Распечатать

Гидравлика & Пневматика

Пропорциональная гидравлика: динамика плюс гибкость

18.08.2015

Растущие требования к динамике, мощности и  точности приводов делают более востребованными гидравлические аппараты с пропорциональным электроуправлением. Развитие электроники открывает возможность их дальнейшей интеллектуализации, увеличивает функциональность и упрощает программирование. Предлагаем вашему вниманию взгляд на пропорциональные гидрораспределители российских экспертов.

Применение пропорциональной электрогидравлики повышает стоимость техники, делает ее более чувствительной к температурам и ужесточает требования к квалификации обслуживающего персонала. А какие доводы вы приводите клиентам в защиту этой технологии?

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

В современном высокоточном промышленном оборудовании использование пропорциональной электрогидравлики экономически выгодно: не требуется много времени на переналадку под другой тип используемого материала или выпускаемой продукции, выше точность и производительность оборудования.

АСУ автоматически компенсирует изменения температуры внешней среды, а квалификация обслуживающего персонала на современных предприятиях, как правило, достаточна для работы с пропорциональной электрогидравлической аппаратурой.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Так вопрос я бы не ставил. Есть машины и оборудование, для которых гидропривод с управлением "включено/выключено" удовлетворяет всем условиям эксплуатации. Привод с пропорциональным управлением – это более высокий технический уровень, качественно другие возможности, иные результаты. Определять "что лучше?" без отрыва от конкретной задачи нельзя, это все равно, что сравнивать велосипед и мотоцикл. 

Компания "Энерпром" использует в своей продукции (насосных станциях, стендах) как релейную, так и пропорциональную гидроаппаратуру производства компании Wandfluh. Специалисты аргументированно объясняют заказчикам преимущества и негативные стороны технологий, но окончательное решение принимает клиент, взвесив все объективные факторы.

Что касается обслуживающего персонала… Нельзя мириться с техническим невежеством и рассчитывать на него в дальнейшем. Профессиональный уровень операторов гидравлических машин и обслуживающего персонала следует повышать постоянно. Для этого необходима доступная для их понимания техническая литература, которая может успешно использоваться и при самообразовании. Такие книги написаны, в частности мною, но редакции не хотят их издавать, поскольку не видят большой коммерческой прибыли.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

К плюсам пропорциональной электрогидравлики следует отнести:

  • учет и компенсация влияние температуры за счет электронного управления;
  • эффективная эксплуатация гидравлического оборудования, в зависимости от рабочей нагрузки;
  • чувствительное управление соответствующих функций;
  • возможность автоматизации процессов;
  • упрощение гидросхем. Пропорциональный клапан может заменить несколько клапанов, к примеру, распределительный клапан и регулятор расхода.

Какого снижения расхода энергии можно добиться с помощью пропорциональной гидравлики? Насколько решения на базе пропорциональной гидравлики дороже? Как быстро можно окупить ее использование?

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

С помощью пропорционального управления можно добиться регулирования скорости исполнительного гидромеханизма, точного его позиционирования, повышения качества технологического процесса, выполняемого машиной и т.п. Если используется пропорциональное машинное регулирование, т.е. изменение рабочего объема насоса или гидромотора, то экономия затрачиваемой энергии здесь налицо. Но при дроссельном регулировании часть энергии гидравлического потока, сбрасываемого на слив в гидробак, преобразуется в бесполезное тепло. Гидроаппаратура с релейным управлением более экономична в части непроизводительного расхода энергии.

Конечно, пропорциональная гидроаппаратура требуют более высокого технологического уровня при изготовлении по сравнению с релейными аналогами. Часто она требует дополнительных электронных блоков управления. Но пропорциональные гидрораспределители позволяют получить более качественные гидроприводы, которые часто даже нельзя сравнивать с релейными. Машины с пропорциональными гидроприводами способны безопасно выполнять ответственные операции с высокой степенью точности (позиционирование крупногабаритных тяжелых конструкций при возведении уникальных объектов, обработка деталей на металлорежущих станках и т.п.). Окупаемость при выполнении таких работ может наступить очень быстро, а в некоторых случаях, касающихся безопасности, повышенные затраты полностью оправдывают себя.

Компания Wandfluh производит гидроаппаратуру высокого качества как релейную, так и пропорциональную.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Трудно определенно ответить на этот вопрос, это зависит от гидравлической системы. В некоторых системах пропорциональная технология не имеет смысла, но в других (например, с регулируемыми аксиально-поршневыми насосами) он большой. В принципе, наибольшая экономия достигается, в системах с переменной нагрузкой.

