التصنيف الأساسي والتحليل المميز لتقنية محرك الضغط الهيدروليكي

في الوقت الحاضر، تنقسم تقنيات محرك الضغط الهيدروليكي السائد في الصناعة بشكل أساسي إلى فئتين: محرك المضخة والمراكم ومحرك المضخة المباشر. إن مساري الدفع هذين مناسبان لمنتجات الضغط الهيدروليكي ذات الحمولات المختلفة وسيناريوهات التطبيق، كما أن خصائصهما التقنية مختلفة بشكل كبير.

Ⅰ. تقنية محرك المضخة-المراكم

يعد محرك المضخة-المراكم طريقة قيادة شائعة في وقت مبكر للمكابس الهيدروليكية التقليدية الكبيرة. يتمثل جوهرها الفني في تخزين مخرجات سائل العمل عالي الضغط بواسطة المضخة الهيدروليكية من خلال المجمع وإطلاق الزيت عالي الضغط المخزن أثناء مرحلة تشغيل المعدات لتكملة طلب التدفق الفوري للنظام. تكمن ميزة وضع القيادة هذا في حقيقة أنه يمكن اختيار سعة المضخة الهيدروليكية ومحرك التشغيل بناءً على متوسط ​​استخدام مائع العمل عالي الضغط، دون الحاجة إلى تكوين محرك عالي الطاقة وفقًا لمعدل التدفق الأقصى، وبالتالي تقليل تكلفة التثبيت الأولية للمعدات.

ومع ذلك، من وجهة نظر الخصائص التقنية، فإن محرك المضخة والمراكم له قيود متأصلة: فمن ناحية، يتم الحفاظ دائمًا على ضغط خرج النظام عند مستوى الضغط العالي للمراكم ولا يتم ضبطه تلقائيًا مع تغيرات الحمل. بغض النظر عن حجم حمل المعالجة، يحافظ النظام دائمًا على مخرجات الضغط العالي، مما يؤدي إلى هدر كمية كبيرة من الطاقة. استهلاك الطاقة الإجمالي أعلى بكثير من محرك المضخة المباشر. ومن ناحية أخرى، فإن بنية النظام معقدة، وتتطلب تكوين أجهزة تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة، وخطوط الأنابيب المعقدة ومجموعات صمامات التحكم. تشغل المعدات مساحة كبيرة، ولها تكاليف صيانة عالية، ولها دقة تحكم منخفضة نسبيًا في الضغط، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات المعالجة عالية الدقة. في الوقت الحاضر، يتم تطبيق هذه التكنولوجيا بشكل رئيسي على المكابس الهيدروليكية التقليدية ذات الحمولة الكبيرة. يمكن لنظام التشغيل الواحد أن يقوم في نفس الوقت بتشغيل العديد من المكابس الهيدروليكية، والتي تعمل إلى حد ما على تعويض العيوب الكامنة فيه.

Ⅱ. تقنية محرك المضخة المباشرة

تعمل تقنية الدفع المباشر للمضخة على التخلص من جهاز تخزين الطاقة. يتم تسليم سائل العمل عالي الضغط مباشرة إلى الأسطوانة الهيدروليكية بواسطة المضخة الهيدروليكية. يتم تغيير اتجاه إمداد السائل من خلال صمام التوزيع، ويحد صمام التنفيس من الحد الأقصى للضغط للنظام ويحقق التدفق الزائد الآمن. يحتوي وضع القيادة هذا على روابط أقل وبنية بسيطة. يمكن زيادة أو تقليل ضغط تشغيل النظام تلقائيًا وفقًا لطلب الحمل الفعلي، بدون فقدان الضغط الزائد. بالمقارنة مع محرك المجمع، فإنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.

مع تطور تكنولوجيا التحكم الهيدروليكي، أدى محرك المضخة المباشرة إلى ظهور فروع فنية متعددة، لتلبية متطلبات السيناريوهات المختلفة: تعتمد المكابس الهيدروليكية الصغيرة والمتوسطة الحجم للأغراض العامة عمومًا المخطط التقليدي لمضخة الإزاحة الثابتة مع صمام التنفيس، والذي يتميز بهيكل بسيط وتكلفة منخفضة، مما يجعله مناسبًا لسيناريوهات المعالجة العامة ذات متطلبات استهلاك الطاقة المنخفضة. تتبنى المكابس الهيدروليكية المتوسطة والعالية تدريجيًا مخططات محرك المضخة المتغيرة. من خلال ضبط إزاحة المضخة لتلبية متطلبات تدفق الحمل، يتم تقليل خسائر الفائض، ويكون مستوى استهلاك الطاقة متفوقًا على مخططات المضخات ذات الإزاحة الثابتة. في السنوات الأخيرة، أدى حل التحكم في مضخة الدفع المباشر المؤازر الناشئ، والذي يقود المضخة الهيدروليكية مباشرة بمحرك مؤازر وينظم تدفق النظام والضغط عن طريق تغيير سرعة المحرك، إلى تضخيم مزايا توفير الطاقة والدقة لمحرك المضخة المباشر، وأصبح اتجاه التطوير السائد لتكنولوجيا محرك الضغط الهيدروليكي الحالي.

تقنية الدفع المؤازرة التي يتم التحكم فيها بمضخة الدفع المباشر: طفرة تكنولوجية أساسية للمكابس الهيدروليكية المعاصرة

تعد تقنية الدفع المؤازرة التي يتم التحكم فيها بمضخة الدفع المباشر إنجازًا تمثيليًا للتكامل بين الميكانيكا والكهرباء والهيدروليكا، كما أنها تمثل أيضًا الإنجاز التكنولوجي الأساسي للجيل الجديد من المكابس الهيدروليكية. لقد نجح في حل نقاط الألم الناتجة عن استهلاك الطاقة العالية والدقة المنخفضة والضوضاء العالية للمكابس الهيدروليكية التقليدية.

