοπής. Προσαρμόστε ανάλογα την προστασία του κυκλώματος

Υπερμεγέθη Κινητήρες: Ένας κινητήρας 20HP για ένα σύστημα 10HP σπαταλά ενέργεια κατά τη διάρκεια της αδρανούς λειτουργίας και μειώνει τον συντελεστή ισχύος της εγκατάστασης.

Υπομεγέθη Κινητήρες: Ένας κινητήρας 20HP σε ένα σύστημα 25HP μπορεί να χειριστεί σύντομες υπερφορτώσεις, αλλά τραβάει υπερβολικό ρεύμα κατά τις αιχμές, αυξάνοντας το κόστος λειτουργίας.

Τυπικές συνδέσεις τριφασικών κινητήρων εννέα καλωδίων για λειτουργία υψηλής/χαμηλής τάσης:

Η επιλογή βέλτιστων κινητήρων υδραυλικής αντλίας απαιτεί μια ολοκληρωμένη ανάλυση της πίεσης, της ροής, της απόδοσης, των χαρακτηριστικών φορτίου και των ηλεκτρικών παραμέτρων. Ο σωστός υπολογισμός μεγέθους βελτιώνει την απόδοση του συστήματος, ελαχιστοποιώντας παράλληλα το ενεργειακό κόστος και τους λειτουργικούς κινδύνους.