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

Современные АСУ, например motion-контроллеры MLC-H Bosch Rexroth, с помощью пропорциональных гидрораспределителей поддерживают заданный уровень расхода масла с высокой точностью. Это предотвращает перегрев рабочей жидкости (не нужно сливать излишки в бак) и снижает энергопотребление (за счет устранения потерь).

Часто, именно производительность машин является определяющим фактором  при принятии  инвестиционного решения. Высокодинамичные приводы  в большинстве случаев возможны только при наличии пропорционального оборудования.

Интересен тот факт, что интеллектуальное управление и регулирование позволяет использовать более простые и экономичные механические решения, снижается масса и стоимость дорогостоящего механического оборудования.

Решения на базе пропорциональной гидравлики обычно дороже на 30-50%, но затраты окупаются, как правило, в течение одного-двух лет.

В чем отличие пропорциональных гидрораспределителей с обратной связью  (ОС) по положению золотника от дросселирующих гидрораспределителей? Каковы основные преимущества мехатронных аппаратов со встроенной микроэлектроникой?

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Регулирование. Позиция золотника фиксируется, подается и обрабатываться в блоке управления. При стандартном управлении, по принципу «установки», позиция золотника неизвестна. По сравнению с "установкой", не имеющей обратной связи, регулирование более точное. Так как информация по расходу доступна, возможно автоматизированное регулирование по заданным графикам или электронное деление потоков.

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

Пропорциональные гидрораспределители с ОС по положению золотника обеспечивают более высокую точность регулирования  расхода масла, чем гидрораспределители без нее. Электроника гидрораспределителя с ОС отслеживает положение золотников основного каскада и пилота в реальном времени, что позволяет позиционировать их с более высокой точностью и скоростью, а, следовательно – точнее и быстрее регулировать расход масла через гидрораспределитель.

Основными преимуществами пропорциональных гидрораспределителей с встроенной электроникой являются компактные размеры (не требуется место в шкафу для внешнего усилителя), удобство монтажа (минимум проводов) и простота ввода в эксплуатацию (минимум регулировочных элементов). Однако такие гидрораспределители нельзя использовать в тяжелых условиях эксплуатации. Например, при повышенной температуре и/или влажности окружающей среды.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Пропорциональные гидрораспределители с ОС обеспечивают точное позиционирование штока исполнительного гидроцилиндра. Дросселирующие гидрораспределители регулируют величину потока рабочей жидкости, т.е. скорость движения штока гидроцилиндра или частоту вращения вала гидромотора.

Встроенная электроника позволяет осуществлять процессы управления гидросистемой с высокой степенью точности и качества регулирования, сократить коммуникации между управляющим устройством и исполнительным механизмом,  снизить массогабаритные характеристики привода.

Прессовое оборудование SMC MEER. Пропорциональный гидрораспределитель 4WREE6

Насколько серьезным минусом данной технологии является нелинейность расходных характеристик пропорциональных аппаратов?

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Это зависит от технических требований, предъявляемых к гидроприводам. В некоторых случаях с нелинейностью, которая часто проявляется в начале хода золотника, можно мириться, в  более высокотехнологичных приводах для ее компенсации вводятся обратные связи.   

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Нелинейность расходных характеристик является иногда помехой, но в большинстве случаев даже помогает. Например, в первой третьей хода золотника этим самым обеспечивается плавный ход потребителей.

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

Усилители BoschRexroth практически полностью компенсируют нелинейность пропорциональных гидрораспределителей. На самом объекте регулирования применятся обратная связь по перемещению и регуляторы осевых контроллеров, задача которых состоит в компенсации нелинейности. 

Минус 40 °C – это проза жизни для многих российских регионов, но экстремальные условия для большинства мировых производителей гидро- и электронных компонентов. Как вы решаете подобные задачи?

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

Стандартные современные электронные компоненты и пропорциональные гидрораспределители Bosch Rexroth рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающей среды до -25 °С. Для применения в экстремальных условиях (от -40 °С) мы используем арктическое исполнение гидроаппаратуры и устанавливаем дополнительные системы обогрева. 

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Для широкого освоения северных районов нашей страны и Арктики это весьма актуальная задача. В последние годы многие известные бренды технически развитых стран производят гидрокомпоненты для работы в жестких низкотемпературных условиях. Они используют новые технические решения, материалы, уплотнения и т.п.