Ⅰ. مبدأ العمل لتقنية محرك سيرفو المباشر

المنطق الأساسي لنظام التحكم في مضخة الدفع المباشر المؤازرة هو "إمداد الطاقة عند الطلب"، حيث يقوم محرك سيرفو بتشغيل المضخة الهيدروليكية مباشرة، مما يزيل رابط الاختناق عالي الضغط في نظام التحكم التقليدي في الصمام. بعد أن يقوم المستخدم بتعيين معلمات الضغط والسرعة والشوط المطلوبة للمعالجة من خلال واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة، يقوم PLC بتحويل المعلمات إلى إشارات كهربائية للتحكم ويرسلها إلى محرك سيرفو لتشغيل محرك سيرفو للدوران. يقوم النظام بجمع ضغط النظام الحالي وبيانات موضع شريط التمرير في الوقت الفعلي من خلال مستشعرات الضغط ومسطرة الشبكة، ثم يرسلها مرة أخرى إلى وحدة التحكم. يتم حساب الانحراف من خلال خوارزمية PID، ويتم ضبط سرعة وعزم دوران المحرك المؤازر ديناميكيًا لتحقيق تحكم دقيق في الحلقة المغلقة لتدفق النظام والضغط.

تعمل طريقة التحكم هذه بشكل أساسي على التخلص من مشكلات فقدان الطاقة وارتفاع درجة حرارة الزيت الناتجة عن اختناق الضغط العالي في الأنظمة التقليدية التي يتم التحكم فيها بالصمام. أثناء مرحلة الاحتفاظ بالضغط، يمكن للمحرك المؤازر أن يقلل من سرعة دورانه إلى مستوى منخفض للغاية، مما يؤدي فقط إلى تجديد تسرب النظام. أثناء مرحلة عدم التحميل، يمكن إيقاف تشغيل المحرك دون استهلاك أي طاقة تقريبًا. بشكل عام، بالمقارنة مع المكابس الهيدروليكية التقليدية، يمكنها توفير 30% إلى 70% من الكهرباء، ويكون تأثير توفير الطاقة كبيرًا جدًا.

Ⅱ. المزايا التقنية الأساسية لنظام الدفع المباشر المؤازر

بالمقارنة مع أنظمة القيادة التقليدية، حقق نظام التحكم في مضخة الدفع المباشر المؤازرة قفزات في الأداء بأبعاد متعددة:

1. تحسين دقة التحكم بشكل ملحوظ: من خلال التحكم الكامل في ردود الفعل ذات الحلقة المغلقة والخوارزميات عالية السرعة، يمكن أن تصل دقة تحديد موضع التكرار للمكبس الهيدروليكي المؤازر إلى ±0.03 مم، ولا تتجاوز دقة التحكم في الضغط 1%، مما يمكن أن يلبي متطلبات المعالجة عالية الدقة للمكونات الهيكلية لبطارية الطاقة، والمكونات الإلكترونية الدقيقة، وما إلى ذلك، وهو ما يتجاوز بكثير مستوى دقة المكابس الهيدروليكية التقليدية.

2. تحسين كفاءة الإنتاج والمرونة: يتمتع النظام المؤازر بسرعة استجابة سريعة، مع تردد استجابة يصل إلى 200 هرتز، وهو عشرات المرات من النظام الهيدروليكي التقليدي. يمكنه تحقيق إيقاع عمل أسرع. يمكن أن يصل إيقاع العمل للمكبس الهيدروليكي المؤازر للختم المشترك إلى 10 إلى 15 مرة في الدقيقة، مما يلبي متطلبات الكفاءة لإنتاج الدفعات. وفي الوقت نفسه، يمكن إكمال تعديل المعلمة بنقرة واحدة من خلال البرنامج، ويكون وقت تعديل تغيير النموذج قصيرًا، وهو مناسب لاحتياجات الإنتاج المرنة للأصناف المتعددة والدفعات الصغيرة.

3. تجربة تشغيل محسنة: يعمل التشغيل المباشر للمحرك المؤازر على التخلص من وصلات النقل المتوسطة مثل الوصلات والبكرات، مما يزيد من الكفاءة الميكانيكية إلى أكثر من 95%. يمكن تقليل ضوضاء التشغيل من 85 ديسيبل في الأنظمة التقليدية إلى أقل من 65 ديسيبل. وفي الوقت نفسه، فهو يقلل من التآكل الميكانيكي، ويبطئ ارتفاع درجة حرارة الزيت، ويطيل عمر خدمة عناصر الختم والزيت الهيدروليكي، ويقلل من تكاليف الصيانة.

في الوقت الحاضر، تم تطبيق تكنولوجيا الدفع المباشر المؤازرة على نطاق واسع في مجالات متعددة مثل الختم الدقيق، والتزوير بالقالب، وتركيب الضغط، والاستقامة، وتغطي الصناعات التحويلية المتطورة بما في ذلك السيارات والطاقة الجديدة والإلكترونيات وبطاريات الليثيوم والأجهزة المنزلية. أصبحت المكابس الهيدروليكية المؤازرة من المعدات القياسية السائدة، خاصة في معالجة المكونات الهيكلية لبطاريات طاقة مركبات الطاقة الجديدة.