Специалисты компании "Энерпром" при создании насосных гидростанций для эксплуатации при температурах окружающего воздуха до -45 °С устанавливали теплозащитные кожухи, подавая в них тепло, а в гидравлических блоках управления размещали резисторы с нихромовой нитью, которые при подаче электроэнергии нагревали металлический корпус. Рабочую жидкость в гидробаках подогревали ТЭНы.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Наши комплектующие пригодны к эксплуатации при температуре окружающей среды не ниже -40 °С.

Появляются материалы о перспективности раздельного регулирования открытия дросселирующих кромок в линиях подключения гидродвигателя, однако практической реализации такого технического решения пока неизвестно. Каково ваше отношение к этой идее?

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Мысль хорошая, ее реализация позволит существенно повысить компактность управляющих устройств, снизить их массу, возможно, получить другие неожиданные преимущества.  Однако, не всякая смелая идея может реализоваться в серийном производстве. Таких примеров много, но было бы ошибкой прекратить поисковые работы при первых неудачах.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Этот подход с технической точки зрения интересен, но реализация будет несколько дорога.

В связи с известными преимуществами сквозных цифровых технологий, не кажется ли вам противоречивым использование для целей управления аналоговых устройств (пропорциональных электромагнитов и линейных двигателей)?

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Нет, мы строим мосты между новыми технологиями и проверенными и надежными компонентами.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Работы по управлению гидроприводов с помощью цифровых электромагнитных устройств ведутся как за рубежом, так и в нашей стране. Думаю – это перспективное направление.

Но созданием цифрового чисто гидравлического управления пока никто не занимался. Здесь много проблем, в первую очередь связанных с нелинейным изменением вязкости рабочей жидкости, а, следовательно, ее текучести, при различных температурах. Но решение этой задачи позволит открыть новый уровень в развитии гидравлического управления приводов. В частности, станет возможным автоматизировать технологические процессы гидравлических машин и оборудования без применения электроники. Это позволит эффективно использовать гидросистемы в условиях низких отрицательных температур, радиационной активности, электромагнитных помех и т.п.

Как надежнее обеспечить условия безопасности: устанавливать золотник пружиной в крайнюю (безопасную) позицию при отключении электропитания или применять два пропорциональных электромагнита и центрирующие пружины?

Борис  Стародубцев "Бош Рексрот"

На этот вопрос можно ответить только после комплексного анализа рисков и понимания конкретного применения. Условия безопасности определяется совокупностью факторов и регулируется  стандартами в области безопасности. Например, в прессостроении базовые условия безопасности определены в ГОСТР 53010-2008.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Трудно ответить на этот вопрос, поскольку очень мало исходных данных. Следует учитывать гидросхему распределителя, особенности кинематики рабочего оборудования и действие нагрузок на исполнительные гидромеханизмы в любой точке рабочей зоны, где может произойти отказ системы.

Однако, при прочих равных условиях, на мой взгляд, надежнее перемещать золотник в крайнюю позицию одной пружиной. 

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

В связи с более коротким ходом золотника, принцип с центрирующими пружинами.

Литейное оборудование фирмы Siemens VAI. Пропорциональный гидрораспределитель 4WRPDH 6 с встроенным интерфейсом ProfiBus

Инженеры, занимающиеся  пропорциональной техникой, должны обладать знаниями не только в гидравлике, но и в комплектующей электронике. Как решается кадровая проблема в вашей компании?

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Специалист гидравлик, конечно, должен знать основы электротехники и электроники. Но главной задачей для него является составление четкого, понятного для электронщика технического задания. Тогда можно обращаться в любую фирму, профессионально занимающуюся электронными системами управления.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Внутренняя разработка электроники и также локальные специалисты. Внутреннее обучение сотрудников.

Также мы имеем доступ к квалифицированным "мехатроникам" на рынке труда.

Борис  Стародубцев "Бош Рексрот"

Все наши инженеры по автоматизации,  работающие с пропорциональной гидравликой, проходят специализированные курсы "HTG-1 Основы гидропривода" и "НТP2 Пропорциональная техника",  где изучают конструкции насосов, гидромоторов, гидроцилиндров, гидрораспределителей, клапанов давления, клапанов расхода и т.д., а также учатся анализировать  работу гидросистем. Полученные теоретические знания по гидроприводу закрепляются практическими занятиями на учебных гидравлических стендах, а также в реальных условиях во время ремонта и пусконаладочных работ.

Меняется ли отношение производителей техники к пропорциональной гидравлике в России? В какой российской технике использовались пропорциональные узлы вашей компании?

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Изменения происходят, но не во всех секторах. Аппаратура HAWE  Hydraulik  применяется на различных подъемных кранах, буровых установках и на горной технике.

Борис  Стародубцев, "Бош Рексрот"

У современных российских производителей техники интерес к пропорциональной гидравлике растет. В настоящий момент мы активно обучаем наших стратегических партнеров новым технологиям, производим расчеты и математическое моделирование процессов, предоставляем возможность провести испытания образцов конечной продукции на нашем оборудовании. При такой поддержке внедрение новых технологий происходит весьма легко. Например, современное оборудование таких известных производителей прессового оборудования, как воронежский "Тяжмехпресс" или рязанский "Тяжпрессмаш", идущее, в том числе и на экспорт,  оснащено всем необходимыми приводными комплексами для обеспечения технико-экономических показателей на мировом уровне.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

Конечно, технический уровень, особенно сложной дорогостоящей техники, растет и для ее эффективного управления часто используются пропорциональные гидроприводы. Но применять их следует в тех случаях, когда это технологически оправдано и не обязательно в каждом рабочем контуре.

Компания "Энерпром" производит насосные станции с пропорциональным управлением гидроприводами ответственного технологического оборудования. К ним относятся устройства для подъема/опускания буровых вышек, регулировки скорости и усилия задавливания в грунт шпунта и труб и т.п.

Высокотехнологичный пропорциональный блок с CAN-Bus управлением HAWE Hydraulik

Электромеханические приводы становятся все мощнее, ощущаете ли вы конкуренцию с их стороны?

Борис  Стародубцев "Бош Рексрот"

Действительно, электромеханические решения получают всё большее распространение в тяжелом приводном оборудовании и успешно замещают гидравлический привод. Компания Bosch Rexroth, как эксперт в области приводного оборудования и автоматизации, отслеживает тенденции на современном рынке и успешно предлагает как гидравлические, так и электромеханические решения собственного производства.

Сергей Корнюшенко, "Энерпром-Центр"

В самом деле, в последние годы ведется "война" между электромеханиками и гидравликами. Специалисты Европейского Комитета по гидравлике и пневматике (СЕТОР) затратили немало интеллектуальных усилий и времени, чтобы привести показатели электромеханических и гидравлических приводов к единой форме ("общему знаменателю") для корректного сравнения. В отдельных приводах промышленного оборудования такая конкуренция может иметь место, но для мобильной техники альтернатива гидросистемам вряд ли появится в ближайшие десятилетия.

Александр Либерт, HAWE Hydraulik SE

Полагаем, в настоящее время электроприводы используются в системах специального назначения. Электрические системы не достигают удельных мощностей гидравлики, но, с другой стороны, точное позиционирование гидравликой возможно.

Конструктор. Машиностроитель, 2015-3

Электропривод 14.09.2017 Немецкий бизнес в России почти единогласно выступил против нового закона США о санкциях – таковы результаты опроса Российско-Германской внешнеторговой палаты (ВТП), в котором приняли участие 193 немецкие компании, работающие в России.
Мнение 08.09.2017 Министерство промышленности и торговли России утвердило 16 проектных предложений поддержки промышленности. В числе одобренных инициатив – формирование отечественной компонентной базы для отраслей машиностроения.
Электропривод 06.09.2017 Компания mayr Antriebstechnik разработала электромагнитную версию линейного тормоза серии ROBA-linearstop для применений, в которых отсутствуют или нежелательны компрессоры или агрегаты для гидравлической системы или сжатого воздуха.
Автоматизация 01.09.2017 Интеллектуальная конвейерная система SuperTrak от австрийской компании B&R разработана на основе 14-летнего опыта работы в промышленности. Технические решения, реализованные в системе, гарантируют высокую отказоустойчивость оборудования и надежную эксплуатацию в режиме 24/7.
Гидравлика & Пневматика 01.09.2017 Компания Schmalz разработала новый вакуумный захват большой площади FMHD. Он позволяет поднимать и транспортировать обрезной и строганный пиломатериал, изделия из клееной доски и перегородки для каркасных домов.
Мнение 23.08.2017 Минпромторг России утвердил методику отбора российских машиностроителей для включения в вендор-листы международных инжиниринговых компаний. Цель отбора – оценить способности компаний выполнить поставку продукции и сформировать реестр квалифицированных претендентов.